1、专题9 考点1 发酵工程讲义考情解读考点1.泡菜、果酒和果醋的制备原理、过程和条件控制。2.微生物培养基的配制和无菌技术。3.微生物的选择培养和计数。4.植物组织培养和植物体细胞杂交技术。5.动物细胞培养及干细胞的应用。6.动物细胞融合技术和单克隆抗体的制备。7.动物体细胞核移植技术。8.胚胎工程的理论基础及应用。9.重组DNA技术的基本工具。10.基因工程的基本操作程序。11.DNA的粗提取与鉴定。12.DNA片段的扩增及电泳鉴定。13.基因工程的应用。14.蛋白质工程。15.转基因产品的安全性。16.关注生殖性克隆与治疗性克隆。17.生物武器及其对人类的危害。考情1.考查题型：多以简答题呈
2、现。2命题趋势：发酵工程主要考察传统发酵食品制作的原理、过程、条件控制；以及微生物的培养基的配制、消毒、灭菌、计数和分离等技术，尤其是培养和分离。基因工程几乎每年均有考查，多以基因工程的基本程序为背景，既可单独考查其中相关的生物学原理和注意事项，也结合细胞工程进行综合考查。1(选择性必修3 P5正文)乳酸菌是厌氧细菌，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸。常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。2(选择性必修3 P6正文)温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为28。3(选择性必修3 P7正文)醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能将糖分解成醋酸；当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，
3、再将乙醛变为醋酸。4(选择性必修3 P7探究实践)制作果酒和果醋时，先用清水清洗葡萄，再去除枝梗和腐烂的籽粒。5(选择性必修3 P10正文)在培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素；在培养霉菌时，需要将培养基调至酸性；在培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性；在培养厌氧微生物时，需要提供无氧的条件。6(选择性必修3 P10正文)获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。7(选择性必修3 P12探究实践)采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上。8(选择性必修3 P13探究实践)通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。9(选择
4、性必修3 P16思考讨论)尿素分解菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH3，NH3可作为细菌生长的氮源。10(选择性必修3 P18正文)利用稀释涂布平板法计数，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。11(选择性必修3 P27正文)以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白。12(选择性必修3 P40正文)由于大多数单倍体植株的细胞只有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现，因此它也是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。13(选择性必修
5、3 P4849正文)单克隆抗体制备过程中涉及两次筛选，第一次是利用选择培养基，筛选出杂交瘤细胞；第二次是克隆化培养和抗体检测，目的是筛选出足够数量的能分泌所需抗体的细胞。14(选择性必修3 P54相关信息)目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。15(选择性必修3 P58相关信息)常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。16.(选择性必修3 P62思考讨论)胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。17(选择性必修3 P74探究实
6、践)在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。18(选择性必修3 P81资料卡)农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的TDNA转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。19(选择性必修3 P84探究实践)在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。20(选择性必修3 P90正文)构建乳腺生物反应器时需要将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起。21(选择性必修3 P109思考讨论)设计试管婴儿在植入前需要对胚胎进行遗传学诊断。考点一发酵工程1理清“3”种传统发酵食品的制作技术2培养基制备与微生物纯化技
7、术特别提醒(1)为了确定培养基的灭菌是否合格，微生物实验一般会设置空白对照：随机取若干灭菌后的空白平板培养基在适宜条件下培养一段时间，观察培养基上是否有菌落生成。(2)观察菌落需用固体培养基，因此培养基要添加凝固剂，如琼脂。(3)倒平板的温度一般在50 左右较为适宜，温度过高会烫手，温度过低培养基又会凝固。3微生物分离与计数的实例1(2021全国乙，37)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程，利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史，某企业通过发酵制作酱油的过程示意图如下。回答下列问题：(1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可
8、以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的_可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供_。(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的_、_能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和_。米曲霉发酵过程需要提供营养物质，通入空气并搅拌，由此可以判断米曲属于_(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于_(填“真核生物”或“原核生物”)，添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是_。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析
9、该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是_。答案(1)蛋白质碳源(2)蛋白酶脂肪酶氨基酸异养好氧(3)原核生物酒精和二氧化碳酒精、乳酸、食盐解析(1)大豆中含有丰富的蛋白质，可为微生物的生长繁殖提供氮源。小麦中的淀粉可以为微生物的生长繁殖提供碳源。(2)米曲霉在发酵过程中产生的蛋白酶能将蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，产生的脂肪酶能将脂肪分解为甘油和脂肪酸，使发酵的产物具有独特的风味。米曲霉发酵时需要利用现有的有机物和需要氧气，说明其代谢类型是异养好氧型。(3)乳酸菌没有由核膜包被的细胞核，属于原核生物。酵母菌属于兼性厌氧型微生物，既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳
10、。在发酵池中酵母菌产生的酒精能抑制杂菌的生长，乳酸菌产生的乳酸使发酵液呈酸性也能抑制杂菌的生长，同时往发酵池中添加的食盐也能抑制杂菌的生长。思维延伸判断与填充(1)某同学在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋时将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁，待酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵(2020江苏，18)()(2)利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵(2019江苏，9)()(3)葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的(2021山东，12)()(4)果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反(2019江苏，9)()(5)利用发酵罐进行葡萄酒主发酵过程中可以通过监测
11、发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵(2018江苏，16)()(6)(2020全国，37节选)制作果酒需要酵母菌，这一过程中也需要O2，O2的作用是促进有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖。(7)(2018全国，37节选)制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2使面包松软。2(2020全国，37)某种物质S(一种含有C、H、N的有机物)难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解S。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和S，乙的组分为无机盐
12、、水、S和Y。回答下列问题：(1)实验时，盛有水或培养基的摇瓶通常采用_的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是_。甲、乙培养基均属于_培养基。(2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2107个/mL，若要在每个平板上涂布100 L稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释_倍。(3)在步骤的筛选过程中，发现当培养基中的S超过某一浓度时，某菌株对S的降解量反而下降，其原因可能是_(答出1点即可)。(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，请写出主要实验步骤：_。(5)上述实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供4类营养物质，即
13、_。答案(1)高压蒸汽灭菌琼脂选择(2)104(3)S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长(4)取淤泥加入无菌水中，涂布(或稀释涂布)到乙培养基上，培养后计数(5)水、碳源、氮源和无机盐解析(1)微生物培养过程中，培养基的灭菌通常采用高压蒸汽灭菌的方法。乙培养基为固体培养基，因此培养基中加入的是可使液体培养基凝固的琼脂。甲、乙两种培养基都是为了分离出可降解S的细菌，因此是选择培养基。(2)设稀释倍数为A，1 mL1 000 L，可得(2107/A)0.1200，解得A104。(3)在筛选降解S物质的细菌的过程中，如果培养基中的S浓度过高，会导致细菌培养基的渗透压增大，细菌失水而代谢活性降低，对S
14、的降解量反而下降(或者S改变了培养基的pH，导致细菌代谢活性降低)。(4)测定淤泥中能降解S的细菌细胞数的主要步骤是淤泥取样，即取少量的淤泥加入无菌水中；用稀释涂布平板法涂布到乙培养基上；微生物培养与观察计数。(5)培养基中含有细菌生长所需要的4类基本营养物质，即水、碳源、氮源、无机盐。思维延伸判断与填充(1)配制培养基时应根据微生物的种类调整培养基的pH(2020浙江7月选考，19)()(2)可使用平板划线法统计活细菌总数(2020天津，19)()(3)为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌，培养结果如图所示。图中、区的细菌数量均太多，应从区挑取单菌落(2020江苏，19)( )(
15、4)(2019全国 ,37节选)将土壤悬浮液接种在培养基氯化钠(5 g/L)，硝酸铵(3 g/L)，其他无机盐(适量)，X(15 g/L)上，筛选土壤中能高效降解X的细菌(仅含有C、H两种元素)。培养一段时间后，不能降解X的细菌比例会下降，其原因是不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖。(5)(2019全国，37节选)物质W是一种含氮有机物，会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题：在从土壤中分离目标菌的过程中，发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌，应该选
16、择乙菌落进一步纯化，选择的依据是乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W。土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，请简要写出实验思路、预期结果和结论，即将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源。题组一传统发酵技术的应用1.(2021淄博一模)如图为泡菜制作过程中乳酸、乳酸菌和亚硝酸盐含量的变化曲线。据图分析，下列叙述不合理的是()A发酵初期，发酵液中的O2抑制部分乳酸菌代谢，乳酸产量少B发酵初期，亚硝酸盐含量较低，是泡菜风味品质最好的时期C发酵中期，乳酸大量积累导致pH下降，抑制其
17、他微生物生长D发酵后期，乳酸量增加到一定浓度后，会导致乳酸菌数量下降答案B解析乳酸菌属于厌氧型微生物，发酵初期，发酵液中的O2抑制部分乳酸菌代谢，乳酸产量少，A正确；发酵初期，由于发酵程度低，泡菜风味品质不好，B错误；发酵后期，乳酸量增加到一定浓度后，抑制了乳酸菌的生长，导致乳酸菌数量下降，D正确。2(2021天津二模)图甲是传统发酵技术的装置图，图乙是果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。下列有关叙述中，错误的是()A甲装置既可用于果醋的制作，也可用于果酒的制作B使用甲装置制作果醋时，要打开阀a，关闭阀bC制作果酒和果醋的过程中，发酵液的pH都会降低D过程和都需要氧气的参与，但反应场所不同答案
18、B解析甲装置中，阀a控制进气，阀b控制排气，可用于果酒的制作，也可用于果醋的制作，A正确；醋酸菌是好氧细菌，其进行醋酸发酵时也会产生二氧化碳，因此使用甲装置制作果醋时，要打开阀a和阀b，B错误；制作果酒过程中产生的二氧化碳和制作果醋过程中产生的醋酸都会使发酵液的pH下降，C正确；过程和都需要氧气的参与，但反应场所不同，前者在线粒体中进行，后者在细胞质中进行，D正确。题组二微生物的培养、分离与计数3(2021山东青岛市高三二模)某种物质X(一种含有C、H、O、N的有机物)难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解X。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解X的细菌菌株。实验过程中需
19、要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和X，乙的组分为无机盐、水、X和Y。下列相关叙述中错误的是()A甲、乙培养基均属于选择培养基，乙培养基组分中的Y物质是琼脂B若要筛选高效降解X的细菌菌株，甲、乙培养基中X是唯一的碳源C步骤的筛选过程中，各培养瓶中的X溶液要有一定的浓度梯度D步骤的筛选过程中，若培养基中的X浓度过高，该菌株对X的降解量可能下降答案C解析甲、乙培养基均只含有机物X，属于选择培养基，乙培养基组分中除了X外，还加入了Y物质琼脂，从而获得固体培养基，A正确；若要筛选高效降解X的细菌菌株，需要甲、乙培养基中的X是唯一提供碳源的有机物，B正确；步骤中自变量是挑取的不同的菌落，各培养瓶中
20、的X溶液的浓度应该是一致的，C错误；步骤的筛选过程中，若培养基中的X浓度过高，则会导致细菌细胞失水影响细菌的正常生长，因此该菌株对X的降解量可能下降，D正确。4如图为“土壤中分解尿素的细菌的分离和计数”实验中样品稀释示意图。据图分析正确的是()A3号试管的稀释倍数为103倍B5号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为1.7109个C4号试管中稀释液进行平板培养得到的菌落平均数恰为5号试管的10倍D该方法和平板划线法都可对微生物进行准确计数答案B解析由样品稀释示意图分析可知，3号试管的稀释倍数为104倍，A错误；5号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为(168175167)3106101.7109(个
21、)，B正确；4号试管中稀释液进行平板培养，稀释倍数比5号的低10倍，如果稀释倍数适当，得到的菌落平均数可能是5号的10倍，C错误；平板划线法不能用于微生物的计数，微生物实验中常用的统计菌落数目的方法是显微镜直接计数法和间接计数法(活菌计数法)，D错误。5(2021山东泰安市高三模拟)科研人员利用诱变方式选育可高产胡萝卜素的三孢布拉霉负菌，未突变的三孢布拉霉负菌不能在含有紫罗酮的培养基上生长。随着胡萝卜素含量的增加，菌体颜色从黄色加深至橙红色。图甲为选育菌种及获得胡萝卜素的流程示意图，下列相关叙述不正确的是()A要得到乙培养基中的菌落，可用稀释涂布平板法进行操作，然后培养B经过程紫外线照射的三孢布拉霉负菌都能在含紫罗酮的培养基上生长C进行操作时，应选择较大的橙红色菌落中的菌株继续接种培养D能在添加了紫罗酮的乙培养基上长成菌落的细菌，其遗传物质都发生了改变答案B解析根据分析可知，要得到乙培养基中的分布均匀的菌落，可用稀释涂布平板法接种，A正确；使用紫外线照射进行诱变育种，其原理是基因突变，由于基因突变的低频性和不定向性，经过程紫外线照射的三孢布拉霉负菌不可能都在含紫罗酮的培养基上生长，B错误；根据题干可知，未突变的三孢布拉霉负菌不能在含有紫罗酮的培养基上生长。随着胡萝卜素含量的增加，菌体颜色从黄色加深至橙红色，进行操作时，应选择较大的橙红色菌落中的菌株继续接种培养，C、D正确。
