2019版高考生物一轮总复习 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课件 选修1 .ppt

选修1专题1 2 生物技术实践传统发酵技术的应用 微生物的培养与应用 考纲导读 一 传统发酵技术的应用 无氧 30 35 有氧 1 果酒 果醋 腐乳和泡菜的制作原理 常温 2 酒精的检测 重铬酸钾 灰绿 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 对氨基苯磺酸 玫瑰红 标准显色液 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N 1 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 二 微生物的培养与应用1 培养基 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 生长繁殖 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 固体 选择 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 碳源 氮源 pH 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 70 75 15 1 巴氏消毒法在 煮30min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可采用 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 高压蒸汽灭菌锅加水 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 显微镜直接计数法 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 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 透明圈 纤维素酶的催化原理 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 微生物 倒平板 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 应向发酵罐中持续通入 空气 2 腐乳的制作利用了毛霉等微生物产生的蛋白酶和脂肪 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 考点梳理 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 1 果酒 果醋 制作过程 挑选葡萄 冲洗 榨汁 酒精发酵 果酒 挑选葡萄 冲洗 榨汁 酒精发酵 醋酸发酵 果醋 注意事项 a 材料的选择与处理 选择新鲜的葡萄 榨汁前 先将葡 萄洗干净再去除枝梗 b 防止发酵液被污染 榨汁机要清洗干净并晾干 发酵瓶要清洗干净 并用体积分数为70 的酒精消毒 或用洗涤剂洗涤 装入葡萄汁后 封闭充气口 c 控制好发酵的条件 葡萄汁装入发酵瓶时 要留有1 3的空间 其目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖 增加菌种 耗尽氧气再进行酒精发酵 控制好温度 果酒制作时 温度控制在18 25 果醋制作时 温度严格控制在30 35 注意是否需要通气 果醋发酵时 需要适时通过充气口充气 2 腐乳 制作过程 让豆腐上长出毛霉 加盐腌制 加卤汤装瓶 密封腌制 注意事项 a 控制好材料中盐 酒的用量 盐和酒精过少 不足以抑制微生物的生长 酒精含量过多 则会延长腐乳成熟的时间 b 防止杂菌污染 用来腌制腐乳的玻璃瓶要洗涮干净并用沸水消毒 装瓶时 操作要迅速小心 封瓶时 最好将瓶口通过酒精灯的火焰 防止瓶口被污染 c 注意发酵时的温度 3 泡菜 制作过程 选择原料 修整 洗涤 晾晒 切分成条状或片状 配制泡菜盐水 把处理后的原料 盐水等其他调味料装入瓶中 发酵 成品 注意事项 a 泡菜坛的选择 选用无裂纹 无砂眼 坛沿深 盖子吻 合好的泡菜坛 b 材料的选择及用量 蔬菜应新鲜 若放置的时间过长 蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐 清水与盐的质量比是4 1 盐水要煮沸后冷却待用 煮沸盐水可达到杀菌和去除氧气的作用 c 氧气的控制 坛盖边沿的水槽中要注满水 发酵过程中 要及时补充蒸发掉的水分 以保证乳酸菌发酵的无氧环境 高考探究 考向 微生物与发酵原理 典例1 2017年江苏卷 下列关于 腐乳的制作 实验的叙 述 正确的是 A 控制发酵温度的主要目的是腐乳调味B 腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用C 毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉D 成品腐乳表面的黏性物质主要由细菌产生 解析 温度通过影响酶的活性影响腐乳发酵 控制发酵的温度主要有利于毛霉等微生物的生长和腐乳发酵 A错误 香辛料和料酒都能抑制微生物的生长 具有防腐作用 B正确 毛霉的主要作用是产生蛋白酶和脂肪酶 将蛋白质和脂肪分解成小分子化合物 C错误 成品腐乳表面的黏性物质主要是毛霉产生的 毛霉属于真菌 D错误 答案 B 考向预测 1 2017年新课标 卷 豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品 为了研究影响豆豉发酵效果的因素 某小组将等量的甲 乙两菌种分别接入等量的A B两桶煮熟大豆中并混匀 再将两者置于适宜条件下进行发酵 并在32h内定期取样观测发酵效果 回答下列问题 1 该实验的自变量是 2 如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好 说明该发酵菌是 3 如果在实验后 发现32h内的发酵效果越来越好 且随发酵时间呈直线上升关系 则无法确定发酵的最佳时间 若要确定最佳发酵时间 还需要做的事情是 4 从大豆到豆豉 大豆中的成分会发生一定的变化 其中 蛋白质转变为 脂肪转变为 解析 1 该实验的自变量是菌种 发酵时间 2 如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好 说明该发酵菌是好氧菌 3 如果在实验后 发现32h内的发酵效果越来越好 且随发酵时间呈直线上升关系 则无法确定发酵的最佳时间 若要确定最佳发酵时间 还需要做的事情是延长发酵时间 观测发酵效果 最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间 4 从大豆到豆豉 大豆中的成分会发生一定的变化 其中 蛋白质转变为氨基酸和多肽 脂肪转变为脂肪酸和甘油 答案 1 菌种 发酵时间 2 好氧菌 3 延长发酵时间 观测发酵效果 最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间 4 氨基酸和多肽 脂肪酸和甘油 2 乙醇等 绿色能源 的开发备受世界关注 利用玉米秸 秆生产燃料酒精的大致流程为 1 玉米秸秆预处理后 应该选用 酶和 酶形成纤维二糖 再使用 酶使之转化为发酵所需的葡萄糖 2 从以下哪些微生物中可以提取上述酶 多选 A 酿制果醋的醋酸菌B 生长在腐木上的霉菌C 制作酸奶的乳酸菌 D 反刍动物瘤胃中生存的某些微生物 3 若从土壤中分离产生这种酶的微生物 所需要的培养基为 按功能分 培养基中的碳源为 微生物在纯化培养时常用方法是 和 4 发酵阶段需要的菌种是 生产酒精时要控制的必要条件是 答案 1 C1 CX 葡萄糖苷 2 BD 3 选择培养基 纤维素 平板划线法 稀释涂布平板法 4 酵母菌 无氧 密封或密闭 3 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 2 4 1 乳酸菌 答案 1 亚硝酸盐含量低 3 霉菌 4 比色法 考点二 微生物的实验室培养 考点梳理 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 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 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 鉴别培养基中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 平板划线法接种时通常 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 很可能是因为接种环在灼烧后未冷却 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 1 每次划线前和划线后 接种环都要进行灼烧灭菌 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 因为有的菌落是两个或 多个细菌形成的 考向预测 4 2017年江西赣中南五校联考 下表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方 请根据表格和所学知识回答下列相关问题 1 从生态系统的成分上看 大肠杆菌属于 2 若根据用途划分 该培养基属于 填 选择 或 鉴别 培养基 若要用上述培养基来筛选出土壤中的尿素分解菌 培养基的营养成分必需怎样更改 并用 作为指示剂 3 在微生物培养的过程中 为防止杂菌污染 需要对培养基和培养皿进行 操作者的双手需要进行清洗和 4 图1和图2是培养某细菌的结果图 其对应的接种方法分别是 和 这两种方法接种后培养基上都可以得到由单个细胞繁殖所形成的 图1所用的接种方法可用来对活菌进行计数 此外 测定微生物数目的另一种方法是 图1 图2 5 以下过程中所利用的主要微生物的细胞结构与大肠杆菌较相似的有 A 制作果酒C 制作泡菜 B 由果酒制作果醋D 制作腐乳 解析 1 大肠杆菌只能从环境中摄取有机物 不能自己合成有机物 属于分解者 2 该培养基中含有指示剂 属于鉴别培养基 尿素分解菌可以分解尿素 而其他微生物不能 因此可将培养基中的蛋白胨改为尿素用于筛选土壤中的尿素分解菌 并用酚红作为指示剂 尿素分解菌分解尿素产生的NH3可使酚红变红 3 培养微生物时 培养基和培养皿需要灭菌 操作者双手需要进行消毒 4 图1采用的是稀释涂布平板法 图2采用的是平板划线法 单个微生物细胞繁殖所形成的细胞群叫菌落 5 A B C D中所用到的主要微生物分别是酵母菌 醋酸菌 乳酸菌 毛霉 醋酸菌 大肠杆菌和乳酸菌都是原核细胞 结构相似 答案 1 分解者 2 鉴别将蛋白胨改成尿素 酚红 3 灭菌 消毒 4 稀释涂布平板法 平板划线法 菌落 显微镜直接计数法 或 血球计数板计数法 5 BC 5 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 消毒指仅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 一定注意要在无菌条件下进行 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 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 或接种等量无菌水 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 或接种等量无菌水 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 考点三 微生物的分离与计数 考点梳理 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30 300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 微生物的分离与纯化 典例3 2016年新课标 卷 某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料纯化乳酸菌 分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明 乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙 回答下列问题 1 分离纯化乳酸菌时 首先需要用 对泡菜滤液进行梯度稀释 进行梯度稀释的理由是 2 推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有 和 分离纯化时应挑选出 的菌落作为候选菌 3 乳酸菌在 20 长期保存时 菌液中常需要加入一定量的 填 蒸馏水 甘油 或 碳酸钙 解析 1 分离纯化乳酸菌时 首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释 进行梯度稀释的理由是在稀释度足够高的菌液里 聚集在一起的乳酸菌将被分散成单个细胞 从而能在培养基表面形成单个的菌落 2 在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有中和乳酸菌代谢过程中产生的乳酸和利于乳酸菌的识别和分离 分离纯化时应挑选出在平板上有透明圈的菌落作为候选菌 3 乳酸菌在 20 长期保存时 菌液中常需要加入一定量的甘油 泡菜滤液中菌的浓度高 直接培养很难 答案 1 无菌水分离到单个菌落 2 中和乳酸菌代谢过程中产生的乳酸 利于乳酸菌的识 别和分离 具有透明圈 3 甘油 考向预测 6 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 纤维素是一种以葡萄糖为单体形成的高分子化合物 纤维素能被土壤中某些微生物分泌的纤维素酶分解 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 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 不能 用于分离单菌落 不能 培养基中没有纤维素粉