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高考生物第一轮总复习讲座之十【教学内容】第五章：微生物与发酵工程（二）【重点与难点】重点：发酵工程的概念和内容；酶制剂的生产和应用；生物工程各分支之间的密切关系。难点：在发酵过程中，如何保证菌种生长和代谢的正常进行；生产酶制剂的基本原理。【延伸与拓展】第五章：微生物与发酵工程（二）第三节发酵工程简介一、应用发酵工程的生产实例―－谷氨酸发酵常用菌种：谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌。二、一般流程：发酵过程罐连续培养控制条件：温度、PH值、溶氧、搅拌速度菌种选育(自然界选种、诱变育种、基因工程、细胞工程)培养基配制(根据培养基的配制原则制备，实践中需多次试验配方)灭菌(培养基和发酵设备均需严格灭菌，杀死所有杂菌)扩大培养(大规模生产中需使菌种达到一定量)接种(将菌种接种到培养基上)培养基液体培养基：原料：豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸二氢钾、氧化钾、硫酸镁、生物素三、应用1．医药工业：(1)直接生产多种药品，如抗生素、维生素、动物激素、药用氨基酸(2)与基因工程和细胞工程结合来生产药品，如：人生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素-2、抗血友病因子等。2.食品工业：(1)使传统的发酵产品质量和产量得到提高(2)生产各种食品添加剂，如：酸味剂(L-苹果酸、柠檬酸、乳酸)、鲜味剂(肌苷酸、谷氨酸)、色素(红曲素、β-胡萝卜素)、甜味剂(高果糖浆、甜菜糖)。(3)解决粮食问题的重要途径，如生产单细胞蛋白。第四节酶工程简介酶工程是指将酶所具有的生物催化功能，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。酶工程由酶制剂的生产和应用两方面组成。壹、．．酶制剂的生产1.．．概念：酶制剂是指含有酶的制品，可以分为两类。固体：如胃蛋白酶液(治疗某些胃病)。液体：如加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶。2.．．酶的提取：早期：从动植物组织和器官中提取(如从胰脏中提取蛋白酶，从麦芽中提取淀粉酶)。目前：大多数来自微生物。3.．．分离和纯化分：采用透析和离心的方法。4.．．制成酶制剂：在纯化后的酶中加入适量的稳定剂和填充剂。5.．．固定化酶：将酶固定到一定载体上，以便以催化反应结束后能将酶回收。贰、．．酶制剂的应用1.．．治疗疾病：如溶菌酶因其能分解病原菌的细胞壁，具有抗菌和消炎作用。分离纯化菌体：过滤、沉淀代谢产物：蒸馏、萃取、离子交换发酵过程(中心阶段)(随时检测了解发酵进程，满足营养需要；严格控制温度、PH、溶氧、转速等)2.．．加工生产产品：如：食品加工上，利用果胶酶来澄清果酒和果汁；木瓜酶制成嫩肉粉。药品生产上，生产出氨苄青霉素。3.．．化验诊断和水质监测如：尿糖试纸、血糖快速测试仪、多酚氧化酶传感器(用于水质监测)4.．．生物工程其他分支领域如：限制性内切酶、DNA连接酶。叁、．．生物工程各分支领域的关系实验三学习细菌培养的技术壹、．．实验原理(略)贰、．．目的要求(略)叁、．．材料用具(略)肆、．．方法步骤培养基的配制称量(牛肉膏0.5g、蛋白胨1g、NaCl0.5g、琼脂2g)溶化(牛肉膏、蛋白胨、NaCl放入烧杯，加入蒸馏水100mL、加热至溶化，加琼脂，溶化后补加蒸馏水至100mL)调PH(逐滴滴入1mol/L的NaOH，至PH为7.4~7.6)加棉塞(棉塞长度的2/3在试管口内)培养基分装(培养基的高度为试管高度的1/5)上游处理技术：基因工程、细胞工程下游处理技术：发酵工程、酶工程相互交叉渗透、高度综合【例题精讲】例一：研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的()A．温度B．PH值C．水分D．营养解析：本题主要考查酶工程的有关知识。酶催化活性的发挥需要适宜的温度、PH和水分，由于酶不能生长繁殖，无生命活性，故不需营养的供给。因此，本题的答案是：D。例二：发酵罐发酵的过程中，使温度升高的措施或原因是()①冷却水供应不足②微生物代谢旺盛③培养基不新鲜④搅拌⑤放料口排出产物A．①②③④⑤B．②③④C．①④D．②④解析：本题主要考查发酵工程的有关知识。冷却水只能带走热量，故A、C排除，发酵过程中呼吸作用产生大量的化学能，大部分转变成了热能，搅拌可以增加溶氧，加快反应速度，同时摩擦产生热量。因此，本题的答案是：D。`【同步练习】搁置斜面培养基冷却至50℃时，试管带棉塞一端搁在一木棒上接种洗净双手、酒精擦试点燃酒精灯接种熄灭酒精灯填写标签壹、．．选择题1．．．谷氨酸发酵常用的培养基为（）A．液体培养基B．固体培养基C．选择培养基D．鉴别培养基2．．．谷氨酸棒状杆菌的代谢类型属于（）A．异养、厌氧型B．异养、需氧型C．异养、兼氧型D．自养、需氧型3．应用发酵工程生产的产品不包括（）A．初级代谢产品B．次级代谢产品C．单细胞蛋白D．目的基因4．发酵工程的代谢产品分离提纯的方法包括（）①过滤②沉淀③蒸馏④萃取⑤离子交换A．①③⑤B．②④⑤C．③④⑤D．②③④5．酶的固定化常用的固定方式不包括（）A．吸附B．包埋C．连接D．将酶加工成固体6．当前生产酶制剂所需的酶主要来自（）A．动物组织和器官B．植物组织和器官C．微生物D．基因工程7．溶菌酶的主要作用是（）A．溶解病原物的细胞壁B．溶解细菌的细胞膜C．溶解病原菌的所有构成物质D．多种疾病8．制备原生质体是，需要利用纤维素酶将细胞壁去掉，纤维素酶属于（）A．基因工程必要的工具酶B．动物细胞工程必需的工具酶C．植物细胞工程必需的工具酶D．细菌细胞工程必需的工具酶9．通过酶工程生产的酶制剂中的酶的化学本质是A．蛋白质B．有机物C．RNAD．核酸10．具有帮助消化功能的多酶片属于（）A．液体酶制剂B．固体酶制剂C．固定化酶D．固定化酶膜【练习答案】1.A2.B3.D4.C5.D6.C7.A8.C9.B10.B