第1章 素能提升课 发酵工程与其他相关知识的综合 讲义-（新教材）2019新人教版高中生物选择性必修三.doc

1、1/6素能提升课素能提升课 1发酵工程与其他相关知发酵工程与其他相关知识的综合识的综合传统发酵技术与其他相关知识的交汇点传统发酵技术与其他相关知识的交汇点素能建构素能建构交汇点交汇点 1酵母菌酵母菌、醋酸菌和乳酸菌的细胞结构醋酸菌和乳酸菌的细胞结构，联系必修课程模块联系必修课程模块 1 中原中原核细胞与真核细胞的主要区别核细胞与真核细胞的主要区别(1)相同点：都有细胞膜、细胞质和相同点：都有细胞膜、细胞质和 DNA 分子。分子。(2)不同点：醋酸菌和乳酸菌属于原核生物，其细胞无核膜、染色体以及线不同点：醋酸菌和乳酸菌属于原核生物，其细胞无核膜、染色体以及线粒体等众多的细胞器，只有核糖体一种细胞

2、器，而酵母菌属于真核生物。粒体等众多的细胞器，只有核糖体一种细胞器，而酵母菌属于真核生物。交汇点交汇点 2发酵条件的控制发酵条件的控制， 联系必修课程模块联系必修课程模块 1 中有氧呼吸和无氧呼吸的中有氧呼吸和无氧呼吸的影响因素影响因素(1)果酒的制作前期需要氧，有利于酵母菌的大量繁殖，然后控制为无氧条果酒的制作前期需要氧，有利于酵母菌的大量繁殖，然后控制为无氧条件，进行酒精发酵。控制发酵温度约为件，进行酒精发酵。控制发酵温度约为 28 。(2)果醋的制作一直需要充足的氧气果醋的制作一直需要充足的氧气，控制发酵温度为控制发酵温度为 3035 。但泡菜的但泡菜的制作一直需要密封。制作一直需要密封

3、。对点训练对点训练1下下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，下列叙述正确的是图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，下列叙述正确的是()A过程过程和和都只能发生在缺氧条件下都只能发生在缺氧条件下B过程过程和和都发生在酵母菌的线粒体中都发生在酵母菌的线粒体中C过程过程和和都需要氧气的参与都需要氧气的参与2/6D过程过程所需的最适温度基本相同所需的最适温度基本相同C据图分析可知，过程据图分析可知，过程表示细胞呼吸的第一阶段，其在有氧或无氧的表示细胞呼吸的第一阶段，其在有氧或无氧的条件下都可以进行，且是在细胞质基质中进行的，而非线粒体中，条件下都可以进行，且是在细胞质基质中进行的，而非线粒体

4、中，A、B 错误错误；过程过程表示有氧呼吸的第二、三阶段，过程表示有氧呼吸的第二、三阶段，过程表示乙醇氧化为醋酸的阶段，过表示乙醇氧化为醋酸的阶段，过程程和和都必须在有氧的条件下才可以进行都必须在有氧的条件下才可以进行， C 正确正确； 过程过程是果酒制作阶是果酒制作阶段的化学反应段的化学反应，其适宜温度约为其适宜温度约为 28 ，过程过程是果醋制作阶段的化学反应是果醋制作阶段的化学反应，其其适宜温度为适宜温度为 3035 ，D 错误。错误。2苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。请回答下列问题：苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。请回答下列问题：(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程酵母

5、菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程和和是苹果醋生产的第一是苹果醋生产的第一阶段阶段， 在酵母菌细胞的在酵母菌细胞的_中进行中进行， 其产物乙醇与其产物乙醇与_试剂试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程在酵母菌细胞的在酵母菌细胞的_中进行中进行。与无氧条件相比与无氧条件相比，在有氧条件下在有氧条件下，酵母菌的增殖速度酵母菌的增殖速度_。(2)第二阶段是在醋酸菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过第二阶段是在醋酸菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程程， 根据醋酸菌的呼吸作用类型根据醋酸菌的呼吸作用类型， 该过程需要在该过程需

6、要在_条件下才能完成条件下才能完成。(3)在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度_(填填“低于低于”或或“高于高于”)第二阶段的。第二阶段的。(4)醋酸菌属于醋酸菌属于_核生物，其细胞结构中核生物，其细胞结构中_(填填“含有含有”或或“不含有不含有”)线粒体。线粒体。解析解析(1)图中过程图中过程和和是酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇的过程是酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇的过程， 无氧呼无氧呼吸的场所是细胞质基质。乙醇可用酸性重铬酸钾试剂检测，颜色由橙色变为灰吸的场所是细胞质基质。乙醇可用酸性重铬酸钾试剂检测，颜色由橙

7、色变为灰绿色。过程绿色。过程为有氧呼吸的第二和第三阶段，场所为线粒体。在有氧条件下酵为有氧呼吸的第二和第三阶段，场所为线粒体。在有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸，产生更多的能量供酵母菌繁殖利用，故有氧条件下酵母菌母菌进行有氧呼吸，产生更多的能量供酵母菌繁殖利用，故有氧条件下酵母菌的繁殖速度更快。的繁殖速度更快。(2)醋酸菌是好氧细菌，因此，在醋酸菌作用下，将乙醇转变醋酸菌是好氧细菌，因此，在醋酸菌作用下，将乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。(3)在生产过程中，第一阶段酵母菌在生产过程中，第一阶段酵母菌产生乙醇的适宜温度约为产生乙醇的适宜温度约为 2

8、8 ， 第二阶段醋酸菌产生醋酸的适宜温度为第二阶段醋酸菌产生醋酸的适宜温度为 30353/6，第一阶段的温度低于第二阶段的。，第一阶段的温度低于第二阶段的。(4)醋酸菌属于原核生物，原核细胞中的醋酸菌属于原核生物，原核细胞中的细胞器只有核糖体一种，不含有线粒体。细胞器只有核糖体一种，不含有线粒体。答案答案(1)细胞质基质细胞质基质重铬酸钾重铬酸钾线粒体线粒体快快(2)有氧有氧(3)低于低于(4)原原不含有不含有3请回答下列有关传统发酵技术在食品工业上应用的问题：请回答下列有关传统发酵技术在食品工业上应用的问题：(1)果酒的制作过程中，常用的菌种是果酒的制作过程中，常用的菌种是_，该菌种产生酒精

9、的场所是，该菌种产生酒精的场所是_。果醋的制作常在果酒制作的基础上进行，当进行果醋制作时，要持。果醋的制作常在果酒制作的基础上进行，当进行果醋制作时，要持续通入氧气，并且要适当续通入氧气，并且要适当_(填填“升高升高”或或“降低降低”)发酵温度。发酵温度。(2)果酒发酵时间一般为果酒发酵时间一般为 1012 d，但也可能因为，但也可能因为_等外界条件而等外界条件而发生改变发生改变，可定期取发酵液与可定期取发酵液与_(填试剂填试剂)反应检测发酵情况反应检测发酵情况，如发酵液中如发酵液中含有酒精则溶液呈现含有酒精则溶液呈现_。(3)果酒进一步发酵能获得果醋，酒变醋的原理是果酒进一步发酵能获得果醋，

10、酒变醋的原理是_。(4)在变酸的酒的表面可以观察到菌膜，其形成原因是在变酸的酒的表面可以观察到菌膜，其形成原因是_。解析解析(1)参与果酒制作的菌种是酵母菌；酵母菌通过无氧呼吸产生酒精参与果酒制作的菌种是酵母菌；酵母菌通过无氧呼吸产生酒精，而无氧呼吸的场所是细胞质基质；果醋的制作常在果酒制作的基础上进行，当而无氧呼吸的场所是细胞质基质；果醋的制作常在果酒制作的基础上进行，当进行果醋制作时，要持续通入氧气，并且要适当升高发酵温度，因为果酒制作进行果醋制作时，要持续通入氧气，并且要适当升高发酵温度，因为果酒制作的适宜温度是的适宜温度是 1825 ，而果醋制作的适宜温度是，而果醋制作的适宜温度是 3

11、035 。(2)发酵温度适发酵温度适宜可以尽快完成发酵过程，但如果温度不适宜会延长发酵时间。可以根据发酵宜可以尽快完成发酵过程，但如果温度不适宜会延长发酵时间。可以根据发酵液中酒精的产生量来确定发酵情况液中酒精的产生量来确定发酵情况(用酸性重铬酸钾进行检测用酸性重铬酸钾进行检测)，因为酒精是酵母因为酒精是酵母菌无氧呼吸的产物，也是果酒制作中所要获得的物质。菌无氧呼吸的产物，也是果酒制作中所要获得的物质。(3)在缺乏糖源而氧气充在缺乏糖源而氧气充足的前提下，醋酸菌可以利用乙醇产生醋酸。足的前提下，醋酸菌可以利用乙醇产生醋酸。(4)醋酸菌利用乙醇产生果醋后，醋酸菌利用乙醇产生果醋后，自身也增殖，在

12、液面形成菌膜。自身也增殖，在液面形成菌膜。答案答案(1)酵母菌酵母菌细胞质基质细胞质基质升高升高(2)温度温度酸性重铬酸钾酸性重铬酸钾灰灰绿色绿色(3)在氧气充足时，醋酸菌将乙醇转变为乙醛，再将乙醛转变为醋酸在氧气充足时，醋酸菌将乙醇转变为乙醛，再将乙醛转变为醋酸(4)醋酸菌在液面大量繁殖醋酸菌在液面大量繁殖微生物的培养技术与其他相关知识的交汇点微生物的培养技术与其他相关知识的交汇点素能建构素能建构交汇点交汇点 1酶的分解作用，联系必修课程模块酶的分解作用，联系必修课程模块 1 中酶的特性中酶的特性(1)酶具有专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应，如脲酶只能催化酶具有专一性：一种酶只能催化

13、一种或一类化学反应，如脲酶只能催化4/6分解尿素。分解尿素。(2)需要温和条件需要温和条件：酶起催化作用需要适宜的温度和酶起催化作用需要适宜的温度和 pH，因此培养微生物需因此培养微生物需要控制温度，调节培养基的要控制温度，调节培养基的 pH。交汇点交汇点 2培养基中葡萄糖的作用培养基中葡萄糖的作用， 联系选择性必修模块联系选择性必修模块 1 中血糖的来源和中血糖的来源和去路去路(1)葡萄糖的氧化分解：葡萄糖通过氧化分解释放能量，一部分以热能形式葡萄糖的氧化分解：葡萄糖通过氧化分解释放能量，一部分以热能形式散失，另一部分储存在散失，另一部分储存在 ATP 中，为生命活动提供能量。中，为生命活动

14、提供能量。(2)三大类物质的相互转化：糖类、脂质和蛋白质三大类物质之间可以相互三大类物质的相互转化：糖类、脂质和蛋白质三大类物质之间可以相互转化。转化。交汇点交汇点 3培养基中无机盐的作用培养基中无机盐的作用，联系必修课程模块联系必修课程模块 1、选择性必修模选择性必修模块块1 有关细胞和内环境中无机盐的作用有关细胞和内环境中无机盐的作用(1)无机盐的作用：无机盐的作用：无机盐是某些化合物的组成成分；无机盐是某些化合物的组成成分；调节生物体的生调节生物体的生命活动；命活动；维持渗透压和酸碱平衡。维持渗透压和酸碱平衡。(2)调节调节 pH 的缓冲对：的缓冲对：H2CO3/NaHCO3，NaH2P

15、O4/Na2HPO4等。等。对点训练对点训练1回答下列与酵母菌有关的问题：回答下列与酵母菌有关的问题：(1)分离培养酵母菌通常使用分离培养酵母菌通常使用_(填填“牛肉膏蛋白胨牛肉膏蛋白胨”“”“MS”或或“麦麦芽汁琼脂芽汁琼脂”)培养基，该培养基应采用培养基，该培养基应采用_灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上种在平板上， 培养一段时间后可观察到菌落培养一段时间后可观察到菌落， 菌落的含义是菌落的含义是_。(2)酵母菌液体培养时，若通入氧气，可促进酵母菌液体培养时，若通入氧气，可促进_(填填“菌体快速增菌体快速增殖殖”“”“乙醇产生乙醇产生”或或“乳酸产生乳酸产生

16、”)；若进行厌氧培养若进行厌氧培养，可促进可促进_(填填“菌菌体快速增殖体快速增殖”“”“乙醇产生乙醇产生”或或“乳酸产生乳酸产生”)。(3)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菌引起面包松软的原因是_。解析解析(1)酵母菌为异养型生物酵母菌为异养型生物，通常使用麦芽汁琼脂培养基培养通常使用麦芽汁琼脂培养基培养；培养基培养基常用高压蒸汽灭菌法灭菌；由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体称为常用高压蒸汽灭菌法灭菌；由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体称为菌落。菌落。(2)酵母菌为兼

17、性厌氧生物，有氧条件利于其繁殖，无氧条件下其进行酒酵母菌为兼性厌氧生物，有氧条件利于其繁殖，无氧条件下其进行酒精发酵。精发酵。(3)酵母菌分解葡萄糖可产生二氧化碳，使面包松软多孔。酵母菌分解葡萄糖可产生二氧化碳，使面包松软多孔。答案答案(1)麦芽汁琼脂麦芽汁琼脂高压蒸汽高压蒸汽由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体细胞群体(2)菌体快速增殖菌体快速增殖乙醇产生乙醇产生(3)酵母菌分解葡萄糖会产生酵母菌分解葡萄糖会产生 CO2，5/6CO2使面包松软使面包松软2某些土壤细菌可将尿素分解成某些土壤细菌可将尿素分解成 CO2和和 NH3，供植物吸收和利用供植物吸收和

18、利用。回答下回答下列问题：列问题：(1)有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生_。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物 CO2作为碳源，原因是作为碳源，原因是_。但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是_(答出两答出两点即可点即可)。(2)为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择_(填填“尿尿素素”“”“NH4NO3”或或“尿素尿素NH4NO3”)作为氮源，不选择其他两组

19、的原因是作为氮源，不选择其他两组的原因是_。(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有用来筛选分解尿素细菌的培养基含有 KH2PO4和和 Na2HPO4，其作用有，其作用有_(答出两点即可答出两点即可)。解析解析(1)有些细菌能分解尿素是因为这些细菌能产生脲酶有些细菌能分解尿素是因为这些细菌能产生脲酶， 将尿素分解将尿素分解成成CO2和和 NH3。能分解尿素的细菌是异养生物，不能利用。能分解尿素的细菌是异养生物，不能利用 CO2作为碳源合成有机作为碳源合成有机物，但这些细菌可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用：作物，但这些细菌可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用：作为能

20、源物质氧化分解为细胞生命活动提供能量为能源物质氧化分解为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料为其他有机物的合成提供原料。(2)为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择尿素作为唯一氮为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择尿素作为唯一氮源，这样只有能分解尿素的细菌才能在培养基上生存。若选择源，这样只有能分解尿素的细菌才能在培养基上生存。若选择“NH4NO3”或或“尿素尿素NH4NO3”作为氮源作为氮源，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用用 NH4NO3，不能起到筛选作用。，不能起到筛选作用。(3)用来筛选分解尿素细菌

21、的培养基含有用来筛选分解尿素细菌的培养基含有 KH2PO4和和 Na2HPO4，它们可以为，它们可以为细菌生长提供无机营养；同时，细菌生长提供无机营养；同时，KH2PO4和和 Na2HPO4还可以作为缓冲剂保持细还可以作为缓冲剂保持细胞生长过程中胞生长过程中 pH 稳定。稳定。答案答案(1)脲酶脲酶分解尿素的细菌是异养生物，不能利用分解尿素的细菌是异养生物，不能利用 CO2来合成有机来合成有机物物为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料(2)尿素尿素其他其他两组都含有两组都含有 NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利

22、，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用用NH4NO3，不能起到筛选作用不能起到筛选作用(3)为细菌生长提供无机营养为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细作为缓冲剂保持细胞生长过程中胞生长过程中 pH 稳定稳定3物质物质 W 是一种含氮有机物，会污染土壤。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在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明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某研究小组欲从土壤中筛选出能降解 W 的细菌的细菌(目标菌目标菌)。6/6回答下列问题回答下列问题：(1)要从土壤中分离目标菌，所用选择培养基中的氮源应该是要从土壤中分离目标菌，所用选择培

23、养基中的氮源应该是_。(2)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长并形成菌落(如图所示如图所示)。如果要得到目标菌如果要得到目标菌，应该选择应该选择_菌落进一步纯菌落进一步纯化，选择的依据是化，选择的依据是_。(3)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。期结果和结

24、论。解析解析(1)要从土壤中分离出能降解含氮有机物要从土壤中分离出能降解含氮有机物 W 的目标菌，所用选择培的目标菌，所用选择培养基应以该特定物质养基应以该特定物质 W 为为唯一唯一氮源氮源。(2)图示信息显示图示信息显示，在乙菌落周围出现透明在乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解圈，说明乙菌能降解 W，若要得到目标菌，应该选择乙菌落进一步纯化。，若要得到目标菌，应该选择乙菌落进一步纯化。(3)若若要通过设计实验确定甲要通过设计实验确定甲、乙两种细菌能否利用空气中的氮气作为氮源乙两种细菌能否利用空气中的氮气作为氮源，需将甲需将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若某细菌能生长，则说明该细菌能利用空气乙菌分别接种在无氮源培养基上，若某细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源。中的氮气作为氮源。答案答案(1)W(2)乙乙乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解 W(3)将将甲、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气中的氮气作为氮源