幻灯片 1(含选修一•教师备选资源)
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幻灯片 2一、微生物
1.微生物的培养及其利用
(1)消毒是杀死物体表面或内部一部分有害的微生物;灭菌则是杀死物体内外所有的微生物。
(2)选择培养基上一般只能生长特定的目的微生物,而鉴别培养基可以存在其他种类微生物且能鉴别特定微生物。
(3)微生物最常用的碳源是糖类,最常用的氮源是氨盐、硝酸盐。
(4)微生物的纯化与分离一般用平板划线法、稀释涂布平板法,微生物数目统计用稀释涂布平板法。
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(5)无菌技术
①高温加热灭菌,其原理就是使细菌体内蛋白质变性,而达到杀灭细菌的作用。
②化学药剂的灭菌消毒方法,其作用原理是使细菌体内蛋白质变性,但是化学物质很难透过孢子或芽孢的坚硬外层进入细胞内,因此化学方法难以消灭孢子和芽孢。
③体积分数为70%的乙醇杀菌效果最强。浓度过低,杀菌力弱;浓度过高,使菌体表面蛋白质凝固形成一层保护膜,乙醇分子不能渗入其内,杀菌效果受影响。对刚洗刷后未干的器皿,则可选择75%的酒精进行消毒。
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④灭菌的目的:无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外,还能有效避免操作者自身被微生物感染。
⑤培养基的制作是否合格的验证:如果未接种的培养基在恒温箱中保温1~2天后无菌落生长,说明培养基的制备是成功的,否则需要重新制备。
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2.生物技术在食品加工及其他方面的应用
(1)在发酵技术中要应用到微生物,果酒制作的主要菌种是酵母菌,果醋制作的主要菌种是醋酸菌,腐乳制作的主要菌种是毛霉、酵母、青霉、曲霉,泡菜制作的主要菌种是乳酸菌。
(2)果酒制作时,葡萄汁装入发酵瓶时,要留1/3的空间,目的是让酵母菌大量繁殖,但发酵时一定要严格密封,否则将产生醋酸;果醋制作时,应适时的通入空气;泡菜制作时则需封坛发酵。
(3)为防止发酵液被污染,发酵瓶要用70%酒精消毒。
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(4)腐乳的制作时豆腐含水量以70%为宜,配制卤汤时酒量一般应控制在12%左右。腌制腐乳时,随着豆腐层的加高增加盐的用量。
(5)植物组织培养中,先使用生长素,后使用细胞分裂素,有利于细胞分裂,但细胞不分化。
(6)生长素用量比细胞分裂素用量,比值高时,有利于根的分化、抑制芽的形成。
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1.酵母菌是一种真菌,与人们的日常生活密切相关,也是现代技术研究常用的模式生物,请回答:
(1)土壤中富含各种微生物,将其浸出液接种到特定培养基上,可得到酵母菌,这一过程叫做________,这种特定培养基可称为________。
(2)用酵母菌发面做馒头时,在发酵的面团里加入一些纯碱的主要作用是_______________________________。
(3)制作果酒时,将酵母菌加入到葡萄汁中,控制好发酵条件,10 d后得到散发着酒香的成品,此过程的原理是__________________。
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幻灯片 8(4)苹果醋也是受现代人所青睐的健康饮品之一,其生产过程中则利用了代谢类型为________的________的发酵作用,该过程需要控制的温度条件是________。
解析:土壤浸出液接种到特定培养基上,可得到酵母菌,这属于酵母菌的分离,所用的特定培养基为选择培养基。用酵母菌发面做馒头时,酵母菌呼吸作用产生二氧化碳,二氧化碳溶于水形成碳酸,发酵的面团里加入一些纯碱可中和碳酸。酵母菌酿酒是利用酵母菌无氧呼吸能产生酒精。果醋是醋酸菌的发酵产物,发酵温度为30~35 ℃,醋酸菌的代谢类型为异养需氧型。
答案:(1)酵母菌的分离 选择培养基 (2)中和发酵时产生的酸类物质 (3)在无氧条件下,酵母菌进行酒精发酵 (4)异养需氧型 醋酸菌 30~35 ℃
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二、酶的应用
1.探究温度和pH对酶的影响实验过程中,应先将底物或酶溶液处理成相应的温度或pH,再将底物与酶混合。
2.在探究酶的最适温度或pH时,温度梯度或pH梯度不能设置得太大,否则就算某种温度下反应最快,也不能称为最适温度或最适pH。
3.果胶酶和纤维素酶都是复合酶,并不特指某一种酶,而是一类酶的总称。
4.固定化细胞使用的都是活细胞,在应用时要注意为其提供适宜的生存条件,故固定化酵母时,海藻酸钠溶化后需冷却后再与酵母液混合。
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5.影响果胶酶活性的实验设计技巧
在设计实验检验影响果胶酶活性的因素时,要注意以下几点:
(1)无论是研究温度,还是研究pH对酶活性影响时,注意设置合适的梯度。
(2)实验时,要保证酶促反应在恒温或恒定酸碱度的条件下进行,否则,会影响实验结果。
(3)必须设计对照实验,这就要求在实验中,所用一切试剂,包括蒸馏水,都要做到量的一致性,保证唯一变量,尽量避免干扰因素。
(4)梯度实验是无法得到酶的最适温度或最适酸碱度的,只能得到一个大致的适宜范围。
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2.实验研究pH对酶活性的影响,准备5支含有等量胃蛋白酶溶液但pH各不相同的试管,每支试管加1块1 cm3的正方体凝固蛋白块,试管均置于25 ℃室温条件下,将各试管中蛋白块消失的时间记录于下表:
(1)酶活性最强时的pH是________。
(2)蛋白块消失的时间与酶活性强弱的关系是__________________________________________________________。
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幻灯片 12(3)请以两种方法改进实验,使实验在更短的时间内完成:
①_____________________________________________________;
②_____________________________________________________。
(4)在人体消化道中,能分泌这个实验中酶的部位是________。
(5)为了确认蛋白块的消失是由于酶的作用,还需要对该实验如何设计?
_______________________________________________________。
解析:本题考查了酶活性的影响条件及其实验设计。在其他条件相同的情况下,利用酶的特性和有关生物学知识,设计一定的浓度梯度进行对照,记录酶分解完蛋白块的时间,判断蛋白酶的适宜pH。
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答案:(1)2.0 (2)酶活性越大,蛋白质分解越快,蛋白块消失的时间越短 (3)①将题干所给温度由25 ℃升高至大约37 ℃ ②将原题中正方体蛋白块处理得更小(如切成0.5×0.5×0.5=0.125 cm3) (4)胃 (5)另增加一支试管,放入等量的蛋白块,并且将pH调得适当,但不加酶溶液
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一、测定微生物数量的方法
1.显微镜直接计数法
(1)原理:利用特定细菌计数板或血球计数板,在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。
(2)方法:用计数板计数。
(3)缺点:不能区分死菌与活菌。
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2.间接计数法(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个活菌。
(2)方法:平板划线法、稀释混合平板法、稀释涂布平板法。
(3)缺点:当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的是一个菌落。
(4)注意事项:①设置重复组,增强实验的说服力与准确性。②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。
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1.(2013年崇文模拟)请回答下列与大肠杆菌有关的问题:
(1)从生态系统的成分上看,大肠杆菌属于________;它的同化作用类型是________。
(2)下表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方。
将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到1 000 mL。根据用途划分该培养基属于________培养基(选择、鉴别)。该培养基中的碳源是________。
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(3)培养大肠杆菌时,常用的接种方法是平板划线法和________。为防止杂菌污染需要对培养基和培养皿进行________。
(4)现有一升水样,用无菌吸管吸取1 mL水样至盛有9 mL无菌水的试管中,依次稀释103稀释度。各取0.1 mL已稀释103倍的水样分别接种到三个培养基上培养,记录的菌落数分别为55、56、57,则每升原水样中大肠杆菌数为________。
(5)以下微生物发酵生产特定产物时,所利用主要微生物的细胞结构与大肠杆菌相同的是(多选)________。
A.制作果酒 B.由果酒制作果醋
C.制作泡菜 D.制作腐乳
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幻灯片 18(6)利用培养基不仅可以分离培养微生物,也可以进行植物组织培养。与微生物培养明显不同的是,用于组织培养的培养基中还需要加入________。
解析:(1)大肠杆菌不能制造有机物,必须利用现成的有机物来合成组成自身的物质,属于异养型生物,在生态系统中主要分解有机物,属于分解者。(2)根据表中培养基的组成可看出,该培养基中的碳源是乳糖、蔗糖(蛋白胨),由于在培养基中添加了显色剂,可判断此培养基为鉴别培养基。(3)培养大肠杆菌等微生物时,常用的接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法。为防止杂菌污染需要对培养基和培养皿进行灭菌。(4)根据公式计算:每升原水样中大肠杆菌数=(55+56+57)÷3÷0.1×103×103=5.6×108。
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(5)制作果酒用到的微生物是酵母菌,属于真核生物;由果酒制作果醋和制作泡菜用的微生物分别是醋酸菌和乳酸菌,二者都是原核生物;制作腐乳用到的微生物是霉菌,属于真核生物,而大肠杆菌属于原核生物。(6)植物组织培养与微生物培养明显不同的就是,组织培养的培养基中还需要加入植物激素(主要是生长素和细胞分裂素,作用是诱导根、芽的分化)。
答案:(1)分解者 异养型 (2)鉴别 乳糖、蔗糖(蛋白胨) (3)稀释涂布平板法 灭菌 (4)5.6×108 (5)BC (6)植物激素(或生长素和细胞分裂素)
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幻灯片 20二、PCR技术及植物组织培养
1.比较细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR)
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幻灯片 222.分离DNA、PCR技术、分离蛋白质三者比较
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3.归纳外植体污染的原因
植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差,对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长,如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一旦受到微生物的污染,就会导致实验前功尽弃,因此要进行严格的无菌操作。
(1)培养材料的取材应很好地加以选择,老的材料比幼嫩的材料带菌多,田间比温室生长的材料带菌多。
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(2)消毒材料不彻底,植物组织只能进行表面灭菌,对材料内部所带的细菌、霉菌等杂菌往往难以对付,可在培养基中添加抗生素解决。
(3)人为污染,如使用未消毒工具或呼吸排出细菌;手接触材料或器皿边缘,使用过操作器具未消毒而再继续使用,造成交叉污染;接种室空气污染,使真菌孢子在培养基上繁殖。
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2.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题。
(1)DNA的两条链是反向平行的,通常将________的末端称为5′端,当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的________开始延伸DNA链。
(2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题,但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代,科学家从一种Taq细菌中分离到________,它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来,所用的培养基叫________。
(3)PCR的每次循环可以分为________三步。假设在PCR反应中,只有一个DNA片段作为模板,请计算在5次循环后,反应物中大约有________个这样的DNA片段。
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解析:(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3′羟基上,与DNA母链结合的RNA引物就提供这个羟基。(2)因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题,所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。(3)DNA复制两条链均作为模板,进行半保留式复制,所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25=32个。
答案:(1)磷酸基团 3′端
(2)耐高温的Taq DNA聚合酶 选择培养基
(3)变性、复性和延伸 32
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幻灯片 27本小节结束
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