【二轮学案】高考生物大概念升华课7　发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品（含答案）

高考生物大概念升华课
7　发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品
结合生活或生产实例，举例说出发酵工程的基本原理，尝试运用传统发酵技术制作发酵食品，认同它促进了饮食文化的形成。理清发酵工程与传统发酵技术内在联系，并掌握发酵工程的基本环节。
1．(2021·江苏苏锡常镇四市高三调研)生活中我们经常会接触到发酵食品，如果酒、果醋、泡菜等。下列关于传统发酵食品制作的叙述，正确的是(　　)
A．家庭制作果酒和泡菜时，主要是利用植物体表面天然的菌种
B．制作果酒和泡菜时，为利于无氧发酵，发酵装置需装满溶液
C．泡菜坛内的白色菌膜、变酸的果酒表面的菌膜所含菌种完全相同
D．制成的果醋和泡菜都需要经高压蒸汽灭菌，目的是延长产品保质期
A　[果酒发酵时前期需氧后期不需氧，所以发酵装置需要留有大约 1/3 的空间，有利于前期酵母菌有氧呼吸大量繁殖，另外，发酵装置需要留有大约 1/3 的空间可以防止发酵旺盛时汁液溢出，B错误；泡菜坛内出现白色菌膜的主体为酵母菌，而变酸的果酒表面菌膜的主体为醋酸菌，故所含菌种不同，C错误；制成的果醋和泡菜不能使用高压蒸汽灭菌，会影响产品的口感和品质，D错误。]
2．(2021·广州高三模拟)20世纪40年代，利用发酵工程大规模生产青霉素成为研究的主攻方向。由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术使青霉素的生产实现了产业化，下列关于青霉素生产的叙述，正确的是(　　)
A．青霉素是青霉菌生长代谢中产生的生命活动所必需的重要的代谢产物
B．用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可以选育高产菌种
C．发酵罐接种后必须进行灭菌处理
D．在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，青霉素产量也不再增加
B　[青霉素是青霉菌生长代谢中产生的但不是生命活动必需的代谢产物，属于青霉菌的次级代谢产物，A错误；用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可以选育高产菌种，这是诱变育种的方法，B正确；发酵罐接种前必须进行灭菌处理，接种后灭菌会杀死菌种，C错误；在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，由于青霉菌的代谢活动，青霉素产量还在增加，D错误。]
3．(2021·石景山区高三模拟)土壤中的磷大部分以难被植物吸收利用的无效态(如磷酸钙等难溶态，在水中呈白色沉淀)存在，溶磷菌能够把无效态的磷转化为可被直接利用的可溶性磷。
(1)磷是植物生长发育的必需元素，可组成________(填出2种即可)等化合物。
(2)从土壤中筛选溶磷菌的一般步骤如下：
溶磷菌的分离：依次配备浓度为10－3、10－4、10－5的土壤稀释液，分别取0.1 mL 均匀涂布于含难溶磷的固体培养基上培养2 d。待菌落长出后挑取________的菌落，于基础培养基上采用________法进行多次纯化。
溶磷菌的筛选：将分离获得的溶磷菌分别配制成菌悬液，接入已灭菌的含难溶磷液体培养基中，对照组的培养基接入________菌悬液，5 d后测定培养液中可溶性磷含量。若接菌培养液可溶性磷含量为a，对照组可溶性磷含量为b，则菌株溶磷量为________。选择溶磷量最大的菌种为目的菌。
(3)将适量目的菌接入已灭菌的含难溶磷的液体培养基中培养，每天取样测定溶磷量和pH变化情况，结果如下图所示。
①结果表明目的菌分解难溶磷的能力呈现__________________的趋势。
②根据培养液的pH变化情况，可对目的菌的解磷原理作出的推测是_____
______________________________________________________________。
(4)请预期该溶磷菌在农业生产方面可能的应用：_____________________
______________________________________________________________。
[解析]　(1)土壤中的磷元素被植物直接吸收后，可用于组成核酸、磷脂、ATP、NADPH等化合物。
(2)溶磷菌的分离：土壤中的磷大部分以磷酸钙等难溶态存在，在水中呈白色沉淀，故加入含难溶磷的固体培养基浑浊不透明，而溶磷菌能够把无效态的磷转化为可被直接利用的可溶性磷，故一段时间后，可挑选平板上形成透明溶磷圈的菌落，即为筛选出的溶磷菌。纯化常用平板划线法和稀释涂布平板法，如平板划线法将挑选出的菌落于基础培养基上采用连续划线法进行多次纯化。
溶磷菌的筛选：对照组的培养基接入等量灭活的菌悬液，以作比较。若5 d后接菌培养液可溶性磷含量为a，对照组可溶性磷含量为b，则菌株溶磷量为a－b。差值越大，说明菌体溶磷量越大，选择溶磷量最大的菌种为目的菌。
(3)①在1～4天内溶磷量随时间增加而增多，即分解能力升高，第4天后，溶磷量开始减少，即分解能力降低，但比最开始仍更强。
②在加入溶磷菌后溶液pH迅速降低，溶磷量开始增加，随着pH回升，溶磷量就开始降低，据此推测溶磷菌可能通过产生酸性代谢产物分解难溶性磷。
(4)土壤中的磷大部分以难被植物吸收利用的无效态如磷酸钙等难溶态存在，而溶磷菌可将难溶态磷分解为可被植物直接利用的可溶性磷，故可将其制成微生物菌肥促进植物对磷元素的吸收。
[答案]　(1)核酸(DNA、RNA)、ATP、磷脂、NADPH　(2)具有透明解磷圈　平板划线　等量灭活　a－b　(3)①先升高后降低　②溶磷菌通过产生酸性代谢产物分解难溶性磷　(4)制成微生物菌肥促进植物对磷元素的吸收
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