（广西专用）2021版高考生物一轮复习 第14单元 第2讲 微生物的培养与应用 酶的应用课件 新人教版

第2讲微生物的培养与应用酶的应用,-2-,1.微生物的分离和培养。2.某种微生物数量的测定。3.培养基对微生物的选择作用。4.酶活力测定的一般原理和方法。5.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。6.制备和应用固相化酶。,-3-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,微生物的分离与培养1.培养基(1)概念:人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质。(2)营养组成:一般都含有水、碳源、氮源和无机盐,还需要满足微生物生长对ph、氧气以及特殊营养物质的要求。,教材深挖平板冷凝后,为什么要将平板倒置?提示:平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,凝固后的培养基表面的湿度也比较高,将平板倒置,既可以使培养基表面的水分更好地挥发,又可以防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。,-4-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.无菌技术(1)关键:防止外来杂菌的入侵。(2)无菌操作的方法,-5-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,3.大肠杆菌的纯化培养(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基,(2)纯化大肠杆菌纯化培养原理:在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞,使其长成单个的菌落,这个菌落就是一个纯化的细菌菌落。菌落:由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。常用的微生物接种方法a.平板划线法:通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。b.稀释涂布平板法:将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。,-6-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(3)菌种的保藏方法对于频繁使用的菌种,可以采用临时保藏的方法。对于需要长期保存的菌种,可以采用甘油管藏的方法。,-7-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。()(2)在配制培养基时,除满足营养需求外,还应考虑微生物对ph、o2及特殊营养物质的需求。()(3)培养基分装到培养皿后才能进行灭菌。()(4)消毒的原则是既能杀死材料表面的微生物,又要减少消毒剂对细胞的伤害。()(5)无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料(如培养基、接种环等)都可采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。()(6)平板划线法中每一次划线后要将接种环灼烧。()(7)用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时,只要稀释度足够高,就能在培养基表面形成单个菌落。(),-8-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,下图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图,请思考下列问题。(1)获得图a效果和图b效果的接种方法分别是什么?提示:获得图a效果的接种方法为稀释涂布平板法,获得图b效果的接种方法为平板划线法。(2)某同学在纯化土壤中的某种细菌时,发现培养基上的菌落连成了一片,最可能的原因是什么?应当怎样操作才可避免此种现象?提示:最可能的原因是菌液浓度过高或划线时在每次划线后未将接种环灼烧灭菌;采取的措施是增大稀释倍数或每次划线后将接种环灼烧灭菌。,-9-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向微生物的纯化技术(2019全国卷)已知一种有机物x(仅含有c、h两种元素)不易降解,会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解x的细菌(目标菌)。号培养基:在牛肉膏蛋白胨培养基中加入x(5g/l)。号培养基:氯化钠(5g/l),硝酸铵(3g/l),其他无机盐(适量),x(15g/l)。号培养基:氯化钠(5g/l),硝酸铵(3g/l),其他无机盐(适量),x(45g/l)。回答下列问题。,-10-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)在号培养基中,为微生物提供氮源的是。、号培养基中为微生物提供碳源的有机物是。(2)若将土壤悬浮液接种在号液体培养基中,培养一段时间后,不能降解x的细菌比例会,其原因是。(3)号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基,若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数,接种时,应采用的方法是。(4)假设从号培养基中得到了能高效降解x的细菌,且该菌能将x代谢为丙酮酸,则在有氧条件下,丙酮酸可为该菌的生长提供和。,-11-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,答案:(1)牛肉膏、蛋白胨x(2)下降不能降解x的细菌因缺乏碳源不能增殖,而能降解x的细菌能够增殖(3)稀释涂布平板法(4)能量合成其他物质的原料解析:(1)牛肉膏蛋白胨培养基是一种应用十分广泛的天然培养基,其中的牛肉膏和蛋白胨均含氮元素,可为细菌提供氮源。、号培养基中为微生物提供碳源的有机物是x。(2)将土壤悬浮液接种在号液体培养基中,因培养基中只有有机物x提供有机碳源,不能降解x的细菌因缺乏碳源不能增殖,而能降解x的细菌能够增殖。(3)若用固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数,接种时应用稀释涂布平板法。(4)丙酮酸是细胞代谢中重要的中间产物,既可以转化为其他有机物,又可以在有氧条件下继续氧化为细胞供能。,-12-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.消毒和灭菌的比较,-13-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.两种微生物接种方法优缺点的比较,-14-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,微生物的筛选和计数1.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数,-15-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.分解纤维素的微生物的分离(1)纤维素酶组成:纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即c1酶、cx酶和葡萄糖苷酶。,(2)纤维素分解菌的筛选原理纤维素分解菌,-16-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,筛选方法:刚果红染色法,即通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。培养基:以纤维素为唯一碳源的选择培养基。实验流程土壤取样:富含纤维素的环境选择培养:用选择培养基培养,以增加纤维素分解菌的浓度梯度稀释:制备系列稀释液涂布平板:将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上挑选产生透明圈的菌落,-17-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,教材深挖为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物?提示:在选择培养的条件下,那些能够适应这种营养条件的微生物迅速繁殖,而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制,因此选择培养可以起到“浓缩”的作用。,-18-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类。()(2)只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。()(3)筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中,尿素是唯一的氮源。()(4)分解尿素的细菌在分解尿素时,可以将尿素转化为氨,使得培养基的ph降低。()(5)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,若指示剂变蓝,则说明筛选到分解尿素的细菌。()(6)纤维素是构成植物细胞壁的主要成分,在纤维素酶的作用下,纤维素可以水解成葡萄糖。()(7)在筛选能分解纤维素的细菌的实验中,选择培养的目的是增大样品中目的菌株的浓度。(),-19-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(8)刚果红可以与纤维素形成透明复合物,所以可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。()(9)刚果红染色法只能在培养微生物的时候加入刚果红。(),-20-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.一些微生物可以有效地分解石油,如何配制选择培养基将这类微生物从含多种微生物的样品中选择出来?提示:配制的选择培养基中,以石油为唯一碳源,然后用这种培养基培养含多种微生物的样品,能在该种培养基上生存的就是能分解石油的微生物。2.为什么测定活菌的数量不能用平板划线法?提示:用平板划线法接种时,一般只在最后一次划线的末端形成只由一个活菌形成的菌落,而其他一些菌落往往由两个活菌或多个活菌繁殖而成,还有一些不能形成菌落,而在计数时一个菌落对应着一个活菌,这样在划线所得的平板中,菌落数目低于活菌的实际数值,所以不能用平板划线法测定活菌数量。,-21-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向1土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1.某生物活动小组为探究当地农田土壤中分解尿素的细菌的数量,进行了随机取样、系列梯度稀释、涂布平板、培养、计数等步骤,实验操作过程如下。请分析并回答下列问题。,-22-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)该实验中含有琼脂的培养基从物理性质来说,属于培养基,培养基中选择了作为唯一氮源。(2)分解尿素的细菌能产生酶,将尿素水解为。(3)在进行上述系列梯度稀释时,吸取前一试管(或锥形瓶)中1ml菌液注入后一试管的工具是。需要进行梯度稀释但稀释度不宜过高的原因是。(4)实验结果:6号试管涂布的三个平板的菌落数为550、601、688,7号试管涂布的三个平板的菌落数为58、73、97,8号试管涂布的三个平板的菌落数为8、15、28。该10g土壤样品中含有分解尿素的细菌的估算数目是个。,-23-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,答案:(1)固体尿素(2)脲nh3和co2(3)移液管只有在稀释度足够高时,聚集在一起的微生物才被分散成单个细胞,并形成单个菌落;稀释度过高时,得到的平板菌落数太少,实验的偶然性太大(4)7.61011解析:(4)为了保证实验结果的准确性,一般选择菌落数在30300的平板进行计数。应选择稀释108倍的7号试管涂布的三个平板的菌落数(58个、73个、97个)进行计数,所以该10g土壤样品中含有分解尿素的细菌的估算数目=(58+73+97)30.110810=7.61011(个)。,-24-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向2分解纤维素的微生物的分离2.为获得果胶酶高产菌株,科研人员进行了下列分离、筛选、鉴定工作。(1)为分离果胶酶高产菌株,科研人员配制了下表所示成分的培养基,该表空白处的两种成分分别是、。制备的培养基常用法进行灭菌。,(2)科研人员将采集的果园土壤放入无菌水中,振荡混匀,制成悬液。为获得较均匀分布的单菌落,还需要将悬液进行,用法接种于固体培养基上。接种后的培养基呈状态放入培养箱。,-25-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(3)选择单菌落数目适宜的培养基,加入一定浓度的刚果红溶液(果胶与刚果红结合后显红色),一段时间后洗去培养基表面的刚果红溶液,观察并比较菌落和直径的比值,筛选果胶酶高产菌株。(4)将获得的菌株进行液体培养后,从培养液的(填“上清液”或“沉淀物”)获得粗提的果胶酶。将一定量的粗提果胶酶与适量果胶溶液混合,一定时间后测定吸光值来测定酶活性。进行吸光值测定时,需将与等量果胶溶液混合,作为实验的对照。,答案:(1)果胶蒸馏水高压蒸汽灭菌(2)梯度稀释(或系列稀释)(稀释)涂布平板倒置(3)透明圈(4)上清液等量失活的粗提果胶酶,-26-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,两种微生物筛选方法的比较,-27-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,酶的应用1.果胶酶在果汁生产中的作用(1)果胶酶不特指一种酶,而是一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。(2)果胶酶可以分解果胶,使榨取果汁变得更容易;果胶分解后,也使得浑浊的果汁变得澄清。,-28-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.探讨加酶洗衣粉的洗涤效果(1)加酶洗衣粉中常用的酶制剂包括蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶四种,这些酶的活性受温度、酸碱度和表面活性剂等的影响。(2)加酶洗衣粉去污机理:碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽,脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别把大分子脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质,使污迹容易从衣物上脱落。,-29-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,3.酵母细胞的固定化(1)固定化酶的应用实例果糖生产:将果糖生产中所用的葡萄糖异构酶进行固定,可以连续使用该酶,降低了生产成本,提高了产品质量和生产效率。(2)固定化酶和固定化细胞技术:指利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术,包括包埋法、化学结合法和物理吸附法,其中包埋法常用来固定细胞。(3)制备固定化酵母细胞的操作:酵母细胞的活化配制cacl2溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合固定化酵母细胞。,-30-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸。()(2)果胶酶只改变果胶分解的速率,反应前后果胶酶本身没有发生改变。()(3)加酶洗衣粉的效果总比普通洗衣粉的效果好。()(4)从酶的固定方式看,物理吸附法比化学结合法对酶活性影响小。(),-31-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,小华同学想用含有蛋白酶的洗衣粉洗涤妈妈送给她的真丝围巾,你认为她这样做合适吗?为什么?提示:不合适。因为丝绸的主要成分是蛋白质,蛋白质会被洗衣粉中的蛋白酶分解,从而使真丝围巾损坏。,-32-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向1酶的活性测定及其应用1.(2019江苏泰州期末)某小组为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果,将一种无酶洗衣粉分成3等份进行实验。甲、乙两组在洗衣粉中加入蛋白酶和脂肪酶中的1种或2种酶,丙组不加酶,在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍,其他实验条件均相同,下表为实验记录。请分析回答下列问题。,-33-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)提高去污能力的方法有(答两种),乙组在洗衣粉中加入了。(2)甲、乙两组洗涤效果存在差异,说明酶具有。实验结果表明,加入了蛋白酶的洗衣粉适宜的洗涤温度为左右。,-34-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为100时洗涤同一种污渍,请比较这3组洗涤效果并说明理由。(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的,遇水后包裹层很快溶解,释放出来的酶迅速发挥催化作用。请判断这是否运用了酶的固定化技术并说明理由。,-35-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(5)下图为某种碱性蛋白酶去污力的实验结果曲线,该实验的目的是。50时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约是%。,-36-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,答案:(1)增加洗衣粉的用量、加酶、延长浸泡时间和适当提高温度等(答出两种,合理即可)蛋白酶和脂肪酶(2)专一性50(3)没有差异,因为高温使酶失活(4)未运用酶的固定化技术,因为酶未固定在不溶于水的载体上,也不能重复利用(5)探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响0.6,-37-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向2固定化酶或细胞的制备和应用2.乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖,具有重要应用价值。乳糖酶的制备及固定化步骤如下。,(1)筛选产乳糖酶的微生物l时,宜用作为培养基中的唯一碳源。培养基中琼脂的作用是。从功能上讲,这种培养基属于。(2)培养微生物l前,宜采用方法对接种环进行灭菌。(3)乳糖酶宜采用化学结合法(共价键结合法)进行固定化,可通过检测固定化乳糖酶的确定其应用价值。除化学结合法外,酶的固定化方法还包括、等。,-38-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,答案:(1)乳糖凝固剂选择培养基(2)灼烧(3)(酶)活性或(酶)活力包埋法物理吸附法(注:后面两空可颠倒)解析:(1)在只有乳糖的培养基上,产生乳糖酶的微生物才能生存,从而筛选出产生乳糖酶的微生物,这类培养基属于选择培养基。(2)接种微生物之前,对接种环要灼烧灭菌。(3)获取酶后要检测其活性(活力)大小,活性(活力)大的酶才能用于生产。酶的固定方法包括化学结合法、包埋法、物理吸附法等。,-39-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.果胶酶与纤维素酶的比较,2.普通洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的异同,-40-,通关记,通关辨,通关练,1.无菌操作技术包括消毒和灭菌。消毒包括煮沸消毒、巴氏消毒、化学药剂消毒和紫外线消毒等;灭菌包括灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。2.培养基的制备包括计算、称量、溶化、灭菌、倒平板等步骤。平板冷却凝固后,倒置平板的目的是防止培养皿盖上的水滴滴入培养基造成污染。3.纯化大肠杆菌常用的接种方法包括平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线法要求多次划线,稀释涂布平板法要求菌液要充分地稀释。4.微生物计数时每个稀释度要制作多个平板,并选择菌落数为30300个的平板计数。,-41-,通关记,通关辨,通关练,5.尿素分解菌和纤维素分解菌的分离都运用了选择培养基,前者所用的培养基中尿素是唯一的氮源,后者所用的培养基中纤维素是唯一的碳源。6.果胶酶不是特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称;果胶酶的化学本质是蛋白质,能被蛋白酶水解;果胶酶具有酶的通性:只改变反应速率,不改变反应的平衡点。7.加酶洗衣粉中的酶通常是通过基因工程生产的,能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度。8.添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面的蛋白质,使人患过敏性皮炎、湿疹等,因此,应避免与这类洗衣粉长时间地接触。,-42-,通关记,通关辨,通关练,9.固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说,酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化,而细胞多采用包埋法固定化。,-43-,通关记,通关辨,通关练,1.选择培养基的选择方法(1)在培养基中加入某种化学物质。例如,加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌;加入高浓度的食盐可以分离出金黄色葡萄球菌。这里的加入是在主要营养成分完整的基础上加入。(2)改变培养基中的营养成分。例如,缺乏氮源时可以分离出固氮微生物;石油作为唯一碳源时,可以分离出能分解石油的微生物。(3)改变微生物的培养条件。例如,将培养基放在高温环境下培养,可以分离出耐高温的微生物。2.果胶酶和纤维素酶的作用辨析(1)两种酶都是复合酶,是催化几个连续反应的几种不同的酶的总称,不是特指一种酶。(2)两种酶都是水解酶,可同时发挥作用,不会相互干扰,制作果汁过程中可同时加入。,-44-,通关记,通关辨,通关练,(2017江苏卷)苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中,对环境有严重危害。小明同学准备依据下图操作步骤,从处理废水的活性污泥中分离筛选酚降解高效菌株。请回答下列问题。,(1)酚降解菌富集培养基含有蛋白胨、k2hpo4、mgso4、苯酚和水,其中