2021新編課件浙科版高中生物選擇性必修3生物技術(shù)與工程全冊各章節(jié)教學(xué)課件(按教學(xué)課時排序)

1、第一章 發(fā)酵工程第二章 植物細(xì)胞工程 P128第三章 動物細(xì)胞工程 P184第四章 基因工程 P288第五章 生物技術(shù)的安全與倫理 P433浙科版高中生物選擇性必修3生物技術(shù)與工程教學(xué)課件第一節(jié)水和無機(jī)鹽是構(gòu)成細(xì)胞的第三節(jié)發(fā)酵工程為人類提供多樣的生物產(chǎn)品 P84第二節(jié)純凈的目標(biāo)微生物可通過分離和純化獲得 P34第一章 發(fā)酵工程一、發(fā)酵工程和培養(yǎng)基1.發(fā)酵工程2.培養(yǎng)基 【微思考】 大腸桿菌在液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基中的繁殖速度是否相同?請說明理由。提示 不相同。由于細(xì)胞與固體培養(yǎng)基的接觸面積較小,細(xì)胞與環(huán)境間物質(zhì)交換速度相對較慢,培養(yǎng)基表面的微生物生長速度比在液體培養(yǎng)基中慢。自我檢測1.培養(yǎng)微生

2、物時,需要給它們提供生長所需的各種物質(zhì),滿足它們生長繁殖所需的各種條件。判斷下列關(guān)于培養(yǎng)基的描述是否正確。(1)培養(yǎng)基按照物理特征的不同可分為固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基等,固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基的區(qū)別在于前者因加入凝固劑呈固體狀態(tài),而后者為液體狀態(tài)。()(2)培養(yǎng)基的主要成分為水、碳源、氮源、無機(jī)鹽等,此外還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。() (3)培養(yǎng)細(xì)菌時,需要將培養(yǎng)基的pH調(diào)至酸性,培養(yǎng)霉菌時則需調(diào)至中性或弱堿性。()(4)培養(yǎng)厭氧型微生物時,除需要提供無機(jī)碳源之外,還需要提供無氧的條件。()(5)瓊脂固體培養(yǎng)基是在液體培養(yǎng)基中加入瓊脂制成的,是實(shí)驗(yàn)室中最常用的培養(yǎng)基

3、之一,微生物在其表面或內(nèi)部生長后可形成光鏡可見的菌落。()2.不同的微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需求各不相同。下列關(guān)于一種以CO2為唯一碳源的自養(yǎng)型微生物營養(yǎng)的描述,不正確的是()A.氮源為該微生物提供必要的氮元素B.碳源也是該微生物的能源物質(zhì)C.無機(jī)鹽是該微生物不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)D.水是該微生物的營養(yǎng)要素之一答案 B解析 CO2為無機(jī)物,只能作碳源而不能作為能源物質(zhì)。二、滅菌和無菌操作技術(shù)可以排除非目標(biāo)微生物的干擾1.三種控制有害微生物的方法2.滅菌方法 小提示 芽孢對加熱、紫外線照射和化學(xué)藥物都具有極強(qiáng)的抵抗能力。 自我檢測1.保證器具和培養(yǎng)基無菌是獲得微生物“純”培養(yǎng)物的基礎(chǔ)。判斷下列關(guān)于無菌技術(shù)

4、表述的正誤。(1)獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止外來雜菌的入侵。無菌技術(shù)應(yīng)圍繞如何避免雜菌的污染展開。()(2)滅菌相比消毒對微生物的殺滅更徹底。()(3)無菌操作的對象只要是沒有生物活性的材料(如培養(yǎng)基、接種環(huán)等)都可采用高壓蒸汽滅菌法進(jìn)行滅菌。() (4)培養(yǎng)基最常用的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌。()(5)做好消毒和滅菌工作后,要注意避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品接觸。()(6)為了避免周圍環(huán)境中微生物的污染,許多操作都應(yīng)在超凈工作臺并在酒精燈火焰的充分燃燒層進(jìn)行。()(7)在全部培養(yǎng)工作結(jié)束后,所有使用過的器具、廢棄物等都必須先經(jīng)過高壓滅菌后再洗滌或傾倒。() 2.下列關(guān)于滅菌和

5、消毒的理解,錯誤的是()A.滅菌是指使用強(qiáng)烈的物理、化學(xué)方法殺死物體表面以及內(nèi)部的一切微生物,包括芽孢B.消毒和滅菌實(shí)質(zhì)是相同的C.接種環(huán)用灼燒法滅菌D.常用的滅菌方法有灼燒法、高壓蒸汽滅菌法等答案 B解析 滅菌與消毒是兩個概念。滅菌時要根據(jù)不同的材料選用不同的滅菌方法,如接種環(huán)用灼燒滅菌法,培養(yǎng)基用高壓蒸汽滅菌法。消毒是指使用較為溫和的物理、化學(xué)方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分不需要的微生物。三、活動:配制可用于培養(yǎng)酵母菌的馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基1.目的要求:配制液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基。2.材料用具:馬鈴薯、蔗糖、瓊脂、天平、試管、燒杯、三角瓶、培養(yǎng)皿、封口膜(或紗布)、牛皮紙或報紙、橡皮筋、小刀、

6、高壓滅菌鍋、玻璃漏斗、移液器等。3.方法步驟 4.注意事項(xiàng) 【微思考】 培養(yǎng)基中的瓊脂能否成為酵母菌生長的碳源?提示 不能。瓊脂是實(shí)驗(yàn)室中常用的凝固劑,絕大多數(shù)微生物并不能利用瓊脂。探究點(diǎn)一培養(yǎng)基情境創(chuàng)設(shè) 下表是牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的配方,分析回答下列問題。牛肉膏和蛋白胨來源于動物,含有糖、維生素和有機(jī)氮等營養(yǎng)物質(zhì)材料牛肉膏蛋白胨NaCl瓊脂水用量5 g10 g5 g20 g定容至1 000 mL1.根據(jù)培養(yǎng)基的物理特征,該培養(yǎng)基屬于什么培養(yǎng)基?理由是什么?提示 固體培養(yǎng)基。因?yàn)樵撆囵B(yǎng)基的配方中含有凝固劑瓊脂。2.該培養(yǎng)基中主要提供碳源和氮源的物質(zhì)分別是什么?屬于有機(jī)物還是無機(jī)物?提示 牛肉膏主

7、要提供碳源,蛋白胨主要提供氮源。二者均屬于有機(jī)物。3.該培養(yǎng)基培養(yǎng)的微生物同化作用類型是什么?理由是什么?提示 異養(yǎng)型。因?yàn)樵撐⑸锏奶荚春偷词怯袡C(jī)物。4.試從碳源和氮源的角度分析不同類型微生物所需的培養(yǎng)基成分的特點(diǎn)。 項(xiàng)目自養(yǎng)型微生物異養(yǎng)型微生物碳源CO2、Na2CO3等無機(jī)物氮源 糖類等有機(jī)物 NH3、硝酸鹽等無機(jī)物 尿素、蛋白質(zhì)等有機(jī)物 歸納總結(jié)(1)培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物,通常需要提供無機(jī)碳源,如CO2、NaHCO3等;而培養(yǎng)異養(yǎng)型微生物,則需要提供有機(jī)碳源,如糖類、脂肪酸、花生粉餅、石油等。(2)如果培養(yǎng)基里沒有有機(jī)碳源,則通常培養(yǎng)的是自養(yǎng)型微生物;若培養(yǎng)基里含有有機(jī)碳源,則通常培養(yǎng)的是

8、異養(yǎng)型微生物。(3)如果培養(yǎng)基的配方中沒有瓊脂,則通常為液體培養(yǎng)基;若培養(yǎng)基的配方中含有瓊脂,則通常為固體或半固體培養(yǎng)基。探究應(yīng)用1.下列有關(guān)培養(yǎng)基的敘述,錯誤的是()A.培養(yǎng)基是為滿足微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的需求而配制的混合養(yǎng)料B.培養(yǎng)基只有兩類:液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基C.培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基中必須添加有機(jī)碳源D.微生物在固體培養(yǎng)基表面生長可形成肉眼可見的菌落答案 B解析 培養(yǎng)基是人們?yōu)闈M足微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的需求而配制的混合養(yǎng)料,A項(xiàng)正確;培養(yǎng)基的分類標(biāo)準(zhǔn)不同,其種類也不同,如培養(yǎng)基按所含化學(xué)成分可分為合成培養(yǎng)基和天然培養(yǎng)基,B項(xiàng)錯誤;大腸桿菌屬于異養(yǎng)型微生物,培養(yǎng)異養(yǎng)型微

9、生物的培養(yǎng)基中必須添加有機(jī)碳源,C項(xiàng)正確;微生物在固體培養(yǎng)基表面生長可形成肉眼可見的菌落,D項(xiàng)正確。2.下列有關(guān)培養(yǎng)基成分及其特殊要求的敘述,正確的是()A.培養(yǎng)基中必須添加碳源B.培養(yǎng)基中必須添加維生素C.培養(yǎng)厭氧型微生物需要提供無氧的條件D.培養(yǎng)霉菌時需要將pH調(diào)到堿性答案 C解析 培養(yǎng)以CO2作為碳源的自養(yǎng)型微生物時,培養(yǎng)基中不需要添加碳源,A項(xiàng)錯誤;不同微生物的營養(yǎng)需求不同,培養(yǎng)基中不一定需要添加維生素,B項(xiàng)錯誤;培養(yǎng)厭氧型微生物需要提供無氧的條件,C項(xiàng)正確;霉菌要求在中性偏酸的環(huán)境中生長,D項(xiàng)錯誤。探究點(diǎn)二消毒和滅菌方法科學(xué)思維 消毒、滅菌是生產(chǎn)生活及實(shí)驗(yàn)室中控制有害微生物常用的方法

10、。回答下列有關(guān)問題。1.消毒和滅菌的原理是什么?提示 消毒和滅菌的原理都是使微生物的蛋白質(zhì)變性,借此殺死微生物。2.消毒和滅菌都能殺死所有微生物嗎?提示 滅菌可殺死處理材料中的全部微生物(包括芽孢),而消毒僅能殺死物體表面或內(nèi)部的部分微生物(一般不包括芽孢)。3.消毒和滅菌是否適用于所有的生物和物品?提示 不是。無菌技術(shù)既要考慮效果,又要考慮操作對象的承受能力,例如,活體生物材料、操作者的雙手等只能消毒,而不能滅菌。4.無菌技術(shù)除了用來防止實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外,還有什么目的?提示 無菌技術(shù)還能有效避免污染環(huán)境以及操作者自身被微生物感染。歸納提升消毒與滅菌的比較探究應(yīng)用1.金黃色

11、葡萄球菌有很強(qiáng)的致病力,常引起骨髓炎等,還可能引起食物中毒。實(shí)驗(yàn)中下列做法錯誤的是()A.對接種環(huán)進(jìn)行灼燒處理B.帶菌培養(yǎng)基必須經(jīng)高壓蒸汽滅菌后才能倒掉C.帶菌培養(yǎng)基必須經(jīng)加熱后才能倒掉D.接種后雙手必須經(jīng)肥皂洗凈,再用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精棉球擦拭答案 C解析 帶菌培養(yǎng)基必須經(jīng)高壓蒸汽滅菌后才能倒掉,簡單的加熱達(dá)不到滅菌效果,C項(xiàng)錯誤。2.防止外來雜菌的入侵,獲得純凈的培養(yǎng)物,是研究和應(yīng)用微生物的前提。下列敘述錯誤的是()A.實(shí)驗(yàn)室里可以用煮沸消毒法進(jìn)行消毒B.接種環(huán)、接種針等金屬用具可以直接在酒精燈火焰的不充分燃燒層灼燒滅菌C.在實(shí)驗(yàn)室中,切不可吃東西、喝水,離開實(shí)驗(yàn)室時一定要洗手,以防止

12、被微生物感染D.玻璃器皿和金屬用具等可以采用高壓蒸汽滅菌答案 B解析 灼燒滅菌應(yīng)該在酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒,B項(xiàng)錯誤。第二節(jié)純凈的目標(biāo)微生物可通過 分離和純化獲得一、采用劃線或涂布的接種方法能夠?qū)崿F(xiàn)對目標(biāo)微生物的分離和純化1.接種方法小提示 劃線的過程也是對菌種進(jìn)行分散的過程。這樣接種后經(jīng)過培養(yǎng),在劃線的尾部就能得到單個細(xì)胞生長繁殖成的單菌落。2.活動:接種、培養(yǎng)并分離酵母菌 【微思考】 采用平板劃線法接種菌種時,哪些操作可防止雜菌污染?提示 (1)接種前將接種環(huán)放在酒精燈火焰上灼燒滅菌。(2)劃線操作在酒精燈火焰旁進(jìn)行。(3)接種環(huán)蘸取菌液前后,均要將盛有菌液的試管管口通過火焰。(4)劃

13、線時將培養(yǎng)皿的皿蓋打開一條縫隙,用接種環(huán)在培養(yǎng)基表面迅速劃線,劃線后及時蓋上皿蓋。自我檢測1.接種是指微生物進(jìn)入培養(yǎng)基質(zhì)的過程。判斷下列關(guān)于接種過程的描述是否正確。(1)平板劃線操作中,劃完一個區(qū)域后要將接種環(huán)灼燒,再劃下一個區(qū)域。()(2)若皿蓋和皿底之間濺上培養(yǎng)基,這個培養(yǎng)基不可再用。()(3)用平板劃線法接種時,每一次劃線前都要蘸取菌種。() (4)需要將一個不接種的培養(yǎng)基放在相同的條件下培養(yǎng),以檢驗(yàn)培養(yǎng)基的滅菌是否合格。()(5)涂布器在使用前需要先浸在酒精中,然后再放在火焰上灼燒,待酒精燃盡后應(yīng)立即進(jìn)行涂布。()(6)所有稀釋倍數(shù)的稀釋菌液涂布成的培養(yǎng)基,都能觀察到和分離出單菌落。(

14、) 2.下列有關(guān)平板劃線操作的敘述,錯誤的是()A.將接種環(huán)放在火焰上灼燒,直到接種環(huán)燒紅B.接種環(huán)在平板上隨機(jī)劃線時不要劃破培養(yǎng)基C.在蘸取菌液前后均要將盛有菌液的試管口通過火焰D.平板冷卻后倒置,放入恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)答案 B解析 接種環(huán)在平板上劃線時并不是隨機(jī)劃線的,B項(xiàng)錯誤。二、采用稀釋涂布平板法和顯微鏡計數(shù)法可測定微生物的數(shù)量1.稀釋涂布平板法可對微生物進(jìn)行計數(shù)2.顯微鏡計數(shù)法可直接對菌液中的微生物進(jìn)行計數(shù)(1)實(shí)驗(yàn)用具(2)步驟 【微思考】 用稀釋涂布平板法來統(tǒng)計樣品中的活菌數(shù)時,為什么通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)就能推測出樣品中的活菌數(shù)?提示 當(dāng)樣品稀釋度足夠高時,平板上的一個菌落一般來

15、源于樣品稀釋液中的一個活菌。自我檢測1.通過對微生物計數(shù)可以研究微生物的繁殖速度等相關(guān)特征。判斷下列關(guān)于微生物計數(shù)的描述是否正確。(1)平板劃線法只能純化細(xì)菌,不能計數(shù);但稀釋涂布平板法能分離細(xì)菌,也能計數(shù)。()(2)利用顯微鏡直接計數(shù)法統(tǒng)計的細(xì)菌數(shù)量就是活菌的數(shù)量。()(3)在利用血細(xì)胞計數(shù)板對菌液中的酵母細(xì)胞進(jìn)行計數(shù)時,應(yīng)先吸取菌液滴于計數(shù)區(qū)內(nèi),再加蓋蓋玻片,最后用吸水紙吸去多余的菌液。()(4)從試管中吸出菌液進(jìn)行計數(shù)之前,應(yīng)先將試管輕輕振蕩幾次,這樣做是為了讓酵母菌全部沉降到試管底部。() 2.若在固體培養(yǎng)基上用稀釋涂布平板法培養(yǎng)細(xì)菌,看到的結(jié)果不可能是() 答案 D解析 A、B、C三

16、項(xiàng)固體培養(yǎng)基上所形成的是一個個分布較為均勻的單個菌落,是用稀釋涂布法培養(yǎng)細(xì)菌得到的結(jié)果。D項(xiàng)固體培養(yǎng)基上所形成的不是均勻的單菌落,是平板劃線分離得到的結(jié)果。三、調(diào)整培養(yǎng)基的配方和培養(yǎng)方式可有目的地培養(yǎng)某種微生物1.選擇培養(yǎng)基2.活動:能分解尿素的微生物的分離與計數(shù) 小提示 實(shí)驗(yàn)過程中要注意無菌操作,如在酒精燈的火焰旁進(jìn)行倒平板、接種,實(shí)驗(yàn)器具的滅菌以及超凈工作臺的消毒等?！疚⑺伎肌?1.在“能分解尿素的微生物的分離與計數(shù)”實(shí)驗(yàn)中,為什么要制備兩種培養(yǎng)基(LB固體培養(yǎng)基和尿素固體培養(yǎng)基)?提示 兩種培養(yǎng)基形成對照,判斷尿素固體培養(yǎng)基是否具有選擇作用。2.如何對土壤懸液進(jìn)行梯度稀釋?提示 將1 g

17、土樣加入99 mL無菌水中,振蕩后即成10-2稀釋液。取上清液 1 mL,轉(zhuǎn)移至9 mL無菌水中,制備出10-3稀釋液,搖勻。依此方法制備出10-4、10-5、10-6、10-7稀釋液。自我檢測1.使用選擇培養(yǎng)基能從混雜的微生物群體中快速篩選出所需種類的目標(biāo)微生物。判斷下列關(guān)于“能分解尿素的微生物的分離和計數(shù)”實(shí)驗(yàn)描述的正誤。(1)篩選分解尿素的微生物的培養(yǎng)基以尿素為唯一氮源,且為液體培養(yǎng)基。()(2)尿素分解菌之所以能分解尿素,是因?yàn)槠淠墚a(chǎn)生脲酶。()(3)能分解尿素的細(xì)菌分解尿素生成了氨,會導(dǎo)致培養(yǎng)基堿性增強(qiáng),所以可以通過在培養(yǎng)基中添加酚紅指示劑(堿性情況下呈紅色)來分離出該細(xì)菌。()(4

18、)可通過培養(yǎng)未接種的培養(yǎng)基,判斷是否存在雜菌污染。() 2.分離能分解尿素的微生物實(shí)驗(yàn)中,為了判斷培養(yǎng)基是否被雜菌污染和選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用,需要設(shè)置的對照組的培養(yǎng)基分別是()A.未接種的選擇培養(yǎng)基,未接種的LB固體培養(yǎng)基B.未接種的培養(yǎng)基,接種了的LB固體培養(yǎng)基C.接種了的選擇培養(yǎng)基,接種了的LB固體培養(yǎng)基D.接種了的培養(yǎng)基,未接種的LB固體培養(yǎng)基答案 B解析 若要判斷培養(yǎng)基是否被雜菌污染,可將未接種的培養(yǎng)基放在恒溫箱中培養(yǎng),一段時間后若有菌落產(chǎn)生,說明培養(yǎng)基被污染,若無菌落產(chǎn)生,說明培養(yǎng)基沒有被污染。要判斷選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用,接種了的選擇培養(yǎng)基是實(shí)驗(yàn)組,將等量的稀釋相同倍

19、數(shù)的菌液接種到LB固體培養(yǎng)基上,作為對照組,在相同的條件下進(jìn)行培養(yǎng),觀察比較對照組和實(shí)驗(yàn)組中的菌落數(shù),在LB固體培養(yǎng)基上生長的菌落數(shù)目應(yīng)明顯多于選擇培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目。探究點(diǎn)一平板劃線法1.平板劃線法的原理是什么?提示 平板劃線法的原理是通過接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面進(jìn)行連續(xù)平行劃線、扇形劃線或其他形式的劃線操作,將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。這樣接種后經(jīng)過培養(yǎng),在劃線的尾部就可以得到單菌落。2.灼燒接種環(huán)之后,為什么要等其冷卻后再進(jìn)行劃線?提示 避免接種環(huán)溫度太高,殺死菌種。3.多次連續(xù)平行劃線接種中在做第二次劃線以及其后的操作時,為什么總是從上一次劃線的末端開始劃線?提示 劃線末端含

20、有的細(xì)菌數(shù)目較少,每次從上一次劃線的末端開始劃線能夠使細(xì)菌的數(shù)目隨劃線次數(shù)的增加而逐漸減少,最終分散成單個的細(xì)菌。4.多次連續(xù)平行劃線接種中為何最后一次劃線不能與第一次劃線相連?提示 最后一次劃線已經(jīng)將細(xì)菌稀釋成單個的細(xì)胞,如果與第一次劃線相連則增加了細(xì)菌的數(shù)目,起不到純化的作用。歸納提升平板劃線操作中三種灼燒的目的不同項(xiàng)目目的蘸取菌液前灼燒避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染菌種每次劃線前灼燒殺死上一次劃線結(jié)束后接種環(huán)上殘留的菌種,使下一次劃線時接種環(huán)上的菌種直接來源于上一次劃線的末端劃線操作結(jié)束后灼燒及時殺死接種環(huán)上殘留的菌種,避免菌種污染環(huán)境和感染操作者探究應(yīng)用1.微生物接種的方法很多,平板

21、劃線法是常用的一種。下圖是平板劃線示意圖,劃線的順序?yàn)?。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.劃線操作時,將蘸有菌種的接種環(huán)插入培養(yǎng)基B.平板劃線后,培養(yǎng)微生物時要倒置培養(yǎng)C.不能將第區(qū)域的劃線與第區(qū)域的劃線相連D.在第區(qū)域中劃線前都要對接種環(huán)進(jìn)行滅菌答案 A解析 劃線時不能將接種環(huán)插入培養(yǎng)基,而是在培養(yǎng)基表面劃線,A項(xiàng)錯誤;用平板培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物時,為防止水蒸氣凝集滴入培養(yǎng)基造成干擾或污染,應(yīng)將平板倒置培養(yǎng),B項(xiàng)正確;劃線時要避免最后一區(qū)域的劃線與第一區(qū)域的劃線相連,如果連在一起則有可能影響單菌落的分離效果,C項(xiàng)正確;在第區(qū)域中劃線前都要對接種環(huán)進(jìn)行灼燒滅菌,保證每次劃線的菌種都來自上一區(qū)域的末端,D

22、項(xiàng)正確。2.下列有關(guān)分離酵母菌實(shí)驗(yàn)操作的敘述,錯誤的是()A.在第二次劃線時,接種環(huán)上的菌種直接來源于菌液B.第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物C.每次劃線前,灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后接種環(huán)上殘留的菌種D.劃線結(jié)束后,灼燒接種環(huán)能及時殺死接種環(huán)上的菌種,避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者答案 A解析 在第二次劃線時,接種環(huán)上的菌種直接來源于第一次劃線的末端,A項(xiàng)錯誤;為避免雜菌的污染,第一步操作時需要灼燒接種環(huán),B項(xiàng)正確;每次劃線前,灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后接種環(huán)上殘留的菌種,C項(xiàng)正確;為避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者,劃線結(jié)束后,灼燒接種環(huán)能及時殺死接種

23、環(huán)上的菌種,D項(xiàng)正確。探究點(diǎn)二利用顯微鏡、血細(xì)胞計數(shù)板對微生物進(jìn)行計數(shù)科學(xué)探究 實(shí)驗(yàn)室中對酵母菌懸液中的酵母細(xì)胞進(jìn)行計數(shù)應(yīng)怎么操作?思考并回答下列問題。1.從試管中吸出菌液進(jìn)行計數(shù)之前,需將試管輕輕振蕩幾次,試分析其原因。提示 使菌液中酵母菌分布均勻,以減少誤差。2.對于壓在小方格界線上的酵母菌應(yīng)當(dāng)怎樣計數(shù)?提示 只計數(shù)每一小方格上方和左側(cè)線條上的細(xì)胞數(shù)(即“數(shù)上不數(shù)下”“數(shù)左不數(shù)右”)。3.如果小方格內(nèi)酵母菌的數(shù)目過多,導(dǎo)致細(xì)胞重疊,應(yīng)如何處理?提示 酵母菌溶液的濃度過高,可提前進(jìn)行稀釋。4.視野中的酵母菌是否全部都是活菌,會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成什么影響?提示 通過顯微鏡直接計數(shù)時,統(tǒng)計的結(jié)果一般

24、是活菌數(shù)和死菌數(shù)的總和,會造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大。歸納提升(1)血細(xì)胞計數(shù)板及相關(guān)計算(2)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差分析及改進(jìn)辦法 探究應(yīng)用1.紅細(xì)胞計數(shù)區(qū)由2516=400個小方格組成,容納液體的總體積為0.1 mm3?，F(xiàn)將1 mL酵母菌樣品加99 mL無菌水稀釋,用無菌吸管吸取少許搖勻的酵母菌懸液滴在蓋玻片邊緣,使其自行滲入計數(shù)區(qū),并用濾紙吸去多余菌液?，F(xiàn)觀察到圖中所示a、b、c、d、e5個中方格內(nèi)共有酵母菌44個,則上述1 mL酵母菌樣品中約有菌體()A.2.2108個 B.2.2107個 C.2.2106個 D.2.2104個答案 A解析 a、b、c、d、e 5個中方格中共有酵母菌44個,則1 m

25、L酵母菌樣品中酵母菌的總數(shù)約為(44516)400104100=2.2108(個)。2.在對菌液中的酵母細(xì)胞進(jìn)行計數(shù)時,下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)方法與注意事項(xiàng)的描述,錯誤的是()A.計數(shù)菌液中酵母細(xì)胞數(shù)量可用五點(diǎn)取樣法B.改變菌液的pH,對酵母細(xì)胞的數(shù)量有影響C.從試管中吸取菌液時要將試管輕輕振蕩幾次D.應(yīng)先向計數(shù)區(qū)中滴加菌液后再蓋蓋玻片進(jìn)行顯微鏡觀察答案 D解析 統(tǒng)計菌液中酵母菌數(shù)量一般用五點(diǎn)取樣法,A項(xiàng)正確;該實(shí)驗(yàn)中,pH對酵母細(xì)胞的數(shù)量有影響,B項(xiàng)正確;為了使酵母菌分布均勻和計數(shù)準(zhǔn)確,取樣前要將試管輕輕振蕩幾次,C項(xiàng)正確;滴加菌液時,應(yīng)先蓋蓋玻片再將菌液滴在蓋玻片的邊緣,讓菌液滲入蓋玻片下方,D項(xiàng)錯

26、誤。探究點(diǎn)三土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計數(shù)科學(xué)探究 甲、乙兩名同學(xué)用稀釋涂布平板法測定同一土壤樣品中的細(xì)菌數(shù)。在對應(yīng)稀釋倍數(shù)為106的培養(yǎng)基中,得到以下統(tǒng)計結(jié)果。1.甲同學(xué)在該濃度下涂布了1個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)為230。該同學(xué)的統(tǒng)計結(jié)果是否真實(shí)可靠?為什么?提示 不真實(shí)可靠。為增加實(shí)驗(yàn)的說服力與準(zhǔn)確性,應(yīng)設(shè)置重復(fù)實(shí)驗(yàn),在同一稀釋度下至少涂布3個平板,統(tǒng)計結(jié)果后計算平均值。2.乙同學(xué)在該濃度下涂布了3個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)分別為21、212、256,該同學(xué)將21舍去,然后取平均值。該同學(xué)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理是否合理?為什么?提示 不合理。微生物計數(shù)時,如果實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)重復(fù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果差別很大的情況,應(yīng)分

27、析實(shí)驗(yàn)過程中可能的影響因素,找出差異的原因,而不能簡單地將結(jié)果舍棄后進(jìn)行計數(shù)。3.某同學(xué)在三種稀釋度下吸取0.1 mL的菌液涂布平板,統(tǒng)計菌落數(shù),得到以下的數(shù)據(jù),試計算1 g樣品中的活菌數(shù)。菌液稀釋度平板1平板2平板3104320360356105212234287106212318提示 105的稀釋度下取0.1 mL的菌液涂布的三個平板上的菌落數(shù)在30300之間,計算其平均值為(212+234+287)3244。進(jìn)一步可以換算出1 g樣品中的活菌數(shù)約為2440.1105=2.44108。歸納提升測定微生物數(shù)量的方法的比較探究應(yīng)用1.用稀釋涂布平板法來統(tǒng)計樣品中尿素分解菌的數(shù)目,為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)

28、果的可信度,往往要設(shè)置對照實(shí)驗(yàn),對于對照組的要求不包括()A.對照組培養(yǎng)基也嚴(yán)格滅菌,且不接種任何微生物B.培養(yǎng)基的量與實(shí)驗(yàn)組必須絕對相同C.所用培養(yǎng)基成分及pH大小與實(shí)驗(yàn)組完全一致D.對照組和實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)基放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)答案 B解析 對照組培養(yǎng)基也要嚴(yán)格滅菌,且不接種任何微生物,為空白對照,A項(xiàng)不符合題意;倒平板時對照組培養(yǎng)基用量與實(shí)驗(yàn)組不一定絕對相同,B項(xiàng)符合題意;培養(yǎng)基的成分、pH為無關(guān)變量,因此對照組所用培養(yǎng)基的成分及pH應(yīng)與實(shí)驗(yàn)組完全一致,C項(xiàng)不符合題意;對照組和實(shí)驗(yàn)組的培養(yǎng)基都要置于相同且適宜的條件下培養(yǎng),以保證單一變量,D項(xiàng)不符合題意。2.用稀釋涂布平板法測定同一土壤樣

29、品中的細(xì)菌數(shù),在對應(yīng)稀釋倍數(shù)為106的培養(yǎng)基中,下列對該實(shí)驗(yàn)的有關(guān)敘述,正確的是()A.涂布了3個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)分別是210、240和250,取平均值233B.涂布了1個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)是230C.設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)的主要目的是排除實(shí)驗(yàn)組中測試因素和非測試因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度D.統(tǒng)計某一稀釋度的5個平板的菌落數(shù)依次為M1、M2、M3、M4、M5,以M3作為該樣品菌落數(shù)估計值答案 A解析 用稀釋涂布平板法測定同一樣品中的細(xì)菌數(shù)時,為了保證結(jié)果準(zhǔn)確,在每一個稀釋度下,至少要涂布3個平板,確定對照組無菌后,選擇菌落數(shù)在30300的平板進(jìn)行計數(shù),求其平均值,再通過計算得出土壤樣品

30、中的細(xì)菌總數(shù),A項(xiàng)正確,B、D兩項(xiàng)錯誤;設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)的主要目的是排除實(shí)驗(yàn)組中非測試因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度,C項(xiàng)錯誤。第三節(jié)發(fā)酵工程為人類提供多樣的生物產(chǎn)品一、某些食品、飲料及調(diào)味品是運(yùn)用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的1.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)2.活動:體驗(yàn)傳統(tǒng)發(fā)酵利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋 3.活動:體驗(yàn)傳統(tǒng)發(fā)酵利用乳酸菌發(fā)酵制作泡菜 【微思考】 利用醋酸菌進(jìn)行醋酸發(fā)酵時,無論是利用糖源還是乙醇,都需要氧氣這一重要條件,請說明原因。提示 醋酸菌是好氧菌,在生活過程中始終需要氧氣,如果氧氣中斷則會引起醋酸菌的死亡。自我檢測1.生活中的一些食品、飲料及調(diào)味品是經(jīng)過微生物發(fā)酵后制成的。判斷下列有

31、關(guān)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)描述的正誤。(1)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中所用到的酵母菌、乳酸菌和醋酸菌中,屬于真核生物的是酵母菌,能進(jìn)行需氧呼吸的是醋酸菌。()(2)乳酸菌是一類細(xì)菌的統(tǒng)稱,包括植物乳桿菌、短乳桿菌等,在有氧條件下,可以將葡萄糖分解成乳酸,常用于乳制品的發(fā)酵、泡菜的制作等。()(3)醋酸菌屬于異養(yǎng)需氧型細(xì)菌,在氧氣、糖源充足時,能將糖分解成水和CO2,缺氧時能將糖分解成醋酸、水和CO2。()(4)在泡菜制作過程中,向泡菜壇蓋邊沿的水槽中注滿水,其目的是創(chuàng)造無氧環(huán)境,以利于醋酸菌進(jìn)行無氧發(fā)酵。()(5)在泡菜制作過程中,為了防止雜菌污染,可以向發(fā)酵壇中加入少量的抗生素。()2.下列有關(guān)酵母菌和醋酸菌的敘述

32、,錯誤的是()A.兩者均可進(jìn)行需氧呼吸B.在無氧條件下,酵母菌可以產(chǎn)生乙醇,醋酸菌則不能產(chǎn)生醋酸C.兩者都是異養(yǎng)生物,生存都離不開葡萄糖D.醋酸菌可以用酵母菌的某種代謝產(chǎn)物為原料來合成醋酸答案 C解析 醋酸菌是好氧菌,在氧氣充足的環(huán)境中才能完成其正常的生命現(xiàn)象;酵母菌屬于兼性厭氧型微生物,在有氧和無氧環(huán)境中都能生存,A、B兩項(xiàng)正確。醋酸菌在缺少糖源時,能以乙醇為原料合成醋酸,而酵母菌在無氧環(huán)境中能產(chǎn)生乙醇,C項(xiàng)錯誤,D項(xiàng)正確。二、發(fā)酵工程利用現(xiàn)代工程技術(shù)及微生物的特定功能,工業(yè)化生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品自我檢測1.微生物發(fā)酵是一個復(fù)雜的過程,現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)發(fā)展迅猛。判斷下列有關(guān)發(fā)酵工業(yè)描述的正誤。(1)

33、環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖,而且會影響微生物代謝產(chǎn)物的形成。()(2)將菌種擴(kuò)大培養(yǎng)是發(fā)酵工業(yè)的前提條件。()(3)發(fā)酵工程中所用的都是單一菌種,一旦有雜菌污染,可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降。()(4)現(xiàn)代發(fā)酵工程中所用的菌種大多是復(fù)合菌種,以提高生產(chǎn)效率。() 2.發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)主要包括:獲得產(chǎn)品、擴(kuò)大培養(yǎng)、分離提純產(chǎn)物、滅菌、配制培養(yǎng)基、發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵、菌種選育、接種。正確的順序是()答案 C 三、發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有重要的應(yīng)用價值 自我檢測1.發(fā)酵工程在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、冶金工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。判斷下列有關(guān)發(fā)酵工程應(yīng)用描述的正誤。(1)發(fā)

34、酵工程生產(chǎn)條件溫和,原料來源豐富,但廢棄物對環(huán)境污染很大,不易處理。()(2)目前的酶制劑全部是微生物發(fā)酵生產(chǎn)的。()(3)借助基因工程,通過發(fā)酵生產(chǎn)的生長激素釋放抑制激素,解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)方式受制于原料限制的問題,使其價格大大降低,可以大量生產(chǎn)和使用。()(4)發(fā)酵工程在助力解決糧食、環(huán)境、健康和能源等方面作出了越來越大的貢獻(xiàn)。() 2.下列關(guān)于發(fā)酵工程應(yīng)用的敘述,錯誤的是()A.生產(chǎn)傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品,如利用產(chǎn)生蛋白酶的霉菌釀造醬油B.生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑,可以改善食品的口味,但不能增加食品的營養(yǎng)C.生產(chǎn)食品酸度調(diào)節(jié)劑,如檸檬酸可以通過黑曲霉的發(fā)酵制得D.生產(chǎn)酶制劑,少數(shù)酶制劑由動植物生產(chǎn),絕

35、大多數(shù)通過發(fā)酵工程生產(chǎn)答案 B探究點(diǎn)一果酒、果醋的制作結(jié)合下列流程圖思考回答問題。1.制作果酒、果醋過程中利用的微生物分別是什么?其代謝類型分別是什么?提示 制作果酒:酵母菌,兼性厭氧型;制作果醋:醋酸菌,需氧型。2.以上微生物如何產(chǎn)生果酒、果醋?提示 酵母菌在無氧條件下,通過厭氧呼吸,將葡萄糖氧化為乙醇和二氧化碳;醋酸菌在有氧條件下,將乙醇氧化為醋酸。3.制作果酒時,哪些措施保證了無氧條件?提示 用凡士林密封吸管與小洞的連接處;吸管的長臂插入水中阻止氧氣進(jìn)入;等等。4.制作果酒時,放入瓶中的葡萄體積為什么不要超過礦泉水瓶體積的1/2?提示 一是提供部分氧氣促進(jìn)酵母菌的需氧呼吸,進(jìn)而促進(jìn)酵母菌

36、的大量繁殖,提供更多的菌種;二是發(fā)酵過程中會產(chǎn)生氣泡,便于氣體的排出。5.制作果醋時,為什么要給發(fā)酵好的果酒通入空氣?提示 將空氣通入果酒時,空氣中的醋酸菌進(jìn)入發(fā)酵液,在有氧條件下將乙醇氧化成醋酸,進(jìn)而制作果醋。特別提醒 制作果酒、果醋的注意事項(xiàng)(1)果酒發(fā)酵過程中產(chǎn)生的部分CO2會溶于發(fā)酵液而使發(fā)酵液的pH下降。(2)由于果酒發(fā)酵旺盛期CO2產(chǎn)生量大,因此需及時排氣,以防止發(fā)酵瓶爆裂。(3)在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中,酵母菌可以生長繁殖,而絕大多數(shù)其他微生物因無法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑制。(4)乙醇與酸性條件下的重鉻酸鉀反應(yīng)形成灰綠色,可對乙醇進(jìn)行檢測;聞味(出現(xiàn)酸味)可判斷是否產(chǎn)生醋酸。(5)

37、當(dāng)氧氣、糖源都充足時,醋酸菌將葡萄中的糖分解成醋酸;當(dāng)缺少糖源時,醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?再將乙醛變?yōu)榇姿帷Ｌ骄繎?yīng)用下列關(guān)于果酒和果醋制作原理的敘述,正確的是()A.果酒和果醋制作分別需要醋酸菌和酵母菌B.制作果酒或果醋,都需要不斷充入氧氣C.果酒和果醋制作過程中一定都有氣體產(chǎn)生D.酵母菌和醋酸菌都可以利用糖源進(jìn)行發(fā)酵答案 D解析 果酒制作需要的菌種是酵母菌,果醋制作需要的菌種是醋酸菌,A項(xiàng)錯誤;由于酵母菌要在無氧條件下才能夠產(chǎn)生乙醇,所以在乙醇發(fā)酵階段不能充入氧氣,B項(xiàng)錯誤;酵母菌在發(fā)酵過程中始終有CO2產(chǎn)生,而醋酸菌在有氧條件下將乙醇氧化為醋酸的發(fā)酵過程中無氣體產(chǎn)生,C項(xiàng)錯誤;酵母菌可以通過

38、厭氧呼吸將葡萄糖轉(zhuǎn)化成乙醇,醋酸菌可以在氧氣和糖源都充足的條件下將葡萄糖轉(zhuǎn)化成醋酸,D項(xiàng)正確。探究點(diǎn)二泡菜的制作圖甲為制作泡菜的過程,圖乙為制作泡菜過程中亞硝酸鹽的含量變化情況。請據(jù)圖思考回答問題。甲 乙 1.制作泡菜時,為什么要使用冷開水?提示 冷開水是煮沸后冷卻的水。煮沸有兩大作用,一是除去水中的氧氣,二是殺滅水中的微生物。冷卻是為了防止水溫度過高殺死蔬菜表面的乳酸菌。2.在泡菜腌制過程中,泡菜壇中冒出氣體說明什么?提示 蔬菜上存在酵母菌,氣泡是酵母菌等微生物進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2形成的。3.在腌制過程中,要隨時將泡菜壇蓋加滿水的目的是什么?提示 乳酸發(fā)酵需在無氧條件下進(jìn)行,加滿水可以防止

39、外界空氣進(jìn)入。4.據(jù)圖乙分析,泡菜在什么時間食用比較合適?為什么?提示 11 d以后,此時亞硝酸鹽含量已經(jīng)降到較低的水平。歸納提升泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化項(xiàng)目乳酸菌乳酸亞硝酸鹽初期少(有氧氣,乳酸菌活動受抑制)少增加(硝酸鹽還原菌的作用)中期最多(乳酸抑制其他菌活動)增多,pH下降下降(硝酸鹽還原菌受抑制,部分亞硝酸鹽被分解)后期減少(乳酸繼續(xù)積累,pH繼續(xù)下降,抑制自身活動)繼續(xù)增多,pH繼續(xù)下降下降至相對穩(wěn)定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)探究應(yīng)用1.在制作泡菜的過程中,下列敘述不正確的是()A.用鹽和冷開水配制成10%的鹽水B.鹽水沒過蔬菜,基本裝滿泡菜壇C.腌制過程中,

40、要注意控制腌制的時間、溫度和食鹽用量D.在壇蓋邊沿的水槽中要注滿水,以保證壇內(nèi)的無氧環(huán)境答案 A解析 在制作泡菜的過程中,用鹽和冷開水配制成6%的鹽水,A項(xiàng)錯誤;鹽水沒過蔬菜,基本裝滿泡菜壇,B項(xiàng)正確;腌制過程中,要注意控制時間、溫度和食鹽用量,防止雜菌的大量繁殖和亞硝酸鹽含量過高,C項(xiàng)正確;乳酸菌在無氧條件下,將葡萄糖分解成乳酸,在壇蓋邊沿的水槽中要注滿水,以保證壇內(nèi)的無氧環(huán)境,D項(xiàng)正確。2.回答下列有關(guān)泡菜制作的問題。(1)制作泡菜時,所用水要煮沸,其目的是。為了縮短制作時間,有人還會在鹽水中加入少量陳泡菜液,加入陳泡菜液的目的是。(2)泡菜制作過程中,乳酸發(fā)酵過程即乳酸菌進(jìn)行的過程。該過

41、程發(fā)生在乳酸菌的中。(3)泡菜制作過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有、和等。(4)從開始制作到泡菜質(zhì)量最佳這段時間內(nèi),泡菜液逐漸變酸,這段時間內(nèi)泡菜壇中乳酸菌和其他雜菌的消長規(guī)律是,原因是。答案 (1)殺滅水中的微生物并除去水中氧氣增加乳酸菌的數(shù)量(2)厭氧呼吸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(3)溫度腌制時間食鹽用量(4)乳酸菌數(shù)量增多,雜菌數(shù)量減少乳酸菌比雜菌更耐酸解析 (1)制作泡菜時需要先形成無菌環(huán)境,所用水需煮沸,以殺滅水中的微生物并除去水中氧氣。想要縮短制作時間,應(yīng)該縮短菌株的生長時間,陳泡菜液中含有一定量的乳酸菌,加入陳泡菜液可以使菌體數(shù)量擴(kuò)增速度加快。(2)乳酸菌進(jìn)行厭氧呼吸產(chǎn)生乳酸,該過程只能在細(xì)胞質(zhì)

42、基質(zhì)中進(jìn)行。(3)溫度過高、腌制時間過短、食鹽用量不足等,容易造成雜菌大量繁殖,亞硝酸鹽含量增加。(4)從開始制作到泡菜品質(zhì)最佳這段時間內(nèi),氧氣濃度逐漸降低,泡菜液逐漸變酸,不適宜雜菌生長,而適宜乳酸菌生長,因此乳酸菌數(shù)量增加,其他雜菌數(shù)量減少。探究點(diǎn)三發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)和影響因素隨著微生物生理學(xué)、生物化學(xué)研究的深入,整個微生物發(fā)酵工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。請根據(jù)發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)和發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu),思考回答下列問題。發(fā)酵罐示意圖 1.選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的菌種是發(fā)酵工業(yè)的前提條件。選擇發(fā)酵工業(yè)所使用的菌種時需要滿足哪些條件?提示 (1)選擇高產(chǎn)的菌種,使菌種的發(fā)酵產(chǎn)物中,需要的產(chǎn)物多,不需要的產(chǎn)物少;(2

43、)培養(yǎng)基來源充足且廉價,被轉(zhuǎn)化的效率高;(3)菌種發(fā)酵產(chǎn)物易于分離;(4)菌種對環(huán)境沒有明顯或潛在的危害;(5)菌種的遺傳特性和生產(chǎn)能力穩(wěn)定。2.為什么要對發(fā)酵過程進(jìn)行控制?主要在哪些方面進(jìn)行調(diào)控?提示 因?yàn)榄h(huán)境不同,同種微生物的代謝產(chǎn)物可能不同。pH、氧氣、溫度等。3.在進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時,排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等能直接排放到外界環(huán)境中嗎?為什么?提示 不能。發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體和廢棄培養(yǎng)液需經(jīng)過相應(yīng)的凈化設(shè)備,達(dá)到國家排放要求后才能排放到外界環(huán)境中。因?yàn)橛行怏w和廢棄培養(yǎng)液對人和生物有害或?qū)Νh(huán)境造成污染。歸納提升發(fā)酵工程的影響因素及相應(yīng)的調(diào)節(jié)和控制方法(1)溫度微生物分解有機(jī)物釋放的能量,一部

44、分用于合成ATP,另一部分散發(fā)到培養(yǎng)基中時,會引起發(fā)酵溫度升高;機(jī)械攪拌也會產(chǎn)生一部分熱量引起溫度升高。調(diào)節(jié)和控制培養(yǎng)液溫度的方法:用冷卻水進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)。(2)pHpH發(fā)生變化的主要原因是培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的利用和代謝產(chǎn)物的積累。如當(dāng)谷氨酸棒狀桿菌利用糖類物質(zhì)不斷生成谷氨酸時,培養(yǎng)液的pH就會下降;而堿性物質(zhì)的生成則會導(dǎo)致培養(yǎng)液的pH上升。調(diào)節(jié)和控制培養(yǎng)液pH的方法:在培養(yǎng)基中添加緩沖液,在發(fā)酵過程中加酸或堿。(3)溶解氧對于需氧型微生物,發(fā)酵過程要保證充足的溶解氧;對于厭氧型微生物,要保證嚴(yán)格的無氧環(huán)境。調(diào)節(jié)和控制溶解氧的方法:利用發(fā)酵罐的通氣口控制氧氣的量。探究應(yīng)用1.下列關(guān)于發(fā)酵工程基本

45、環(huán)節(jié)的敘述,正確的是()A.需要根據(jù)確定的菌種選擇合適的原料配制培養(yǎng)基,且一般需要反復(fù)試驗(yàn)B.需要對培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行消毒,以防止因雜菌污染導(dǎo)致產(chǎn)量下降C.選育出的菌種可以直接接種,也可以先進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)后再進(jìn)行接種D.計算機(jī)控制系統(tǒng)可以通過正反饋機(jī)制,使發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵全過程處于最佳狀態(tài)答案 A解析 需要根據(jù)確定的菌種選擇合適的原料配制培養(yǎng)基,且一般需要反復(fù)試驗(yàn),A項(xiàng)正確;需要對培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行滅菌,以防止因雜菌污染導(dǎo)致產(chǎn)量下降,B項(xiàng)錯誤;選育出的菌種不能直接接種,要先進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)后再進(jìn)行接種,C項(xiàng)錯誤;計算機(jī)控制系統(tǒng)可以通過負(fù)反饋機(jī)制,使發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵全過程處于最佳狀態(tài),D項(xiàng)錯誤。2.某

46、高校采用如圖所示的發(fā)酵罐進(jìn)行葡萄酒主發(fā)酵過程的研究,下列敘述錯誤的是()A.夏季生產(chǎn)果酒時,常需對罐體進(jìn)行降溫處理B.乙醇為揮發(fā)性物質(zhì),故發(fā)酵過程中空氣的進(jìn)氣量不宜太大C.正常發(fā)酵過程中,罐內(nèi)的壓力不會低于大氣壓D.可以通過監(jiān)測發(fā)酵過程中殘余糖的濃度來決定何時終止發(fā)酵答案 B解析 果酒發(fā)酵的適宜溫度為25 左右,因此夏季生產(chǎn)果酒時,常需對罐體進(jìn)行降溫處理,A項(xiàng)正確;乙醇是酵母菌厭氧呼吸的產(chǎn)物,因此發(fā)酵過程中不需要通入空氣,B項(xiàng)錯誤;酵母菌厭氧呼吸產(chǎn)生了二氧化碳,但是沒有消耗氧氣,因此發(fā)酵罐中的氣壓不會低于大氣壓,C項(xiàng)正確;葡萄酒發(fā)酵的原料是糖類,因此可以通過監(jiān)測發(fā)酵過程中殘余糖的濃度來決定何時

47、終止發(fā)酵,D項(xiàng)正確。探究點(diǎn)四發(fā)酵工程應(yīng)用發(fā)酵工程正滲透到幾乎所有的工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,在助力解決糧食、環(huán)境、健康和能源等方面的重大問題上,作出了越來越大的貢獻(xiàn)。請思考回答以下問題。1.發(fā)酵工程在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,它的優(yōu)勢體現(xiàn)在什么地方?提示 發(fā)酵工程具有生產(chǎn)條件溫和、原料豐富且價格低廉、廢棄物對環(huán)境影響小且容易處理等特點(diǎn)。2.利用微生物將纖維素發(fā)酵產(chǎn)生乙醇,和汽油按一定比例混合后形成乙醇汽油,請描述一下乙醇汽油的優(yōu)點(diǎn)。提示 乙醇可通過糧食發(fā)酵制得,是可再生能源,推廣使用乙醇汽油可以節(jié)省石油資源;乙醇燃燒生成二氧化碳和水,能減少汽車尾氣的污染等。3.請列舉說明發(fā)酵工程在其他行業(yè)中的應(yīng)用。提示 在

48、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,可以利用農(nóng)作物廢棄物生產(chǎn)食用菌,利用菌糠生產(chǎn)有機(jī)肥或部分替代動物飼料等;在植物保護(hù)方面,應(yīng)用微生物產(chǎn)生的抗生素來生產(chǎn)生物農(nóng)藥,治理病蟲害;等等。特別提醒 發(fā)酵工程生產(chǎn)的相關(guān)產(chǎn)品及所用的微生物 探究應(yīng)用1.啤酒的工廠化生產(chǎn)主要包括以下流程:發(fā)芽焙烤碾磨糖化蒸煮發(fā)酵消毒終止。下列有關(guān)糖漿蒸煮的敘述,錯誤的是()A.蒸煮可以終止淀粉酶的進(jìn)一步作用B.蒸煮可以起到對糖漿滅菌的作用C.蒸煮是通過高溫使蛋白質(zhì)變性的原理起作用的D.蒸煮后應(yīng)立即加入酵母菌進(jìn)行乙醇發(fā)酵答案 D解析 蒸煮后糖漿溫度很高,應(yīng)待其冷卻后,再加入菌種進(jìn)行發(fā)酵,否則高溫會引起酵母菌死亡。2.下列對發(fā)酵工程應(yīng)用的描述,錯誤的是

49、()A.微生物肥料利用了微生物在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、生物活性物質(zhì)等來增進(jìn)土壤肥力B.微生物農(nóng)藥是利用微生物或其代謝物來防治病蟲害的C.微生物飼料主要利用的是微生物菌體D.以谷物或水果等為原料,利用醋酸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)各種酒類答案 D解析 以谷物或水果等為原料,利用釀酒酵母發(fā)酵生產(chǎn)各種酒類。第一節(jié)通過植物組織培養(yǎng)可獲得完整植株第二章 植物細(xì)胞工程一、植物組織培養(yǎng) 自我檢測1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)是以植物細(xì)胞的全能性為基礎(chǔ),通過細(xì)胞脫分化和再分化實(shí)現(xiàn)的。判斷下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)技術(shù)描述的正誤。(1)由于植物所有的體細(xì)胞都來源于受精卵的有絲分裂,所以在植物個體發(fā)育的過程中,所有的細(xì)胞都能表現(xiàn)出全能性。(

50、)(2)外植體經(jīng)脫分化可形成愈傷組織,愈傷組織經(jīng)再分化可誘導(dǎo)生根或生芽。()(3)生物體內(nèi)的細(xì)胞分化和植物組織培養(yǎng)過程中的再分化的實(shí)質(zhì)是一樣的,都是細(xì)胞中的基因在特定時間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。()(4)脫分化和再分化是植物組織培養(yǎng)的重要過程。() 2.植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指()A.植物體的分生組織通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞的過程B.未成熟的種子經(jīng)過處理培育出幼苗的過程C.植物的器官、組織或細(xì)胞,通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程D.取植物的枝芽培育成一株新植物的過程答案 C二、離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植株1.植物組織培養(yǎng)所需要提供的條件2.活動:菊花的組織培

51、養(yǎng)及幼苗的移栽(1)外植體的接種與培養(yǎng)(2)試管苗的生根培養(yǎng)用滅菌后的鑷子夾取試管苗,放在無菌紙上分割成單株后,接種到生根培養(yǎng)基上,每瓶插苗45棵,然后放在培養(yǎng)室中培養(yǎng)。保持溫度為2028 ,每天光照1012 h。23星期后長出健壯根系。(3)試管苗的移栽將生根的組培苗從培養(yǎng)室取出,打開瓶口,放置12天,以提高試管苗對外部環(huán)境的適應(yīng)能力。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后,將試管苗移植到育苗盤中。定期觀察并記錄幼苗的生長情況,培養(yǎng)后期定期澆灌稀釋的MS或其他營養(yǎng)液,為促其快速生長提供營養(yǎng)?！疚⑺伎肌?在菊花組織培養(yǎng)過程中,誘導(dǎo)外植體脫分化形成愈傷組織的培養(yǎng)基,其成分中是否應(yīng)含有蔗糖等有機(jī)物?為什么?提

52、示 含有。因?yàn)榇藭r外植體不能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物,需要依賴于環(huán)境中的有機(jī)物才能生存。自我檢測1.以菊花為材料進(jìn)行組織培養(yǎng),可以實(shí)現(xiàn)菊花的快速繁殖。判斷下列有關(guān)菊花的組織培養(yǎng)描述的正誤。(1)植物激素中生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素,它們的濃度、用量的比例都會影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。()(2)植物激素中的生長素和赤霉素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素。() (3)在菊花組織培養(yǎng)過程中,前后所用到的培養(yǎng)基的作用是不同的。()(4)試管苗在誘導(dǎo)形成后,就可以直接移栽到土壤中,不過還需要適時澆水、施肥。()(5)在外植體接種之前,應(yīng)對外植體進(jìn)行滅菌,避免外植體表面

53、的微生物造成實(shí)驗(yàn)失敗。() 2.植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理、培養(yǎng)基本過程的順序及誘導(dǎo)的植物激素分別包括()植物細(xì)胞的全能性離體的植物器官、組織或細(xì)胞苗生長素和細(xì)胞分裂素生長素和乙烯愈傷組織再分化脫分化完整植株A.、B.、C.、D.、答案 B三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用 【微思考】 為什么馬鈴薯、草莓和香蕉的產(chǎn)量會越來越低,品質(zhì)會越來越差?提示 這些作物通常使用無性繁殖的方式進(jìn)行繁殖,它們感染的病毒很容易傳給后代;病毒在作物體內(nèi)逐年積累,就會導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低,品質(zhì)變差。自我檢測1.植物組織培養(yǎng)通常與常規(guī)育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等相結(jié)合,應(yīng)用于植物生產(chǎn)的多個領(lǐng)域,取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。判斷下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)技

54、術(shù)應(yīng)用描述的正誤。(1)植物快速繁殖技術(shù)可以高效、迅速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖,且能保持優(yōu)良品種的遺傳特性。()(2)植物頂端伸長區(qū)附近細(xì)胞無病毒,但其他部位往往含有大量病毒。() (3)作物脫毒技術(shù)可以提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì),培育出作物所沒有過的新性狀。()(4)單倍體育種的過程就是通過花藥(花粉)離體培養(yǎng)獲得單倍體植株的過程。()(5)組織培養(yǎng)過程中的細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài),在其細(xì)胞分裂期,更容易受到培養(yǎng)條件和誘變因素的影響而產(chǎn)生突變。()2.某種極具觀賞價值的蘭科珍稀花卉很難獲得成熟種子。為盡快推廣種植,可應(yīng)用多種技術(shù)獲得大量優(yōu)質(zhì)苗,下列技術(shù)中不能選用的是()A.利用莖段扦插誘導(dǎo)生根技術(shù)快

55、速育苗B.采用花粉粒組織培養(yǎng)獲得單倍體苗C.采集幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上D.采用幼葉、莖尖等部位的組織進(jìn)行組織培養(yǎng)答案 B解析 花粉粒是減數(shù)分裂的產(chǎn)物,利用花粉粒離體培養(yǎng)得到的是單倍體苗,其高度不育且性狀可能發(fā)生改變,因此B項(xiàng)方案不能選用。探究點(diǎn)一植物組織培養(yǎng)的原理和基本過程1958年,美國植物學(xué)家斯圖爾德和德國植物學(xué)家賴納特利用胡蘿卜根的韌皮部單細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),得到了完整的胡蘿卜植株。分析回答下列問題。1.為什么胡蘿卜根的韌皮部單細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下能發(fā)育成完整植株?提示 已分化的細(xì)胞中遺傳物質(zhì)一般不發(fā)生改變,植物體的每個生活細(xì)胞都具有該植物包含的全部遺傳信息,因而具有發(fā)育成完整植株的

56、潛能。2.在胡蘿卜的生長發(fā)育過程中,細(xì)胞并不會表現(xiàn)出全能性,而是分化成各種組織和器官的原因是什么?提示 在特定的時間和空間條件下,細(xì)胞中的基因會有選擇地表達(dá)。3.不同部位植物細(xì)胞的全能性是否相同?提示 不相同。分化程度不同的細(xì)胞全能性不同。4.植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件有哪些?提示 離體;人工配制的培養(yǎng)基;適宜的溫度;無菌條件等。5.請用流程圖的形式寫出愈傷組織再分化為完整植株的途徑。提示 特別提醒細(xì)胞全能性相關(guān)問題(1)不同細(xì)胞全能性的大小體細(xì)胞全能性:分化程度低的分化程度高的,細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的細(xì)胞分裂能力弱的。不同細(xì)胞的全能性:受精卵胚胎干細(xì)胞生殖細(xì)胞體細(xì)胞。不同生物的細(xì)胞全能性:植物細(xì)胞

57、動物細(xì)胞。(2)全能性與細(xì)胞分化的關(guān)系:隨著細(xì)胞分化程度的不斷提高,細(xì)胞的全能性逐漸降低。(3)細(xì)胞表達(dá)全能性的標(biāo)志是發(fā)育成完整個體或分化成其他各種細(xì)胞。(4)細(xì)胞具有全能性是因?yàn)榧?xì)胞中具有發(fā)育成完整個體所必需的“全套基因”而不是“全部基因”,配子中有全套基因,因此仍然具有全能性。探究應(yīng)用1.下列有關(guān)細(xì)胞全能性的敘述,不正確的是()A.受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個體,因此全能性最高B.生物體內(nèi)的體細(xì)胞由于細(xì)胞分化,全能性不能表達(dá)C.卵細(xì)胞與受精卵一樣,細(xì)胞未分化,全能性最高D.植物細(xì)胞在一定條件下離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性答案 C解析 受精卵是個體發(fā)育的起點(diǎn),在自然條件下,通過細(xì)胞的分

58、裂、分化形成完整的個體,所以受精卵的全能性最高;生物體內(nèi)的體細(xì)胞由于細(xì)胞分化,細(xì)胞中的基因選擇性地表達(dá),因此全能性不能表達(dá);卵細(xì)胞屬于已分化的細(xì)胞,與受精卵相比,全能性較低;分化的植物細(xì)胞盡管具有全能性,但如果要表現(xiàn)出全能性,植物細(xì)胞必須在一定條件下進(jìn)行離體培養(yǎng)。2.用高度分化的植物細(xì)胞、組織或器官進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織,下列敘述錯誤的是()A.該愈傷組織是細(xì)胞經(jīng)過脫分化和分裂形成的B.該愈傷組織的細(xì)胞沒有全能性C.該愈傷組織是由不定形的薄壁組織團(tuán)塊組成的D.該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀體答案 B解析 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理是植物細(xì)胞的全能性。探究點(diǎn)二菊花的組織培養(yǎng)雖然植物細(xì)

59、胞具有全能性,若要使離體植物器官、組織或細(xì)胞生長發(fā)育成完整植株,必須提供適宜的條件?；卮鸱治鱿铝袉栴}。1.為什么保證培養(yǎng)過程中植物材料不被污染是實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)?提示 外植體表面附著的多種微生物一旦帶入培養(yǎng)基,在適宜的環(huán)境和營養(yǎng)條件下就會迅速增殖,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。2.脫分化和再分化都屬于細(xì)胞的分化過程嗎?為什么?提示 再分化屬于細(xì)胞的分化過程,脫分化不屬于細(xì)胞分化的過程,而是擺脫分化恢復(fù)未分化狀態(tài)。3.如何調(diào)控離體植物細(xì)胞的脫分化和再分化?提示 植物激素調(diào)控細(xì)胞的脫分化和再分化過程,主要是通過調(diào)控培養(yǎng)基中生長素和細(xì)胞分裂素(或人工合成的激素類似物)的濃度和配比來實(shí)現(xiàn)的。4.在菊花組織培養(yǎng)過程中,是

60、否需要光照條件?提示 在愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要避光培養(yǎng),有利于細(xì)胞脫分化產(chǎn)生愈傷組織(如果是在光照條件下,容易分化產(chǎn)生維管等組織,不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織)。當(dāng)愈傷組織分化出芽和葉時,一定要有光照,有利于葉片內(nèi)葉綠素的合成。歸納提升生長素和細(xì)胞分裂素的用量生長素和細(xì)胞分裂素的比值作用效果大促進(jìn)根的分化,抑制芽的形成小促進(jìn)芽的分化,抑制根的形成適中促進(jìn)愈傷組織的形成探究應(yīng)用1.下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述,錯誤的是()A.植物的組織培養(yǎng)需要在無菌和人工控制的條件下進(jìn)行B.該過程需要的培養(yǎng)基由有機(jī)營養(yǎng)、無機(jī)營養(yǎng)、植物激素和瓊脂組成C.用酒精和次氯酸鈉分別處理離體植物組織后均需要自來水清洗D.植物組