2021新編課件浙科版高中生物選擇性必修3第一章發(fā)酵工程教學課件

1、第一節(jié)水和無機鹽是構(gòu)成細胞的第三節(jié)發(fā)酵工程為人類提供多樣的生物產(chǎn)品 P83第二節(jié)純凈的目標微生物可通過分離和純化獲得 P33第一章 發(fā)酵工程一、發(fā)酵工程和培養(yǎng)基1.發(fā)酵工程2.培養(yǎng)基 【微思考】 大腸桿菌在液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基中的繁殖速度是否相同?請說明理由。提示 不相同。由于細胞與固體培養(yǎng)基的接觸面積較小,細胞與環(huán)境間物質(zhì)交換速度相對較慢,培養(yǎng)基表面的微生物生長速度比在液體培養(yǎng)基中慢。自我檢測1.培養(yǎng)微生物時,需要給它們提供生長所需的各種物質(zhì),滿足它們生長繁殖所需的各種條件。判斷下列關(guān)于培養(yǎng)基的描述是否正確。(1)培養(yǎng)基按照物理特征的不同可分為固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基等,固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)

2、基的區(qū)別在于前者因加入凝固劑呈固體狀態(tài),而后者為液體狀態(tài)。()(2)培養(yǎng)基的主要成分為水、碳源、氮源、無機鹽等,此外還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。() (3)培養(yǎng)細菌時,需要將培養(yǎng)基的pH調(diào)至酸性,培養(yǎng)霉菌時則需調(diào)至中性或弱堿性。()(4)培養(yǎng)厭氧型微生物時,除需要提供無機碳源之外,還需要提供無氧的條件。()(5)瓊脂固體培養(yǎng)基是在液體培養(yǎng)基中加入瓊脂制成的,是實驗室中最常用的培養(yǎng)基之一,微生物在其表面或內(nèi)部生長后可形成光鏡可見的菌落。()2.不同的微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需求各不相同。下列關(guān)于一種以CO2為唯一碳源的自養(yǎng)型微生物營養(yǎng)的描述,不正確的是()A.氮源為該微生物

3、提供必要的氮元素B.碳源也是該微生物的能源物質(zhì)C.無機鹽是該微生物不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)D.水是該微生物的營養(yǎng)要素之一答案 B解析 CO2為無機物,只能作碳源而不能作為能源物質(zhì)。二、滅菌和無菌操作技術(shù)可以排除非目標微生物的干擾1.三種控制有害微生物的方法2.滅菌方法 小提示 芽孢對加熱、紫外線照射和化學藥物都具有極強的抵抗能力。 自我檢測1.保證器具和培養(yǎng)基無菌是獲得微生物“純”培養(yǎng)物的基礎(chǔ)。判斷下列關(guān)于無菌技術(shù)表述的正誤。(1)獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止外來雜菌的入侵。無菌技術(shù)應圍繞如何避免雜菌的污染展開。()(2)滅菌相比消毒對微生物的殺滅更徹底。()(3)無菌操作的對象只要是沒有生物

4、活性的材料(如培養(yǎng)基、接種環(huán)等)都可采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌。() (4)培養(yǎng)基最常用的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌。()(5)做好消毒和滅菌工作后,要注意避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品接觸。()(6)為了避免周圍環(huán)境中微生物的污染,許多操作都應在超凈工作臺并在酒精燈火焰的充分燃燒層進行。()(7)在全部培養(yǎng)工作結(jié)束后,所有使用過的器具、廢棄物等都必須先經(jīng)過高壓滅菌后再洗滌或傾倒。() 2.下列關(guān)于滅菌和消毒的理解,錯誤的是()A.滅菌是指使用強烈的物理、化學方法殺死物體表面以及內(nèi)部的一切微生物,包括芽孢B.消毒和滅菌實質(zhì)是相同的C.接種環(huán)用灼燒法滅菌D.常用的滅菌方法有灼燒法、高壓蒸汽滅

5、菌法等答案 B解析 滅菌與消毒是兩個概念。滅菌時要根據(jù)不同的材料選用不同的滅菌方法,如接種環(huán)用灼燒滅菌法,培養(yǎng)基用高壓蒸汽滅菌法。消毒是指使用較為溫和的物理、化學方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分不需要的微生物。三、活動:配制可用于培養(yǎng)酵母菌的馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基1.目的要求:配制液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基。2.材料用具:馬鈴薯、蔗糖、瓊脂、天平、試管、燒杯、三角瓶、培養(yǎng)皿、封口膜(或紗布)、牛皮紙或報紙、橡皮筋、小刀、高壓滅菌鍋、玻璃漏斗、移液器等。3.方法步驟 4.注意事項 【微思考】 培養(yǎng)基中的瓊脂能否成為酵母菌生長的碳源?提示 不能。瓊脂是實驗室中常用的凝固劑,絕大多數(shù)微生物并不能利用瓊脂。探究點

6、一培養(yǎng)基情境創(chuàng)設(shè) 下表是牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的配方,分析回答下列問題。牛肉膏和蛋白胨來源于動物,含有糖、維生素和有機氮等營養(yǎng)物質(zhì)材料牛肉膏蛋白胨NaCl瓊脂水用量5 g10 g5 g20 g定容至1 000 mL1.根據(jù)培養(yǎng)基的物理特征,該培養(yǎng)基屬于什么培養(yǎng)基?理由是什么?提示 固體培養(yǎng)基。因為該培養(yǎng)基的配方中含有凝固劑瓊脂。2.該培養(yǎng)基中主要提供碳源和氮源的物質(zhì)分別是什么?屬于有機物還是無機物?提示 牛肉膏主要提供碳源,蛋白胨主要提供氮源。二者均屬于有機物。3.該培養(yǎng)基培養(yǎng)的微生物同化作用類型是什么?理由是什么?提示 異養(yǎng)型。因為該微生物的碳源和氮源是有機物。4.試從碳源和氮源的角度分析不同類

7、型微生物所需的培養(yǎng)基成分的特點。 項目自養(yǎng)型微生物異養(yǎng)型微生物碳源CO2、Na2CO3等無機物氮源 糖類等有機物 NH3、硝酸鹽等無機物 尿素、蛋白質(zhì)等有機物 歸納總結(jié)(1)培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物,通常需要提供無機碳源,如CO2、NaHCO3等;而培養(yǎng)異養(yǎng)型微生物,則需要提供有機碳源,如糖類、脂肪酸、花生粉餅、石油等。(2)如果培養(yǎng)基里沒有有機碳源,則通常培養(yǎng)的是自養(yǎng)型微生物;若培養(yǎng)基里含有有機碳源,則通常培養(yǎng)的是異養(yǎng)型微生物。(3)如果培養(yǎng)基的配方中沒有瓊脂,則通常為液體培養(yǎng)基;若培養(yǎng)基的配方中含有瓊脂,則通常為固體或半固體培養(yǎng)基。探究應用1.下列有關(guān)培養(yǎng)基的敘述,錯誤的是()A.培養(yǎng)基是為滿足微

8、生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的需求而配制的混合養(yǎng)料B.培養(yǎng)基只有兩類:液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基C.培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基中必須添加有機碳源D.微生物在固體培養(yǎng)基表面生長可形成肉眼可見的菌落答案 B解析 培養(yǎng)基是人們?yōu)闈M足微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的需求而配制的混合養(yǎng)料,A項正確;培養(yǎng)基的分類標準不同,其種類也不同,如培養(yǎng)基按所含化學成分可分為合成培養(yǎng)基和天然培養(yǎng)基,B項錯誤;大腸桿菌屬于異養(yǎng)型微生物,培養(yǎng)異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基中必須添加有機碳源,C項正確;微生物在固體培養(yǎng)基表面生長可形成肉眼可見的菌落,D項正確。2.下列有關(guān)培養(yǎng)基成分及其特殊要求的敘述,正確的是()A.培養(yǎng)基中必須添加碳源B.培養(yǎng)基

9、中必須添加維生素C.培養(yǎng)厭氧型微生物需要提供無氧的條件D.培養(yǎng)霉菌時需要將pH調(diào)到堿性答案 C解析 培養(yǎng)以CO2作為碳源的自養(yǎng)型微生物時,培養(yǎng)基中不需要添加碳源,A項錯誤;不同微生物的營養(yǎng)需求不同,培養(yǎng)基中不一定需要添加維生素,B項錯誤;培養(yǎng)厭氧型微生物需要提供無氧的條件,C項正確;霉菌要求在中性偏酸的環(huán)境中生長,D項錯誤。探究點二消毒和滅菌方法科學思維 消毒、滅菌是生產(chǎn)生活及實驗室中控制有害微生物常用的方法?；卮鹣铝杏嘘P(guān)問題。1.消毒和滅菌的原理是什么?提示 消毒和滅菌的原理都是使微生物的蛋白質(zhì)變性,借此殺死微生物。2.消毒和滅菌都能殺死所有微生物嗎?提示 滅菌可殺死處理材料中的全部微生物(

10、包括芽孢),而消毒僅能殺死物體表面或內(nèi)部的部分微生物(一般不包括芽孢)。3.消毒和滅菌是否適用于所有的生物和物品?提示 不是。無菌技術(shù)既要考慮效果,又要考慮操作對象的承受能力,例如,活體生物材料、操作者的雙手等只能消毒,而不能滅菌。4.無菌技術(shù)除了用來防止實驗室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外,還有什么目的?提示 無菌技術(shù)還能有效避免污染環(huán)境以及操作者自身被微生物感染。歸納提升消毒與滅菌的比較探究應用1.金黃色葡萄球菌有很強的致病力,常引起骨髓炎等,還可能引起食物中毒。實驗中下列做法錯誤的是()A.對接種環(huán)進行灼燒處理B.帶菌培養(yǎng)基必須經(jīng)高壓蒸汽滅菌后才能倒掉C.帶菌培養(yǎng)基必須經(jīng)加熱后才能倒掉D

11、.接種后雙手必須經(jīng)肥皂洗凈,再用體積分數(shù)為70%的酒精棉球擦拭答案 C解析 帶菌培養(yǎng)基必須經(jīng)高壓蒸汽滅菌后才能倒掉,簡單的加熱達不到滅菌效果,C項錯誤。2.防止外來雜菌的入侵,獲得純凈的培養(yǎng)物,是研究和應用微生物的前提。下列敘述錯誤的是()A.實驗室里可以用煮沸消毒法進行消毒B.接種環(huán)、接種針等金屬用具可以直接在酒精燈火焰的不充分燃燒層灼燒滅菌C.在實驗室中,切不可吃東西、喝水,離開實驗室時一定要洗手,以防止被微生物感染D.玻璃器皿和金屬用具等可以采用高壓蒸汽滅菌答案 B解析 灼燒滅菌應該在酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒,B項錯誤。第二節(jié)純凈的目標微生物可通過 分離和純化獲得一、采用劃線或涂布的接

12、種方法能夠?qū)崿F(xiàn)對目標微生物的分離和純化1.接種方法小提示 劃線的過程也是對菌種進行分散的過程。這樣接種后經(jīng)過培養(yǎng),在劃線的尾部就能得到單個細胞生長繁殖成的單菌落。2.活動:接種、培養(yǎng)并分離酵母菌 【微思考】 采用平板劃線法接種菌種時,哪些操作可防止雜菌污染?提示 (1)接種前將接種環(huán)放在酒精燈火焰上灼燒滅菌。(2)劃線操作在酒精燈火焰旁進行。(3)接種環(huán)蘸取菌液前后,均要將盛有菌液的試管管口通過火焰。(4)劃線時將培養(yǎng)皿的皿蓋打開一條縫隙,用接種環(huán)在培養(yǎng)基表面迅速劃線,劃線后及時蓋上皿蓋。自我檢測1.接種是指微生物進入培養(yǎng)基質(zhì)的過程。判斷下列關(guān)于接種過程的描述是否正確。(1)平板劃線操作中,劃

13、完一個區(qū)域后要將接種環(huán)灼燒,再劃下一個區(qū)域。()(2)若皿蓋和皿底之間濺上培養(yǎng)基,這個培養(yǎng)基不可再用。()(3)用平板劃線法接種時,每一次劃線前都要蘸取菌種。() (4)需要將一個不接種的培養(yǎng)基放在相同的條件下培養(yǎng),以檢驗培養(yǎng)基的滅菌是否合格。()(5)涂布器在使用前需要先浸在酒精中,然后再放在火焰上灼燒,待酒精燃盡后應立即進行涂布。()(6)所有稀釋倍數(shù)的稀釋菌液涂布成的培養(yǎng)基,都能觀察到和分離出單菌落。() 2.下列有關(guān)平板劃線操作的敘述,錯誤的是()A.將接種環(huán)放在火焰上灼燒,直到接種環(huán)燒紅B.接種環(huán)在平板上隨機劃線時不要劃破培養(yǎng)基C.在蘸取菌液前后均要將盛有菌液的試管口通過火焰D.平板

14、冷卻后倒置,放入恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)答案 B解析 接種環(huán)在平板上劃線時并不是隨機劃線的,B項錯誤。二、采用稀釋涂布平板法和顯微鏡計數(shù)法可測定微生物的數(shù)量1.稀釋涂布平板法可對微生物進行計數(shù)2.顯微鏡計數(shù)法可直接對菌液中的微生物進行計數(shù)(1)實驗用具(2)步驟 【微思考】 用稀釋涂布平板法來統(tǒng)計樣品中的活菌數(shù)時,為什么通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)就能推測出樣品中的活菌數(shù)?提示 當樣品稀釋度足夠高時,平板上的一個菌落一般來源于樣品稀釋液中的一個活菌。自我檢測1.通過對微生物計數(shù)可以研究微生物的繁殖速度等相關(guān)特征。判斷下列關(guān)于微生物計數(shù)的描述是否正確。(1)平板劃線法只能純化細菌,不能計數(shù);但稀釋涂布平板法能

15、分離細菌,也能計數(shù)。()(2)利用顯微鏡直接計數(shù)法統(tǒng)計的細菌數(shù)量就是活菌的數(shù)量。()(3)在利用血細胞計數(shù)板對菌液中的酵母細胞進行計數(shù)時,應先吸取菌液滴于計數(shù)區(qū)內(nèi),再加蓋蓋玻片,最后用吸水紙吸去多余的菌液。()(4)從試管中吸出菌液進行計數(shù)之前,應先將試管輕輕振蕩幾次,這樣做是為了讓酵母菌全部沉降到試管底部。() 2.若在固體培養(yǎng)基上用稀釋涂布平板法培養(yǎng)細菌,看到的結(jié)果不可能是() 答案 D解析 A、B、C三項固體培養(yǎng)基上所形成的是一個個分布較為均勻的單個菌落,是用稀釋涂布法培養(yǎng)細菌得到的結(jié)果。D項固體培養(yǎng)基上所形成的不是均勻的單菌落,是平板劃線分離得到的結(jié)果。三、調(diào)整培養(yǎng)基的配方和培養(yǎng)方式可

16、有目的地培養(yǎng)某種微生物1.選擇培養(yǎng)基2.活動:能分解尿素的微生物的分離與計數(shù) 小提示 實驗過程中要注意無菌操作,如在酒精燈的火焰旁進行倒平板、接種,實驗器具的滅菌以及超凈工作臺的消毒等?！疚⑺伎肌?1.在“能分解尿素的微生物的分離與計數(shù)”實驗中,為什么要制備兩種培養(yǎng)基(LB固體培養(yǎng)基和尿素固體培養(yǎng)基)?提示 兩種培養(yǎng)基形成對照,判斷尿素固體培養(yǎng)基是否具有選擇作用。2.如何對土壤懸液進行梯度稀釋?提示 將1 g土樣加入99 mL無菌水中,振蕩后即成10-2稀釋液。取上清液 1 mL,轉(zhuǎn)移至9 mL無菌水中,制備出10-3稀釋液,搖勻。依此方法制備出10-4、10-5、10-6、10-7稀釋液。自

17、我檢測1.使用選擇培養(yǎng)基能從混雜的微生物群體中快速篩選出所需種類的目標微生物。判斷下列關(guān)于“能分解尿素的微生物的分離和計數(shù)”實驗描述的正誤。(1)篩選分解尿素的微生物的培養(yǎng)基以尿素為唯一氮源,且為液體培養(yǎng)基。()(2)尿素分解菌之所以能分解尿素,是因為其能產(chǎn)生脲酶。()(3)能分解尿素的細菌分解尿素生成了氨,會導致培養(yǎng)基堿性增強,所以可以通過在培養(yǎng)基中添加酚紅指示劑(堿性情況下呈紅色)來分離出該細菌。()(4)可通過培養(yǎng)未接種的培養(yǎng)基,判斷是否存在雜菌污染。() 2.分離能分解尿素的微生物實驗中,為了判斷培養(yǎng)基是否被雜菌污染和選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用,需要設(shè)置的對照組的培養(yǎng)基分別是()A.

18、未接種的選擇培養(yǎng)基,未接種的LB固體培養(yǎng)基B.未接種的培養(yǎng)基,接種了的LB固體培養(yǎng)基C.接種了的選擇培養(yǎng)基,接種了的LB固體培養(yǎng)基D.接種了的培養(yǎng)基,未接種的LB固體培養(yǎng)基答案 B解析 若要判斷培養(yǎng)基是否被雜菌污染,可將未接種的培養(yǎng)基放在恒溫箱中培養(yǎng),一段時間后若有菌落產(chǎn)生,說明培養(yǎng)基被污染,若無菌落產(chǎn)生,說明培養(yǎng)基沒有被污染。要判斷選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用,接種了的選擇培養(yǎng)基是實驗組,將等量的稀釋相同倍數(shù)的菌液接種到LB固體培養(yǎng)基上,作為對照組,在相同的條件下進行培養(yǎng),觀察比較對照組和實驗組中的菌落數(shù),在LB固體培養(yǎng)基上生長的菌落數(shù)目應明顯多于選擇培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目。探究點一平板劃線法1

19、.平板劃線法的原理是什么?提示 平板劃線法的原理是通過接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面進行連續(xù)平行劃線、扇形劃線或其他形式的劃線操作,將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。這樣接種后經(jīng)過培養(yǎng),在劃線的尾部就可以得到單菌落。2.灼燒接種環(huán)之后,為什么要等其冷卻后再進行劃線?提示 避免接種環(huán)溫度太高,殺死菌種。3.多次連續(xù)平行劃線接種中在做第二次劃線以及其后的操作時,為什么總是從上一次劃線的末端開始劃線?提示 劃線末端含有的細菌數(shù)目較少,每次從上一次劃線的末端開始劃線能夠使細菌的數(shù)目隨劃線次數(shù)的增加而逐漸減少,最終分散成單個的細菌。4.多次連續(xù)平行劃線接種中為何最后一次劃線不能與第一次劃線相連?提示 最后

20、一次劃線已經(jīng)將細菌稀釋成單個的細胞,如果與第一次劃線相連則增加了細菌的數(shù)目,起不到純化的作用。歸納提升平板劃線操作中三種灼燒的目的不同項目目的蘸取菌液前灼燒避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染菌種每次劃線前灼燒殺死上一次劃線結(jié)束后接種環(huán)上殘留的菌種,使下一次劃線時接種環(huán)上的菌種直接來源于上一次劃線的末端劃線操作結(jié)束后灼燒及時殺死接種環(huán)上殘留的菌種,避免菌種污染環(huán)境和感染操作者探究應用1.微生物接種的方法很多,平板劃線法是常用的一種。下圖是平板劃線示意圖,劃線的順序為。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.劃線操作時,將蘸有菌種的接種環(huán)插入培養(yǎng)基B.平板劃線后,培養(yǎng)微生物時要倒置培養(yǎng)C.不能將第區(qū)域的劃線與第

21、區(qū)域的劃線相連D.在第區(qū)域中劃線前都要對接種環(huán)進行滅菌答案 A解析 劃線時不能將接種環(huán)插入培養(yǎng)基,而是在培養(yǎng)基表面劃線,A項錯誤;用平板培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物時,為防止水蒸氣凝集滴入培養(yǎng)基造成干擾或污染,應將平板倒置培養(yǎng),B項正確;劃線時要避免最后一區(qū)域的劃線與第一區(qū)域的劃線相連,如果連在一起則有可能影響單菌落的分離效果,C項正確;在第區(qū)域中劃線前都要對接種環(huán)進行灼燒滅菌,保證每次劃線的菌種都來自上一區(qū)域的末端,D項正確。2.下列有關(guān)分離酵母菌實驗操作的敘述,錯誤的是()A.在第二次劃線時,接種環(huán)上的菌種直接來源于菌液B.第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物C.每次劃線前,灼

22、燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后接種環(huán)上殘留的菌種D.劃線結(jié)束后,灼燒接種環(huán)能及時殺死接種環(huán)上的菌種,避免細菌污染環(huán)境和感染操作者答案 A解析 在第二次劃線時,接種環(huán)上的菌種直接來源于第一次劃線的末端,A項錯誤;為避免雜菌的污染,第一步操作時需要灼燒接種環(huán),B項正確;每次劃線前,灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后接種環(huán)上殘留的菌種,C項正確;為避免細菌污染環(huán)境和感染操作者,劃線結(jié)束后,灼燒接種環(huán)能及時殺死接種環(huán)上的菌種,D項正確。探究點二利用顯微鏡、血細胞計數(shù)板對微生物進行計數(shù)科學探究 實驗室中對酵母菌懸液中的酵母細胞進行計數(shù)應怎么操作?思考并回答下列問題。1.從試管中吸出菌液進行計數(shù)之前,需

23、將試管輕輕振蕩幾次,試分析其原因。提示 使菌液中酵母菌分布均勻,以減少誤差。2.對于壓在小方格界線上的酵母菌應當怎樣計數(shù)?提示 只計數(shù)每一小方格上方和左側(cè)線條上的細胞數(shù)(即“數(shù)上不數(shù)下”“數(shù)左不數(shù)右”)。3.如果小方格內(nèi)酵母菌的數(shù)目過多,導致細胞重疊,應如何處理?提示 酵母菌溶液的濃度過高,可提前進行稀釋。4.視野中的酵母菌是否全部都是活菌,會對實驗結(jié)果造成什么影響?提示 通過顯微鏡直接計數(shù)時,統(tǒng)計的結(jié)果一般是活菌數(shù)和死菌數(shù)的總和,會造成實驗結(jié)果偏大。歸納提升(1)血細胞計數(shù)板及相關(guān)計算(2)影響實驗結(jié)果的誤差分析及改進辦法 探究應用1.紅細胞計數(shù)區(qū)由2516=400個小方格組成,容納液體的總

24、體積為0.1 mm3?，F(xiàn)將1 mL酵母菌樣品加99 mL無菌水稀釋,用無菌吸管吸取少許搖勻的酵母菌懸液滴在蓋玻片邊緣,使其自行滲入計數(shù)區(qū),并用濾紙吸去多余菌液?，F(xiàn)觀察到圖中所示a、b、c、d、e5個中方格內(nèi)共有酵母菌44個,則上述1 mL酵母菌樣品中約有菌體()A.2.2108個 B.2.2107個 C.2.2106個 D.2.2104個答案 A解析 a、b、c、d、e 5個中方格中共有酵母菌44個,則1 mL酵母菌樣品中酵母菌的總數(shù)約為(44516)400104100=2.2108(個)。2.在對菌液中的酵母細胞進行計數(shù)時,下列有關(guān)實驗方法與注意事項的描述,錯誤的是()A.計數(shù)菌液中酵母細胞

25、數(shù)量可用五點取樣法B.改變菌液的pH,對酵母細胞的數(shù)量有影響C.從試管中吸取菌液時要將試管輕輕振蕩幾次D.應先向計數(shù)區(qū)中滴加菌液后再蓋蓋玻片進行顯微鏡觀察答案 D解析 統(tǒng)計菌液中酵母菌數(shù)量一般用五點取樣法,A項正確;該實驗中,pH對酵母細胞的數(shù)量有影響,B項正確;為了使酵母菌分布均勻和計數(shù)準確,取樣前要將試管輕輕振蕩幾次,C項正確;滴加菌液時,應先蓋蓋玻片再將菌液滴在蓋玻片的邊緣,讓菌液滲入蓋玻片下方,D項錯誤。探究點三土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)科學探究 甲、乙兩名同學用稀釋涂布平板法測定同一土壤樣品中的細菌數(shù)。在對應稀釋倍數(shù)為106的培養(yǎng)基中,得到以下統(tǒng)計結(jié)果。1.甲同學在該濃度下涂布

26、了1個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)為230。該同學的統(tǒng)計結(jié)果是否真實可靠?為什么?提示 不真實可靠。為增加實驗的說服力與準確性,應設(shè)置重復實驗,在同一稀釋度下至少涂布3個平板,統(tǒng)計結(jié)果后計算平均值。2.乙同學在該濃度下涂布了3個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)分別為21、212、256,該同學將21舍去,然后取平均值。該同學對實驗結(jié)果的處理是否合理?為什么?提示 不合理。微生物計數(shù)時,如果實驗中出現(xiàn)重復實驗的結(jié)果差別很大的情況,應分析實驗過程中可能的影響因素,找出差異的原因,而不能簡單地將結(jié)果舍棄后進行計數(shù)。3.某同學在三種稀釋度下吸取0.1 mL的菌液涂布平板,統(tǒng)計菌落數(shù),得到以下的數(shù)據(jù),試計算1 g樣品中的活菌數(shù)

27、。菌液稀釋度平板1平板2平板3104320360356105212234287106212318提示 105的稀釋度下取0.1 mL的菌液涂布的三個平板上的菌落數(shù)在30300之間,計算其平均值為(212+234+287)3244。進一步可以換算出1 g樣品中的活菌數(shù)約為2440.1105=2.44108。歸納提升測定微生物數(shù)量的方法的比較探究應用1.用稀釋涂布平板法來統(tǒng)計樣品中尿素分解菌的數(shù)目,為了提高實驗結(jié)果的可信度,往往要設(shè)置對照實驗,對于對照組的要求不包括()A.對照組培養(yǎng)基也嚴格滅菌,且不接種任何微生物B.培養(yǎng)基的量與實驗組必須絕對相同C.所用培養(yǎng)基成分及pH大小與實驗組完全一致D.對

28、照組和實驗組培養(yǎng)基放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)答案 B解析 對照組培養(yǎng)基也要嚴格滅菌,且不接種任何微生物,為空白對照,A項不符合題意;倒平板時對照組培養(yǎng)基用量與實驗組不一定絕對相同,B項符合題意;培養(yǎng)基的成分、pH為無關(guān)變量,因此對照組所用培養(yǎng)基的成分及pH應與實驗組完全一致,C項不符合題意;對照組和實驗組的培養(yǎng)基都要置于相同且適宜的條件下培養(yǎng),以保證單一變量,D項不符合題意。2.用稀釋涂布平板法測定同一土壤樣品中的細菌數(shù),在對應稀釋倍數(shù)為106的培養(yǎng)基中,下列對該實驗的有關(guān)敘述,正確的是()A.涂布了3個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)分別是210、240和250,取平均值233B.涂布了1個平板,統(tǒng)計的菌

29、落數(shù)是230C.設(shè)置對照實驗的主要目的是排除實驗組中測試因素和非測試因素對實驗結(jié)果的影響,提高實驗結(jié)果的可信度D.統(tǒng)計某一稀釋度的5個平板的菌落數(shù)依次為M1、M2、M3、M4、M5,以M3作為該樣品菌落數(shù)估計值答案 A解析 用稀釋涂布平板法測定同一樣品中的細菌數(shù)時,為了保證結(jié)果準確,在每一個稀釋度下,至少要涂布3個平板,確定對照組無菌后,選擇菌落數(shù)在30300的平板進行計數(shù),求其平均值,再通過計算得出土壤樣品中的細菌總數(shù),A項正確,B、D兩項錯誤;設(shè)置對照實驗的主要目的是排除實驗組中非測試因素對實驗結(jié)果的影響,提高實驗結(jié)果的可信度,C項錯誤。第三節(jié)發(fā)酵工程為人類提供多樣的生物產(chǎn)品一、某些食品、

30、飲料及調(diào)味品是運用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的1.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)2.活動:體驗傳統(tǒng)發(fā)酵利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋 3.活動:體驗傳統(tǒng)發(fā)酵利用乳酸菌發(fā)酵制作泡菜 【微思考】 利用醋酸菌進行醋酸發(fā)酵時,無論是利用糖源還是乙醇,都需要氧氣這一重要條件,請說明原因。提示 醋酸菌是好氧菌,在生活過程中始終需要氧氣,如果氧氣中斷則會引起醋酸菌的死亡。自我檢測1.生活中的一些食品、飲料及調(diào)味品是經(jīng)過微生物發(fā)酵后制成的。判斷下列有關(guān)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)描述的正誤。(1)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中所用到的酵母菌、乳酸菌和醋酸菌中,屬于真核生物的是酵母菌,能進行需氧呼吸的是醋酸菌。()(2)乳酸菌是一類細菌的統(tǒng)稱,包括植物乳桿菌、短乳桿菌

31、等,在有氧條件下,可以將葡萄糖分解成乳酸,常用于乳制品的發(fā)酵、泡菜的制作等。()(3)醋酸菌屬于異養(yǎng)需氧型細菌,在氧氣、糖源充足時,能將糖分解成水和CO2,缺氧時能將糖分解成醋酸、水和CO2。()(4)在泡菜制作過程中,向泡菜壇蓋邊沿的水槽中注滿水,其目的是創(chuàng)造無氧環(huán)境,以利于醋酸菌進行無氧發(fā)酵。()(5)在泡菜制作過程中,為了防止雜菌污染,可以向發(fā)酵壇中加入少量的抗生素。()2.下列有關(guān)酵母菌和醋酸菌的敘述,錯誤的是()A.兩者均可進行需氧呼吸B.在無氧條件下,酵母菌可以產(chǎn)生乙醇,醋酸菌則不能產(chǎn)生醋酸C.兩者都是異養(yǎng)生物,生存都離不開葡萄糖D.醋酸菌可以用酵母菌的某種代謝產(chǎn)物為原料來合成醋酸

32、答案 C解析 醋酸菌是好氧菌,在氧氣充足的環(huán)境中才能完成其正常的生命現(xiàn)象;酵母菌屬于兼性厭氧型微生物,在有氧和無氧環(huán)境中都能生存,A、B兩項正確。醋酸菌在缺少糖源時,能以乙醇為原料合成醋酸,而酵母菌在無氧環(huán)境中能產(chǎn)生乙醇,C項錯誤,D項正確。二、發(fā)酵工程利用現(xiàn)代工程技術(shù)及微生物的特定功能,工業(yè)化生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品自我檢測1.微生物發(fā)酵是一個復雜的過程,現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)發(fā)展迅猛。判斷下列有關(guān)發(fā)酵工業(yè)描述的正誤。(1)環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖,而且會影響微生物代謝產(chǎn)物的形成。()(2)將菌種擴大培養(yǎng)是發(fā)酵工業(yè)的前提條件。()(3)發(fā)酵工程中所用的都是單一菌種,一旦有雜菌污染,可能導致產(chǎn)量大大下

33、降。()(4)現(xiàn)代發(fā)酵工程中所用的菌種大多是復合菌種,以提高生產(chǎn)效率。() 2.發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)主要包括:獲得產(chǎn)品、擴大培養(yǎng)、分離提純產(chǎn)物、滅菌、配制培養(yǎng)基、發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵、菌種選育、接種。正確的順序是()答案 C 三、發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有重要的應用價值 自我檢測1.發(fā)酵工程在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、冶金工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應用。判斷下列有關(guān)發(fā)酵工程應用描述的正誤。(1)發(fā)酵工程生產(chǎn)條件溫和,原料來源豐富,但廢棄物對環(huán)境污染很大,不易處理。()(2)目前的酶制劑全部是微生物發(fā)酵生產(chǎn)的。()(3)借助基因工程,通過發(fā)酵生產(chǎn)的生長激素釋放抑制激素,解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)

34、方式受制于原料限制的問題,使其價格大大降低,可以大量生產(chǎn)和使用。()(4)發(fā)酵工程在助力解決糧食、環(huán)境、健康和能源等方面作出了越來越大的貢獻。() 2.下列關(guān)于發(fā)酵工程應用的敘述,錯誤的是()A.生產(chǎn)傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品,如利用產(chǎn)生蛋白酶的霉菌釀造醬油B.生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑,可以改善食品的口味,但不能增加食品的營養(yǎng)C.生產(chǎn)食品酸度調(diào)節(jié)劑,如檸檬酸可以通過黑曲霉的發(fā)酵制得D.生產(chǎn)酶制劑,少數(shù)酶制劑由動植物生產(chǎn),絕大多數(shù)通過發(fā)酵工程生產(chǎn)答案 B探究點一果酒、果醋的制作結(jié)合下列流程圖思考回答問題。1.制作果酒、果醋過程中利用的微生物分別是什么?其代謝類型分別是什么?提示 制作果酒:酵母菌,兼性厭氧型;

35、制作果醋:醋酸菌,需氧型。2.以上微生物如何產(chǎn)生果酒、果醋?提示 酵母菌在無氧條件下,通過厭氧呼吸,將葡萄糖氧化為乙醇和二氧化碳;醋酸菌在有氧條件下,將乙醇氧化為醋酸。3.制作果酒時,哪些措施保證了無氧條件?提示 用凡士林密封吸管與小洞的連接處;吸管的長臂插入水中阻止氧氣進入;等等。4.制作果酒時,放入瓶中的葡萄體積為什么不要超過礦泉水瓶體積的1/2?提示 一是提供部分氧氣促進酵母菌的需氧呼吸,進而促進酵母菌的大量繁殖,提供更多的菌種;二是發(fā)酵過程中會產(chǎn)生氣泡,便于氣體的排出。5.制作果醋時,為什么要給發(fā)酵好的果酒通入空氣?提示 將空氣通入果酒時,空氣中的醋酸菌進入發(fā)酵液,在有氧條件下將乙醇氧

36、化成醋酸,進而制作果醋。特別提醒 制作果酒、果醋的注意事項(1)果酒發(fā)酵過程中產(chǎn)生的部分CO2會溶于發(fā)酵液而使發(fā)酵液的pH下降。(2)由于果酒發(fā)酵旺盛期CO2產(chǎn)生量大,因此需及時排氣,以防止發(fā)酵瓶爆裂。(3)在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中,酵母菌可以生長繁殖,而絕大多數(shù)其他微生物因無法適應這一環(huán)境而受到抑制。(4)乙醇與酸性條件下的重鉻酸鉀反應形成灰綠色,可對乙醇進行檢測;聞味(出現(xiàn)酸味)可判斷是否產(chǎn)生醋酸。(5)當氧氣、糖源都充足時,醋酸菌將葡萄中的糖分解成醋酸;當缺少糖源時,醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?再將乙醛變?yōu)榇姿?。探究應用下列關(guān)于果酒和果醋制作原理的敘述,正確的是()A.果酒和果醋制作分別需要醋

37、酸菌和酵母菌B.制作果酒或果醋,都需要不斷充入氧氣C.果酒和果醋制作過程中一定都有氣體產(chǎn)生D.酵母菌和醋酸菌都可以利用糖源進行發(fā)酵答案 D解析 果酒制作需要的菌種是酵母菌,果醋制作需要的菌種是醋酸菌,A項錯誤;由于酵母菌要在無氧條件下才能夠產(chǎn)生乙醇,所以在乙醇發(fā)酵階段不能充入氧氣,B項錯誤;酵母菌在發(fā)酵過程中始終有CO2產(chǎn)生,而醋酸菌在有氧條件下將乙醇氧化為醋酸的發(fā)酵過程中無氣體產(chǎn)生,C項錯誤;酵母菌可以通過厭氧呼吸將葡萄糖轉(zhuǎn)化成乙醇,醋酸菌可以在氧氣和糖源都充足的條件下將葡萄糖轉(zhuǎn)化成醋酸,D項正確。探究點二泡菜的制作圖甲為制作泡菜的過程,圖乙為制作泡菜過程中亞硝酸鹽的含量變化情況。請據(jù)圖思考

38、回答問題。甲 乙 1.制作泡菜時,為什么要使用冷開水?提示 冷開水是煮沸后冷卻的水。煮沸有兩大作用,一是除去水中的氧氣,二是殺滅水中的微生物。冷卻是為了防止水溫度過高殺死蔬菜表面的乳酸菌。2.在泡菜腌制過程中,泡菜壇中冒出氣體說明什么?提示 蔬菜上存在酵母菌,氣泡是酵母菌等微生物進行細胞呼吸產(chǎn)生CO2形成的。3.在腌制過程中,要隨時將泡菜壇蓋加滿水的目的是什么?提示 乳酸發(fā)酵需在無氧條件下進行,加滿水可以防止外界空氣進入。4.據(jù)圖乙分析,泡菜在什么時間食用比較合適?為什么?提示 11 d以后,此時亞硝酸鹽含量已經(jīng)降到較低的水平。歸納提升泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化項目乳酸菌乳

39、酸亞硝酸鹽初期少(有氧氣,乳酸菌活動受抑制)少增加(硝酸鹽還原菌的作用)中期最多(乳酸抑制其他菌活動)增多,pH下降下降(硝酸鹽還原菌受抑制,部分亞硝酸鹽被分解)后期減少(乳酸繼續(xù)積累,pH繼續(xù)下降,抑制自身活動)繼續(xù)增多,pH繼續(xù)下降下降至相對穩(wěn)定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)探究應用1.在制作泡菜的過程中,下列敘述不正確的是()A.用鹽和冷開水配制成10%的鹽水B.鹽水沒過蔬菜,基本裝滿泡菜壇C.腌制過程中,要注意控制腌制的時間、溫度和食鹽用量D.在壇蓋邊沿的水槽中要注滿水,以保證壇內(nèi)的無氧環(huán)境答案 A解析 在制作泡菜的過程中,用鹽和冷開水配制成6%的鹽水,A項錯誤;鹽水沒過蔬菜,基本裝滿泡菜

40、壇,B項正確;腌制過程中,要注意控制時間、溫度和食鹽用量,防止雜菌的大量繁殖和亞硝酸鹽含量過高,C項正確;乳酸菌在無氧條件下,將葡萄糖分解成乳酸,在壇蓋邊沿的水槽中要注滿水,以保證壇內(nèi)的無氧環(huán)境,D項正確。2.回答下列有關(guān)泡菜制作的問題。(1)制作泡菜時,所用水要煮沸,其目的是。為了縮短制作時間,有人還會在鹽水中加入少量陳泡菜液,加入陳泡菜液的目的是。(2)泡菜制作過程中,乳酸發(fā)酵過程即乳酸菌進行的過程。該過程發(fā)生在乳酸菌的中。(3)泡菜制作過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有、和等。(4)從開始制作到泡菜質(zhì)量最佳這段時間內(nèi),泡菜液逐漸變酸,這段時間內(nèi)泡菜壇中乳酸菌和其他雜菌的消長規(guī)律是,原因是。答

41、案 (1)殺滅水中的微生物并除去水中氧氣增加乳酸菌的數(shù)量(2)厭氧呼吸細胞質(zhì)基質(zhì)(3)溫度腌制時間食鹽用量(4)乳酸菌數(shù)量增多,雜菌數(shù)量減少乳酸菌比雜菌更耐酸解析 (1)制作泡菜時需要先形成無菌環(huán)境,所用水需煮沸,以殺滅水中的微生物并除去水中氧氣。想要縮短制作時間,應該縮短菌株的生長時間,陳泡菜液中含有一定量的乳酸菌,加入陳泡菜液可以使菌體數(shù)量擴增速度加快。(2)乳酸菌進行厭氧呼吸產(chǎn)生乳酸,該過程只能在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行。(3)溫度過高、腌制時間過短、食鹽用量不足等,容易造成雜菌大量繁殖,亞硝酸鹽含量增加。(4)從開始制作到泡菜品質(zhì)最佳這段時間內(nèi),氧氣濃度逐漸降低,泡菜液逐漸變酸,不適宜雜菌生長

42、,而適宜乳酸菌生長,因此乳酸菌數(shù)量增加,其他雜菌數(shù)量減少。探究點三發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)和影響因素隨著微生物生理學、生物化學研究的深入,整個微生物發(fā)酵工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。請根據(jù)發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)和發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu),思考回答下列問題。發(fā)酵罐示意圖 1.選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的菌種是發(fā)酵工業(yè)的前提條件。選擇發(fā)酵工業(yè)所使用的菌種時需要滿足哪些條件?提示 (1)選擇高產(chǎn)的菌種,使菌種的發(fā)酵產(chǎn)物中,需要的產(chǎn)物多,不需要的產(chǎn)物少;(2)培養(yǎng)基來源充足且廉價,被轉(zhuǎn)化的效率高;(3)菌種發(fā)酵產(chǎn)物易于分離;(4)菌種對環(huán)境沒有明顯或潛在的危害;(5)菌種的遺傳特性和生產(chǎn)能力穩(wěn)定。2.為什么要對發(fā)酵過程進行控制?主要在哪些方面

43、進行調(diào)控?提示 因為環(huán)境不同,同種微生物的代謝產(chǎn)物可能不同。pH、氧氣、溫度等。3.在進行發(fā)酵生產(chǎn)時,排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等能直接排放到外界環(huán)境中嗎?為什么?提示 不能。發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體和廢棄培養(yǎng)液需經(jīng)過相應的凈化設(shè)備,達到國家排放要求后才能排放到外界環(huán)境中。因為有些氣體和廢棄培養(yǎng)液對人和生物有害或?qū)Νh(huán)境造成污染。歸納提升發(fā)酵工程的影響因素及相應的調(diào)節(jié)和控制方法(1)溫度微生物分解有機物釋放的能量,一部分用于合成ATP,另一部分散發(fā)到培養(yǎng)基中時,會引起發(fā)酵溫度升高;機械攪拌也會產(chǎn)生一部分熱量引起溫度升高。調(diào)節(jié)和控制培養(yǎng)液溫度的方法:用冷卻水進行溫度的調(diào)節(jié)。(2)pHpH發(fā)生變化的主要原因是培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的利用和代謝產(chǎn)物的積累。如當谷氨酸棒狀桿菌利用糖類物質(zhì)不斷生成谷氨酸時,培養(yǎng)液的pH就會下降;而堿性物質(zhì)的生成則會導致培養(yǎng)液的pH上升。調(diào)節(jié)和控制培養(yǎng)液pH的方法:在培養(yǎng)基中添加緩沖液,在發(fā)酵過