高考生物一轮总复习 专题12 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 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 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 2030 35 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24h 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1ml水样稀释100倍 在3个平板上用涂布法分别接入0 1ml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1ml水样中的菌落数为 39 38 37 3 0 1 100 3 8 104 个 则每升水样中的活菌数为3 8 104 103 3 8 107 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 8 107 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c6h12o6 2c2h5oh 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 2c2h5oh 2co2 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 4 1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