2023屆 二輪復習 發(fā)酵工程 學案

明考點·析考情·談趨勢考點1.微生物的培養(yǎng)及應用。2.植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交技術。3.動物細胞工程。4.胚胎工程的理論基礎及應用。5.基因工程的基本工具、操作程序及應用。6.DNA的粗提取與鑒定。7.DNA片段的擴增及電泳鑒定。8.蛋白質工程。9.生物技術的安全性與倫理問題。考情1.考查題型：發(fā)酵工程、細胞工程多以選擇題呈現(xiàn)，基因工程多以簡答題呈現(xiàn)。2.命題趨勢：發(fā)酵工程主要考察傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作的原理、過程、條件控制；以及微生物培養(yǎng)基的配制、消毒、滅菌、計數(shù)和分離等技術，尤其是培養(yǎng)和分離?；蚬こ處缀趺磕昃锌疾?，多以基因工程的基本程序為背景，既可單獨考查其中相關的生物學原理和注意事項，也可結合細胞工程進行綜合考查。1.(選擇性必修3P5正文)乳酸菌是厭氧細菌，在無氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸。常見的乳酸菌有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。2．(選擇性必修3P6正文)溫度是影響酵母菌生長的重要因素，釀酒酵母的最適生長溫度約為28℃。3．(選擇性必修3P7正文)醋酸菌是好氧細菌，當O2、糖源都充足時能通過復雜的化學反應將糖分解成乙酸；當缺少糖源時則直接將乙醇轉化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜帷?．(選擇性必修3P7探究·實踐)制作果酒和果醋時，先用清水沖洗葡萄1～2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒。5．(選擇性必修3P10正文)在培養(yǎng)乳酸桿菌時，需要在培養(yǎng)基中添加維生素；在培養(yǎng)霉菌時，一般需要將培養(yǎng)基調至酸性；在培養(yǎng)細菌時，一般需要將培養(yǎng)基調至中性或弱堿性；在培養(yǎng)厭氧微生物時，需要提供無氧的條件。6．(選擇性必修3P10正文)獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關鍵是防止雜菌污染。7．(選擇性必修3P12探究·實踐)采用平板劃線法和稀釋涂布平板法能將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上。8．(選擇性必修3P13探究·實踐)通過接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。9．(選擇性必修3P16思考·討論)尿素分解菌之所以能分解尿素，是因為它們能合成脲酶，脲酶催化尿素分解產生NH3，NH3可作為細菌生長的氮源。10．(選擇性必修3P18正文)利用稀釋涂布平板法計數(shù)，統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目少，這是因為當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落。11．(選擇性必修3P27正文)以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過發(fā)酵獲得了大量的微生物菌體，即單細胞蛋白。12．(選擇性必修3P40正文)由于大多數(shù)單倍體植株的細胞中只有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)，因此它也是進行體細胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。13．(選擇性必修3P48～49正文)單克隆抗體制備過程中涉及兩次篩選，第一次是利用特定的選擇培養(yǎng)基，篩選出雜交瘤細胞；第二次是進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，目的是篩選出足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細胞。14．(選擇性必修3P54相關信息)目前動物細胞核移植技術中普遍使用的去核方法是顯微操作法。也可采用梯度離心、紫外線短時間照射和化學物質處理等方法。這些方法是在沒有穿透卵母細胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性。15．(選擇性必修3P58相關信息)在實際胚胎工程操作中，常以觀察到兩個極體或者雌、雄原核作為受精的標志。16．(選擇性必修3P62思考·討論)胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉移。17．(選擇性必修3P74探究·實踐)在一定溫度下，DNA遇二苯胺試劑會呈現(xiàn)藍色。18．(選擇性必修3P81資料卡)農桿菌細胞內含有Ti質粒，當它侵染植物細胞后，能將Ti質粒上的T－DNA(可轉移的DNA)轉移到被侵染的細胞，并且將其整合到該細胞的染色體DNA上。19．(選擇性必修3P84探究·實踐)在凝膠中DNA分子的遷移速率與凝膠的濃度、DNA分子的大小和構象等有關。20．(選擇性必修3P90正文)構建乳腺生物反應器時需要將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達的基因的啟動子等調控元件重組在一起。21．(選擇性必修3P109思考·討論)設計試管嬰兒在植入前需要對胚胎進行遺傳學診斷?？键c一發(fā)酵工程1．理清“3”種傳統(tǒng)食品的制作技術2．培養(yǎng)基制備與微生物純化技術特別提醒(1)為了確定培養(yǎng)基的滅菌是否合格，微生物實驗一般會設置空白對照：隨機取若干滅菌后的空白平板培養(yǎng)基在適宜條件下培養(yǎng)一段時間，觀察培養(yǎng)基上是否有菌落生成。(2)觀察菌落需用固體培養(yǎng)基，因此培養(yǎng)基要添加凝固劑，如瓊脂。(3)倒平板的溫度一般在50℃左右較為適宜，溫度過高會燙手，溫度過低培養(yǎng)基又會凝固。3．微生物分離與計數(shù)的實例1．(2021·江蘇，14)某同學選用新鮮成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相關敘述正確的是()A．果酒發(fā)酵時，每日放氣需迅速，避免空氣回流入發(fā)酵容器B．果酒發(fā)酵時，用斐林試劑檢測葡萄汁中還原糖含量變化，磚紅色沉淀逐日增多C．果醋發(fā)酵時，發(fā)酵液產生的氣泡量明顯少于果酒發(fā)酵時D．果醋發(fā)酵時，用重鉻酸鉀測定醋酸含量變化時，溶液灰綠色逐日加深答案C解析酒精發(fā)酵利用的是酵母菌的無氧呼吸，隨著果酒發(fā)酵的進行，裝置內會產生氣體(二氧化碳)，容器內壓強大于外界，所以空氣不會回流，A錯誤；果酒發(fā)酵時，發(fā)酵液中的葡萄糖不斷被消耗，因此用斐林試劑檢測葡萄汁中還原糖的含量變化，磚紅色沉淀逐日減少，B錯誤；以酒精為底物進行醋酸發(fā)酵，酒精與氧氣發(fā)生反應產生乙酸和水，幾乎沒有氣泡產生，發(fā)酵液產生的氣泡量明顯少于果酒發(fā)酵時，C正確；重鉻酸鉀用于檢測酒精，不能用于測定醋酸含量，D錯誤。2．(2022·山東，20改編)啤酒的工業(yè)化生產中，大麥經(jīng)發(fā)芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、發(fā)酵、消毒等工序后，最終過濾、調節(jié)、分裝。下列說法不正確的是()A．用赤霉素處理大麥，可使大麥種子無須發(fā)芽就能產生α-淀粉酶B．焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進行滅菌C．糖漿經(jīng)蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進行發(fā)酵D．通過轉基因技術可減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期答案B解析赤霉素能促進種子的萌發(fā)，據(jù)此可推測若用赤霉素處理大麥，可誘導α-淀粉酶相關基因的表達，促進α-淀粉酶的合成，進而使大麥種子無須發(fā)芽就能產生α-淀粉酶，A正確；焙烤可以殺死大麥種子的胚，但不使淀粉酶失活，沒有進行滅菌，B錯誤；糖漿經(jīng)蒸煮(產生風味組分、終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌)、冷卻后再接種酵母菌進行發(fā)酵，防止高溫殺死菌種，C正確；轉基因技術已被用來減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期，屬于轉基因技術在微生物領域的應用，D正確。思維延伸——判斷與填充(1)某同學在家用帶蓋玻璃瓶制作果酒和果醋時，將玻璃瓶用酒精消毒后，裝滿葡萄汁，待酒精發(fā)酵后去除瓶蓋，蓋一層紗布，再進行醋酸發(fā)酵(2020·江蘇，18)(×)(2)利用乳酸菌制作酸奶過程中，先通氣培養(yǎng)，后密封發(fā)酵(2019·江蘇，9)(×)(3)果醋制作過程中發(fā)酵液pH逐漸降低，果酒制作過程中情況相反(2019·江蘇，9)(×)(4)利用發(fā)酵罐進行葡萄酒主發(fā)酵過程中可以通過監(jiān)測發(fā)酵過程中殘余糖的濃度來決定何時終止發(fā)酵(2018·江蘇，16)(√)(5)(2020·全國Ⅲ，37節(jié)選)制作果酒需要酵母菌，這一過程中也需要O2，O2的作用是促進有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖。(6)(2018·全國Ⅲ，37節(jié)選)制作面包時，為使面包松軟通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松軟的原因是酵母菌分解葡萄糖會產生CO2，CO2使面包松軟。(7)(2021·重慶，25節(jié)選)先釀制果酒再生產果醋的優(yōu)勢有①③(填編號)。①先釀制果酒，發(fā)酵液能抑制雜菌的生長，有利于提高果醋的產率②釀制果酒時形成的醋酸菌膜，有利于提高果醋的產率③果酒有利于溶出水果中的風味物質并保留在果醋中3．(2020·江蘇，31)產脂肪酶酵母可用于含油廢水處理。為篩選產脂肪酶酵母菌株，科研人員開展了相關研究。請回答下列問題：(1)常規(guī)微生物實驗中，下列物品及其滅菌方法錯誤的是________(填編號)。編號①②③④物品培養(yǎng)基接種環(huán)培養(yǎng)皿涂布器滅菌方法高壓蒸汽火焰灼燒干熱臭氧(2)稱取1.0g某土壤樣品，轉入99mL無菌水中，制備成菌懸液，經(jīng)__________后，獲得細胞密度不同的菌懸液。分別取0.1mL菌懸液涂布在固體培養(yǎng)基上，其中10倍稀釋的菌懸液培養(yǎng)后平均長出了46個酵母菌落，則該樣本中每克土壤約含酵母菌________個。(3)為了進一步提高酵母菌產酶能力，對分離所得的菌株，采用射線輻照進行____________育種。將輻照處理后的酵母菌涂布在以________為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一段時間后，按照菌落直徑大小進行初篩，選擇直徑________的菌落，純化后獲得A、B兩突變菌株。(4)在處理含油廢水的同時，可獲得單細胞蛋白，實現(xiàn)污染物資源化。為評價A、B兩菌株的相關性能，進行了培養(yǎng)研究，結果如圖。據(jù)圖分析，應選擇菌株________進行后續(xù)相關研究，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)④(2)梯度稀釋4.6×105(或460000)(3)誘變脂肪較大(4)B該菌株增殖速度快，單細胞蛋白產量高；降解脂肪能力強，凈化效果好解析(2)利用稀釋涂布平板法統(tǒng)計活菌數(shù)目時，需要將制備的菌懸液進行梯度稀釋，以獲得細胞密度不同的菌懸液，一般來說，菌落數(shù)在30～300個的平板最適于計數(shù)。0.1mL菌懸液，然后稀釋10倍，共稀釋了1000倍，因此樣本中每克土壤約含酵母菌460×1000＝4.6×105(個)。(3)采用射線輻照引起酵母菌基因突變，此種方法屬于誘變育種。檢查誘變酵母菌產脂肪酶的能力，需要把酵母菌接種到以脂肪為唯一碳源的培養(yǎng)基上，按照產生菌落直徑大小進行初步篩選，直徑大的說明產酶能力強，利用的脂肪(碳源)多，直徑小的說明產酶能力弱，利用的脂肪(碳源)少。(4)通過分析題圖可知，相同時間內，菌株B細胞密度大，說明該菌株增殖速度快，單細胞蛋白產量高；相同時間內，菌株B利用的脂肪多，脂肪剩余量少，說明該菌株降解脂肪的能力強，凈化效果好。4．(2022·全國甲，37)某同學從被石油污染的土壤中分離得到A和B兩株可以降解石油的細菌，在此基礎上采用平板培養(yǎng)法比較二者降解石油的能力，并分析兩個菌株的其他生理功能。實驗所用的培養(yǎng)基成分如下：培養(yǎng)基Ⅰ：K2HPO4、MgSO4、NH4NO3、石油。培養(yǎng)基Ⅱ：K2HPO4、MgSO4、石油。操作步驟：①將A、B菌株分別接種在兩瓶液體培養(yǎng)基Ⅰ中培養(yǎng)，得到A、B菌液；②液體培養(yǎng)基Ⅰ、Ⅱ中添加瓊脂，分別制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按圖中所示在平板上打甲、乙兩孔?；卮鹣铝袉栴}：(1)實驗所用培養(yǎng)基中作為碳源的成分是________。培養(yǎng)基中NH4NO3的作用是為菌株的生長提供氮源，氮源在菌體內可以參與合成____________________(答出2種即可)等生物大分子。(2)步驟①中，在資源和空間不受限制的階段，若最初接種N0個A細菌，繁殖n代后細菌的數(shù)量是__________。(3)為了比較A、B降解石油的能力，某同學利用步驟②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ進行實驗，結果如表所示(“＋”表示有透明圈，“＋”越多表示透明圈越大，“－”表示無透明圈)，推測該同學的實驗思路是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。菌株透明圈大小平板Ⅰ平板ⅡA＋＋＋＋＋B＋＋－(4)現(xiàn)有一貧氮且被石油污染的土壤，根據(jù)上表所示實驗結果，治理石油污染應選用的菌株是__________，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)石油DNA、RNA、蛋白質(2)N0·2n(3)在無菌條件下，將等量等濃度的A菌液和B菌液分別接種到平板Ⅰ的甲和乙兩孔處，平板Ⅱ也進行同樣的操作，在相同且適宜條件下培養(yǎng)一段時間，比較兩個平板的兩孔處的透明圈大小并作記錄，根據(jù)透明圈大降解能力強，透明圈小降解能力弱，進而比較A、B降解石油的能力(4)AA菌株降解石油的能力高于B菌株，并且在沒有添加氮源的培養(yǎng)基中也能生長解析(1)培養(yǎng)基的成分有碳源、氮源、無機鹽和水等，從組成培養(yǎng)基的物質所含化學元素可知，作為碳源的成分是石油。生物大分子DNA、RNA、蛋白質都含有氮元素，故氮源在菌體內可以參與合成這些物質。(2)由題意“資源和空間不受限制”可知，細菌呈“J”形曲線增長，由于DNA的半保留復制，細菌每繁殖一代就是上一代的2倍，根據(jù)公式Nt＝N0·λt，λ＝2，繁殖n代后細菌的數(shù)量是N0·2n。(3)分析表格數(shù)據(jù)可知，實驗結果：在平板Ⅰ上，A菌株降解石油的能力高于B菌株；在平板Ⅱ上，A菌株仍然能降解石油，而B菌株不能降解。根據(jù)實驗的單一變量和對照原則，推測該同學的思路：在無菌條件下，將等量等濃度的A菌液和B菌液分別接種到平板Ⅰ的甲和乙兩孔處，平板Ⅱ也進行同樣的操作，在相同且適宜條件下培養(yǎng)一段時間，比較兩個平板的兩孔處的透明圈大小并作記錄，根據(jù)透明圈大降解能力強，透明圈小降解能力弱，進而比較A、B降解石油的能力。(4)由表格數(shù)據(jù)可知，在平板Ⅱ(無氮源的培養(yǎng)基)上，A菌株仍然能降解石油，而B菌株不能降解，所以要治理貧氮且被石油污染的土壤，應該選用A菌株，因為A菌株降解石油的能力高于B菌株，并且在沒有添加氮源的培養(yǎng)基中也能生長。思維延伸——判斷與填充(1)配制培養(yǎng)基時應根據(jù)微生物的種類調整培養(yǎng)基的pH(2020·浙江7月選考，19)(√)(2)可使用平板劃線法統(tǒng)計活細菌總數(shù)(2020·天津，19)(×)(3)為純化菌種，在鑒別培養(yǎng)基上劃線接種纖維素降解細菌，培養(yǎng)結果如圖所示。圖中Ⅰ、Ⅱ區(qū)的細菌數(shù)量均太多，應從Ⅲ區(qū)挑取單菌落(2020·江蘇，19)(√)(4)接種后的培養(yǎng)皿要倒置，以防培養(yǎng)基污染(2019·江蘇，12)(√)(5)為提高一株石油降解菌的凈化能力，將菌涂布于石油為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上，以致死率為90%的輻照劑量誘變處理，涂布用的菌濃度應控制在30～300個/mL(2021·江蘇，18)(×)(6)人體皮膚表面存在著多種微生物，某同學擬從中分離出葡萄球菌，用取樣后的棉拭子在固體培養(yǎng)基上涂布(2021·北京，12)(×)(7)解脂菌能利用分泌的脂肪酶將脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸會使醇溶青瓊脂平板變?yōu)樯钏{色。將不能直接吸收脂肪的甲、乙兩種菌分別等量接種在醇溶青瓊脂平板上培養(yǎng)。甲菌菌落周圍呈現(xiàn)深藍色，乙菌菌落周圍不變色，實驗中所用培養(yǎng)基以脂肪為唯一碳源(2021·山東，14)(×)(8)(2019·全國Ⅰ,37節(jié)選)將土壤懸浮液接種在培養(yǎng)基[氯化鈉(5g/L)，硝酸銨(3g/L)，其他無機鹽(適量)，X(15g/L)]上，篩選土壤中能高效降解X的細菌(僅含有C、H兩種元素)。培養(yǎng)一段時間后，不能降解X的細菌比例會下降，其原因是不能降解X的細菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的細菌能夠增殖。題組一傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用1．(2022·江蘇高三二模)下列關于泡菜、面包、酸奶等發(fā)酵食品的敘述，正確的是()A．泡菜壇內的白色菌膜與果酒表面的菌膜中所含菌種相同B．制作面包和饅頭都用到酵母菌，酵母菌產生的酒精與食品松軟有關C．若出現(xiàn)泡菜發(fā)酸、面包長霉、酸奶脹袋等情況，則都不能再食用D．若制作的泡菜咸而不酸，可能的原因是加入食鹽過多，抑制了乳酸菌發(fā)酵答案D解析泡菜壇內的白色菌膜是酵母菌繁殖所致，果酒表面的菌膜是醋酸菌繁殖所致，A錯誤；制作面包和饅頭都用到酵母菌，酵母菌產生的二氧化碳與食品松軟有關，B錯誤；泡菜發(fā)酸屬于正?，F(xiàn)象，是乳酸菌產生的乳酸過多所致，能正常食用，C錯誤；若制作的泡菜咸而不酸，最可能的原因是大量的食鹽抑制了乳酸菌的發(fā)酵過程，乳酸產生量減少，D正確。2．米酒、酸奶、泡菜等都屬于傳統(tǒng)發(fā)酵制品，下列相關敘述正確的是()A．制作米酒時添加“酵頭”的目的是接種釀酒酵母B．米酒發(fā)酵液中冒出的“氣泡”都來源于酵母菌無氧呼吸C．酸奶和泡菜制作中均需要及時通氧，保證乳酸菌的有氧呼吸D．為降低雜菌污染，發(fā)酵前需要對器具、原料等進行滅菌答案A解析利用酵母菌的無氧呼吸可制作米酒，制作米酒時添加“酵頭”的目的是接種釀酒酵母，A正確；米酒發(fā)酵液中冒出的“氣泡”既來源于酵母菌的無氧呼吸，也來源于酵母菌的有氧呼吸，B錯誤；酸奶和泡菜的制作利用的微生物是乳酸菌，而乳酸菌是厭氧細菌，因此酸奶和泡菜制作中不需要通氧，要保證乳酸菌的無氧呼吸，C錯誤；發(fā)酵前不能對原料進行滅菌，否則會殺死原料中的發(fā)酵菌種，D錯誤。題組二微生物的培養(yǎng)、分離與計數(shù)3．(2022·江蘇如皋中學高三二模)為了檢測冰淇淋中的大腸桿菌含量是否超標。下列有關做法正確的是()A．配制培養(yǎng)基，高壓蒸汽滅菌后，調節(jié)pH到弱堿性B．將冰淇淋溶化后，進行梯度稀釋，再用平板劃線法進行接種C．置于37℃恒溫箱中培養(yǎng)12h，統(tǒng)計培養(yǎng)基中長出來的菌落數(shù)D．該實驗應設置未接種樣品的空白對照，以檢測培養(yǎng)基是否被污染答案D解析配制培養(yǎng)基時，應該先調節(jié)pH后滅菌，A錯誤；要檢測冰淇淋中大腸桿菌含量是否