人教版高中生物選擇性必修三全冊教學(xué)課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,,,,,人教版高中生物,選擇性必修三全冊教學(xué)課件,1,第1節(jié) 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用,第,1,章 發(fā)酵工程,1.,果酒制作原理：,,一,.,果酒和果醋的制作原理,,酵母菌的呼吸作用,,,呼吸反應(yīng)式：,有氧條件：,無氧條件,:,,,C,6,H,12,O,6,+6O,2,+6H,2,O 6CO,2,+12H,2,O+,能量,酶,,C,6,H,12,O,6,2C,2,H,5,OH+2CO,2,+,能量,,酶,制作,條件：,溫度,：,氣體條件,：,,時間,：,。,18,~,30℃,無氧,10,~,12d,2

2、.,果醋的制作原理：,,,（,1,）,糖源充足條件時,，將,,,；,（,2,）,糖源不足條件,，先將,,,。,,,醋酸菌的有氧呼吸,,,制作,條件：,溫度,：,pH,值,：,氣體,：,時間,：,。,30,~,35℃,酸性,充足的氧氣,7,~,8d,C,6,H,12,O,6,＋,2O,2,→2CH,3,COOH,＋,2CO,2,＋,2H,2,O+,能量,酶,C,2,H,5,OH+O,2,→CH,3,COOH+H,2,O+,能量,酶,二,.,果酒和果醋的制作過程：,小組討論：,以葡萄為實驗材料進(jìn)行果酒和果醋的制作。,討論內(nèi)容：,1.,實驗材料的任何處理？,,2.,為防止發(fā)酵液污染應(yīng)如何操作；,,3

3、.,發(fā)酵條件應(yīng)該如何控制？,,挑選葡萄 沖洗 榨汁 酒精發(fā)酵 醋酸發(fā)酵,,,,果酒,,,果醋,,清洗用具及消毒,,（一）操作過程注意事項：,1.,材料的處理：,,，,原因：,,,。,,先將葡萄沖洗，再去枝梗,避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機(jī)會,（,1,）榨汁機(jī)、發(fā)酵瓶要清洗干凈，并用,70％的酒精,消毒，并晾干。,（,2,）沖洗葡萄時應(yīng)先沖洗再除去枝梗,（,3,）排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋，防止雜菌污染。,,,2.,防止發(fā)酵液被污染：,3.,控制好發(fā)酵條件：,,將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶，要留大約1／3的空間，,,,原因,,。,先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，快速繁殖，耗

4、盡,O,2,后，再進(jìn)行酒精發(fā)酵；,防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的,CO,2,造成發(fā)酵液溢出,。,,沖洗,葡萄 榨汁裝瓶 酒精發(fā)酵 醋酸發(fā)酵,,,果酒,,,果醋,,清洗用具及消毒,,,當(dāng)葡萄酒制作完成后，,打開瓶蓋,，,蓋上一層紗布,，進(jìn)行葡萄醋的發(fā)酵。,發(fā)酵溫度為,30-35℃,，時間為,7-8d,。,醋酸發(fā)酵,,空氣中的醋酸菌會進(jìn)入果酒發(fā)酵液中大量繁殖,1.,充氣口,：,；,2.,排氣口：,；,,,,,3.,出料,口,：,。,,用于醋酸發(fā)酵時充氣,排出發(fā)酵初期產(chǎn)生的二氧化碳和殘留空氣,防止空氣中微生物的污染,用于取樣檢測,,排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接的目的是：,5.,結(jié)果分析與

5、評價,（1）在制作果酒和果醋的過程中，發(fā)酵液分別有哪些變化？,其中最明顯的變化發(fā)生在發(fā)酵后多少天？引起變化的原因是什么？,在葡萄酒的制作過程中，發(fā)酵液會,產(chǎn)生氣泡,，這是因為酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生CO,2,；,開始發(fā)酵后，CO,2,產(chǎn)生越來越多，會使發(fā)酵液出現(xiàn)“沸騰”現(xiàn)象，在發(fā)酵的,10天后，這種現(xiàn)象最明顯,。,發(fā)酵過程,產(chǎn)熱,，會使發(fā)酵液溫度上升，應(yīng)注意控溫；,隨著發(fā)酵時間的延長，由果皮進(jìn)入發(fā)酵液的花青素會越來越多，因而,發(fā)酵液的顏色會逐漸加深,變成深紅色。,果醋發(fā)酵完成時，在發(fā)酵液的液面上會,出現(xiàn)一層菌膜,，這是醋酸菌膜。,5.,結(jié)果分析與評價,（2）在制作果酒的過程中，除了酵母菌，是否還有其他微

6、生物生長？,它們會對果酒發(fā)酵產(chǎn)生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？,還有,乳酸菌,、,醋酸菌,等微生物。,可以通過,減少O,2,含量,、,調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度,、,pH,來控制醋酸菌含量。,可以通過調(diào)節(jié)發(fā)酵的溫度、pH等來控制乳酸菌含量；,在有氧的情況下，醋酸菌能把糖分解成醋酸或者把乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛進(jìn)而,轉(zhuǎn)化為醋酸,。,乳酸菌能將糖分解為甘油、酒石酸等，從而,使果酒變質(zhì),。,5.,結(jié)果分析與評價,（3）在制作果醋的過程中，酵母菌是否還會繼續(xù)發(fā)酵？,醋酸菌從何而來？采用什么措施可以加快果醋的制作？,隨著醋酸發(fā)酵的進(jìn)行，發(fā)酵液的,pH、發(fā)酵溫度等均不利,于酵母菌的生長繁殖，因此酵母菌活性很低，,不會繼續(xù)發(fā)酵

7、,。,在工業(yè)上，后期醋的發(fā)酵需要,人工接種醋酸菌,?；蛘哔I一瓶醋，將其打開暴露于空氣中，一段時間后在醋的表面會有一層薄膜（即醋酸菌膜），用這層薄膜進(jìn)行接種亦可。,在我們的實驗條件下，當(dāng),打開瓶蓋后，空氣中的醋酸菌會進(jìn)入發(fā)酵液中大量繁殖,，其他的菌因不適應(yīng)環(huán)境條件而不能繁殖。,5.,結(jié)果分析與評價,（,4,）如何檢測果酒、果醋的發(fā)酵情況（檢測是否產(chǎn)生酒精、醋酸）？,a.聞,b.品嘗,c.用酸性條件下的,重鉻酸鉀溶液,檢測（,橙色→灰綠色,）,a.聞；,b.品嘗；,c.使用,pH試紙檢測,和比較發(fā)酵前后的pH值；,d.觀察醋酸,菌膜,是否形成；,到社會中去,,查閱關(guān)于果酒和果醋工業(yè)化生產(chǎn)的工藝流程

8、，比較自己制作果酒和果醋的方法與這些流程有哪些異同。在此基礎(chǔ)上，請思考：當(dāng)把少量制作轉(zhuǎn)化為大規(guī)模生產(chǎn)時，需要解決哪些實際問題？你能從中體會到技術(shù)與工程的區(qū)別的和聯(lián)系嗎？,在大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品時，需要進(jìn)行更為全面周詳?shù)目紤]，如考慮原料的來源與選樣、菌種的選育與培養(yǎng)、發(fā)酵設(shè)備的選擇、發(fā)酵條件的自動化控制、發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量控制、成本價格等。,,工程、技術(shù)與科學(xué)的不同,——,科學(xué)以“發(fā)現(xiàn)”為核心，技術(shù)以“發(fā)明”為核心，工程以“建造”和“產(chǎn)品”為核心。技術(shù)要通過工程設(shè)計等環(huán)節(jié)，將一系列相關(guān)技術(shù)體系化地組合起來，才能轉(zhuǎn)化應(yīng)用在工程中，大規(guī)模生產(chǎn)人們需要的產(chǎn)品。,1.,蘋果醋是以蘋果汁為原料經(jīng)發(fā)酵而成的，回答

9、下列為題：,,,,,（1）酵母菌的呼吸代謝途徑如圖所示。圖中過程①和②是蘋果醋生產(chǎn)的第一階段，在酵母菌細(xì)胞的_________________中進(jìn)行，其產(chǎn)物乙醇與_________________試劑反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色，這一反應(yīng)可用于乙醇的檢驗；過程③在酵母菌細(xì)胞的________________中進(jìn)行，與無氧條件相比，在有氧條件下，酵母菌的增值速度________________。,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),（酸性）重鉻酸鉀,線粒體,快,當(dāng)堂檢測,（2）第二階段是在醋酸桿菌的作用下將第一階段產(chǎn)生的乙醇轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿岬倪^程，根據(jù)醋酸桿菌的呼吸作用類型，該過程需要在________________條件下才能完成。,（

10、3）在生產(chǎn)過程中，第一階段和第二階段的發(fā)酵溫度不同，第一階段的溫度____________（填“低于”或“高于”）第二階段。,（4）醋酸桿菌屬于___________核生物，其細(xì)胞結(jié)構(gòu) 中,,（填“含有”或“不含有”）線粒體。,有氧,低于,原核,不含有,2.,葡萄酒是葡萄汁經(jīng)酵母菌發(fā)酵而成的，釀制葡萄酒的兩個簡易裝置如圖所示。,回答下列問題：,,,,,,,（,1,）試管中的,X,溶液有助于維持甲裝置的瓶中氣壓相對穩(wěn)定，與乙裝置相比，用甲裝置制葡萄酒的優(yōu)點(diǎn)是,,、,,（答出兩點(diǎn)即可）。,（,2,）葡萄汁裝入甲裝置時，要留有約,1/3,的空間，這種做法的目的是,,、,,（答出兩點(diǎn)即可）。,不需要開

11、蓋放氣,避免了因開蓋引起的雜菌污染,為酵母菌大量繁殖提供適量的氧氣,防止發(fā)酵旺盛時汁液溢出,乙,甲,X,溶液,③,②,①,,,,物,質(zhì),含,量,丙,t,③,②,①,,,,物,質(zhì),含,量,丙,t,,（,3,）某同學(xué)若用乙裝置進(jìn)行發(fā)酵，設(shè)置兩個不同處理組（,A,和,B,），,A,裝置中保留一定量的氧氣，,B,裝置中沒有氧氣。在其他條件相同且適宜的情況下，測得一段時間內(nèi),A,和,B,中酒精含量的變化趨勢及,A,中氧氣含量的變化趨勢如曲線圖丙所示。圖中曲線,①,、,②,、,③,依次表示,,、,,、,,含量的變化趨勢。,（,4,）從細(xì)胞呼吸類型看，酵母菌屬于,,生物；從同化作用的類型看，酵母菌屬于,,,

12、（填“自養(yǎng)”或“異養(yǎng)”） 生物。,,A,中的氧氣,B,中的酒精,A,中的酒精,兼性厭氧,異養(yǎng),乙,甲,X,溶液,,第,2,節(jié) 微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用(第1課時),第,1,章 發(fā)酵工程,,,,,,,,,,從社會中來,酸奶的制作及安全性,,,向,經(jīng)過殺菌處理的牛奶中添加某些對人體有益的細(xì)菌，再經(jīng)過發(fā)酵就可以制成酸奶。自制酸奶雖然方便，但是食用自制酸奶導(dǎo)致腸胃不適的事例屢見不鮮，主要原因是在制作過程中有雜菌混入,。,,,那么,？怎樣才能保證無處不在的雜菌不混入發(fā)酵物中呢,？,,,一、微生物的基本培養(yǎng)技術(shù),相關(guān)信息＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝,微生物,是難以用肉眼觀察

13、的微小生物的統(tǒng)稱，包括細(xì)菌、真菌、病毒及一些原生生物等。發(fā)酵工程提及的微生物主要指用于發(fā)酵的細(xì)菌和真菌,。,＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝,＝＝,＝＝＝＝,,研究和應(yīng)用微生物的,前提,是,防止雜菌污染,，,獲得純凈的微生物培養(yǎng)物,，也是發(fā)酵工程的重要,基礎(chǔ),。,在,實驗室培養(yǎng)微生物，一方面要為人們需要的微生物提供合適的營養(yǎng)和環(huán)境條件；另一方面確保其他微生物無法混入，并將需要的微生物分離出來。,,一,、微生物的基本培養(yǎng)技術(shù),（一）培養(yǎng)基的配制,,1．,概念人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出供其生長,,繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)。,,2．,用途：用以培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或

14、積累其代謝物。,,3．,種類：,,不,含凝固劑（如瓊脂）、呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基，呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基。,（一）培養(yǎng)基的配制,,4．,成分 結(jié)合右圖分析,①,碳源：提供碳元素的物質(zhì)；,②,氮源：提供氮元素的物質(zhì)；,,③,水；,,④,無機(jī)鹽：磷酸鹽、,NaCl,；,,,⑤,生長因子：維生素,,,不同微生物培養(yǎng)基的配方各不相同，在提供上述幾種主要營養(yǎng)物質(zhì)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)基還需要滿足微生物生長對,pH,、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及,O,2,的需求。當(dāng)然合適的培養(yǎng)溫度也是必不可少的。,,特殊營養(yǎng)物質(zhì)：,又,稱作生長因子，是一類微生物正常生長代謝所必需的，而且微生物不能用碳源、氮源自行合成的有機(jī)

15、物。廣義的生長因子除了,維生素,外，還包括,堿基,、,生物素,和,煙酸,等，有時還包括,氨基酸營養(yǎng)缺陷,突變株所需要的氨基酸,。,組分,含量,提供的主要營養(yǎng),牛肉膏,5g,碳源、磷酸鹽和維生素等,蛋白胨,10g,氮源和維生素等,NaCl,5g,無機(jī)鹽,H,2,O,定容至,1000mL,水,1000mL,牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的營養(yǎng)構(gòu)成,,,在,實驗室培養(yǎng)微生物，一方面要為人們需要的微生物提供合適的營養(yǎng)和環(huán)境條件；另一方面確保其他微生物無法混入，并將需要的微生物分離出來。,（二）無菌技術(shù),,,獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止雜菌污染。,,,/////////,無菌技術(shù)除用來防止實驗室的培養(yǎng)物被其他

16、外來微生物污染外，還有什么作用？,/////////,,1．,無菌技術(shù)的措施,,①,消毒 指使用,較為溫和,的,_____,、,_____,或,_____,等方法殺死物體,_____,或,_____,一部分微生物。,,②,滅菌 指使用,強(qiáng)烈,的,______,方法殺死物體,_________,的微生物，包括,_____,和,_____,。,物理,化學(xué),生物,表面,內(nèi)部,,,？,能有效避免操作者被微生物感染。,內(nèi)外所有,理化,芽孢,孢,子,（二）無菌技術(shù),2．,無菌技術(shù)的操作內(nèi)容,,對操作的,_____,、操作者的,_____,和,___,進(jìn)行,清潔和消毒,；將用于微生物培養(yǎng)的,_,___

17、_,、,_________,和,_______,等進(jìn)行,滅菌,。,,3．,無菌技術(shù),的操作方法,,,常用的消毒方法有,_____,消毒、,_____,消毒等；滅菌方法有,_____,滅菌、,_____,滅菌和,_____,滅菌等。,空間,衣著,手,器皿,接種用具,培養(yǎng)基,煮沸,巴氏,濕熱,干熱,灼燒,種類,,常用方法,應(yīng)用范圍,消毒,煮沸,100℃,煮沸,5～6min,家庭餐具等生活用品，可殺死微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和一部分芽孢,,巴氏,62～65℃,消毒,30min,或,80～90℃,處理,30s～1min,一些不耐高溫的液體，如牛奶、啤酒，可以殺死絕大多數(shù)微生物，并且基本不破壞其營養(yǎng)成分,,化學(xué)

18、藥物,體積分?jǐn)?shù)為,70%～75%,的酒精擦拭、碘酒涂抹、氯氣噴灑等,用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等,,紫外線,30W,紫外線照射,30min,接種室、接種箱、超凈工作臺等,滅菌,濕熱,100kPa,、,121℃,維持,15～30min,培養(yǎng)基及多種容器,,干熱,干熱滅菌箱,160～170℃,加熱,2～3h,玻璃器皿、金屬用具等耐高溫、需干燥的物品,,灼燒,酒精燈火焰灼燒,接種環(huán)、接種針或其他金屬用具等，試管口或瓶口,（,三,）微生物的純培養(yǎng),1．,幾個基本概念,,①,培養(yǎng)物 接種于培養(yǎng)基內(nèi)，在合適條件下形成的含,特定種類微生物的群體,。,,②,純培養(yǎng)物 由,單一個體,繁殖所獲得的微生物群

19、體。,,③,純培養(yǎng) 獲得純培養(yǎng)物的過程。包括,配制培養(yǎng)基,、,滅菌,、,接種,、,分離,和,培養(yǎng),等步驟。,,,,,,,,探究,·,實踐,酵母菌的純培養(yǎng),分散的微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部可以繁殖成肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體，這就是,菌落,。采用,___________,和,_______________,能將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上，之后經(jīng)培養(yǎng)得到的單菌落一般是由單個微生物繁殖形成的純培養(yǎng)物。,平板劃線法,稀釋涂布平板法,,,,,,,探究,·,實踐,酵母菌的純培養(yǎng),目的要求,,1．,學(xué)會配制培養(yǎng)酵母菌的培養(yǎng)基并倒平板,,2．,學(xué)會進(jìn)行無菌操作,,3．,嘗試通過平板劃線

20、操作來獲得純化的酵母菌菌落,,,材料用具（略）,,,方法步驟,,1．,制備培養(yǎng)基,,⑴,配制培養(yǎng)基 去皮馬鈴薯,200g,，切成小塊，加水,1000mL,，加熱煮沸至馬鈴薯軟爛，用紗布過濾。向濾液中加入,20g,葡萄糖（也可用蔗糖代替）、,15~20g,瓊脂，用蒸餾水定容至,1000mL,。,,,,？,酵母菌的純培養(yǎng),,方法步驟,1．,制備培養(yǎng)基,,⑵,滅菌 將配制好的培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，加棉塞，包上,牛皮紙,，并用皮筋勒緊，再放入高壓蒸汽滅菌鍋中，在壓力為,100kPa,、溫度為,121℃,的條件下，滅菌,15~30min,。將,5~8,套培養(yǎng)皿包成一包，用幾層牛皮紙包緊，放入高壓蒸汽

21、滅菌鍋內(nèi)，本實驗所用器具也一并放入滅菌。,,思考,1．,牛皮紙有何作用？,,在滅菌時能避免因水蒸汽凝結(jié)而浸濕棉塞；在取出盛有培養(yǎng)基的錐形瓶時也能起到隔絕空氣中雜菌的作用。,,,,,,,探究,·,實踐,,,,,,,探究,·,實踐,,,,？,酵母菌的純培養(yǎng),,方法步驟,1．,制備培養(yǎng)基,⑶,倒平板 待培養(yǎng)基冷卻至,50℃,左右時，在酒精燈,火焰附近,倒平板。,,,思考,2．,為什么培養(yǎng)基滅菌后要冷卻到,50℃,左右時開始倒平板？,,,瓊脂是一種多糖，在,98℃,以上熔化，在,44℃,以下凝固，倒平板時高于,50,℃,會燙手，低于,50,℃,時，若不及時操作，瓊脂會凝固。,,,思考,3．,倒平板的

22、過程中，若不小心將培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個平板還能用來培養(yǎng)微生物嗎？為什么？,,,不能，因為空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養(yǎng)基上滋生。,,,思考,4．,平板冷凝后，為什么要將平板倒置？,,,防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染，又可以使培養(yǎng)基中的水分較快地蒸發(fā)。,,,,？,酵母菌的純培養(yǎng),,方法步驟,2．,接種和分離酵母菌,,通過接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。經(jīng)數(shù)次劃線后培養(yǎng)，可以分離得到單菌落。,,,思考,5．,接種前灼燒接種環(huán)的目的是什么？以后為什么每次劃線前都要灼燒接種環(huán)？,,,接種前灼燒接種環(huán)的目的是避免接種環(huán)上可能存

23、在的微生物污染培養(yǎng)物。以后每次劃線前都要灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后接種環(huán)上殘留的菌種，使下一次劃線時接種環(huán)上的菌種直接來源于上次劃線的末端。,,,思考,6．,為什么每次劃線操作總是從上一次劃線的末端開始？,,,劃線后末端含有的微生物數(shù)目較少，每次從上一次劃線的末端開始劃線能夠使微生物的數(shù)目隨劃線次數(shù)的增加而減少，最終分散成單個細(xì)胞。,,,,,,,探究,·,實踐,,,,？,,,,？,酵母菌的純培養(yǎng),,方法步驟,2．,接種和分離酵母菌,思考,7．,為什么最后一次劃線與第一次劃線不能相連？,,,最后一次劃線通常已經(jīng)將微生物稀釋成單個的細(xì)胞，如果與第一次劃線相連則增加了微生物的數(shù)目，得不到純化

24、的效果。,,3．,培養(yǎng)酵母菌,,,完成平板劃線后，待菌液被培養(yǎng)基吸收，將接種后的平板和一個未接種的平板倒置，放入,28℃,左右的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),24~48h,。,,,思考,8．,為什么要將一個未接種的平板倒置？,,,未接種的平板作為對照組，若其上有菌落生長，則說明培養(yǎng)基被污染或滅菌不徹底。,,,,,,,探究,·,實踐,,,警示,：在實驗室中，切記不可吃東西、喝水，離開實驗室時一定要洗手，以防止被微生物感染。使用后的培養(yǎng)基在丟棄前一定要進(jìn)行滅菌處理，以免污染環(huán)境。,,,練一練,1．,下列關(guān)于微生物培養(yǎng)基的說法，正確的是（ ）,A．,同一種物質(zhì)不可能既作碳源又作氮源,B．,除水以外的無機(jī)物僅

25、提供無機(jī)鹽,C．,凡是碳源都能提供能量,D．,無機(jī)氮源也能提供能量,【,解析,】,,對異養(yǎng)型微生物來說，含,C,、,H,、,O,、,N,的化合物既是碳源，又是氮源，如蛋白胨既是碳源又是氮源和能源，,A,錯誤；除水以外的無機(jī)物種類繁多，如,CO,2,和,N,2,是無機(jī)物，分別可以作為某些微生物的碳源和氮源，,B,錯誤；,CO,2,是自養(yǎng)型微生物的碳源，但不能提供能量，,C,錯誤；硝化細(xì)菌所利用的氮源是氨，同時氨也為硝化細(xì)菌提供用于化能合成作用的能量，,D,正確。,D,,練一練,2．,防止外來雜菌的入侵，獲得純凈的培養(yǎng)物，是研究和應(yīng)用微生物的前提。下列敘述錯誤的是（ ）,A．,實驗室里可以用紫

26、外線或化學(xué)藥劑進(jìn)行消毒,B．,接種環(huán)、接種針等金屬用具，直接在酒精燈火焰的內(nèi)焰部位灼燒滅菌,C．,在實驗室中，切不可吃東西、喝水，離開實驗室時一定要洗手，防止被微生物感染,D．,使用后的培養(yǎng)基丟棄前一定要進(jìn)行滅菌處理，以免污染環(huán)境,【,解析,】,,灼燒滅菌應(yīng)該在酒精燈火焰的外焰部位灼燒，,B,項錯誤。,B,,練一練,3．,下圖為實驗室中酵母菌純培養(yǎng)過程的部分操作步驟，下列敘述錯誤的是（ ）,A．①,步驟使用的是已經(jīng)調(diào)節(jié)過,pH,并滅菌的培養(yǎng)基,B．①②③,步驟操作時需要在酒精燈火焰旁時行,C．③,到,④,的過程中，接種環(huán)共灼燒了,5,次,D．④,步驟操作時，不能將第,1,區(qū)和第,5,區(qū)的劃

27、線相連,C,,第,2,節(jié) 微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用(第,2,課時),第,1,章 發(fā)酵工程,,自然界中微生物數(shù)量繁多，種類龐雜，要想從中分離出需要的特定微生物并不容易，尤其當(dāng)要分離的微生物在混合的菌群中不是優(yōu)勢種群時，僅通過一般的平板劃線法或稀釋涂布平板法很難實現(xiàn)。,資料,1973,年，科學(xué)家從美國黃石國家公園的熱泉中篩選出水生棲熱菌，進(jìn)而從這種菌中提取出耐高溫的,DNA,聚合酶。這種酶目前已被廣泛用于體外擴(kuò)增,DNA,片段的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng),(,PCR,),。,,,思考：篩選水生棲熱菌的條件是什么？為什么這個條件能讓水生棲熱菌“脫穎而出”？,,,70~80℃,的高溫條件。水生棲熱菌能,適應(yīng),

28、高溫環(huán)境，而絕大多數(shù)微生物在此條件下不能生存，因此水生棲熱菌被篩選出來。,,,二,、微生物的選擇培養(yǎng)和計數(shù),1．,選擇,培養(yǎng)基 在微生物學(xué)中，將允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養(yǎng)基。,思考,·,討論,,,？,選擇培養(yǎng)基配方的設(shè)計,,,尿素,[CO(NH,2,),2,],含氮量高，化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種重要的氮肥。尿素施入土壤后，會被土壤中的某些細(xì)菌分解成,NH,3,，,NH,3,再轉(zhuǎn)化為,NO,3,-,、,NH,4,+,等被植物吸收。而這些細(xì)菌之所以能分解尿素，是因為它們能合成脲酶，脲酶催化尿素分解產(chǎn)生,NH,3,，,NH,3,可作為細(xì)菌生長的氮

29、源。,,,討論,1．,如果讓你配制一種培養(yǎng)基，將土壤稀釋液中能分解尿素的細(xì)菌分離出來，培養(yǎng)基的配方該如何設(shè)計？,,,培養(yǎng)基的配方中應(yīng)含有微生物生長所需的營養(yǎng)要素,——,碳源、氮源、水、無機(jī)鹽等。由于絕大多數(shù)微生物都能利用葡萄糖，分解尿素的細(xì)菌也能利用葡萄糖，可以用葡萄糖作為碳源，但是，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，在培養(yǎng)基中加入尿素提供氮源，使培養(yǎng)基具有了選擇作用。該培養(yǎng)基以尿素作為唯一氮源，只允許以尿素作為氮源的微生物生長。,,,討論,2．,該培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基有哪些共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？,,該培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基相比較，共同點(diǎn)是都以有機(jī)碳（如葡萄糖）作為碳源，都有水和無機(jī)鹽；不同點(diǎn)是該培養(yǎng)基

30、以尿素作為唯一氮源，使只有能以尿素作為氮源的微生物生長。,,拓展應(yīng)用,1,,,反芻動物，如牛和羊，具有特殊的器官,——,瘤胃。在瘤胃中生活著多種微生物，其中許多微生物能分解尿素。請你設(shè)計一個實驗，從瘤胃中分離出能夠分解尿素的微生物。,,,提示：反芻動物的瘤胃中含有大量的微生物，其中也包括分解尿素的微生物。瘤胃中的微生物多為,厭氧,微生物，接觸空氣后會死亡，因此分離其中能分解尿素的微生物除了需要準(zhǔn)備選擇培養(yǎng)基外，還應(yīng)參照厭氧微生物的培養(yǎng)方法進(jìn)行實驗設(shè)計。,,拓展應(yīng)用,2,,,地球上的植物每年產(chǎn)生的纖維素超過,70,億噸，其中,40%~60%,能被土壤中某些微生物分解利用，這是因它們能夠產(chǎn)生纖維素

31、酶。已知剛果紅是一種染料，它可以與像纖維素這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物，但并不與水解后的纖維二糖、葡萄糖等發(fā)生這種反應(yīng)。當(dāng)我們在含有纖維素的培養(yǎng)基中加入剛果紅時，剛果紅與纖維素形成紅色復(fù)合物；而當(dāng)纖維素,被纖維素分解菌分解后，復(fù)合物無法形成，培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以這,些菌為中心的透明圈。請回答下列問題。,,（,1,）現(xiàn)在要從土壤中分離纖維素分解菌，請你給出詳細(xì)的實驗方案。,,在富含纖維素的環(huán)境中進(jìn)行土壤取樣,→,用梯度稀釋法制備一系列稀釋液,→,制備剛果紅選擇培養(yǎng)基（纖維素為唯一碳源、含有剛果紅）,→,用稀釋涂布平板法接種稀釋后的菌液,→,適宜條件下培養(yǎng),→,挑選產(chǎn)生透明圈的菌落。,,（,2,）你打

32、算到什么環(huán)境中去尋找纖維素分解菌？為什么？,,打算到富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌。因為根據(jù)生物與環(huán)境的相互依存關(guān)系，在富含纖維素的環(huán)境中，纖維素分解菌的含量相對提高，因此從這種土樣中獲得目的微生物的概率要高于普通環(huán)境。,,（,3,）有同學(xué)說，可以把濾紙埋在土壤中，經(jīng)過一段時間后，再從已腐爛的濾紙上篩選纖維素分解菌。請你評價這一做法。,,這一做法可行，通過人工設(shè)置纖維素分解菌生存的適宜環(huán)境，使纖維素分解菌聚集。濾紙富含纖維素，將濾紙埋在土壤中，纖維素分解菌就會在濾紙上聚集分解纖維素，可以從腐爛的濾紙上篩選纖維素分解菌。,鑒別培養(yǎng)基,,思維拓展,選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基,選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基

33、是按培養(yǎng)基用途區(qū)分的，兩者在很多方面具有不同的特點(diǎn)，兩者比較如下表：,項目,選擇培養(yǎng)基,鑒別培養(yǎng)基,特殊,成分,添加（或缺少）某種化學(xué)成分,加入某種指示劑或化學(xué)藥品（不影響微生物正常生長）,機(jī)理,抵制其他微生物的生長，促進(jìn)目標(biāo)微生物的生長,微生物的某種代謝物與培養(yǎng)基中的特定指示劑或化學(xué)藥品發(fā)生反應(yīng)，使目標(biāo)菌落出現(xiàn)特定的特征,平板的菌落,只出現(xiàn)目標(biāo)菌落（其他微生物被抑制）,出現(xiàn)多種菌落，但目標(biāo)菌落出現(xiàn)特定的特征,用途,培養(yǎng)、分離出目標(biāo)微生物,鑒別出目標(biāo)微生物,舉例,不加氮源，可分離固氮微生物；不加碳源，可分離自養(yǎng)微生物；加青霉素，可分離酵母菌等真菌。,用伊紅－亞甲藍(lán)瓊脂培養(yǎng)基鑒定飲用水或乳制品中

34、是否含有大腸桿菌（若有，則菌落呈深紫色，并有金屬光澤）；在以纖維素為唯一碳源的培養(yǎng)基上加入剛果紅可鑒別纖維素分解菌（有透明圈的菌落即為纖維素分解菌菌落）,如果想知道,1g,土壤中有多少能分解尿素的細(xì)菌，僅有選擇培養(yǎng)基是不夠的，還需要對土樣進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚硪约翱茖W(xué)的測定微生物數(shù)量的方法。,,,二、微生物的選擇培養(yǎng)和計數(shù),,2．,微生物的選擇培養(yǎng)（分離）,——,稀釋涂布平板法,,,由于土壤中細(xì)菌的數(shù)量龐大，要想得到能分解尿素的細(xì)菌的純培養(yǎng)物，必須要對土樣進(jìn)行充分稀釋，然后再將菌液涂布到制備好的選擇培養(yǎng)基上，也就是要采用稀釋涂布平板法。,,,稀釋涂布平板法的操作步驟：土壤取樣,→,梯度稀釋,→,取菌液

35、滴加到培養(yǎng)基表面,→,涂布器消毒、滅菌,→,涂布平板。,,,待,涂布的菌液被培養(yǎng)基吸收后，將,平板倒置,，放,30~37℃,的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),1~2d,。在涂布有合適濃度菌液的平板上就可以觀察到分離的單菌落。,,二、微生物的選擇培養(yǎng)和計數(shù),,3．,微生物的數(shù)量測定,——,稀釋涂布平板法,稀釋涂布平板法除可以用于分離微生物外，也常用來統(tǒng)計樣品中,活菌,的數(shù)目。,,⑴,稀釋涂布平板法計數(shù)原理,,,當(dāng)樣品中稀釋度足夠高時，培養(yǎng)基表面生長的一個單菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)，就能推測出樣品中大約含有多少活菌。,,⑵,稀釋涂布平板法計數(shù)原則,,,為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇

36、菌落數(shù)為,30~300,的平板進(jìn)行計數(shù)。樣品的稀釋度將直接影響平板上的菌落數(shù)目。在同一稀釋度下，應(yīng)至少對,3,個平板進(jìn)行重復(fù)計數(shù)，然后求出平均值。,若其中,1,個平板的計數(shù)結(jié)果與另外,2,個相差較大，說明在操作過程中出現(xiàn)了錯誤，在求平均值時該數(shù)據(jù)應(yīng)舍去,。,,,,？,,二、微生物的選擇培養(yǎng)和計數(shù),,3．,微生物的數(shù)量測定,——,稀釋涂布平板法,思考：稀釋涂布平板法統(tǒng)計的菌落數(shù)與實際有何偏差？為什么？,稀釋,涂布平板法統(tǒng)計的菌落,數(shù)往往,比活菌的實際數(shù)目少,，這是因為當(dāng)兩個或多個細(xì)胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落。因此，統(tǒng)計結(jié)果一般用菌落數(shù)而不是用活菌數(shù)來表示。,,,⑶,微生物的數(shù)量測定

37、的其他方法,——,顯微鏡直接計數(shù)法,,,顯微鏡直接計數(shù)，是一種常用的、,快速直觀,的測定微生物數(shù)量的方法。該方法利用特定的,細(xì)菌計數(shù)板,或,血細(xì)胞計數(shù)板,，在顯微鏡下觀察、計數(shù)，然后再計算一定體積的樣品中微生物的數(shù)量，統(tǒng)計的結(jié)果一般是,活菌數(shù),和,死菌數(shù),的總和。此方法計數(shù)時包括了死細(xì)胞，因此計數(shù)的結(jié)果,比實際值大,，通過輔助處理，在計數(shù)前用,臺盼藍(lán),對菌液進(jìn)行染色，通過,統(tǒng)計無色細(xì)胞,的個數(shù)得到活菌數(shù)。,,,,,,,探究,·,實踐,土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計數(shù),一、分離原理,,,絕大多數(shù)微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以,尿素,作為,唯一氮源,的,選擇培

38、養(yǎng)基,，可以從土壤中分離出分解尿素的細(xì)菌，該選擇培養(yǎng)基的配方見下表。,組分,含量,KH,2,PO,4,1.4g,Na,2,HPO,4,2.1g,MgSO4·7H2O,0.2g,葡萄糖,10.0g,尿素,1.0g,瓊脂,15.0g,H,2,O,定容至,1000mL,二、實驗設(shè)計,,1．,土壤取樣 細(xì)菌適宜在酸堿度接近,中性,的,潮濕,土壤中生長，絕大多數(shù)分布在,距地表,3~8cm,的土壤層。,,2．,制備培養(yǎng)基 用,牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,作為,對照組,，用以,尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基,作為,實驗組,，用來判斷選擇培養(yǎng)基是否具有選擇作用。,,,,,,,探究,·,實踐,土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計

39、數(shù),二、實驗設(shè)計,3．,樣品的,稀釋,,在酒精燈火焰旁稱取,10g,土壤，放入盛有,90mL,無菌水的錐形瓶中，振蕩使土壤與水充分混合，將細(xì)菌分散，制成,10,1,倍土壤稀釋液。用,1,支,1mL,無菌吸管從中吸取,1mL,土壤懸液注入盛有,9mL,無菌水的試管中，吹吸,3,次，充分混勻，制成,10,2,倍的土壤稀釋液，,依此類推制成,10,3,、,10,4,、,10,5,、,10,6,、,10,7,倍的土壤稀釋液（如下圖）。,,4．,涂布平板,,測定土壤中細(xì)菌的數(shù)量，一般選用,1×10,4,、,1×10,5,、,1×10,6,倍稀釋的稀釋液進(jìn)行平板培養(yǎng)。第一次做該實驗時，可以將稀釋范圍放寬一

40、點(diǎn)。如將,1×10,3,~1×10,7,倍,稀釋的稀釋,液分別涂布到平板上培養(yǎng)。,,,,,,,探究,·,實踐,土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計數(shù),思考：結(jié)合下圖分析，為了確認(rèn)培養(yǎng)物中是否有雜菌污染以及選擇培養(yǎng)基是否篩選出一些菌落，該如何設(shè)計對照實驗？,,,,,,二,、實驗設(shè)計,,5．,培養(yǎng)與觀察 將平板倒置于,30~37℃,的培養(yǎng)箱中培養(yǎng),1~2,天，每隔,24h,統(tǒng)計一次菌落數(shù)目。,,,,圖,中的,1,、,2,、,3,平板是選擇培養(yǎng)基，,4,平板為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，以判斷選擇培養(yǎng)基是否具有篩選作用；另外，還要有兩個對照，即不涂布稀釋的選擇培養(yǎng)基和牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，以驗證培養(yǎng)基中是否含有雜

41、菌,。,,,,,,,探究,·,實踐,土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計數(shù),二,、,實驗設(shè)計,6．,菌落計數(shù) 當(dāng)菌落數(shù)目穩(wěn)定時，選取菌落數(shù)在,30~300,的平板進(jìn)行計數(shù)，同一稀釋度下至少計數(shù),3,個平板，求出平均值，并根據(jù)所對應(yīng)的稀釋度計算出樣品中細(xì)菌的數(shù)目（如下表）。,,,,7．,結(jié)果分析與評價,,稀釋度,10,4,,,,10,5,,,,10,6,,,,10,7,,,,,1,2,3,平均值,1,2,3,平均值,1,2,3,平均值,1,2,3,平均值,每個平板的菌落數(shù),,,,,,,,,,,,,,,,,內(nèi)容,現(xiàn)象,結(jié)論,有無雜菌污染的判斷,空白對照的培養(yǎng)基中無菌落生長,未被雜菌污染,,選擇培養(yǎng)基中

42、菌落數(shù)偏高,被雜菌污染,,菌落形態(tài)多樣，菌落數(shù)偏高,培養(yǎng)基中混入其他氮源,選擇培養(yǎng)基的篩選作用,牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目多于選擇培養(yǎng)基上的數(shù)目,選擇培養(yǎng)基具有篩選作用,樣品的稀釋操作,得到,2,個或,2,個以上菌落數(shù)在,30~300,的平板,操作成功,,練一練,1．,培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿、接種環(huán)、實驗操作者的雙手、空氣、牛奶所采用的滅菌或消毒方法依次是（ ）,①,化學(xué)消毒法,②,灼燒滅菌法,③,干熱滅菌法,④,紫外線消毒法,⑤,高壓蒸汽滅菌法,⑥,巴氏消毒法,A．⑤③②①④⑥ B．①②③④⑤⑥,C．⑥②③④①⑤ D．③④②①⑥

43、⑤,,2．,下列培養(yǎng)基配方中，能作為選擇培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基的依次是（ ）,,,,,,A．②③ B．③① C．②④ D．,①④,A,原料,蛋白胨,乳糖,蔗糖,K,2,HPO,4,伊紅,亞甲藍(lán),瓊脂,NaCl,蒸餾水,①,10g,5g,5g,2g,0.4g,0.065g,10g,-,1000mL,②,10g,5g,5g,2g,-,-,20g,-,1000mL,③,10g,5g,5g,2g,-,-,-,20g,1000mL,④,10g,5g,5g,2g,-,-,-,-,1000mL,B,,練一練,3,．,幽門螺桿菌（,Hp,）感染是急、慢性胃炎和消化

44、性潰瘍的主要致病因素。請回答下列有關(guān)問題：,（,1,）圖中,4,支試管分別代表,4,種微生物在半固體培養(yǎng)基（瓊脂含量為,3.5g/L,）中的生長狀態(tài)，其中,②,號試管代表,Hp,的生長狀態(tài)，由圖判斷，,Hp,在,___________________,條件下不能生長。,（,2,）下表所示是某種培養(yǎng)基的配方。,,將,Hp,接種到,pH,適宜的該培養(yǎng)基中，置于,37℃,下培養(yǎng)一段時間后，該培養(yǎng)基中,Hp,的數(shù)目比剛接種時,___,，主要原因是,_________,。,成分,葡萄糖,KH,2,PO,4,MgSO,4,NaCl,CaSO,4,CaCO,3,瓊脂,蒸餾水,含量,10g,0.2g,0.2g

45、,0.2g,0.2g,5g,3.5g,定容至,1L,氧氣濃度過高或過低,少,缺少氮源,,練一練,3,．,幽門螺桿菌（,Hp,）感染是急、慢性胃炎和消化性潰瘍的主要致病因素。請回答下列有關(guān)問題：,（,3,）研究人在患者體內(nèi)采集樣本并制成菌液后，進(jìn)行分離培養(yǎng)。實驗基本步驟如下：,配制培養(yǎng)基,→,滅菌、倒平板,→,X,→,培養(yǎng),→,觀察,①,在配制培養(yǎng)基時，要加入尿素和酚紅指示劑，這是因為,Hp,能合成,_____,，它能以尿素作為氮源；若有,Hp,，則菌落周圍會出現(xiàn),___,色環(huán)帶。,②,步驟,X,表示,_____,。在無菌條件下操作時，先將菌液稀釋，然后將菌液,_____,到培養(yǎng)基表面上。稀釋菌

46、液的目的是獲得,___,菌落。,③,在培養(yǎng)時，需將培養(yǎng)皿倒置并放在,___________,中。若不倒置培養(yǎng)，將導(dǎo)致,_____________________,。,④,臨床上用,14,C,標(biāo)記的,_____,分解為,NH,3,和,14,CO,2,。,接種,尿酶,紅,單,涂布,恒溫培養(yǎng)箱,尿素,無法形成單菌落或污染,第,3,節(jié) 發(fā)酵工程及其應(yīng)用,第,1,章 發(fā)酵工程,,,,,,,,,,從社會中來,青霉素,青霉素是世界上第一個應(yīng)用于臨床的抗生素。,,,,,,隨著人們對發(fā)酵原理的認(rèn)識，微生物純培養(yǎng)技術(shù)的建立，以及密閉式發(fā)酵罐的成功設(shè)計，人們能夠在嚴(yán)格控制的環(huán)境條件下大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品，發(fā)酵工

47、程逐步形成。,,一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié),,,發(fā)酵工程一般包括菌種的選育，擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)基的配制、滅菌，接種，發(fā)酵，產(chǎn)品的分離、提純等方面。,,早期科學(xué)家只能從青霉菌中提取少量青霉素，它的價格貴如金。隨著高產(chǎn)菌種的選育、發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展等，青霉素步入了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的道路。,,一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié),,發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵,分離、提純產(chǎn)物,獲得產(chǎn)品,選育菌種,擴(kuò)大培養(yǎng),接種,滅菌,配制培養(yǎng)基,,,,,性狀優(yōu)良的菌種可以從,自然界中篩選,出來，也可以通過,誘變育種,或,基因工程育種,獲得。,工業(yè)發(fā)酵罐體積大，接入的菌種多，所以在發(fā)酵之前還需要對菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。,發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一菌種。一旦有雜菌污

48、染，可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降。,在菌種確定之后，要選擇原料制備培養(yǎng)基。在生產(chǎn)實踐中，培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過反復(fù)試驗才能確定。,這是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。在發(fā)酵過程中，要隨時檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等，以了解發(fā)酵進(jìn)程。還要及時添加必需的營養(yǎng)組分，要嚴(yán)格控制溫度、,pH,和溶解氧等發(fā)酵條件。,現(xiàn)代發(fā)酵工程使用的大型發(fā)酵罐均有計算機(jī)控制系統(tǒng)，能對發(fā)酵過程中的溫度、,pH,、溶解氧、罐壓、通氣量、攪拌、泡沫和營養(yǎng)等進(jìn)行監(jiān)測和控制；還可以進(jìn)行反饋控制，使發(fā)酵全過程處于,最佳,狀態(tài)。,如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束后，采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產(chǎn)品。如果產(chǎn)品是代謝物，可根據(jù)

49、產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施來獲得產(chǎn)品。,,,,,,,,,,發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)和發(fā)酵罐示意圖,,一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié),,,發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析,,,結(jié)合教材圖,1,－,9,，分析和討論以下問題。,,1．,微生物菌種資源豐富，選擇發(fā)酵工程用的菌種時需要考慮哪些因素？,,,需要考慮的因素包括：在低成本的培養(yǎng)基上能迅速生長繁殖；生產(chǎn)所需代謝物的產(chǎn)量高；發(fā)酵條件容易控制；菌種不易變異、退化等。,,2．,怎樣對發(fā)酵條件進(jìn)行調(diào)控以滿足微生物的生長需要？,,,要對溫度、,pH,、溶解氧等發(fā)酵條件進(jìn)行嚴(yán)格控制，使其最適合微生物的生長繁殖，同時及時添加必要的營養(yǎng)組分。,思考,·,討論,,,？,,一

50、、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié),,,發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析,,,結(jié)合教材圖,1,－,9,，分析和討論以下問題。,3．,在產(chǎn)物分離和提純方面，發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比有哪些改進(jìn)之處。,,,傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)獲得的產(chǎn)物一般不是單一的組分，而是成分復(fù)雜的混合物，很多時候不會再對產(chǎn)物進(jìn)行分離和提純處理，或者僅采用簡單的沉淀、過濾等方法來分離和提純產(chǎn)物。在發(fā)酵工程中使用的分離和提純產(chǎn)物的方法較多。在產(chǎn)物的,初分離,階段，常采用,沉淀,、,萃取,、,膜分離,、,吸附,和,離子交換,等方法；在進(jìn)一步,純化,階段，會采用,液相層析法,、,結(jié)晶法,等方法。發(fā)酵工程產(chǎn)物無論是代謝物還是菌體本身，都需要進(jìn)行質(zhì)量檢查，合格后才能成為

51、正式產(chǎn)品。,思考,·,討論,,,？,,一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié),,,發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析,,,結(jié)合教材圖,1,－,9,，分析和討論以下問題。,4．,在進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時，排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等能直接排放到外界環(huán)境中嗎？為什么？,,,不能。因為在進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時，微生物及其代謝物中都可能含有危害環(huán)境的物質(zhì)。為了減少或避免污染物的產(chǎn)生和排放，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)時，應(yīng)該對排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液進(jìn)行二次清潔或滅菌處理。,,,二、發(fā)酵工程的應(yīng)用,,,發(fā)酵工程以其生產(chǎn)條件溫和、原料來源豐富且價格低廉、產(chǎn)物專一、廢棄物對環(huán)境的污染小和容易處理等,特點(diǎn),，在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和農(nóng)牧業(yè)等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，形成了規(guī)模

52、龐大的發(fā)酵工業(yè)。,思考,·,討論,,,？,,二、發(fā)酵工程的應(yīng)用,,1．,在食品工業(yè)上的應(yīng)用,,⑴,生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品,,①,醬油的發(fā)酵：,,,,,②,啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程,,,啤酒是以大麥為主要原料經(jīng)酵母菌發(fā)酵制成的，其中發(fā)酵過程分,為主發(fā)酵,和,后發(fā)酵,兩個階段。酵母菌的,繁殖,、,大部分糖的分解,和,代謝物的生成,都在,主發(fā)酵,階段完成。主發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液還不適合飲用，要在,低溫,、,密閉,的環(huán)境下儲存一段時間進(jìn)行,后發(fā)酵,，這樣才能形成澄清、成熟的啤酒。發(fā)酵的溫度和發(fā)酵的時間隨啤酒品種和品味要求的不同而有所差異。,大豆蛋白質(zhì) 小分子的肽和氨基酸 醬油,霉菌,↓,

53、蛋白酶,淋洗,調(diào)制,,二、發(fā)酵工程的應(yīng)用,啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程及操作目的分析,生產(chǎn)流程,圖示,操作目的,發(fā)芽,,,,,,,,,,,,,,,,,,產(chǎn)生淀粉酶分解淀粉,焙烤,,加熱殺死胚，終止麥芽生長，減少有機(jī)物消耗，保留營養(yǎng)物質(zhì)，但不使淀粉酶失活,碾磨,,,將干燥的麥芽碾磨成麥芽粉，便于糖化,糖化,,,淀粉酶將淀粉分解，形成糖漿,蒸煮,,,產(chǎn)生風(fēng)味組分；使酶失活；滅菌,發(fā)酵,,,酵母菌將糖轉(zhuǎn)化為酒精,和,CO,2,消毒,,,殺死啤酒中的大多數(shù)微生物，延長保存期,終止,,,過濾、調(diào)節(jié)、分裝、出售,,二、發(fā)酵工程的應(yīng)用,啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程及操作目的分析,,,討論,1,與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在啤酒的

54、發(fā)酵生產(chǎn)過程中，哪些工程手段使啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高？,,,菌種的選育、對原材料的處理、發(fā)酵過程的控制、產(chǎn)品的消毒等，都有助于提高啤酒的產(chǎn)量和品質(zhì)。,,,討論,2,“精釀”啤酒一般不添加食品添加劑、不進(jìn)行過濾和消毒處理等。有人認(rèn)為飲用“精釀”啤酒比飲用“工業(yè)”啤酒更健康，你怎么看待這個問題？“精釀”啤酒是小規(guī)模釀造產(chǎn)品，發(fā)酵時間長、產(chǎn)量低和價格高，卻依然有著市場需求，我們?nèi)绾无q證地看待大規(guī)模生產(chǎn)與小規(guī)模制作？,,,應(yīng)該辯證地看待這一產(chǎn)品。一方面，這類產(chǎn)品具有多樣化的特點(diǎn)，能夠滿足一些人對獨(dú)特口感的需求，或者滿足一些人的時尚追求。另一方面，這類產(chǎn)品是手工作坊式生產(chǎn)的，存在啤酒品質(zhì)不穩(wěn)定、價格昂

55、貴的問題。,,二、發(fā)酵工程的應(yīng)用,,1．,在食品工業(yè)上的應(yīng)用,,⑵,生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑,,,,①,食品添加劑的作用,,,增加食品的營養(yǎng)，改善食品的口味、色澤和品質(zhì)，有時還可以延長食品的保存期。,,②,通過發(fā)酵工程生產(chǎn)的常見食品添加劑,添加劑類型,舉例,酸度調(diào)節(jié)劑,L-,蘋果酸、檸檬酸、乳酸,增味劑,5,-,肌苷酸二鈉、谷氨酸鈉,著色劑,β-,胡蘿卜素、紅曲黃色素,增稠劑,黃原膠、,β-,環(huán)狀糊精、結(jié)冷膠,防腐劑,乳酸鏈球菌素、溶菌酶,,二、發(fā)酵工程的應(yīng)用,,1．,在食品工業(yè)上的應(yīng)用,,⑵,生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑,,,,③,生產(chǎn)食品添加劑的實例,,實例,1,：檸檬酸的發(fā)酵,,,,,,實例

56、,2,：味精的生產(chǎn),黑,曲霉,↓,淀粉酶,檸檬酸合成酶,淀粉 葡萄糖 檸檬酸,發(fā)酵,氧氣,處理,谷氨酸棒狀桿菌 谷氨酸 味精,,二、發(fā)酵工程的應(yīng)用,,1．,在食品工業(yè)上的應(yīng)用,,⑶,生產(chǎn)酶制劑,,,目前，已有,50,多種酶制劑成功用于食品的直接生產(chǎn)、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、簡化生產(chǎn)過程、改善產(chǎn)品的品質(zhì)和口味、延長食品儲存期和提高產(chǎn)品產(chǎn)量等方面。這些酶制劑除少數(shù)由動植物生產(chǎn)外，絕大多數(shù)也是通過發(fā)酵工程生產(chǎn)的。,,//////////,請你回憶一下自己做過的生物學(xué)實驗，想一想曾經(jīng)使用過哪些酶制劑。,//////////,,,探究溫度對酶活性的影響實

57、驗中的淀粉酶；探究,pH,對酶活性的影響實驗中的過氧化氫酶等。,,,？,,二、發(fā)酵工程的應(yīng)用,,2．,在,醫(yī)藥,工業(yè)上的應(yīng)用,,,青霉素的發(fā)現(xiàn)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)推動了發(fā)酵工程在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。之后，發(fā)酵工程逐步擴(kuò)展到了其他抗生素、多種氨基酸、激素和免疫調(diào)節(jié)劑等的生產(chǎn)領(lǐng)域。,⑴,利用基因工程，將植物或動物的基因轉(zhuǎn)移到微生物中，獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物，再通過發(fā)酵技術(shù)大,量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。,⑵,直接對菌種進(jìn)行改造，再通過發(fā)酵技術(shù),大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。,⑶,利用基因工程，將病原體的某個或某幾,個抗原基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)奈⑸锛?xì)胞，再通過發(fā),酵技術(shù)大量獲得疫苗。,,,二、發(fā)酵工程的應(yīng)用,,3．,

58、在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用,,,從自然界選育出優(yōu)良菌株，再通過發(fā)酵工程大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)制成的活菌或其代謝物產(chǎn)品等正在用于現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)的很多方面。,,⑴,生產(chǎn)微生物肥料,,①,利用微生物在代謝過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、生物活性物質(zhì)等來增進(jìn)土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植物生長。,,②,利用微生物代謝物抑制土壤中病原微生物的生長，從而減少病害的發(fā)生。,,⑵,生產(chǎn)微生物農(nóng)藥,,,利用微生物或其代謝物來防治病蟲害。,,,二、發(fā)酵工程的應(yīng)用,,3．,在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用,⑶,生產(chǎn)微生物飼料,,,研究表明，微生物含有豐富的蛋白質(zhì)，而且細(xì)菌生長繁殖速度很快。以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過發(fā)酵獲得大量的,微生物菌

59、體,，即,單細(xì)胞蛋白,。,,,用酵母菌等生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白可以作為,食品添加劑,；用單細(xì)胞蛋白制成的,微生物飼料,，能使家畜、家禽增重快，產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高。,,,在,青貯飼料,中添加乳酸菌，可以提高飼料的品質(zhì)，使飼料保鮮，動物食用后還能提高免疫力。,,4．,在其他方面的應(yīng)用,,,對解決,資源短缺,與,環(huán)境污染,問題具有重要意義。,第,1,節(jié) 植物細(xì)胞工程,第,2,章 細(xì)胞工程,,,,,,,,,,從社會中來,蘭花,,,“其茅葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨(dú)立，可敬可慕。迨夫開也，凝情瀼,(,ràng,),露，萬態(tài)千妍，薰風(fēng)自來，四坐芬郁，豈非真蘭室乎！豈非有國香乎！”從古至今，我國人民都把

60、蘭花看作高潔、典雅的象征，很多人喜歡養(yǎng)蘭花。但是，蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低；傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長、繁殖率低等問題。如何讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖從而走了尋常百姓家呢？,,,植物細(xì)胞工程展身手！,,一、植物細(xì)胞工程的基本技術(shù),,,理論基礎(chǔ)：,,,細(xì)胞全能性 細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能。這種潛能只有在特定的時間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會選擇性地表達(dá)。,1．,植物組織培養(yǎng)技術(shù),,⑴,植物組織培養(yǎng) 將,離體,的植物,器官,、,組織,或,細(xì)胞,等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成,完整植株,的技術(shù)

61、。,,⑵,植物組織培養(yǎng)流程,接種外植體,誘導(dǎo)愈傷組織,誘導(dǎo)生芽,誘導(dǎo)生根,移栽成活,,,,,脫分化,再,分化,再,分化,生長發(fā)育,外植體,愈傷組織,芽、根,完整植株,脫分化,再分化,生長發(fā)育,,練一練,1．,植物組織培養(yǎng)過程可以歸納為,① ② ③→④,，下列相關(guān)敘述錯誤的是（ ）,A．,通常選取根尖、莖尖等誘導(dǎo)形成愈傷組織,B．②→③,再分化過程中，細(xì)胞增殖的方式為有絲分裂,C．,①,→③,培養(yǎng)過程中，應(yīng)在培養(yǎng)基中加入水、無機(jī)鹽、蔗糖、氨基酸、植物激素等物質(zhì),D．,將,①,經(jīng)脫分化培養(yǎng)成,②,時，得到胚狀體,脫分化,再,分化,D,,一、植物細(xì)胞工程的基本技術(shù),2．,植物體細(xì)

62、胞雜交技術(shù),,⑴,植物體細(xì)胞雜交 將不同來源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù),,⑵,原理 細(xì)胞膜流動性（原生質(zhì)體的融合）、植物細(xì)胞的全能性（雜種細(xì)胞培養(yǎng)成雜種植物）。,,⑶,植物體細(xì)胞雜交過程（閱讀課文第,36,－,37,頁）,,,思考,1,：植物細(xì)胞外面有一層細(xì)胞壁，這層細(xì)胞壁阻礙著細(xì)胞間的雜交。如何突破這層障礙？,,,利用纖維素酶和果膠酶去除這層細(xì)胞壁，獲得原生質(zhì)體。,,,思考,2,：要借助什么手段讓原生質(zhì)體融合？,,,物理法：電融合法、離心法；化學(xué)法：聚乙二醇（,PEG,）融合法、高,Ca,2+,-,高,pH,融合法。,,一、植物細(xì)胞工程的基

63、本技術(shù),2．,植物體細(xì)胞雜交技術(shù),⑶,植物體細(xì)胞雜交過程,,,,,,,,,思考,3,：植物體細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是什么？,,,再生出新的細(xì)胞壁。,,,思考,4,：融合后的細(xì)胞要經(jīng)過篩選嗎？,,,如上圖，融合后的細(xì)胞有,3,種：,AA,、,AB,、,BB,，所以要篩選。,A,細(xì)胞,B,細(xì)胞,A,原生質(zhì)體,B,原生質(zhì)體,正在融合的原生質(zhì)體,再生出細(xì)胞壁,愈傷組織,雜種植株,移栽后的植株,,,,,,,,,纖維素酶,果膠酶,物理法,化學(xué)法,脫分化,再分化,,,一、植物細(xì)胞工程的基本技術(shù),2．,植物體細(xì)胞雜交技術(shù),⑷,植物體細(xì)胞雜交育種的優(yōu)點(diǎn)和局限性,,,優(yōu)點(diǎn)：打破生殖隔離，克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。,拓

64、展應(yīng)用,,,“番茄－馬鈴薯”雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的那樣，地上結(jié)番茄，地下長馬鈴薯，這是為什么？,,,生物體內(nèi)基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的。,局限性：目前在許多理論和技術(shù)問題未解決，還不能讓雜種植株按照人們的需求表現(xiàn)出雙親的雜合性狀。,,練一練,2．,用植物細(xì)胞工程技術(shù)將天竺葵與香茅草進(jìn)行雜交可產(chǎn)生驅(qū)蚊香草，使有驅(qū)蚊作用的香茅醛隨著植物的蒸騰作用散發(fā)到空氣中，達(dá)到驅(qū)蚊的效果。下列有關(guān)培養(yǎng)過程的敘述，錯誤的是（ ）,A．,原生質(zhì)體的融合常用,PEG,作為誘導(dǎo)劑,B．,形成的愈傷組織的代謝類型是自養(yǎng)需氧型,C．,由雜種細(xì)胞,→,雜種植株，要經(jīng)過有絲分裂和細(xì)胞的分化,

65、D．,該項技術(shù)可克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,B,二,、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用,1．,植物繁殖的新途徑,,⑴,快速繁殖,,,用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，稱為植物的快速繁殖技術(shù)，也叫做微型繁殖技術(shù)。它不僅可以高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖，還可以,保持優(yōu)良品種,的遺傳特性。,,⑵,作物脫毒,,,植物頂端,分生區(qū),附近（如莖尖）的病毒極少，甚至無病毒。因此，切取一定大小的莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。,二,、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用,2．,作物新品種的培育,,⑴,單倍體育種,,,單倍體育種先通過花藥（或花粉）培養(yǎng)獲得單倍體植株，然后經(jīng)過誘導(dǎo)染色體加倍，當(dāng)年就能培育出遺

66、傳性狀相對穩(wěn)定的純合二倍體植株，這極大地,縮短了育種的年限,，節(jié)約了大量的人力和物力。,,,大多數(shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)，因此它也是進(jìn)行體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。,,⑵,突變體的利用,,,在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此它們?nèi)菀资艿脚囵B(yǎng)條件和誘變因素的影響而產(chǎn)生突變。,,二,、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用,3．,細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn),,,植物細(xì)胞產(chǎn)生的,次生代謝物,是一類小分子有機(jī)化合物，在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。,＝＝＝＝＝＝＝＝相關(guān)信息＝＝＝＝＝＝＝＝,,,初生代謝,是生物生長和生存所,必需,的代謝活動，在整個生命過程中它一直進(jìn)行著。初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等。,次生代謝,不是,生物生長所,必需,的，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環(huán)境和時間條件下才進(jìn)行。,,,可以利用,植物細(xì)胞培養(yǎng),來獲得植物細(xì)胞的,次生代謝物,，這個過程就是細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。植物細(xì)胞培養(yǎng)是指在離體條件下對單個植物細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。,,練一練,