新高考版生物总复习专题23微生物的培养与发酵工程（讲解练）教学讲练

考点清单实践探究栏目索引第七单元 生物技术与工程专题23 微生物的培养与发酵工程高考生物高考生物考点清单实践探究栏目索引考点一微生物的培养技术及应用考点一微生物的培养技术及应用一、微生物的培养基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.营养成分(1)确定原则:根据微生物的需要。(2)主要营养物质:碳源、氮源、水和无机盐。(3)其他条件:pH、特殊营养和氧气。考点考点清单清单考点清单实践探究栏目索引3.种类(1)根据物理性质可分液体培养基和固体培养基和半固体培养基,固体培养基和液体培养基的区别是是否添加琼脂等凝固剂。(2)根据功能可分为选择培养基和鉴别培养基,区别如表:种类制备方法用途举例选择培养基培养基中加入某些化学物质或某种特殊的营养物质从众多微生物中分离所需的微生物加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌鉴别培养基培养基中加入某种指示剂或化学药品鉴别不同种类的微生物用伊红美蓝培养基鉴别大肠杆菌(菌落呈黑色)考点清单实践探究栏目索引4.培养基的制备步骤:计算称量溶化调pH灭菌倒平板。思考1:培养基用什么方法灭菌?培养基灭菌后需要立即进行倒平板操作吗?提示1:培养基常用高压蒸汽灭菌法灭菌。为防止烫伤,培养基需要冷却到50左右时才能用来倒平板。思考2:倒平板时为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰?提示2:通过灼烧灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基。思考3:平板冷凝后,为什么要将平板倒置?提示3:可以防止冷凝形成的水滴污染培养基,冲散菌落。考点清单实践探究栏目索引项目条件结果常用方法应用范围消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部的部分微生物煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高温的液体(如牛奶)化学药剂消毒法用酒精擦拭双手,用氯气消毒水源二、无菌技术灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子灼烧灭菌法接种工具干热灭菌法玻璃器皿、金属用具高压蒸汽灭菌法 培养基及容器三、大肠杆菌的纯化培养1.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,这个菌落就是纯化的细菌菌落。考点清单实践探究栏目索引2.两种微生物纯化培养的方法项目平板划线法稀释涂布平板法平板示意图纯化原理通过连续划线操作实现将菌液进行一系列的梯度稀释和涂布平板操作实现注意事项每次划线前后均需灼烧接种环稀释度要足够高菌体获取在具有显著的菌落特征的区域菌落中挑取菌体从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体优点可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落既可以获得单细胞菌落,又能对微生物计数缺点不能对微生物计数操作复杂,需要涂布多个平板考点清单实践探究栏目索引3.菌种的保藏方法(1)临时保藏法:对于频繁使用的菌种,先接种到试管的固体斜面培养基上培养,然后放入4的冰箱中保藏。(2)甘油管藏法:对于需要长期保存的菌种,先将菌液转入灭菌后的甘油中,混匀后放在-20冷冻箱中保存。思考1:微生物的接种方法只有平板划线法和稀释涂布平板法吗?微生物接种的核心是什么?提示1:不是。微生物的接种方法还包括斜面接种、穿刺接种等。微生物接种的核心是防止杂菌的污染,保证培养物的纯度。思考2:平板划线法中有哪几次灼烧接种环?其目的相同吗?考点清单实践探究栏目索引提示2:考点清单实践探究栏目索引思考3:在灼烧接种环之后,为什么要等其冷却后再进行划线?提示3:以免接种环温度太高,杀死菌种。思考4:在做第二次及其以后的划线操作时,为什么总是从上一次划线的末端开始划线?目的是什么?提示4: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。这样做的目的是将聚集的菌种逐步分散以便获得单个菌落。考点清单实践探究栏目索引四、微生物的选择培养与计数1.微生物的选择培养考点清单实践探究栏目索引原理利用特定细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下计数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而使计数结果偏大2.微生物的计数方法(1)显微镜直接计数法:考点清单实践探究栏目索引(2)间接计数法(活菌计数法):原理当样品的稀释度足够高时,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,计算样品中的活菌数计算公式每克样品中的菌株数=(CV)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代表稀释倍数操作设置重复组,增强实验的说服力与准确性。同时为了保证结果准确,一般选择菌落数在30300的平板进行计数缺点当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落,因此统计结果可能偏小考点清单实践探究栏目索引实验原理(1)能合成脲酶的细菌才能分解尿素(2)配制以尿素为唯一氮源的培养基,能够生长的细菌就是能分解尿素的细菌数量统计(1)直接计数法(显微镜下用特定细菌计数板或血细胞计数板)(2)间接计数法:稀释涂布平板法实验流程土壤取样配制土壤溶液和制备培养基系列稀释涂布平板与培养菌落计数3.土壤中分解尿素的细菌的计数考点清单实践探究栏目索引考点二传统发酵技术与发酵工程考点二传统发酵技术与发酵工程一、果酒与果醋的制作1.制作原理与条件果酒制作果醋制作菌种酵母菌醋酸菌原理无氧呼吸产生酒精(1)O2、糖源充足:糖醋酸(2)有O2、缺少糖源:乙醇乙醛醋酸温度酒精发酵1825最适为3035空气前期:需氧后期:不需氧需充足的氧气时间1012d78d考点清单实践探究栏目索引2.制作流程考点清单实践探究栏目索引装置图结构目的充气口醋酸发酵时连接充气泵,输入无菌空气;制酒时关闭充气口排气口用来排出CO2长而弯曲的胶管防止空气中微生物的污染出料口便于取料,及时监测发酵进行的情况3.果酒、果醋发酵装置(1)通用装置考点清单实践探究栏目索引(2)装置分析a.因酵母菌的繁殖需要空气,醋酸菌是好氧菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧。因酵母菌产生酒精是在无氧条件下进行的,故应控制充入氧的量,应在充气口设置开关。b.由于在酒精发酵过程中产生CO2,因此又需设排气口;为防止空气中微生物的污染,排气口应连接一个长而弯曲的胶管。c.因要对发酵的情况进行及时监测,故应设置出料口便于取料。思考1:你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗?为什么?提示1:应该先冲洗葡萄,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。考点清单实践探究栏目索引思考2:你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染?提示2: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。思考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?提示3:温度是酵母菌、醋酸菌生长和发酵的重要条件。20左右最适合酵母菌的繁殖和发酵,因此制葡萄酒时一般将温度控制在1825;醋酸菌的最适生长温度为3035,因此制葡萄醋时要将温度控制在3035。思考4:为什么葡萄酒常呈现深红色?提示4:在发酵过程中,随着酒精度数的提高,红葡萄皮的色素进入发酵液,使葡萄酒呈现深红色。考点清单实践探究栏目索引二、腐乳的制作1.菌种:主要是毛霉。2.原理(1)蛋白质肽、氨基酸(2)脂肪甘油+脂肪酸3.腐乳的制作流程考点清单实践探究栏目索引思考1:利用所学的生物学知识,解释豆腐长白毛是怎么一回事?提示1:豆腐生长的白毛是毛霉的菌丝。思考2:为什么要撒许多盐,将长毛的豆腐腌起来?提示2:盐能防止杂菌污染,避免豆腐腐败;盐可析出豆腐中的水分,使豆腐块变硬。思考3:我们平常吃的豆腐,哪种适合用来做腐乳?提示3:含水量为70%左右的豆腐适于做腐乳。用含水量高的豆腐制作腐乳,不易成形。思考4:吃腐乳时,你会发现腐乳外部有一层致密的“皮”。这层“皮”是怎样形成的呢?它对人体有害吗?它的作用是什么?提示4:“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝(匍匐菌丝),对人体无害。它能形成腐乳的“体”,使腐乳成形。考点清单实践探究栏目索引三、泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定1.作用菌类:乳酸菌。2.原料:白菜、洋白菜等。3.主要原理:乳酸菌将糖转化成乳酸。4.制作步骤考点清单实践探究栏目索引5.亚硝酸盐含量的测定(1)亚硝酸盐的产生:由硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成。(2)亚硝酸盐的危害:在特定条件下可转变成致癌物亚硝胺。(3)亚硝酸盐含量测定:在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后,与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色产物,将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比较,可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。考点清单实践探究栏目索引四、发酵工程1.发酵工程:采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或者直接把微生物应用于工业生产的一种新技术。2.发酵工程的基本流程考点清单实践探究栏目索引3.发酵工程的特点(1)生产条件温和:温度、压力都不高。(2)原料来源丰富且价格低廉:微生物种类多,易分离。(3)产物专一:可直接生产某种物质。(4)废弃物对环境的污染小且容易处理:废料是各种代谢产物,只要灭菌后,一般对环境不造成污染。考点清单实践探究栏目索引应用制作酸奶的微生物学原理应用制作酸奶的微生物学原理情境材料情境材料酸奶是一种对人体健康有益的发酵食品,内含丰富的蛋白质,还有钙以及多种维生素等。自己制作酸奶时,可以不需要加入专门的菌种(发酵菌粉),只需加入超市买来的适量的老酸奶即可提供发酵菌种。问题探究问题探究(1)新鲜牛奶的消毒常用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法,而不常用煮沸消毒法,为什么?(2)自己制作酸奶时,为什么可以加入超市买来的老酸奶代替菌种?(3)制作酸奶时常用的鲜奶原料不能含有抗生素,为什么?实践探究实践探究考点清单实践探究栏目索引要点点拨要点点拨(1)与煮沸消毒法相比,巴氏消毒法或高温瞬时消毒法在达到消毒目的的同时,营养成分不被破坏。(2)超市买来的老酸奶中含有乳酸菌等发酵菌种。(3)抗生素会抑制接种细菌的生长,使发酵受到抑制。