届选修集体教案(修改版)

选修一《生物技术实践》复习教案第1讲生物技术在食品加工中的应用一、目标：(1)运用发酵加工食品的基本方法(2)测定食品加工中可能产生的有害物质二、知识框架：几种传统发酵技术的比较菌种生活方式原理发酵条件操作提示补充果酒酵母菌异养兼性厌氧型酶C6H12O6→2C2H5OH+2CO2温度：18～25℃，最适温度为20℃。PH；5.0～6.0呈酸性。氧气：先期通O2，目的是使酵母菌大量繁殖，然后密闭发酵生产酒精。选材和材料处理；防杂菌污染；控制发酵条件；正确使用发酵装置。果醋醋酸菌异养需氧型酶C2H5OH+O2→2CH3COOH+H2O温度：30℃～35℃。前期和中期，不需通入氧气，目的是进行酒精发酵，接种后需保持氧气充足。腐乳主要是毛霉异养需氧型（青霉、酵母、曲霉）蛋白酶蛋白质→多肽、氨基酸脂肪酶脂肪→甘油、脂肪酸温度为15～18℃，此温度不适于细菌、酵母菌和曲霉的生长。防杂菌污染；控制盐、酒、辛香料用量；控制前、后期发酵条件。泡菜乳酸菌异养厌氧型在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基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防杂菌污染，密封严密。选择气密性好的泡菜坛；控制腌制条件。三、解读1、果酒和醋酸发酵装置的设计思路(1)因酵母菌的繁殖需要氧气，醋酸菌是好氧菌，所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧。因酵母菌产生酒精时是厌氧的，应控制充入氧的量，故应在充气口设置开关。(2)由于在发酵过程中都产生CO2，因此又需设排气口；为防止空气中微生物的污染，排气口应连接一个长而弯曲的胶管。(3)因要对发酵的情况进行及时监测，应设置出料口便于取料。对微生物发酵过程应该从原料、装置和实验过程三个层次进行无菌操作。如①果酒与果醋制作中原料的消毒：a.榨汁前葡萄应先冲洗再去枝梗，因为若先去梗则会使一些微生物侵入果实内部，影响果酒的制作；b.体积分数为70%的酒精杀菌效果最强，其原因是浓度过低，杀菌力弱，浓度过高，又会使菌体表面蛋白质凝固形成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其内，杀菌效果受影响。②腐乳制作过程中的杀菌消毒：a.制作腐乳的玻璃瓶用温水冲洗并用酒精消毒；b.酒、盐、香辛料都有杀菌作用；c.接种、封瓶时都要进行无菌操作。2、腐乳发酵注意的问题(1)腐乳发酵中杂菌的控制①事先用馒头放在温暖潮湿处培养毛霉，当馒头上长出青点(青霉菌落)、黄点(黄曲霉菌落)、红点(红曲霉菌落)时，及时用镊子和解剖针剔除，保留白毛让其生长黑色孢子。②消毒：将豆腐块加热，杀死表面的微生物，防止其他微生物的干扰。③接种：将上述馒头上的孢子弹在豆腐块上，并用灭菌后的食品袋罩上，放在适宜的温度下培养。(2)腐乳制作所需豆腐的含水量及意义豆腐含水量以70%为宜。毛霉为异养需氧型真菌，若含水量过高，影响毛霉的有氧呼吸；若含水量过少，则不利于毛霉的生长，毛霉的代谢也离不开水。(3)配制卤汤时酒量的控制加酒的目的之一是杀死微生物。如果过少，达不到杀死微生物的目的，导致豆腐腐败；若过多，不但杀死了微生物，而且会因酒精度过高抑制了酶的活性，从而影响腐乳的成熟，同时还会因酒精含量过高而影响腐乳的风味。一般应控制在12%左右。提醒腐乳制作过程中盐、香辛料、酒精均可起到抑制杂菌生长的作用，由于越接近瓶口，微生物污染越重，故豆腐加盐时，越近瓶口处盐用量越多。3、制泡菜提醒：（1）、泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少(有O2，乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸抑制其他菌活动)积累、增多、pH下降下降(硝酸盐还原菌活动受抑制，部分亚硝酸盐被分解)发酵后期减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动)继续增多，pH继续下降下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)(2)亚硝酸盐与人体健康的关系①膳食中绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿排出，但当摄入总量较多时，可引起中毒或死亡。②亚硝酸盐在一定条件下可转化为致癌、致畸和致突变的物质——亚硝胺。(3)乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐的数量随时间变化的曲线如下：亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。例题：1．下列有关果酒、果醋和腐乳制作的叙述，正确的是()A．参与果酒发酵和果醋发酵的微生物都含有线粒体B．果酒制成后只需将装置转移至温度较高的环境中即可制作果醋C．在腐乳制作过程中必须有能生产蛋白酶的微生物参与D．在腐乳装瓶时自下而上随层数的增加逐渐减少盐量答案：C解析：酵母菌是真核生物，含有线粒体；醋酸菌是原核生物，无线粒体；果酒发酵过程中温度为18～25℃左右，而醋酸发酵温度为30～35℃，且醋酸菌是需氧型，在果醋发酵过程中，还需充足的氧气；在腐乳制作过程中必须有能生产蛋白酶的微生物参与，因为豆腐的主要成分为蛋白质；为防止杂菌污染，在腐乳装瓶时自下而上随层数的增加应增加盐量。2．果酒变酸、酸奶的制作、腐乳外部致密的一层“皮”，与其相关的微生物分别是()A．醋酸菌、乳酸菌、毛霉B.乳酸菌、毛霉、醋酸菌C．醋酸菌、酵母菌、毛霉D．酵母菌、醋酸菌、乳酸菌答案：A解析：果酒变酸是由于醋酸菌发酵产生醋酸的原因；酸奶的制作是通过乳酸菌无氧呼吸产生乳酸来完成的；腐乳外部致密的一层“皮”是毛霉生长所形成的菌丝，经腌制之后形成的。3．下列关于果醋制作的叙述中，错误的是()A．制作果醋需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧菌，所以在制作过程中需通入氧气B．醋酸菌是一种嗜温菌，对温度要求较高，一般在50℃左右C．醋酸菌能将果酒变成果醋D．当氧气、糖充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸答案：B解析：醋酸菌是好氧菌，所以在发酵过程中需要适时通入氧气；醋酸菌的最适生长温度为30～35℃；当氧气、糖都充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的果糖分解成醋酸；当缺少糖时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。4．下列关于果酒制作过程的叙述正确的是()A．应先除去葡萄枝梗，然后反复冲洗，直至彻底干净B．应控制发酵温度维持在20℃左右，变化不能太大C．发酵过程中应该不断从充气孔进行通气，以维持发酵的需氧环境D．酵母菌存在广泛、生命力强，因此果酒制作时不需对所用器具消毒灭菌答案：B解析：在精选葡萄后应先冲洗1～2次，然后除去枝梗，原因是要除去污垢，但不能洗去附着在表面的酵母菌，先去枝梗会造成汁液流失和污染；酒精发酵过程是一个厌氧过程；在有氧的条件下，醋酸菌可将酒精氧化为乙醛，进而氧化为乙酸；在酒精发酵时，一定要对器具消毒，以免杂菌污染和危害酵母菌的作用，影响酒的品质；酵母菌发酵的适宜温度是18℃～25℃。5．某同学在制作腐乳的过程中，发现豆腐腐败变质，下列不属于其原因的是()A．用盐腌制时，加盐量太少B．用来腌制腐乳的玻璃瓶，没有用沸水消毒C．制作卤汤时，料酒加的量较多D．装瓶后，没有将瓶口密封答案：C解析：豆腐腐败变质是杂菌繁殖造成的。用来腌制腐乳的玻璃瓶，没有用沸水消毒；装瓶后，没有将瓶口密封；用盐腌制时，加盐量太少或制作卤汤时加料酒量太少都会导致杂菌大量繁殖。相反，如果料酒加入过多，则不会导致杂菌大量繁殖。6．在果酒、果醋和腐乳制作中，都要防止微生物污染，下列有关叙述正确的是()A．果醋发酵阶段应封闭充气口，防止杂菌进入B．腌制腐乳的卤汤中应含有12%左右的酒精以抑制细菌的增殖C．利用自然菌种发酵果酒时，将封有葡萄汁的发酵瓶进行高压灭菌D．将长满毛霉的豆腐放在瓶中，并逐层加盐，接近瓶口部分的盐要铺薄一些答案：B解析：弄清各制作过程的条件控制原理是正确解答该题的关键。醋酸菌是好氧菌，发酵的时候需要通入无菌空气；利用自然菌种发酵时利用的就是葡萄汁中的酵母菌，高压灭菌会杀死酵母菌；腐乳制作时装坛时越靠近坛口盐越要厚一些。7．下列有关泡菜制作过程的叙述，不正确的是()A．按照清水与盐的质量比为4∶1的比例配制盐水B．按照清水与盐的质量比为5∶1的比例配制盐水C．盐水入坛前要煮沸、冷却，以防止污染D．在坛盖边沿的水槽中注满水，以保证坛内的无氧环境答案：B解析：泡菜的制作依靠的是乳酸菌的无氧呼吸，制作时要防止污染，以防泡菜腐败变质；清水与盐的质量比应为4∶1；若食盐量不足，也易造成细菌大量繁殖。8．在制备泡菜样品处理液时，对滤液起到净化作用的是()A．氢氧化铝乳液B．氢氧化钠溶液C．氯化镉溶液D．氯化钡溶液答案：A解析：测定亚硝酸盐的方法是将样品液的颜色与标准显色液进行比色，如果样品液中有其他色素颗粒就会影响对比效果。所以需净化样品液，而净化时需加入的是氢氧化铝乳液。第2讲．微生物的培养与应用※目标：(1)微生物的分离和培养(2)某种微生物数量的测定(3)培养基对微生物的选择作用(4)利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用※知识体系：微微生物的实验室培养培养基无菌技术分离、纯化大肠杆菌菌培养基的配制配制培养基的原则配制培养基的方法计算→称量→溶化→调pH→灭菌→倒平板平板划线法稀释涂布法系列稀释平板涂布一、培养基的种类及用途1．按物理状态分类培养基种类特点用途液体培养基不加凝固剂工业生产固体培养基加凝固剂(如琼脂)微生物分离、鉴定、活菌计数2.按功能分类种类制备方法原理用途举例选择培养基培养基中加入某些化学物质依据某些微生物对某些物质的抗性而设计从众多微生物中分离所需的微生物加入青霉素分离得到酵母菌和细菌鉴别培养基培养基中加入某种指示剂或化学药品依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品反应，产生明显的特征变化而设计鉴别不同种类的微生物伊红—美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌二、微生物的营养要素及培养基配方基本营养要素：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐。此外还要满足不同微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需求。营养要素来源功能碳源无机碳源CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳无机物①构成细胞中的物质和一些代谢产物；②既是碳源又是能源有机碳源糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、花生粉饼等氮源无机氮源无机氮：NH3、铵盐、硝酸盐、N2等将无机氮合成含氮的代谢产物有机氮源牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物生长因子维生素、氨基酸、碱基①酶和核酸的组成成分；②参与代谢过程中的酶促反应①微生物最常用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖；最常利用的氮源是铵盐、硝酸盐。②对异养微生物来说，含C、H、O、N的有机化合物既是碳源，又是氮源、能源。③有些培养基不需要添加特殊营养物质，生物自己能合成，如大肠杆菌能合成某些维生素，作为特殊营养物质。(2)选择培养基应用实例：①培养基中加入青霉素可以分离出酵母菌和细菌。②培养基中加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌。③培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物，因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。④当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。如石油是唯一碳源时，可以抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，达到分离能消除石油污染的微生物的目的。⑤改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生物的目的，如将培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物。三．无菌技术1概况：对实验操作空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒；将培养器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌；为避免周围微生物污染，实验操作应在酒精灯火焰附近旁进行；避免已灭菌处理的材料用具与周围物品相接触。2、比较消毒与灭菌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结果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)杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子适用实验操作的空间、操作者的衣着和手微生物的培养器皿、接种用具和培养基等常用方法煮沸消毒法(如100℃，5～6min)，巴氏消毒法(80℃，15min)，酒精、氯气、石炭酸等化学药剂消毒法灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌3、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。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。四、微生物的纯化培养及菌种的保藏1．原理在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是一个纯化的细菌菌落。2．纯化分离的方法一：平板划线法(如图1)3．纯化分离的方法二：稀释涂布平板法Ⅰ.系列稀释操作(图2)Ⅱ.涂布平板操作如图3所示4．比较解读两种分离纯化方法方法平板划线法稀释涂布平板法注意事项(1)接种环的灼烧①第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培养物②每次划线前：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线末端③划线结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者(2)灼烧接种环之后，要冷却后再进行操作，以免温度太高杀死菌种(3)划线时最后一区域不要与第一区域相连(4)划线用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破(1)稀释操作时：每支试管及其中的9mL水、移液管等均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰1～2cm处(2)涂布平板时①涂布器用体积分数为70%酒精消毒，取出时，让多余酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃②不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中，以免引燃其中的酒精③酒精灯与培养皿距离要合适，移液管管头不要接触任何物体目的在培养基上形成由单个菌种繁殖而来的子细胞群体——菌落培养平板冷凝后倒置培养，使培养基表面的水分更好地挥发，防止皿盖上水珠落入培养基造成污染5、两种纯化细菌的方法的比较项目优点缺点适用范围平板划线法可以观察菌落特征，对混合菌进行分离不能计数适用于好氧菌稀释涂布平板法可以计数，可以观察菌落特征吸收量较少，较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延适用于厌氧菌和兼性厌氧菌五．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1．筛选菌株的原理微生物的选择培养：在选择培养基的配方中，把尿素作为培养基中的唯一氮源，原则上只有能够利用尿素的微生物才能够生长。2．统计菌落数目的方法(1)显微镜直接计数法①原理：利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物数量。②方法：用计数板计算。③缺点：不能区分死菌与活菌。(2)间接计数法(活菌计数法)①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菌。②操作：a．设置重复组，增强实验的说服力与准确性。b．为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。③计算公式：每克样品中的菌株数＝(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。3．鉴定分解尿素的细菌(1)原理：CO(NH2)2＋H2O脲酶,CO2＋2NH3；由于NH3的产生，培养基碱性增强，pH升高，因此可通过检测pH的变化来判断该化学反应是否发生。(2)方法：以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种细菌，若指示剂变红，则pH升高，说明该种细菌能分解尿素。由于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，因此统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。六、分解纤维素的微生物的分离——纤维素分解菌的筛选1．纤维素酶纤维素酶是一种复合酶，它包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，具有催化分解纤维素的作用，其作用过程如下：纤维素eq\o(→,\s\up7(C1酶),\s\do5(CX酶))纤维二糖eq\o(→,\s\up7(葡萄糖苷酶))葡萄糖2．纤维素分解菌的筛选原理eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(刚果红,纤维素))→红色复合物eq\o(→,\s\up7(纤维素分解菌,,纤维素酶))红色消失，出现透明圈即可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。3．土壤中纤维素分解菌的筛选流程土壤取样→选择培养→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。典例：1、下列有关培养基和菌种鉴定的叙述不正确的是()。A．植物组织培养常用的是固体培养基B．可利用固体培养基上菌落的特征来判断和鉴别细菌的类型C．利用刚果红培养基上是否形成透明圈来筛选纤维素分解菌D．在无氮培养基中加入酚红指示剂鉴定尿素分解菌解析在只含有尿素作为氮源的培养基中加入酚红指示剂鉴定尿素分解菌。答案D2、下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述，其中错误的是()。A．用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板B．取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1mL，分别涂布于各组平板上C．将实验组和对照组平板倒置，37℃恒温培养24～48hD．确定对照组无菌后，选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数解析在细菌计数时，为保证实验结果的准确性，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，求出平均数，再根据对应的稀释度计算出样品中的细菌数。答案D3、用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数，在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下几种统计结果，正确的是()。A．涂布了一个平板，统计的菌落数是230B．涂布了两个平板，统计的菌落数是215和260，取平均值238C．涂布了三个平板，统计的菌落数分别是21、212和256，取平均值163D．涂布了三个平板，统计的菌落数分别是210、240和250，取平均值233解析在设计实验时，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，所以A、B不正确。C项虽涂布了3个平板，但是，其中1个平板的计数结果与另两个相差太远，说明在操作过程中可能出现了错误，此时，不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值。答案D第3讲植物的组织培养技术一、植物组织培养的过程1．菊花组织培养过程菊花组织脱分化,形成愈伤组织再分化,长出丛芽→生根移栽,菊花植株。2．月季的花药培养二、影响植物组织培养的因素及成功的关键1．影响因素(1)内部因素：材料的选取。(2)外部因素：营养成分的种类及配比；植物激素的用量及使用顺序；pH、温度、光照等。2．获得成功的关键(1)植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗逆性差，对培养条件要求较高。(2)培养材料一旦被微生物污染，就会导致实验失败。原因是微生物增殖快，生长迅速，消耗养分多，并产生代谢废物毒害培养材料。(3)无菌技术主要包括对操作空间、实验用具、实验材料以及操作者的消毒灭菌。一旦发现培养物被污染，特别是真菌性污染，一定不要打开培养瓶。应先将被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽灭菌锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶进行清理。三、植物激素在组织培养过程中的重要作用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，其作用及特点为：1．在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。2．使用顺序不同，结果不同(具体如下表)使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂又分化同时使用分化频率提高3.用量比例不同，结果也不同eq\a\vs4\al(\f(生长素用量,细胞分裂素用量),的比值)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①高：利于根的分化、抑制芽的形成,②低：利于芽的分化、抑制根的形成,③适中：促进愈伤组织的生长))(1)在剥离花药时，要尽量不损伤花药，否则接种后容易从受伤部位产生愈伤组织，同时还要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。(2)花药开裂长出愈伤组织或释放出胚状体时，应及时转移到分化培养基上。4、菊花茎与月季花药组织培养的比较菊花茎的组织培养月季花药组织培养理论依据植物细胞的全能性植物细胞的全能性材料选取未开花植株茎上部新萌生的侧枝完全未开放的花蕾光照状况每日用日光灯照射12h开始不需要光照，幼小植株形成后需要光照操作流程制备MS培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培选材→材料消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育影响因素选材、营养、激素、pH、温度、光照等基本过程脱分化、再分化典例：1、在菊花的组织培养操作完成了3～4d后，观察同一温室中的外植体，发现有的瓶内外植体正常生长，有的瓶内外植体死亡，你认为外植体死亡的原因不可能是()。A．培养条件，比如pH、温度等不适宜B．接种时外植体未消毒C．接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体D．将外植体倒插入培养基中解析一般来讲，进行植物组织培养时，培养条件应是相同的。答案A2、辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如下图。(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的________和________过程。(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是______。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值________(填“高”或“低”)时，有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时，应采取的灭菌方法是________。(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是________。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是______和纤维素酶。(1)脱分化(或去分化)再分化(2)琼脂低高压蒸汽灭菌(3)70%果胶酶第4讲多聚酶链式反应扩增DNA片段1．细胞内DNA复制与