一轮复习选修1生物技术实践模块ppt课件.ppt

考纲解读 1 微生物的实验室培养2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数3 分解纤维素的微生物的分离4 细菌的结构和繁殖5 病毒的结构和增殖6 微生物需要的营养物质及功能7 培养基的配制原则8 培养基的种类 考点1微生物的利用 1 一 微生物的实验室培养 一 培养基 人们按照微生物对营养物质的不同需求 配置出供其生长繁殖的营养基质称 培养基 一般的培养基均需要碳源 氮源 无机盐和水等 培养基的基本成分 液体培养基 一般用锥形瓶盛装 固体培养基 一般用试管或培养皿盛装 在液体培养基的基础上再添加琼脂 培养基的种类 2 2 理解培养基的种类及应用 适当补充 按物理状态不同划分 按化学组成不同划分 合成培养基 天然培养基 按用途不同划分 鉴别培养基 选择培养基 3 加入青霉素的培养基分离酵母菌 霉菌等真菌加入高浓度食盐的培养基分离金黄色葡萄球菌只有尿素作为惟一氮源的培养基分离出分解尿素的细菌不加氮源的无氮培养基分离固氮菌只有纤维素作为惟一碳源的培养基分离分解纤维素的细菌加入青霉素等抗生素的培养基分离导入了目的基因的受体细胞 选择培养基做一些适当的补充 4 二 无菌技术 无菌操作泛指在培养微生物的操作中 所有防止杂菌污染的方法技术 获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵 无菌技术就是防止杂菌污染的操作技术 5 消毒 无菌技术的种类 灭菌 使用较为温和的方法 酒精 紫外线 来杀死部分对人体有害的微生物 对实验操作的空间 操作者的衣着和手进行清洁消毒 将培养皿 接种用具进行灭菌 接种的过程要在酒精灯附近进行 使用较为强烈的理化因素杀死物体内外的所有微生物 包括芽孢和孢子 6 二 实验操作 一 制备牛肉膏蛋白胨固体培养基 1 牛肉膏蛋白胨固体培养基配方 2 基本过程 称量 溶化 灭菌 倒平板 高压锅灭菌 冷却到50OC左右时倒 7 基本过程 称量 溶化 灭菌 倒平板 分离分解尿素的细菌 培养基中加入尿素为唯一氮源 分离分解纤维素的微生物 培养基中加入纤维素为唯一碳源 8 9 10 倒平板操作的讨论 1 培养基灭菌后要冷却到50OC时倒平板 用什么办法来估计培养基的温度 用手触摸锥形瓶 温度下降到刚刚不烫手时即可开始倒平板 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 11 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 为什么 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 12 二 纯化大肠杆菌 微生物接种方法常见的有平板划线法和稀释涂布平板法 1 平板划线法通过接种环在琼脂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的表面 操作如教材18页图示 在数次划线后可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体称菌落 优点 可以观察菌落特征 对混合菌进行分离缺点 不能计数一般用于分离微生物的纯种 13 1 为什么在操作的第一步以及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 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 划线结束后仍然要灼烧接种环 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 平板划线法的讨论 14 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 15 2 稀释涂布平板法将菌液进行一系列的梯度稀释 然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养 在稀释度足够高的菌液里 聚集在一起的微生物将分散成单个细胞 从而能在培养基表面形成单个的菌落 稀释涂布平板法操作过程分两个步骤 即系列稀释操作和涂布平板操作 优点 可以计数 可以观察菌落特征 缺点 吸收量较少 较麻烦 平板不干燥效果不好 容易蔓延 一般用于平板培养基的回收率计数 16 系列稀释操作 101 102 103 104 105 106 1 将分别盛有9mL水的试管灭菌并编号 2 用移液管吸取1mL培养的菌液 注入第二支试管中 轻压橡皮头 吹吸三次使之充分混匀 3 从101倍稀释的试管中吸取1mL稀释液 注入第三支试管中 重复步骤2 直至到第六支试管 17 涂布平板操作 1 将涂布器浸在盛有70 的酒精的烧杯中 2 取少量菌液 不超0 1mL 滴加到培养基表面 3 将沾有酒精的涂布器在火焰上引燃 火熄后冷却8 10s 4 用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面 18 涂布平板操作讨论 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 等等 将接种后和未接种 作为对照组 的培养基均放到370C的恒温箱中 培养12 24h后进行观察并记录结果 19 三 结果分析与评价 1 未接种的培养基表面是否有菌落生长 如果有菌落生长 说明了什么 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 2 在接种大肠杆菌的培养基上 能否观察到独立的菌落 它们的大小 形状 颜色相似 如果接种成功的话 在培养基的表面可观察到大小 形状 颜色相似的菌落 20 3 培养12h和24h后 观察到的实验结果相同吗 如果不同 请分析产生差异的原因 培养12h与24h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同 随着时间的延长 菌落的不断生长 使菌落不断增大 4 如果在培养基上观察到不同形态的菌落 请分析其可能的原因 无菌操作未达到要求 可能是培养基灭菌不彻底 可能是接种时发生了污染 也可能是在培养的过程中受到了污染 21 四 课题延伸 菌种的保存 1 试管低温临时保存将菌种接种到试管的固体斜面培养基上 培养成菌落后 置于4OC的冰箱中保存 每隔3 6个月要重新接种培养后再保存 2 甘油管长期保存在3mL的甘油瓶中加入1mL的甘油 高压灭菌 将1mL培养的菌液转移到甘油瓶中 充分混合后 置于 20OC的冷冻箱中保存 22 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 一 筛选菌株 原理人为提供有利于目的菌株的条件 包括营养 温度 pH等 同时抑制或阻止其他微生物生长 在微生物学中 将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 称做选择培养基 23 1 在培养基的配方中 为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是是什么物质 碳源是葡萄糖 氮源是尿素 2 分析该配方的培养基对微生物是否具有筛选作用 如果有 又是如何进行筛选的 能分解尿素的细菌的筛选阅读教材22页第一大段相关内容 并思考回答下列问题 有筛选作用 它的氮源只含有尿素 只有能合成分解尿素的脲酶的细菌才能生长 24 二 统计菌落数目 原理运用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数 统计菌落数目的理论依据是 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 因此 恰当的稀释度是成功地统计菌落数目的关键 为了保证结果准确 通常将几个稀释度下的菌液都涂布在平板上 培养后再选择菌落数在30 300的平板进行计数 25 第一位同学只涂布了一个平板 没有设置重复组 因此结果不具有说服力 第二位同学设置了重复组 涂布了3个平板 但是 其中1个平板的计数结果与另2个相差太远 说明在操作过程中可能出现了错误 因此 不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值 在设计实验时 一定要涂布至少3个平板 作为重复组 才能增强实验的说服力与准确性 在分析实验结果时 一定要考虑所设置的重复组的结果是否基本一致 结果不一致 意味着操作有误 需要重新实验 阅读教材22页 二 统计菌落数目 一段 并讨论教材中提出的问题 26 三 设置对照 A同学的结果与其他同学不同 可能的解释有两种 一是由于土样不同 二是由于培养基污染或培养基混有其它氮源 究竟是哪个原因 可以通过实验来证明 实验方案有两种 一种方案是可以接种其它菌种 看是否有菌落的出现 验证培养基是否混有其它氮源 另一种方案是将A同学配制的培养基在不加土样的情况下进行培养 作为空白对照 以证明培养基是否受到污染 所以 在实验中一般都应设置对照组 使实验更有说服力 阅读教材22 23页 三 设置对照 一段 并讨论教材中提出的问题 27 一 实验设计 阅读教材23 25页 实验设计 和 操作提示 等两个内容 请根据教材提供的三个资料 样品的稀释和稀释液的取样培养流程示意图及 操作提示 的有关问题 自行设计一个 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 这样的一个实验 28 实验设计 1 实验名称 土壤中某样品细菌的分离与计数 2 实验目的 略 3 材料用具 略 4 操作步骤 从肥沃 湿润的土壤中取样 先铲去 铲已经过消毒处理 表层土3cm左右 再取样 将样品装入事先消毒过的信封中 1 土壤取样 29 准备牛肉膏蛋白胨培养基 作为对照组 和选择培养基 将菌液稀释相同的倍数 见教材23页 样品稀释流程示意图 稀释倍数为103 107 每个稀释度均用3个选择培养基 1个牛肉膏蛋白胨培养基 共需要15个选择培养基 5个牛肉膏蛋白胨培养基 都作好标记 2 制备培养基 3 高温消毒 将准备好的培养基和8支试管 一支移液管 用纸包好 放到高压蒸汽灭菌锅内进行灭菌处理 30 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 4 微生物的培养与观察 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 31 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 5 细菌的计数 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 32 二 结果分析与评价 1 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 33 2 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 3 重复组的结果是否一致 如果各位同学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 则需要从各项操作过程中去分析 寻找可能的原因 34 三 课题延伸 能分解尿素的细菌的鉴定 鉴定的原理 细菌合成的脲酶将尿素分解成氨 会使培养基的pH升高 鉴定方法 在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂 利用此培养基进行细菌培养 观察培养基的颜色变化 35 分解纤维素的微生物的分离 一 纤维素与纤维素酶 纤维素 一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物 广泛地存在于植物的根 茎 叶等器官中 纤维素酶 由微生物分泌的一种复合酶 包括C1酶 Cx酶和葡萄糖苷酶 由于它们的协同作用 最终将纤维素分解成葡萄糖 纤维素 纤维二糖 葡萄糖 36 取二支20mL的试管 实验 纤维素酶分解纤维素的实验 各加入一张滤纸条 各加入10mL0 1mol L的醋酸 醋酸钠缓冲液 甲乙 在甲试管中加入1mL蒸馏水 乙试管加入1mL纤维素酶 将试管放在140r min的摇床上振荡1h 结果 乙试管的滤纸条消失 讨论 乙试管的滤纸条为什么会消失 甲试管的作用是什么 37 刚果红染色法 刚果红能与纤维素形成红色复合物 而不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应 二 纤维素分解菌的筛选 用加入刚果红的纤维素培养基去培养微生物时 如果培养基中出现以菌落为中心的透明圈时 可说明该菌落是纤维素分解菌 因为它已将被刚果红染成红色的纤维素分解了 38 一 实验设计 请你根据实验流程图和提供的三个资料以及 操作提示 在思考有关问题的基础上 设计出一个详细的实验方案 39 阅读与思考 阅读教材28 29页 资料一 资料三 并思考相关问题 问题一 是液体培养基 因为没有添加琼脂 问题二 具有筛选作用 因为培养基中的碳源是纤维素 该培养基只有能分泌纤维素酶的纤维素分解菌才能生长 问题三 资料三 中的两种方法各有哪些优点和不足 你打算选哪一种 40 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 二 实验案例 41 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 在250mL锥形瓶中装入30mL选择培养基 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 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 重复上述方法再培养一次 然后再进行梯度稀释和涂布平板 高考总复习 生物 42 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 培养基的制备参照课本旁栏中的比例配制 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 43 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 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 44 三 结果分析与评价 1 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 2 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 不同同学也可能得到真菌和放线菌等不同的分离结果 45 1 微生物的实验室培养2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数3 分解纤维素的微生物的分离 46 47 DNA重组技术 下列不属于微生物的是 A 蓝藻和蘑菇B 葫芦藓和铁线蕨C 噬菌体和黄曲霉D 放线菌和变形虫 解析 病毒 原核生物 例如细菌 放线菌 支原体 蓝藻 真核类的藻类和真菌及原生动物都是微生物 而一般多细胞的植物与动物不属于微生物 如葫芦藓是苔藓植物 铁线蕨是蕨类植物 都属于多细胞高等植物 答案 B 48 微生物营养物质 有关微生物营养物质的叙述中 正确的是 A 是碳源的物质不可能同时是氮源B 凡碳源都提供能量C 除水以外的无机物只提供无机盐D 无机氮源也能提供能量 解析 不同的微生物 所需营养物质有较大差别 要针对微生物的具体情况具体分析 对于A B选项 它的表述是不完整的 有的碳源只能是碳源 如CO2 有的碳源可同时是氮源 如NH4HCO3 有的碳源同时是能源 如葡萄糖 有的碳源同时是氮源 还是能源 如蛋白胨 对于C选项 除水以外的无机物种类繁多 功能也多样 如CO2可作自养型微生物的碳源 NaHCO3可作自养型微生物的碳源和无机盐 而NaCl则只能提供无机盐 对于D选项 无机氮源提供能量的情况还是存在的 如NH3可为硝化细菌提供能量和氮源 答案 D 49 微生物与病毒的关系 关于病毒增殖的叙述中 正确的是 A 病毒侵入宿主细胞后 合成一种蛋白质B 病毒的繁殖只在宿主的活细胞中进行C 病毒的繁殖以核衣壳为单位D 在普通的培养基上能培养病毒 解析 解答此题需从以下几方面入手分析 首先 病毒是营寄生方式生活 必须生活在活的细胞内 不能独立生活 所以在普通的培养基上不能生活 第二 繁殖时 病毒的核酸进入宿主细胞 利用宿生的成分合成子代个体 除了核衣壳 还应包括该病毒的其他结构 合成的蛋白质不只是一种 应该是多种 包括多种结构蛋白质及物质合成时所需的多种酶 答案 B 50 培养基的种类 要从多种细菌中分离某种细菌 培养基要用 A 加入青霉素的培养基B 加入高浓度食盐的培养基C 固体培养基D 液体培养基 解析 微生物的分离需使用固体培养基 由于某种细菌的种类不明 所以难以使用选择培养基 如加入青霉素的培养基可以分离到酵母菌和霉菌 加入高浓度食盐的培养基可以分离到金黄色葡萄球菌 答案 C 51 微生物的计数 产生标准菌落的细菌的最初数目和培养基分别是 A 一个细菌 液体培养基B 许多细菌 液体培养基C 一个细菌 固体培养基D 许多细菌 固体培养基 解析 菌落是一个或几个细菌的子细胞群体 在固体培养基上 有一定的形态结构 肉眼可见 菌落可作为菌种鉴别的重要依据 而多种细菌形成的菌落 就不可能有比较标准的形态 答案 C 52 考点2植物组织培养与酶的研究 53 54 考纲解读 1 植物组织培养技术2 菊花的组织培养3 月季的花药培养4 酶活力测定的一般原理和方法5 酶在食品制造和洗涤等方面的应用6 制备和应用固定化酶 理解固定化酶和固定化细胞的原理和方法7 测定酶活力的简单方法8 能够研究酶活性的因素9 酶在生产生活中的应用 55 考向指南 本讲内容主要考查植物组织培养技术和生产过程中应用果胶酶的原理 注重事项及最适用量的探究 固定化酶 固定化细胞的制备及在生产中的应用 1 植物组织培养的原理是细胞的全能性 2 酶已广泛应用于食品 环保和化工等各个行业 取得了良好的经济效益 在必修课的基础上 通过实验研究影响酶活性的因素以及酶在日常生活和工业生产上的应用 考查有关酶的特性 酶的作用的条件等 如2008年广东卷 天津卷 江苏卷 海南卷都有相关的考题出现 56 57 基础知识 一 植物组织培养的基本过程 植物的组织培养技术 58 不同的植物组织同一植物的不同材料营养 环境条件植物激素 二 影响植物组织培养的因素 59 制备MS固体培养基1 配制母液2 配制培养基3 灭菌外植体消毒接种培养移栽栽培 实验操作 60 结果分析与评价 一 对接种操作中污染情况的分析 二 是否完成了对植物组织的脱分化和再分化 三 是否进行了统计 对照与记录 四 生根苗的移栽是否合格 61 基础知识 一 被子植物的花粉发育1 被子植物的花的结构是怎样的 2 观察下图 和减数分裂比较 你能指出对应的时期吗 又有何特点 月季的花药培养 62 二 产生花粉植株的两种途径有哪两种途径 原因是什么 花药中的花粉 花药中的花粉 胚状体 愈伤组织 丛芽 丛芽 生根 移栽 花药培养产生花粉植株的两种途径 63 三 影响花药培养的因素1 材料的选择不同植物同一植物的不同生理状况 花期早期 初花期 合适的花粉发育期 单核居中期与靠边期之间 此外 植株生长条件 材料低温预处理 接种密度等2 培养基的组成 64 为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难 答 花瓣松动后 微生物就可能侵入到花药 给材料的消毒带来困难 65 实验操作 一 材料的选取染色镜检 二 材料的消毒酒精 氯化汞 次氯酸钙 三 接种和培养结果分析与评价 66 细胞壁的结构及作用 1 作用是什么 2 特点 3 结构组成 保护植物细胞 支撑植物细胞 弹性小 全透性 纤维素 果胶 果胶酶在果汁生产中的作用 67 植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一 它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物 不溶于水 1 果胶 68 在果汁加工中 果胶不仅会影响出汁率 还会使果汁浑浊 果胶酶能够分解果胶 瓦解植物细胞的细胞壁及胞间层 使榨取果汁更容易 而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸 也使得浑浊的果汁变得澄清 果胶酶 果胶酶并不特指某一种酶 而是分解果胶的一类酶的总称 包括多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶和果胶脂酶等 69 指酶催化一定化学反应的能力 酶反应速度用单位时间内单位体积中反应物的减少量或生成物的增加量来表示 1 酶的活性 2 酶的活性与影响酶活性的因素 果胶酶的用量 2 影响酶活性的因素 a 温度 b pH c 酶的抑制剂 70 1 探究温度和pH对酶活性的影响 1 设计实验方案A 确定温度 PH梯度 5C0 10C0 PH5 6 7 8 探究控制温度 PH的方法和措施 你的实验变量是什么 如何设定 B 确定水果的种类 确定制备果汁的方法 确定实验用的水果用量 确定果胶酶的用量 控制测定果胶酶活性的方法 4 实验设计 71 2 实验操作步骤 制备水果泥 配制果胶酶 水果泥与果胶酶分别水浴保温 将水果泥和果胶酶混合保温 过滤出果汁 记录果汁量 改变不同的温度 PH后重复以上实验 3 设计记录数据的表格 4 得出结论与分析 画曲线图 最适温度 PH是 72 在实际的操作过程中 还需要注意下列事项 1 与其他工业用酶基本相同 果胶酶的适宜温度范围也比较宽泛 因此 可以选用10 作为温度梯度 设置的具体温度为10 20 30 40 50 和60 等 也可以尝试以5 作为温度梯度 2 苹果 橙子和葡萄等水果都可以作为反应物 水果不用去皮 如用苹果为原材料 一般可按每个中等大小的苹果加水100 200mL的比例进行搅拌 获得稀的苹果泥 73 3 果泥的用量可以采用5mL左右 果胶酶的用量可采用质量浓度为2 的果胶酶溶液2mL 4 水浴时间可以为20 30min 5 过滤果汁时 漏斗中应放置滤纸 6 探究pH对果胶酶活性的影响 只须将温度梯度改成pH梯度 并选定一个适宜的温度进行水浴加热 反应液中的pH可以通过体积分数为0 1 的氢氧化钠或盐酸溶液进行调节 74 探究果胶酶的用量 探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的 此时 研究的变量是 其他因素都应 果胶酶的用量 保持不变 方案 可以配制不同浓度的果胶酶溶液 也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液 然后使用不同的体积即可 需要注意的是 反应液的pH必须相同 否则将影响实验结果的准确性 75 根据实验数据绘制出的温度和pH对果胶酶活性影响的曲线图 不同果胶酶用量对出汁量影响的曲线图 在浓度和体积相同的条件下 果胶酶最适温度 pH以及果胶酶的最适用量 5 结果分析与评价 76 一 普通洗衣粉 一 基础知识 表面活性剂 水软化剂 碱剂 漂白剂等成分 有的洗衣粉中还含有增白剂 香精和色素 以及填充剂等 1 洗衣粉主要成分 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 77 作用 洗衣粉的主要成分 优先吸附在各种界面上 降低水的表面张力 改变体系界面的状态 去除衣物的污渍 表面活性剂 种类 阴离子 阳离子 非离子和两性离子等四大类 但用于洗涤的表面活性剂则以阴离子和非离子为主 一般表面活性剂中含有疏水基团和亲水基团 在洗涤过程中其乳化作用和通透作用 是衣服中的脂肪类物质进入水中 78 应用 表面活性剂有最普通 最传统的阴离子表面活性剂就是人类使用了几百年的肥皂 高级脂肪酸钠 合成洗涤工业问世之后 使用最普遍的是十二烷基苯磺酸钠 非离子表面活性剂应用最广泛的是聚氧乙烯醚类 水软化剂 作用 防止水中的钙 镁离子造成的阴离子表面活性剂失活 提高表面活性剂利用率 种类 三聚磷酸钠是最为常用的一种水软化剂 它具有软化水质 分散污垢 缓冲碱剂及抗结块性能等特点 应用 三聚磷酸钠广泛应用于各种洗衣粉中 无磷洗衣粉中不含有三聚磷酸钠 79 可延缓衣物的泛黄程度 但对衣物有一定的损伤 碱剂 作用 在适当的碱度下 纤维和污垢可被最大限度地离子化 更易于污垢的水解和分散 应用 一般洗衣粉配方中都含有纯碱和硅酸钠 其中硅酸钠还具有使污垢颗粒悬浮 防止再沉积的作用 漂白剂 80 增白剂 香精和色素 丝 棉 毛类等天然纤维的浅色衣物容易变黄 加入增白剂后 它能够留存在衣物上 吸收阳光中的紫外线 反射出与黄光互补的蓝色光线 从而掩盖了衣物上的黄色 改善洗衣粉的气味和外观 给人清新愉悦的感受 并掩盖某些化学成分的异味 81 2 种类 洗衣粉含磷量 无磷洗衣粉 含磷洗衣粉 含磷洗衣粉 以磷酸盐为主要助洗剂的一类产品 助洗剂 结合钙镁离子 阻止污垢再沉积 有助于提高表面活性剂的去污能力 磷 一种营养元素 易造成水体富营养化 从而破坏水质 污染环境 无磷洗衣粉 不用磷酸盐作助洗剂的一类产品 无水质富营养化这一特点 有利于水体环境保护 82 洗涤效果 普通洗衣粉 浓缩洗衣粉 普通 浓缩洗衣粉的特点 普通洗衣粉 颗粒大而疏松 溶解性好 泡沫较为丰富 但去污力相对较弱 不易漂洗 一般适用于手洗 浓缩洗衣粉 颗粒小 密度大 泡沫较少 但去污力至少是普通洗衣粉的两倍 易于清洗 节约水 一般适用于机洗 83 1 定义 二 加酶洗衣粉 含有酶制剂的洗衣粉 2 成分 除含有普通洗衣粉的成分外 还含有多种酶制剂 蛋白酶 脂肪酶 淀粉酶 纤维素酶 复合酶 84 蛋白酶 应用 有助于取出例如汗渍 血渍 青草 粘液 粪便以及各种食品类的蛋白质污垢 作用 碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸 种类 我国在洗衣粉中添加的酶最主要的是碱性蛋白酶 产生 主要产生菌是某些芽孢杆菌 85 脂肪酶 应用 可以催化水解各类动植物油脂和人体皮脂腺分泌物及化妆品污垢 种类 碱性脂肪酶 作用 碱性脂肪酶能使甘油三脂水解成容易用水冲洗掉的甘油二脂 甘油单脂和游离脂肪酸 从而达到清除衣物上脂质污垢的作用 产生 产生菌是某些青霉 方程式 86 淀粉酶 应用 可以去除例如来自面条 巧克力 肉汁和婴儿食品中含有淀粉的污垢 作用 水解直链淀粉中的1 4 a 糖苷键 使糊化淀粉迅速分解为可溶解的糊精和低聚糖 方程式 87 纤维素酶 应用 去除棉纺织品表面的浮毛 使洗涤后的棉纺织品柔软蓬松 织纹清晰 色泽更加鲜艳 穿着更加舒适 作用 碱性纤维素酶本身不能去除衣物上的污垢 它的作用是使纤维的结构变得蓬松 从而使渗入到纤维深层的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触 从而达到更好的去污效果 种类 碱性纤维素酶 方程式 88 复合酶 实际污垢组成复杂 往往蛋白污垢被脂肪污垢或淀粉污垢覆盖 单一酶的作用一般达不到彻底清除污垢的作用 而复合酶可以发挥其独特的 协同效应 试验测定 单独使用蛋白酶或淀粉酶 得到的洗涤效果远不如把每种酶用量减半后放在一起使用的效果 即给定酶的用量 复合酶的效果远远超过单一酶的效果 原因是淀粉酶分解了污渍表面的淀粉污垢 使蛋白酶能以更有效的方式向蛋白质污垢进攻 高考总复习 生物 89 三 普通洗衣粉和加酶洗衣粉异同 相同点 不同点 表面活性剂可以产生泡沫 可以将油脂分子分散开 水软化剂可以分散污垢 等等 酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物 小分子有机物易于溶于水 从而与纤维分开 四 影响酶活性的因素温度 pH等 90 成分 略用法 洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内数小时 用温水浸泡效果更佳 切勿用60 以上的水 注意 切勿用于丝质及羊毛衣料 用后须彻底清洗双手 五 资料分析 一般洗衣粉不易清除衣物的血渍和奶渍 但加酶洗衣粉则可以 一生物活性洗衣粉包装盒上印有以下材料 91 二 实验设计 一 子课题一 探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果 1 实验原理 生活中的各种污渍主要是蛋白质 脂质 淀粉等多种不溶于水的有机物 这些有机物能在相应的蛋白酶 脂肪酶和淀粉酶的作用下水解成易溶于水的小分子有机物 2 遵循原则 实验变量为洗涤剂 设计时应遵循单一变量原则 对照性原则有效的控制其他变量 如水的用量 污染物的量 所用实验用布的质地大小 两种洗衣粉的用量 搅拌及洗涤时间 92 3 实验操作流程 1 实验准备 带有污染物的实验用布的制取 取一定量的污染物制成溶液 取等量的污染物滴加在相同大小 质地的新布上 称取等量的洗衣粉 用天平准确称取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉 2 实验过程 取两只大烧杯并编号 用量筒分别量500ml蒸馏水放入其中 放入400C的水浴锅保温 93 将制好的污染布和洗衣粉 一组为污染布和普通洗衣粉 另一组为污染布和加酶洗衣粉 分别放入两只烧杯中 用玻璃棒同时充分搅拌一段时间 一段时间后搅拌可重复进行 过相同的时间后观察洗涤效果 3 实验结论加酶洗衣粉的效果好 94 1 分析资料二 温度梯度设置并不恰当和完善 主要是梯度差值偏大 在达到最适温度之前提高温度 可以增加酶促反应的速度 每提高反应温度10度 所增加的反应速度称为反应的温度系数 对于许多酶来说 这个系数为1 2 也就是每增高10度 酶反应速度增加1 2倍 假定用上述梯度测得40度时洗涤效果最好 但并不能说最适温度就是40度 结论 二 子课题二 探究加酶洗衣粉使用时的最适温度 95 改进 制取同样的污染布 称取等量的同一种洗衣粉 分几个温度不同的试验组 温度梯度可设为20 25 30 35 40 45 50 55度 若测出在40度时洗涤效果最好 可设置更细的试验组如35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45度 直至测出具体的最适温度 96 实验原理 酶的活性受温度的影响 最适温度时酶的活性最大 去污力最强 高于或低于此温度酶的活性降低 去污力下降 洗涤效果的判断 可在洗涤后比较污物的残留状况 如 已消失 颜色变浅 面积缩小等 最好能进行定量的比较 2 实验设计 97 材料器具加酶洗衣粉 鸡血 新白棉布 蒸馏水 烧杯 滴管 温度计 恒温水浴锅 玻璃棒 量筒 直尺 天平等 实验步骤 实验准备 1 制取带有污物的实验用布将等量的鸡血滴到7块大小相同的 质地相同的新布上 2 称取1g加酶洗衣粉 用天平准确的称取等量的同种加酶洗衣粉 98 a 配制系列温度梯度水溶液取大烧杯7只 用量筒量取500ml的蒸馏水放入其中 然后将7只烧杯分别放入250C 300C 350C 400C 450C 500C 550C的恒温水箱加热 b 将制好的污染布和称好的洗衣粉分别放入7只烧杯中 c 用玻璃棒同时充分搅拌一段时间 一段时间后搅拌可重复进行 持续保持各自的温度 d 过相同的时间后观察洗涤效果 99 实验中可以用滴管控制污物的量 待污物干燥后再进行实验 布料应放在洗衣粉溶液中浸泡相同的时间 采用玻璃棒或筷子搅拌的方式模拟洗衣过程 模拟搅拌的时间 次数和力量应基本相同 实验遵循的原则 单因子变量的原则和对照原则 100 三 子课题三 不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果 1 实验原理 不同种类的加酶洗衣粉所加的酶不同 而酶具有专一性 所以对不同污渍洗涤效果不同 2 实验步骤 取30块大小相同的白棉布 分成6组 每组5块 依次编号1a 1b 1c 1d 1e 2a 2b 6a 6b 6c 6d 6e a为蛋白酶处理组 b为脂肪酶处理组 c为淀粉处理组 d为复合酶处理组 e为普通洗衣粉组 101 制取带有污染物的实验用布 给第一组白布滴加鸡血 待血渍扩散停止后 记录血渍面积 按同样的方法给第2 6组分别滴加牛奶 菜油 番茄汁 墨水 颜料 并记录污渍面积 将上述白棉布分别放入30个已编号的烧杯中 各注入500ml蒸馏水 用玻璃棒搅拌使白棉布湿透 102 温度控制 烧杯均放入温度为45度的水浴锅 洗衣粉洗涤 给1a 6a号烧杯中加入等量的蛋白酶洗衣粉 给1b 6b号烧杯中加入等量的脂肪酶洗衣粉 给1c 6c号烧杯中加入等量的淀粉酶洗衣粉 给1d 6d号烧杯中加入等量的复合酶洗衣粉 给1e 6e号烧杯中加入等量的普通酶洗衣粉 各烧杯均搅拌洗涤10分钟后 用清水漂洗3次 晾干 103 6 记录结果 将实验结果记入下表 3 实验结论 104 三 课题延伸1 衣领净 含高效表面活性剂 还原增白剂 液体蛋白酶制剂等成分 可洗去领口 袖口的顽渍及其它顽渍 而一般洗衣粉效果较差 2 厨房的洗涤剂有两大类 1 用于清洗食具的洗涤剂 如洗洁净 其重要的化学成分是化学合成的烷基类活性剂 对皮肤有刺激性 残留的烷基苯磺酸盐对人体有一定的危害 2 用于清洗灶具 排气扇油垢的清洗剂 它渗透能力 脱脂能力强 碱性也强 对皮肤有损伤 要求高的专业洗涤加入少量的脂肪酶 105 3 马桶污垢分三类酸性产品 中性产品和碱性产品 目前市场上以酸性为主 清洗效果最佳 洁厕灵是人们常用的一种洁厕剂 其主要成分是 各种有机酸 缓蚀剂 增稠剂 表面活性剂 香精等 106 酵母细胞的固定化 107 3 固定化酶和固定化细胞技术有哪些 各有什么优缺点 固定化细胞常用的载体有哪些 有包埋法 化学结合法和物理吸附法 固定化酶分子小更适合采用化学结合法和物理吸附法 用包埋法却容易从包埋材料中漏出 固定化细胞因细胞大不易被吸附或结合适宜采用包埋法 常用载体 明胶 琼脂糖 海藻酸钠 醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等 4 固定化酶和固定化细胞的原理是什么 就是将酶固定在不溶于水的载体上 或者将微生物细胞均匀地包埋于不溶于水的多孔性载体上 使酶既能与反应物接触 又能与产物分离 同时 固定在载体上的酶还可以被反复利用的技术 108 5 制备固定化酵母细胞的步骤及注意事项有哪些 详见P50 51 6 教材相关问题及练习的解决 109 1 菊花的组织培养2 月季的花药培养3 果胶酶在果汁生产中的应用4 探讨加酶洗衣粉的洗剂效果5 酵母细胞的固定化 110 111 菊花的组织培养 阅读材料 回答下列问题 植物组织培养技术应用范围很广 科学家通过植物组织培养方法 诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状结构 胚状体 然后将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中 便成了所谓的 人工种子 我国科学家利用组织培养技术已成功地在烟草 水稻 小麦和玉米等植物上诱导出胚状体 世界各国正着手于将人工种子推向商品化 1 通过试管培养植物组织获得胚状体要经过哪些过程 2 用于植物组织组织培养的培养基中除植物激素 蔗糖 维生素等有机物外 还应有 且操作过程应在条件下进行 答案 1 脱分化 再分化 2 无机盐无菌 112 月季的花药培养 下列不属于花药培养在育种上的意义的是 A 可以获得纯合子后代B 可以明显缩短育种年限C 可以获得提高产量的单倍体新品种D 证明生殖细胞和体细胞一样具有全能性 解析 花药培养成单倍体植株是借助了生殖细胞和体细胞一样具有全能性的原理 通过花药培养成的单倍体植株一般是不可育的 而且植株个体弱小 高度不育 然而借助其他手段如用秋水仙素诱导染色体数目加倍 便可获得不再发生性状分离的纯合子 这种育种方法不仅可缩短育种周期 而且为新品种的培育开辟了新途径 答案 C 113 果胶酶在果汁生产中的作用 下图纵轴为酶反应速度 横轴为底物浓度 其中能正确表示酶量增加1倍时 底物浓度和反应速度关系的是 解析 在酶促反应中 如果底物浓度足够大 足以使酶饱和 则反应速度与酶浓度成正比 可由米氏方程推出 V K3 S Km S E 当 S 维持不变时 V与 E 成正比 由以上叙述可知B选项正确 答案 B 114 加酶洗衣粉的洗涤效果 下列不属于酶制剂的是 A 蛋白酶B 脂肪酶C 淀粉酶D 麦芽糖酶 解析 目前常用的酶制剂有四大类 蛋白酶 脂肪酶 淀粉酶和纤维素酶 其中 应用最广泛 效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶 碱性蛋白酶能将血渍 奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽 使污迹从衣物上脱落 脂肪酶 淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪 淀粉和纤维素水解为小分子物质 使洗衣粉具有更强的去污能力 答案 D 115 考点3传统发酵技术的应用 116 117 考纲解读 1 应用发酵工程的生产实例2 发酵工程的概念和内容3 发酵食品加工的基本方法4 发酵工程的应用5 测定食品加工中可能产生的有害物质 118 考向指南 本讲内容围绕传统发酵食品的制作展开 利用微生物发酵来生产特定产物的过程分析及对食品质量进行安全评估 主要是通过学习果酒 果醋 腐乳及泡菜的制作技术 培养学生设计实验 动手操作等科学探究的能力 本讲与微生物联系密切 要求有丰富的微生物知识和较强的动手能力 在近几年的高考中有逐年增加的趋势 发酵原理 相关的反应式 发酵条件的控制及相应微生物的代谢特点都是考查的重点 如2008年天津卷 江苏卷 广东卷都有相关的考题 119 120 果酒和果醋的制作 一 果酒制作的原理 知识要点 1 酵母菌的兼性厌氧生活方式 2 发酵需要的适宜条件 3 传统发酵技术所使用的酵母菌的来源 酵母菌的代谢类型 酵母菌是种兼性厌氧型微生物 在有氧时进行有氧呼吸 快速繁殖 121 C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 无氧条件下 酵母菌进行酒精发酵 C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 酵母菌在20OC 缺氧 呈酸性的条件下能大量繁殖 绝大多数其他微生物在该环境条件下则会受到抑制 酵母菌发酵的条件 传统的发酵方法 酵母菌的来源 阅读教材第3页 122 二 果醋制作的原理 知识要点 1 酒变醋的原理 2 控制发酵条件的作用 问题思考 为什么米酒有时会变酸 酒变醋的原理 在醋酸菌的作用下 酒首先被氧化成乙醛 进而被氧化成乙酸 CH3COOH H2O C2H5OH O2 醋酸菌是种好氧细菌 对氧气的含量特别的敏感 醋酸菌的最适生长温度为30 35OC 醋酸菌的代谢类型及生活条件 123 一 实验设计 请你根据下图 实验流程示意图 和提供的资料 阅读教材3 4中的 发酵装置的设计 思考有关问题 然后进行实验设计 并写出详细的实验方案 挑选葡萄 冲洗 榨汁 酒精发酵 果酒 醋酸发酵 果醋 124 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 对实验装置的评价 A装置较简单 取材方便 但操作不方便 B装置设计合理 操作方便可靠 实验装置B的分析 125 在进行实验设计时 请认真阅读教材第4页中的 操作提示 在设计方案中一定体现出 操作提示 中的有关事项及 旁栏思考 中的有关问题 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 你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗 你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染 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 126 制葡萄酒和葡萄醋时 为什么要将温度分别控制在18 25 和30 35 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 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 127 实验案例 制作葡萄酒和葡萄醋 1 对发酵瓶 纱布 榨汁机 盛葡萄汁的器皿等实验用具进行清洗并消毒 先用温水反复冲洗几次 再用体积分数为75 的酒精擦拭消毒 晾干待用 2 取葡萄500g 用清水冲洗葡萄1 2遍 除去污物并去除枝梗和腐烂的子粒 128 3 用榨汁机榨取葡萄汁后 将其装入发酵瓶中 装置参见教材图1 4b 或将葡萄打成浆后 用洁净的纱布过滤至发酵瓶中 盖好瓶盖 如果没有合适的发酵装置 可以用500mL的塑料瓶替代 但注入的果汁量不要超过塑料瓶总体积的2 3 4 将发酵瓶置于适宜的温度下发酵 5 由于发酵旺盛期CO2的产量非常大 因此需要及时排气 防止发酵瓶爆裂 如果使用简易的发酵装置 如瓶子 最好选用塑料瓶 每天要拧松瓶盖2 4次 进行排气 129 6 8d以后 可以开始进行取样检验工作 例如 可以检验酒味 酒精的含量 进行酵母菌的镜检等工作 7 当果酒制成以后 可以在发酵液中加入醋酸菌或醋曲 然后将装置转移至30 35 的条件下发酵 适时向发酵液中充气 如果找不到醋酸菌菌种或醋曲 可尝试自然接种 但效果不是很好 如果没有充气装置 可以将瓶盖打开 在瓶口盖上纱布 以减少空气中尘土等的污染 130 二 结果分析与评价 发酵后取样 通过嗅味和品尝进行初步鉴定 此外 还可用显微镜观察酵母菌 并用重铬酸钾检验酒精的存在 如果实验结果不理想 请学生分析失败原因 然后重新制作 首先通过观察菌膜的形成 嗅味和品尝进行初步鉴定 再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH作进一步的鉴定 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 一 果酒的制作是否成功 二 果醋的制作是否成功 131 三 课题延伸 用重铬酸钾检测酒精的产生 原理 在酸性条件下 重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色 操作 试管 发酵液 2mL 3滴H2SO4 3mol L 3滴重铬酸钾 饱和溶液 振荡 振荡 观察 为了更有说服力 检测时可进行对照实验 用未经发酵的葡萄汁取代发酵液作为对照组 132 四 相关连接 1 为了获得搞品质的果酒 更好地抑制其他微生物的生长 可用人工培养的酵母菌 2 制作果醋时 可直接在果酒中加入醋酸菌 具体内容请阅读教材第5页 相关连接 133 腐乳的制作 腐乳制作的原理 阅读教材第6页 回答下列问题 1 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 此外在豆腐中还有匍匐菌丝 2 材料中的王致和为什么要用盐将长毛的豆腐腌起来 盐能防止杂菌污染 避免豆腐腐败 134 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 135 腐乳的制作过程中有多种微生物参与了发酵 如青霉 曲霉 毛霉 酵母等 其中起主要作用的是毛霉 他们能将豆腐中的蛋白质分解成多肽和氨基酸 将脂肪分解成甘油和脂肪酸 136 一 实验设计 请你根据下图 实验流程示意图 和提供的三个资料 结合教材第8页中的 操作提示 进行实验设计 并写出详细的实验方案 让豆腐上长出毛霉 加盐腌制 加卤汤装瓶 密封腌制 137 实验案例 制作腐乳 1