高中生物选修一生物技术实践 知识点总结

高中生物选修一生物技术实践知识点总结专题一传统发酵技术的应用课题一果酒和果醋的制作1、发酵：通过微生物技术的培养来生产大量代谢产物的过程。2、有氧发酵：醋酸发酵谷氨酸发酵 无氧发酵：酒精发酵乳酸发酵3、酵母菌是兼性厌氧菌型微生物真菌酵母菌的生殖方式：出芽生殖(主要)分裂生殖孢子生殖4、在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。 C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O5、在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。 C6H12O6→2C2H5OH＋2CO26、20℃左右最适宜酵母菌繁殖酒精发酵时一般将温度控制在18℃-25℃7制约。8、醋酸菌是单细胞细菌(原核生物),代谢类型是异养需氧型,生殖方式为二分裂9、当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 2C2H5OH＋4O2→CH3COOH＋6H2O10、控制发酵条件的作用①醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。②醋酸菌最适生长温度为30～35℃，控制好发酵温度，使发酵时间缩短，又减少杂菌污染的机会。③有两条途径生成醋酸：直接氧化和以酒精为底物的氧化。11、实验流程：挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒（→醋酸发酵→果醋）3 3 2 413、充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精发应该充气口连接气泵，输入氧气。疑难解答你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？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。你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？如：要先冲洗葡萄，再除去枝梗；榨汁机、发酵装置要清洗干净，并进行酒精消毒；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。18～2535℃？温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20℃左右最适合酵母菌的繁殖。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℃。1PAGEPAGE11专题二微生物的培养与应用课题一微生物的实验室培养培养基：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。物理性质液体培养基半固体培养基固体培养基液体培养基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。成分人工合成培养基天然培养基合成培养基天然培养基不明的天然物质配制而成，常用于实际工业生产。划分标准物理性质培养基种类液体培养基固体培养基天然培养基化学组成合成培养基选择培养基特点不加凝固剂加凝固剂，如琼脂加凝固剂，如琼脂含化学成分不明确的天然物质培养基成分明确（划分标准物理性质培养基种类液体培养基固体培养基天然培养基化学组成合成培养基选择培养基特点不加凝固剂加凝固剂，如琼脂加凝固剂，如琼脂含化学成分不明确的天然物质培养基成分明确（知的化学物质配成）培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品用途工业生产微生物分离、鉴定、活菌计数工业生产分类、鉴定培养、分离出特定微生物目的用途鉴别培养基鉴别不同种类的微生物水无机盐碳源氮源生长因子等。碳源：能为微生物的代谢提供碳元素的物质。如CO2NaHCO3单质碳不能作为碳源。氮源：能为微生物的代谢提供氮元素的物质。如N2NH3NO3-无机氮源）基酸、尿素、牛肉膏、蛋白胨（有机氮源）N2。培养基还要满足微生物生长对pH乳酸杆菌维生素霉菌时须将培养基的pH酸性细菌pH中性或微碱性厌氧型微生物无氧的条件无菌技术·获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，要注意以下几个方面：①对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。②将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌。③为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。④实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。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？答：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。消毒与灭菌的区别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内部一部分对人体有害的微生物（不包括芽孢和孢子煮沸消毒法（对于一些不耐高温的液体化学药剂（如酒精、氯气、石炭酸等）紫外线消毒。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 能灭菌则是指使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。灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌比较项 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 能灭菌方法：①接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法；②玻璃器皿、金属用具等使用干热灭菌法，所用器械是干热灭菌箱；③培养基、无菌水等使用高压蒸汽灭菌法，所用器械是高压蒸汽灭菌锅。比较项目 消毒 灭菌条件 使用较为温和的理化方法 使用强烈的理化因素杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生 杀死物体内外所有的微生物，包括比较项目 消毒 灭菌条件 使用较为温和的理化方法 使用强烈的理化因素杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生 杀死物体内外所有的微生物，包括结果物（不包括芽孢和孢子） 芽孢和孢子实验操作的空间、操作者的衣服和手 微生物的培养器皿、接种用具和培适用养基等常用方法煮沸消毒法（如在10℃，煮沸6mi、巴氏消毒法（如在8℃，煮15mi氯气、石炭酸等化学药剂进行消毒灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌灭菌方法灭菌条件灭菌方法灭菌条件灭菌时间适用材料或用具灼烧灭菌酒精灯火焰的充分燃烧层直至烧红干热灭菌干热灭菌箱内，160～170℃1～2h高压蒸汽灭菌 100kPa，121℃15～30min接种环、接种针或其他金属工具玻璃器皿（吸管、培养皿）和金属用具等培养基等制作牛肉膏蛋白胨固体培养基方法步骤：计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。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（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。倒平板操作的讨论培养基灭菌后，需要冷却到50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。为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？答：通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。平板冷凝后，为什么要将平板倒置？既可以使培养基表面的水分更好地挥发来培养微生物吗？为什么？答：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。纯化大肠杆菌平板划线法稀释涂布平板法。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稀释操作涂布平板操作两步。目的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。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。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。平板划线操作的讨论的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。答：以免接种环温度太高，杀死菌种。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？答：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。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。4℃3～6②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。3mL1mL1mL－20℃的冷冻箱中保存。疑难解答生物的营养生殖所需的外源物质。人及动物的营养物质：水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素六类。植物的营养物质：矿质元素、水、二氧化碳等三类。微生物的营养物质：水、无机盐、碳源、氮源及特殊营养物质五类。确定培养基制作是否合格的方法1～2则需要重新制备。课题二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尿素最初是从人的尿液中发现的筛选菌株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（pH等物生长。选择性培养基选择培养基。配制选择培养基的依据根据选择培养的菌种的生理代谢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。统计菌落数目稀释涂布平板法显微镜直接计数。稀释涂布平板法统计样品中活菌的数目的原理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，3～530～300取平均值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。30~3002.落蔓延，影响计数，可在培养基中加入TTC3.本法仅限于形成菌落的微生物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。实验设计实验设计包括实验方案，所需仪器、材料、用具和药品，具体的实施步骤以及时间安排等的综合考虑和安排。pH≈7的土壤中取样。铲去表3～8cm的土壤层取样。30~300测定土壤中细菌的数量，一般选用104 105 106测定放线菌的数量，一般选用103 104 105测定真菌的数量，一般选用102 103 104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℃5~725~28℃3~424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（相同的培养基、唯独及培养时间状、大小、隆起程度、颜色疑难解答（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=（C/V）*M其中，CV代表涂布平板时所用的稀释液的体积m，M代表稀释倍数专题三植物的组织培养技术课题一菊花的组织培养植物组织培养的基本过程程。离体的植物组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织，愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。植物细胞工程具有某种生物全套遗传信息的任何一个活细胞，都具有发育成完整个体的能力，即每个生物细胞都具有全能性。但在生物体的生长发育过程中并不表现出来，这是因为在特定的时间和空间条件下，通过基因的选择性表达，构成不同组织和器官。培育作物新品种以及细胞产物的工厂化生产等。细胞分化是一种持久性的变化，它有什么生理意义？（5）比较根尖分生组织和愈伤组织的异同组织类型 细胞来（5）比较根尖分生组织和愈伤组织的异同组织类型 细胞来根尖分生组织受精卵细胞形态 细胞结构正方形 无液泡愈伤组织 高度分化细胞 无定形 高度液泡化细胞排列紧密疏松细胞去向细胞组织再分化成新个体相同点 都通过有丝分裂进行细胞增殖影响植物组织培养的条件材料：不同的植物组织，培养的难易程度差别很大。植物材料的选择直接关系到试验的成败。植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等都会影响实验结果。菊花组织培养一般选择未开选取生长旺盛嫩枝进行组培的是嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。MSNP、、、Ca、Mg、MnB、ZnCu、Mo、、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。激素：植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强趋势。在培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，其浓度、使用的先后顺序、用量的比例等都影响结果。使用顺序先生长素，后细胞分裂素使用顺序先生长素，后细胞分裂素后生长素实验结果细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高生长素／细胞分裂素比值与结果促根分化，比值高时抑芽形成促芽分化，比值低时抑根形成比值适中促进愈伤组织生长条件：PH、温度、光等环境条件。不同的植物对各种条件的要求往往不同。进行pH5.818~22℃，并且每日用日光灯照射12h.操作流程配制MS固体培养基（液。·使用时根据母液的浓缩倍数，计算用量，并加蒸馏水稀释。·配制培养基：应加入的物质有琼脂、蔗糖、大量元素、微量元素、有机物和植物激素的母液，并用蒸馏水定容到1000毫升。·在菊花组织培养中，可以不添加植物激素。原因是菊花茎段组织培养比较容易。·灭菌：采取的灭菌方法是高压蒸汽灭菌。MS培养基有哪些特点？大量元素和微量元素提供植物细胞所必需的无机盐；蔗糖提供碳源，维持细胞渗透压；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，MS培养基则需提供大量无机营养。外植体的消毒外植体：用于离体培养的植物器官或组织片段。选取菊花茎段时，要取生长旺盛的嫩枝。菊花茎段用流水冲洗后可加少许洗衣粉，用软刷轻轻刷洗，刷洗后在流水下20min左右。用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，放入体积分数为70%的酒精中摇动2~36~7s体表面水分，放入质量分数为0.1%1~2min。取出后，在无菌水中至少清洗3次，漂洗消毒液。注意：对外植体进行表面消毒时，就要考虑药剂的消毒效果，又要考虑植物的耐受能力。接种：接种过程中插入外植体时形态学上端朝上，每个锥形瓶接种7～8体接种与细菌接种相似，操作步骤相同，而且都要求无菌操作。（12h）基。然后将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中生活一段时间，进行壮苗。最后进行露天栽培。栽培外植体在培养过程中可能会被污染，原因有外植体消毒不彻底；培养基灭菌不彻底；接种中被杂菌污染；锥形瓶密封性差等。专题四酶的研究与应用课题1果胶酶在果汁生产中的作用基础知识活动：阅读“果胶酶的作用果胶是植物细胞壁和胞间层的主要组成成分之一。在果汁加工中，果胶的存在易导致果汁出汁率低，果汁浑浊。果胶酶分解果胶的作用是：①瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，②把果胶分解为 可溶性的半乳糖醛酸 ，使浑浊的果汁变得澄清，因此可以解决汁加工中出现的问题。1〗在植物细胞工程中果胶酶的作用是与纤维素酶一起除去植物细胞的细胞壁。活动：阅读“酶的活性与影响酶活性的因素酶的活性是指：酶催化一定化学反应 的能力。酶的活性高低可用一定条件下的酶促反应速度来表示，即单位时间、单位体积内应物消耗量 或 产物生成量 来表示。影响酶活性的因素有：温度 、 PH 、 激活剂 和 抑制剂 等活动：阅读“果胶酶的用量，讨论并回答下列问题：食品工业生产中最常用的果胶酶是通过 霉菌发酵 产生。确定果胶酶的最适温度、最适PH实验设计活动PH过程：实验目的：定量测定温度或pH〖思考2〗该实验与必修I中探究“影响酶活性的条件”实验有何不同？前者属于是定量分析实验，后者属于定性分析实验。澄清度。变量设计与控制：①你确定的温度梯度（或pH梯度）为 10℃或5℃（或0.51.0） 。②实验的自变量是（或p）（或滴加酸碱等）。③实验的因变量是 酶的活性 ，检测因变量的方法是测定 果汁的产出量或澄清度 。〖思考3〗果汁与果胶酶在混合之前，分装在不同试管中用同一恒温处理的目的是什么？保证果汁与果胶酶混合前后的温度相同，避免因混合导致温度变化而影响果胶酶活性。〖思考4〗该实验中是否设置了对照？若设置，那么它是如何设置的？若没有，则如何进行设置？已经设置了对照。不同的温度设置之间可以相互对照。〖思考5〗怎样排除PH和其他因素对实验结果的干扰？目的是什么?控制PH和其他因素相同，保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。〖思考6〗教材中A、B两个同学的实验设计有何不同？测定的因变量不同3．操作提示活动制备果泥：用 榨汁机 榨制果泥。在榨制橙子汁时应怎样处理橙? 不必去橙皮在探究不同PH对果胶酶活性的影响时，可以用0.1%的NaOH溶液和盐酸 调节pH。在果胶酶处理果泥时，为了是果胶酶能充分地催化反应，如何操? 用玻璃棒不时拌。的方法②注明坐标轴名的名称、单位、坐标原点以及曲线名称。③每个坐标轴上的取值单位要相等。④将实验数据标在坐标系中，并用各种线型连接起来。（三）课堂总结、点评设计实验方案制备水果泥配制果胶酶动手实验水果泥与果胶酶分别水浴保温记录实验数据将水果泥和果胶酶混合保温过滤出果汁得出结论记录果汁量改变不同的温度后重复上面的实验温度℃ 10 15 20 25 30 35 404550果汁量/ml124654321一、实验原理

专题五DNA和蛋白质技术课题六血红蛋白的提取和分离蛋白质的物化理性质：形状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等千差万别，由此提取和分离各种蛋白质。凝胶色谱法（分配色谱法：大路程短流动快小多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。凝胶材料：多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖。分离过程：混合物上柱→洗脱→大分子流动快、小分子流动慢→收集大分子→收集小分子*洗脱：从色谱柱上端不断注入缓冲液，促使蛋白质分子的差速流动。缓冲溶液原理：由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成（如H2CO3－NaHCO3，NaH2PO4/Na2HPO4等，调节酸和盐的用量，可配制不同pH的缓冲液。抵制外界酸、碱对溶液pH的干扰而保持pH稳定。凝胶电泳法：等。pH下，使蛋白质基团带上正电或负电；加入带负电荷多的SDS二、实验步骤样品处理①红细胞的洗涤洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，采集的血样要及时采用低速短时间离心分离红细胞，然后用胶头吸管吸出上层透明的黄色血浆，将下层暗红色的红细胞液体倒入烧杯，再加入五倍体积的生理盐水，缓慢搅拌10min，低速短时间离心，如此重复洗涤三次，直至上清液中没有黄色，表明红细胞已洗涤干净。②血红蛋白的释放在蒸馏水和甲苯作用下，红细胞破裂释放出血红蛋白。注：加入蒸馏水后红细胞液体积与原血液体积要相同。加入甲苯的目的是溶解细胞膜，有利于血红蛋白的释放和分离。粗分离①分离血红蛋白溶液4甲苯层2脂溶性物质的沉淀层3血红蛋白的水溶液，第4层是其他杂质的暗红色沉淀物。将试管中的液体用滤纸过滤，除去之溶性沉淀层，于分液漏斗中静置片刻后，分出下层的红色透明液体。②透析取1mL的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有300mL的物质的量的浓度为20mmol/L的磷酸缓冲液中12h分子量较小缓冲液。纯化调节缓冲液面：打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝↓ 胶面平齐，关闭出口。加入蛋白质样品：用吸管将透析后的样品沿管壁环绕移动加到色谱柱的顶端。加样后，∣ 打开下端出口，使样品渗入凝胶床内，等样品完全渗入凝胶层后，↓ 关闭出口。20mmol/L的磷酸缓冲液到适当高度↓洗脱：连接缓冲液洗脱瓶，打开下端出口，进行洗脱。↓收集分装蛋白质：待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集4.纯度鉴定 SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（选做）三、注意事项电泳技术电泳技术就是在电场的作用下，利用待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而达到对样品进行分离、鉴定或提纯的目的。红细胞的洗涤如果分层不明显，可能是洗涤次数少、未能除去血浆蛋白的原因。此外，离心速度过高和时间过长，会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀，也得不到纯净的红细胞，影响后续血红蛋白的提取纯度。如何检测凝胶色谱柱的装填是否成功由于凝胶是一种半透明的介质，因此可以在凝胶柱旁放一支与凝胶柱垂直的日光灯，检查凝胶是否装填得均匀。此外，还可以加入大分子的有色物质，观察色带移动的情况。如果色带均匀、狭窄、平整，说明凝胶色谱柱的性能良好。如果色谱柱出现纹路或是气泡，轻轻敲打柱体以消除气泡，消除不了时要重新装柱。为什么凝胶的装填要紧密、均匀？如果凝胶装填得不够紧密、均匀，就会在色谱柱内形成无效的空隙，使本该进入凝胶内部的样品分子从这些空隙中通过，搅乱洗脱液的流动次序，影响分离的效果。沸水浴处理加入洗脱液的湿凝胶的目的不但节