專題八生物技術與工程壹貳發酵工程細胞工程目錄/DIRECTORY叁基因工程的操作工具和步驟肆PCR技術和基因編輯技術及其應用壹發酵工程考情透視核心考點考試頻次考題統計傳統發酵技術的應用3年10次（2025浙江卷）果酒果醋的制作（2024江蘇卷）泡菜的腌制（2024浙江卷）果酒果醋的制作（2024湖北卷）果酒果醋的制作微生物的培養技術及應用3年22次（2024海南卷）培養基成分（2024江蘇卷）微生物計數（2024重慶卷）微生物分離與計數（2024山東卷）微生物培養發酵工程及應用3年17次（2024天津卷）微生物培養綜合（2024福建卷）發酵工程應用（2024江西卷）發酵工程應用（2024北京卷）發酵工程應用（2024湖南卷）微生物培養技術綜合是否含凝固劑類型步驟培養基平板劃線法從傳統發酵技術到發酵工程微生物的基本培養技術固體培養基液體培養基基本配方水、碳源、氮源、無機鹽無菌技術類型消毒和滅菌微生物的純培養接種方法制備培養基(配制培養基→滅菌→倒平板)→接種→分離→培養①___________稀釋涂布平板法微生物的選擇培養和計數土壤中分解尿素的細菌的分離和計數培養基的特點以尿素為唯一氮源計數方法稀釋涂布平板法顯微鏡直接計數法活菌計數法不能區分死活菌選擇培養基不能計數條件菌種從傳統發酵技術到發酵工程傳統發酵技術的應用泡菜的制作乳酸菌果酒制作基本環節無氧條件菌種②________無氧果醋制作條件菌種醋酸菌③_____發酵工程及其應用分離、提純產物

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獲得產品↑發酵罐內發酵↑擴大培養接種滅菌配制培養基選育菌種發酵工程的應用食品工業、醫藥工業、農牧業酵母菌有氧深化點(一)傳統發酵技術與發酵工程1.厘清四種傳統發酵食品的制作技術種類果酒果醋腐乳泡菜菌種酵母菌醋酸菌毛霉(主要)乳酸菌原理酵母菌無氧呼吸產生酒精醋酸菌將糖或乙醇轉化為乙酸毛霉等微生物通過發酵分解蛋白質乳酸菌無氧呼吸產生乳酸控制條件前期有氧,后期氧,18~30℃有氧,30~35℃有氧,15~18℃無氧,室溫深化點(一)傳統發酵技術與發酵工程2.傳統發酵技術中控制雜菌的三大措施(1)通過發酵條件控制雜菌①無氧發酵時的無氧環境可以抑制好氧菌。②乳酸發酵形成的酸性環境抑制雜菌繁殖。(2)利用高滲透壓控制雜菌,如制作泡菜時加鹽。(3)利用酒精控制雜菌,如果酒的制作。深化點(一)傳統發酵技術與發酵工程3.圖解發酵工程的基本環節[例1]

(2024·河北高考,改編)中國傳統白酒多以泥窖為發酵基礎,素有“千年老窖萬年糟”“以窖養糟,以糟養泥”之說。多年反復利用的老窖池內壁窖泥中含有大量與釀酒相關的微生物。下列敘述錯誤的是(

)A.傳統白酒的釀造是在以釀酒酵母為主的多種微生物共同作用下完成的B.窖池內各種微生物形成了相對穩定的體系,使釀造過程不易污染雜菌C.從窖泥中分離的釀酒酵母擴大培養時,需在CO2或N2環境中進行D.從谷物原料發酵形成的酒糟中,可分離出產淀粉酶的微生物C有氧的條件下1.(2024·江蘇高考)關于“利用乳酸菌發酵制作酸奶或泡菜”的實驗,下列敘述正確的是()A.制作泡菜的菜料不宜完全淹沒在煮沸后冷卻的鹽水中B.制作酸奶的牛奶須經過高壓蒸汽滅菌后再接種乳酸菌C.發酵裝置需加滿菜料或牛奶并封裝,以抑制乳酸菌的無氧呼吸D.控制好發酵時間,以避免過量乳酸影響酸奶或泡菜的口味和品質D巴氏消毒法八成滿2.(2024·南寧模擬)臍橙果實顏色鮮艷,口感酸甜適度,且其富含蛋白質、氨基酸、維生素、脂肪、黃酮類等多種營養成分,具有降低膽固醇、抗氧化,以及防癌抗癌等功效,因此深受廣大消費者的歡迎和喜愛。科研人員以臍橙為原料釀造高品質臍橙果醋,工藝流程如下：原料剝皮→榨汁→酶解(果膠酶)→調配→酒精發酵→乙酸發酵→澄清、過濾→滅菌→成品果醋下列敘述錯誤的是(

)A.在酒精發酵時需先通氣后密封,通氣有利于酵母菌大量繁殖B.乙醇既是臍橙果酒發酵的產物,也是果醋發酵的反應物C.由酒精發酵轉變為乙酸發酵,需要通入無菌空氣、提高發酵溫度D.乙酸發酵液中產生的乙酸使pH逐漸降低,可用重鉻酸鉀測定乙酸含量變化D3.(2024·衡水模擬)L-甲硫氨酸是人體必需8種氨基酸之一,廣泛應用在飼料、醫藥、食品等領域。現利用基因工程的方法獲得產L-甲硫氨酸的大腸桿菌,在pH為7.0、培養溫度為30℃、通氣量為5L/min的條件下生產L-甲硫氨酸。下列說法錯誤的是(

)A.生產L-甲硫氨酸的優良菌種只可能來自基因工程或誘變育種B.可通過對培養基和發酵設備滅菌來避免雜菌的污染C.大腸桿菌為需氧型生物,L-甲硫氨酸的產量與溫度、pH、溶解氧等條件有關D.L-甲硫氨酸屬于大腸桿菌的代謝物,可采取適當的提取、分離和純化措施獲取A自然界4.(2024·貴陽模擬)谷氨酸棒狀桿菌是一種可以用于發酵生產谷氨酸的微生物。如圖表示利用玉米淀粉工業化生產谷氨酸的簡易流程示意圖,其中維生素B能為谷氨酸棒狀桿菌提供特殊的營養物質。下列敘述正確的是()A.圖中發酵液不含谷氨酸棒狀桿菌生長繁殖所需的特殊營養物質B.谷氨酸棒狀桿菌是異養需氧型微生物,尿素能為其提供碳源C.接種前發酵液需進行滅菌處理,也是生產谷氨酸的中心環節D.發酵期間,攪拌利于谷氨酸棒狀桿菌與營養物質充分接觸D尿素在脲酶的作用下,會分解成氨氣和CO2深化點(二)微生物的培養、分離與計數1.選擇培養基四種常見的制備方法改變培養條件置于無氧條件下添加某種化學物質加入青霉素高濃度食鹽特殊碳、氮源石油是唯一碳源營養缺陷不加有機碳源不加氮源厭氧型和兼性厭氧型微生物（乳酸菌、酵母菌等）其他菌在高鹽環境中易失水而不能生存（金黃色葡萄球菌）能分解石油的微生物酵母菌、霉菌等真菌；相應抗性的細菌自養型微生物固氮微生物

深化點(二)微生物的培養、分離與計數2.辨析統計菌落數的兩種方法比較項目間接計數法(稀釋涂布平板法)直接計數法(顯微計數法)原理當樣品的稀釋度足夠高時,培養基表面生長的一個單菌落,來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統計平板上的菌落數,就能推測出樣品中大約含有多少活菌利用特定細菌計數板或血細胞計數板,在顯微鏡下計算一定體積的樣品中微生物的數量比較項目間接計數法(稀釋涂布平板法)直接計數法(顯微計數法)公式每克樣品中的菌落數=C/V×M。C:某稀釋度下平板上生長的平均菌落數,V:涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL),M:稀釋倍數每毫升原液所含細菌數:每小格內平均細菌數×400×104×稀釋倍數缺點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不能區分細胞死活結果比實際活菌數偏小比實際活菌數偏大

深化點(二)微生物的培養、分離與計數2.辨析統計菌落數的兩種方法

深化點(二)微生物的培養、分離與計數篩選微生物時遇到的各種怪圈

深化點(二)微生物的培養、分離與計數情境1：透明圈纖維素能與剛果紅形成紅色復合物，但其水解產物纖維二糖和葡萄糖不能與剛果紅形成紅色復合物。在以纖維素為唯一碳源的培養基中加入剛果紅，接種土壤微生物培養，菌落周圍出現透明圈，說明這些細菌能分解纖維素。①.原理在固體培養基中摻入可被特定菌利用的營養成分M，造成渾濁、不透明的培養基背景。同時加入能與M形成有色復合物的染色劑，待篩選菌的菌落周圍會形成透明圈。②.實例

深化點(二)微生物的培養、分離與計數情境1：透明圈③.關鍵指標分析特定菌能否利用M的判斷特定菌利用M能力強弱判斷菌落周圍是否會出現透明圈透明圈直徑與菌落直徑比值的大小以M為唯一碳源或氮源的培養基以M為唯一碳源或氮源的培養基

深化點(二)微生物的培養、分離與計數情境2：變色圈①.原理將指示劑直接摻入固體培養基中，進行待篩選菌懸液的單菌落培養時，目的菌株代謝物使指示劑變色，在菌落周圍形成變色圈。(1)分離尿素分解菌在以尿素為唯一氮源的培養基中加入酚紅指示劑。接種土壤微生物(產生脲酶)培養，菌落周圍出現紅色，說明該細菌能夠分解尿素。②.實例

深化點(二)微生物的培養、分離與計數情境2：變色圈(2)分離谷氨酸產生菌在分離谷氨酸產生菌時，可在培養基中加入溴百里酚藍，它是一種酸堿指示劑，當pH在6.2以下時為黃色，pH7.6以上為藍色。若平板上出現產酸菌，其菌落周圍會變成黃色，可以從這些產酸菌中篩選谷氨酸產生菌。②.實例情境3：抑菌圈待篩選的菌株能分泌產生某些能抑制工具菌生長的物質，或能分泌某種酶并將無毒的物質水解成對工具菌有毒的物質，從而在該菌落周圍形成工具菌不能生長的抑菌圈。該法常用于抗生素產生菌的篩選，工具菌常是抗生素敏感菌。①.實例②.關鍵指標分析待篩菌株能否產生抗生素待篩菌株產生抗生素能力強弱判斷菌落周圍是否會出現抑菌圈抑菌圈直徑與菌落直徑比值的大小涂布有工具菌的平板涂布有工具菌的平板情境4：生長圈

利用一些有特別營養要求的微生物作為工具菌，若待分離的菌在缺乏上述營養物的條件下，能合成該營養物，或能分泌酶將該營養物的前體轉化成營養物，那么，在這些菌的周圍就會有工具菌生長，形成環繞菌落生長的生長圈。該法常用來選育氨基酸、核苷酸和維生素的生產菌，工具菌往往都是對應的營養缺陷型菌株。①.實例②.關鍵指標分析待篩菌株能否產生工具菌所需物質待篩菌株產生工具菌所需物質能力強弱判斷待篩菌株菌落周圍是否會出現生長圈生長圈直徑與待篩菌株菌落直徑比值的大小涂布有工具菌的平板涂布有工具菌的平板

深化點(二)微生物的培養、分離與計數1.聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一種聚酯塑料，會造成環境污染。磷脂酶可催化PET降解。為獲得高產磷脂酶的微生物，研究人員試驗了2種方法。回答下列問題：(1)方法1從土壤等環境樣品中篩選高產磷脂酶的微生物。以磷脂酰乙醇胺(一種磷脂類物質)為唯一碳源制備_____培養基，可提高該方法的篩選效率。除碳源外，該培養基中至少還應該有________、____、________等營養物質。(2)方法2采用_______________________________技術定向改造現有微生物，以獲得高產磷脂酶的微生物。除了編碼磷脂酶的基因外，該技術還需要________、____________、________等“分子工具”。轉基因(或重組DNA或基因工程)選擇氮源水無機鹽限制酶DNA連接酶載體

深化點(二)微生物的培養、分離與計數(3)除了上述2種方法之外，還可以通過__________技術非定向改造現有微生物，篩選獲得能夠高產磷脂酶的微生物。(4)將以上獲得的微生物接種到鑒別培養基(在牛肉膏蛋白胨液體培養基中添加2%的瓊脂粉和適量的卵黃磷脂)平板上培養，可以通過觀察卵黃磷脂水解圈的大小，初步判斷微生物產磷脂酶的能力，但不能以水解圈大小作為判斷微生物產磷脂酶能力的唯一依據。從平板制作的角度分析，其原因可能是____________________________________________________________________。誘變育種培養基的卵黃磷脂的含量、pH和滅菌是否徹底等都會影響水解圈的大小2.解脂菌能利用分泌的脂肪酶將脂肪分解成脂肪酸和甘油并吸收利用。脂肪酸會使醇溶青瓊脂平板變為深藍色。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。甲菌菌落周圍呈現深藍色，乙菌菌落周圍不變色。下列說法錯誤的是(

)A.甲菌屬于解脂菌B.實驗中所用培養基以脂肪為唯一碳源C.可將兩種菌分別接種在同一平板的不同區域進行對比D.該平板可用來比較解脂菌分泌脂肪酶的能力B乙周圍不變色，說明乙不能分泌脂肪酶分解脂肪，沒有脂肪酸的產生，不能利用脂肪，但由于乙能在該培養基上生存，說明該培養基中除了脂肪作為碳源外，還可能存在別的碳源3.番茄灰霉病菌嚴重影響番茄生產，枯草芽孢桿菌可以產生對多種病原菌具有抑制作用的蛋白質。為探究枯草芽孢桿菌能否用于番茄灰霉病的生物防治，研究者設計了相關實驗。回答下列問題：(1)檢測枯草芽孢桿菌對番茄灰霉病菌的抑制作用時，取適量_____________菌液涂布于固體培養基上，將無菌濾紙片(直徑5mm)在______________菌液中浸泡后覆蓋于固體培養基中心，數秒后取出濾紙片，培養皿倒置培養后測量________大小以判定抑菌效果。(2)枯草芽孢桿菌為好氧微生物，液體培養時應采用________(填“靜置”或“搖床震蕩”)培養。培養過程中抽樣檢測活菌數量時，應采用_______________(填“稀釋涂布平板法”或“顯微鏡直接計數法”)，其原因是______________________。番茄灰霉病菌枯草芽孢桿菌抑菌圈搖床震蕩稀釋涂布平板法用稀釋涂布平板法在培養基上看到的每一個菌落都來自一個活細胞，而顯微鏡直接計數法會將死亡的枯草芽孢桿菌也計算在內4.當某單一營養缺陷型菌株所需的營養大類確定后，就要確定其生長所需的特殊營養物質。首先對特殊營養物質進行編組，如表是對15種特殊營養物質進行的編組，編組完成后，將沾有組合特殊營養物質的濾紙片放在涂有試驗菌甲、乙、丙的培養基上，培養并觀察其生長情況，三種試驗菌的生長譜如圖所示。據圖分析，下列敘述錯誤的是(

)A.實驗中所用的培養基應為不含特殊營養物質的基本培養基B.試驗菌甲、乙自身分別不能合成特殊營養物質13、2C.若單缺的特殊營養物質為10、11中的一種，則在培養基上均會出現兩個生長圈D.試驗菌丙的生長譜結果可能是由于所加營養物質濃度過高，產生了抑菌圈組別組合特殊營養物質A12345B26789C37101112D48111314E59121415C5個生長圈[例2]自生固氮菌是土壤中能獨立進行固氮的細菌。科研人員進行了土壤中自生固氮菌的分離和固氮能力測定的研究,部分實驗流程如圖。已知步驟④獲得的三個平板的菌落數分別為90、95、100,對照組平板菌落數為0。下列相關敘述正確的是(

)A.步驟②