第一章发酵工程第2课时课件-2024-2025学年高二下学期生物浙科版选择性必修3

（经酒精发酵、醋酸发酵后的含多种微生物及其代谢产物的混合物） 醋醅 性状优良的野生型菌株 富集培养、分离纯化和筛选 发酵工程单元复习 醋醅是指在醋酿造过程中，经过淀粉糖化、酒精发酵后，添加麸皮、稻壳等辅料，经过醋酸发酵而得到的含有醋酸菌、酵母菌等多种微生物及其代谢产物的固态混合物。 菌株 S5 S10 S11 S12 S27 S30 总酸（g·L-1） 46.21 44.70 43.14 51.08 49.47 45.36 酒精转醋酸率（%） 64.08 61.99 59.82 70.84 68.60 62.90 表1 野生型优良菌株的生产性状 若想进一步改良菌株S12的生产性状，可采用哪些育种方法？ 诱变育种、原生质体融合育种、基因工程育种等。 课时2 野生型醋酸菌的改良 菌株S12为醋杆菌属巴氏醋杆菌（Acetobacter pasteurianus） 任务一： 人工诱变改良醋酸菌生产性状 主要的实验材料用具： 菌株：保存在斜面培养基上的醋酸菌菌株S12 培养基I：酵母浸膏、葡萄糖、琼脂、碳酸钙，灭菌后冷却至60℃，加入4%（v/v）无水乙醇 培养基II：酵母浸膏、葡萄糖，灭菌20min，使用前加入4%（v/v）无水乙醇 无菌水、摇床、紫外灯等。 说明：碳酸钙的加入可以使固体培养基变得不透明；在乙醇浓度低于5%时，醋酸菌通常能很好地生长和将乙醇转化为醋酸。 活动1：构建诱变育种提升菌种产酸能力的操作路线（5min） 要求：用箭头和文字表示，在箭头上方标注材料用具，并注明操作意图。 4%（v/v）无水乙醇是指，在总体积的溶液中，无水乙醇的体积占比为4%，如4ml无水乙醇和96ml其他溶剂。 3 评价展示的小组成果是否符合下列评分点，符合一点计1分，不符合则不计分，并将总分打在打分牌上。 评价维度 活动1 评分点 每点1分，共5分 小组合作成效 ①培养基I、II的用途正确 ②诱变时菌株的生理状态合适 ③诱变时菌体能均匀接触诱变剂 ④能够初步筛选出目标菌株 汇报发言 表达流畅、内容阐述清晰 问题分析 （1）研究人员采用了哪些诱变因素，分析氯化锂-最适剂量，并说明理由。 （2）试结合资料阐述诱变育种的优缺点。 科研人员在某一培养基I平板上，筛到了几株有透明降解圈的菌落（如图1），图中产酸能力最强的菌株是________。 不能以透明圈的大小作为判断菌株产酸能力的唯一依据，从平板制作的角度分析其可能的原因。 图1 碳酸钙平板上生长的醋酸菌 菌株① 不同平板中培养基量的差异以及平板间和平板内培养基厚度不均匀 任务二：定向改造醋酸菌的生产性状（活动2与活动3，二选一） 活动2：完善利用原生质体融合技术改良醋酸菌生产性状的流程图（5min） 供选择的材料用具： 试剂：不同渗透压的外界溶液、纤维素酶、果胶酶、溶菌酶、蛋白酶、聚乙二醇溶液、 无水乙醇、乙酸、培养基器具：离心机、冰浴槽等 要求与说明：在箭头上选填合适的材料用具，并配合文字说明，以依次实现下列目标：制备出有活性的纯净的原生质体、促进融合、初步筛选出目标菌株。 6 评价展示的小组成果是否符合下列评分点，符合一点计1分，不符合则不计分，并将总分打在打分牌上。 评价维度 活动2 评分点 每点1分，共5分 小组合作成效 ①渗透压环境选择合理 ②酶的选择合理 ③能及时终止酶解 ④能够初步筛选出目标菌株 汇报发言 表达流畅、内容阐述清晰 任务二：定向改造醋酸菌的生产性状（活动2与活动3，二选一） 活动3：分析下图，为培育高产醋酸菌寻找目的基因（5min） 巴氏醋杆菌的乙醇代谢途径（部分）模式图 要求：（1）寻找尽可能多的目的基因，说明使其功能上调或下调，并阐述理由（2）小组讨论后完成学案上的自评量表 8 菌株 SM 12-6 SM 12-10 SM 12-21 SM 12-87 SM 12-123 总酸（g·L-1） 63.8 64.4 65.1 67.2 61.7 酒精转酸率（%） 88.5 89.31 90.28 93.2 85.6 提高率（%） 17.66 18.47 19.44 22.36 14.76 表2 高产突变株在产酸培养基中的生产性状 科研人员采用适宜的诱变方法，经多次筛选，筛出5株醋酸高产菌株，在产酸培养基中进行培养，发酵结果如表2。 菌株SM 12-87可经扩大培养后应用于工业发酵吗？ 任务三：评价改良菌种的生产性状 传代数 F1 F2 F3 F4 F5 总酸（g·L-1） 91.67 90.85 89.67 90.15 91.13 表3 突变株SM 12-87的传代稳定性 将醋酸菌SM 12-87传代5次，每代菌种在产酸培养基中静置培养 5天，测定总酸度，结果如表3。 活动4：评价高产突变菌株SM 12-87能否应用于工业发酵 任务三：评价改良菌种的生产性状 表4 添加高产突变株的老陈醋酿造试验结果 老陈醋酿造工艺 总酸（g·L-1） 酒精转酸率（%） 口感与风味品评 未加SM 12-87 45.2 73.75 良好 添加SM 12-87 54.5 88.92 良好 提高率（%） 20.57 15.17 良好 将醋酸菌SM 12-87扩大培养后，以3%（v/v）的接种量加入酒精度为47g/L的醋醅中，依照传统工艺参数进行酿造试验，结果见表4。 任务四：保藏优质菌种资源 资料1：菌种保存的常用方法：①4℃冰箱冷藏；②液氮超低温冻存（如-80℃） 活动5：分析资料，思考下列问题 思考与讨论： 1.保藏菌种常采用冷藏或冻存方式，主要目的是？你更倾向于选择哪种方法？ 2.菌种保藏时，除控温外，还可通过控制哪些条件来延长保存期限？ 抑制分裂，从而保持遗传稳定性、保持活力。 低氧、缺乏营养物质、降低湿度等以降低菌体代谢。 分离筛选，保留高产菌株。 资料2：食醋工业生产中大多采用固体斜面法4℃保藏醋酸菌，一般保存期限3个月， 需频繁传代来保证醋酸菌的活性。此法的弊端是菌体容易变异，发生衰退。 3.对于已出现衰退迹象的菌种要如何处理？ 如何利用优质醋酸菌进行大型工业生产食品醋？ （2024·江西·高考真题）聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种聚酯塑料，会造成环境污染。磷脂酶可催化PET降解。为获得高产磷脂酶的微生物，研究人员试验了2种方法。回答下列问题：（1）方法1从土壤等环境样品中筛选高产磷脂酶的微生物。以磷脂酰乙醇酯（一种磷脂类物质）为唯一碳源制备 培养基，可提高该方法的筛选效率。除碳源外，该培养基中至少还应该有 、 、 等营养物质。（2）方法2采用 技术定向改造现有微生物，以获得高产磷脂酶的微生物。除了编码磷脂酶的基因外，该技术还需要 、 、 等“分子工具”。（3）除了上述2种方法之外，还可以通过 技术非定向改造现有微生物，筛选获得能够高产磷脂酶的微生物。（4）将以上获得的微生物接种到鉴别培养基（在牛肉膏蛋白胨液体培养基中添加2%的琼脂粉和适量的卵黄磷脂）平板上培养，可以通过观察卵黄磷脂水解圈的大小，初步判断微生物产磷脂酶的能力，但不能以水解圈大小作为判断微生物产磷脂酶能力的唯一依据。从平板制作的角度分析，其原因可能是 。 评价任务 选择 氮源 载体 诱变育种 不同平板中培养基量的差异以及平板内和平板间培养基厚度不均匀 水 无机盐 基因工程 限制酶 DNA连接酶 $$