2024-2025學年高二生物人教版選擇性必修3 第1章 主干知識排查

主干知識排查一、傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應用1．直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)，稱為傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主，通常是家庭式或作坊式的。2．腐乳制作的原理：豆腐中的蛋白質(zhì)被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鮮美，易于消化吸收。多種微生物參與了豆腐的發(fā)酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。3．果酒制作的三個方面(以葡萄酒為例)(1)菌種的來源：酒精發(fā)酵的菌種來自附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。(2)發(fā)酵的原理：酵母菌在有氧條件下進行有氧呼吸并進行大量繁殖，在無氧條件下進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。(3)酒精的檢測：在酸性條件下，重鉻酸鉀可與酒精反應呈現(xiàn)灰綠色。4．醋酸菌是好氧細菌，當O2、糖源都充足時能通過復雜的化學反應將糖分解成乙酸；當缺少糖源時則直接將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜帷?．若將果酒制作成果醋，需要改變的環(huán)境條件是通入無菌空氣和將溫度提高到30～35℃。6．制作傳統(tǒng)泡菜利用了植物表面天然的乳酸菌來進行發(fā)酵，也可加入“陳泡菜水”，其目的是接種乳酸菌(增加發(fā)酵菌種數(shù)量)，加快發(fā)酵進程。7．制作泡菜時，向泡菜壇的壇蓋邊沿的水槽中注滿水，目的是創(chuàng)造無氧環(huán)境。8．影響泡菜中亞硝酸鹽含量的因素包括溫度、腌制時間、食鹽用量等。泡菜制作過程中，溫度過高、食鹽用量過低、腌制時間過短等容易造成細菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。二、微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應用1．培養(yǎng)基的化學成分包括水、無機鹽、碳源、氮源等。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O2的需求。例如，在培養(yǎng)乳酸桿菌時，需要在培養(yǎng)基中添加維生素；在培養(yǎng)霉菌時，一般需要將培養(yǎng)基調(diào)至酸性；在培養(yǎng)細菌時，一般需要將培養(yǎng)基調(diào)至中性或弱堿性；在培養(yǎng)厭氧微生物時，需要提供無氧的條件。2．培養(yǎng)基的種類：按照物理性質(zhì)可分為液體培養(yǎng)基、固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基。按照功能用途可分為選擇培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基等。3．獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止雜菌污染。4．消毒指使用較為溫和的物理、化學或生物等方法殺死物體表面或內(nèi)部一部分微生物。滅菌指使用強烈的理化方法殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子。5．對于一些不耐高溫的液體，如牛奶，可使用巴氏消毒法。人們常使用化學藥物進行消毒，如用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等。此外，接種室、接種箱或超凈工作臺在使用前，可以用紫外線消毒。在照射前，適量噴灑苯酚或煤酚皂溶液等消毒液，可以加強消毒效果。6．培養(yǎng)基滅菌常采用濕熱滅菌法，培養(yǎng)皿滅菌常采用干熱滅菌法，接種環(huán)和涂布器滅菌常采用灼燒滅菌法。7．菌落是指分散的微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部可以繁殖形成肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細胞群體。采用平板劃線法和稀釋涂布平板法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。8．平板劃線操作的第一步是灼燒接種環(huán)，目的是避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物；每次劃線前灼燒接種環(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，從而通過劃線次數(shù)的增加，使每次劃線時菌種的數(shù)目逐漸減少，以便得到單菌落。劃線結(jié)束后灼燒接種環(huán)，目的是及時殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免微生物污染環(huán)境和感染操作者。9．在微生物學中，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，稱為選擇培養(yǎng)基。10．稀釋涂布平板法不僅是分離和純化微生物的重要方法，也是測定微生物數(shù)量的重要方法。該方法通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)來推測樣品中的活菌數(shù)，其原理是當樣品的稀釋度足夠高時，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。11．稀釋涂布平板法的計數(shù)原則：一般選擇菌落數(shù)為30～300的平板進行計數(shù)。樣品的稀釋度將直接影響平板上的菌落數(shù)目，通常選用一定稀釋范圍的樣品液進行培養(yǎng)。在同一稀釋度下，應至少對3個平板進行重復計數(shù)，然后求出平均值。12．平板劃線法可用于分離純化菌種，獲得單菌落，但不能進行微生物計數(shù)。13．一般來說，在一定的培養(yǎng)條件下(相同的培養(yǎng)基、溫度及培養(yǎng)時間)，同種微生物表現(xiàn)出穩(wěn)定的菌落特征。這些特征包括菌落的形狀、大小和顏色等方面。14．土壤中分解尿素的細菌的分離與鑒定(1)尿素分解菌的篩選：以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基可以篩選能分解尿素的細菌。(2)尿素分解菌的鑒別：在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑，接種并培養(yǎng)初步篩選的菌種，若菌落周圍出現(xiàn)紅色環(huán)帶，則可說明該菌種能夠分解尿素。三、發(fā)酵工程及其應用1．發(fā)酵工程一般包括菌種的選育、擴大培養(yǎng)、培養(yǎng)基的配制、滅菌、接種、發(fā)酵、產(chǎn)品的分離和提純等方面，其中發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。2．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。3．發(fā)酵過程監(jiān)控和發(fā)酵條件控制直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。一方面要隨時檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等，以了解發(fā)酵進程；另一方面要及時添加必需的營養(yǎng)組分；同時要嚴格控制溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件。4．環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且會影響微生物代謝物的形成。例如，谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)，在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸；在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。5．發(fā)酵產(chǎn)品的分離、提純要根據(jù)產(chǎn)品類型選擇不同方法，若發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，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)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當?shù)奶崛?、分離和純化措施來獲得產(chǎn)品。6．微生物肥料利用了微生物在代謝過程中產(chǎn)生的有機酸、生物活性物質(zhì)等來增進土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進植株生長，常見的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。7．與傳統(tǒng)的化學農(nóng)藥不同，微生物農(nóng)藥是利用微生物或其代謝物來防治病蟲害的。8．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。9．極端微生物的利用，如嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產(chǎn)洗滌劑，嗜低溫菌有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量。1．制作葡萄酒時，要將溫度控制在18～30℃的原因：溫度是影響酵母菌生長的重要因素；釀酒酵母的最適生長溫度約為28℃。制作葡萄醋時，要將溫度控制在30～35℃的原因：醋酸菌是嗜溫菌，最適生長溫度為30～35℃，因此要將溫度控制在30～35℃。2．制作葡萄酒的過程中，每隔12h左右擰松瓶蓋，目的是放出CO2，防止發(fā)酵瓶因內(nèi)部氣壓過大而爆裂。不能打開瓶蓋的原因是要避免雜菌污染發(fā)酵液。3．制作果酒的葡萄汁不宜超過發(fā)酵瓶體積的2/3，原因是讓酵母菌進行有氧呼吸，快速繁殖；防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳造成發(fā)酵液溢出(答出2條)。4．家庭中利用酵母菌制作果酒不需要嚴格滅菌的原因：在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無法適應這一環(huán)境而受到抑制。5．醋酸發(fā)酵時，無論是利用糖源還是乙醇，都需要打開通氣閥，其原因是醋酸菌是一種好氧細菌，在發(fā)酵過程中始終需要氧氣，如果氧氣中斷則會引起醋酸菌的死亡。6．如圖為制作果酒和果醋的發(fā)酵裝置圖，排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身相連，這樣做的目的是避免空氣中其他微生物進入發(fā)酵裝置。進行醋酸發(fā)酵和酒精發(fā)酵時，對圖中哪一處操作有差異？請具體指明：使用該裝置制果酒時，應該關(guān)閉充氣口(a)；制果醋時，應將充氣口(a)連接氣泵，輸入氧氣(無菌空氣)。7．培養(yǎng)基中加入氮源的原因是培養(yǎng)基中的氮元素是微生物合成蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)所必需的。8．牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法，與煮沸消毒法相比，這兩種方法的優(yōu)點是在達到消毒目的的同時，營養(yǎng)物質(zhì)損失較少。9．平板冷凝后，將平板倒置的原因：既可以避免培養(yǎng)基中的水分過快地揮發(fā)，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。10．平板劃線法中，在第二次以及其后的劃線操作時，總是從上一次劃線的末端開始劃線，原因：劃線后，線條末端微生物的數(shù)目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使微生物的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終能得到由單個細胞繁殖而來的菌落。11．篩選、鑒別醋酸菌常用米曲汁乙醇培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基的配方為95%乙醇40mL、碳酸鈣15g、瓊脂10g、加米曲汁定容至1000mL。(1)米曲汁乙醇培養(yǎng)基中能為醋酸菌提供氮源的物質(zhì)是米曲汁，該培養(yǎng)基能從種類繁多的土壤微生物中篩選出醋酸菌，原因是醋酸菌能利用乙醇，而其他微生物不能在含有乙醇的培養(yǎng)基中生活。(2)根據(jù)米曲汁乙醇培養(yǎng)基平板上菌落周圍的透明圈可初步判斷該菌落為醋酸菌，原因是醋酸菌產(chǎn)生的醋酸與碳酸鈣反應生成醋酸鈣和碳酸，從而在菌落周圍形成透明圈，為進一步鑒別醋酸菌，可挑選菌落豐厚、邊緣整齊、透明圈大的菌落，接種到液體米曲汁乙醇培養(yǎng)基中培養(yǎng)并進行產(chǎn)醋酸實驗。12．在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌的原因：由于生物與環(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較高，從這種土樣中獲得目的微生物的概率高于普通環(huán)境。13．為了篩選能分解尿素的細菌，在配制培養(yǎng)基時，應選擇尿素(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作為氮源，不選擇其他兩組的原因是其他兩組都含有NH4NO3，能分解尿素的細菌和不能分解尿素的細菌都能利用NH4NO3，不能起到篩選作用。14．用來篩選尿素分解菌的培養(yǎng)基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有為細菌生長提供無機鹽，作為緩沖劑維持培養(yǎng)基的pH(答出2條)。15．尿素分解菌不能以尿素的分解產(chǎn)物CO2作為碳源，原因是尿素分解菌是異養(yǎng)型微生物，不能利用CO2來合成有機物。16．細菌計數(shù)時往往會產(chǎn)生實驗誤差，稀釋涂布平板法計數(shù)的值比實際值偏小，原因是當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落；顯微鏡直接計數(shù)法計數(shù)的結(jié)果比實際值偏大，原因是顯微鏡下無法區(qū)分細胞的死活，統(tǒng)計結(jié)果一般是活菌數(shù)和死菌數(shù)的總和。17．檢測培養(yǎng)物中是否有雜菌污染的方法：同時培養(yǎng)滅菌后的未接種的培養(yǎng)基，觀察是否有菌落產(chǎn)生。判斷選擇培養(yǎng)基是否起到篩選作用的方法：配制牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基作為對照，觀察選擇培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目是否遠少于牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目。18．發(fā)酵工程具有生產(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的特點。19．單細胞蛋白是以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢料等為原料，通過發(fā)酵獲得的大量的微生物菌體。2