（天津专用）2020届高考生物一轮复习 专题24 生物技术实践教师用书（PDF，含解析）

第十单元生物技术实践专题２４　生物技术实践对应学生用书起始页码Ｐ２４９考点１微生物的培养、分离与数量测定　　一、微生物的培养基１．微生物的培养基营养要素来源功能碳源无机碳源ＣＯ２、ＮａＨＣＯ３、ＣａＣＯ３等含碳无机物有机碳源糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、花生粉饼等①构成细胞物质和一些代谢产物②既是碳源又是能源（有机碳源）氮源无机氮源ＮＨ３、铵盐、硝酸盐、Ｎ２等有机氮源牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物生长因子维生素、氨基酸、碱基①酶和核酸的组成成分②参与代谢过程中的酶促反应　　２．培养基的制备：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板３．培养基的类型及作用（１）根据物理性质可分为固体培养基、半固体培养基和液体培养基。（２）根据功能可分为选择培养基和鉴别培养基。类型实例选择培养基培养基中加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌等真菌培养基中加入高浓度的食盐用于分离得到金黄色葡萄球菌以尿素作为唯一氮源的培养基用于分离分解尿素的细菌不添加氮源的培养基用于分离固氮微生物石油是唯一碳源时，可以抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，达到分离能消除石油污染的微生物的目的培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物鉴别培养基伊红美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌（菌落呈黑色）　　二、无菌技术１．实验室中常用紫外线或化学药物消毒，如用酒精擦拭双手。２．灭菌的方法主要有灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。３．实验操作应在无菌环境中进行，例如酒精灯火焰旁。三、微生物的分离纯化培养技术１．目的：在培养基上形成由单个菌种繁殖而来的子细胞群体———菌落。２．方法：平板划线法、稀释涂布平板法３．实例———纤维素分解菌的分离（１）方法：刚果红染色法。（２）原理刚果红纤维素}→红色复合物纤维素酶→红色消失、出现透明圈。（３）标志：使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基，根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。（４）操作流程土壤取样：富含纤维素的环境　　↓选择培养：用选择培养基培养，以增加纤维素分解菌的数量　　↓梯度稀释　　↓涂布平板：将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上　　↓挑选产生透明圈的菌落：产生纤维素酶的菌落周围出现透明圈注意：纤维素酶是一种复合酶，它包括Ｃ１酶、Ｃｘ酶和葡萄糖苷酶，其作用如下：纤维素Ｃ１酶、Ｃｘ酶→纤维二糖葡萄糖苷酶→葡萄糖纤维素酶（复合酶）↓↓四、微生物的筛选与计数１．原则：人为提供有利于目的菌株生长的条件，同时抑制或阻止其他微生物的生长。２．统计菌落数目的方法（１）显微镜直接计数法①原理：利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。②仪器：显微镜、特定细菌计数板或血细胞计数板。③缺点：不能区分死菌与活菌。（２）间接计数法（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，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。②计算公式：每克样品中的菌株数＝（Ｃ÷Ｖ）×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。③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３０～３００的平板进行计数。３．实例———土壤中分解尿素细菌的计数项目详细内容实验原理（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􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋续表项目详细内容数量统计（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　　（１）什么是琼脂？提示：琼脂是一种从海藻中提取的多糖，在常规培养条件下呈现固态。　　（２）为什么要将冷凝后的平板倒置？提示：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。　　（３）为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？提示：由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土样中获得目的微生物的概率要高于普通环境。考点２传统发酵技术　　一、果酒与果醋的作用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、无糖：乙醇→乙醛→醋酸条件温度酒精发酵１８～２５℃最适为３０～３５℃空气前期：需氧后期：不需氧需充足的氧气时间１０～１２ｄ７～８ｄ　　２．制作流程挑选葡萄冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵→果醋↓果酒↓３．葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入发酵液。４．现在工厂生产果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，采取的措施是直接在果汁中加入人工培养的酵母菌。５．果酒和果醋发酵装置的设计思路装置图结构作用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（１）制作果酒使用的葡萄应先冲洗，然后除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。对于果酒的自然发酵，冲洗不要反复进行，以免使酵母菌数量减少，发酵周期加长，产生的果酒中酒精含量下降。（２）不同发酵过程所需的温度不同。制作葡萄酒时将温度严格控制在１８～２５℃之间，时间控制在１０～１２天；制葡萄醋时，将温度严格控制在３０～３５℃之间，时间控制在７～８天，并注意适时通过充气口充气。（３）发酵利用的菌种并非都是厌氧微生物。酵母菌是兼性厌氧微生物，醋酸菌和毛霉都是需氧微生物。二、腐乳的制作１．菌种：主要是毛霉。２．原理（１）蛋白质蛋白酶→肽、氨基酸（２）脂肪脂肪酶→甘油＋脂肪酸３．腐乳的制作流程让豆腐上长出毛霉：直接接种或利用空气中的毛霉孢子加盐腌制析出豆腐中的水分抑制微生物生长{加卤汤装瓶酒：含量１２％左右，抑制微生物生长，使腐乳具有独特的香味香辛料：调味、防腐杀菌{密封腌制：用酒精灯对瓶口灭菌后密封↓↓↓４．影响腐乳品质的因素（１）盐①浓度过低，不足以抑制微生物生长，豆腐易腐败变质。②浓度过高，会影响腐乳口味。（２）酒的含量：一般控制在１２％左右。（３）香辛料：具调味、杀菌作用。（４）温度：１５～１８℃。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．原理：乳酸菌将葡萄糖转化成乳酸。４．制作步骤５．亚硝酸盐含量的测定（１）亚硝酸盐的产生：硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成亚硝酸盐。（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。　　（１）利用所学的生物知识，解释豆腐长白毛是怎么一回事儿。提示：豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝，严格来说是直立菌丝，在豆腐中还有匍匐菌丝。　　（２）为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶？提示：酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵，抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长，因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。　　（３）为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？你认为这层白膜是怎么形成的？提示：形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌繁殖。　　（４）为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不吃存放时间过长和变质的蔬菜。提示：有些蔬菜，如小白菜和萝卜等，含有丰富的硝酸盐。当这些蔬菜放置过久，发生变质或者煮熟后存放太久时，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康。􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋对应学生用书起始页码Ｐ２５１辨认、比较微生物的培养方法及应用（科学思维）１．果酒、果醋、腐乳和泡菜制作的比较采用表格的形式对果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作中所用菌种进行比较，如表所示：酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物学分类真核生物原核生物真核生物原核生物生活方式异养兼性厌氧异养需氧异养需氧异养厌氧发酵时的适宜温度１８～２５℃３０～３５℃１５～１８℃室温主要生殖方式出芽生殖二分裂生殖孢子生殖二分裂生殖主要用途酿酒、发面酿醋制作腐乳制作酸奶、泡菜　　２．消毒与灭菌的区别比较项目消毒灭菌条件使用较为温和的理化方法使用强烈的理化因素结果杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物（不包括芽孢和孢子）杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子适用实验操作空间、操作者的衣服和手等培养微生物的培养器皿、接种用具和培养基等常用方法煮沸消毒法（如在１００℃，煮沸５～６ｍｉｎ）、巴氏消毒法；使用酒精、氯气、石炭酸等化学药剂进行消毒灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌等　　３．微生物的纯化培养———平板划线法与稀释涂布平板法的区别方法平板划线法稀释涂布平板法注意事项（１）接种环的灼烧①第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培养物②之后每次划线前：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线末端③划线结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者（２）灼烧接种环之后，要冷却后再进行取种，以免温度太高杀死菌种（３）划线时最后一区域不要与第一区域相连（４）划线用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破（１）稀释操作时：每支试管及其中的９ｍＬ水、移液管等均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰１ｃｍ～２ｃｍ处（２）涂布平板时①涂布器用体积分数为７０％的酒精消毒，取出时，让多余酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃②不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中，以免引燃其中的酒精目的在培养基上形成由单个菌种繁殖而来的子细胞群体———菌落培养平板冷凝后倒置培养，防止皿盖上水珠落入培养基造成污染１．消毒≠灭菌（１）消毒是用较为温和的理化方法杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物（不包括芽孢和孢子）。（２）灭菌是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、孢子。２．显微计数法和间接计数法的特点（１）显微计数法：不能区分死菌与活菌，计数结果时数值偏大。（２）间接计数法（活菌计数法）：也叫稀释涂布平板法，其计数结果为数值偏小。３．稀释涂布平板法和平板划线法的用途不完全相同（１）稀释涂布平板法：既能分离细菌，也能用于计数。（２）平板划线法：只能纯化、分离细菌，不能用于计数。􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋４．稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，是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，统计结果用菌落数而不是用活菌数来表示。探究如何从土壤中分离自生固氮菌并计数实验原理：自生固氮菌是一种可以将空气中氮气还原成氨的微生物。农田的表层土壤中，自生固氮菌的含量比较多，将用表层土壤制成的土壤稀释液，接种到无氮培养基上，进行培养，在这种情况下，只有能利用Ｎ２的微生物才能生长繁殖，用这种方法，可以将自生固氮菌与其他细菌分离开来。材料与用具：农田的表层土，无氮培养基、牛肉膏蛋白胨培养基、盛９ｍＬ无菌水的大试管若干、无菌移液管、无菌涂布器、无菌培养皿、盛９０ｍＬ无菌水的锥形瓶、酒精灯、恒温箱等。方法步骤：（１）倒平板。分别将无氮培养基、牛肉膏蛋白胨培养基倒平板，应在