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1、生物选修一 7个实验 相关知识点 课题果酒和果醋的制作一、果酒制作的原理1.制作果酒的菌种果酒制作的菌种是酵母菌,新陈代谢类型兼性厌氧型。酶2.制作果酒的原理酶酵母菌有氧时,呼吸的反应式为:C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O; 无氧时,呼吸的反应式为: C6H12O62C2H5OH+2CO2。3.发酵的温度条件酵母菌繁殖最适温度20 ,酒精发酵一般控制在1825 。4.葡萄酒发酵的菌种来源在葡萄酒的自然发酵过程中,起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。二、果醋制作的原理1.制作果醋的菌种制作果醋的菌种是醋酸菌,属于好氧菌,新陈代谢类型为异养需氧型。对氧气的含量特别敏感。
2、2.醋酸菌最适温度条件:最适合温度为3035 ,需要充足的氧气。3.果醋制作原理在氧气、糖源充足时 ,醋酸菌将糖分解形成醋酸;当缺少糖源时可将乙醇转变成乙醛,并进一步转变成醋酸。醋酸发酵的反应式是:C2H5OH+O2CH3COOH+H2O。三、制作果酒、果醋的实验流程示意图挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵醋酸发酵 果酒果醋四、操作过程应注意的问题1.为防止发酵液被污染,发酵瓶要用体积分数70%的酒精消毒。2.葡萄汁装入发酵瓶时,要留出大约1/3的空间。3.制作葡萄酒时将温度严格控制在1825 ,时间控制在1012 d左右,可通过出料口对发酵的情况进行及时的监测。4.制葡萄醋的过程中,将温度严格控制在3
3、0 35 ,时间控制在78 d,并注意适时通过充气口充气。五、实验结果分析与评价可通过嗅觉和品尝初步鉴定,并用重铬酸钾检验酒精存在。其原理是在酸性条件下,重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。疑难解答（1）你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？应该先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。（2）你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？如：要先冲洗葡萄，再除去枝梗；榨汁机、发酵装置要清洗干净，并进行酒精消毒；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。（3）制葡萄酒时，为什么要将温度控制在1825？制葡萄醋时，为什么要将温度控制在3035？温度是酵母菌生长和发酵的重
4、要条件。20左右最适合酵母菌的繁殖。因此需要将温度控制在其最适温度范围内。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为3035，因此要将温度控制在3035。课题微生物的实验室培养一、培养基和无菌技术1.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叫培养基。可分为固体培养基和液体培养基。2.培养基的营养构成各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐,此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。 3.培养基举例培养乳酸杆菌时需在培养基中添加维生素、培养霉菌时需将培养基的pH调至酸性、培养细菌时需将pH调至中性或微碱性、培养厌氧微生物则需提供无氧的条件。4.无菌技术
5、的内容(1)对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒 ;(2)将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌;(3)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;(4)实验操作时应避免已灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。5.消毒与灭菌的概念消毒是指使用较温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)。6.消毒方法(1)日常生活经常用到的是煮沸消毒法;(2)对一些不耐高温的液体,则使用巴氏消毒法;(3)实验操作者的双手使用酒精进行消毒;(4)饮水水源用氯气进行消毒。7.灭菌方法(1)接种环、接种针等使用灼烧灭菌法;(2)玻璃器皿、金属用具等
6、使用干热灭菌法,所用器械是干热灭菌箱;(3)培养基等使用高压蒸汽灭菌法,所用器械是高压蒸汽灭菌锅;(4)表面灭菌和空气灭菌等使用紫外线灭菌法,所用器械是紫外灯。二、制备牛肉膏蛋白胨固体培养基1.计算根据配方比例,计算配制100 mL培养基各成分用量。2.称量准确称取各成分。称取牛肉膏和蛋白胨时动作要迅速,目的是防止牛肉膏吸收空气中水分 。3.溶化加水加热溶化牛肉膏;加入蛋白胨和氯化钠继续加热使其溶解;加入琼脂熔化后用蒸馏水定容到1 000 mL。整个过程不断用玻璃棒搅拌,目的是防止琼脂糊底而导致烧杯破裂。4.灭菌将配制好的培养基转移到锥形瓶中,加棉塞包扎后用高压灭菌锅灭菌;所用培养皿用报纸包扎
7、后用干热灭菌箱灭菌。5.倒平板待培养基冷却至50 左右时在酒精灯火焰附近倒平板。其过程是:在火焰旁右手拿锥形瓶,左手拔出棉塞;右手拿锥形瓶,使锥形瓶的瓶口迅速通过火焰;左手将培养皿打开一条缝隙,右手将培养基倒入培养皿,立即盖上皿盖;待平板冷却凝固后,将平板倒过来放置。倒平板操作的讨论1. 培养基灭菌后，需要冷却到50左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？ 提示：可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了。2. 为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？ 答：通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。3.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？答：平
8、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. 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，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？ 答：空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生，因此最好不要用这个平板培养微生物。三、纯化大肠杆菌1.平板划线法的概念平板划线法是通过接种环在琼脂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的表面。2.平板划线法的操作步骤将接种环放在酒精灯火焰上灼烧直至烧红。在酒精灯火焰旁冷却接种环,并打开盛有菌液的试管的棉
9、塞。将菌种试管口通过火焰达到消灭试管口杂菌的目的。将已冷却的接种环伸入到菌液中沾取一环菌液。将菌种试管口再次通过火焰后塞上棉塞。将皿盖打开一条缝隙,把接种环伸入平板内划35条平行线,盖上皿盖,注意不要划破培养基。灼烧接种环,冷却后从第一区域划线末端开始向第二区域内划线。重复上述过程,完成三、四、五区域内划线。注意不要将第五区域内的划线与第一区域划线相连。将平板倒置放在培养箱中培养。平板划线操作的讨论1.为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？答：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；每次划线前灼烧接种环是
10、为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，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，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。2.在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？答：以免接种环温度太高，杀死菌种。3.在作第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？答：划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。3.稀释涂布平板法的概念将菌液进
11、行一系列梯度稀释,并将不同稀释度菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养。当稀释度足够高时,即可获得单个细菌形成的标准菌落。4.系列稀释操作取盛有9 mL水的无菌试管6支,并编号101、102、103、104、105、106。用移液管吸取1 mL菌液注入编号为101的试管中,使之与水混匀。从101倍稀释液中吸取1 mL菌液注入到编号为102的试管使之均匀。依此类推,直到完成最后一支试管的稀释。5.菌种的保存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。课题土壤中分解尿素的细菌的分离与计数一、研究思路1.课题背景尿素是一种重要的氮肥,农作物不能(填
12、“能”或“不能”)直接吸收利用,而是首先通过土壤中的细菌将尿素分解为氨 ,这是因为细菌能合成脲酶。2.筛选菌株科学家能从热泉中把耐热细菌筛选出来是因为热泉的高温条件淘汰了绝大多数微生物,这样也适用于实验室中微生物的筛选,原理是人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等),同时抑制或阻止其他微生物生长。3.统计菌落数目在统计菌落数目时,常用来统计样品中活菌数目的方法是稀释涂布平板法。除此之外,显微镜直接计数也是测定微生物数量的常用方法。采用稀释涂布平板法统计菌落数目时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中一个活菌。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。为
13、了保证结果准确,一般选择菌落数在30300的平板进行计数。4.设置对照设置对照的主要目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响,提高实验结果的可信度。对照实验是指除了被测试的条件外,其他条件都相同的实验。满足该条件的称为对照组,未满足该条件的称为实验组。二、实验设计1.实验设计的内容实验设计包括实验方案、所需仪器、材料、用具和药品,具体实施步骤和时间安排等。2.土壤中的微生物土壤中的微生物主要分布在距地表38 cm的近中性土壤中,约70%90%为细菌。3.样品的稀释因为不同微生物在土壤中含量不同,为保证获得菌落数在30300之间、适于计数的平板。细菌稀释度为104、105、106,放线菌稀释
14、度为103、104、105,真菌稀释度为102、103、104。4.微生物的培养与观察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3037 培养12 d,放线菌一般在2528 培养57 d,霉菌一般在2528的温度下培养34 d。5.在菌落计数时,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,以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。6.菌落的特征: 菌落的特征包括形状、大小、隆起程度、颜色等方面。疑难解答（1）如何从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数？统计某一稀释度下平板上的菌落数，最好能统计3个平板，计算出平板菌落数的平均值每克样品中的菌落数=（C/V
15、）*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代表稀释倍数三、操作提示和结果分析与评价1.操作提示(1)取土样用的小铁铲和盛土样的信封在使用前都要灭菌。(2)应在火焰旁称取土壤10 g。将称好的土样倒入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中,塞好棉塞。(3)在稀释土壤溶液的过程中,每一步都要在火焰旁进行。(4)实验时要对培养皿作好标记。注明培养基种类、培养日期、稀释度等。(5)为了提高效率,在操作时更加有条不紊,应当事先规划时间。2.结果分析与评价(1)对分离的菌种作进一步的鉴定,还需要借助生物化学的方法。(2)在细菌分解尿素的化学反应中,细菌合成的脲酶将尿素分解成了氨 。氨会使培养基的碱性增强 ,pH升高 。因此,我们可以通过检测培养基pH变化来判断该化学反应是否
