高中生物选修一《生物技术实践》背诵材料(2017版)

背诵材料第6页共11页高中生物选修一《生物技术实践》背诵材料(2017版)专题一传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作1.酵母菌是兼性厌氧菌型微生物真菌；醋酸菌是单细胞细菌，代谢类型是异养需氧型。2.制作原理类型微生物原理果酒酵母菌①有氧条件下，进行有氧呼吸，大量繁殖，反应式为：C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O②无氧条件下，进行酒精发酵，反应式为：C6H12O6酶2C2H5OH＋2CO2果醋醋酸菌①当氧气和糖源都很充足时，可将糖分解为醋酸②当氧气充足，缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛转变为乙酸。反应式为：C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O3.制作流程与条件控制eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(实验流程：挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵,条件控制\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(果酒制作：18～25℃、10～12d，先通气，后密封,果醋制作：30～35℃、7～8d、全程通气))))4.在葡萄酒自然发酵的过程中,起主要作用的是附着在葡萄皮表面的野生型酵母菌。在发酵过程中,随着酒精浓度的提高,红葡萄皮的色素也进入发酵液,使葡萄酒呈现深红色。在缺氧呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到制约。5.酒精检验：果汁发酵后是否有酒精产生，可以用重铬酸钾来检验。在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。先在试管中加入发酵液2ｍL，再滴入物质的量浓度为3mol/L的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴，振荡试管，观察颜色。6．实验装置图分析(1)甲、乙、丙的作用分别是通入空气(氧气)、排气、取样。(2)图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当？为什么？不恰当，因为葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3，而且不能将排气口淹没。(3)醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，甲都需要打开，原因是：醋酸菌是需氧菌，在生活过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。(4)果酒搁置时间过久会有酸味，原因是：醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为醋酸。7．果酒和果醋制作的注意事项(1)材料的选择与处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄冲洗，再除去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。冲洗以洗去灰尘为目的，且不要太干净，以防洗去野生型酵母菌。(2)防止发酵液被污染：①榨汁机要清洗干净并晾干。②发酵瓶要洗净并用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤。③装入葡萄汁后要封闭充气口。(3)控制好发酵的条件：①葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。②严格控制温度：18～25℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵；30～35℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。③充气：酒精发酵为无氧发酵，需封闭充气口；醋酸发酵为有氧发酵，需适时通过充气口充气。课题2腐乳的制作1.多种微生物参与了豆腐的发酵，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种丝状真菌。代谢类型是异养需氧型。营腐生生活。2.原理：毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。3.实验流程：让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制4．影响腐乳品质的因素有：盐和酒的含量、香辛料、温度等。(1)盐：食盐的作用：①抑制微生物的生长，避免腐败变质②析出水分，是豆腐变硬，在后期制作过程中不易酥烂。盐的浓度过高，影响腐乳口味；浓度过低，不足以抑制微生物生长，导致腐乳腐败变质。装瓶时要分层加盐，随层数的增加而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以防止杂菌从瓶口进入。(2)酒：卤汤中酒的含量控制在12%左右。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越大，使腐乳成熟期延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，导致豆腐腐败，难以成块。(3)香辛料：既可调制腐乳的风味，又具有防腐杀菌的作用。(4)含水量：以70%为宜，若过高则影响毛霉的有氧呼吸，且腐乳不易成形；若过低，则不利于毛霉的代谢和生长。(5)发酵温度：前期的发酵温度控制在15～18℃，利于毛霉的生长。5．传统腐乳制作与现代腐乳生产的区别(1)条件：传统腐乳制作不需要灭菌，现代腐乳生产必须在严格无菌条件下进行；(2)菌种来源：传统腐乳制作，菌种来自空气中的毛霉孢子；现代腐乳生产，菌种是经过筛选的优良毛霉菌种，并且直接接种在豆腐上。6.防止杂菌污染：①用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。②装瓶时，3.制备固体培养基（1）一般步骤：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。（2）倒平板操作的步骤：①将灭过菌的培养皿放在火焰旁的桌面上，右手拿装有培养基的锥形瓶，左手拔出棉塞。②右手拿锥形瓶，将瓶口迅速通过火焰。③用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，右手将锥形瓶中的培养基（约10～20mL）倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖。④等待平板冷却凝固，大约需5～10min。然后，将平板倒过来放置，使培养皿盖在下、皿底在上。【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？提示：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？提示：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？提示：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？提示：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。4.纯化大肠杆菌（1）微生物接种的方法最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法。（2）平板划线法是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。在数次划线后培养，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，这就是菌落。（3）稀释涂布平板法是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。分为系列稀释操作和涂布平板操作两步。（4）用平板划线法和稀释涂布平板法接种的目的是：使聚集在一起的微生物分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落，以便于纯化菌种。【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？为什么？提示：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？提示：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？提示：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。【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？提示：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。5.菌种的保存（1）对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法：将菌种接种到试管的固体斜面培养基上，在合适的温度下培养。当菌落长成后，将试管放入4℃的冰箱中保藏。以后每3～6个月，都要重新将菌种从旧的培养基上转移到新鲜的培养基上。缺点：这种方法保存的时间不长，菌种容易被污染或产生变异。（2）对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。在3mL的甘油瓶中，装入1mL甘油后灭菌。将1mL培养的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充分混匀后，放在－20℃的冷冻箱中保存。6.确定培养基制作是否合格的方法将未接种的培养基在恒温箱中保温1～2天，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。课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1.尿素：是一种重要的农业氮肥，尿素并不能直接被农作物吸收。只有当土壤中的细菌将尿素分解成氨之后，才能被植物利用。土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为他们能合成脲酶。2.筛选菌株（1）实验室中微生物的筛选应用的原理人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、pH等），同时抑制或阻止其他微生物生长。（2）选择性培养基：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，称作选择培养基。3.统计菌落数目（1）测定微生物数量的常用方法有稀释涂布平板法和显微镜直接计数。（2）稀释涂布平板法统计样品中活菌的数目的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细菌。为了保证结果准确，一般设置3～5个平板，选择菌落数在30～300的平板进行计数，并取平均值。统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。因此，统计结果一般用菌落数而不是活菌数来表示。4.设置对照设置对照的主要目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度。对照实验是指除了被测试的条件以外，其他条件都相同的实验，其作用是比照试验组，排除任何其他可能原因的干扰，证明确实是所测试的条件引起相应的结果。确定选择培养基是否筛选到目的菌？实验组：用选择培养基接种，培养后观察菌落数对照组：用牛肉膏蛋白胨培养基接种，培养后观察菌落数5.实验设计筛选方法（原理）：以尿素作为唯一的氮源，在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，pH升高，说明细菌能分解尿素流程为：土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察→细菌的计数（1）土壤取样：从富含有机物、潮湿、pH≈7的土壤中取样。铲去表层土，在距地表约3～8cm的土壤层取样。（2）样品的稀释：样品的稀释程度将直接影响平板上生长的菌落数目。在实际操作中，通常选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落数在30~300之间、适于计数的平板。测定土壤中细菌的数量，一般选用104105106放线菌一般选用103104105真菌一般选用102103104（3）微生物的培养与观察不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。细菌30~37℃1~2天，放线菌25~28℃5~7天，霉菌25~28℃3~4天。每隔24小时统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。一般来说，在一定的培养条件下（相同的培养基、温度及培养时间），同种微生物表现出稳定的菌落特征：形状、大小、隆起程度、颜色。（4）计数：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。每克样品中的菌落数=（C/V）*M其中，C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积（ml），M代表稀释倍数。课题3分解纤维素的微生物的分离1.纤维素与纤维素酶（1）棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，木材、作物秸秆等也富含纤维素。（2）纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。纤维素最终被水解成葡萄糖，为微生物的生长提供营养。2.纤维素分解菌的筛选（1）筛选方法：刚果红染色法。能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选。（2）刚果红染色法筛选纤维素分解菌的原理刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红－纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。这样，我们就可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。3.分离分解纤维素的微生物的实验流程土壤取样→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→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落。（1）土壤采集：选择富含纤维素的环境。（2）刚果红染色法分离纤维素分解菌的步骤：倒平板操作、制备菌悬液、涂布平板（3）刚果红染色法种类：一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，另一种是在倒平板时就加入刚果红。（4）对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选后，只是分离纯化的第一步，为确定得到的是纤维素分解菌，还需要进行发酵产纤维素酶的实验。纤维素酶的测定方法，一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定。疑难解答：（1）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。（2）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。（3）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。专题六植物有效成分的提取课题1植物芳香油的提取1.天然香料的来源：植物、动物2.芳香油的性质：挥发性强，成分复杂，以萜类化合物及其衍生物为主。3.芳香油的提取方法：蒸馏、压榨、萃取等。（1）水蒸气蒸馏法：原理：水蒸汽可将挥发性较强的芳香油携带出来形成油水混合物，冷却后水油分层。方法：①水中蒸馏：原料放在沸水中加热蒸馏。②水上蒸馏：原料隔放在沸水上加热蒸馏。③水汽蒸馏：利用外来高温水蒸气加热蒸馏。不足：有些原料不适宜于水中蒸馏，如柑橘、柠檬等易焦糊，有效成分容易水解。（2）压榨法：通过机械压缩力将液相物从液固两相混合物中分离出来的一种简单操作。（3）萃取法：原理：芳香油易溶于有机溶剂，溶剂挥发后得到芳香油。方法：原料浸泡在溶剂中→得到浸泡液→有机溶剂挥发→芳香油。不足：有机溶剂中的杂质影响芳香油的品质。4．提取玫瑰精油实验（1）玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏。（2）方法：水蒸气蒸馏法。（3）实验流程：（熟记）①采集玫瑰花：采集盛花期（5月中上旬）的玫瑰花，清水清洗沥干。②加入NaCl的目的是增加盐的密度，有利于玫瑰油与水的分层。③加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。注意事项：蒸馏时间不能过短，温度不能过高。5.提取橘皮精油的实验：（熟记）（1）提取出的橘皮精油，无色透明，主要成分为柠檬烯，主要分布在橘皮中。（2）方法：一般用压榨法。（3）实验流程：（熟记）①石灰水浸泡：用石灰水浸泡橘皮10h以上。石灰水：防止压榨时滑脱，提高出油率。②清水漂洗：浸泡好的橘皮用流水彻底漂洗干净，沥干。③粉碎和压榨：将橘皮粉碎，加入小苏打和硫酸钠后，用压榨机压榨得到压榨液。小苏打、硫酸钠：促进油和水的分离（用量分别为橘皮质量的0.25％和5％）。④过滤压榨液：用布袋过滤，除去固体物和残渣。滤液离心进一步除去质量较小的残留固体物。再用分液漏斗或吸管分离出上层橘皮油。⑤静置处理：将橘皮油在5～10℃冰箱中静置5～7d，分离出上层澄清橘皮油。目的：除去果蜡和水分。⑥再次过滤：将下层橘皮油用滤纸过滤，滤液与上层橘皮油合并，得到橘皮精油。课题2胡萝卜素的提取1.胡萝卜素性质：橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。依据碳碳双键的数目划分为α、β、γ三类。其中最主要的组成成分为β-胡萝卜素。2.作用：①治疗夜盲症、幼儿生长发育不良、干皮症等疾病；②常用于食品色素；③使癌变细胞恢复成正常细胞。3.提取β－胡萝卜素的方法主要有三种：①从植物中提取；②从大面积养殖的岩藻