2022人教版高中生物选择性必修3生物技术与工程全册各章节课时教学课件

第一章发酵工程第二章细胞工程P162第三章基因工程P405第四章生物技术的安全性与伦理问题P573选择性必修3生物技术与工程教学课件课标定位阐明传统发酵技术。说明制作泡菜、果酒、果醋的原理。通过探究、实践认识泡菜、果酒、果醋的制作方法。素养阐释尝试运用传统发酵技术制作泡菜、果酒、果醋等发酵食品。认同我国有历史悠久的传统发酵技术。认同传统发酵技术促进了我国丰富多彩的饮食文化的形成。第1节

传统发酵技术的应用一、从传统发酵技术到发酵工程约9

000年前,我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来,人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产酱油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等。↓3

000多年前古埃及人利用葡萄酿酒。↓1857年,巴斯德通过实验证明酒精发酵是由活的酵母菌引起的。↓1897年,科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用,逐渐了解了发酵的本质。↓↓20世纪40年代,利用发酵工程大规模生产青霉素成为研究的主攻方向。↓1957年,用微生物生产谷氨酸获得成功。↓20世纪70年代以后,基因工程、细胞工程等的发展,使发酵工程进入了定向育种的新阶段。↓20世纪80年代,科学家开始运用数学、动力学、化学工程原理以及计算机技术对发酵过程进行综合研究,以更加合理地控制发酵过程。二、发酵与传统发酵技术发酵:人们利用微生物,在适宜的条件下,将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。传统发酵技术概念:直接利用原材料中天然存在的微生物,或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵产物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。主要类型:以混合菌种的固体发酵和半固体发酵为主,通常是家庭式或作坊式的。三、尝试制作传统发酵食品1.泡菜、果酒、果醋的制作原理

(1)制作泡菜的原理①菌种②原理:乳酸菌在无氧条件下能将葡萄糖分解成乳酸。反应简式:C6H12O6

2C3H6O3(乳酸)+能量。(2)制作果酒的原理①菌种②原理:酵母菌在无氧条件下能进行酒精发酵。反应简式:C6H12O6

2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量。(3)制作果醋的原理①菌种:醋酸菌,是一种好氧细菌。最适生长温度为30~35℃。②原理:当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸;当缺少糖源时则直接将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸。反应式分别为

C6H12O6+2O2

2CH3COOH+2H2O+2CO2

+能量和C2H5OH+O2CH3COOH+H2O+能量。2.制作传统发酵食品

(1)制作泡菜①材料用具:食盐、清水、新鲜蔬菜、蒜瓣、生姜及其他香辛料、泡菜坛或其他密封性良好的罐子等。②方法步骤(2)制作果酒和果醋①材料用具:新鲜的水果(如葡萄、苹果、山楂和龙眼等)、洗洁精、体积分数为70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等。②方法步骤【预习检测】

1.判断正误。(1)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生乙酸。(×)(2)酵母菌在无氧条件下利用葡萄汁产生酒精。(√)条件适宜时,醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成乙酸。(√)酒精发酵需要无氧条件,而果醋的整个制作过程必须在有氧条件下进行。(√)用带盖的瓶子制作果酒时,要适时将瓶盖拧松进行排气。(

√

)(6)制备泡菜时,食盐水煮沸后可以立即使用。(

× )(7)泡菜的制作用到的主要微生物是醋酸菌,应严格保持无氧条件。(×))2.下列关于果酒制作过程的叙述,正确的是(

A.应先去除葡萄枝梗,然后反复冲洗B.将葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约1/3的空间C.酵母菌在自然界中分布广泛,生命力强,因此在制作果酒时不需要对所用器具进行灭菌D.对发酵产物的检测可以在碱性条件下进行答案:B)3.下列关于果醋制作的说法,正确的是(

)A.醋酸菌是好氧菌,在制作过程中要打开发酵瓶,盖上一层纱布

B.在制作葡萄醋的过程中,温度应严格控制在18~30℃C.当糖源不足时,醋酸菌可将酒精直接转变为乙酸

D.制作果醋时,需要接种醋酸菌答案:A4.在果醋制作过程中,下列哪项操作会引起发酵液受污染?(

A.对榨汁机进行清洗、消毒并晾干B.清洗发酵瓶,再用体积分数为70%的酒精擦拭并晾干

C.葡萄先去除枝梗,再冲洗多次D.每次排气时,只需拧松瓶盖,不能将盖揭开答案:C)5.下列与制作泡菜有关的叙述,错误的是(

A.配制的食盐水需煮沸,冷却B.制作泡菜时,原料要接种乳酸菌

C.泡菜只能装至八成满D.要在坛盖边沿的水槽中注满水,以保证坛内的无氧环境答案:B解析:制作泡菜用的是天然存在的菌种,不需要接种。6.下图是泡菜的制作流程图,请据图回答问题。制作泡菜时,起作用的菌种是

。为了保证无杂菌且所需菌种能正常发挥作用,应如何处理所用食盐水?

。(3)泡菜制作过程中,经常向坛口边缘的水槽中补充水分的目的是。(4)写出乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸的反应简式:

。答案:(1)乳酸菌(2)先将食盐水煮沸,然后冷却至室温再用

(3)保证发酵过程所需的无氧环境(4)C6H12O6

2C3H6O3+能量知识点一[问题引领]泡菜的制作简述泡菜制作的原理。提示:在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。反应简式为C6H12O62C3H6O3+能量。泡菜制作过程中加入食盐的作用是什么?提示:一是防腐,二是使蔬菜组织中的水分析出,使成品质地柔韧。

3.什么样的泡菜口味、品质最佳?提示:当乳酸的质量分数为0.4%~0.8%时,泡菜的口味、品质最佳。[归纳提升]1.乳酸菌是异养厌氧菌,常见类型有乳酸链球菌和乳酸杆菌。在无氧条件下,乳酸菌可将葡萄糖分解成乳酸,反应简式为C6H12O6

2C3H6O3+能量。在发酵过程中,通过检测乳酸的含量可以判断泡菜的制作是否成功。

2.泡菜制作成功的关键点材料的选择及用量①蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐,泡菜中的亚硝酸盐含量会增加,对人体有害。②食盐水的质量分数为5%~20%,食盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用,一是除去水中的氧气,二是杀灭食盐水中的微生物。防止杂菌污染:每次取样的用具要洗净,要迅速封口。创造无氧环境①盐水要没过全部材料。②泡菜坛坛盖边沿的水槽内要注满水,以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境,并注意在发酵过程中经常补水。温度:发酵温度控制在室温即可,最好在26~36℃。温度过高,则易滋生杂菌;温度过低,则发酵时间延长。装坛方法:装至半坛时,放入蒜瓣、生姜及其他香辛料,继续装至八成满。防止发酵过程中发酵液溢出。3.泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸的变化情况分析时期乳酸菌乳酸发酵初期少(有氧气,乳酸菌活动受到抑制)少发酵中期最多(乳酸抑制其他微生物的活动)积累增多发酵后期减少(乳酸积累,pH下降,抑制乳酸菌的活动)继续增多,增加到一定程度时,开始减少[典型例题]家庭式泡菜的制作方法:将新鲜的蔬菜整理、洗净后,放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中。泡菜坛一般是两头小、中间大的陶器,坛口有坛沿,凡有裂缝的菜坛都不能用。然后加入食盐水、香料及一些“陈泡菜

水”,密封后置于阴凉处,最适环境温度为28℃左右。有时制作的泡菜会

“咸而不酸”或“酸而不咸”。试据此分析回答下列问题。用白酒擦拭泡菜坛的目的是

。泡菜坛密封的原因是

。若菜坛有裂缝,可能会出现的结果是

。加入一些“陈泡菜水”的作用是

。若制作的泡菜“咸而不酸”,最可能的原因可能是

。(5)在制作泡菜的过程中,有机物的干重如何变化?菜坛内有机物的种类如何变化?

。抑制乳酸菌发酵,导致好氧微生物大量繁殖,使发答案:(1)消毒、杀菌

(2)乳酸菌是厌氧细菌酵失败提供乳酸菌菌种,使其在短时间内形成菌种优势食盐水的浓度过高,使乳酸菌失水死亡,没有产生乳酸,或产生乳酸过少有机物的干重减少,坛内有机物的种类增多解析:(1)用白酒擦拭泡菜坛可以起到消毒、杀菌的作用。乳酸菌是厌氧细菌,密封的泡菜坛可以形成无氧环境,利于乳酸菌大量繁殖,产生乳酸。陈泡菜水中含有大量乳酸菌,因此可以提供发酵所需的菌种。泡菜“咸而不酸”说明食盐水的浓度过高,使乳酸菌失水死亡,没有产生乳酸,或产生乳酸过少。在制作泡菜的过程中,乳酸菌的分解作用使有机物的含量减少,种类增多。【变式训练】1.某人利用乳酸菌制作泡菜时因操作不当导致泡菜腐烂。造成泡菜腐烂的原因可能是(

)①罐口密闭缺氧,抑制了乳酸菌的生长繁殖②罐口封闭不严,氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖③罐口封闭不严,氧气抑制了其他腐生菌的生长和繁殖④罐口封闭不严,氧气促进了需氧腐生菌的生长和繁殖A.①③

B.②④

C.②③

D.①④答案:B)2.下列关于泡菜制作的叙述,错误的是(

A.食盐水中食盐的质量分数为5%~20%B.发酵时间长短受室内温度影响C.泡菜坛应选择密封性好的D.发酵过程无须向水槽中补充水答案:D知识点二[问题引领]果酒和果醋的制作1.请从菌种、制作原理、发酵条件等方面,列表比较果酒和果醋的制作。提示:比较项目果酒制作果醋制作菌种及其特点酵母菌,为单细胞真核生物醋酸菌,为单细胞原核生物菌种代谢类型异养、兼性厌氧异养、需氧比较项目果酒制作果醋制作发酵条件适宜温度18~30

℃30~35

℃是否需氧初期需氧,后期不需氧始终需要氧时间10~12

d7~8

d2.发酵瓶为什么要留1/3的空间?提示:在果酒制作过程中,发酵瓶留有大约1/3的空间,可以给酵母菌提供氧气,酵母菌进行有氧呼吸(产生CO2),大量繁殖。后期缺氧,酵母菌进行酒精发酵,产生大量的CO2,发酵瓶中的空间可暂时储存CO2,起到缓冲作用,防止瓶内气压过大,引起发酵装置爆裂。[归纳提升]制作果酒和果醋的注意事项材料的选择与处理:选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄冲洗,再除去枝梗,以防葡萄破损增加被污染的机会。冲洗以洗去灰尘为目的,不要反复冲洗,以防洗去野生酵母菌。防止发酵液被污染①将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净,并用体积分数为70%的酒精消毒,晾干备用。②装入葡萄汁后要封闭发酵瓶。(3)控制好发酵的条件①葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约1/3的空间。②严格控制温度:18~30℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵;30~35℃利于醋酸菌的繁殖和乙酸发酵。③控制氧气:酒精发酵为无氧发酵,发酵过程需密封;乙酸发酵为有氧发酵,需适时通气。[典型例题]图甲表示以苹果为原料生产果酒、果醋的工艺流程,图乙中曲线表示酒精的体积分数对乙酸发酵的影响。请据此回答下列问题。甲乙酒精发酵时一般将温度控制在

,温度过高时,酵母菌代谢减慢甚至死亡,原因是

。醋酸发酵的适宜温度为

,由图乙可知,乙酸发酵时适宜的酒精体积分数范围为

。酒精的体积分数较高时通常不适宜进行乙酸发酵,原因是

。酒精发酵后转入乙酸发酵前,除改变温度外,还需要调整的发酵条件是

。答案:(1)18~30

℃

温度过高,影响酶的活性30~35℃

6.0%~6.5%

较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢,使产酸量下降通入无菌空气解析:(1)酒精发酵时适宜的温度范围是18~30℃,如果温度过高,会影响酶的活性,从而影响酒精发酵的过程。(2)乙酸发酵需要的温度较高,一般为

30~35℃。由图乙可知,当酒精的体积分数为6.0%~6.5%时,乙酸的体积分

数最高,说明此范围最适合乙酸发酵。如果酒精的体积分数较高,则会抑制醋酸菌的生长和代谢,不利于乙酸发酵。(3)醋酸菌是好氧型细菌,因此发酵时要通入无菌空气。【变式训练】制果醋时,要适时进行通气是因为(

)A.醋酸菌是好氧菌,将酒精变成乙酸时需要氧气的参与

B.酵母菌进行酒精发酵时需要氧气C.通气可防止发酵液霉变D.防止发酵时产生的二氧化碳气体过多而引起发酵瓶爆裂答案:A课

堂

小

结第1课时微生物的基本培养技术第二节微生物的培养技术及应用课标定位阐明培养基及培养基的配制方法。说明什么是无菌技术。阐明平板划线法的原理和应用。进行酵母菌纯培养的实验操作。阐明选择培养的原理。能针对不同微生物调整选择培养基的配方。阐明稀释涂布平板法的原理和应用。阐明测定微生物数量的方法和过程。素养阐释进行无菌技术的操作。通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作获得纯化的酵母菌菌落。通过对选择培养原理的理解,形成生物与环境相适应的生命观念。尝试通过稀释涂布平板法进行土壤中分解尿素的细菌的分离与计数。一、培养基的配制培养基的概念: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。用途:用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。种类:可分为液体培养基和固体培养基。二、无菌技术

1.消毒(1)概念:指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。2.灭菌(1)概念:指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子。3.做好消毒和灭菌工作后的注意事项(1)避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。

(2)许多操作都应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。三、微生物的纯培养

1.相关概念培养物:在微生物学中,将接种于培养基内,在适合条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物。纯培养物:由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。(3)纯培养:获得纯培养物的过程称为纯培养。主要步骤:包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。酵母菌的纯培养(1)原理:分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体,这就是菌落。采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上,之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。(2)方法步骤【预习检测】

1.判断正误。(1)CO2可作为异养微生物的碳源。(×)(2)在液体培养基中加入琼脂可制成固体培养基。(√)(3)微生物在固体培养基上可形成肉眼可见的菌落。(√)(4)培养乳酸菌、酵母菌需提供无氧条件。(×)(5)配制好的培养基可用高压蒸汽灭菌法灭菌。(

√

)(6)培养基灭菌后,应立即倒平板。(×

)(7)微生物培养过程中接种环、培养皿都要灭菌,实验空间、操作者的双手都要消毒。(√))2.不同培养基的具体配方不同,但一般都含(

A.碳源、磷酸盐和维生素B.氮源和维生素C.水、碳源、氮源和无机盐D.碳元素、氧元素、氢元素、氮元素答案:C)3.下列关于消毒和灭菌方法的选择,对应错误的是(

A.培养基——高压蒸汽灭菌B.牛奶——煮沸消毒

C.接种环——灼烧灭菌D.实验者双手——化学消毒答案:B4.关于制备培养酵母菌的马铃薯固体培养基的步骤,下列说法错误的是(

)A.在培养基中需加入一定量的糖

B.在培养基中应加入琼脂C.灭菌后才能倒平板D.倒入培养皿的培养基冷却后,将培养皿的皿盖朝上放置答案:D5.下列有关平板划线法的叙述,错误的是(

)A.首先应将接种环灼烧灭菌后才能划线B.第二次划线时不需要从第一次划线的末端开始

C.每次划线前都应将接种环灭菌D.最后一次划线的末端不能与第一次划线接触答案:B知识点一 培养基[问题引领]培养基的主要成分有哪些?培养自生固氮菌的培养基与培养硝化细菌的培养基从成分上看主要有哪些区别?提示:培养不同微生物需要的培养基的配方不同,但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质;培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养

物质以及O2的需求。自生固氮菌具有独立固氮能力,能直接利用空气中的氮(N2),培养基中不需要添加氮源;硝化细菌是自养生物,能把二氧化碳和水合成有机物,培养基中不需要添加碳源。[归纳提升]培养基营养成分分析营养物质定义作用主要来源碳源凡能提供碳元素的物质参与构成细胞,有些也是异养生物的能源物质无机碳源:CO2、NaHCO3等。

有机碳源:糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等氮源凡能提供氮元素的物质合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物无机氮源:N2、NH3、铵盐、硝酸盐等。有机氮源:尿素、牛肉膏、蛋白胨等营养物质定义作用主要来源水—不仅是优良的溶剂,还可维持生物大分子结构的稳定—无机盐为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素,包括大量元素和微量元素是细胞的组成成分、生理调节物质、某些化能自养菌的能源、酶的激活剂等无机化合物特别提醒(1)有的微生物在培养过程中,需要添加一些特殊营养物质,称为生长因子,是微生物必不可少的微量有机物,是酶和核酸的组成成分,包括维生素、氨基酸、碱基等。特定微生物对培养条件有特殊要求。如,在培养乳酸杆菌时,需要在培养基中添加维生素;在培养霉菌时,需要将培养基调至酸性;在培养细菌时,需要将培养基调至中性或弱碱性;在培养厌氧微生物时,需要提供无氧的条件。培养不同代谢类型的微生物所用培养基的成分可能不同,如自养微生物的碳源可能是CO2,不需要有机碳源;固氮微生物的氮源可能是N2等。[典型例题])下列关于微生物培养所需营养物质的叙述,正确的是(

A.固体培养基中的琼脂也能为微生物提供能量B.碳源物质不可能同时是氮源

C.并非所有的碳源都能提供能量D.除水以外的无机物只提供无机盐答案:C解析:固体培养基中的琼脂仅作为凝固剂,不能为微生物提供能量。有些物质可以既作碳源又作氮源,如牛肉膏。无机碳源(如CO2、NaHCO3等)不

能提供能量。有些无机物可提供碳源或氮源,如碳酸盐、硝酸盐。【变式训练】1.下列有关细菌培养的叙述,正确的是(

)A.在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌

B.在培养基中加入维生素可抑制乳酸杆菌生长C.向液体培养基中通入氧气能抑制醋酸菌的生长D.培养液中溶氧量的变化,会影响酵母菌的生长繁殖和代谢途径答案:D解析:在固体培养基上长出的单个菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。不同微生物对营养物质的需求不同,培养基的配方可能不同。培养乳酸杆菌时,需要在培养基中添加维生素。醋酸菌是好氧菌,需要通入氧气。酵母菌是兼性厌氧微生物,培养液中溶氧量的变化,会影响酵母菌的生长繁殖和代谢途径。2.甲、乙、丙是三种微生物,表中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用来培养微生物的三种培养基。甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生长繁殖;甲能在Ⅰ中正常生长繁殖,而乙和丙都不能;乙能在Ⅱ中正常生长繁殖,甲、丙都不能。成分ⅠⅡⅢ粉状硫10

g+++K2HPO4

4

g+++FeSO4

0.5

g+++蔗糖10

g+-+(NH4)2SO4

0.4

g-++H2O

100

mL+++MgSO4

9.25

g+++Ca注Cl:2“0.+5”g

表示培养+基中加入了这种物+质,“-”表示培养+基中没有加入这种物质。下列说法正确的是(

)甲、乙、丙都是异养型微生物甲、乙都是自养型微生物,丙是异养型微生物甲是异养型微生物,乙是固氮微生物,丙是自养型微生物D.甲是固氮微生物,乙是自养型微生物,丙是异养型微生物答案:D解析:Ⅰ培养基中缺少氮源,Ⅱ培养基中缺少碳源,Ⅲ培养基营养全面。氮元素是微生物生长的必需元素,每一种微生物正常生长都需要氮元素,但固氮

微生物可以生活在无氮培养基上。甲能在Ⅰ中生长繁殖,而乙、丙都不能,

说明甲是能够固氮的微生物;乙能在Ⅱ中生长繁殖,甲、丙不能,说明乙不需要培养基为它的正常生命活动提供碳源物质,乙一定为自养型微生物;丙只

能在Ⅲ上生长繁殖,为异养型微生物。知识点二[问题引领]无菌技术1.灭菌与消毒有什么区别?提示:灭菌是使用强烈的理化方法杀死物体内外的所有微生物,包括芽孢和孢子,适用对象必须是体积相对较小且能耐高温或高压等的物品;消毒是使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微

生物,不包括芽孢和孢子,适用对象包括实验操作的空间、操作台、实验者的双手等。2.在实验室中培养微生物时,为防止外来杂菌入侵,除了灭菌和消毒外,还应注意什么?提示:在培养微生物时,为防止外来杂菌污染,除了做好消毒和灭菌工作外,还应注意避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触,接下来的许多

操作都应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。[归纳提升]无菌技术是获得纯净培养物的关键。无菌技术的应用:(1)防止外来杂菌污染培养物;(2)防止微生物污染人体自身和环境。比较项目适用范围操作方法消毒方法煮沸

消毒法日常食品,罐装食品等在100℃煮沸5~6

min巴氏消毒法牛奶、啤酒、果酒等不宜进行高温灭菌的液体在62~65℃消毒30

min或80~90℃处理30

s~1

min化学药物消毒法皮肤、伤口、动植物组织表面等用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等紫外线消毒法接种室、接种箱、超净工作台等紫外线照射30

min3.几种消毒和灭菌方法的比较比较项目适用范围操作方法灭菌方法灼烧微生物的接种工具等直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧干热灭菌耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等将灭菌物品放入密闭容器,在160~170℃的热空气中维持2~3

h湿热灭菌(高压蒸汽灭菌的效果

最好)培养基、培养皿等高压蒸汽灭菌以水蒸气为介质,在压力为100

kPa、温度为121℃的条件下,维持15~

30

min[典型例题]金黄色葡萄球菌是一种耐高盐的异养型微生物,下表是某微生物的培养基成分。请回答下列问题。编号成分含量①粉状硫10

g②(NH4)2SO40.4

g③K2HPO44.0

g④MgSO49.25

g⑤FeSO40.5

g⑥CaCl20.5

g⑦H2O定容至100

mL上表所示培养基可培养的微生物类型是

。若不慎将过量NaCl加入培养基中。如不想浪费此培养基,可再加入

,用于培养

。若除去成分②,加入(CH2O),该培养基可用于培养

。(4)上表中营养成分共有

类。上表中各成分含量确定的原则是

。若上表所示培养基用于观察菌落,应该增加的成分是

。金黄色葡萄球菌答案:(1)自养型

(2)含碳有机物

(3)固氮微生物

(4)3(5)依微生物的生长需要确定

(6)琼脂(或凝固剂)解析:一个培养基能培养何种微生物,要看它的化学成分(这只适用于合成培养基,如果是一个天然培养基就不能从培养基的成分上区分它是培养何种微生物的)。分析化学成分要从营养物质的类型出发。表中的营养物质有水、无机盐、氮源3类,缺乏碳源和特殊营养物质。对于特殊营养物

质,有的微生物是不需要的,但没有微生物是不需要碳源的。该培养基中没有碳源,说明培养的微生物可从空气中获得碳源,即可培养的微生物是自养型的。若该培养基中加入了过量食盐,可以用来培养金黄色葡萄球菌,但金黄色葡萄球菌是异养型微生物,该培养基还需要加入有机碳源。该培养基若加入(CH2O),就有了碳源,除去成分②,就没有了氮源,只能用于培养固氮微生物。菌落是分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部繁殖形成的肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。而表中没有凝固剂,需要加入常见的凝固剂——琼脂,使该培养基变成固体培养基。【变式训练】1.下列有关无菌技术的叙述,错误的是(

)A.对操作的空间、操作者的衣着和手进行灭菌B.对培养器皿、接种用具和培养基等进行灭菌C.为避免周围环境中微生物的污染,实验操作应在酒精灯火焰附近进行

D.实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品接触答案:A)2.下列有关常见无菌操作的叙述,错误的是(

A.用酒精擦拭双手B.用氯气对水源进行消毒C.湿热灭菌是一种利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法

D.玻璃器皿(吸管、培养皿)可用酒精擦拭灭菌答案:D解析:玻璃器皿(吸管、培养皿)应用干热灭菌法灭菌,利用酒精擦拭不能将所有微生物杀灭。知识点三 配制培养基[问题引领]1.培养基灭菌后,为什么需要冷却至50℃左右时才能用来倒平板?提示:倒平板时高于50℃会烫手,低于50℃,若不及时操作,琼脂就会凝固。

2.倒平板为何要在酒精灯火焰附近进行?提示:酒精灯火焰附近是无菌区域,在酒精灯火焰附近操作,可以避免周围环境中微生物的污染。3.平板冷凝后,为什么要将平板倒置?提示:因为平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,将平板倒置,既可防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染,又可防止培养基表面的水分过度挥发。[归纳提升]分离纯化酵母菌用的是固体培养基,培养基中需要添加马铃薯、葡萄糖或蔗糖、琼脂等成分。马铃薯提供碳源、氮源、无机盐等,葡萄糖或蔗糖提供碳源,琼脂作为凝固剂。倒平板操作的注意事项培养基要冷却至50℃左右时开始倒平板。倒平板时高于50℃会烫手,低于50℃,若不及时操作,琼脂就会凝固。要使锥形瓶的瓶口通过火焰。通过灼烧灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基。倒平板时,要用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙,不要完全打开,以免杂菌污染培养基。平板冷凝后,要将平板倒置。因为平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,平板倒置后,既可防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染,又可防止培养基表面的水分过度挥发。在倒平板的过程中,如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位,这个平板就不能用来培养微生物了。因为空气中的微生物可能在皿盖与

皿底之间的培养基上滋生。整个操作过程要在酒精灯火焰附近进行,以避免杂菌污染。[典型例题]某研究小组从有机废水中分离微生物用于废水处理,需要配制培养基。下列有关叙述正确的是(

)培养基分装到培养皿后进行灭菌培养基中需要添加有机碳源、氮源等灭菌后的培养基待冷却到40℃以下时进行倒平板倒平板时左手拔出锥形瓶的棉塞,右手直接将锥形瓶中的培养基倒入培养皿(10~20

mL)答案:B解析:应先灭菌再倒平板。从有机废水中分离微生物,欲分离的微生物应是异养微生物,培养基中应添加有机碳源,还要加入氮源等。灭菌后的培养基待冷却到50℃左右时即可倒平板,低于40℃,培养基就会凝固。倒平板时,左手拔出锥形瓶的棉塞,右手迅速将瓶口通过酒精灯火焰,然后再将培养基倒入培养皿。【变式训练】下列有关制备培养基的叙述,错误的是(

)右手拿装有培养基的锥形瓶,左手拔出棉塞,为避免污染需放在酒精灯火焰附近倒平板整个过程应在酒精灯火焰附近进行打开培养皿盖,右手将锥形瓶中的培养基倒入培养皿,左手立即盖上培养皿的皿盖待培养基冷却凝固后,为避免水滴滴入培养基,平板应倒过来放置答案:C解析:应用左手的拇指和食指将培养皿打开稍大于瓶口的缝隙,而不是完全打开,以防杂菌污染。知识点四[问题引领]接种和分离酵母菌1.接种时,每次划线接种前与接种后都要灼烧接种环,其目的分别是什么?提示:(1)操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生

物污染培养物;(2)每次划线前灼烧是为了杀死上次划线结束后残留的菌种,使下一次划线时,接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端;(3)划线结

束后灼烧,能及时杀死接种环上残留的菌种,避免污染环境和感染操作者。2.接种结束后,为什么要将一个未接种的培养基和一个接种的培养基放在一起培养?提示:培养未接种的培养基的作用是对照。应将未接种的培养基在恒温箱中保温24~48

h,若无菌落存在,则说明培养基的制备是成功的;若有菌落,则说明培养基灭菌不彻底,或培养基被污染了,需要重新制备。[归纳提升]纯化培养的原理采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上,之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。平板划线法通过接种环在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。经数次划线后培养,可以分离得到单菌落。3.平板划线操作的注意事项第一次划线及每次划线之前都需灼烧接种环灭菌,划线操作结束仍需灼烧接种环。灼烧接种环之后,要等其冷却后才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种。

(3)在做第二次以及其后的划线操作时,总是从上一次划线的末端开始,这样才能使酵母菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少,最终得到由单个酵母菌繁殖而来的菌落。划线时最后一区域不要与第一区域相连。划线用力要大小适当,防止用力过大将培养基划破。4.控制培养条件并作对照控制培养箱的温度为28℃左右,培养时间为24~48

h。培养时要将一个未接种的培养基和一个接种的培养基放在一起培养。培养未接种培养基的作用是对照,未接种的培养基在恒温箱中保温24~48

h后无菌落生长,说明培养基的制备是成功的。[典型例题]请回答与酵母菌纯培养有关的问题。

(1)制备培养基培养基在接种前要进行

灭菌。(2)纯化酵母菌①通过接种在琼脂固体培养基的表面进行连续划线操作,将聚焦的菌种逐步分散到培养基的表面,在数次划线后培养,可以分离到由一个酵母菌繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体,这种方法称为

。②用该方法统计样本菌落数时,

(填“需要”或“不需要”)设置对组。为什么?

。(3)讨论分析用该方法纯化分离酵母菌时,从第二次划线操作起,每次划线总是要从上一次划线的末端开始,并划线数次,其原因是

。答案:(1)高压蒸汽(2)①平板划线法

②需要

需要判断培养基是否被污染(3)线条末端的酵母菌数量少,最终可得到由单个酵母菌繁殖而形成的菌落【变式训练】1.下列有关平板划线的叙述,错误的是(

)A.将接种环放在酒精灯火焰上灼烧,直到接种环烧红

B.将烧红的接种环在火焰附近冷却C.接种环在平板上的划线位置是随机的D.在挑取菌种前和接种完毕后均要将试管口通过火焰答案:C2.下图是平板划线操作过程示意图,请据图回答下列问题。操作1的目的是

,要求是

。取菌种和划线前都要求接种环冷却后进行,其目的是

。操作6中除第一次划线外,其余划线前都要灼烧接种环,原因是

。最后一区域的划线能否与第一区域的划线相连?

。划线结束后灼烧接种环的目的是

。答案:(1)消灭接种环上的微生物

将接种环烧红

防止高温杀死菌种(2)消灭接种环上残留的菌种

不能

防止污染环境和感染操作者课

堂

小

结第2课时微生物的选择培养和计数一、选择培养基筛选微生物的原理:人为提供有利于目的菌生长的条件(包括营养、温度、pH等),同时抑制或阻止其他微生物的生长。选择培养基:在微生物学中,将允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基,称为选择培养基。二、微生物的选择培养目的菌:土壤中能分解尿素的细菌。方法:稀释涂布平板法。3.操作步骤将10

g土样加入盛有90

mL无菌水的锥形瓶中,充分摇匀↓取1

mL上清液加入盛有9

mL无菌水的试管中,依次等比稀释至107倍↓取0.1

mL菌液,滴加到培养基表面↓将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中↓将涂布器放在火焰上灼烧,待酒精燃尽、涂布器冷却后,再进行涂布↓用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿,使涂布均匀↓待涂布的菌液被培养基吸收后,将平板倒置,放入30~37℃的恒温培养箱中培养1~2

d。在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的单菌落三、微生物的数量测定测定微生物数量的常用方法有稀释涂布平板法和利用显微镜进行直接计数。用稀释涂布平板法统计样品中活菌的数目(1)原理当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,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。(2)注意事项①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。②同一稀释度下应至少对3

个平板进行重复计数,然后求出平均值。③统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。四、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

1.探究目的从土壤中分离出能分解尿素的细菌。计算每克土壤样品中能分解尿素的细菌的数目。2.基础知识:只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素,利用以尿素为唯一氮源的选择培养基,可以从土壤中分离出能分解尿素的细菌。3.实验设计(需要重点考虑以下6个方面)土壤取样:选择pH接近中性且潮湿的环境取样,取样时一般要铲去表层土,取距地表3~8cm的土壤层。制备培养基:准备选择培养基,以尿素为唯一氮源,制备多个平板。

(3)样品稀释①稀释标准:选用一定稀释范围的样品液进行培养,保证获得菌落数在

30~300之间的平板,便于计数。②稀释倍数:测定土壤中细菌的数量,一般选用1×104、1×105和1×106倍稀释的稀释液进行平板培养。(4)涂布平板①本实验使用的平板和试管较多,最好在使用前做好标记,如在培养皿底部注明组别、培养日期、平板上培养样品的稀释度。②涂布平板时,要设置对照组和重复组,每个稀释度下至少涂布3个平板。

(5)微生物的培养与观察①培养:不同种类的微生物,往往需要不同的培养温度和培养时间。细菌一般在30~37℃的温度下培养1~2

d。②观察:每隔24

h统计一次菌落数目,选取菌落数目稳定时的记录作为结果。

(6)计数:当菌落数目稳定时,取同一稀释度下(菌落数在30~300之间)的3个平板进行计数,求出平均值,并根据所对应的稀释度计算出每克样品中细菌的数目。【预习检测】

1.判断正误。利用选择培养基可以将目的菌株筛选出来。(√)在培养基中加入青霉素,则该培养基允许酵母菌、霉菌生长,阻止一般的细菌生长,故为选择培养基。(√)当样品稀释度足够高时,一般平板上一个菌落来源于一个活菌。(√

)(4)统计结果一般用活菌数来表示。(√)(5)利用稀释涂布平板法统计的菌落数目一般远远多于活菌的实际数目。(

×

)(6)常用来统计样品中活菌数目的方法是稀释涂布平板法。(√)(7)显微镜直接计数法也适用于统计活菌数目。(×)(8)判断培养基中是否有杂菌污染,需将空白培养基和接种的培养基同时进行培养,再进行对照。(

√

)2.某生物科技小组的同学从土壤中分离得到了能够分解尿素的微生物。下列有关叙述错误的是(

)A.本实验用到选择培养基,且以尿素为唯一氮源

B.分解尿素的微生物会产生脲酶C.涂布平板时,应用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面;涂布时可转动培养皿,使涂布均匀D.应只选择平板中较大的菌落进行计数答案:D3.(不定项选择题)下列有关用平板划线法和稀释涂布平板法纯化培养大肠杆菌的叙述,正确的是(

)都需要用固体培养基都需要使用接种环进行接种都需要在酒精灯火焰附近进行接种

D.都可以用菌落数来测定活菌数答案:AC解析:平板划线法和稀释涂布平板法纯化培养大肠杆菌都需要用固体培养基,都需要在酒精灯火焰附近进行接种,以防止杂菌污染。平板划线法需要使用接种环进行接种,只能分离微生物,不能测定活菌数;稀释涂布平板法需要用涂布器接种,可根据菌落数来测定活菌数。4.用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数,在对应稀释倍数为106的培养基中,

得到以下几种统计结果,正确的是(

)A.涂布了1个平板,统计的菌落数是230B.涂布了2个平板,统计的菌落数是215和260,取平均值238C.涂布了3个平板,统计的菌落数分别是21,212和256,取平均值163D.涂布了3个平板,统计的菌落数分别是210,240和250,取平均值233答案:D解析:在设计实验时,每个稀释度一定要至少涂布3个平板作为重复组,才能增强实验的说服力与准确性,所以A、B两项错误。C项虽涂布了3个平板,但是,其中1个平板的计数结果与另外2个相差太远,说明在操作过程中可能出现了错误,因此,不能简单地用3个平板的计数值求平均值。知识点一 微生物的选择培养[问题引领]1.下面是筛选分解尿素的细菌的选择培养基的配方,请分析并回答下列问题。KH2PO41.4

gNa2HPO42.1

gMgSO4·7H2O0.2

g葡萄糖10.0

g尿素1.0

g琼脂15.0

g将上述物质溶解后,用蒸馏水定容至1

000

mL在该培养基的配方中,为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是什么物质?提示:碳源是葡萄糖,氮源是尿素。为什么只有能分解尿素的微生物才能在该培养基上生长?提示:能分解尿素的微生物能合成脲酶,而脲酶可将尿素分解成NH3,从而为微生物提供氮源。如何设计对照实验验证该选择培养基的确起到了筛选分解尿素的细菌的作用?提示:增设牛肉膏蛋白胨基础培养基并进行涂布平板操作,如果牛肉膏蛋白胨基础培养基上的菌落数明显多于选择培养基上的菌落数,则说明选择培养基的确起到了筛选能分解尿素的细菌的作用。一种自养微生物与多种异养微生物混合在一起,如何将自养微生物选择出来?提示:用不含碳源的培养基进行培养,自养微生物可以利用空气中的CO2,而异养微生物不可以,能在不含碳源的培养基中生存的就是自养微生物。[归纳提升]选择培养的原理根据不同微生物的特殊营养需求或其对某化学、物理因素的抗性不同而制备培养基。这样的培养基允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物的生长,从而起到选择目的菌的作用。选择培养的方法利用营养缺陷型选择培养基进行的选择培养:通过控制培养基的营养成分,使营养缺陷型微生物不能正常生长。利用化学物质进行的选择培养:在完全培养基中加入某些化学物质,利用加入的化学物质抑制或阻止某些微生物的生长,同时选择所需的微生物。

(3)利用培养条件进行的选择培养:改变微生物的培养条件(如高温、特殊pH等),筛选特定的微生物。[典型例题]苯酚是工业生产排放的有毒污染物质,自然界中存在着能降解苯酚的微生物。某工厂产生的废水中含有苯酚,为了降解废水中的苯酚,研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株,筛选的主要步骤如下图所示,①为土壤样品。请回答下列问题。②中培养目的菌株的选择培养基中应加入

作为唯一碳源,②中不同浓度碳源的培养基

(填“影响”或“不影响”)细菌的数量,如果要测定②中活细菌的数量,常采用

法。④为对照,微生物在④中不生长,在⑤中生长,④与⑤培养基的主要区别在于

;使用

法可以在⑥上获得单菌落。采用固体平板培养基培养细菌时,为什么要进行倒置培养?

。实验过程中如何防止其他微生物的污染?

。答案:(1)苯酚

影响

稀释涂布平板

(2)④的培养基没有加入苯酚,⑤的培养基加入苯酚

稀释涂布平板法或平板划线

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(3)对培养基进行灭菌,对接种环境进行消毒或灭菌,接种过程进行无菌操作解析:本题中的目的菌株是只能降解利用苯酚的细菌菌株,选择培养基与完全培养基相比最大的差别是碳源不同,选择培养基中苯酚是唯一的碳源。苯酚的浓度会影响能分解苯酚的细菌的数量。使用稀释涂布平板法或平

板划线法可以在⑥上获得单菌落。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。实验过程中要严格进行无菌操作。【变式训练】1.下列有关微生物筛选的叙述,错误的是(

)A.用全营养牛肉膏蛋白胨培养基筛选大肠杆菌B.用高NaCl的培养基筛选抗盐突变菌株C.用以尿素为唯一氮源的培养基筛选出分解尿素的菌株

D.利用高温条件筛选耐高温的Taq细菌答案:A解析:全营养牛肉膏蛋白胨培养基常用于大肠杆菌的培养,但该培养基对微生物无选择作用。2.下表是微生物培养基的成分。下列有关说法错误的是()A.此培养基可用来培养自养型微生物B.此表中的营养成分共有3类,即水、无机盐、氮源

C.若除去①,此培养基可培养异养的固氮菌D.培养基中若加入氨基酸,则它可充当碳源和氮源答案:C编号①②③④⑤成分(NH4)2SO4KH2PO4FeSO4CaCl2H2O含量0.4

g4.0

g0.5

g0.5

g定容至100

mL解析:分析题表可知,该培养基成分中含有水、无机盐、氮源,但不含含碳有机物,可用来培养自养型微生物。异养的固氮菌,其同化类型为异养型,

培养基中必须存在含碳有机物,所以该培养基不能用来培养异养的固氮菌。氨基酸既可以提供碳元素,又可以提供氮元素。知识点二[问题引领]微生物的数量测定1.什么样的平板适合计数?为什么?提示:菌落数为30~300的平板适合计数。小于30说明稀释倍数太大,菌液中微生物的分布不均,各平板之间的菌落数差异会很大,误差很大;大于300,微生物的生长受到抑制,并且难以区分各个菌落,不利于准确计数。2.微生物数量的测定为什么用稀释涂布平板法,不用平板划线法?提示:平板划线法只有最后一次划线的末端才会形成只由一个微生物形

成的菌落,最开始划线的区域微生物很可能长成一片,导致无法计数。此外,灼烧接种环(接种针)的时候也会杀死一部分微生物。稀释涂布平板法是

按照一定浓度梯度稀释样品,当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,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。[归纳提升]1.用稀释涂布平板法计数微生物的方法稀释涂布平板法的操作要求:按照平行重复的原则,每一稀释度的菌液涂布3个或3个以上的平板。选择可用于计数的平板:选择菌落数在30~300之间的平板(相同稀释度的平板均符合该特点)进行计数,然后取平均值。2.平板划线法与稀释涂布平板法的比较方法平板划线法稀释涂布平板法原理通过接种环在固体培养基的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表面将菌液进行一系列的梯度稀释,当样品的稀释度足够高时,聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞主要步骤平板划线操作系列梯度稀释操作和涂布平板操作接种工具接种环涂布器方法平板划线法稀释涂布平板法平板示意图优点可以观察菌落特征,对混合菌进行分离可以计数,可以观察菌落特征缺点不能计数,一般用于菌种的分离纯化若平板不干燥,则效果不好,容易蔓延[典型例题]下列有关微生物数量测定的叙述,错误的是(

)稀释涂布平板法除可以用于分离微生物外,也常用来统计样品中的活菌数平板划线法通过连续划线将聚集的菌种分散并计数

C.稀释涂布平板法通过系列梯度稀释可将微生物分散

D.用血细胞计数板计数微生物时,实验结果往往偏大答案:B解析:平板划线法可以用于分离微生物,但不能用于微生物的计数,稀释涂布平板法可以用于计数。将菌液进行一系列的梯度稀释,当稀释度足够高时,聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞进而形成单个菌落。每个菌落是由一个活菌形成的,因此可以通过计数菌落数推知活菌数。用血细胞计数板计数微生物时,死菌、活菌都统计在内,实验结果往往偏大。【变式训练】为了比较手机屏幕与马桶按钮上微生物的多少,两个兴趣小组分别进行)了下图所示的实验。下列分析错误的是(

A.通过观察菌落的形态、大小,可知手机屏幕和马桶按钮上都存在多种微生物B.以上两组实验在接种过程中均需要用到酒精灯、接种环等C.两组实验操作均正确且完全一致,但结果截然不同,原因可能是取样部位不同D.该实验对照组可以设置为取相同培养基接种等量无菌水进行培养答案:B解析:由实验结果可知,两组实验均采用稀释涂布平板法,在接种过程中均需要用到酒精灯、涂布器等。知识点三土壤中分解尿素的细菌的分离与计数[问题引领]自然界中的微生物往往是混杂生长的。人们在研究微生物时一般要将它们分离提纯,然后进行数量的测定。下面是对大肠杆菌进行数量测定的实验,请回答下列有关问题。实验步骤:制备稀释倍数为102,103,104,105,106的系列稀释液;为了得到更加准确的结果,你选用

法接种样品;(3)适宜温度下培养。结果分析:一同学在稀释倍数为106的培养基上测得平板上菌落数的平均值为212,那么每毫升样品中的大肠杆菌数量约是(涂布平板时所用的稀释液体积为0.2

mL)

。用这种方法测定菌体密度时,实际活菌数量要比测得的数量

,因为

。如果某同学的稀释倍数仅为104,则测定的数值要比题中操作的数值高还是低?为什么?答案:实验步骤:(2)稀释涂布平板结果分析:(1)1.06×109个(2)多

当两个或多个细菌连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落(3)低,因为稀释倍数太低,则大部分菌落是由多个细菌繁殖而成的,所以观察到的菌落的数值要低于由单一细菌形成的菌落数值2.“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验中应如何统计培养基上生长的菌落数?提示:每隔24

h统计一次菌落数目,选取菌落数目稳定时的记录作为结果。[归纳提升]1.统计菌落数目方法:统计样品中微生物数量的方法有稀释涂布平板法和显微镜直接计数法。常用来统计活菌数目的方法是稀释涂布平板法。统计依据:当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,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。(3)操作①设置重复组,至少要涂布3个平板,增强实验的说服力与准确性。②为保证结果准确,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数。若某稀释度下得到的3个平板的菌落数不满足在30~300之间,则该稀释度不合格;若某稀释度下得到的3个平板上的菌落数差别很大,则说明实验存在问题,应重做。③统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。2.实验中的无菌操作(1)培养基、锥形瓶、试管、铲子、信封等,需要进行灭菌。

(2)称取土壤要在酒精灯火焰附近进行。(3)稀释土壤溶液的每一步操作都要在酒精灯火焰附近进行。3.本实验的注意事项在实验操作中,每个步骤都要注意无菌操作,以防培养基被污染,影响实验效果。样品稀释液的最佳浓度为培养后每个平板上有30~300个菌落的浓度。细菌一般选104、105、106倍的稀释液进行培养。为排除非测试因素(培养基)的干扰,实验需设置牛肉膏蛋白胨培养基进行空白对照。每一稀释倍数的菌液都至少要涂布3个平板,作为重复实验,求其平均值,若有的平板的菌落数与其他平板相差太大,则需要重新实验。4.计算公式:每克样品中的菌株数=(C÷V)×M。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。[典型例题]为了解鲜奶中细菌的数量,某兴趣小组尝试对某品牌鲜奶中细菌的含量进行测定。他们用无菌吸管从锥形瓶中吸取1

mL鲜奶稀释液加入盛有9mL无菌水的试管中,混合均匀,如此再重复2次,操作如下图所示。请回答有关问题。鲜奶常采用

消毒,这种消毒方法使鲜奶的营养成分不被破坏。为了对鲜奶中的细菌进行计数,常采用

法。使用该方法时,在取最终的鲜奶稀释液0.1

mL滴在培养基上后,选择下列工具中的

(填序号)进行实验操作。若其中一个平板经培养后的菌落分布如图甲所示,出现图甲结果可能的操作失误是

。若用上述方法培养设置3个培养皿,菌落数分别为35、33、34,则可以推测每毫升鲜奶中含细菌

个。运用这种方法统计的结果往往较

实际值

(填“偏高”或“偏低”),原因是

。消毒后的鲜奶中绝大部分细菌被杀死,若继续用该方法检测消毒后的牛奶中细菌的数量,则在操作步骤上应做什么改动?

。答案:(1)巴氏消毒法稀释涂布平板

B3.4×106

偏低涂布不均匀个别菌落可能是由两个或多个细菌形成的(4)稀释次数减少或稀释倍数减小解析:(1)巴氏消毒法是指在62~65℃消毒30

min或80~90℃处理30

s~1min。使用这种方法对生鲜牛奶进行消毒的好处是牛奶的营养成分不被破坏。(2)常用稀释涂布平板法对鲜奶中的细菌进行计数。分析题图可知,图

B为稀释涂布平板法中使用的涂布器。图甲中细菌分布不均匀,可能是涂布不均匀导致的。(3)根据题意可知,每毫升鲜奶中细菌的数量=(35+34+33)÷3÷0.1×104=3.4×106(个)。运用稀释涂布平板法统计时,个别菌落可能是由两个或多个细菌形成的,所以结果往往较实际值偏低。(4)消毒后的牛奶中绝大部分细菌被杀死,若继续用稀释涂布平板法检测消毒

后的牛奶中细菌的数量,则在操作步骤上应减少稀释次数或减小稀释倍数。【变式训练】1.(不定项选择题)从土壤中分离分解尿素的细菌并计数,下列实验操作错误的是(

)将土壤用无菌水稀释,制备103~106倍的土壤稀释液将不同浓度的土壤稀释液涂布于不同的平板上,每个稀释度涂布2个平板,避免偶然性某稀释度下涂布的3个平板上的菌落数分别为36、220、224,则以160作为记录结果培养基应以尿素为唯一氮源答案:BC2.在做分离能分解尿素的细菌的实验时,A同学从对应106稀释倍数的培养基上筛选出大约150个菌落,而其他同学在进行规范操作的情况下只选)择出大约50个菌落。A同学的结果产生的原因不可能是(

A.稀释土壤溶液时,未在酒精灯火焰附近进行B.培养基被污染C.培养基未进行灭菌处理

D.在酸性土壤中取样答案:D课

堂

小

结第3节

发酵工程及其应用课标定位阐明发酵工程。说明发酵工程的一般流程。认识发酵工程在食品、医药和其他农业生产方面的应用。素养阐释尝试通过思考、讨论的方法认识传统发酵技术与发酵工程的区别,认同发酵工程是在传统发酵技术上发展起来的。认同发酵工程实现了发酵食品、药物等的工业化生产,极大地改善了人们的生活。一、发酵工程的基本环节发酵工程:发酵工程是指利用微生物的特定功能,通过现代工程技术,规模化生产对人类有用的产品。发酵工程的基本环节选育菌种:可以从自然界中筛选出来,也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。扩大培养:大规模生产中需要使菌种达到一定数量。(3)配制培养基:选择原料制备培养基。灭菌:培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。接种:将菌种接种到培养基上,接种时要注意防止杂菌污染。发酵罐内发酵:这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。还要及时添加必需的营养组分,要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件。分离、提纯产物:如果发酵产品是微生物细胞本身,可在发酵结束之后,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥,即可得到产品。如果产品是代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。二、发酵工程的应用

1.在食品工业上的应用生产传统的发酵产品。生产各种各样的食品添加剂。如柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得,谷氨酸可以由谷氨酸棒状杆菌发酵制得。生产酶制剂。2.在医药工业上的应用(1)利用发酵工程可以生产抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等。

(2)基因工程、蛋白质工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。3.在农牧业上的应用第一,生产微生物肥料。常见的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。第二,生产微生物农药。与传统的化学农药不同,微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。微生物农药作为生物防治的重要手段,将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用。第三,生产微生物饲料,如单细胞蛋白。4.在其他方面的应用利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质,对解决资源短缺与环境污染问题具有重要意义。自然界中还存在着一定数量的极端微生物,其中一些极端微生物已应用于生产实践。例如,嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂,嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域,在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面的重大问题上,作出了越来越大的贡献。【预习检测】

1.判断正误。(1)在谷氨酸的发酵生产中,酸性条件有利于积累谷氨酸。(

×

)(2)扩大培养的主要目的是获得数量足够多的菌种。(

√

)(3)生产柠檬酸的黑曲霉菌种的选育标准是产酸量高。(√)(4)分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。(×)(5)酱油是传统发酵食品,利用发酵工程可以提高酱油的产量和质量。(

√

)(6)利用自然界中的酵母菌发酵可以为人类生产乙型肝炎疫苗。(

×

)(7)发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域,在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面的重大问题上,作出了越来越大的贡献。(√)(8)嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂,嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。(√))2.发酵工程的中心阶段是(

A.选育菌种B.扩大培养

D.分离、提纯C.发酵罐内发酵答案:C3.在谷氨酸培养过程中,必须不断地调整培养液的pH,原因是(

)①在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸

②在发酵过程中,培养液pH会发生变化

③当pH呈酸性时,谷氨酸的产量会下降

④当pH呈酸性时,容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺B.①②③④D.①④A.①②③C.①②答案:B)4.关于温度对发酵过程的影响,下列叙述错误的是(

A.温度过高,影响发酵,产量降低B.温度不影响生物合成的途径C.温度影响菌种对营养物质的吸收D.菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同答案:B解析:温度影响酶的活性,进而影响生物合成的途径。5.蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液混合后,通过乳酸菌发酵)可生产新型酸奶。下列有关叙述错误的是(

A.蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关B.酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染

C.应选择代谢旺盛的乳酸菌接种D.只有奶粉为乳酸菌发酵提供氮源答案:D)6.下列不能利用发酵工程实现的是(

A.生产单细胞蛋白饲料B.通过生物技术培育可移植的皮肤

C.利用工程菌生产胰岛素D.工厂化生产青霉素答案:B知识点一[问题引领]发酵工程的基本环节1.发酵工程所用的菌种大多是纯种,整个发酵过程中不能混入杂菌。这是为什么呢?请举例说明。提示:在发酵过程中如果混入其他微生物,将与发酵所需的菌种形成竞争关系,对发酵过程造成不良影响。如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌,则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉素

生产过程中污染了杂菌,某些杂菌可能会分泌青霉素酶,将青霉素分解掉。2.扩大培养与发酵生产过程中的培养有何不同?提示:扩大培养是为了让菌体在短时期内快速增殖,而发酵过程中的培养是为了获得代谢产物。目的不同采用的培养条件就有可能不同。例如,在酒精发酵过程中,扩大培养是为了促使酵母菌快速增殖,因此是在有氧条件下进行的。而发酵产生酒精的过程必须在无氧条件下进行,以获得大量的酒精。[归纳提升]1.选择发酵工程用的菌种时需要考虑的因素

(1)原料廉价、生产迅速、目的产物产量高。(2)易于控制培养条件,酶活性高,发酵周期较短。

(3)抗杂菌和噬菌体的能力强。(4)菌种遗传性能稳定,不易变异和退化,不产生任何有害的生物活性物质和毒素,保证安全生产。发酵过程的控制: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。还要及时添加必需的营养组分,要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,而且会影响微生物代谢物的形成。例如,谷氨酸的发酵生产:在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸;在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统,能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监

测和控制;还可以进行反馈控制,使发酵全过程处于最佳状态。产物的分离和提纯:如果发酵产品是微生物细胞本身,可在发酵结束之后,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥,即可得到产品。如果产品是代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。[典型例题]下列关于发酵过程的说法,错误的是(

)

A.培养基灭菌是发酵生产中一个很重要的环节B.随时检测影响发酵过程的各种环境条件,并予以控制,才能保证发酵的正常进行C.在发酵过程中,要严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件,否则会影响菌种代谢产物的形成D.发酵产品的分离方法是相同的答案:D解析:不同的发酵产品的分离方法可能不同。【变式训练】在发酵罐内发酵的过程中,使温度升高的热量来源于()①冷却水供应不足

②微生物代谢

③培养基不新鲜

④搅拌

⑤放料口排出产物B.②③④D.②④A.①②③⑤C.①④答案:D解析:使发酵罐温度升高的热量有两个来源:一是微生物代谢(细胞呼吸)产生的热量;二是搅拌器不断地搅拌产生的热量。知识点二[问题引领]发酵工程的应用发酵工程的应用主要有哪些方面?提示:发酵工程的应用主要体现在四个方面:(1)在食品工业上的应用;(2)在医药工业上的应用;(3)在农牧业上的应用;(4)在其他方面的应用。发酵工程在农牧业上的应用主要体现在哪几个方面?提示:(1)生产微生物肥料;(2)生产微生物农药;(3)生产微生物饲料。[归纳提升]发酵工程的应用领域应用意义食品工业生产传统发酵食品发酵工程使这些产品的产量和质量明显提高生产各种各样的食品添加剂增加食品的营养,改善食品的口味、色泽和品质,延长食品的保存期生产酶制剂简化生产过程,改善产品的品质和口味,延长食品储存期,提高产品产量领域应用意义医药工业采用基因工程的方法获得具有某种药物生产能力的微生物;或者直接对菌种进行改造,大量生产所需要的产品提高产量未来甚至还可能用微生物生产紫杉醇、青蒿素前体等化合物改变只能通过植物生产的生产途径利用基因工程生产疫苗满足人们预防某些疾病的需要领域应用意义农牧业生产微生物肥料增进土壤肥力,改良土壤结构,促进植株生长生产微生物农药是生物防治的重要手段,在农业的可持续发展方面发挥重要作用生产微生物饲料使家畜、家禽增重快,产奶或产蛋量提高,提高动物的免疫力其他方面生产乙烯、酒精等能源物质对解决资源短缺与环境污染问题具有重要意义极端微生物的应用—[典型例题]下列有关发酵工程应用的叙述,错误的是(

)A.微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力B.微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的

C.微生物饲料主要利用的是微生物菌体D.已实现用微生物生产紫杉醇、青蒿素前体等化合物答案:D解析:未来有可能用微生物生产过去只能从植物中分离提纯的紫杉醇、青蒿素前体等化合物。)【变式训练】1.下列关于单细胞蛋白的叙述,正确的是(

A.是从微生物细胞中提取的蛋白质B.是微生物菌体C.是微生物细胞分泌的抗生素

D.单细胞蛋白不能作为食品

答案:B2.酸奶因其口味和营养价值的优势,成为深受人们喜爱的饮品。在将鲜)牛奶制成酸奶的过程中,盛鲜奶的容器必须密封的主要原因是防止(

A.空气进入容器B.产生的乳酸分解

C.水分过度蒸发

D.灰尘掉入容器

答案:A解析:酸奶是将乳酸菌加入鲜牛奶中在无氧条件下发酵而成的。乳酸菌的新陈代谢方式是异养厌氧型。课

堂

小

结第1节

植物细胞工程第二章 细胞工程课标定位阐明植物细胞工程的理论基础。阐明植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术。尝试进行菊花的组织培养。举例说明植物细胞工程的应用。素养阐释认同细胞工程的发展是一代又一代科学家经过长时间探索的结果,其中我国科学家发挥了重要作用。认同植物细胞工程在农业生产和细胞产物的工厂化生产方面发挥了重要作用。通过进行菊花的组织培养认同植物细胞工程技术与生活实际的密切联系。一、细胞工程的概念细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发