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2011年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：
　
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。
酶制剂的生产
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。
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。
分离和纯化分：采用透析和离心的方法。
制成酶制剂：在纯化后的酶中加入适量的稳定剂和填充剂。
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。
酶制剂的应用
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。
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。
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)
生物工程其他分支领域
如：限制性内切酶、DNA连接酶。
生物工程各分支领域的关系
实验三 学习细菌培养的技术
实验原理(略)
目的要求(略)
材料用具(略)
方法步骤
【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．①②③④⑤ B．②③④ C．①④ D．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】
选择题
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
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．①③⑤　　 B．②④⑤　 　C．③④⑤ D．②③④
　　5．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．RNA　　　D．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.A　　2.B　　3.D　　4.C　　5.D　　
6.C　　7.A　　8.C　　9.B　　10.B
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
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)
培养基的配制
称 量(牛肉膏0.5g、蛋白胨1 g、NaCl0.5g、琼脂2 g)
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)
包 扎(每10支试管一捆，管口外面包上一层牛皮纸，挂上标签)
灭
菌
打开灭菌锅，取出灭菌桶，向锅内加水
装有培养基的试管放入灭菌桶、放回灭菌锅
加盖、插入排气管，旋紧螺栓
排出锅内的冷空气
压力达98Kpa时切断电源
压力为0时打开排气阀、取出试管，放净水
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
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
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