[核心精要]
交匯點(diǎn)1 酵母菌、醋酸菌和乳酸菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，聯(lián)系必修課程模塊1中原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別
(1)相同點(diǎn)：都有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和DNA分子。
(2)不同點(diǎn)：醋酸菌和乳酸菌屬于原核生物，其細(xì)胞無(wú)核膜、染色體以及線粒體等眾多的細(xì)胞器，只有核糖體一種細(xì)胞器，而酵母菌屬于真核生物。
交匯點(diǎn)2 發(fā)酵條件的控制，聯(lián)系必修課程模塊1中需氧呼吸和厭氧呼吸的影響因素
(1)果酒的制作前期需要氧，有利于酵母菌進(jìn)行需氧呼吸而大量繁殖，然后控制為無(wú)氧條件，進(jìn)行酒精發(fā)酵?？刂瓢l(fā)酵溫度約為28 ℃。
(2)果醋的制作一直需要充足的氧氣，醋酸菌是需氧型細(xì)菌，控制發(fā)酵溫度為30～35 ℃。但泡菜的制作一直需要密封，因?yàn)槿樗峋菂捬跣图?xì)菌。
[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]
1．下列有關(guān)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用，敘述正確的是( )
A．制作果酒、果醋的菌種屬于真核生物，制作腐乳、泡菜的菌種屬于原核生物
B．制作果酒、果醋在無(wú)氧條件下進(jìn)行，制作腐乳、泡菜需在有氧條件下進(jìn)行
C．制作果酒、果醋、泡菜主要利用的是胞內(nèi)酶，制作腐乳主要利用的是胞外酶
D．制作果酒、果醋的過(guò)程需保持菌種活性，制作腐乳、泡菜的過(guò)程不需要
C [制作果酒利用的酵母菌屬于真核生物，制作果醋利用的醋酸菌屬于原核生物，制作腐乳利用的毛霉屬于真核生物，A項(xiàng)錯(cuò)誤；制作果酒先在有氧條件下進(jìn)行，后在無(wú)氧條件下進(jìn)行，制作泡菜需在無(wú)氧條件下進(jìn)行，制作果醋、腐乳需在有氧條件下進(jìn)行，B項(xiàng)錯(cuò)誤；制作果酒、果醋、泡菜主要利用的是胞內(nèi)酶，制作腐乳主要利用的是胞外酶，C項(xiàng)正確；制作果酒、果醋、腐乳和泡菜的過(guò)程中均需保持菌種活性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
2．下圖表示果酒和果醋制作過(guò)程中的物質(zhì)變化過(guò)程，下列敘述正確的是( )
A．過(guò)程①和②都只能發(fā)生在缺氧條件下
B．過(guò)程①和③都發(fā)生在酵母菌的線粒體中
C．過(guò)程③和④都需要氧氣的參與
D．過(guò)程①～④所需的最適溫度基本相同
C [據(jù)圖分析可知，過(guò)程①表示細(xì)胞呼吸的第一階段，其在有氧或無(wú)氧的條件下都可以進(jìn)行，且是在細(xì)胞溶膠中進(jìn)行的，而非線粒體中，A、B錯(cuò)誤；過(guò)程③表示需氧呼吸的第二、三階段，過(guò)程④表示乙醇氧化為醋酸的階段，過(guò)程③和④都必須在有氧的條件下才可以進(jìn)行，C正確；過(guò)程①②③是果酒制作階段的化學(xué)反應(yīng)，其適宜溫度約為28 ℃，過(guò)程④是果醋制作階段的化學(xué)反應(yīng)，其適宜溫度為30～35 ℃，D錯(cuò)誤。]
3．蘋果醋是以蘋果汁為原料經(jīng)發(fā)酵而成的。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。
(1)酵母菌的呼吸代謝途徑如圖所示。圖中過(guò)程①和②是蘋果醋生產(chǎn)的第一階段，在酵母菌細(xì)胞的______________中進(jìn)行，其產(chǎn)物乙醇與____________試劑反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色，這一反應(yīng)可用于乙醇的檢驗(yàn)；過(guò)程③在酵母菌細(xì)胞的________________中進(jìn)行。與無(wú)氧條件相比，在有氧條件下，酵母菌的增殖速度____________。
(2)第二階段是在醋酸菌的作用下將第一階段產(chǎn)生的乙醇轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿岬倪^(guò)程，根據(jù)醋酸菌的呼吸作用類型，該過(guò)程需要在__________________條件下才能完成。
(3)在生產(chǎn)過(guò)程中，第一階段和第二階段的發(fā)酵溫度不同，第一階段的溫度________(填“低于”或“高于”)第二階段的。
(4)醋酸菌屬于____________核生物，其細(xì)胞結(jié)構(gòu)中__________(填“含有”或“不含有”)線粒體。
[解析] (1)圖中過(guò)程①和②是酵母菌進(jìn)行厭氧呼吸產(chǎn)生乙醇的過(guò)程，厭氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞溶膠。乙醇可用酸性重鉻酸鉀試劑檢測(cè)，顏色由橙色變?yōu)榛揖G色。過(guò)程③為需氧呼吸的第二和第三階段，場(chǎng)所為線粒體。在有氧條件下酵母菌進(jìn)行需氧呼吸，產(chǎn)生更多的能量供酵母菌繁殖利用，故有氧條件下酵母菌的繁殖速度更快。(2)醋酸菌是好氧細(xì)菌，因此，在醋酸菌作用下，將乙醇轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿岬倪^(guò)程需要在有氧條件下才能完成。(3)在生產(chǎn)過(guò)程中，第一階段酵母菌產(chǎn)生乙醇的適宜溫度約為28 ℃，第二階段醋酸菌產(chǎn)生醋酸的適宜溫度為30～35 ℃，第一階段的溫度低于第二階段的。(4)醋酸菌屬于原核生物，原核細(xì)胞中的細(xì)胞器只有核糖體一種，不含有線粒體。
[答案] (1)細(xì)胞溶膠 酸性重鉻酸鉀 線粒體 快 (2)有氧 (3)低于 (4)原 不含有
微生物培養(yǎng)技術(shù)與其他模塊知識(shí)的交匯點(diǎn)
[核心精要]
交匯點(diǎn)1 酶的分解作用，聯(lián)系必修課程模塊1中酶的特性
(1)酶具有專一性：一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)，如脲酶只能催化分解尿素。
(2)需要溫和條件：酶起催化作用需要適宜的溫度和pH，因此培養(yǎng)微生物需要控制溫度，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH。
交匯點(diǎn)2 培養(yǎng)基中葡萄糖的作用，聯(lián)系選擇性必修課程模塊1中血糖的來(lái)源和去路
(1)葡萄糖的氧化分解：葡萄糖通過(guò)氧化分解釋放能量，一部分以熱能形式散失，另一部分儲(chǔ)存在ATP中，為生命活動(dòng)提供能量。
(2)三大類物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化：糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)三大類物質(zhì)之間可以相互轉(zhuǎn)化。
交匯點(diǎn)3 培養(yǎng)基中無(wú)機(jī)鹽的作用，聯(lián)系必修課程模塊1、選擇性必修課程模塊1有關(guān)細(xì)胞和內(nèi)環(huán)境中無(wú)機(jī)鹽的作用
(1)無(wú)機(jī)鹽的作用：①無(wú)機(jī)鹽是某些化合物的組成成分；②調(diào)節(jié)生物體的生命活動(dòng)；③維持滲透壓和酸堿平衡。
(2)調(diào)節(jié)pH的緩沖對(duì)：H2CO3/NaHCO3，NaH2PO4/Na2HPO4等。
[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]
4．某些土壤細(xì)菌可將尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用?；卮鹣铝袉?wèn)題。
(1)有些細(xì)菌能分解尿素，有些細(xì)菌則不能，原因是前者能產(chǎn)生________。能分解尿素的細(xì)菌不能以尿素的分解產(chǎn)物CO2作為碳源，原因是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
但可用葡萄糖作為碳源，進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的葡萄糖的主要作用是____________
_________________________________________________________________
__________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。
(2)為了篩選可分解尿素的細(xì)菌，在配制培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)選擇________(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作為氮源，不選擇其他兩組的原因是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)用來(lái)篩選分解尿素細(xì)菌的培養(yǎng)基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有____________________________________________________________________
____________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。
[解析] (1)有些細(xì)菌能分解尿素是因?yàn)檫@些細(xì)菌能產(chǎn)生脲酶，將尿素分解成CO2和NH3。能分解尿素的細(xì)菌是異養(yǎng)生物，不能利用CO2作為碳源合成有機(jī)物，但這些細(xì)菌可用葡萄糖作為碳源，進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的葡萄糖的主要作用：作為能源物質(zhì)氧化分解為細(xì)胞生命活動(dòng)提供能量，為其他有機(jī)物的合成提供原料。(2)為了篩選可分解尿素的細(xì)菌，在配制培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)選擇尿素作為唯一氮源，這樣只有能分解尿素的細(xì)菌才能在培養(yǎng)基上生存。若選擇“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”作為氮源，能分解尿素的細(xì)菌和不能分解尿素的細(xì)菌都能利用NH4NO3，不能起到篩選作用。(3)用來(lái)篩選分解尿素細(xì)菌的培養(yǎng)基含有KH2PO4和Na2HPO4，它們可以為細(xì)菌生長(zhǎng)提供無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)；同時(shí)，KH2PO4和Na2HPO4還可以作為緩沖劑保持細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中pH穩(wěn)定。
[答案] (1)脲酶 分解尿素的細(xì)菌是異養(yǎng)生物，不能利用CO2來(lái)合成有機(jī)物 為細(xì)胞生命活動(dòng)提供能量，為其他有機(jī)物的合成提供原料 (2)尿素 其他兩組都含有NH4NO3，能分解尿素的細(xì)菌和不能分解尿素的細(xì)菌都能利用NH4NO3，不能起到篩選作用 (3)為細(xì)菌生長(zhǎng)提供無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)；作為緩沖劑保持細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中pH穩(wěn)定
5．(2021·廣東適應(yīng)性測(cè)試)幾丁質(zhì)廣泛存在于甲殼類動(dòng)物的外殼、昆蟲的外骨骼和真菌的細(xì)胞壁中。某些微生物能合成幾丁質(zhì)酶(胞外酶)，使幾丁質(zhì)降解為N-乙酰氨基葡萄糖，然后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化利用?？蒲腥藛T試圖從土壤中篩選出能高效降解幾丁質(zhì)的菌株，通過(guò)微生物培養(yǎng)獲得幾丁質(zhì)酶，用于生物防治?；卮鹣铝袉?wèn)題。
eq \a\vs4\al(a.花生白,絹病菌) eq \a\vs4\al(b.辣椒疫,霉病菌) eq \a\vs4\al(c.尖孢,鐮刀菌) eq \a\vs4\al(d.擬盤多,毛孢屬菌)
(1)在篩選過(guò)程中，應(yīng)將土壤樣品稀釋液接種于以__________為唯一碳源的固體選擇性培養(yǎng)基上篩選目標(biāo)菌株。
(2)培養(yǎng)所篩選出的目標(biāo)菌株，計(jì)算各單菌落周圍的“水解圈直徑/菌落直徑”的比值，比值大小反映了__________________。
(3)科研人員篩選出了產(chǎn)幾丁質(zhì)酶的菌株A。將菌株A發(fā)酵產(chǎn)生的幾丁質(zhì)酶粗提液加入盛有馬鈴薯培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中，涂布均勻后分別接種4種病原真菌，以____________代替幾丁質(zhì)酶粗提液作為對(duì)照，結(jié)果見圖，幾丁質(zhì)酶粗提液對(duì)________(填入病原菌編號(hào))的抑菌效果最強(qiáng)。推測(cè)幾丁質(zhì)酶的抑菌機(jī)理是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析] (1)篩選過(guò)程中，將土壤樣品稀釋液接種以幾丁質(zhì)為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基上，在該培養(yǎng)基上只有可以利用幾丁質(zhì)的真菌可以生存，其他不能利用幾丁質(zhì)的微生物被淘汰而達(dá)到篩選的作用。(2)水解圈直徑/菌落直徑可以反映水解能力的大小，水解圈直徑/菌落直徑越大，說(shuō)明該菌降解幾丁質(zhì)能力越強(qiáng)，反之越弱。(3)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)應(yīng)滿足單一變量原則，實(shí)驗(yàn)組添加幾丁質(zhì)酶，對(duì)照組加入不含幾丁質(zhì)酶粗提液的等量的無(wú)菌水，對(duì)4組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察比較，d組水解圈直徑/菌落直徑最大，即抑制效果最強(qiáng)，幾丁質(zhì)是真菌細(xì)胞壁的組成成分，幾丁質(zhì)酶水解了幾丁質(zhì)導(dǎo)致真菌細(xì)胞壁不能合成，抑制了真菌的繁殖。
[答案] (1)幾丁質(zhì) (2)微生物的降解能力 (3)等量的無(wú)菌水 d 幾丁質(zhì)是真菌細(xì)胞壁的組成成分，幾丁質(zhì)酶水解了幾丁質(zhì)導(dǎo)致真菌細(xì)胞壁不能合成，抑制了真菌的繁殖

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高中生物浙科版 (2019)選擇性必修3 生物技術(shù)與工程電子課本

第三節(jié) 發(fā)酵工程為人類提供多樣的生物產(chǎn)品

版本： 浙科版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修3 生物技術(shù)與工程

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