第1章 主干知识排查-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二生物学选择性必修第三册教师用书（苏教版2019）

主干知识排查 第一章 发酵工程 <<< 一、发酵工程的培养基 1.培养基的类型：按照物理性质的不同可分为_______培养基、______培养基、_______培养基。按照用途的不同可分为______培养基、______培养基等。 2.基础培养基的成分：一般都含有____、______(主要提供含碳元素的物质)、______(主要提供含氮元素的物质)和_______等最基本的物质。 3.选择培养基的设计：一类选择培养基是依据某些微生物的___________ ____设计出来的，另一类选择培养基是在培养基中加入______________，可抑制或杀死其他微生物。 知识梳理 液体 固体 半固体 基础 特殊 水 碳源 氮源 无机盐 特殊营养需 求 某种化学物质 4.培养细菌的天然培养基主要有____________________等；分离和培养放线菌通常用________________等合成培养基。上述培养基的配制都需要根据培养目的调节培养基的_____。配制完成的培养基必须经过______ ______才能用于微生物的培养。 牛肉膏蛋白胨培养基 高氏Ⅰ号培养基 pH 灭菌 处理 二、发酵工程的无菌技术 1.发酵工程的灭菌方法：化学试剂灭菌法一般不用于_______的灭菌，干热灭菌法包括________________和____________。湿热灭菌法一般在温度为_______、气压约________的条件下维持15～20 min。 2.发酵工程的灭菌设备：电热鼓风干燥箱的优点是使灭菌器皿保持干燥，但带有胶皮或塑料的物品、__________________一般不能采用电热鼓风干燥箱干热灭菌。高压蒸汽灭菌锅灭菌可杀死其中___________________及其______，装锅时，灭菌桶不要装得过满，至少留_____空间；加热后须打开排气阀，排出锅内残留的________；出锅时，当压力表指针降至“____”点，待温度下降后，打开排气阀，开盖，取出灭菌物品。发酵工程中常采用______________的方法来净化所需空气。 培养基 干热空气灭菌法 火焰灼烧法 121 ℃ 100 kPa 液体及固体培养基 所有微生物的营养体 芽孢 1/3 冷空气 0 空气过滤除菌 3.发酵工程的无菌操作器具 (1)接种器具：____________用于平板稀释涂布接种，________用于穿刺接种，________用于斜面接种或在平板培养基上划线接种。 (2)转移器具：使用移液管的要点是以拇指及中指捏住管颈标线以上的地方，将移液管插入待取溶液液面下约______。移液管不应伸入太多，以免________________________；也不应伸入太少，以免液面下降后而吸空。当取液量很少时(如0.1 mL)，常采用____________。 (3)超净工作台：净化原理是利用工作台内__________的杀菌作用，并通过____________过滤确保工作台内空气的无菌、无污染。 玻璃涂布器 空气过滤器　 接种针 接种环 1 cm 管尖外壁粘有过多溶液 微量取液器 紫外线灯 4.微生物接种和传代的无菌技术：______、______、______是菌种保存的重要条件。厌氧微生物常采用__________的方法将其保护在培养基中。__________是常用的菌种传代和低温下保存菌种的方法。 5.微生物分离、纯化和培养的无菌技术 (1)平板划线法：将微生物样品在琼脂平板表面多次做“由点到线”的__________，经过这样的操作可得到较多独立分布的____________。经过平板培养后，会形成部分由单个微生物生长、繁殖而成的________，其缺点是不能用于____________。 低温 斜面接种 干燥 真空 穿刺接种 稀释划线 单个微生物 单菌落 微生物计数 (2)稀释涂布平板法：将待分离的材料做一系列的__________，再取一定量的某一稀释度的菌液涂布平板，然后用无菌的________将菌液均匀地涂布在整个平板表面，使其中的微生物充分分散，培养后在平板培养基表面形成多个________。稀释涂布平板法可用于菌种的分离和纯化，还可以用于____________。 梯度稀释 涂布器 单菌落 微生物计数 6.分离土壤中分解尿素的细菌并进行计数： (1)实验原理：配制以______为唯一氮源的选择培养基可以分离能分解尿素的细菌。 (2)计数菌落：取出已培养1～2 d的平板，统计每个培养皿中的菌落数。计算时，选取菌落数为_________的一组为样本进行统计。每克土壤样品的细菌数＝_____________________________________________________ __________________。 尿素 30～300 某一稀释度几次重复培养后的菌落平均数×稀释倍数÷涂布所用稀释液体积数 三、传统发酵技术和产品 1.传统发酵技术的本质是__________________。绝大多数情况下，微生物是________________________________________________的总称。微生物的种类繁多，其中有的是____________(如细菌、酵母菌)，有的是______________(如DNA病毒)。 2.传统发酵技术产品 (1)传统发酵是_________________________________________________。 微生物的天然发酵 各种个体微小、肉眼不易看见、结构相对简单的生物 细胞型生物 非细胞型生物 利用天然微生物的代谢活动制造或生产某些产品的过程 (2)写出酵母菌细胞呼吸和醋酸菌进行发酵的反应式： 酵母菌有氧条件：____________________________________________。 无氧条件：___________________________________。 醋酸菌：_______________________________________。 (3)制作果酒和果醋：制作葡萄酒时，发酵液总量不要超过广口瓶体积的_____。在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量____________；在无氧条件下，酵母菌进行__________，适宜温度一般是___________。发酵过程中，每隔一段时间轻轻旋松瓶盖放气。在充分供氧的条件下，________能将酒精转化为醋酸，发酵温度为__________。 (4)酸奶的制作：酸奶一般是以牛奶为原料、________参与发酵制作而成的奶制品。酸奶既保留了牛奶的______________，又因为含有大量的________而有新的生理作用。 2/3 繁殖新个体 酒精发酵 18～25 ℃ 醋酸菌 30～35 ℃ 乳酸菌 主要营养成分 乳酸菌 四、发酵工程及其应用 1.发酵工程的一般过程 (1)发酵工程是指________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)发酵工程一般包括__________________、发酵培养基的配制、______ ________________、发酵生产和产物的分离与提纯等主要步骤。根据发酵过程的操作方式不同，可将工业发酵分为_________和__________等。 2.发酵工程的应用广泛：发酵工程在________、食品业、农业及其他领域都有很广泛的应用。 采用现代工程技术手段，利用微生物或动植物细胞的特定功能，在人工控制的环境下生产满足人类需求的特定产品等的工程技术 发酵原料的预处理 菌种 选育和扩大培养 分批发酵 连续发酵 医药业 1.培养基中一般含有微生物所需的_________________________________等，另外培养基还应具有适宜的______、一定的酸碱__________及合适的________。 2.培养基中加入碳源的原因：_____________________________________ ________________________。 3.培养基中加入氮源的原因：_____________________________________ ______________。培养基中的氮源分为有机氮源和无机氮源。这两类物质在微生物培养中的作用的不同点：_______________________________ ______________________________。 长句表达 碳源、氮源、无机盐、生长因子及水分 pH 缓冲能力 渗透压 碳源是构成微生物体的重要成分，也是微生物生命活动的能量来源 氮元素是构成微生物细胞中蛋白质和核 酸的主要元素 有机氮源异养型微生物可以利用；无机氮源自养型微生物可以利用　 4.选择培养基与鉴别培养基的主要区别：___________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 5.配制以尿素为唯一氮源的培养基分离能分解尿素的微生物的原理：______________________________________________________________________________________________________________________________。 选择培养基根据某种或某类微生物的特殊营养需求，将所需微生物从混杂的微生物群体中分离出来；鉴别培养基则在培养基中加入某种试剂或药品，使培养后微生物发生某种变化，从而区别或分离不同类型的微生物　 只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，其他微生物由于不能分解尿素，缺乏氮源而不能在此培养基中生长、发育和繁殖，生长受到抑制　 6.消毒和灭菌的区别：___________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 7.如果压力未降到“0”点就打开高压蒸汽灭菌锅的锅盖，会导致______ _____________________________________________________________________________________________________________；也会对操作人员造成伤害，如被蒸汽烫伤或被高温液体溅伤。 消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀灭或清除传播媒介上的部分病原微生物，使之达到无害化处理；灭菌是指用强烈的理化方法杀灭或清除传播媒介上的所有微生物(包括芽孢和孢子)，使之达到无菌程度 压力突然下降，使容器内的培养基由于内外压力不平衡而冲出烧瓶口或试管口，造成培养基等液体沾湿棉塞或溢出等事故　 锅内 8.平板划线时在灼烧接种环后，要等其冷却再进行划线的原因是_______ __________________________。在第二次划线及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线的原因：___________________________ _______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 度过高的接种环把菌种杀死 避免温 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，这样最终就能得到由单个微生物增殖而形成的菌落 9.平板冷凝后，将平板倒置的原因：_______________________________ __________________________________________________。 10.稀释涂布平板法计数的原理：__________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 采用稀释涂布平板法培养和计算得到的微生物的数量比稀释液中实际微生物的数量要少，原因是_________________________________________ __________________________________________________________。 既可以避免培养基中的水分过快地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染 将待分离的材料做一系列的梯度稀释，再取一定量的某一稀释度的菌液，涂布在整个平板表面，如果经稀释涂布平板法培养出的都是单个细胞增殖形成的菌落，那么统计这些菌落数目，即可计算出单位体积样品中的微生物数量 计数时往往会出现菌落聚合在一起的情况，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 11.制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，理由：______________ _______________________________________________________________ (答出2条)。 12.制作葡萄酒的过程中，每隔一段时间拧松瓶盖，目的是____________ ___________________________。不能打开瓶盖的原因是______________ _______。 让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖；防止发酵过程中产生的二氧化碳造成发酵液溢出　 止发酵瓶内因气压过大而爆裂 放出CO2，防 避免杂菌污染 发酵液 13.醋酸发酵时充分通气的原因：__________________________________ __________________________________________________。 14.制作酸奶时加入市售酸奶的原因是____________。 醋酸菌是一种好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡 接种乳酸菌 15.分批发酵过程中微生物进入衰亡期的原因是______________________ ________________________________，这些都会导致微生物的发酵进入衰亡期。连续发酵能够克服上述缺点的原理是_______________________ _________________________________________________________________________________________________________。 16.家庭中利用酵母菌制作果酒不需要严格灭菌的原因：______________ _______________________________________________________________________________________。 产物的积累和pH等环境条件的变化 营养物质的消耗，代谢 连续发酵以一定的速率不断地放出老的培养基和代谢产物，同时不断添加新的培养基和调节相关发酵条件(如pH)，使发酵过程保持相对稳定　 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抑制　 17.如图为制作果酒和果醋的发酵装置图，排气口(b)要 通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，这样做的目的 是__________________________________。进行醋酸 发酵和酒精发酵时，对图中哪一处操作有差异？请具 体指明：______________________________________ ____________________________________________________。 避免空气中其他微生物进入发酵装置 使用该装置制果酒时，应该关闭充气口(a)； 制果醋时，应将充气口(a)连接气泵，输入氧气(无菌空气)　 第一章 发酵工程 <<< C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量 C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量 $$ 主干知识排查 一、发酵工程的培养基 1．培养基的类型：按照物理性质的不同可分为液体培养基、固体培养基、半固体培养基。按照用途的不同可分为基础培养基、特殊培养基等。 2．基础培养基的成分：一般都含有水、碳源(主要提供含碳元素的物质)、氮源(主要提供含氮元素的物质)和无机盐等最基本的物质。 3．选择培养基的设计：一类选择培养基是依据某些微生物的特殊营养需求设计出来的，另一类选择培养基是在培养基中加入某种化学物质，可抑制或杀死其他微生物。 4．培养细菌的天然培养基主要有牛肉膏蛋白胨培养基等；分离和培养放线菌通常用高氏Ⅰ号培养基等合成培养基。上述培养基的配制都需要根据培养目的调节培养基的pH。配制完成的培养基必须经过灭菌处理才能用于微生物的培养。 二、发酵工程的无菌技术 1．发酵工程的灭菌方法：化学试剂灭菌法一般不用于培养基的灭菌，干热灭菌法包括干热空气灭菌法和火焰灼烧法。湿热灭菌法一般在温度为121_℃、气压约100_kPa的条件下维持15～20 min。 2．发酵工程的灭菌设备：电热鼓风干燥箱的优点是使灭菌器皿保持干燥，但带有胶皮或塑料的物品、液体及固体培养基一般不能采用电热鼓风干燥箱干热灭菌。高压蒸汽灭菌锅灭菌可杀死其中所有微生物的营养体及其芽孢，装锅时，灭菌桶不要装得过满，至少留1/3空间；加热后须打开排气阀，排出锅内残留的冷空气；出锅时，当压力表指针降至“0”点，待温度下降后，打开排气阀，开盖，取出灭菌物品。发酵工程中常采用空气过滤除菌的方法来净化所需空气。 3．发酵工程的无菌操作器具 (1)接种器具：玻璃涂布器用于平板稀释涂布接种，接种针用于穿刺接种，接种环用于斜面接种或在平板培养基上划线接种。 (2)转移器具：使用移液管的要点是以拇指及中指捏住管颈标线以上的地方，将移液管插入待取溶液液面下约1_cm。移液管不应伸入太多，以免管尖外壁粘有过多溶液；也不应伸入太少，以免液面下降后而吸空。当取液量很少时(如0.1 mL)，常采用微量取液器。 (3)超净工作台：净化原理是利用工作台内紫外线灯的杀菌作用，并通过空气过滤器过滤确保工作台内空气的无菌、无污染。 4．微生物接种和传代的无菌技术：低温、干燥、真空是菌种保存的重要条件。厌氧微生物常采用穿刺接种的方法将其保护在培养基中。斜面接种是常用的菌种传代和低温下保存菌种的方法。 5．微生物分离、纯化和培养的无菌技术 (1)平板划线法：将微生物样品在琼脂平板表面多次做“由点到线”的稀释划线，经过这样的操作可得到较多独立分布的单个微生物。经过平板培养后，会形成部分由单个微生物生长、繁殖而成的单菌落，其缺点是不能用于微生物计数。 (2)稀释涂布平板法：将待分离的材料做一系列的梯度稀释，再取一定量的某一稀释度的菌液涂布平板，然后用无菌的涂布器将菌液均匀地涂布在整个平板表面，使其中的微生物充分分散，培养后在平板培养基表面形成多个单菌落。稀释涂布平板法可用于菌种的分离和纯化，还可以用于微生物计数。 6．分离土壤中分解尿素的细菌并进行计数： (1)实验原理：配制以尿素为唯一氮源的选择培养基可以分离能分解尿素的细菌。 (2)计数菌落：取出已培养1～2 d的平板，统计每个培养皿中的菌落数。计算时，选取菌落数为30～300的一组为样本进行统计。每克土壤样品的细菌数＝某一稀释度几次重复培养后的菌落平均数×稀释倍数÷涂布所用稀释液体积数。 三、传统发酵技术和产品 1．传统发酵技术的本质是微生物的天然发酵。绝大多数情况下，微生物是各种个体微小、肉眼不易看见、结构相对简单的生物的总称。微生物的种类繁多，其中有的是细胞型生物(如细菌、酵母菌)，有的是非细胞型生物(如DNA病毒)。 2．传统发酵技术产品 (1)传统发酵是利用天然微生物的代谢活动制造或生产某些产品的过程。 (2)写出酵母菌细胞呼吸和醋酸菌进行发酵的反应式： 酵母菌有氧条件：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。 无氧条件：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量。 醋酸菌：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量。 (3)制作果酒和果醋：制作葡萄酒时，发酵液总量不要超过广口瓶体积的2/3。在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖新个体；在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵，适宜温度一般是18～25_℃。发酵过程中，每隔一段时间轻轻旋松瓶盖放气。在充分供氧的条件下，醋酸菌能将酒精转化为醋酸，发酵温度为30～35_℃。 (4)酸奶的制作：酸奶一般是以牛奶为原料、乳酸菌参与发酵制作而成的奶制品。酸奶既保留了牛奶的主要营养成分，又因为含有大量的乳酸菌而有新的生理作用。 四、发酵工程及其应用 1．发酵工程的一般过程 (1)发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物或动植物细胞的特定功能，在人工控制的环境下生产满足人类需求的特定产品等的工程技术。 (2)发酵工程一般包括发酵原料的预处理、发酵培养基的配制、菌种选育和扩大培养、发酵生产和产物的分离与提纯等主要步骤。根据发酵过程的操作方式不同，可将工业发酵分为分批发酵和连续发酵等。 2．发酵工程的应用广泛：发酵工程在医药业、食品业、农业及其他领域都有很广泛的应用。 1．培养基中一般含有微生物所需的碳源、氮源、无机盐、生长因子及水分等，另外培养基还应具有适宜的pH、一定的酸碱缓冲能力及合适的渗透压。 2．培养基中加入碳源的原因：碳源是构成微生物体的重要成分，也是微生物生命活动的能量来源。 3．培养基中加入氮源的原因：氮元素是构成微生物细胞中蛋白质和核酸的主要元素。培养基中的氮源分为有机氮源和无机氮源。这两类物质在微生物培养中的作用的不同点：有机氮源异养型微生物可以利用；无机氮源自养型微生物可以利用。 4．选择培养基与鉴别培养基的主要区别：选择培养基根据某种或某类微生物的特殊营养需求，将所需微生物从混杂的微生物群体中分离出来；鉴别培养基则在培养基中加入某种试剂或药品，使培养后微生物发生某种变化，从而区别或分离不同类型的微生物。 5．配制以尿素为唯一氮源的培养基分离能分解尿素的微生物的原理：只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，其他微生物由于不能分解尿素，缺乏氮源而不能在此培养基中生长、发育和繁殖，生长受到抑制。 6．消毒和灭菌的区别：消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀灭或清除传播媒介上的部分病原微生物，使之达到无害化处理；灭菌是指用强烈的理化方法杀灭或清除传播媒介上的所有微生物(包括芽孢和孢子)，使之达到无菌程度。 7．如果压力未降到“0”点就打开高压蒸汽灭菌锅的锅盖，会导致锅内压力突然下降，使容器内的培养基由于内外压力不平衡而冲出烧瓶口或试管口，造成培养基等液体沾湿棉塞或溢出等事故；也会对操作人员造成伤害，如被蒸汽烫伤或被高温液体溅伤。 8．平板划线时在灼烧接种环后，要等其冷却再进行划线的原因是避免温度过高的接种环把菌种杀死。在第二次划线及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线的原因：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，这样最终就能得到由单个微生物增殖而形成的菌落。 9．平板冷凝后，将平板倒置的原因：既可以避免培养基中的水分过快地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。 10．稀释涂布平板法计数的原理：将待分离的材料做一系列的梯度稀释，再取一定量的某一稀释度的菌液，涂布在整个平板表面，如果经稀释涂布平板法培养出的都是单个细胞增殖形成的菌落，那么统计这些菌落数目，即可计算出单位体积样品中的微生物数量。采用稀释涂布平板法培养和计算得到的微生物的数量比稀释液中实际微生物的数量要少，原因是计数时往往会出现菌落聚合在一起的情况，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。 11．制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，理由：让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖；防止发酵过程中产生的二氧化碳造成发酵液溢出(答出2条)。 12．制作葡萄酒的过程中，每隔一段时间拧松瓶盖，目的是放出CO2，防止发酵瓶内因气压过大而爆裂。不能打开瓶盖的原因是避免杂菌污染发酵液。 13．醋酸发酵时充分通气的原因：醋酸菌是一种好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。 14．制作酸奶时加入市售酸奶的原因是接种乳酸菌。 15．分批发酵过程中微生物进入衰亡期的原因是营养物质的消耗，代谢产物的积累和pH等环境条件的变化，这些都会导致微生物的发酵进入衰亡期。连续发酵能够克服上述缺点的原理是连续发酵以一定的速率不断地放出老的培养基和代谢产物，同时不断添加新的培养基和调节相关发酵条件(如pH)，使发酵过程保持相对稳定。 16．家庭中利用酵母菌制作果酒不需要严格灭菌的原因：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抑制。 17．如图为制作果酒和果醋的发酵装置图，排气口(b)要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，这样做的目的是避免空气中其他微生物进入发酵装置。进行醋酸发酵和酒精发酵时，对图中哪一处操作有差异？请具体指明：使用该装置制果酒时，应该关闭充气口(a)；制果醋时，应将充气口(a)连接气泵，输入氧气(无菌空气)。 学科网（北京）股份有限公司 $$