高考

生物第九單元生物技術(shù)與工程

專題二十五微生物的應(yīng)用與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)考點(diǎn)一微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用一、培養(yǎng)基1.營(yíng)養(yǎng)構(gòu)成:水、碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽等。此外還需滿足微生物生長(zhǎng)對(duì)

pH、特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及O2的需求。2.種類及應(yīng)用

二、無(wú)菌技術(shù)——消毒和滅菌1.消毒:使用較為溫和的物理、化學(xué)或生物等方法殺死物體表面或內(nèi)部

一部分微生物。常見(jiàn)方法適用范圍煮沸消毒日常用品巴氏消毒牛奶等不耐高溫的液體化學(xué)藥物消毒如用酒精擦拭雙手紫外線消毒接種室、接種箱等常見(jiàn)方法適用范圍濕熱滅菌培養(yǎng)基等干熱滅菌玻璃器皿、金屬用具等灼燒滅菌接種工具等2.滅菌:使用強(qiáng)烈的理化方法殺死物體內(nèi)外所有的微生物,包括芽孢和孢

子。三、微生物的純培養(yǎng)1.原理:將單個(gè)微生物分散在固體培養(yǎng)基上,可經(jīng)培養(yǎng)得到單菌落(純培養(yǎng)

物)。2.方法:常用平板劃線法和稀釋涂布平板法。1)稀釋涂布平板法①系列稀釋:10g土樣與90mL無(wú)菌水混合(已稀釋10倍,計(jì)算時(shí)不要忽略),

按圖中所示依次等比稀釋。

2)平板劃線法①主要過(guò)程

②涂布平板

A.連續(xù)劃線時(shí),每次劃線從上一次劃線的末端開(kāi)始劃線,注意不要將最后

一次的劃線與第一次的劃線相連。培養(yǎng)后一般可在最后一次的劃線區(qū)

找到單個(gè)菌落,如圖中的“4”區(qū)。B.區(qū)別以下不同階段灼燒接種環(huán)的目的a.第一次操作:殺死接種環(huán)上原有的微生物。b.每次劃線之前:殺死上次劃線后接種環(huán)上殘留的菌種,使本次劃線的菌②平板劃線法要點(diǎn)種直接來(lái)源于上次劃線的末端。c.劃線結(jié)束后: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。3.實(shí)例:酵母菌的純培養(yǎng)1)制備培養(yǎng)基①配制:馬鈴薯去皮切塊→加水煮爛→過(guò)濾→加葡萄糖或蔗糖與瓊脂→

蒸餾水定容。②滅菌:培養(yǎng)皿等用干熱滅菌(160~170℃滅菌2h);培養(yǎng)基用高壓蒸汽滅

菌(100kPa、121℃滅菌15~30min)。③倒平板:冷卻至50℃左右,酒精燈火焰附近進(jìn)行。

制備固體培養(yǎng)基最后要將冷卻凝固的平板倒置,以防止冷凝水滴落在培

養(yǎng)基上引發(fā)污染。2)接種和分離酵母菌:可用平板劃線法將聚集的菌種逐步稀釋,分散到培

養(yǎng)基表面。3)培養(yǎng)酵母菌:將接種后的平板和一個(gè)未接種的平板(對(duì)照)一同倒置,恒

溫培養(yǎng)24~48h。四、微生物的選擇培養(yǎng)和計(jì)數(shù)1.微生物的選擇培養(yǎng)——選擇培養(yǎng)基1)原理:人為提供有利于目的菌生長(zhǎng)的條件,同時(shí)抑制或阻止其他微生物

的生長(zhǎng)。2)實(shí)例:以尿素為唯一氮源篩選分解尿素的細(xì)菌。2.微生物的計(jì)數(shù)1)顯微鏡直接計(jì)數(shù)法用具細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板優(yōu)點(diǎn)快速直觀誤差無(wú)法區(qū)分死菌和活菌而使結(jié)果偏大原理當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí),培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一

個(gè)菌落,來(lái)源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌公式每克樣品的菌株數(shù)=C/V×M(C:平均菌落數(shù);V:涂

布的稀釋液體積;M:稀釋倍數(shù))誤差當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí),平板上觀察到的

只是一個(gè)菌落,使結(jié)果偏小2)稀釋涂布平板法五、分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)1.原理1)分解尿素的細(xì)菌可以合成脲酶,脲酶能催化尿素分解產(chǎn)生NH3,NH3可作

為細(xì)菌生長(zhǎng)的氮源。2)以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基可分離分解尿素的細(xì)菌。2.稀釋涂布平板法分離與計(jì)數(shù)分解尿素的細(xì)菌1)稀釋涂布平板法分離分解尿素的細(xì)菌。2)培養(yǎng):恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。3)計(jì)數(shù):選擇菌落數(shù)為30~300的平板計(jì)數(shù)。3.注意事項(xiàng)1)選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時(shí)的記錄作為結(jié)果。2)重復(fù)實(shí)驗(yàn),統(tǒng)計(jì)時(shí)取平均值。考點(diǎn)二傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)與發(fā)酵工程一、傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1.原理:原料通過(guò)微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物。2.特點(diǎn):直接利用原材料中天然存在的微生物,或前一次發(fā)酵保存下來(lái)的

發(fā)酵物中的微生物。二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品1.制作泡菜1)菌種:植物體表面天然存在的乳酸菌,包括乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。2)原理:C6H12O6

2C3H6O3(乳酸)+能量。3)方法步驟

制作果酒制作果醋菌種酵母菌醋酸菌原理無(wú)氧呼吸:酒精發(fā)酵O2、糖源充足:糖→乙酸;缺少糖源(有O2):乙醇→乙醛→乙酸2.制作果酒和果醋1)菌種及原理2)方法步驟

【名師點(diǎn)撥】(1)葡萄應(yīng)先沖洗再去枝梗,避免雜菌污染。(2)瓶中留約1/

3空間,為酵母菌大量繁殖提供O2。(3)果酒發(fā)酵時(shí)擰松而非打開(kāi)瓶蓋,可

排出CO2,并防止雜菌進(jìn)入。3.發(fā)酵裝置1)裝置圖:如右圖所示。2)結(jié)構(gòu)及功能①充氣口:醋酸發(fā)酵時(shí)連接充氣泵,輸入無(wú)菌空氣。②排氣口:排出CO2。③長(zhǎng)而彎曲的膠管:防止空氣中的微生物污染。④出料口:便于取料,及時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)酵情況。三、發(fā)酵工程1.發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)

2.發(fā)酵工程環(huán)節(jié)分析1)選育菌種時(shí)可從自然界中篩選,也可通過(guò)誘變育種或基因工程育種獲得。2)菌種擴(kuò)大培養(yǎng)的目的是促使菌體快速增長(zhǎng),滿足發(fā)酵生產(chǎn)需求。3)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié),此階段在了解發(fā)酵進(jìn)程的同時(shí),

還要控制發(fā)酵條件。4)發(fā)酵產(chǎn)物有代謝物和菌體本身,前者(如谷氨酸)需要提取、分離和純

化,后者(如單細(xì)胞蛋白)可通過(guò)過(guò)濾、沉淀等方法分離和干燥。應(yīng)用微生物在生產(chǎn)生活中的研究與應(yīng)用情境材料酸奶是一種對(duì)人體健康有益的發(fā)酵食品,內(nèi)含豐富的蛋白

質(zhì)、鈣及多種維生素等。自制酸奶時(shí),可以不需要加入專門的菌種(發(fā)酵

菌粉),只需加入超市買來(lái)的適量的酸奶即可。問(wèn)題探究

(1)新鮮牛奶的消毒常用巴氏消毒法或高溫瞬時(shí)消毒法,而不

常用煮沸消毒法,為什么?(2)自制酸奶時(shí),為何可加入買來(lái)的酸奶代替菌種?(3)制作酸奶時(shí)常用的鮮奶原料不能含有抗生素,為什么?要點(diǎn)點(diǎn)撥

(1)與煮沸消毒法相比,巴氏消毒法或高溫瞬時(shí)消毒法在達(dá)到

消毒目的的同時(shí),基本不會(huì)破壞牛奶的營(yíng)養(yǎng)成分。(2)買來(lái)的酸奶中含有乳酸菌等發(fā)酵菌種。(3)抗生素會(huì)抑制接種細(xì)菌的生長(zhǎng),抑制發(fā)酵。創(chuàng)新生長(zhǎng)譜法等篩選、鑒定微生物【例】將微生物接種在只缺少某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的基礎(chǔ)培養(yǎng)基中,再將所缺

的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)點(diǎn)植于平板上,若某微生物需要此種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),便在這種營(yíng)養(yǎng)

物質(zhì)擴(kuò)散處生長(zhǎng)繁殖,形成肉眼可見(jiàn)的菌落圈,這種測(cè)定微生物營(yíng)養(yǎng)需求

的方法稱為生長(zhǎng)譜法。某實(shí)驗(yàn)小組在已接種細(xì)菌S的基礎(chǔ)培養(yǎng)基M平板

的A、B、C處分別加入了蘸有10%葡萄糖、麥芽糖、蔗糖的無(wú)菌濾紙

片,倒置培養(yǎng)后結(jié)果如圖所示。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題。

(1)培養(yǎng)基的配制需要水、無(wú)機(jī)鹽、碳源和氮源,實(shí)驗(yàn)中的M培養(yǎng)基無(wú)需添加什么物質(zhì)?為什么?根據(jù)圖示結(jié)果,細(xì)菌S更適合哪種碳源?(2)基礎(chǔ)培養(yǎng)基M如何滅菌?培養(yǎng)過(guò)程中培養(yǎng)基平板為什么倒置?(3)生長(zhǎng)譜法還可用于某些營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的篩選和鑒定?，F(xiàn)已純化并

制備出某營(yíng)養(yǎng)缺陷型的菌懸液,但不清楚是氨基酸缺陷型還是維生素缺

陷型,請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出用生長(zhǎng)譜法進(jìn)行鑒定的思路。創(chuàng)新點(diǎn)撥(1)葡萄糖、麥芽糖、蔗糖可提供碳源,推測(cè)實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)定

細(xì)菌S對(duì)不同碳源的需求情況,故M培養(yǎng)基無(wú)需添加碳源。圖中B處細(xì)菌S

生長(zhǎng)明顯,說(shuō)明細(xì)菌S更適合以麥芽糖為