第1章 重难加强课(1) 传统发酵技术的应用和微生物的培养技术（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（浙科版2019）

重难加强课(一)　传统发酵技术的应用和微生物的培养技术 [对应学生用书P25] [典例体验1]　下列关于传统发酵技术涉及的微生物的描述，正确的是(　　) A．在葡萄酒的制作过程中，密封时间越长，酵母菌产生的酒精量就越多 B．果醋的生产过程中，具有协同作用的菌种是酵母菌和醋酸菌 C.毛霉属于细菌，是单细胞生物，没有由核膜包被的细胞核 D．乳酸菌是厌氧型细菌，在无氧条件下，也可以将葡萄糖分解成酒精和CO2 B　[对酵母菌而言，密封时间过长，有机物耗尽，将不会再产生酒精；另外，当酒精达到一定的浓度，酵母菌难以存活，无法继续产生酒精。生产果醋时，酵母菌使糖转变成酒精，然后醋酸菌使酒精转变为醋酸，它们起协同作用。毛霉是真菌。乳酸菌的发酵产物是乳酸，不产生酒精和二氧化碳。] [归纳总结]　传统发酵技术中应用的微生物比较 　　　 菌种 项目 酵母菌 醋酸菌 乳酸菌 结构方面分类 真核生物 原核生物 原核生物 代谢类型 异养兼性厌氧 异养需氧 异养厌氧 繁殖方式 适宜条件下出芽生殖 二分裂 二分裂 生产应用 酿酒 酿醋 制作泡菜 发酵 条件 氧气 初期需氧后期无氧 一直需氧 无氧 适宜温度 25 ℃ — 室温 [对点集训1]　下列关于果酒和果醋制作的叙述，正确的是(　　) A．二者所需要的微生物不同，但是微生物的代谢类型相同 B．当缺少糖源时，醋酸菌不能将果汁中的糖直接发酵为醋酸 C．两个发酵的相关装置都不需要进行消毒 D．温度对酒精发酵有影响，对醋酸发酵无影响 B　[二者所需要的微生物不同(前者是酵母菌，后者是醋酸菌)，且微生物的代谢类型也不相同(前者是异养兼性厌氧型，后者是异养需氧型)，A项错误；当缺少糖源时，醋酸菌不能将果汁中的糖直接发酵为醋酸，其可将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，B项正确；两个发酵的相关装置都需要进行消毒，C项错误；温度对酒精发酵和醋酸发酵都有影响，D项错误。] [对点集训2]　酿制果醋时，要适时通过充气口进行充气是因为(　　) A．醋酸菌是好氧菌，将酒精变成醋酸时需要氧气的参与 B．酵母菌进行酒精发酵时需要O2 C．通气，防止发酵液霉变 D．防止发酵时产生的CO2气体过多而引起发酵瓶的爆裂 A　[醋酸菌是好氧菌，发酵需要氧气的参与。] [对点集训3]　与下列几种微生物有关的叙述中正确的是(　　) ①酵母菌　②乳酸菌　③硝化细菌　④蓝藻　⑤烟草花叶病毒 A．从结构和成分看，①具有核膜包围的典型细胞核，⑤的遗传物质中不含胸腺嘧啶 B．从同化作用类型看，②是厌氧型，③④是需氧型 C．从异化作用类型看，①②是异养型，③④是自养型 D．从生态系统中的成分看，①②③是分解者，④是生产者 A　[从结构上看，⑤是病毒，不具细胞结构；②③属于细菌类，是原核生物；①属于真菌，是真核生物。从代谢类型看，①②营腐生生活，⑤营寄生生活，都是异养生物，③④是自养生物；①③④都是需氧型生物，②是厌氧型生物；病毒自身不具有直接的代谢功能，只能利用寄主细菌的代谢活动来合成核酸和蛋白质。从生态系统成分看，①②是分解者，③④是生产者。烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以不含胸腺嘧啶。] [典例体验2]　下面是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。 　　 　　　图1　　　　　　 　图2 下列相关叙述中，错误的是(　　) A．利用葡萄制作果醋时，必须先进行酒精发酵然后再进行果醋发酵 B．冲洗葡萄时不能次数过多，否则果酒的制作会失败 C．图2中的装置中排气口弯曲可防止被空气中的杂菌污染 D．制作果酒要关闭充气口、出料口、间断打开排气口，制作果醋时充气口和排气口都要打开、关闭出料口 A　[利用葡萄制作果醋时，可以先进行酒精发酵然后再进行果醋发酵，当氧气、糖源充足时，醋酸菌也可以将葡萄汁中的糖直接分解成醋酸，A项错误；果酒制作过程中，应先冲洗，后除去葡萄枝梗，而且冲洗时不能反复冲洗，防止菌种流失，从而导致果酒制作的失败，B项正确；图2中的装置中排气口弯曲可防止发酵液被空气中的杂菌污染，C项正确；果酒发酵是在无氧环境中进行的，而果醋制作是在有氧环境中进行的，所以制作果酒要关闭充气口、出料口、间断打开排气口，排出二氧化碳，制作果醋时充气口和排气口都要打开，关闭出料口，D项正确。] [归纳总结]　果酒和果醋制作流程和发酵条件的控制 比较项目 果酒制作 果醋制作 气体控制 先通气一段时间后再密封发酵容器；预留发酵容器1/3的空间 需不断通入氧气(无菌空气) 杂菌控制 ①实验材料的冲洗和实验用具的灭菌 ②酸性的发酵液具有抑菌的作用 ③发酵菌种迅速形成优势种 制作 流程 联系 制作果醋时，可在酒精发酵的基础上进行醋酸发酵 [对点集训4]　如图是某生物研究小组在“探究果酒制作过程中酵母菌种群数量变化”时，获得的两组实验数据(图中O、M、N、P代表相应发酵时间)。下列有关分析正确的是(　　) A．M点前酵母菌不进行细胞呼吸 B．O～P期间发酵液的温度会降低 C．酒精浓度过高会抑制酵母菌繁殖 D．N点时酵母菌种群增长速率最大 C　[在M点前，无酒精产生，酵母菌进行有氧呼吸，A项错误；细胞呼吸过程会不断释放热量，所以O～P期间发酵液的温度会升高，B项错误；酒精浓度过高对酵母菌本身有害，所以会抑制酵母菌繁殖，C项正确；N点时酵母菌种群数量已达到最大值，增长速率为0，种群增长速率在K/2时最大，D项错误。] [对点集训5]　在我们的生活中，人们常会利用酵母菌的发酵原理制作美味的食品。下列关于酵母菌的说法中合理的是(　　) A．酿造葡萄酒时一定要完全隔绝空气才能使葡萄汁变成葡萄酒 B．利用在有氧条件下酵母菌将酒精氧化成醋酸的原理，能把果酒加工成果醋 C．馒头中的小孔是由于酵母菌在面团中产生CO2，蒸馒头时CO2受热膨胀形成的 D．果醋表面的膜和泡菜表面的膜产生的原因都是由于酵母菌的存在 C　[酵母菌酿酒时通常先提供一定量的空气，使酵母菌大量繁殖，然后再在无氧条件下发酵产生酒精，A项错误；在有氧的条件下可将乙醇氧化成醋酸的是醋酸菌，B项错误；发面时加入酵母菌，酵母菌在面团中产生酒精和二氧化碳，在蒸馒头时，二氧化碳受热膨胀，形成孔泡，C项正确；果醋表面的膜是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的，泡菜表面的膜产生是产膜酵母菌大量繁殖而形成的，D项错误。] [对点集训6]　在制作果酒、果醋、泡菜时，发酵过程中对氧气的需求分别是(　　) A．无氧、有氧、无氧　 B．有氧、无氧、无氧 C．无氧、有氧、有氧 D．无氧、无氧、有氧 A　[果酒制作的原理是利用酵母菌进行无氧呼吸产生酒精；果醋的制作原理是利用醋酸菌在氧气、糖源都充足时，将果汁中的糖分解成醋酸，在氧气充足、缺少糖源时，将乙醇变为醋酸；泡菜发酵的实验原理是乳酸菌在无氧条件下，将糖分解为乳酸。综上分析，A项正确，B、C、D三项均错误。] [典例体验3]　下图分别为倒平板、接种的操作以及平板划线法接种路径的示意图，其中错误的是(　　) 　 D　[倒平板时，用左手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倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖，防止空气中的杂菌污染，A项正确；左手将培养皿打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，B项正确；在不同区域内划线，每次转换划线角度后再进行划线，让菌种来源于上一次划线末端，C项正确；平板划线时应让接种环在琼脂固体培养基表面连续划线，D项错误。] [归纳总结] 1．接种、培养并分离酵母菌的步骤 制作 平板 接种 (1) 平板划线法接种。 ①在用接种环蘸取菌液进行接种前，应在酒精灯火焰上从接种环的圆环处依次向上灼烧灭菌。 ②为避免灭菌后接种环的高温烫死菌种，应在挑取菌种前将接种环贴在培养容器内壁上降温。 ③初次划线时可参照培养皿底面的标记点进行划线，以保证有最好的划线分离效果。 (2)稀释涂布平板法接种。 ①用无菌水对酵母菌菌液进行一定浓度的稀释。 ②取0.1 mL的稀释菌液加入平板中央。 ③在使用蘸有酒精的涂布器对平板中的菌液进行涂布时，应先在火焰上使酒精燃烧尽。此时手持涂布器的部位应高于火焰上的部位，以免酒精沿器具流下，烧伤手指。 (3)将菌种接种到液体培养基中：用接种环在无菌条件下将菌液接种到液体培养基中，同时以不接种菌液的液体培养基作为对照。 培养 将所有培养容器在25 ℃下培养24 h。 观察 培养 结果 获得单菌落后，可继续挑取菌落利用划线法接种至试管斜面培养基中。 2．平板划线法和稀释涂布平板法的比较 项目 优点 缺点 适用范围 平板划线分离法 可以观察菌落特征，对混合菌进行分离 不能计数 适用于好氧菌 稀释涂布平板法 可以计数，可以观察菌落特征 吸收量较少、较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延 适用于厌氧菌和兼性厌氧菌 [对点集训7]　关于实验室培养和分离酵母菌过程中的部分操作，下列说法正确的是(　　) A．配制培养基、倒平板、接种需要在酒精灯火焰旁进行 B．倒平板时，倒入的培养基冷却后盖上培养皿的皿盖 C．划线接种时，灼烧接种环后立即进行再次划线 D．划线接种结束后，需将平板倒置后放入培养箱中培养 D　[倒平板、接种需要在酒精灯火焰旁进行，配制培养基不需要在酒精灯火焰旁进行，A项错误；倒入培养基后应立即盖上培养皿的皿盖，冷却后将平板倒过来放置，B项错误；划线接种时，灼烧接种环后要待其冷却后才能进行再次划线，C项错误；划线接种结束后，需将平板倒置后放入培养箱中培养，D项正确。] [对点集训8]　平板划线法和稀释涂布平板法是常用的两种接种方法。下列相关叙述错误的是(　　) A．平板划线法要求在培养基表面连续划线，且除第一次划线外，每一次划线的起点都是上一次划线的终点 B．除第一次划线前需要将接种环灼烧灭菌外，以后的划线可以不用灭菌即可划线 C．如果菌液本来浓度不高，则可以适当降低稀释倍数 D．“充分稀释”和“连续划线”的目的都是获得由单一细胞繁殖而成的菌落 B　[在平板划线法中，连续划线的目的是使菌种的浓度降低，所以除第一次划线外，以后的每一次划线的起点都是上一次划线的终点，A项正确；将接种环灼烧灭菌并冷却后蘸取菌液进行第一次划线，以后的每一次划线前都要将接种环进行灼烧灭菌，B项错误；稀释倍数要随菌液的浓度而定，如果菌液的浓度过高，则需要更高的稀释倍数，否则就可以适当降低稀释的倍数，C项正确；稀释涂布平板法中的“充分稀释”及平板划线法中的“连续划线”，目的都是获得由单一细胞繁殖而成的菌落，D项正确。] [对点集训9]　下面四种菌落分布图中，不可能是用稀释涂布平板法得到的是(　　) 　 D　[D平板有明显的划线痕迹。而稀释涂布平板法则是将水样用涂布器涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养。] [典例体验4]　(2019·全国卷Ⅰ)已知一种有机物X(仅含有C、H两种元素)不易降解，会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌(目标菌)。 Ⅰ号培养基：在牛肉膏、蛋白胨培养基中加入X(5 g/L)。 Ⅱ号培养基：氯化钠(5 g/L)，硝酸铵(3 g/L)，其他无机盐(适量)，X(15 g/L)。 Ⅲ号培养基：氯化钠(5 g/L)，硝酸铵(3 g/L)，其他无机盐(适量)，X(45 g/L)。 回答下列问题。 (1)在Ⅰ号培养基中，为微生物提供氮源的是________。Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是________。 (2)若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解X的细菌比例会______，其原因是__________________________________________________________ ____________________________。 (3)Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基，若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数，接种时，应采用的方法是________________。 (4)假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X的细菌，且该菌能将X代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供________和________________________。 解析　(1)Ⅰ号培养基中含有牛肉膏、蛋白胨和有机物X等，其中X仅含有C、H两种元素，故为微生物提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨。Ⅱ、Ⅲ号培养基中除无机盐外，还含有有机物X，故为微生物提供碳源的有机物是X。 (2)因Ⅱ号液体培养基中的有机碳源只有X，故培养一段时间后，不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖，故不能降解X的细菌比例会下降。 (3)对微生物分离的方法有平板划线法和稀释涂布平板法，但其中只有稀释涂布平板法能够计数。 (4)能高效降解X的细菌能将X代谢为丙酮酸，丙酮酸在有氧条件下被降解时能释放出大量能量，故丙酮酸可为该细菌的生长提供能量。丙酮酸还可以为该细菌中其他物质的合成提供原料。 答案　(1)牛肉膏、蛋白胨　X　(2)下降　不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖　(3)稀释涂布平板法　(4)能量　合成其他物质的原料 [归纳总结]　分离微生物的依据 不同自然环境中生活着的微生物代谢类型不尽相同 微生物的自养，异养；需氧，厌氧；利用N2还是利用其他氮源 许多微生物的代谢方式并不唯一 某些异养型微生物在有有机物存在的情况下可同时将CO2转变为自身的物质，它们只是不以CO2为唯一(或主要的)碳源。同样的，自养型微生物也并非不能利用有机物生长。 培养基中营养物质的浓度及比例都会影响微生物的生长 培养基中的C/N(碳原子与氮原子的摩尔数比)为4∶1时菌体大量繁殖；当比值降为3∶1时，菌体繁殖减缓 微生物提供所需的生长条件 在培养光能自养型的蓝细菌或藻类时，必须提供光照。培养需氧型微生物时应该进行振荡培养以保证氧气供应。培养厌氧型微生物时应提供无氧环境条件。 利用微生物的营养需求 在培养基中添加(或减去)某种化学成分，使得只有某些特定的微生物能够生长，其他微生物均不能生长 [对点集训10]　“筛选”是生物学中培育生物新类型常用的手段，下列有关技术过程中不可能筛选成功的有(　　) A．在无氮培养基上筛选圆褐固氮菌 B．在不含精氨酸的培养液中筛选能合成精氨酸的杂交细胞 C．用含青霉素的培养基筛选酵母菌和霉菌 D．用不含碳源的培养基筛选根瘤菌 D　[圆褐固氮菌可以固定氮气，所以可以在无氮培养基上生长；青霉素可抑制细菌细胞壁的形成，而对酵母菌和霉菌无抑制作用；根瘤菌是异养生物，在不含碳源的培养基上不能生长。] [对点集训11]　用来判断选择培养基是否起到了选择作用需要设置的对照是(　　 ) A．未接种的选择培养基 B．未接种的牛肉膏蛋白胨(全营养)培养基 C．接种了的牛肉膏蛋白胨(全营养)培养基 D．接种了的选择培养基 C　[将菌液稀释相同的倍数，在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显多于选择培养基上的数目，因此可用接种了的牛肉膏蛋白胨培养基作为对照。本实验的变量是培养基种类，其他方面如接种、培养条件等应相同。] [典例体验5]　某兴趣小组利用血细胞计数板调查培养液中酵母细胞的数量。图甲是该组所使用的规格为1 mm×1 mm×0.1 mm的血细胞计数板正面示意图，图乙表示观察到的计数室示意图。下列相关叙述错误的是(　　 ) A．图甲所示血细胞计数板的正中央有1个计数区 B．计数时，应先选取图乙中左上、左下，右上、右下和中央的5个格子进行计数 C．吸取培养液前应先振荡培养液，滴加培养液前应先在血细胞计数板上盖上盖玻片 D．为减小实验误差，使用台盼蓝染液染色后应在计数室中统计无色细胞的数目 A　[图甲所示血球计数板的正中央有2个计数区，A项错误；由乙图可知每个中方格有25个小格，可知计数板的规格为25格×16格，根据上述分析可知计数时，应先选取图乙中左上、左下，右上、右下和中央的5个格子进行计数，B项正确；吸取培养液前应先振荡培养液，使酵母菌分布均匀，滴加培养液前应先在血球计数板上盖上盖玻片，使培养液自行渗入计数室，C项正确；研究酵母菌种群数量变化应统计酵母菌的活菌数量，为了区分死细胞和活细胞以减小实验误差，常使用台盼蓝染液染色，由于细胞膜的选择透过性，计数室中被台盼蓝溶液染成蓝色的酵母菌为死细胞，所以统计的无色细胞数目即为活菌的数目，D项正确。] [归纳总结] (1)血细胞计数板：通常有两种规格，一种是一个大方格分成16个中方格，每个中方格又分成25个小方格；另一种是一个大方格分成25个中方格，每个中方格又分成16个小方格。但无论哪种规格的计数板，每个大方格都有16×25＝400个小方格。一个大方格长和宽各为1 mm，深度为0.1 mm，容积为0.1 mm3。 (2)计数方法：对于16×25的计数板而言，计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量；而对于25×16的计数板而言，计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量。(如下图所示) (3)计算方法 ①16×25型的计数板：酵母细胞个数/mL＝(100个小方格细胞总数/100)×400×10 000×稀释倍数。 ②25×16型的计数板：酵母细胞个数/mL＝(80个小方格细胞总数/80)×400×10 000×稀释倍数。 [对点集训12]　下列关于对培养液中酵母细胞数量的计数的叙述，正确的是(　　 ) A．一块血细胞计数板的中央平台上有一个计数区 B．血细胞计数板使用结束后，用清水冲洗、晾干 C．抽样检测时，需将培养液静置几分钟后再吸取 D．用血细胞计数板计数时，应先向计数室滴加样液后再盖上盖玻片 B　[一块血细胞计数板的中央平台上有2个计数区，A项错误；血细胞计数板使用结束后，用清水冲洗、晾干，B项正确；抽样检测时，需将培养液振荡摇匀后再吸取，C项错误；用血细胞计数板计数时，应先盖上盖玻片再向计数室滴加样液，D项错误。] [对点集训13]　在对培养液中酵母细胞数量的计数时，将酵母菌培养液稀释103倍后，用血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)进行计数，观察到如图的视野，有关叙述错误的是(　　 ) A．血细胞计数板计数时，应先在计数区上方加盖玻片，再滴加少量样液 B．计数同一样品时，可对同一计数板上的两个计数区进行计数，并取平均值 C．滴加培养液后应立即计数，以防止酵母菌沉降到计数区底部 D．若仅依据图示结果，可以估算培养液中酵母菌密度为3.5×109个·mL－1 C　[血细胞计数板计数时，应先放置盖玻片，在盖玻片的边缘滴加培养液，待培养液从边缘处自行渗入计数区，吸去多余培养液，再进行计数，A项正确；计数同一样品时，可对同一计数板上的两个计数区进行计数，并取平均值，B项正确；待酵母菌细胞全部沉降到计数区底部，将计数板放在载物台的中央，在显微镜下观察计数，C项错误；此血球计数板的计数区是25×16型，即大方格内分为25中格，每一中格又分为16小格。原1 mL培养液中的酵母菌数为＝每个小格中的平均酵母菌数×400个小格×酵母菌培养稀释倍数×10 000，则1 mL该样品中酵母菌数约＝14÷16×400×1 000×10 000＝3.5×109个，D项正确。] [对点集训14]　用血细胞计数板计数培养液中酵母菌种群数量的动态变化时，进行如图所示的操作。下列相关叙述正确的是(　　 ) A．图示操作统计出来的数据比实际值偏小 B．图示对酵母菌计数采用的方法为抽样检测法 C．应先轻轻振荡几次培养瓶，再从培养瓶中取培养后期的原液计数 D．实验结束后，血球计数板用试管刷蘸洗涤剂擦洗、晾干 B　[用血细胞计数板计数培养液中酵母菌种群数量时，应先盖盖玻片，再从盖玻片边缘滴加培养液，让培养液自行渗入，否则按图示操作，由于多余培养液中酵母菌的沉降会导致实验结果偏大，A项错误；图示对酵母菌的计数方法是通过血细胞计数板对酵母菌的数量进行抽样检测，B项正确；吸取培养液前需轻轻振荡几次培养瓶，使酵母菌分布均匀，而培养后期的原液需经稀释后再进行取样计数，C项错误；实验结束后，血球计数板不能用试管刷蘸洗涤剂擦洗，应浸泡和冲洗后晾干，D项错误。] 学科网（北京）股份有限公司 $$