高中生物选修一《生物技术实践》课后题答案和提示Word格式.docx
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此外,还可以通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌,并统计其数量作进一步鉴定。
答案和提示
(一)旁栏思考题
1.你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗?
为什么?
答:
应该先冲洗,然后再除去枝梗,以避免除去枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会。
2.你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染?
提示:
需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。
例如,榨汁机、发酵装置要清洗干净;
每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。
3.制葡萄酒时,为什么要将温度控制在18~25℃?
制葡萄醋时,为什么要将温度控制在30~35℃?
温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。
20℃左右最适合酵母菌繁殖。
因此需要将温度控制在其最适温度范围内。
而醋酸菌是嗜温菌,最适生长温度为30~35℃,因此要将温度控制在30~35℃。
4.制葡萄醋时,为什么要适时通过充气口充气?
醋酸菌是好氧菌,在将酒精变为醋酸时需要氧的参与,因此要适时向发酵液中充气。
(二)[资料]发酵装置的设计讨论题
请分析此装置中的充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。
为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接?
结合果酒、果醋的制作原理,你认为应该如何使用这个发酵装置?
充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的;
排气口是在酒精发酵时用来排出CO2的;
出料口是用来取样的。
排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接,其目的是防止空气中微生物的污染,其作用类似巴斯德的鹅颈瓶。
使用该装置制酒时,应该关闭充气口;
制醋时,应将充气口连接气泵,输入氧气。
(三)练习
2.提示:
大规模生产时需要进行更为全面周详的考虑,如原料的来源与选择、菌种的培育与选择、发酵的设备、发酵条件的自动化控制,以及如何严格控制杂菌污染;
等等。
此外,无论是葡萄酒或葡萄醋,实验时所检测的发酵液,并非商品意义上的产品。
在实际生产中还需沉淀过滤、灭菌装瓶等获得成品酒或醋。
葡萄酒还需在一定设施和条件下(如橡木桶和地窖)进行后续发酵,以获得特定的风味和色泽。
3.提示:
需考虑厂房、设备投资、原材料采购、工人人数及工资、产品种类、生产周期、销售渠道、利润等问题。
课题2腐乳的制作
制作腐乳
1.将豆腐切成3cm×
3cm×
1cm的若干块。
所用豆腐的含水量为70%左右,水分过多则腐乳不易成形。
水分测定方法如下。
精确称取经研钵研磨成糊状的样品5~10g(精确到0.02mg),置于已知重量的蒸发皿中,均匀摊平后,在100~105℃电热干燥箱内干燥4h,取出后置于干燥器内冷却至室温后称重,然后再烘30min,直至所称重量不变为止。
样品水分含量(%)计算公式如下。
(烘干前容器和样品质量-烘干后容器和样品质量)/烘干前样品质量
2.将豆腐块平放在铺有干粽叶的盘内,粽叶可以提供菌种,并能起到保温的作用。
每块豆腐等距离排放,周围留有一定的空隙。
豆腐上面再铺上干净的粽叶。
气候干燥时,将平盘用保鲜膜包裹,但不要封严,以免湿度太高,不利于毛霉的生长。
3.将平盘放入温度保持在15~18℃的地方。
毛霉逐渐生长,大约5d后豆腐表面丛生着直立菌丝。
4.当毛霉生长旺盛,并呈淡黄色时,去除包裹平盘的保鲜膜以及铺在上面的粽叶,使豆腐块的热量和水分能够迅速散失,同时散去霉味。
这一过程一般持续36h以上。
5.当豆腐凉透后,将豆腐间连接在一起的菌丝拉断,并整齐排列在容器内,准备腌制。
6.长满毛霉的豆腐块(以下称毛坯)与盐的质量分数比为5∶1。
将培养毛坯时靠近平盘没长直立菌丝的一面统一朝向玻璃瓶边,将毛坯分层盘立摆放在容器中。
分层加盐,并随层加高而增加盐量,在瓶口表面铺盐厚些,以防止杂菌从瓶口进入。
约腌制8d。
7.将黄酒、米酒和糖,按口味不同而配以各种香辛料(如胡椒、花椒、八角茴香、桂皮、姜、辣椒等)混合制成卤汤。
卤汤酒精含量控制在12%左右为宜[注]。
[注]酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。
酒精含量越高,对蛋白酶的抑制作用也越大,使腐乳成熟期延长;
酒精含量过低,蛋白酶的活性高,加快蛋白质的水解,杂菌繁殖快,豆腐易腐败,难以成块。
8.将广口玻璃瓶刷干净后,用高压锅在100℃蒸汽灭菌30min。
将腐乳咸坯摆入瓶中,加入卤汤和辅料后,将瓶口用酒精灯加热灭菌,用胶条密封。
在常温情况下,一般六个月可以成熟。
(一)是否完成腐乳的制作
学生是否完成腐乳的制作依据是:
能够合理地选择实验材料与用具;
前期发酵后豆腐的表面长有菌丝,后期发酵制作基本没有杂菌的污染。
(二)腐乳质量的评价
制作成功的腐乳应该具有以下特点:
色泽基本一致、味道鲜美、咸淡适口、无异味、块形整齐、厚薄均匀、质地细腻、无杂质。
(三)能否总结不同条件对腐乳风味和质量的影响。
学生能从盐、酒的用量、发酵的温度、发酵时间的长短,以及香辛料等因素中的某一因素来说明其对腐乳风味或质量的影响。
1.你能利用所学的生物学知识,解释豆腐长白毛是怎么一回事?
豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝。
严格地说是直立菌丝,在豆腐中还有匍匐菌丝。
2.王致和为什么要撒许多盐,将长毛的豆腐腌起来?
盐能防止杂菌污染,避免豆腐腐败。
3.我们平常吃的豆腐,哪种适合用来做腐乳?
含水量为70%左右的豆腐适于作腐乳。
用含水量过高的豆腐制腐乳,不易成形。
4.吃腐乳时,你会发现腐乳外部有一层致密的“皮”。
这层“皮”是怎样形成的呢?
它对人体有害吗?
它的作用是什么?
“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝(匍匐菌丝),它能形成腐乳的“体”,使腐乳成形。
“皮”对人体无害。
(二)练习
1.答:
越接近瓶口,杂菌污染的可能性越大,因此要随着豆腐层的加高增加盐的用量,在接近瓶口的表面,盐要铺厚一些,以有效防止杂菌污染。
课题3制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
(一)泡菜腌制的质量如何
可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定,还可以在显微镜下观察乳酸菌形态,比较不同时期泡菜坛中乳酸菌的含量。
(二)亚硝酸盐含量的测定
配制的亚硝酸盐标准使用液与样品液显色后,目测比色效果如何,是否与标准液的浓度相吻合。
如果不吻合,还应在已知浓度范围内,改变浓度梯度,进一步配制标准使用液。
(三)是否进行了及时细致的观察与记录
在实验进行过程中,应及时对泡菜中亚硝酸盐含量进行鉴定,比较不同时期亚硝酸盐含量的变化及其对泡菜质量的影响。
1.为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶?
酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用。
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。
2.为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜,不吃存放时间过长、变质的蔬菜?
有些蔬菜,如小白菜和萝卜等,含有丰富的硝酸盐。
当这些蔬菜放置过久发生变质(发黄、腐烂)或者煮熟后存放太久时,蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐,危害人体健康。
3.为什么泡菜坛内有时会长一层白膜?
你认为这层白膜是怎么形成的?
形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。
酵母菌是兼性厌氧微生物,泡菜发酵液营养丰富,其表面氧气含量也很丰富,适合酵母菌繁殖。
2.答:
果酒的制作主要利用的是酵母菌的酒精发酵,果醋的制作利用的是醋酸菌将酒精转变为醋酸的代谢,腐乳的制作利用的主要是毛霉分泌的蛋白酶等酶类,泡菜的制作利用的是乳酸菌的乳酸发酵。
传统发酵技术都巧妙地利用了天然菌种,都为特定的菌种提供了良好的生存条件,最终的发酵产物不是单一的组分,而是成分复杂的混合物。
专题2微生物的培养与应用
课题1微生物的实验室培养
(一)培养基的制作是否合格
如果未接种的培养基在恒温箱中保温1~2d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。
(二)接种操作是否符合无菌要求
如果培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致,并符合大肠杆菌菌落的特点,则说明接种操作是符合要求的;
如果培养基上出现了其他菌落,则说明接种过程中,无菌操作还未达到要求,需要分析原因,再次练习。
培养12h与24h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同,及时观察记录的同学会发现这一点,并能观察到其他一些细微的变化。
这一步的要求主要是培养学生良好的科学态度与习惯。
1.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,还有什么目的?
无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。
2.请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。
如果需要,请选择合适的方法。
(1)培养细菌用的培养基与培养皿
(2)玻棒、试管、烧瓶和吸管
(3)实验操作者的双手
(1)、
(2)需要灭菌;
(3)需要消毒。
(二)倒平板操作的讨论
1.培养基灭菌后,需要冷却到50℃左右时,才能用来倒平板。
你用什么办法来估计培养基的温度?
可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶,感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时,就可以进行倒平板了。
2.为什么需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。
3.平板冷凝后,为什么要将平板倒置?
平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,凝固后的培养基表面的湿度也比较高,将平板倒置,既可以使培养基表面的水分更好地挥发,又可以防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。
4.在倒平板的过程中,如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位,这个平板还能用来培养微生物吗?
空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生,因此最好不要用这个平板培养微生物。
(三)平板划线操作的讨论
1.为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环?
在划线操作结束时,仍然需要灼烧接种环吗?
操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物;
每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后,接种环上残留的菌种,使下一次划线时,接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端,从而通过划线次数的增加,使每次划线时菌种的数目逐渐减少,以便得到菌落。
划线结束后灼烧接种环,能及时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。
2.在灼烧接种环之后,为什么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.在作第二次以及其后的划线操作时,为什么总是从上一次划线的末端开始划线?
划线后,线条末端细菌的数目比线条起始处要少,每次从上一次划线的末端开始,能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少,最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
(四)涂布平板操作的讨论
涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。
结合平板划线与系列稀释的无菌操作要求,想一想,第2步应如何进行无菌操作?
应从操作的各个细节保证“无菌”。
例如,酒精灯与培养皿的距离要合适、吸管头不要接触任何其他物体、吸管要在酒精灯火焰周围;
(五)练习
1.提示:
可以从微生物生长需要哪些条件的角度来思考。
例如,微生物的生长需要水、空气、适宜的温度,食品保存可以通过保持干燥、真空的条件,以及冷藏等方法来阻止微生物的生长。
可以从这三种培养技术的原理、操作步骤等方面分别进行总结归纳。
例如,这三种培养技术都需要为培养物提供充足的营养,但无土栽培技术的操作并不需要保证无菌的条件,而其他两种技术都要求严格的无菌条件。
这是一道开放性的问题,答案并不惟一,重点在于鼓励学生积极参与,从不同的角度思考问题。
例如,正是由于证明了微生物不是自发产生的,微生物学才可能发展成为一门独立的学科;
巴斯德实验中用到的加热灭菌的方法导致了有效的灭菌方法的出现,而这一灭菌原理也适用于食品的保存等。
课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
土壤中某样品细菌的分离与计数
1.土壤取样
从肥沃、湿润的土壤中取样。
先铲去表层土3cm左右,再取样,将样品装入事先准备好的信封中。
2.制备培养基
准备牛肉膏蛋白胨培养基和选择培养基将菌液稀释相同的倍数,在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显多于选择培养基上的数目,因此,牛肉膏蛋白胨培养基可以作为对照,用来判断选择培养基是否起到了选择作用。
由于初次实验,对于稀释的范围没有把握,因此选择了一个较为宽泛的范围:
稀释倍数为103~107。
每个稀释度下需要3个选择培养基,1个牛肉膏蛋白胨培养基,因此共需要15个选择培养基,5个牛肉膏蛋白胨培养基。
此外,还需要准备8个灭菌的试管和1个灭菌的移液管。
3.微生物的培养与观察
参考课本中图2-7的实验流程示意图,将10g土样加入盛有90mL无菌生理盐水的锥形瓶中(锥形瓶体积为250mL),充分摇匀,吸取上清液1mL,转移至盛有9mL的生理盐水的无菌大试管中,依次等比稀释至107稀释度,并按照由107~103稀释度的顺序分别吸取0.1mL进行平板涂布操作。
按照浓度从低到高的顺序涂布平板,不必更换移液管。
将涂布好的培养皿放在30℃温度下培养。
随着培养时间的延长,会有不同的菌落产生。
比较牛肉膏培养基和选择培养基中菌落的数量、形态等,并做好记录。
挑选选择培养基中不同形态的菌落接入含酚红培养基的斜面中,观察能否产生如课本中图2-10的颜色反应。
4.细菌的计数
当菌落数目稳定时,选取菌落数在30~300的平板进行计数。
在同一稀释度下,至少对3个平板进行重复计数,然后求出平均值,并根据平板所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目。
(一)培养物中是否有杂菌污染以及选择培养基是否筛选出菌落
对照的培养皿在培养过程中没有菌落生长,说明培养基没有被杂菌污染。
牛肉膏培养基的菌落数目明显大于选择培养基的数目,说明选择培养基已筛选出一些菌落。
(二)样品的稀释操作是否成功
如果得到了2个或2个以上菌落数目在30~300的平板,则说明稀释操作比较成功,并能够进行菌落的计数。
(三)重复组的结果是否一致
如果学生选取的是同一种土样,统计的结果应该接近。
如果结果相差太远,教师需要引导学生一起分析产生差异的原因。
1.想一想,如何从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数?
统计某一稀释度下平板上的菌落数,最好能统计3个平板,计算出平板菌落数的平均值,然后按课本旁栏的公式进行计算。
2.为什么分离不同的微生物要采用不同的稀释度?
测定土壤中细菌的总量和测定土壤中能分解尿素的细菌的数量,选用的稀释范围相同吗?
这是因为土壤中各类微生物的数量(单位:
株/kg)是不同的,例如在干旱土壤中的上层样本中:
好氧及兼性厌氧细菌数约为2185万,放线菌数约为477万,霉菌数约为23.1万。
因此,为获得不同类型的微生物,就需要按不同的稀释度进行分离,同时还应当有针对性地提供选择培养的条件。
反刍动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。
由于瘤胃中的微生物多为厌氧菌,接触空气后会死亡,因此分离其中能分解尿素的微生物除了需要准备选择培养基外,还应参照厌氧菌的培养方法进行实验设计。
课题3分解纤维素的微生物的分离
土壤中纤维素分解菌的分离
1.土样采集
土样采集的方法与本专题课题2类似。
土样的采集要选择富含纤维素的环境,这是因为在纤维素含量丰富的环境,通常会聚集较多的分解纤维素的微生物。
如果找不到合适的环境,可以将滤纸埋在土壤中,过一个月左右也会有能分解纤维素的微生物生长。
2.选择培养
选择培养需要的仪器有:
250mL锥形瓶、无菌称量瓶、药匙、1mL和10mL的移液管、天平、摇床、温度计等。
培养基的制备参照课本旁栏中的比例配制。
在250mL锥形瓶中装入30mL培养基,用8层纱布做成瓶塞,将瓶口塞紧,再在瓶塞外包裹两层包装纸(或报纸),用线绳扎紧,在121℃下高压蒸汽灭菌20min。
选择培养的操作:
称取土样20g,在无菌条件下加入装有30mL培养基的摇瓶中。
将摇瓶置于摇床上,在30℃下振荡培养1~2d,至培养基变混浊。
此时可以吸取0.1mL培养液进行梯度稀释和涂布平板,也可以按课本中所述,重复选择培养的步骤一次,然后再进行梯度稀释和涂布平板。
3.刚果红染色法分离
纤维素分解菌这一步所需要的仪器有:
无菌培养皿、涂布器、1mL移液管,装有9mL无菌水的20mL大试管,温箱等。
在500mL三角瓶中装入200mL培养基,在121℃下高压蒸汽灭菌20min。
倒平板操作:
将灭菌后的固体培养基熔化,按无菌操作的要求,在无菌的培养皿中倒入15~20mL培养基,凝固后待用。
制备菌悬液:
按照本专题课题1的稀释操作方法,将选择培养后的培养基进行等比稀释,稀释最大倍数至106。
涂布平板:
将稀释度为104~106的菌悬液各取0.1mL,滴加在平板培养基上,用涂布器将菌液涂布均匀,在30℃倒置培养,至菌落长出。
每个稀释度下需涂布3个平板,并注意设置对照。
刚果红染色的具体操作步骤参照课本[资料三]。
(一)培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落:
对照的培养基在培养过程中没有菌落生长则说明培养基制作合格。
如果观察到产生透明圈的菌落,则说明可能获得了分解纤维素的微生物。
(二)分离的结果是否一致:
由于在土壤中细菌的数量远远高于真菌和放线菌的数量,因此最容易分离得到的是细菌。
但由于所取土样的环境不同,学生也可能得到真菌和放线菌等不同的分离结果。
1.本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同?
本实验流程与课题2的流程的区别如下。
课题2是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为惟一氮源的选择性培养基上,直接分离得到菌落。
本课题通过选择培养,使纤维素分解菌得到增殖后,再将菌液涂布在选择培养基上。
其他步骤基本一致。
2.为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌?
由于生物与环境的相互依存关系,在富含纤维素的环境中,纤维素分解菌的含量相对提高,因此从这种土样中获得目的微生物的几率要高于普通环境。
3.将滤纸埋在土壤中有什么作用?
你认为滤纸应该埋进土壤多深?
将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对聚集,实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境。
一般应将纸埋于深约10cm左右腐殖土壤中。
4.想一想,这两种方法各有哪些优点与不足?
你打算选用哪一种方法?
参看本课题参考资料的内容。
5.为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物?
在选择培养的条件下,可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖,而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制,因此可以起到“浓缩”的作用。
流程图表示如下。
土壤取样→选择培养(此步是否需要,应根据样品中目的菌株数量的多少来确定)→梯度稀释→将菌悬液涂布到有特定选择作用的培养基上→挑选单菌落→发酵培养
专题3植物的组织培养技术
课题1菊花的组织培养
(一)对接种操作中污染情况的分析
接种3~4d后,在接种操作中被杂菌污染的培养物会表现出被污染的现象。
请学生适时统计污染率,分析接种操作是否符合无菌要求。
(二)是否完成了对植物组织的脱分化和再分化
观察实验结果,看看是否培养出了愈伤组织,记录多长时间长出愈伤组织。
统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成根和芽的比例和时间。
(三)是否进行了统计、对照与记录
做好统计和对照,填好结果记录表,培养严谨的科学态度。
从实验的第一步开始就要求学生做好实验记录,可以让学生分组配制不同培养基,如诱导愈伤或直接分化丛芽的培养基,然后做不同配方的比较。
(四)生根苗的移栽是否合格
生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基,又不能伤及根系。
一般使用无土栽培的办法。
培养基质要提前消毒,可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾,并用塑料薄膜覆盖12h。
掀开塑料薄膜后24h才能移栽。
新移栽的组培苗要在温室过渡几天,等壮苗后再定植大田或进行盆栽。
学生可以在课后统计自己移栽的成活率,看看移栽是否合格。
1.你能说出各种营养物质的作用吗?
同专题2中微生物培养基的配方相比,MS培养基的配方有哪些明显的不同?
微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐;
蔗糖提供碳源,同时能够维持细胞的渗透压;
甘氨酸、维生素等物质主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求。
微生物培养基以有机营养为主。
与微生物的培养不同,MS培养基则需提供大量无机营养,无机盐混合物包括植物生长必须的大量元素和微量元素两大类。
2.你打算做几组重复?
你打算设置对照实验吗?
教师可以安排学生分组,做不同的材料或配方,最后分别汇报成果。
但每种材料或配方至少要做一组以上的重复。
设置对照实验可以取用一个经过灭菌的装有培养基的锥形瓶,与接种操作后的锥形瓶一同培养,用以说明培养基制作合格,没有被杂菌污染。
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。
外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一。
生长旺盛的嫩枝生理状况好,容易诱导脱分化和再分化。
课题2月季的花药培养
(一)选材是否恰当
选材是否成功是花药培养成功的关键。
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