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高中 | 第3节 发酵工程及其应用题目答案及解析如下,仅供参考!
选择性必修三 生物技术与工程
第一章 发酵工程
第3节 发酵工程及其应用
我国科研人员对秸秆资源的合理利用进行研究。
秸秆的主要成分包括植物细胞壁中的纤维素和半纤维素等多种物质,纤维素彻底水解后得到 (物质名称)。
纤维素属于多糖,是葡萄糖脱水缩合形成的多聚物,因此水解后得到葡萄糖。
科研人员首先从土壤中分离纤维素分解菌和半纤维素分解菌。分离纤维素分解菌的方法是:①制备培养基:制备以纤维素为 的培养基,并加入刚果红。
②接种:将收集的土壤加入无菌水后摇匀,进行梯度稀释,将稀释液 在制备的选择培养基平板上。
③纤维素分解菌的分离:纤维素分解菌能够分泌纤维素酶,依据 的比值,筛选得到能高效分解纤维素的菌种。
唯一碳源;涂布;菌落直径与透明圈直径
"]]①分离纤维素分解菌,首先制备以纤维素为唯一碳源的选择培养基,在其上能生长的即为能利用纤维素的微生物。②稀释涂布平板法可以用来分离菌种,将稀释液涂布在制备的选择培养基平板上。③纤维素被分解,会使菌落周围出现透明圈,因此透明圈直径与菌落直径比值大的,即为降解纤维素能力强的菌种。
用所得菌种进行发酵,分解秸秆中的纤维素和半纤维素,其中,半纤维素水解产物中的醋酸盐是进一步发酵的抑制剂。科研人员尝试利用代谢途径较多的酵母菌株$\rm S$将醋酸盐消耗掉,并在此基础上改造菌种,发酵产生维生素$\rm A$等更多有价值的产物。
①科研人员进行图$\rm 1$所示实验,探究不同底物条件下醋酸盐对菌株$\rm S$发酵的影响。由实验结果可得出的结论是: 。
②研究发现,菌株$\rm S$能吸收木糖和醋酸盐等物质进行发酵,代谢途径如图$\rm 2$。
由图$\rm 2$可知,葡萄糖和木糖进入酵母细胞后,通过 过程为酵母菌的生长和分裂提供大量能量。据图$\rm 2$分析,图$\rm 1$中$\rm 3$组酵母细胞干重小于$\rm 6$组的原因是:葡萄糖一方面可以 ,另一方面可以 ,进而影响脂类物质的合成。
①葡萄糖为底物的条件下,不同浓度醋酸盐均抑制菌株$\\rm S$生长,浓度越高抑制作用越强;木糖为底物的条件下则相反
答:有氧呼吸;抑制醋酸盐转运进入酵母细胞;抑制醋酸盐转化为乙酰辅酶$\\rm A$
"]]①根据图$\rm 1$所示结果,自变量为不同底物(葡萄糖或者木糖)、醋酸盐浓度,因变量为细胞干重。组别$\rm 1$、$\rm 2$、$\rm 3$为葡萄糖为底物醋酸盐的作用,$\rm 1$为对照组,可知,葡萄糖为底物的条件下,不同浓度醋酸盐均抑制菌株$\rm S$生长,浓度越高抑制作用越强;$\rm 4$、$\rm 5$、$\rm 6$为木糖为底物,$\rm 4$为对照组,可知木糖为底物的条件下,不同浓度醋酸盐均促进菌株$\rm S$生长,浓度越高促进作用越强。②由图$\rm 2$可知,葡萄糖和木糖进入酵母细胞后,首先转化为丙酮酸,再进入线粒体中氧化分解释放能量,合成$\rm ATP$,即通过有氧呼吸(氧化分解)过程为酵母菌的生长和分裂提供大量能量。据图$\rm 2$分析,葡萄糖可以通过作用于两个过程来抑制脂类物质的合成,一方面可以抑制醋酸盐进入酵母菌细胞,另一方面可以抑制醋酸盐与$\rm ATP$反应生成乙酰辅酶$\rm A$。
将工程菌加入到含有秸秆水解产物的发酵罐中,严格控制发酵条件,随时检测培养液中微生物数量和 等,以便及时补充发酵原料,实现秸秆资源的充分利用。
发酵过程是发酵工程的中心环节,在发酵过程中,要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程,以便及时补充发酵原料,实现秸秆资源的充分利用。
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