1、新人教版生物学选择性必修3生物技术与工程知识梳理第一章 发酵工程第一节 传统发酵技术的应用1. 发酵与发酵技术发酵工程：是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，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。2. 发酵（1）发酵概念发酵是指人们利用_微生物_，在_适宜_的条件下，将原料通过_微生物的代谢_转化为人类所需要的产物的过程。（2）发酵原理不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力 ，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物。（3）发酵类型好氧发酵：醋酸发酵厌氧发酵：酒精发酵 、乳酸发酵3. 尝试制作传统发酵食品（1）乳酸菌代谢特点 _厌氧_细菌，代谢类
2、型为_异养厌氧型_；在_无氧_的情况下能将_葡萄糖_分解成_乳酸_；发酵原理（反应简式）C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量生产应用 可用于_乳制品的发酵_、_泡菜的腌制_等分布 _空气_、_土壤_、植物体表_、_人或动物的肠道内_常见类型 _乳酸链球菌_和_乳酸杆菌_（2）酵母菌代谢特点 是一类_单细胞真菌_，是_兼性厌氧_微生物；在_无氧_的条件下能进行_酒精发酵_重要影响因素 _温度_是影响酵母菌生长的重要因素；酿酒酵母的最适生长温度约为_28_；发酵原理（反应简式）生产应用 可用于_酿酒_、_制作馒头和面包_等分布 在一些_含糖量较高_的_水果_、蔬菜表面_（3）醋酸菌代谢特点
3、_好氧_细菌，代谢类型是异养需氧型 ；当_O2、糖源都充足 时，能将_糖_分解为_醋酸_； 当_缺少糖源_时则将_乙醇_转化为_乙醛_，再将_乙醛_变为_醋酸 ；多数醋酸菌的最适生长温度为_30-35_；发酵原理（反应简式）生产应用 醋酸菌可用于制作各种风味的_醋_探究.实践一：泡菜的制作1发酵原理(1)菌种：乳酸菌 。(2)原理：在 无氧 条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成 乳酸 。反应式： 2实验流程3发酵条件(1)选择气密性好的泡菜坛，以保证 无氧 条件。(2)注意控制腌制 时间 、温度和 食盐 的用量。选择的泡菜坛要密封性好；加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；盖上坛盖后要在
4、坛盖边沿的水槽中注满清水。4亚硝酸盐含量的测定(1)原理亚硝酸盐对氨基苯磺酸 反应物N1萘基乙二胺盐酸盐玫瑰红 色染料(2)方法：比色法。即用显色反应后的样品与已知浓度的 标准显色液 进行对比，并估算泡菜中亚硝酸盐的含量。亚硝酸盐溶液的浓度越高，颜色越深；浓度越低，颜色越浅。(3)操作步骤探究.实践二：制作果酒和果醋制作果酒：1.参与发酵的主要微生物及来源：_新鲜水果的果皮表面附着的野生酵母菌 ；2.发酵原理许多_新鲜水果的果皮表面_附着有大量的不同种类的_野生酵母菌_；在这些酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒（通过有氧呼吸 大量繁殖，通过无氧呼吸 产酒精）；相关反应式3.发酵条件：温度：将温
5、度控制在_18-30_进行发酵；氧气含量：氧气充足的情况下，_大量繁殖_；无氧条件下，进行_酒精发酵_；4. 制作流程: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，沥干冲洗葡萄用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖榨汁装瓶酒精发酵将温度控制在18-30进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10-12d.果酒检测可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测制作果醋：1. 参与发酵的主要微生物及来
6、源：_ 空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌_；2. 发酵原理在_有氧_的条件下，果酒经醋酸菌的作用可以进一步发酵成果醋 ；当糖源充足时，醋酸菌还可以直接将糖分解为醋酸 ；相关反应式3. 发酵条件：温度：发酵温度为_30-35_；氧气含量：氧气供应_充足_4. 制作流程（以乙醇为底物的类型为例）果酒制作当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为 ，时间为7-8d。打开瓶盖，盖上纱布果醋检测第二节 微生物的基本培养技术及应用一、微生物的基本培养技术1. 微生物的定义： 肉眼难以看清，需要借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的 一切微小生物 的总称。3. 微生物菌落： 分
7、散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成 肉眼可见 的、有 一定形态结构 的 子细胞群体 ，这就是菌落。由单个微生物繁殖 形成的纯培养物就是一个单菌落 ；*一个单菌落就是一个种群。4. 培养基的配制（1）概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。（2）培养基作用：培养、分离、鉴定、保存微生物 或 积累其代谢物 （3）培养基类型：按物理状态可分为 液体培养基 和 固体培养基 。按功能可分为 选择培养基 和 鉴别培养基 。（4）成分：各种培养基一般都含有 水、碳源、氮源 和 无机盐 ，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。5. 无菌技术
8、（1）关键：防止外来杂菌的入侵 。（2）无菌技术工作两个方面：对操作的_空间 、操作者的_衣着_和_手_进行_清洁_和_消毒_；对用于微生物培养的_器皿_、_接种用具_和_培养基_等进行_灭菌_；（3）无菌技术主要包括消毒和灭菌项目理化因素的作用强度能否消灭芽孢和孢子常用方法消毒较为温和不能煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药物消毒法、紫外线照射灭菌强烈能灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌、湿热灭菌法6. 微生物的纯培养（1）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_称为培养物。（2）纯培养物：由_单一个体_繁殖所获得的_微生物群体_称为纯培养物。 *
9、单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物 。（3）纯培养：_获得纯培养物的过程_就是纯培养。（4）微生物纯培养步骤：配制培养基灭菌接种分离培养。探究.实践：酵母菌的纯培养1.原理：采用_平板划线法_和_稀释涂布平板法_将_单个_微生物_分散_在_固体培养基_上，之后得到的_单菌落_一般是由单个微生物形成的_纯培养物_。2.步骤（1）制备培养基：配制培养基灭菌倒平板（2）（2）接种和分离酵母菌：通过接种环在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。经过数次划线后培养可以分离得到 单菌落 。（3）培养酵母菌：完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板（一般做三组
10、，重复实验）和一个未接种的平板倒置，放入 28 左右（培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异）的恒温培养箱中培养24-48h 。（4）实验注意事项A.培养基灭菌后为什么要冷却到50左右时开始倒平板？琼脂是一种多糖，在44以下凝固，倒平板时，若低于50不及时操作，琼脂会凝固。B.为什么倒平板和接种整个过程要在酒精灯火焰旁进行？避免杂菌污染 C.倒平板时为什么要使锥形瓶的瓶口通过火焰？通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基 D.在倒平板的过程中，若不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？不能；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 E.平板冷凝后，
11、为什么要将平板倒置？可避免培养基中的水分过快蒸发；可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染 F.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？可避免培养基中的水分过快蒸发；可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染 二、微生物的选择培养基与计数1. 选择培养基：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。2. 微生物的选择培养：（1）方法：_稀释涂布平板法_；（2）方法概述：由于土壤细菌的数量庞大，要想得到特定微生物的纯培养物，必须要对土壤进行_充分稀释_，然后再将菌液_涂布_到制备好的_选择培养基_上；两个基本操作：_梯度稀释_和_涂布平板_。（3）操作流程3. 微
12、生物的数量测定间接计数法(稀释涂布平板法)直接计数法(显微计数法)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利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量公式每克样品中的菌落数M；C：某稀释度下平板上生长的平均菌落数；V：涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)；M：稀释倍数每毫升原液所含细菌数：每小格内平均细菌数400104稀释倍数缺点当两个或多个菌体连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落不能区分细胞死活结果比实际值偏小 比实际值偏大 探究.实践：土壤中分解尿素的细菌的
13、分离与计数(1)原理：分解尿素的细菌合成的脲酶 将尿素分解为氨 ，使培养基的碱性增强 。(2)方法：在以尿素 为唯一氮源的培养基中加入酚红 指示剂，培养某种细菌，若指示剂变红 ，可初步鉴定该种细菌能够分解尿素。4. 两种纯培养方法对比比较项目平板划线法稀释涂布平板法关键操作接种环在固体培养基表面连续划线一系列的梯度稀释 涂布平板操作注意事项每次划线前后 均需灼烧接种环稀释度要足够高，为确保实验成功可以增加稀释度的范围菌体获取在具有显著的菌落特征的区域挑取菌体从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体适用范围适用于好氧菌 适用于厌氧菌 和兼性厌氧菌优点可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落既可以
14、获得单细胞菌落，又能对微生物计数 缺点不能对微生物计数操作复杂，需要涂布多个平板第三节 发酵工程及其应用一、发酵工程的基本环节1. 选育菌种（1）目的：获得_性状优良的菌种_（2）菌种来源：从自然界中筛选、_诱变育种_或_基因工程育种_。（3）实例：筛选产酸量高的黑曲霉 用来生产柠檬酸 ；使用基因工程改造的啤酒酵母 ，加速发酵、缩短生产周期；优良的菌种不仅具有健壮，不易退化 ，其发酵产品的 产量高、质量稳定 等优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味，因此 菌种选育 环节在很大程度上决定了生物发酵产物的成败。2.扩大培养（1）目的：获得_更多的菌种_。（2）原因：工业发酵罐的体积一般为几十到几百
15、立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行 扩大培养 。3.配制培养基在菌种确定之后，要_选择原料_制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过_反复试验_才能确定。4.灭菌（1）灭菌原因：发酵工程种所用的菌种大多是_单一菌种_，一旦有杂菌污染，可能导致_产量大大降低_。（2）_培养基和发酵设备_都必须经过严格的灭菌；5.接种将_扩大培养后_的菌种投放到_发酵罐_中。6.发酵罐内发酵（发酵工程的中心环节）（1）要求：发酵过程中，要_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_；要及时添加_必需的营养物质_，要严格控制_温度_、_p
16、H_和_溶氧量_等发酵条件。（2）严格控制发酵条件的原因：环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖 ，而且影响微生物代谢物的形成 ；严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于 最佳 状态。（3）不同发酵条件的影响实例谷氨酸发酵在_中性_和_弱碱性_条件下会积累谷氨酸；在_酸性_条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺。（4）现代发酵工程使用的发酵罐的优点：均有_计算机控制系统_，能对发酵过程中的温度、pH、溶氧量、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行_监测_和_控制_，还可以进行_反馈控制_，使发酵全过程处于_最佳状态_；7.分离、提纯产物发酵产品是微生物细胞本身时，可在发酵结束之后，采用_过滤_、
17、_沉淀_等方法将菌体_分离_和_干燥_；发酵产品是代谢物时，可根据 产物的性质_采取适当的_提取_、_分离_和_ 措施来获得产品。8.获得产品单细胞蛋白、味精等。二、发酵工程的应用1. 发酵工程的优点：生产条件温和 ；原料来源丰富且价格低廉 ；产物专一；废弃物对环境的污染小 和容易处理 。2. 在食品工业上的应用（1）生产传统的发酵食品：生产酱油 、酿酒 （2）生产食品添加剂：柠檬酸 、味精 、酸度调节剂、增味剂、着色剂、增稠剂、防腐剂。（3）生产酶制剂：-淀粉酶、-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶 。2.在医药工业上的应用（1）采用基因工程的方法，将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某
18、种药物生产能力的微生物。（2）直接对菌种进行改造，再通过 发酵技术 大量生产所需要的产品。3.在农牧业上的应用（1）生产微生物肥料：根瘤菌肥、固氮菌肥 （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：乳酸菌 饲料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 。4.在其他方面的应用（1）解决资源短缺与环境污染问题：利用纤维废料 发酵生产酒精、乙烯等能源物质。（2）将极端微生物应用于生产实践：极端微生物：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌 有助于提高热敏性产品的产量。59新人教版生物学选择性必修3生物技术与工程知识梳理第一章 发酵工程第一节
19、传统发酵技术的应用1. 发酵与发酵技术发酵工程：是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，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。2. 发酵（1）发酵概念发酵是指人们利用_微生物_，在_适宜_的条件下，将原料通过_微生物的代谢_转化为人类所需要的产物的过程。（2）发酵原理不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力 ，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物。（3）发酵类型好氧发酵：醋酸发酵厌氧发酵：酒精发酵 、乳酸发酵3. 尝试制作传统发酵食品（1）乳酸菌代谢特点 _厌氧_细菌，代谢类型为_异养厌氧型_；在_无氧_的情况下能将_葡萄糖_分解成_乳酸_；发酵
20、原理（反应简式）C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量生产应用 可用于_乳制品的发酵_、_泡菜的腌制_等分布 _空气_、_土壤_、植物体表_、_人或动物的肠道内_常见类型 _乳酸链球菌_和_乳酸杆菌_（2）酵母菌代谢特点 是一类_单细胞真菌_，是_兼性厌氧_微生物；在_无氧_的条件下能进行_酒精发酵_重要影响因素 _温度_是影响酵母菌生长的重要因素；酿酒酵母的最适生长温度约为_28_；发酵原理（反应简式）生产应用 可用于_酿酒_、_制作馒头和面包_等分布 在一些_含糖量较高_的_水果_、蔬菜表面_（3）醋酸菌代谢特点 _好氧_细菌，代谢类型是异养需氧型 ；当_O2、糖源都充足 时，能将_糖
21、_分解为_醋酸_； 当_缺少糖源_时则将_乙醇_转化为_乙醛_，再将_乙醛_变为_醋酸 ；多数醋酸菌的最适生长温度为_30-35_；发酵原理（反应简式）生产应用 醋酸菌可用于制作各种风味的_醋_探究.实践一：泡菜的制作1发酵原理(1)菌种：乳酸菌 。(2)原理：在 无氧 条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成 乳酸 。反应式：C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量2实验流程3发酵条件(1)选择气密性好的泡菜坛，以保证 无氧 条件。(2)注意控制腌制 时间 、温度和 食盐 的用量。选择的泡菜坛要密封性好；加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。4亚硝
22、酸盐含量的测定(1)原理亚硝酸盐对氨基苯磺酸 反应物N1萘基乙二胺盐酸盐玫瑰红 色染料(2)方法：比色法。即用显色反应后的样品与已知浓度的 标准显色液 进行对比，并估算泡菜中亚硝酸盐的含量。亚硝酸盐溶液的浓度越高，颜色越深；浓度越低，颜色越浅。(3)操作步骤探究.实践二：制作果酒和果醋制作果酒：1.参与发酵的主要微生物及来源：_新鲜水果的果皮表面附着的野生酵母菌 ；2.发酵原理许多_新鲜水果的果皮表面_附着有大量的不同种类的_野生酵母菌_；在这些酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒（通过有氧呼吸 大量繁殖，通过无氧呼吸 产酒精）；相关反应式3.发酵条件：温度：将温度控制在_18-30_进行发酵；
23、氧气含量：氧气充足的情况下，_大量繁殖_；无氧条件下，进行_酒精发酵_；4. 制作流程: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，沥干榨汁装瓶酒精发酵果酒检测可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测将温度控制在18-30进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10-12d.用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖器具消毒冲洗葡萄制作果醋：1. 参与发酵的主要微生物及来源：_ 空气中的醋酸菌或人工接种
24、的醋酸菌_；2. 发酵原理在_有氧_的条件下，果酒经醋酸菌的作用可以进一步发酵成果醋 ；当糖源充足时，醋酸菌还可以直接将糖分解为醋酸 ；相关反应式3. 发酵条件：温度：发酵温度为_30-35_；氧气含量：氧气供应_充足_4. 制作流程（以乙醇为底物的类型为例）果酒制作打开瓶盖，盖上纱布当葡萄酒制作完成后，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。果醋检测第二节 微生物的基本培养技术及应用一、微生物的基本培养技术1. 微生物的定义： 肉眼难以看清，需要借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的 一切微小生物 的总称。3. 微生物菌落： 分散的微生物在适宜的固体培
25、养基表面或内部可以繁殖形成 肉眼可见 的、有 一定形态结构 的 子细胞群体 ，这就是菌落。由单个微生物繁殖 形成的纯培养物就是一个单菌落 ；*一个单菌落就是一个种群。4. 培养基的配制（1）概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。（2）培养基作用：培养、分离、鉴定、保存微生物 或 积累其代谢物 （3）培养基类型：按物理状态可分为 液体培养基 和 固体培养基 。按功能可分为 选择培养基 和 鉴别培养基 。（4）成分：各种培养基一般都含有 水、碳源、氮源 和 无机盐 ，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。5. 无菌技术（1）关键：防止外来杂菌
26、的入侵 。（2）无菌技术工作两个方面：对操作的_空间 、操作者的_衣着_和_手_进行_清洁_和_消毒_；对用于微生物培养的_器皿_、_接种用具_和_培养基_等进行_灭菌_；（3）无菌技术主要包括消毒和灭菌项目理化因素的作用强度能否消灭芽孢和孢子常用方法消毒较为温和不能煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药物消毒法、紫外线照射灭菌强烈能灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌、湿热灭菌法6. 微生物的纯培养（1）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_称为培养物。（2）纯培养物：由_单一个体_繁殖所获得的_微生物群体_称为纯培养物。 *单菌落一般是由单个微生物
27、繁殖形成的纯培养物 。（3）纯培养：_获得纯培养物的过程_就是纯培养。（4）微生物纯培养步骤：配制培养基灭菌接种分离培养。探究.实践：酵母菌的纯培养1.原理：采用_平板划线法_和_稀释涂布平板法_将_单个_微生物_分散_在_固体培养基_上，之后得到的_单菌落_一般是由单个微生物形成的_纯培养物_。2.步骤（1）制备培养基：配制培养基灭菌倒平板（2）（2）接种和分离酵母菌：通过接种环在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。经过数次划线后培养可以分离得到 单菌落 。（3）培养酵母菌：完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板（一般做三组，重复实验）和一个未接种
28、的平板倒置，放入 28 左右（培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异）的恒温培养箱中培养24-48h 。（4）实验注意事项A.培养基灭菌后为什么要冷却到50左右时开始倒平板？琼脂是一种多糖，在44以下凝固，倒平板时，若低于50不及时操作，琼脂会凝固。B.为什么倒平板和接种整个过程要在酒精灯火焰旁进行？避免杂菌污染 C.倒平板时为什么要使锥形瓶的瓶口通过火焰？通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基 D.在倒平板的过程中，若不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？不能；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 E.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？可避
29、免培养基中的水分过快蒸发；可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染 F.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？可避免培养基中的水分过快蒸发；可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染 二、微生物的选择培养基与计数1. 选择培养基：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。2. 微生物的选择培养：（1）方法：_稀释涂布平板法_；（2）方法概述：由于土壤细菌的数量庞大，要想得到特定微生物的纯培养物，必须要对土壤进行_充分稀释_，然后再将菌液_涂布_到制备好的_选择培养基_上；两个基本操作：_梯度稀释_和_涂布平板_。（3）操作流程3. 微生物的数量测定间接计数法
30、(稀释涂布平板法)直接计数法(显微计数法)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利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量公式每克样品中的菌落数M；C：某稀释度下平板上生长的平均菌落数；V：涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)；M：稀释倍数每毫升原液所含细菌数：每小格内平均细菌数400104稀释倍数缺点当两个或多个菌体连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落不能区分细胞死活结果比实际值偏小 比实际值偏大 探究.实践：土壤中分解尿素的细菌的分离与计数(1)原理：分
31、解尿素的细菌合成的脲酶 将尿素分解为氨 ，使培养基的碱性增强 。(2)方法：在以尿素 为唯一氮源的培养基中加入酚红 指示剂，培养某种细菌，若指示剂变红 ，可初步鉴定该种细菌能够分解尿素。4. 两种纯培养方法对比比较项目平板划线法稀释涂布平板法关键操作接种环在固体培养基表面连续划线一系列的梯度稀释 涂布平板操作注意事项每次划线前后 均需灼烧接种环稀释度要足够高，为确保实验成功可以增加稀释度的范围菌体获取在具有显著的菌落特征的区域挑取菌体从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体适用范围适用于好氧菌 适用于厌氧菌 和兼性厌氧菌优点可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落既可以获得单细胞菌落，又能对微
32、生物计数 缺点不能对微生物计数操作复杂，需要涂布多个平板第三节 发酵工程及其应用一、发酵工程的基本环节1. 选育菌种（1）目的：获得_性状优良的菌种_（2）菌种来源：从自然界中筛选、_诱变育种_或_基因工程育种_。（3）实例：筛选产酸量高的黑曲霉 用来生产柠檬酸 ；使用基因工程改造的啤酒酵母 ，加速发酵、缩短生产周期；优良的菌种不仅具有健壮，不易退化 ，其发酵产品的 产量高、质量稳定 等优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味，因此 菌种选育 环节在很大程度上决定了生物发酵产物的成败。2.扩大培养（1）目的：获得_更多的菌种_。（2）原因：工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积
33、需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行 扩大培养 。3.配制培养基在菌种确定之后，要_选择原料_制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过_反复试验_才能确定。4.灭菌（1）灭菌原因：发酵工程种所用的菌种大多是_单一菌种_，一旦有杂菌污染，可能导致_产量大大降低_。（2）_培养基和发酵设备_都必须经过严格的灭菌；5.接种将_扩大培养后_的菌种投放到_发酵罐_中。6.发酵罐内发酵（发酵工程的中心环节）（1）要求：发酵过程中，要_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_；要及时添加_必需的营养物质_，要严格控制_温度_、_pH_和_溶氧量_等发酵条
34、件。（2）严格控制发酵条件的原因：环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖 ，而且影响微生物代谢物的形成 ；严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于 最佳 状态。（3）不同发酵条件的影响实例谷氨酸发酵在_中性_和_弱碱性_条件下会积累谷氨酸；在_酸性_条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺。（4）现代发酵工程使用的发酵罐的优点：均有_计算机控制系统_，能对发酵过程中的温度、pH、溶氧量、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行_监测_和_控制_，还可以进行_反馈控制_，使发酵全过程处于_最佳状态_；7.分离、提纯产物发酵产品是微生物细胞本身时，可在发酵结束之后，采用_过滤_、_沉淀_等方法将菌体_分
35、离_和_干燥_；发酵产品是代谢物时，可根据 产物的性质_采取适当的_提取_、_分离_和_纯化_措施来获得产品。8.获得产品单细胞蛋白、味精等。二、发酵工程的应用1. 发酵工程的优点：生产条件温和 ；原料来源丰富且价格低廉 ；产物专一；废弃物对环境的污染小 和容易处理 。2. 在食品工业上的应用（1）生产传统的发酵食品：生产酱油 、酿酒 （2）生产食品添加剂：柠檬酸 、味精 、酸度调节剂、增味剂、着色剂、增稠剂、防腐剂。（3）生产酶制剂：-淀粉酶、-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶 。2.在医药工业上的应用（1）采用基因工程的方法，将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生
36、物。（2）直接对菌种进行改造，再通过 发酵技术 大量生产所需要的产品。3.在农牧业上的应用（1）生产微生物肥料：根瘤菌肥、固氮菌肥 （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：乳酸菌 饲料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 。4.在其他方面的应用（1）解决资源短缺与环境污染问题：利用纤维废料 发酵生产酒精、乙烯等能源物质。（2）将极端微生物应用于生产实践：极端微生物：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌 有助于提高热敏性产品的产量。新人教版生物学选择性必修3生物技术与工程知识梳理第二章 细胞工程第一节 植物细胞工程细胞工程：
37、细胞工程是指应用细胞生物学 、分子生物学 和发育生物学 等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得 特定的细胞、组织、器官、个体 或其产品的一门综合性生物工程。1原理和方法：细胞 生物学和分子 生物学。2操作水平：细胞 水平或细胞器 水平。3目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质 或获得细胞产品 。一、植物细胞工程的基本技术1. 细胞的全能性：细胞经_分裂_和_分化_后，仍然具有_产生完整生物体_或_分化成其他各种细胞_的_潜能_，即细胞具有_全能性_。2. 细胞具有全能性的原因（物质基础）生物体的细胞中都含有该物种的全套遗传物质_，都有_发育成为完整个体所需的全
38、部遗传信息_。3. 生物体生长发育过程中细胞不表现全能性的原因（不离体的细胞无法表现出全能性的原因）在特定的时间时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达 4. 全能性大小比较（1）受精卵、体细胞、生殖细胞 _受精卵生殖细胞体细胞_（2）分化程度高的细胞、分化程度低的细胞 _分化程度低的细胞分化程度高的细胞_（3）分裂能力强的细胞、分裂能力弱的细胞 _分裂能力强的细胞分裂能力弱的细胞_（4）植物细胞、动物细胞 _植物细胞动物细胞_（5）幼嫩的细胞、衰老的细胞 _幼嫩的细胞衰老的细胞_ （一）植物组织培养技术1. 概念：植物组织培养是指将_离体_的植物_器官_、_组织_或_细胞_（称为_外植体
39、_）等，培养在人工配制的_培养基_上，给予_适宜的培养条件_，诱导其形成_完整植株_的技术。2. 原理：_植物细胞的全能性_3. 生殖方式：_无性生殖_4. 分裂方式：_有丝分裂_5. 过程：脱分化：在一定的_激素_和_营养_等条件的_诱导_下，_已经分化_的细胞_失去其特有的结构和功能_，转变成_未分化的细胞_的过程。再分化：_愈伤组织_能重新_分化_成_芽、根等器官_的过程。探究.实践：菊花的组织培养（1）原理植物细胞一般具有_全能性_；在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过_脱分化_和_再分化_，形成_胚状体_，长出_芽和根_，进而发育成_完整的植株_；植物激素中_生长
40、素_和_细胞分裂素_是启动_细胞分裂_、_脱分化_和_再分化_的关键激素，它们的_浓度_、_比例_等都会影响植物细胞的发育方向。生长素用量与细胞分裂素用来的比值结果比值高有利于根的分化，抑制芽的形成 比值低有利于芽的分化，抑制根的形成 比值适中促进愈伤组织的形成（2）材料用具外植体：_幼嫩的菊花茎段_：经常选择根尖（分生区）、茎的韧皮部（形成层）等分裂能力强、分化程度低的区域作为材料，容易诱导形成愈伤组织。体积分数为70%的酒精：对手、超净工作台、外植体进行消毒。质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液：对外植体进行消毒。无菌水：清洗外植体。培养基：包括无机营养成分（水和无机盐）、有机营养成分（蔗糖、
41、氨基酸、维生素等）、特定浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）。（3）方法步骤消毒外植体切段接种脱分化再分化移栽培养 6.植物组织培养中细胞表现出全能性的条件（1）离体 （最关键）；（2）严格的无菌条件 ；（3）适宜的培养条件；（4）适宜 浓度和比例 的激素；（5）一定的营养条件；（二）、植物体细胞杂交技术1.概念：植物体细胞杂交是指将_不同来源_的_植物体细胞_，在一定条件下_融合_成_杂种细胞_，并把_杂种细胞_培育成_新植物体_的技术；2.原理：_植物细胞的全能性、细胞膜具有一定的流动性_3.生殖方式：_无性生殖_4.分裂方式：_有丝分裂_5.可遗传变异类型：_染色体（数目）变异_
42、6.意义：_打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种_8.过程：（1）去除细胞壁去壁原因：_细胞壁阻碍着细胞间的杂交_方法：_酶解法_所用酶：_纤维素酶和果胶酶_（2）原生质体间的融合原理：_细胞膜具有一定的流动性_方法：物理法：_电融合法、离心法_；化学法； 聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法 。（3）再生出新的细胞壁再生出新的细胞壁 、高尔基体和线粒体。（4）植物组织培养脱分化、再分化原理：_植物细胞的全能性_植物体细胞杂交完成的标志：_培育出杂种植株_二、植物细胞工程的应用（一）植物繁殖的新途径1.微型繁殖（1）概念：用于_快速繁殖优良品种_的_植物组织培养技术_；
43、（2）优点：_可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖_；_可以保持优良品种的遗传特性_。（3）实例：_观赏植物、经济林木、无性繁殖作物、濒危植物_。2.作物脱毒（1）适用范围_无性繁殖的作物_（2）进行作物脱毒的原因：用无性繁殖的方式进行繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差_。（3）外植体选材部位：_植物顶端分生区附近部位，如茎尖_。（4）选分生区的原因：_植物顶端分生区附近病毒极少，甚至无病毒_。（5）优点：_脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物_。3.单倍体育种（1）定义：通过_花药_（或_花粉_）培养获得_单倍体植株_，然后经过_诱导染色体加倍_，_当年_就能培育出_遗传性状相对稳定_的_纯合二倍体植株_。（2）原理：_染色体（数目）变异_和_植物细胞的全能性_（3）优点：_大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力_。_可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料_。4.突变体的利用（1）过程：（2）诱变处理对象：一般为_愈伤组织_。
