高三一輪復習生物【知識精講+備課精研】發(fā)酵工程課件

高中生物一輪總復習選擇性必修三目錄1.發(fā)酵工程2.植物和動物細胞工程3.胚胎工程

生物技術的安全性與倫理問題4.基因工程第一講

發(fā)酵工程培養(yǎng)基人們按照微生物對營養(yǎng)物質的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質——培養(yǎng)基。瓊脂：是一種從紅藻中提取的多糖，在98℃以上融化，在44℃以下凝固，瓊脂僅作凝固劑，不提供能量和營養(yǎng)。鑒別培養(yǎng)基課后習題4.地球上的植物每年產(chǎn)生的纖維素超過70億噸,其中40%~60%能被土壤中某些微生物分解利用,這是因為它們能夠產(chǎn)生纖維素酶。對這些微生物的研究與應用,使人們能夠利用秸稈等生產(chǎn)酒精,用纖維素酶處理服裝面料等。已知剛果紅是一種染料,它可以與像纖維素這樣的多糖物質形成紅色復合物,但并不與水解后的纖維二糖、葡萄糖等發(fā)生這種反應。當我們在含有纖維素的培養(yǎng)基中加入剛果紅時,剛果紅與纖維素形成紅色復合物;而當纖維素被纖維素分解菌分解后,復合物就無法形成,培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以這些菌為中心的透明圈(如下圖所示)。請回答下列問題。幾種纖維素分解菌在剛果紅培養(yǎng)基上形成的透明圈培養(yǎng)基的成分一般都含有水、碳源（提供碳元素的物質）、氮源（提供氮元素的物質）和無機鹽等營養(yǎng)物質。組分含量提供的主要營養(yǎng)牛肉膏5g碳源、磷酸鹽和維生素等蛋白胨10g氮源和維生素等NaCl5g無機鹽H2O定容至1000mL水1000mL牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的營養(yǎng)構成培養(yǎng)基的成分營養(yǎng)物質含義作用主要來源碳源凡能提供所需碳元素的物質構成生物體細胞的物質和一些代謝產(chǎn)物，有些是異養(yǎng)生物的能源物質無機碳源：NaHCO3、CO2等；有機碳源：糖類、脂肪酸、花生餅粉、石油、牛肉膏和蛋白胨等氮源凡能提供所需氮元素的物質合成蛋白質、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物無機氮源：NH3、銨鹽、硝酸鹽等；有機氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨等水在高等生物體內含量很高，在低等生物體內含量更高不僅是優(yōu)良的溶劑，而且可維持生物大分子結構的穩(wěn)定培養(yǎng)基、大氣、代謝產(chǎn)物等無機鹽為微生物提供除碳、氮元素以外的各種重要元素，包括某些大量元素細胞內的組成成分；生理調節(jié)物質；某些化能自養(yǎng)菌的能源；酶的激活劑培養(yǎng)基、大氣等環(huán)境培養(yǎng)基的配制培養(yǎng)乳酸桿菌培養(yǎng)基中添加維生素培養(yǎng)霉菌培養(yǎng)基pH調至酸性培養(yǎng)細菌培養(yǎng)基pH調至中性或弱堿性培養(yǎng)厭氧微生物控制培養(yǎng)環(huán)境為無氧無菌技術消毒消毒是指使用較為溫和的物理、化學或生物等方法殺死物體表面或內部一部分微生物。①煮沸消毒法：100℃煮沸5-6min。可殺死微生物的營養(yǎng)細胞和一部分芽孢。②巴氏消毒法：62-65℃消毒30min或80-90℃處理30s-1min。

可殺死絕大多數(shù)微生物，基本不破壞食物的營養(yǎng)成分。消毒消毒是指使用較為溫和的物理、化學或生物等方法殺死物體表面或內部一部分微生物。③化學藥物消毒法：用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等④紫外線消毒法：對接種室、接種箱或超凈工作臺用紫外線照射30min，以殺死物體表面或空氣中的微生物。在照射前，適量噴灑石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加強消毒效果。滅菌滅菌是指使用強烈的理化方法殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子。滅菌1.濕熱滅菌高壓蒸汽滅菌鍋加熱進行滅菌效果最好高壓蒸汽100kPa121℃15~30min沸水流通蒸汽高壓蒸汽滅菌2.干熱滅菌滅菌物品干熱滅菌箱耐高溫和需要保持干燥的物品玻璃器皿金屬用具吸管培養(yǎng)皿160~170℃2~3h滅菌滅菌3.灼燒滅菌接種工具涂布器接種環(huán)接種針其他金屬用具直接在酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒接種過程中試管口瓶口通過酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒迅速徹底滅菌微生物的純培養(yǎng)純培養(yǎng)物純培養(yǎng)由單一個體繁殖所獲得的微生物群體過程配制培養(yǎng)基→滅菌→接種→分離→培養(yǎng)酵母菌的純培養(yǎng)步驟1.配置培養(yǎng)基馬鈴薯(200g)去皮、切塊馬鈴薯塊加水(1000mL)煮沸紗布過濾濾液加葡萄糖/蔗糖(20g)加瓊脂加水定容(1000mL)酵母菌培養(yǎng)基步驟2.滅菌酵母菌培養(yǎng)基--高壓蒸汽滅菌轉移包牛皮紙錐形瓶加棉塞皮筋勒緊放入高壓蒸汽滅菌鍋中(100kPa、121℃)滅菌15~30min調pH酵母菌的純培養(yǎng)步驟3.倒平板①拔出錐形瓶的棉塞②將瓶口迅速通過火焰③用拇指和食指將培養(yǎng)皿打開一條稍大于瓶口的縫隙，將培養(yǎng)基（10~20mL）倒入培養(yǎng)皿，立即蓋上皿蓋④等待培養(yǎng)基冷卻凝固后，將培養(yǎng)皿倒轉過來放置待培養(yǎng)基冷卻至50℃左右時，在酒精燈火焰附近倒平板④③①②酵母菌的純培養(yǎng)步驟4.接種和分離酵母菌①將接種環(huán)放在火焰上灼燒，直到接種環(huán)的金屬絲燒紅②在火焰旁冷卻接種環(huán)。同時拔出裝有酵母菌培養(yǎng)液的試管的棉塞③將試管口通過火焰④在火焰附近用接種環(huán)蘸取一環(huán)菌液酵母菌的純培養(yǎng)步驟4.接種和分離酵母菌⑤將試管口通過火焰，并塞上棉塞⑥在火焰附近將皿蓋打開一條縫隙，用接種環(huán)在培養(yǎng)基表面迅速劃三至五條平行線，蓋上皿蓋酵母菌的純培養(yǎng)步驟5.培養(yǎng)酵母菌完成平板劃線后，待菌液被培養(yǎng)基吸收，將接種后的平板和一個未接種的平板倒置，放入28℃左右(培養(yǎng)溫度因酵母菌種類的不同而稍有差異)的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24~48h。平板劃線操作的注意事項(1)灼燒接種環(huán)，待其冷卻后才能伸入菌液，以免溫度太高殺死菌種。(2)第二次及其以后的劃線操作總是從上一次劃線末端開始，能使微生物的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐漸減少，最終得到由單個細菌繁殖而來的菌落。(3)劃線時最后一區(qū)不要與第一區(qū)相連。(4)劃線時用力大小要適當，避免用力過大將培養(yǎng)基劃破。(5)操作第一步即取菌種之前以及每次劃線之前都需要將接種環(huán)進行火焰灼燒滅菌，劃線操作結束時，仍需灼燒接種環(huán)，每次灼燒的目的如下表：平板劃線操作的注意事項第一次操作每次劃線之前劃線結束目的殺死接種環(huán)上原有的微生物殺死上次劃線后接種環(huán)上殘留的菌種，使下次劃線的菌種直接來源于上次劃線的末端，使每次劃線菌種數(shù)目減少殺死接種環(huán)上殘存的菌種，避免微生物污染環(huán)境和感染操作者選擇培養(yǎng)基在微生物學中，將允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類的微生物生長的培養(yǎng)基，稱為選擇培養(yǎng)基。尿素[CO(NH2)2]含氮量高，化學性質相對穩(wěn)定，是現(xiàn)代農業(yè)生產(chǎn)中一種重要的氮肥。尿素施入土壤后，會被土壤中的某些細菌分解成NH3，NH3再轉化為NO3-、NH4+等被植物吸收。而這些細菌之所以能分解尿素為，是因為它們能合成脲酶，脲酶催化尿素分解產(chǎn)生NH3，NH3可以為細菌生長的氮源。稀釋涂布平板法1×1090mL無菌水2鏟取土樣，將樣品裝入紙袋中。將10g土樣加入盛有90mL無菌水的錐形瓶，充分搖勻12取1mL上清液加入盛有9mL無菌水的試管中稀釋涂布平板法2取1mL上清液加入盛有9mL無菌水的試管中，依次等比稀釋。1mL1mL1mL1mL1mL1mL1mL稀釋涂布平板法稀釋涂布平板法待涂布的菌液被培養(yǎng)基吸收后,將平板倒置,放入30~37℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1~2d。在涂有合適濃度菌液的平板上就可以觀察到分離的單菌落培養(yǎng)：稀釋涂布平板計數(shù)法當樣品的稀釋度足夠高時，培養(yǎng)基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)，就能推測出樣品中大約含有多少活菌。一般選擇菌落數(shù)在30-300的平板進行記數(shù)。統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目低，這是因為當兩個或多個細胞連在一起，平板上觀察到的只是一個菌落。因此，統(tǒng)計結果一般用菌落數(shù)而不用活菌數(shù)來表示。同一稀釋度下，至少對3個平板進行重復計數(shù)，然后求平均值?！镌恚骸镌瓌t：減小實驗誤差★注意：發(fā)酵發(fā)酵，是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。腐乳的制作泡菜的制作1.用清水和食鹽配制質量分數(shù)為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用。2.裝至八成滿。3.新鮮蔬菜（放置時間長，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽）滅菌；去除水中氧氣果酒和果醋的制作果酒果醋清洗后去梗葡萄榨汁裝瓶果酒發(fā)酵果醋發(fā)酵開蓋+紗布18~30℃發(fā)酵10~12d葡萄汁裝入發(fā)酵瓶(留1/3空間)30~35℃發(fā)酵7~8d每12h瓶蓋擰松一次再擰緊，從瓶口取樣檢測發(fā)酵情況清水緩沖，次數(shù)不宜太多葡萄釀酒酵母最適生長溫度約為28℃果酒和果醋的制作釋放二氧化碳，防止發(fā)酵瓶爆裂發(fā)酵罐內發(fā)酵中心環(huán)節(jié)①隨時檢測培養(yǎng)液微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度，以了解發(fā)酵進程。培養(yǎng)物或營養(yǎng)物質的加入口觀察孔取樣管電動機排氣管pH計冷卻水排出口冷卻夾層發(fā)酵液攪拌葉輪生物傳感器裝置空氣入口溫度傳感器和控制裝置冷卻水進入口閥門放料管③檢測和控制：溫度、pH、溶解氧、壓強、通氣量、攪拌、泡沫和營養(yǎng)等。②環(huán)境條件不僅影響微生物生長繁殖，而且會影響微生物代謝物的形成。發(fā)酵工程發(fā)酵工程的應用1.在食品工業(yè)上的應用①生產(chǎn)傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品醬油大豆(主要原料)黑曲霉(蛋白酶)小分子肽和氨基酸淋洗、調制醬油的生產(chǎn)谷物或水果釀酒酵母各種酒類各種酒類的生產(chǎn)發(fā)酵工程的應用②生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑增加食品的營養(yǎng)延長食品的保存期改善食品的口味、色澤和品質淀粉淀粉酶葡萄糖黑曲霉檸檬酸檸檬酸合成酶谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵谷氨酸味精處理氧氣發(fā)酵工程的應用②生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑添加劑類型舉例酸度調節(jié)劑L-蘋果酸、檸檬酸、乳酸增味劑5`-肌苷酸二鈉、谷氨酸鈉著色劑β-胡蘿卜素、紅曲黃色素增稠劑黃原膠、β-環(huán)狀糊精、結冷膠防腐劑乳酸鏈球菌、溶菌酶發(fā)酵工程的應用③生產(chǎn)酶制劑酶制劑：從生物體中提取的具有酶特性的一類化學物質。分類：胞內酶和胞外酶特點：易于工業(yè)化生產(chǎn)，便于改善工藝、提高質量。舉例：果膠酶；脂肪酶；α-淀粉酶；β-淀粉酶；氨基酸肽酶發(fā)酵工程的應用2.在醫(yī)藥工業(yè)上的應用①發(fā)酵工程生產(chǎn)的藥物青霉素乙型肝炎疫苗②發(fā)酵工程生產(chǎn)的藥物的方法動植物的基因微生物直接改造微生物轉入微生物病原體的抗原基因轉入發(fā)酵工程藥物藥