資源簡介

高考生物大概念升華課
7　發酵工程利用微生物的特定功能規模化生產對人類有用的產品
結合生活或生產實例，舉例說出發酵工程的基本原理，嘗試運用傳統發酵技術制作發酵食品，認同它促進了飲食文化的形成。理清發酵工程與傳統發酵技術內在聯系，并掌握發酵工程的基本環節。
1．(2021·江蘇蘇錫常鎮四市高三調研)生活中我們經常會接觸到發酵食品，如果酒、果醋、泡菜等。下列關于傳統發酵食品制作的敘述，正確的是(　　)
A．家庭制作果酒和泡菜時，主要是利用植物體表面天然的菌種
B．制作果酒和泡菜時，為利于無氧發酵，發酵裝置需裝滿溶液
C．泡菜壇內的白色菌膜、變酸的果酒表面的菌膜所含菌種完全相同
D．制成的果醋和泡菜都需要經高壓蒸汽滅菌，目的是延長產品保質期
A　[果酒發酵時前期需氧后期不需氧，所以發酵裝置需要留有大約 1/3 的空間，有利于前期酵母菌有氧呼吸大量繁殖，另外，發酵裝置需要留有大約 1/3 的空間可以防止發酵旺盛時汁液溢出，B錯誤；泡菜壇內出現白色菌膜的主體為酵母菌，而變酸的果酒表面菌膜的主體為醋酸菌，故所含菌種不同，C錯誤；制成的果醋和泡菜不能使用高壓蒸汽滅菌，會影響產品的口感和品質，D錯誤。]
2．(2021·廣州高三模擬)20世紀40年代，利用發酵工程大規模生產青霉素成為研究的主攻方向。由于青霉素產生菌是需氧型的，科學家在厭氧發酵技術的基礎上，建立了深層通氣液體發酵技術使青霉素的生產實現了產業化，下列關于青霉素生產的敘述，正確的是(　　)
A．青霉素是青霉菌生長代謝中產生的生命活動所必需的重要的代謝產物
B．用紫外線、激光、化學誘變劑處理青霉菌再經篩選的方法可以選育高產菌種
C．發酵罐接種后必須進行滅菌處理
D．在青霉菌生長的穩定期，活菌數不再增加，青霉素產量也不再增加
B　[青霉素是青霉菌生長代謝中產生的但不是生命活動必需的代謝產物，屬于青霉菌的次級代謝產物，A錯誤；用紫外線、激光、化學誘變劑處理青霉菌再經篩選的方法可以選育高產菌種，這是誘變育種的方法，B正確；發酵罐接種前必須進行滅菌處理，接種后滅菌會殺死菌種，C錯誤；在青霉菌生長的穩定期，活菌數不再增加，由于青霉菌的代謝活動，青霉素產量還在增加，D錯誤。]
3．(2021·石景山區高三模擬)土壤中的磷大部分以難被植物吸收利用的無效態(如磷酸鈣等難溶態，在水中呈白色沉淀)存在，溶磷菌能夠把無效態的磷轉化為可被直接利用的可溶性磷。
(1)磷是植物生長發育的必需元素，可組成________(填出2種即可)等化合物。
(2)從土壤中篩選溶磷菌的一般步驟如下：
溶磷菌的分離：依次配備濃度為10－3、10－4、10－5的土壤稀釋液，分別取0.1 mL 均勻涂布于含難溶磷的固體培養基上培養2 d。待菌落長出后挑取________的菌落，于基礎培養基上采用________法進行多次純化。
溶磷菌的篩選：將分離獲得的溶磷菌分別配制成菌懸液，接入已滅菌的含難溶磷液體培養基中，對照組的培養基接入________菌懸液，5 d后測定培養液中可溶性磷含量。若接菌培養液可溶性磷含量為a，對照組可溶性磷含量為b，則菌株溶磷量為________。選擇溶磷量最大的菌種為目的菌。
(3)將適量目的菌接入已滅菌的含難溶磷的液體培養基中培養，每天取樣測定溶磷量和pH變化情況，結果如下圖所示。
①結果表明目的菌分解難溶磷的能力呈現__________________的趨勢。
②根據培養液的pH變化情況，可對目的菌的解磷原理作出的推測是_____
______________________________________________________________。
(4)請預期該溶磷菌在農業生產方面可能的應用：_____________________
______________________________________________________________。
[解析]　(1)土壤中的磷元素被植物直接吸收后，可用于組成核酸、磷脂、ATP、NADPH等化合物。
(2)溶磷菌的分離：土壤中的磷大部分以磷酸鈣等難溶態存在，在水中呈白色沉淀，故加入含難溶磷的固體培養基渾濁不透明，而溶磷菌能夠把無效態的磷轉化為可被直接利用的可溶性磷，故一段時間后，可挑選平板上形成透明溶磷圈的菌落，即為篩選出的溶磷菌。純化常用平板劃線法和稀釋涂布平板法，如平板劃線法將挑選出的菌落于基礎培養基上采用連續劃線法進行多次純化。
溶磷菌的篩選：對照組的培養基接入等量滅活的菌懸液，以作比較。若5 d后接菌培養液可溶性磷含量為a，對照組可溶性磷含量為b，則菌株溶磷量為a－b。差值越大，說明菌體溶磷量越大，選擇溶磷量最大的菌種為目的菌。
(3)①在1～4天內溶磷量隨時間增加而增多，即分解能力升高，第4天后，溶磷量開始減少，即分解能力降低，但比最開始仍更強。
②在加入溶磷菌后溶液pH迅速降低，溶磷量開始增加，隨著pH回升，溶磷量就開始降低，據此推測溶磷菌可能通過產生酸性代謝產物分解難溶性磷。
(4)土壤中的磷大部分以難被植物吸收利用的無效態如磷酸鈣等難溶態存在，而溶磷菌可將難溶態磷分解為可被植物直接利用的可溶性磷，故可將其制成微生物菌肥促進植物對磷元素的吸收。
[答案]　(1)核酸(DNA、RNA)、ATP、磷脂、NADPH　(2)具有透明解磷圈　平板劃線　等量滅活　a－b　(3)①先升高后降低?、谌芰拙ㄟ^產生酸性代謝產物分解難溶性磷　(4)制成微生物菌肥促進植物對磷元素的吸收
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