2027届高三生物一轮复习课件：选必三第一章主干知识汇总

该高中生物学高考复习课件聚焦传统发酵技术、微生物培养及发酵工程等核心考点，依据高考评价体系明确腐乳制作原理、微生物计数方法等高频考查内容，通过梳理实验流程与原理归纳，构建实验设计、结果分析等常考题型的答题框架，体现备考的系统性与针对性。 课件亮点在于“实验情境还原+真题案例解析+素养融合”，如结合果酒果醋制作流程培养科学思维，通过稀释涂布平板法计数实例强化探究实践，设置灭菌与消毒辨析等易错点突破，帮助学生掌握实验题答题技巧，助力高考冲刺，为教师提供精准复习教学指导。

发酵与传统发酵技术 发酵 定义：发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物代谢转化为人类所需的产物的过程。 原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们可以生产出人们所需要的多种产物。 分类依据 类型 例子 是否需氧 好氧发酵 醋酸发酵 厌氧发酵 酒精发酵、乳酸发酵 培养基的物理性质 固体发酵 泡菜、粮食白酒、腐乳等 半固体发酵 豆豉、酱、酱油等 液体发酵 青霉素、谷氨酸 传统发酵技术 定义：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。 特点：①混合菌种 ②固体发酵及半固体发酵为主 ③家庭式或作坊式 例子：腐乳、泡菜、果酒、果醋、酱油、酱、豆豉等 腐乳制作 菌种：酵母、曲霉和毛霉，其主要作用的是毛霉（异养需氧型真菌） 过程：前期好氧发酵，长处毛霉。 ①盐②卤汤（含香辛料及酒精）③玻璃瓶沸水消毒④后期密封发酵→避免杂菌 泡菜的制作 制作流程 1. 泡菜坛选择：坛沿深、盖子吻合好；无裂纹、无砂眼； 避免泡菜坛漏气，导致需氧型微生物大量繁殖，引起蔬菜腐烂。 2. 配置盐水：用清水和食盐配制质量分数为5%~20%的盐水【①调味②抑制微生物生长】，并将盐水煮沸，冷却待用。 浓度过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质 浓度过高：乳酸发酵受抑制，口味不佳 杀菌；除氧 防止影响乳酸菌的生命活动 3.原料处理，蔬菜装坛：将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满。 减少泡菜中亚硝酸盐含量 ①发酵初期酵母菌等产生较多CO2，防止发酵液溢出坛外；②防止因装太满使盐水未完全淹没菜料，导致菜料变质腐烂；③留有一定空间，也更方便拿取泡菜。 4. 加盐水：将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。 5. 封坛发酵：封坛发酵向坛盖边缘的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水，根据室内温度控制发酵时间。 创造无氧环境 创造无氧环境 泡菜的制作 菌种 乳酸菌特点：细菌；生殖方式为二分裂；代谢类型为异养厌氧型； 乳酸菌分布：空气、土壤、植物体表、人或动物肠道 乳酸菌种类：乳酸链球菌、乳酸杆菌 发酵原理： C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 泡菜乳酸质量分数为0.4%—0.8%时为佳 曲线变化 硝酸盐还原菌的作用 硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解 亚硝酸盐危害：致癌作用； 氧化血红蛋白导致急性中毒 乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动 如何判断你腌制的泡菜是否成功？ ①泡菜质量可根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定； ②根据亚硝酸盐的含量来评定； ④根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定。 ③可通过在显微镜下观察乳酸菌的形态； 为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？ 产膜酵母为兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量丰富，适合酵母菌的繁殖。 果酒和果醋的制作 菌种 菌种 酵母菌 醋酸菌 生殖方式 无性生殖 分裂生殖（二分裂） 代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 菌种分布 含糖量较高的蔬菜、水果表面 空气中 最适温度 酿酒酵母：28℃； 野生酵母：18~30℃ 30~35℃ ①有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖 ②无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精 C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2＋能量 酶 C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O ＋能量 酶 酒精发酵原理 乳酸发酵原理 ②缺少糖源时，则将乙醇→乙醛→乙酸 ①O2、糖源充足时，能将糖分解成醋酸； C6H12O6＋2O2 2CH3COOH（醋酸）＋2CO2＋2H2O＋能量 酶 C2H5OH＋O2 CH3COOH＋H2O＋能量 酶 果酒和果醋的制作 制作流程 1. 器具消毒：将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净， 并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用。 2. 冲洗葡萄：取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。 3. 榨汁装瓶：用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（留有大约1/3的空间），盖好瓶盖。 4. 果酒发酵：温度控制在18～30℃，发酵过程中每隔12h左右将瓶盖拧松一点（不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。期间可定时在发酵瓶口取样监测。 防止杂菌污染 葡萄冲洗次数不宜太多的原因是避免冲洗掉附着在葡萄皮上的野生酵母菌。 先冲洗葡萄再除去枝梗的原因是避免除枝梗时葡萄破损，导致杂菌污染 ①利于酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵 ②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。 发酵过程中产生CO2 ，防止瓶内气压过高引起爆裂。 防止O2进入，影响酒精发酵 5. 果醋发酵：打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30～35℃，时间为7～8d。 制造有氧条件，进行醋酸发酵。 果酒和果醋的制作 问题反思 1. 如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？ 1. 闻 2. 品尝 3. 用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测（橙色→灰绿色） 2. 如何检测果醋的发酵情况？ a.闻； b.品尝； c.观察醋酸菌膜是否形成 d.使用pH试纸检测 3. 果酒和果醋的制作过程中，发酵液分别有哪些变化？ 果酒制作中的变化：①产生气泡：酵母菌等呼吸作用产生二氧化碳 ②颜色加深：花青素不断从果皮中进入发酵液中 果醋制作中的变化：一般无气泡，发酵完成后发酵液液面出现白色醋酸菌膜 4. 在制作果酒的过程中，是否有其他微生物生长？会对果酒发酵产生影响吗？ 5. 在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？如何加快果醋的制作？ 果酒中还存在乳酸菌、醋酸菌等微生物，可能对果酒发酵产生影响。可以通过调节发酵的温度、果酒的pH等来控制杂菌含量。 随着乙酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等不利于酵母菌的生长繁殖，其活性较低。加快果醋制作的方法：打开醋暴露于空气中，取醋酸菌膜接种于发酵液。 微生物的基本培养技术 实验室培养微生物条件：①提供微生物生长繁殖所需营养和环境条件 ②确保其它微生物无法混入 培养基 定义：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——培养基，用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 分类：液体培养基和固体培养基（含琼脂等凝固剂，琼脂不提供营养物质） 营养物质：碳源、氮源、无机盐、水 ①碳源 无机碳源： CO2、CO32-、HCO3- 有机碳源： 葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等 自养微生物 异养微生物 ②氮源 无机氮源： N2、NH4＋、NO3-、NH3等 有机氮源： 牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等 在培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素； 在培养霉菌时，一般需要将培养基调至酸性； 在培养细菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性； 在培养厌氧微生物时，需要提供无氧的条件。 微生物的基本培养技术 无菌操作 定义：是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。 消毒 消毒方法 操作方法 适用范围 巴氏消毒法 63 〜65 ℃消毒30 min或72〜76 ℃处理15 s 或80〜85 ℃处理10〜15 s。 不耐高温的液体，如牛奶 煮沸消毒法 100 ℃煮沸5 〜6 min 家庭餐具等生活用品 紫外线消毒 30 W紫外灯照射30min(损伤DNA) 接种室、接种箱或超净工作台 化学药物消毒 体积分数为70%～75%的酒精 擦拭实验者双手 氯气/次氯酸钠 水源 生物消毒法 生物或其代谢产物 环境中部分微生物，如净化污水和污泥 微生物的基本培养技术 无菌操作 定义：是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。 灭菌 灭菌方法 操作方法 适用范围 灼烧灭菌 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 接种工具：涂布器、接种环、接种针及其他金属器具 干热灭菌 干热灭菌箱中，160-170℃的热空气中维持1-2h。 耐高温、需要保持干燥：玻璃器皿（吸管、培养皿）、金属用具 湿热灭菌 (其中高压蒸汽灭菌效果最好) 100 kPa、121 ℃的条件下，维持15～30 min 如培养基 芽孢：细菌在胞内形成的对恶劣的环境有很强的抵抗力休眠体(不是繁殖体) 孢子：有繁殖作用的无性生殖细胞 酵母菌的纯培养 相关概念 培养物：在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体。 纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。 纯培养：获得纯培养物的过程就是纯培养。 实验操作丨制备培养基 配制培养基：马铃薯培养基属于固体培养基、天然培养基 灭菌：培养基——高压蒸汽灭菌；培养皿——干热灭菌 倒平板：①待培养基冷却至50℃左右时（防止烫伤），在酒精灯火焰附近操作（避免杂菌污染）。 ②将瓶口迅速通过火焰：通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 ③用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基（10 〜 20 mL）倒入培养皿，立即盖上皿盖。（不要完全打开，以免杂菌污染培养基） ④冷却后将培养皿倒置：防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染；倒置培养使琼脂里水分不易蒸发出去 酵母菌的纯培养 实验操作丨平板划线法 平板划线法原理：通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作(平板划线法)，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 ①灼烧接种环，直至接种环金属丝烧红。 ②在火焰旁冷却（防止温度太高杀死菌种）接种环，拔出酵母菌培养液试管的棉塞 ③试管口通过火焰 ④在火焰附近用接种环蘸取一环菌液 ⑤试管口通过火焰，并塞上棉塞 ⑥将皿盖打开一条缝隙，将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划3-5条平行线， 盖上皿盖。 ⑦灼烧接种环，待其冷却后，从第一次划线的末端开始作第二次划线。重复以上操作，作第三、四、五次划线。 ⑧培养：完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28℃左右的恒温培养箱中培养24~48h。【未接种的平板作为对照组，若有其上菌落生长，则说明培养基被污染或者灭菌不彻底。】 为什么划线时要注意不能划破培养基？ ①一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的； ②存留在划破处的单个细胞无法形成规则的菌落，菌落会沿着划破处生长，会形成一个条状的菌落 酵母菌的纯培养 1.倒平板时培养基溅在皿盖与皿底之间的部位不能用来培养微生物，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。 2.将所倒平板放入37℃的恒温箱中培养1～2d，观察是否有菌落存在，目的是检测培养基是否被杂菌污染。 3. 灼烧问题：灼烧次数=划线次数+1（在每次划线前后都需要灼烧） 灼烧时期 目的 取菌种前 杀死接种环上原有的微生物 第二次之后每次划线前 杀死上次划线时残留的菌种，使下一次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，从而使每次划线时菌种数目逐渐减少，直至得到单个细胞。 接种结束后 杀死接种环上残留的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者 从上一次划线的末端进行划线的原因：划线后，线条末端细胞的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细胞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胞繁殖而来的菌落。 最后一次划线与第一次的划线不能相连的原因：最后一次划线已经将菌液稀释成单个细胞，如果与第一次划线相连则增加了细胞的数目，得不到纯化的效果。 微生物的选择培养和计数 选择培养基 定义：在微生物学中，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。 加入青霉素的培养基 分离酵母菌、霉菌等真菌 不加氮源的无氮培养基 分离固氮菌 不加含碳有机物的无碳培养基 分离自养型微生物 加高浓度食盐 分离金黄色葡萄球菌（耐盐性） 石油作为唯一碳源 分离能消除石油污染的微生物 以尿素作为唯一氮源 分解尿素的细菌 鉴别培养基 定义：在培养基中加入某种指示剂或化学药品,以鉴别不同种类的微生物 鉴别分解尿素的细菌 加入酚红指示剂，并以尿素为唯一氮源的培养基 分解尿素，产生NH3，显碱性，酚红呈红色 鉴别纤维素分解菌 加入刚果红，并以纤维素为唯一碳源的培养基 刚果红与纤维素形成红色复合物，纤维素水解后形成透明圈 鉴别大肠杆菌 伊红——亚甲基蓝琼脂培养基（伊红美蓝培养基） 大肠杆菌菌落呈深紫色，并有金属光泽。 微生物的选择培养和计数 间接计数法丨稀释涂布平板法 稀释涂布平板法是将菌液进行一系列梯度稀释，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。 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。通过计数平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。 ①选择30-300个菌落的平板进行计数； ②每个稀释度至少取3个平板取其平均值；（分析实验结果时，要考虑重复组结果是否接近，如果相差太大，意味着操作有误，需重新实验。） ③统计的菌落往往比活菌的实际数目低； （原因：当两个或多个细胞连在一起时，繁殖后形成的还是一个菌落） ④统计的结果一般用菌落数而不是活菌数； 定义 原理 计数原则 计数公式 每克样品中的菌落数＝(C÷V)×M M代表稀释倍数； C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数； V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)； 微生物的选择培养和计数 显微镜直接计数法 原理 利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下观察、计数，然后再计算一定体积样品中微生物的数量。 工具 血细胞计数板：常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。 细菌计数板：对细菌等较小的细胞进行观察和计数。 特点 优点：快速、直观 缺点：①不能区分死菌和活菌→偏大 【可用台盼蓝染色鉴别细胞死活】 ②不适于对运动细菌的计数。 ③个体小的细菌在显微镜下难以观察。 计算方法 1mL培养液所含菌数＝每小格平均菌数×400×104×稀释倍数 1个计数室的体积为0.1mm3；1个计数室有400个小方格。 微生物的选择培养和计数 尿素分解菌的分离和计数 土壤取样 取样环境：中性、潮湿的土壤；距地表3~8cm的土壤层 注意：铁铲和取样袋都需要灭菌。操作完成后要洗手。 样品稀释 测细菌数：一般用1x104 、1x105 、1x106稀释液 测放线菌：一般用1x103、1x104、1x105稀释液 测真菌数：一般用1x102、1x103、1x104稀释液 第一次做这个实验时可以将稀释的范围放宽一点。保证获得菌落数在30～300间 涂布过程 1. 用微量移液器取0.1mL菌液，滴加到培养基表面。 2. 将涂布器放在盛有酒精的烧杯中。多余的酒精在烧杯中滴尽，然后再放在火焰上灼烧 3.将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布。 4. 用涂布器将菌液均匀涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿,使涂布均匀。 培养条件 将平板倒置，放入30～37℃的恒温培养箱中培养1～2d。 观察指标 记录菌落特征（颜色、大小、颜色、隆起程度、光泽等） 目的：除去涂布器上的杂菌 微生物的选择培养和计数 尿素分解菌的分离和计数 组别 具体组别 具体操作 作用 实 验 组 实验组1 选择 培养基 接种 3次重复，排除偶然因素对实验结果的影响；用以分离并计数能分解尿素的细菌。 实验组2 接种 实验组3 接种 实验组4 完全 培养基 接种 验证选择培养基是否具有选择作用 对 照 组 对照组1 选择 培养基 不接种 验证选择培养基中是否含有杂菌 对照组2 完全 培养基 不接种 验证完全培养基中是否含有杂菌 发酵工程及其应用 定义 发酵工程：指利用微生物的特定功能，规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。 发酵工程的基本环节 选育菌种 目的：获得性状优良的菌种 方法：①自然界中筛选②诱变育种③基因工程育种 扩大培养 目的：增大菌液浓度 培养基类型：液体培养基【增强微生物与营养物质接触，提高营养利用率】 配置培养基 通过反复试验，确定培养基配方 灭菌 原因：发酵工程所用的菌种大多数是单一菌种。杂菌与菌种之间形成种间竞争关系使产量下降或杂菌产生的代谢物抑制菌种的生长使产量下降。 例子：生产青霉素时如果污染了杂菌，杂菌可能分泌青霉素酶分解青霉素 发酵工程及其应用 发酵工程的基本环节 接种 完成了选育菌种、扩大培养、配置培养基和灭菌后，将菌种接种至发酵罐 发酵罐内的发酵 地位：发酵工程的中心环节 操作：① 随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程； ② 要严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件。 ③ 及时添加必需的营养组分 原因：环境条件会影响①微生物的生长繁殖 ②微生物代谢物的形成 例子：谷氨酸发酵时，①在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸②在酸性条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺 发酵罐 检测系统：取样管、pH计、生物传感器、pH计、观察孔、温度传感器 控制系统：冷却水出入口、空气出入口、培养物或营养物质加入口、搅拌叶轮 搅拌的好处：使微生物与发酵液混合均匀，加快O2的溶解以及散热 分离提纯产物 微生物细胞本身 采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥 代谢物 根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施 发酵工程及其应用 发酵工程的优点 ①生产条件温和；②原料来源丰富且价格低廉； ③产物专一；④废弃物对环境的污染小和容易处理。 发酵工程的应用 食品工业应用 酱油：大豆为主要原料，利用霉菌（如黑曲霉）生产的蛋白酶水解蛋白质 1. 生产传统发酵食品 酿酒：水果、谷物为原料，酿酒酵母发酵 2. 生产食品添加剂 柠檬酸：黑曲霉发酵制得； 谷氨酸：谷氨酸棒状杆菌发酵制得 3. 生产酶制剂：如果胶酶、α-淀粉酶等 发芽→ 焙烤 → 研磨→ 糖化→ 蒸煮→ 发酵→ 消毒→终止 释放 淀粉酶 杀死种子胚，淀粉酶不失活 淀粉→糖浆 加入糖浆、啤酒花。终止酶的作用并灭菌 主发酵：酵母菌繁殖，大部分糖分解和代谢物生成。 后发酵:在低温、密闭的环境下储存一段时间，形成澄清、成熟的啤酒。 发酵工程及其应用 发酵工程的应用 医药工业应用 3.免疫调节剂 1. 抗生素：如青霉素 2. 氨基酸 4. 激素：生长激素释放抑制激素抑制生长激素过量分泌，治疗肢端肥大症 5. 疫苗：重组乙肝疫苗【乙肝病毒的抗原基因转入酵母菌，再发酵生产】 农牧业的应用 1. 生产微生物肥料：根瘤菌肥、固氮菌肥等 生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。有的微生物肥料可以抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。 2. 生产微生物农药利用微生物或其代谢物来防治病虫害 3. 生产微生物饲料：微生物含有丰富的蛋白质，且繁殖速度快 ①单细胞蛋白：微生物菌体（含有丰富的蛋白质，还含有糖类、脂质和维生素等物质） ②乳酸菌:在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力。 其他应用 (1)解决资源短缺与环境污染问题：纤维废料发酵酒精、乙烯 (2)将极端微生物应用于生产实践：嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂； 嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。 $