1、高中生物选修一生物技术实践 知识点总结 专题一 传统发酵技术的应用 课题一 果酒和果醋的制作 1、发酵：通过微生物技术的培养来生产大量代谢产物的过程。 2、有氧发酵：醋酸发酵 谷氨酸发酵 无氧发酵：酒精发酵 乳酸发酵 3、酵母菌是兼性厌氧菌型微生物真菌 酵母菌的生殖方式：出芽生殖(主要) 分裂生殖 孢子生殖 4、在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。 C6H12O66O26CO26H2O 5、在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。 C6H12O62C2H5OH 2CO2 6、 20左右最适宜酵母菌繁殖 酒精发酵时一般将温度控制在 18-25 7、在葡萄酒自然发酵的过程中,起主要作用的是附着
2、在葡萄皮表面的野生型酵母菌 .在发酵过程中,随着酒精浓度的提高, 红葡萄皮的色素也进入发酵液,使葡萄酒呈现深红色.在缺氧 呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到制约。 8、醋酸菌是单细胞细菌(原核生物),代谢类型是异养需氧型,生殖方式为二分裂 9、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。 2C2H5OH4O2CH3COOH6H2O 10、控制发酵条件的作用醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。醋酸菌最适生长温度为 3035 ，
3、控制好发酵温度，使发酵时间缩短，又减少杂菌污染的机会。有两条途径生成醋酸：直接氧化和以酒精为底物的氧化。 11、实验流程：挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵果酒（ 醋酸发酵果醋） 12、酒精检验：果汁发酵后是否有酒精产生，可以用重铬酸钾来检验。在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。先在试管中加入发酵液 2L，再滴入物质的量浓度为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，振荡试管，观察颜色 13、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 酵时用来排出二氧化碳的；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相连接，其目的是防
4、止空气中微生物的污染。开口向下的目的是有利于二氧化碳的排出。使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应该充气口连接气泵，输入氧气。 疑难解答 （1 ）你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？ 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？ 如：要先冲洗葡萄，再除去枝梗；榨汁机、发酵装置要清洗干净，并进行酒精消毒；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 1825？制葡萄醋时，为什么要将温度控制在 3035 ？ 温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20左右最适合酵母菌的
5、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 3035 ，因此要将温度控制在 3035 。 专题二 微生物的培养与应用 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，是进行微生物培养的物质基础。 2.培养基按照物理性质可分为液体培养基 半固体培养基和固体培养基。在液体培养基中加入凝固剂琼脂（是从红藻中提取的一种多糖，在配制培养基中用作凝固剂）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。根据菌落的特征可以判断是哪一种菌。液体培养基应用于工业或生活生产，固体培养基应用于微生物
6、的分离和鉴定，半固体培养基则常用于观察微生物的运动及菌种保藏等。 3.按照成分培养基可分为人工合成培养基和天然培养基。合成培养基是用成分已知的化学物质配制而成，其中成分的种类比例明确，常用于微生物的分离鉴定。天然培养基是用化学成分不明的天然物质配制而成，常用于实际工业生产。 4.按照培养基的用途，可将培养基分为选择培养基和鉴定培养基。选择培养基是指在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物生长，促进所需要的微生物的生长。鉴别培养基是根据微生物的特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品配制而成的，用以鉴别不同类别的微生物。 划分标准 培养基种类 特点 用途 物理性质 液体培养基 不加凝固剂
7、 工业生产 半固体培养基 加凝固剂，如琼脂 观察微生物的运动、分类、鉴定 固体培养基 加凝固剂，如琼脂 微生物分离、鉴定、活菌计数 化学组成 天然培养基 含化学成分不明确的天然物质 工业生产 合成培养基 培养基成分明确（用化学成分已知的化学物质配成） 分类、鉴定 目的用途 选择培养基 培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长 培养、分离出特定微生物 鉴别培养基 根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品 鉴别不同种类的微生物 5.培养基的化学成分包括 水 、 无机盐 、 碳源 、 氮源 、生长因子等。 6.碳源：能为微生物的代谢提供碳元素的物
8、质。如 CO2、NaHCO3 等无机碳源；糖类、石油、花生粉饼等有机碳源。异养微生物只能利用有机碳源。单质碳不能作为碳源。 7.氮源：能为微生物的代谢提供氮元素的物质。如 N2、NH3 、NO3- 、NH4+（无机氮源）蛋白质、氨基酸、尿素、牛肉膏、蛋白胨（有机氮源）等。只有固氮微生物才能利用 N2。 8.培养基还要满足微生物生长对 pH、特殊营养物质以及氧气的要求。例如，培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素，培养霉菌时须将培养基的 pH 调至酸性，培养细菌是需要将 pH 调至中性或微碱性，培养厌氧型微生物是则需要提供无氧的条件 9.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
9、下几个方面： 对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。 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。 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。 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。 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？ 答：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。 10.消毒与灭菌的区别 消毒指使用较为温和的物理或化学方法仅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） 。消毒方法常用煮沸消毒法，巴氏消毒法（对于一些不耐高温的液体）还有化学药剂（如酒精、氯气、石炭酸等）消
10、毒、紫外线消毒。 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。 比较项 理化因素的作用强度 消灭微生物的数量 芽孢和孢子能否被消灭 消毒 较为温和 部分生活状态的微生物 不能 灭菌 强烈 全部微生物 能 灭菌方法： 接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法； 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 ； 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 。 表面灭菌和空气灭菌等使用紫外线灭菌法，所用器械是紫外灯 。 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
11、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 实验操作的空间、操作者的衣服和手 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 56 min） 、巴氏消毒法（如在 80，煮 15 min） ；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 三种常用灭菌方法的比较 灭菌方法 灭菌条件 灭菌时间 适用材料或用具 灼烧灭菌 酒精灯火焰的充分燃烧层 直至烧红 接种环、接种针或其他金属工具 干热灭菌 干热灭菌箱内，160170 1 2 h 玻璃器皿（吸管、培养皿） 和
12、金属用具等 高压蒸汽灭菌 100kPa，121 15 30 min 培养基等 11制作牛肉膏蛋白胨固体培养基 （1 ）方法步骤：计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。 （ 2）倒平板操作的步骤： 将灭过菌的培养皿放在火焰旁的桌面上，右手拿装有培养基的锥形瓶，左手拔出棉塞。 右手拿锥形瓶，将瓶口迅速通过火焰。 用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，右手将锥形瓶中的培养基（约 1020mL）倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖。 等待平板冷却凝固，大约需 510min。然后，将平板倒过来放置，使培养皿盖在下、皿底在上。 12倒平板操作的讨论 （1 ）培养基灭菌后，需要冷却到 50左右时，才
13、能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？ 4 提示：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。 （2 ）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。 （3）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。（4）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
14、，因此最好不要用这个平板培养微生物。 13纯化大肠杆菌 （1 ）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。 （2）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，这就是菌落。 （3 ）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。 （4 ）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。
15、（5）平板划线法操作步骤：将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环烧红。在火焰旁冷却接种环，并打开棉塞。 将试管口通过火焰。将已冷却的接种环伸入菌液中蘸取一环菌液。将试管通过火焰，并塞上棉塞。左手将皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖。注意不要划破培养皿。灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域内划线。重复以上操作，在三、四、五区域内划线。注意不要将最后一区的划线与第一区相连。将平板倒置放入培养箱中培养。 （6）涂布平板操作的步骤： 将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。取少量菌液，滴加到培养基表面。将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃
16、尽后，冷却 810s。 用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。 14平板划线操作的讨论 （1 ）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。 （2 ）在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线
17、？ 答：以免接种环温度太高，杀死菌种。 （3 ）在作第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？ 答：划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 5 15涂布平板操作的讨论 涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。结合平板划线与系列稀释的无菌操作要求，想一想，第 2 步应如何进行无菌操作？ 提示：应从操作的各个细节保证“无菌” 。例如，酒精灯与培养皿的距离要合适、吸管头不要接触任何其他物体、吸管要在酒精灯火焰周围；等等。 16菌种的保存 （1 ）对于频繁使用的菌种，
18、可以采用临时保藏的方法。 临时保藏方法 ：将菌种接种到试管的固体斜面培养基上，在合适的温度下培养。当菌落长成后，将试管放入 4的冰箱中保藏。以后每 36 个月，都要重新将菌种从旧的培养基上转移到新鲜的培养基上。 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。 （2）对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。 在 3mL 的甘油瓶中，装入 1mL 甘油后灭菌。将 1mL 培养的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充分混匀后，放在20的冷冻箱中保存。 疑难解答 （1 ）生物的营养 营养是指生物摄取、利用营养物质的过程。营养物质是指维持机体生命活动，保证发育、生殖所需的外源物质。 人及动物的营
19、养物质：水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素六类。 植物的营养物质：矿质元素、水、二氧化碳等三类。 微生物的营养物质：水、无机盐、碳源、氮源及特殊营养物质五类。 （2 ）确定培养基制作是否合格的方法 将未接种的培养基在恒温箱中保温 12 天，无菌落生长，说明培养基的制备是成功的，否则需要重新制备。 课题二 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1尿素：是一种重要的农业氮肥，尿素并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，是因为他们能合成脲酶，尿素最初是从人的尿液中发现的 2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
20、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 ）选择性培养基 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。 （3）配制选择培养基的依据 根据选择培养的菌种的生理代谢特点加入某种物质以达到选择的目的。例如，培养基中不加入有机物可以选择培养自养微生物；培养基中不加入氮元素，可以选择培养能固氮的微生物；加入高浓度的食盐可选择培养金黄色葡萄球菌等。 3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。 （2 ）稀释涂布平板法统计样品中活菌的数目的原理 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细菌。为了保证结果准确，
