高中生物学科思维导图人教版选修一可编辑.docx

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高中生物学科思维导图人教版选修一可编辑

高中生物学科思维导图（人教版选修一可编辑）

传统发酵技术的应用果酒制作

原理

有氧条件：

进行有氧呼吸，大量繁殖

无氧条件：

进行酒精发酵

流程挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒（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）

条件控制

葡萄汁装瓶时，要留有

大约1/3的空间

温度：

18～25℃

时间：

10～12天左右

葡萄酒呈现深红色的原因发酵过程中，随着酒精度数的提高，红葡萄皮的色素进入发酵液

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种环境而受到抑制

果醋制作

菌种醋酸菌（异养需氧型细菌，变酸的酒的表面白色菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖形成的）

原理

氧气充足、糖原充足时：

糖→醋酸

氧气充足，缺少糖源时：

乙醇→乙醛→醋酸

流程挑选葡萄→冲洗→榨汁→（酒精发酵→）醋酸发酵→果醋

条件控制

全程通气

温度：

30～35℃

时间：

7～8天左右

发酵装置

①装置中a为充气口，用于向装置内通气；b为排气口，用于排出CO2；c为出料口，

用于取样检测

②b长而弯曲，目的是防止空气中微生物的污染

③此装置用于果酒制作时，应关闭充气口a，制作果醋时，应将充气口连接气泵，

输入氧气

腐乳制作

菌种主要是毛霉（异养需氧型真菌），来源于空气中的毛霉孢子

原理

蛋白酶：

蛋白质→小分子的肽+氨基酸

脂肪酶：

脂肪→甘油+脂肪酸

流程

让豆腐长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制

腐乳外部有一层致密的“皮”，这层“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的毛霉菌丝形成的条件控制

水含水量约70%（过高：

豆腐块不易成形；过低：

不利于毛霉的生长）

盐

作用①析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬；②抑制微生物生长

用量毛坯：

盐=5:

1（过高：

会影响腐乳的口味；过低：

不足以抑制微生物的生长）

用法逐层加盐，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

酒

作用①使腐乳具有独特的香味；②抑制微生物生长

用量约12%（过高：

会使腐乳成熟时间延长；过低：

不足以抑制微生物生长）

香辛料作用：

①调制腐乳的风味；②防腐杀菌

温度：

前期15～18℃，并保持一定的湿度

时间：

6个月左右

泡菜制作

菌种乳酸菌（异养厌氧性细菌）

原理在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸

流程选择原料、预处理→调味、装坛→发酵→成品

条件控制

盐水

清水：

盐=4:

1

要煮沸后冷却再使用（煮沸作用：

①杀灭盐水中其他细菌；②除去水中的氧气）

全程无氧；温度为室温（18～20℃为宜）

亚硝酸盐含量测定

原理在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸反应，再与N-1-萘基乙二胺盐酸

盐结合生成玫瑰红色染料，并与标准液比较确定亚硝酸盐含量

步骤配制溶液→制备标准液→制备样品液→比色计算

去向亚硝酸盐在人体中一般会随尿液排出，只有在特定条件下（适宜的pH、温度和

一定的微生物作用），才能转变成致癌物——亚硝胺

目的

①先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽氧气后再进行酒精发酵

②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出）

微生物的培养与应用微

生

物

的

实

验

室

培

养

培养基

成分碳源、氮源、水、无机盐、生长因子等

分类

按物理性质

固体培养基（加入了凝固剂——琼脂）

半固体培养基（加入了一定比例的琼脂）

液体培养基（不加凝固剂）

按功能

选择

培养基

目的允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其它种类微生物生长的培养基

举例

加入青霉素，分离酵母菌和霉菌；加入高浓度食盐，分离金黄色葡萄球菌

以尿素为唯一氮源，分离尿素分解菌；以纤维素为唯一碳源，分离纤维素分解菌

不添加氮源，分离固氮微生物

鉴别

培养基

目的鉴定出是否有某种菌

举例

加入酚红指示剂，鉴别尿素分解菌（菌落周围变红）

加入刚果红，鉴别纤维素分解菌（菌落周围出现透明圈）

加入伊红美蓝，鉴别大肠杆菌（菌落呈现紫黑色或黑色）

富集

培养基

使混合微生物中的特定菌种的数量比例不断增高，并引向纯培养

也称营养培养基，是一种液体培养基

无菌技术

关键防止外来杂菌的入侵

消毒

概念使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物

方法煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法等

灭菌

概念用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子

方法灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌

实验流程

计算→称量→溶化→灭菌→倒平板

注意平板冷凝后，要将平板倒置，以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染

纯化大肠杆菌的方法

平板划线法

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

接种环在沾取菌液前、每次划线前（除沾取菌液后第1次划线）、划线结束后，都需要灼烧灭菌

稀释涂布平板法用涂布器将一定稀释倍数的菌液均匀地涂布在培养基的表面

菌种的保存

临时保藏法将菌种接种到试管的固体斜面培养基上，长出菌落后，放入4℃的冰箱中保藏

甘油管藏法适用于需要长期保存的菌种，在菌液中加入甘油，放在–20℃的冷冻箱中保存

尿素分解菌

的分离与计数

尿素不能直接被农作物吸收，被土壤中的细菌分解成氨后，才能被植物利用（有些细菌能合成脲酶，将尿素分解成氨）

分离原理用以尿素为唯一氮源的选择培养基，使得土壤中能够合成脲酶分解尿素的细菌可以生长，其他细菌不能生长

接种方法稀释涂布平板法

实验流程土壤取样→样品梯度稀释→取样接种→培养观察→菌种鉴定

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

原理：

尿素被分解成氨后，培养基pH升高，指示剂将变红

计数方法

稀释涂布

平板法

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

特点适用于统计样品中活菌的数目

缺点统计的菌落数往往比活菌的实际数目小（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）

平板选择选择菌落数在30～300的平板进行计数，以保证结果准确

注意某一稀释度的样品液需要涂布多个平板，计数后求平均值，以减少误差

计算方法每克（毫升）样品中的菌株数=（C/V）×M

设置对照

将不接种的空白培养基作为对照，检验培养基是否受到污染

显微镜直接计数法

原理使用血细胞计数板直接在显微镜下计数

缺点不能区分活菌和死菌

分解纤维素的

微生物的分离

纤维素

是一种以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

纤维素分解菌能合成纤维素酶（一种复合酶，至少包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶）

分离原理

选择培养以纤维素为主要碳源，使得纤维素分解菌能够生长，抑制或阻止其他微生物的生长

刚果红染色法

原理

刚果红与纤维素形成红色复合物，但不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应

当培养基中的纤维素被纤维素酶分解后，刚果红—纤维素的红色复合物

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

两种方法

先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应

在倒平板时就加入刚果红

实验流程土壤取样→选择培养（增加纤维素分解菌的浓度）→梯度稀释→将样品涂布接种到鉴别纤维素分解菌的

培养基上→挑选产生透明圈的菌落

发酵产纤维素酶的实验

发酵方法

纤维素酶的测定方法

液体发酵和固体发酵

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测定

配制牛肉膏蛋白胨固体培养基，和选择培养基都接种后在相同条件下

培养，通过比较两者菌落数证明选择培养基是否有选择作用

酶的应用与蛋白质的提取和分离果胶酶在果汁

生产中的作用

果胶

果胶酶

酶的活性

是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水

作用能够把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸

组成多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶

来源植物、霉菌、酵母菌、细菌

指催化一定化学反应的能力

影响酶活性的因素

温度、pH、酶的抑制剂

概念

表示方法在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度（反应速度用单位时

间、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示）

探究温度对

酶活性的影响

自变量温度：

设置温度梯度来确定最适温度

探究pH对

酶活性的影响

自变量设置pH梯度来确定最适温度

因变量果汁的出汁量或澄清度

无关变量pH、果泥量、酶用量、反应时间、过滤时间等

因变量果汁的出汁量或澄清度

无关变量温度、果泥量、酶用量、反应时间、过滤时间等

探究果胶酶的用量

自变量酶的用量

因变量

无关变量

果汁的出汁量

pH、温度、果泥量、酶用量、反应时间、过滤时间等

加酶洗衣粉

的洗涤效果加酶洗衣粉

指含有酶制剂的洗衣粉（酶制剂主要有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶）

普通洗衣粉中含有磷，含磷污水的排放会导致微生物和藻类的大量繁殖，造成水体污染

酵母细胞的固定化

固定化葡萄糖异构酶，用于生产高果糖浆

固定化

酶技术

是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术

概念

优点酶既能与反应物接触，又能与产物分离，可以被反复利用

固定化

细胞技术

是利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术

概念

优点

方法

多采用化学结合法、物理吸附法（因为酶的体积较小）

方法

多采用包埋法（因为细胞的体积较大）

实例

实例

固定化酵母细胞

图示

图示

细胞内有一系列的酶（酶的种类多），可以催化一系列化学反应

只有一种酶，只能催化一种或一类化学反应

缺点

缺点不适于催化大分子的反应物

操作步骤酵母细胞的活化→配制物质的量为0.05mol/L的CaCl2溶液→配制海藻

酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞

血红蛋白的

提取和分离

样品处理

粗分离

纯化

纯度鉴定

红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白

透析

原理

目的

凝胶

色谱法

概念

原理

凝胶是一些微小的多孔球体

也称作分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法

相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢

相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能

在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。

透析袋能使小分子自由进出，而将大分子保留在袋内

除去样品中相对分子质量较小的杂质

电泳

缓冲溶液的作用在一定范围内，能够抵制外界的酸和碱对溶液pH的影响，维

持pH基本不变

概念指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程

原理

许多生物大分子的可解离基团会带上正电或负电

这些带电分子会在电场的作用下向着与其所带电荷相反的电极移动

不同带点性质、分子大小不同的各种分子迁移速度不同而相互分离

常用方法SDS–聚丙烯酰胺凝胶电泳、琼脂糖凝胶电泳

血红蛋白由四条肽链组成，包括两条α-肽链和两条β-肽链，每条肽链环绕一个亚铁血红素基团，此基团可携带一分子氧或一分子二氧化碳

植物有效成分的提取植物芳香油

的提取

植物

芳香油提取

方法

水蒸气蒸馏法

原理利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水

混合物，冷却后，重新分出油层和水层

水中蒸馏缺点有些原料会焦糊、有效成分水解

压榨法原理通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油

萃取法原理使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂获得芳香油

玫瑰精油

的提取

特点化学性质稳定、难溶于水、易溶于有机溶剂、能随水蒸气一同蒸馏

方法常用水蒸气蒸馏法

实验流程鲜玫瑰花+水→水蒸气蒸馏→油水混合物→加NaCl分离油层→加无

水Na2SO4除水→过滤→玫瑰油

橘皮精油

的提取

特点无色透明、主要成分是柠檬烯

方法压榨法

实验流程石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮油

提示

石灰水能够破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率；

浸泡时间为10h以上

为了使橘皮精油易于与水分离，可分别加入相当于橘皮质量0.25%的

NaHCO3和5%的Na2SO4,并调节pH至7～8

胡萝卜素

的提取

胡萝卜素

分类分为α、β、γ三类，β-胡萝卜素是其中最主要的成分，一分子β-胡萝卜素可在人

体内氧化为两分子的维生素A（用于治疗夜盲症）

特点是橘黄色结晶，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

来源植物、岩藻、微生物发酵

提取方法萃取法

实验流程胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素

提示

干燥时温度和时间的控制

影响萃取的因素

萃取过程中要避免明火加热，采用水浴加热

浓缩可直接使用蒸馏装置，浓缩之前要进行过滤，除去萃取液中的不溶物

鉴定方法

纸层析法

A、D点点标准样品（对照）

B、C点点提取样品

分类水中蒸馏、水上蒸馏、水气蒸馏

蒸馏装置

萃取剂的选择沸点较高、毒性低、不与水混溶的有机溶剂

温度太高、时间太长会导致胡萝卜素分解

萃取剂的性质和使用量

萃取的温度和时间等有关

原料颗粒的大小、紧密程度、含水量

因为有机溶剂都是易燃物，

直接用明火加热容易引起燃烧、爆炸提取装置

胡萝卜素的纸层析

结果示意图

见选修一教材P78图6-7

提示如果要提高产品品质，需要延长蒸馏的时间，且蒸馏温度不能太高