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选修1 生物技术实践,专题1、2 传统发酵技术的应用、,微生物的培养与应用,一、传统发酵技术的应用,1.果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作原理：,(续表),2.酒精的检测：,无氧,30 35 ,有氧,(1)方法：可用_检测酒精。 (2)原理：在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现_,色。,常温,重铬酸钾,灰绿,3.亚硝酸盐含量测定的原理：在盐酸酸化条件下，亚硝酸 盐与_发生重氮化反应后，与 N1萘基乙二胺 盐酸盐结合，形成 _色染料。将显色后的样品与 _进行目测比较，可大致估算出泡菜中亚硝酸 盐的含量。,对氨基苯磺酸,玫瑰红,标准显色液,二、微生物的培养与应用,1.培养基：,生长繁殖,固体,选择,(1)培养基是人们按照微生物对营养物质的不同要求，配制 出供其_的营养物质。 (2)根据物理状态的不同分为半液体培养基、液体培养基和,_培养基。,碳源,氮源,pH,(3)根据培养基的功能可分为基础培养基、_培养基 和鉴别培养基。 (4)每种培养基一般都含有水、_、_、无机 盐。另外要满足微生物对_、特殊营养物质及氧气的要 求。,2.无菌技术：,7075,15,(1)巴氏消毒法在_煮 30 min 或者在 80 煮 _min ，可以杀死牛奶中的微生物，并且使牛奶的营,养成分不被破坏。,灼烧,干热,芽孢和孢子,(2)接种环常用_灭菌；需要干燥且耐高温的物品采 用_灭菌，另外还可以用高压蒸汽灭菌。 (3)灭菌和消毒最主要的区别是是否杀死_。,3.微生物培养的基本技术：,接种环,涂布器,(1)配制培养基：计算称量溶化调 pH分装包扎。 (2)灭菌：高压灭菌锅加水将培养基放入锅内密封排 冷气维持压力取出倒平板(或搁置斜面)。,(3)接种：,平板划线法,稀释涂布平板法,接种过程：洗净双手点燃酒精灯接种贴标签。 接种工具：包括_、_。 接种方法：_、_。 (4)培养：接种后的培养皿放入恒温箱内培养。,4.土壤中分解尿素细菌的分离与计数：,(1)种菌筛选：,尿素,稀释涂布平板法,培养基：选择培养基。 特点：_是唯一氮源。 (2)统计菌落数目的方法：_； _。 (3)设置对照的主要目的：排除实验组中_对,实验结果的影响。,显微镜直接计数法,非测试因素,5.分解纤维素的微生物的分离纤维素分解菌的筛选。 (1)实验原理：,纤维素酶的催化原理：,透明圈,筛选纤维素分解菌的原理： 即：可根据是否产生_来筛选纤维素分解菌。,(2)过程：,微生物,倒平板,土壤取样：选择富含纤维素的环境中的土壤。 选择培养：用选择培养基培养，以增加纤维素分解菌的数量。 梯度稀释 , 挑选产生透明圈的菌落 ,葡萄糖,判断正误 1.在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，向发酵罐装置通入空气。,(,),2.腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶。(,),3.用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时，只要稀释度足够高，,),一般就能在培养基表面形成单个菌落。( 答案：1. 2. 3.,考点一 微生物与发酵原理,1.与传统发酵有关的几种微生物的比较：,2.果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作过程及注意事项：,(续表),(续表), 高考探究 ,考向 微生物与发酵原理,典例(2013 年新课标卷)回答下列有关泡菜制作的习题： (1)制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是_ _。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加 入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是_。 (2)泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行_ _的过程。该过程发生在乳酸菌的_中。 (3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有_、,_和_等。,(4)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变 酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 _，原因是_。,解析(1)盐水中可能含有杂菌，制作泡菜时，所用盐水需 要煮沸，以便杀死盐水中的杂菌。陈泡菜中含有现成的乳酸菌， 加入后，可以缩短制作时间。,(2)乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行无氧呼吸的过程。该过,程发生在乳酸菌细胞的细胞质基质中。,(3)泡菜的制作过程中，导致亚硝酸盐含量增加的因素有温,度过高、食盐用量过低、腌制时间短等。,(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐发 酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌数量增加，其他杂菌较少，原 因是酸性条件下，不利于杂菌生存，而乳酸菌耐酸，数量增加。 答案(1)杀灭杂菌 增加乳酸菌数量 (2)无氧呼吸 细胞质 (3)温度 腌制时间 食盐量,(4)乳酸菌数量增多，杂菌数量减少,乳酸菌比杂菌更为,耐酸,【考点练透】,1.下图简单表示了葡萄酒的酿制过程， 请据图分析：,(1)葡萄酒的酿制原理是先通气进行_，以增 加酵母菌的数量，然后使酵母菌_获得葡萄酒。,(2)随着发酵程度的加深，液体密度会逐渐变低(可用密度计 测量)，原因是_。 (3)酒精发酵时，_左右是酵母菌最适温度； 醋,酸菌最适生长温度范围是_。,(4)果汁发酵后，是否有酒精生成，可以用_来 检验，现象是_。,答案：(1)有氧呼吸 发酵,(2)由于发酵时糖被消耗，产生了酒精和 CO2，而酒精的密,度比糖水低,(3)20 3035 (4)重铬酸钾 呈现灰绿色,考点二 微生物的实验室培养,1.微生物的营养物质及功能：微生物的营养物质主要有碳 源、氮源、无机盐和水这四大类。此外还要满足不同微生物生 长对 pH、特殊营养物质以及氧气的需求。,(续表),(1)微生物最常利用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖；最常利,用的氮源是铵盐、硝酸盐。,(2)对异养微生物来说，含C、H、O、N 的化合物既是碳源,又是氮源、能源。,(3)有些培养基不需要添加特殊营养物质，生物自己能合 成，如大肠杆菌能合成某些维生素，作为特殊营养物质。,2.培养基的种类：,(续表),(续表),(续表),(1)加入培养基中的凝固剂(如琼脂)，一般不能被微生物利,用，只起到凝固作用。,(2)选择培养基一般只生长具有特定目的的微生物，鉴别培 养基可以存在其他微生物，而且能鉴别特定的微生物。,3.消毒与灭菌：,(续表),注：消毒与灭菌最大的区别是芽孢和孢子是否存活。,4.常用的微生物接种方法： (1)接种方法的比较：,(续表),(2)倒平板的注意事项：,培养基灭菌后，需冷却至 50 左右，才能用来倒平板。 整个操作过程需在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。 平板冷凝后要倒置的原因：防止皿盖上的冷凝水珠落入,培养基，造成污染。, 高考探究 ,考向 微生物的培养,典例(2013 年新课标卷)临床试用抗生素前，有时需要做 细菌耐药实验。实验时，首先要从病人身上获取少量样本，然 后按照一定的实验步骤操作，以确定某致病菌对不同抗生素的 敏感性。回答下列问题：,(1)为了从样本中获取致病菌菌落，可用_法或 _法将样本借种于固体培养基表面，经过选择培养、 鉴别等步骤获得。,(2)取该单菌落适当稀释，用_法接种于固体培养 基表面，在37 培养箱中培养24 h，使其均匀生长，布满平板。,(3)为了检测该致病菌对于抗生素的敏感性，将分别含有 A， B，C，D 四种抗生素的滤纸片均匀置于该平板上的不同位置， 培养一段时间后，含 A 的滤纸片周围出现透明圈，说明该致病 菌对抗生素 A_；含 B 的滤纸片周围没有出现透明圈， 说明该致病菌对抗生素 B_；含 C 的滤纸片周围的透明 圈比含 A 的小，说明_； 含 D 的滤纸片周围的透明圈也比含 A 的小，且透明圈中出现了 一个菌落，在排除杂菌污染的情况下，此菌落很可能是抗生素 D 的_。,(4)根据上述实验结果，为达到抗菌目的，最好应选择抗生,素_。,解析(1)分离菌落常用稀释涂布平板法或平板划线法。 (2)取该单菌落适当稀释，用稀释涂布平板法接种于固体培养基 表面，适宜温度培养。(3)含抗生素的滤纸片周围出现透明圈， 说明该致病菌对该抗生素有敏感性，周围没有透明圈的说明该 抗生素不具有敏感性。透明圈越大的敏感性越强。(4)实验结果 表明抗生素 A 对该致病菌的作用最好。 答案(1)平板划线 稀释涂布平板 (2)稀释涂布平板,不敏感,该致病菌对 C 的敏感性比对 A 弱,(3)敏感 耐药菌 (4)A,(1)每次划线前和划线后都要进行接种环的灼烧灭菌，因此 需要灼烧接种环 6 次。其中第一次灼烧是为了防止杂菌污染； 每次划线前灼烧是为了杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自 上次划线末端；最后一次灼烧是为了防止接种的微生物扩散， 造成新的污染。,(2)下一次划线的菌种来源是上一次划线的最末端，所以前 几次划线都是上一次的尾和下一次的首相连的，但是第五次划 线不与第一次划线相连。,(3)在第五次划线上的菌落往往是由一个细菌繁殖形成的。 (4)实际上菌落数都要小于细菌数，因为有的菌落是 2 个或,多个细菌形成的。,【考点练透】 2.(2014 年四川卷)有机农药苯磺隆是一种除草剂，长期使 用会污染环境。研究发现，苯磺隆能被土壤中某些微生物降解。 分离降解苯磺隆的菌株和探索其降解机制的实验过程如下图 甲、乙所示。,甲,乙,(1)微生物生长繁殖所需的主要营养物质有碳源、水、_ _四类，该实验所用的选择培养基只能以苯磺隆作为 唯一碳源，其原因是_。 (2)与微生物培养基相比，植物组织培养的培养基常需添加 生长素和_，这些植物激素一般需要事先单独配 置成_保存备用。,(3)纯化菌株时，通常使用的划线工具是_。划线的 某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌， 第二划线区域的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落。造成 划线无菌落可能的操作失误有_。,(4)为探究苯磺隆的降解机制，将该菌种的培养液过滤离 心，取上清液做图乙所示实验。该实验的假设是_ _，该实验设计是否合 理？为什么？_。,解析：(1)微生物生长所需要的主要营养物质包括碳源、氮 源、水和无机盐。使用选择培养基是因为其允许特定的微生物 生长，同时又能抑制或阻止其他微生物的生长。(2)植物组织培 养常需要添加的植物激素有生长素和细胞分裂素。MS 培养基 的成分一般先分别配制成母液备用。(3)平板划线法接种时常通,用接种环划线。第二区域只有第一条线无菌落，而其他的划线 都有菌落，很可能是因为接环在灼烧后末冷却，第一次划线时 将菌种烫死，而后接种环冷却，能正常划线，也可能是第一次 划线时划线未从第一区域末端开始，使接种环上无菌种。(4)题 中实验为取得菌种培养液过滤离心后取上清液，加入蛋白酶处 理后，测得其对苯磺隆的降解率。由此可判定实验假设是目的 菌株通过分泌某种蛋白质来降解苯磺隆。但由于缺乏空白对照， 不能比较蛋白酶的处理是否降低苯磺隆降解率，该实验不能得 出相应结论。,答案：(1)氮源和无机盐 确保只有能利用苯磺隆的微生物 能正常生长和繁殖 (2)细胞分裂素 母液,接种环灼烧后未冷却；划线未从第一区域,(3)接种环 末端开始,不合理，缺少空,(4)目的菌株能分泌降解苯磺隆的蛋白质 白对照,考点三 微生物的分离与计数,1.分离土壤中分解尿素的细菌与分离分解纤维素的微生物,的比较：,(续表),2.统计菌落数目的方法： (1)稀释涂布平板法：,原理：当样品的稀释浓度足够高时，培养基表面生长的 一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上 的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。,操作：,a.设置重复组，增强实验的说服力与准确性。,b.为了保证结果准确，一般选择菌落数在 30300 的平板,进行计数。,计算公式：每克样品中的菌株数(C/V)M，其中C代 表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V 代表涂布平板时 所用的稀释液的体积(mL)，M 代表稀释倍数。,(2)显微镜直接计数法：,原理：利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜,下计算一定容积的样品中微生物的数量。,方法：用计数板计数。,缺点：不能区分死菌与活菌。, 高考探究 ,考向 微生物的分离与计算,典例(2014 年新课标卷)为了调查某河流的水质状况，某 研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌的分 离等工作。回答下列问题。,(1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。在 涂布接种前，随机取若干灭菌后的空平板先行培养了一段时间， 这样做的目的是_； 然后，将 1 mL 水样稀释 100 倍，在 3 个平板上用涂布法分别接 入 0.1 mL 稀释液；经适当培养后，3 个平板上的菌落数分别为 39、38 和 37。据此可得出每升水样中的活菌数为_。,(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接 种环通过_灭菌，在第二次及以后划线时，总是从上一 次的末端开始划线。这样做的目的是_ _。 (3)示意图 A 和 B 中，_表示的是用稀释涂布平板法,接种培养后得到的结果。,(4)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部 分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。结果发现：振荡培 养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是：振荡 培养能提高培养液的_的含量，同时可以使菌体与 培养液充分接触，提高_的利用率。,解析(1)为了确定培养基的灭菌是否合格，微生物学实验 一般会设置空白对照，随机取若干灭菌后的空平板培养一段时 间，观察培养基上是否有菌落生成；由题意可知 1 mL 水样中的 菌落数为(393837)30.11003.8104(个)，则每升水样 中的活菌数为 3.81041033.8107。(2)接种时接种环需要,灼烧灭菌；在第二次及以后划线时，总是从上一次的末端开始 划线，这样做的目的是通过划线次数的增加，使每次划线时菌 体的数目逐渐减少，以便得到单个菌落。(3)由题图可知，图A 为平板划线法接种，图 B 为稀释涂布平板法接种(菌落相对均匀 分布)。(4)振荡培养可以增加液体培养基中的氧气含量，促进好 氧型微生物的生长；另外振荡培养还可以使菌体与培养液充分 接触，提高营养物质的利用率。,答案(1)检测培养基平板灭菌是否合格 3.8107 (2)灼烧 将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落 (3)B (4)溶解氧 营养物质,【考点练透】,3.(2014 年新课标卷)植物秸秆中的纤维素可被某些微生,物分解。回答下列问题：,(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由 3 种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将_ 分解成_。,(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时，CR 可与纤 维素形成_色复合物。用含有 CR 的该种培养基培养纤维 素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的_。,(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单 菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见下表)：,注：“”表示有，“”表示无。,据表判断，培养基甲_(填“能”或“不能”)用于 分离和鉴别纤维素分解菌，原因是_ _ ；培 养基 乙_( 填 “能 ”或“ 不 能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是_。,解析：(1)纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化 合物，是含量最丰富的多糖类物质。纤维素能被土壤中某些微 生物分解利用，如下图：,(2)刚果红与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶 分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的 透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。 (3)生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用，只有在纤维 素含量丰富的环境中纤维素分解菌才会发挥作用。纤维素分解,菌选择培养基属于液体培养基，纤维素分解菌鉴别培养基属于 固体培养基， 要分离和鉴别纤维素分解菌， 需要以纤维素为 唯一碳源的培养基， 培养基乙不具有选择的作用。 答案：(1)纤维二糖 葡萄糖 (2)红 透明圈,(3)不能,纤维素分解菌选择培养基属于液体培养基，纤维,不能,培养基中没有纤,素分解菌鉴别培养基属于固体培养基 维素粉,1.苹果素来享有“水果之王”的美誉，种植苹果可获得很 好的经济效益。但品相不好的苹果很难销售。某生物小组的同 学们为了让品相不好的苹果能够产生更大的经济效益设计了下 面的实验。请据图回答问题。,(1)在过程中使用的微生物的繁殖方式是_，在过 程主要发生的反应_( 请写 出化学反应式)。,(2)在过程中实验操作有哪些区别？_,_。 (3)过程中使用的微生物是_，该微生物的代,谢类型是_。,(4)在整个果酒果醋的制作过程结束后与操作开始前相比 较有机物的种类_，有机物的总量_。,(5)果醋发酵初期不通气，溶液中有气泡产生；中期可以闻 到酒香；后期接种醋酸菌，适当升高温度并通气，酒香逐渐变 成醋香。上图中能表示整个发酵过程培养液 pH 变化的曲线是,(,),A.,B.,C.,D.,解析：(1)在过程果酒的制作中使用的微生物酵母菌的繁 殖方式是出芽生殖，过程果酒的制作中主要发生的反应是 C6H12O62C2H5OH(酒精)2CO2能量。(2)果酒和果醋的制作 中，果酒需要在无氧条件下进行发酵，所以果酒的制作过程 中要间隔放气，其原因是在发酵过程中产生 CO2，防止瓶内气,压过高引起爆裂，果醋的制作中由于醋酸菌是需氧型的，所 以需要不断通入气体。(3)过程果醋的制作中使用的微生物是 醋酸菌，该微生物的代谢类型是异养需氧型。(4)在整个果酒果 醋的制作过程结束后与操作开始前相比较有机物的种类增加， 有机物的总量减少。(5)果醋发酵初期，发酵罐是密闭的，不需 要通气，但发酵装置中仍有部分O2，此时酵母菌进行有氧呼吸， 产生大量 CO2 和水，CO2 溶于水，pH 下降，随着O2 的消耗， 到发酵中期，酵母菌进行无氧呼吸产生较少的CO2 和酒精，pH 稍上升，后期接种醋酸菌并通气，醋酸菌大量繁殖，生成醋酸， pH 迅速下降，所以符合曲线。,答案：(1)出芽生殖,C6H12O6,2C2H5OH2CO2能量,(2)在操作过程中要间隔放气，需要不断通入气体 (3)醋酸菌 异养需氧型 (4)增加 减少 (5)B,2.腐乳的制作流程如下图所示，请据图回答下列问题。,(1)现代科学研究表明，许多种微生物参与了豆腐的发酵， 其中起主要作用的是_。 (2)腐乳制作的原理是上述微生物产生的蛋白酶有将豆腐 中的蛋白质分解成_和氨基酸，脂肪酶可将脂肪 水解为甘油和脂肪酸。,(3)现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的菌种 接种在豆腐上，这样可以_，保证产品质量。,(4)加盐的作用是析出豆腐中的水分，使豆腐变硬；_,_，避免豆腐变质。,(5)卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的，卤汤中的酒可以 选用料酒、黄酒、米酒、高粱酒等，含量一般控制在 12%左右。 加酒的作用能使腐乳具有独特的香味和_。 .下图是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示,意图，请据图分析回答下列问题。,(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料，原因是_,_,_。 (2)制备泡菜的盐水中，清水与盐的质量比为_，盐 水煮沸的目的是为了杀灭杂菌，冷却后再使用的目的是为了保 证_等微生物的生命活动不受影响。,(3)泡菜的制作方法不当，很容易造成泡菜变质，甚至发霉,变味，发霉主要与_有关。,(4)测定亚硝酸盐含量的方法是_。,答案：.(1)毛霉 (2)小分子肽,(3)避免其他菌种的污染 (4)抑制微生物的生长 (5)抑制微生物的生长 .(1)亚硝酸盐含量低 (2)41 乳酸菌 (3)霉菌,(4)比色法,3.无菌操作是微生物接种技术的关键。传统发酵技术和微 生物分离、纯化、应用过程及植物组织培养和动物细胞培养过 程中，均要无菌操作。回答下列相关问题： (1)消毒和灭菌是两个不同的概念，灭菌是指彻底杀灭微生 物使其永远丧失生长繁殖的能力。消毒仅指杀死一部分对人体 有害的病原菌而对被消毒的物体基本无害。下列哪些事物适用,于消毒处理？(,),皮肤 饮用水 牛奶 注射器 培养皿 接种环 培养基 果汁 酱油 手术刀,A. C.,B. D.以上全部,(2)配制培养基时各种成分在溶化后分装前必须进行_ _，接种前要进行_，在整个微生 物的分离和培养中，一定要注意在无菌条件下进行。,(3)在微生物的实验室培养中，获得纯净培养物的关键是 _。上图是利用_法进行大肠 杆菌接种，把聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。为达 到这一目的，操作上应注意：,每次划线前要_。 冷却后从上一区划线末端开始划。,首尾区_。 (4)培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污 染。对固体培养基应采用的检测方法是_， 观察培养基上是否有菌落产生。,(5)利用培养基不仅可以分离培养大肠杆菌，也可以进行植 物组织培养。与大肠杆菌培养明显不同的是，用于组织培养的 培养基中还需要加入_。,(6)有位同学在家制作泡菜时，为避免杂菌污染而向泡菜坛 中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是_。 解析：(1)应采用消毒，应采用灭菌， 故选 A。(2)配制培养基时各种成分在溶化后分装前必须进行调 整 pH，培养基接种前要进行高压蒸汽灭菌，再进行倒平板。,(3)微生物实验室培养的关键在于防止杂菌污染，本题是采用平 板划线法接种，需要注意的是连续划线时，每次划线前要灼烧 接种环，同时划线结束首尾区不能相连。(4)检测培养基是否被 污染，对固体培养基应采用的检测方法是将未接种(接种等量无 菌水)的培养基在适宜的温度下放置适当时间，观察培养基上是 否有菌落产生。(5)植物组织培养的 MS 培养基中需要加入植物 激素(生长素和细胞分裂素)。(6)制作泡菜时，为避免杂菌污染 而向泡菜坛中加入了青霉素结果发酵失败，原因可能是青霉素 杀死了乳酸菌。,答案：(1)A,(2)调整 pH,高压蒸汽灭菌,(3)防止外来杂菌的入侵,平板划线,灼烧接种环,不连接(不重叠) (4)将未接种(接种等量无菌水)的培养基在适宜的温度下放 置适当时间 (5)植物激素(或生长素和细胞分裂素) (6)青霉素杀死了乳酸菌,
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