高中生物选修一生物技术实践知识点总结精华Word格式.docx
《高中生物选修一生物技术实践知识点总结精华Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物选修一生物技术实践知识点总结精华Word格式.docx（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
为什么葡萄酒呈红色？
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。
课题二腐乳的制作
（一）实验原理
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。
2、毛霉是一种丝状真菌，代类型是异养需氧型，最适生长温度15～18℃。
产生菌丝的类型：
直立菌丝和匍匐菌丝。
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。
（2）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
1、酿造腐乳的主要生产工序是将豆腐进行前期发酵和后期发酵。
前期发酵的主要作用：
1.创造条件让毛霉生长。
2.使毛酶形成菌膜包住豆腐使腐乳成型。
后期发酵主要作用：
酶与微生物协同参与生化反应的过程。
2、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。
·
毛霉的生长：
条件:
将豆腐块平放在笼屉，将笼屉中的控制在15～18℃，并保持一定的湿度。
来源：
1.来自空气中的毛霉孢子，2.直接接种优良毛霉菌种
加盐腌制：
将长满毛霉的豆腐块分层整齐地摆放在瓶中，同时逐层加盐，随着层数的加高而增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些。
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，使豆腐变硬，在后期制作过程中不易酥烂3.调味作用，给腐乳以必要的咸味
用盐腌制时，注意控制盐的用量：
盐的浓度过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败变质；
盐的浓度过高会影响腐乳的口味
配制卤汤：
卤汤直接关系到腐乳的色、香、味。
卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的。
卤汤中酒的含量一般控制在12%左右。
酒的作用：
1.防止杂菌污染以防腐2.调味
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。
香辛料的作用：
1.调味作用2.杀菌防腐作用
疑难解答：
（1）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）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。
用含水量高的豆腐制作腐乳，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），对人体无害。
它能形成腐乳的“体”，使腐乳成形。
（5）你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？
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，操作要迅速小心。
整齐地摆放好豆腐、加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封。
封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。
课题三制作泡菜
1.制作泡菜所用微生物是乳酸菌，是异养厌氧型细菌。
在无氧条件下，将葡萄糖分解为乳酸。
反应式为：
C6H12O6
2C3H6O3+能量。
含抗生素牛奶不能生产酸奶的原因是抗生素杀死乳酸菌。
2.亚硝酸盐为白色粉末，易溶于水，在食品生产中用作食品添加剂。
膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，被吸收后随尿液排出体外，但在适宜pH、温度和一定微生物作用下形成致癌物质亚硝胺。
3.测定亚硝酸盐含量的方法是：
比色法
原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨苯磺酸发生重氮化反应后，与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料，与已知浓度的标准显色液目测比较，估算泡菜中亚硝酸盐含量。
4.一般在腌制10天后亚硝酸盐含量开始降低，故在10天之后食用最好
（2）实验流程
专题六 植物有效成分的提取
课题一 植物芳香油的提取
（1）基础原理
1.天然香料的来源：
动物：
抹香鲸、海狸、麝、灵猫
植物：
根、茎、叶、花、果实、种子
芳香油的提取方法：
蒸馏、压榨、萃取等。
2芳香油的特点：
物理性质：
挥发性强，化学性质稳定，不溶于水，易溶于有机溶剂
化学组成：
以萜类化合物及其衍生物为主。
3.芳香油的提取方法：
蒸馏法、压榨法、萃取法
（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：
水中蒸馏：
原料放在沸水中加热蒸馏。
水上蒸馏：
原料隔放在沸水上加热蒸馏。
水汽蒸馏：
利用外来高温水蒸气加热蒸馏。
（2）压榨法：
通过机械压缩力将精油从原料中分离出来的一种简单操作）
（3）萃取法：
芳香油易溶于有机溶剂，溶剂挥发后得到芳香油。
原料浸泡在溶剂中→得到浸泡液→有机溶剂挥发→芳香油。
（2）基本装置
1.水蒸气蒸馏法
蒸馏装置可分为左、中、右三部分，其中左边的部分通过加热进行蒸馏，中部将蒸馏物冷凝，右边的部分用来接收。
安装仪器一般都按照自下而上、从左到右的顺序。
拆卸仪器的顺序与安装时相反。
具体安装顺序和方法如下。
（三）基本流程
玫瑰精油的提取
0.1g/mL氯化钠溶液：
促使油水混合物（乳浊液）中油和水的分离。
无水硫酸钠：
吸收油层中的水分。
＊注意事项：
蒸馏时间不能过短，温度不能过高。
橘皮精油的提取
石灰水：
防止压榨时滑脱，提高出油率，降低压榨液黏稠度，过滤不堵塞筛眼。
小打、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％）。
课题二 胡萝卜素的提取
（一）基础知识
1.胡萝卜素
性质：
橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不挥发，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。
分类：
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。
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。
提取方法：
①从植物中提取②从大面积养殖的岩藻中获得③利用微生物的发酵生产
Ⅰ、萃取剂的选择
水溶性的：
乙醇、丙酮
水不溶性的：
石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等
选择：
具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，低毒并且不与水混溶。
Ⅱ、影响萃取的因素
主要因素：
萃取剂的性质和使用量
次要因素：
原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等
一般来说，原料颗粒小，萃取温度高，时间长，需要提取的物质就能够充分溶解，萃取效果就好。
萃取前，要将胡萝卜进行粉碎和干燥
（二）基本流程
鉴定：
纸层析法
疑难解答
１．乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？
答：
胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但它们是水溶性有机溶剂，因萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它们作萃取剂。
2.在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？
在这五种有机溶剂中，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂。
提取方法
实验原理
方法步骤
适用围
优缺点
水蒸气蒸馏
利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来
1．玫瑰花+水
2.水蒸气蒸馏
3.油水混合物
4分离油层
5.除水过滤
适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强、化学性质稳定、不溶于水的芳香油
优：
简单易行，便于分离
缺：
水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分
水解等问题
压榨法
通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
1.石灰水浸泡、漂洗
2.压榨、过滤、静置
3.再次过滤
适用于柑橘、柠檬等易焦糊、有效成分易水解原料的提取
生产成本低，能保持原有的结构和功能
分离困难，出油率较低
有机溶剂萃取
使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油
1.粉碎、干燥
2.萃取、过滤3.浓缩
适用围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中
出油率高，易分离
如使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量
专题二微生物的培养与应用
课题一微生物的实验室培养
一．基本原理
（一）培养基
1.定义：
人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质，是进行微生物培养的物质基础。
2分类：
•按照物理性质可分为液体培养基、半固体培养基和固体培养基。
液体培养基应用于工业或生活生产；
固体培养基应用于微生物的分离和鉴定；
半固体培养基则常用于观察微生物的运动及菌种保藏等。
按照培养基的用途，可将培养基分为选择培养基和鉴定培养基。
选择培养基是指在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物生长，促进所需要的微生物的生长。
鉴别培养基是根据微生物的特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品配制而成的，用以鉴别不同类别的微生物。
3.成分：
水、无机盐、碳源、氮源（生长因子）等。
碳源：
能为微生物的代提供碳元素的物质。
如CO2、NaHCO3等无机碳源；
糖类、石油、花生粉饼等有机碳源。
异养微生物只能利用有机碳源。
单质碳不能作为碳源。
氮源：
能为微生物的代提供氮元素的物质。
如N2、NH3、NO3-、NH4+（无机氮源）；
蛋白质、氨基酸、尿素、牛肉膏、蛋白胨（有机氮源）等。
只有固氮微生物才能利用N2。
培养基还要满足微生物生长对PH、特殊营养物质以及氧气的要求。
例如，培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素，培养霉菌时须将培养基的pH调至酸性，培养细菌是需要将pH调至中性或微碱性，培养厌氧型微生物是则需要提供无氧的条件
（二）无菌技术
1.消毒指使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或部一部分对人体有害的微生物（不包括芽孢和孢子）。
消毒方法：
①煮沸消毒法
②巴氏消毒法（对于一些不耐高温的液体）
③化学药剂消毒法（如酒精、氯气、石炭酸等）
④紫外线消毒法
2.灭菌则是指使用强烈的理化因素杀死物体外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
灭菌方法：
1灼烧灭菌法（接种环、接种针、试管口等使用）所用器械是酒精灯
2干热灭菌法（玻璃器皿、金属用具等使用）所用器械是干热灭菌箱；
3高压蒸汽灭菌法（培养基、无菌水等使用）所用器械是高压蒸汽灭菌锅。
④表面灭菌和空气灭菌等使用紫外线灭菌法，所用器械是紫外灯。
比较项
理化因素的作用强度
消灭微生物的数量
芽孢和孢子能否被消灭
消毒
较为温和
部分生活状态的微生物
不能
灭菌
强烈
全部微生物
能
二．基本操作
（一）制作牛肉膏蛋白胨固体培养基
1．方法步骤：
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。
（二）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.稀释涂布平板法是先用无菌水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。
5.平板划线法操作步骤：
①将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环烧红。
②在火焰旁冷却接种环，并打开棉塞。
③试管口通过火焰。
4将已冷却的接种环伸入菌液中蘸取一环菌液。
试管通过火焰，并塞上棉塞。
⑥左手将皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板，划三至五条平行线，盖上皿盖。
注意不要划破培养皿。
⑦灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域划线。
重复以上操作，在三、四、五区域划线。
注意不要将最后一区的划线与第一区相连。
⑧将平板倒置放入培养箱中培养。
6.涂布平板操作的步骤：
①将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。
②取少量菌液，滴加到培养基表面。
③将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃尽后，冷却8～10s。
④用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。
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，将平板倒置，既可以防止培养基表面的水分过度地挥发，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。
5.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。
6.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。
7.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。
8.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。
（三）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。
①临时保藏方法：
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。
缺点是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。
课题二土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
一．基本原理：
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。
尿素最初是从人的尿液中发现的。
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。
配置选择培养基。
（2）配制选择培养基的依据
根据选择培养的菌种的生理代特点加入某种物质以达到选择的目的。
例如，培养基中不加入有机物可以选择培养自养微生物；
培养基中不加入氮元素，可以选择培养能固氮的微生物；
加入高浓度的食盐可选择培养金黄色葡萄球菌等。
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，因此，统计结果一般用菌落数而不是活菌数来表示。
二．基本流程
1.土壤取样：
同其他生物环境相比，土壤中的微生物，数量最大，种类最多。
在富含有机质的土壤表层，有更多的微生物生长。
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
测定放线菌的数量，一般选用103104105
测定真菌的数量，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一楼菌落的数目。
一般来说，在一定的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征。
如形状、大小、隆起程度、颜色.
（1）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ml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
课题三分解纤维素的微生物的分离
一．基本原理
1.纤维素和纤维素酶
（1）纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是地球上含量最丰富的多糖类物质。
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。
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。
（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）两种刚果红染色法的比较
方法一是传统的方法，缺点是操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；
其优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用。
方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂问题，缺点是由于纤维素和琼脂、土豆汁中都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微生物出现假阳性反应。
但这种只产生淀粉酶的微生物产生的透明圈较为模糊，因为培养基中纤维素占主要地位，因此可以与纤维素酶产生的透明圈相区分。
方法二的另一缺点是：
有些微生物具有降解色素的能力，它们在长时间培养过程中会降解刚果红形成明显的透明圈，与纤维素分解菌不易区分。
（4）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
升级会员 