高中生物选修1《生物技术实践》复习知识梳理+2总结

1选修1《生物技术实践》知识梳理专题一课题1果酒和果醋的制作【补充知识】发酵1、概念：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体及各种不同代谢产物的过程.2、类型：（1）根据是否需要氧气分为：需氧发酵和厌氧发酵。（2）根据产生的产物可分为：酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵等。一、基础知识（一）果酒制作的原理1．菌种是酵母菌，属于真核生物，新陈代谢类型异养兼性厌氧型，有氧时，进行有氧呼吸，大量繁殖（以出芽生殖为主），反应式为：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量；无氧时，能进行酒精发酵，反应式为：C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量。2．酵母菌繁殖的最适温度20℃左右，酒精发酵一般控制在18～25℃。3．自然发酵过程中，起作用的主要是附着于葡萄皮上的野生型酵母菌。（二）果醋制作的原理1．菌种是醋酸菌，属于原核生物，新陈代谢类型为异养需氧型。只有在氧气充足时，才能进行旺盛的生命活动。变酸的酒表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖形成的，其繁殖方式为分裂生殖。2．当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸，当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，反应简式为C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O。3．醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。4．菌种来源：到生产食醋的工厂或菌种保藏中心购买，或从食醋中分离醋酸菌。二、实验流程图挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵果酒（→醋酸发酵→果醋）三、操作提示（一）材料的选择与处理选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄进行冲洗（冲洗的目是洗去灰尘，且不要太干净，以防止洗去野生型酵母菌），然后再除去枝梗。（二）防止发酵液被污染1、榨汁机要清洗干净，并晾干。2、发酵瓶要清洗干净，用体积分数70%的酒精消毒。3、装入葡萄汁后，封闭充气口。（三）控制好发酵条件1、葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约1/3的空间（目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；同时可防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出）。2、制作葡萄酒过程中，将温度严格控制在18～25℃，时间控制在10～12d左右，可通过出酶酶酶2料口对发酵的情况进行及时的监测。3、制作葡萄醋的过程中，将温度严格控制在30～35℃，时间控制在7～8d左右，并注意适时通过充气口充气。四、课题延伸（一）如何判断果酒的制作是否成功？1、发酵后取样，通过嗅味或品尝进行初步鉴定；2、显微镜观察酵母菌数量变化进行鉴定；3、，用重铬酸钾来检验是否有酒精产生。在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。检测时，先在试管中加入发酵液2mL，再滴入物质的量的浓度为3mol/L的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴。（二）如何判断果醋的制作是否成功？1、通过嗅味或品尝进行初步鉴定；2、显微镜观察醋酸菌数量变化进行鉴定；3、检测发酵前后的PH作进一步鉴定。【教材答案】（一）旁栏思考题1.你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？答：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？提示：葡萄应先冲洗、再去枝梗；榨汁机、发酵装置要清洗干净；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18～25℃？制葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35℃？答：温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20℃左右最适合酵母菌繁殖。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30～35℃，因此要将温度控制在30～35℃。4.制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？答：醋酸菌是好氧菌，在将酒精变为醋酸时需要氧的参与，因此要适时向发酵液中充气。（二）［资料］发酵装置的设计讨论题请分析此装置中的充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？结合果酒、果醋的制作原理，你认为应该如何使用这个发酵装置？答：充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精发酵时用来排出CO2的；出料口是用来取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。五、查漏补缺3专题二课题一微生物的实验室培养1、培养基：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。⑴培养基按照物理性质．．．．可分为液体培养基（主要用于工业生产）、半固体培养基（观察细菌运动、鉴别菌种）和固体培养基（主要用于菌种的分离、计数、鉴别）。在液体培养基中加入凝固剂琼脂后，制成琼脂固体培养基。微生物在固体培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。菌落是菌种鉴定的重要依据。⑵按照培养基的用途，可将培养基分为选择培养基和鉴别培养基。⑶培养基的化学成分包括：水、无机盐、碳源、氮源、（生长因子）等。无机碳源不能为微生物提供能量；含碳有机物是异养型微生物的碳源和能源；无机氮源NH3既是硝化细菌的氮源，也是其能源；N2是固氮菌（如根瘤菌）的氮源。2、无菌技术：获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，要注意以下几个方面：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器具进行灭菌。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经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。3、消毒与灭菌的区别⑴消毒：指使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部一部分微生物（不包括芽孢和孢子）。消毒常用煮沸消毒法、巴氏消毒法（对于一些不耐高温的液体）、化学药剂消毒、紫外线消毒。⑵灭菌：则是指使用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。灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌。⑶灭菌方法：①接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法；②玻璃器皿、金属用具等使用干热灭菌法，所用器械是干热灭菌箱；③培养基、无菌水等使用高压蒸汽灭菌法，所用器械是高压蒸汽灭菌锅。（4）消毒与灭菌的共同点：①都需借助理化性质营造微生物难以生存的不良环境；②其作用原理都是通过使蛋白质变性来抑制微生物的生命活动或杀死微生物。4、制作牛肉膏蛋白胨固体培养基⑴方法步骤：计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。①称量：牛肉膏黏稠，用称量纸称取；牛肉膏、蛋白胨易吸潮，称取要快、加盖。②溶化：牛肉膏、称量纸、少量水加热溶解→取纸→蛋白胨、NaCl→琼脂→补水定容→调pH。思考：溶化时为什么要将牛肉膏连同称量纸一起加热?答：可保证粘附在称量纸上的牛肉膏也能溶于水中,减少误差③倒平板：待培养基冷却到50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。【教材答案】1.无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？4答：还能有效避免操作者自身被微生物感染。2.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？答：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。3.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。4.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？答：平板冷凝后，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。5.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。5、纯化大肠杆菌⑴微生物接种的方法最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法。⑵平板划线法是通过接种环在琼脂固体培养基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。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体（菌落）。⑶稀释涂布平板法是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。分为系列稀释操作和涂布平板操作两步。⑷用平板划线法和稀释涂布平板法接种的目的是：使聚集在一起的微生物分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落，以便于纯化菌种。⑸平板划线法操作步骤：详见教材⑹平板划线操作的讨论：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。⑺稀释涂布平板法中涂布平板操作的步骤：①将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。②取少量菌液，滴加到培养基表面。③将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃尽后，冷却8～10s。④用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。（8）平板划线法与稀释涂布平板法各自的优缺点是什么？①共同点：都能使细菌纯化；②不同点：平板划线法不易分离出单个菌落，不能计数；稀释涂布平板法能使单菌落分离，便于计数。③优缺点：稀释涂布平板法统计样品中的数目往往比实际数目低，这是因为当两个或多个细胞5连在一起时，平板观察到的只是一个菌落。6、菌种培养将接种后的培养基和一个未接种的培养基（起对照作用）一起放入37℃恒温箱中培养，分别观察并记录结果。7、菌种的保存⑴对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法。（于4℃的冰箱中保藏。缺点：这种方法保存的时间不长，菌种容易被污染或产生变异。）⑵对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。（菌液与甘油充分混匀后放在-20℃的冷冻箱中保存。）8、查漏补缺专题二课题二土壤中分解尿素的细菌的分离与计数一、课题背景尿素---是一种重要的农业氮肥，但尿素不能直接被农作物吸收。只有当土壤中的细菌将尿素分解成氨之后，才能被植物利用。土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶。二、筛选菌株（1）实验室中微生物的筛选应用的原理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。（2）选择培养基在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称作选择培养基。加入青霉素的培养基：细菌不生长，酵母菌、霉菌等真菌能生长；不加含碳有机物的无碳培养基：分离自养型微生物；加入高浓度的食盐的培养基：可选择培养金黄色葡萄球菌等。三、统计菌落数目（1）测定微生物数量的常用方法有稀释涂布平板法和显微镜直接计数法。（2）显微镜直接计数法缺点:不能区分死菌与活菌.6【例】每一个大方格边长为1mm，则每一大方格的面积为1mm2，盖上盖玻片后，载玻片与盖玻片之间的高度为0.1mm，所以计数室的容积为0.1mm3。下面以一个大方格有25个中方格的计数板为例进行计算：设五个中方格中总菌数为A，菌液稀释倍数为B，那么，一个大方格中的总菌数是多少?1ml菌液中的总菌数?(1ml=1cm3=1000mm3）【答案】5A5AB×104（3）稀释涂布平板法统计样品中活菌的数目（又叫间接计数法或活菌计数法）①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。②公式：每mL样品中的菌株数=（C÷V）×M；C代表计数的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液体积，M代表稀释倍数。③为了保证结果准确，一般设置3～5个平板（至少3个），选择菌落数在30～300的平板进行计数，并取平均值。④缺点：统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。因为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，统计结果一般用菌落数而不是活菌数来表示。四、设置对照设置对照的主要目的是:排除实验组中非测试