2020——2021学年高二下学期人教版选择性必修3 生物技术与工程知识点整理(第1、2专题)同步练习
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资料简介
班级 姓名 1 《生物技术与工程》知识点整理 微生物的实验室培养 1. 培养基按物理性质分为液体培养基和固体培养基,区别是固体培养基中加入了凝固剂琼脂;按 用途分为选择培养基和鉴别培养基。微生物可在固体培养基表面形成肉眼可见的菌落,固体培 养基可用于微生物的分离、鉴定、活菌计数和保藏菌种。 2. 各种培养基的具体配方不同,但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。另外,培养基还需要满 足微生物生长对 pH、特殊营养物质以及氧气的要求。如培养细菌(如乳酸杆菌)时需要在培养基中添加维生素, 培养霉菌时需将培养基的 pH 调至酸性,培养细菌时需将 pH 调至中性或微碱性,培养厌氧 微生物时则需要提供无氧的条件。 3. 无菌技术的目的是获得纯净培养物,关键是创造无菌条件,防止外来杂菌的入侵。 4. 消毒和灭菌 (1)消毒:用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物,不包括芽孢和孢 子。 具体方法有:煮沸消毒法;牛奶用巴氏消毒法,既杀死牛奶中微生物,又使牛奶中的营养成分 不被破坏;用酒精擦拭双手、氯气消毒水源是化学药剂消毒法;接种室、接种箱或 超净工作台用紫外线消毒法。 (2)灭菌:用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物,包括芽 孢和孢子。具体方法有:灼烧灭菌:如接种环、接种针、试管口、 瓶口。 干热灭菌:如培养皿、试管、吸管等,所用工具是干热灭菌箱。 高压蒸汽灭菌:如培养基、无菌水、移液管,所用工具是高压蒸汽灭菌锅。 5. 制备培养基:计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。 (1)在溶化后灭菌前调节 pH,若先灭菌后调 pH 易污染培养基。 (2)培养基高压蒸汽灭菌,培养皿干热灭菌。 (3)平板冷却后,将平板倒置的原因:防止皿盖上的冷凝水落入培养基,造成污染。 6. 微生物接种方法(分离纯化细菌方法) (1)平板划线法:通过接种环(工具)在琼脂固体培养基表面连续划线的操作,将聚集的菌种逐 步稀释分散到培养基表面。在数次划线后,可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细 胞群体,即菌落。 ①灼烧接种环目的:第一次灼烧:避免接种环上可能存在的微生物污染培养物;以后每次划线 前灼烧:杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种,使每次划线的菌种来自上次划线末端;划 线结束灼烧: 杀死接种环上残留的菌种,避免细菌污染环境和感染操作者。灼烧次数=划线次数+1。 ②在灼烧接种环之后,要等其冷却后再进行划线,以免接种环温度太高杀死菌种。 ③每次从上一次划线的末端开始,目的是将聚集的菌体逐步稀释分散到培养 基表面,以便得到单个菌落。 (3)稀释涂布平板法:用移液管(工具)和无菌水将菌液进行一系列的梯度稀 释,然后用涂布器(工具)将不同稀释度的菌液分别均匀地涂布到琼脂固体培 养基的表面,进行培养。 在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物被分散成单个细胞,从而能 在培养基表面形成单个的菌落。 ①梯度稀释原因:培养液中菌体浓度高,直接培养很难分离得到单菌落。 班级 姓名 2 ②梯度稀释中,每次取样前需用手指轻压移液管橡皮头,吹吸三次,目的是使微生物和无 菌水混合均匀。 注:①以上操作均在酒精灯火焰旁进行,防止杂菌污染。 ②若要分离纯化并统计活菌数,应选用稀释涂布平板法。 ③平板划线法不能用于活菌计数的原因:菌落连成片,无法计数。 菌种保藏:频繁使用的菌种用临时保藏法(4℃冷藏室),但保存时间不长,因为菌种易被污染 或产生变异。需长期保存的菌种用甘油管藏法(-20℃冷冻箱)。 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1. 在自然界寻找目的菌:要根据目的菌对生存环境的要求,到相应的环境中去寻找。实验室目的菌 株筛选原理:人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH 等),同时抑制或阻止 其他微生物的生长。 2. 选择培养基: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。 例如:以尿素为唯一氮源的培养基可筛选出尿素分解菌;以纤维素为唯一碳源的培养基可筛选 出纤维素分解菌; 以石油为唯一碳源的培养基可筛选出石油分解菌;缺乏有机碳源的培养基可 筛选出自养微生物;缺乏氮源的培养基可筛选出固氮微生物;加入抗生素的培养基可筛选出酵 母菌、霉菌等真菌。 3. 微生物计数方法 (1)稀释涂布平板法(活菌计数法) ①原理: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。通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。 ②原则:设置重复组,同一稀释度下至少涂布 3 个平板,增强实验说服力和准确性;重 复组结果应一致。为了保证结果准确,一般选择菌落数在 30~300 的平板进行计 数。 ③计算公式:每克样品中的菌株数=(C÷V)×M(个/mL)。其中,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体积(mL),M 代表稀释倍数。 ④结果:统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。原因是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。 ⑤需要设置未接种(或接种等量无菌水)的培养基作为空白对照,目的是判断培养基是否被杂菌 污染。 (2)显微镜直接计数法 ①主要用具:血细胞计数板和显微镜。 ②血细胞计数板使用方法:“先盖后滴再吸”,即先盖盖玻片, 后滴培养液,再用吸水纸吸。 ③计算公式: 1mL 培养液中细胞个数=小方格中细胞平均数×400× 104× 稀释倍数(个/mL) ④结果:估算值比实际值偏大,因为该方法不能区分细胞的 死活,计数到的细胞数包括了死亡的细胞数。 4. 实验流程:土壤取样→样品稀释→涂布培养与观察→计数。 (1)土壤取样:土壤有“微生物的天然培养基”之称。土壤取样时应选取取富含有机质、pH 接近 班级 姓名 3 中性且潮湿的、距地表约 3~8cm 的土壤层。取一定量土溶于无菌水中,制成土壤溶液。 (2)将样品进行梯度稀释:样品稀释度直接影响平板上生长的菌落数目。用一定稀释范围的样品液 进行涂布培养, 以保证获得菌落数在 30~300 之间、适于计数的平板。测定细菌数量一般选用 104、 105 和106 倍稀释液,测定放线菌数量一般选用 103、104 和105 倍稀释液,测定真菌数量一般选 用 102、103 和104 倍稀释液进行平板培养。 (3)培养与观察:不同种类的微生物,往往需要不同的培养温度和时间。将样品涂布到固体培养基 表面,不能用平板划线法。为防止皿盖上的水珠滴入培养基造成污染,需将培养皿呈倒置状态放置。 每隔 24h 统计一次菌落数目, 最后选取菌落数目稳定时的记录作为结果,这样可以防止因培养时间 不足而导致遗漏菌落的数目。一般来说,在一定的培养条件下,同种微生物表现出稳定的菌落特征, 这些特征包括菌落的形状、大小、隆起程度和颜色 等方面。 (4)计数:当菌落数目稳定时,取同一稀释度下至少 3 个平板进行计数,求出平均值,并根据 所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目。用记号笔标记培养皿中菌落时,应标记在皿底。 5. 未接种或接种等量无菌水的培养基(空白对照)上有菌落生长,说明培养基被杂菌污染。牛肉膏 蛋白胨培养基上的菌落的数目和种类远大于选择培养基时,说明选择培养基具有筛选作用。 6. 分解尿素的细菌合成的脲酶能将尿素分解为氨,使培养基的碱性增强,pH 升高。在以尿素为唯 一氮源的选择培养基中加入酚红指示剂(鉴别培养基)培养细菌,若 pH 升高,指示剂将变红,可初 步确定该种细菌能够分解尿素。 7. 伊红美蓝培养基属于鉴别培养基,大肠杆菌代谢产物会和伊红、美蓝发生反应,使菌落呈现黑 色。 果酒和果醋的制作 1. 果酒制作菌种是酵母菌,是一种单细胞真菌,真核生物,代谢类型为异养兼性厌氧型,适宜条件下 进行出芽生殖。酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸大量繁殖,无氧条件下进行酒精发酵产生酒 精。 酶 (1)有氧呼吸反应式:C6H12O6+6H2O+6O2 ─→ 6CO2+12H2O+大量能量 酶 (2)无氧呼吸反应式:C6H12O6 ─→ 2C2H5OH+2CO2+少量能量 制酒原理:酵母菌无氧呼吸将葡萄糖转化为酒精。 2. 果醋制作菌种是醋酸菌,原核生物,代谢类型为异养需氧型,以二分裂方式增殖。原理如下: (1)当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将果汁中的糖分解成醋酸。 (2)当氧气充足,缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再变为醋酸。 3. 葡萄酒的自然发酵,菌种来自附着在葡萄皮上的野生型酵母菌;工业酿酒可在无菌条件下人工 接种酵母菌菌种。 4. 葡萄酒呈现深红色的原因:在发酵过程中,红葡萄皮的色素进入发酵液中,使葡萄酒呈现深红色。 5. 在传统酿酒过程中,一般不需要严格的灭菌过程,是因为在缺氧、呈酸性的发酵液中,酵母菌可 以生长繁殖,绝大多数其他微生物无法适应而受到抑制。 6. 果酒制作中,酒精含量达一定程度后不变,CO2 也不产生,原因可能是原料耗尽或高浓度的酒精抑制了酵母菌 细胞呼吸。 7. 喝剩的果酒放置一段时间后会变酸,原因是醋酸菌在有氧条件下把酒精变为醋酸。 班级 姓名 4 8. 制作果醋时,变酸的酒表面常常有一层白色菌膜,这层白色菌膜是醋酸菌大量繁殖形成的。 9. 果酒和果醋制作流程:挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵(→果酒)→醋酸发酵(→果醋) (1)新鲜的葡萄应先冲洗再去梗。若先去梗再冲洗,会造成汁液流失和杂菌污染。 (2)冲洗的目的是洗去浮尘,但不能反复冲洗,以防止菌种流失。 (3)葡萄汁装入发酵瓶,要留约 1/3 的空间,目的是让酵母菌有氧呼吸大量繁殖,防止发酵液 溢出。 (4)果酒制作温度控制在 18~25℃,时间为 10~12d;果醋制作温度控制在 30~35℃,时间 为 7~8d。 (5)果酒制作前期需氧后期不需氧,果醋制作一直需氧。 10. 果酒和果醋制作的发酵装置(见右图) (1)充气口:在酒精发酵时应关闭;在醋酸发酵时连接充气泵 泵入无菌空气。 (2)排气口:酒精发酵时排出酵母菌产生的 CO2;醋酸发酵时 排出剩余的空气、CO2。 (3)出料口:取样、监测。 (4)排气口连接长而弯曲的胶管目的是防止空气中微生物的污染。 注:若使用带盖的瓶子制果酒果醋:在发酵过程中,每隔 12h 左右将瓶盖拧松一次,以放出 CO2,此后再将瓶盖拧紧。当发酵产生酒精后,再将瓶盖打开,盖上一层纱布,进行制果醋 的发酵。 11. 酒精检测:在酸性条件下,橙色的重铬酸钾与酒精反应呈灰绿色。 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量 1.泡菜制作的菌种是乳酸菌,来自蔬菜表面。常见乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌,其中乳酸杆菌常 用于生产酸奶。 2.乳酸菌属于原核生物,代谢类型为异养厌氧型,以二分裂方式增殖。 3.泡菜制作原理:乳酸菌在无氧条件下进行乳酸发酵,将葡萄糖分解成乳酸。 酶 (C6H12O6 ─→2C3H6O3+能量) 4.含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶,是因为酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用,而抗生素能 够杀死或抑制乳酸菌的生长,因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。 5.选用的蔬菜要新鲜,否则蔬菜中的硝酸盐易被还原为亚硝酸盐。膳食中的绝大部分亚硝酸盐在 人体内以“过客” 形式随尿排出,只有在特定的条件下(如适宜的pH、温度和一定的微生物作用), 才会转变成致癌物──亚硝胺。 6.配制盐水:清水与盐的质量比为 4:1,盐水要煮沸冷却。煮沸的目的是灭菌除氧,冷却是为了保 班级 姓名 5 证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。盐有灭菌、渗出蔬菜中过多的水分以及调味的作用。盐水浓 度不能太高,因为盐水浓度太高会引起乳酸菌细胞渗透失水,影响乳酸菌生长繁殖,甚至导致乳酸 菌死亡。 7.在冷却后的盐水中加入少量“陈菜泡液”,目的是增加乳酸菌数量,缩短泡菜制作时间。 8.加入调味料后要装坛密封(坛盖边沿水槽注水),目的是创造无氧条件,利用乳酸菌发酵。 9.泡菜中亚硝酸盐的含量与腌制时间、腌制温度和食盐用量有关。温度过高、食盐用量过低、腌 制时间过短,易造成细菌大量繁殖,使亚硝酸盐含量增加。一般在腌制10d 后,亚硝酸盐的含量开 始下降。 10.亚硝酸盐含量的测定 (1)方法:比色法。 (2)原理:在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后,与 N-1-萘基乙二 胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比较, 可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。 (3)步骤:配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色。 11.发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量,原因是发酵不同时期亚硝酸盐含量会发生变化,及 时测定是为了把握取食泡菜的最佳时机。泡菜腌制过程中,亚硝酸盐的含量先增加后减少,最后 稳定在较低水平。 12.从开始制作到泡菜质量最佳这段时间,泡菜液逐渐变酸,这段时间内泡菜坛中乳酸菌数量增加, 杂菌数量减少, 原因是乳酸菌比杂菌更耐酸。

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