选修1《生物技术实践》知识清单(2020第三版)(学生版)(B4)(PDF)

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选修 1填空背读版)
专题 1 传统发酵技术的应用
课题 1 果酒和果醋的制作
1. 果酒制作菌种是母菌是一种单细胞真菌真核生物,代谢类型为异养兼性厌氧型适宜条件下进行出芽生殖。
酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸大量繁殖,无氧条件下进行酒精发酵产生酒精
1)有氧呼吸反应式:C6H12O66H2O6O2 ─→
6CO212H2O大量能量
2无氧呼吸反应式:C6H12O6 ─→
2C2H5OH2CO2少量能量(酒原理:酵母无氧呼将葡糖转化酒精)
2. 果醋制作菌种是酸菌原核生物,代谢类型为异养需氧,以二分裂方式增殖。原理如下:
1)当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将果汁中的分解成醋酸
2)当氧气充足,缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再变为醋酸
3. 葡萄酒的自然发酵,菌种来自附着在葡萄皮上的野生型酵母菌;工业酿酒可在无菌条件下人工接种母菌菌种。
4. 葡萄酒呈现深红色的原因在发酵过程中,红葡萄皮的色素进入发酵液中,使葡萄酒呈现深红色
5. 在传统酿酒过程中,一般不需要严格的灭菌过程,是因为在缺氧、呈酸性的发酵液中酵母菌可以生长繁殖,
大多数其他微生物无法适应而受到抑制
6. 不变CO2
7. 喝剩的果酒放置一段时间后会变酸,原因是醋酸菌在有氧条件下把酒精变为醋酸
8. 制作果醋时,变酸的酒表面常常有一层白色菌膜,这层白色菌膜是酸菌大量繁殖形成的。
9. 果酒和果醋制作流程:挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵(→果酒)醋酸发酵(→果醋)
1)新鲜的葡萄应先冲洗再去梗。若先去梗再冲洗,会造成液流失和杂菌污染
2)冲洗的目的是洗去浮尘,但不能反复冲洗,以防止菌种流失
3)葡萄汁装入发酵瓶,要留约 1/3 的空间,目的是让酵母菌有氧呼吸大量繁殖,防止发酵液溢出
4)果酒制作温度控制在 1825,时间为 1012d;果醋制作温度控制在 3035,时间为 78d
5)果酒制作前期需氧后期不需,果醋制作一直需氧
10. 果酒和果醋制作的发酵装置(见右图)
1)充气口:在酒精发酵时应关闭;在醋酸发酵时连接充气泵泵入无菌空气
2)排气口:酒精发酵时排出酵母菌产生的 CO2;醋酸发酵时排出剩余的空气、CO2
3出料口:取样、监测。 4排气口连接长而弯曲的胶管目的是防止空气中微生物的污染
注:若使用带盖的瓶子制果酒果醋:在发酵过程中,每隔 12h 左右将瓶盖拧松一次,以放出 CO2,此后再将瓶
盖拧紧。当发酵产生酒精后,再将瓶盖打开,盖上一层纱布,进行制果醋的发酵。
11. 酒精检测:在酸性条件下,橙色重铬酸钾与酒精反应呈灰绿色
课题 2 腐乳的制作
1. 腐乳制作的菌种主要是毛霉,丝状真菌真核生物,代谢类型为异养需氧型,进行孢子生殖。
2. 腐乳制作原理:毛霉等微生物产生的蛋白酶能将腐乳中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,脂肪酶将脂肪水解
3. 腐乳制作流程:让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制。 为甘油和脂肪酸
1)豆腐含水量为 70%左右为宜。含水量过高,豆腐不易成;含水量过低,不利于毛霉生长
2豆腐上长毛霉:利用空气中的霉孢子温度控制在 1518保持一定湿度5d 后豆腐块表面布满菌丝;
现代腐乳生产是在严格无菌条件下将优良毛霉菌种直接接种在豆腐上,这样可免杂菌污染,保证产品品质
3)加盐方法:逐层加盐,随层数加高而增加盐量,接近瓶口表面的盐要铺厚一些,以有效止杂菌污染
盐的作用:豆腐与盐的质量比5:1盐具有析出豆腐中水分,抑制微生物生长,调味的作用。盐浓度过低,
不足以抑制微生物的生长,可能导致豆腐腐败变质;盐浓度过高,会影响腐乳的口味(苦咸)
4)卤汤由及各种香辛料组成。卤汤中酒的含量一般控制在 12%左右,酒具有抑制微生物生长及调的作用;
香辛料具有防腐杀菌和调味的作用。酒精含量过高,腐乳成熟时间会延长含量过低,不足以抑制微生物
,可能导致豆腐腐败变质
5)密封腌制:创造无氧环境,利用厌氧菌产生的酶继续厌氧发酵,促进腐乳的后熟。
课题 3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
1. 泡菜制作的菌种是酸菌来自蔬菜表面常见乳酸菌有乳酸链球菌乳酸杆菌酸杆菌常用于生产酸奶。
2. 乳酸菌属于原核生物,代谢类型为异养厌氧型,以二分裂方式增殖。
3. 泡菜制作原理:乳酸菌在无氧条件下进行乳酸发酵,葡萄糖分解成乳酸。( 反应式:C6H12O6 ─→
2C3H6O3能量
4. 含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶,是因为奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用,而抗生素能够杀死或抑制乳
酸菌的生长,因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶
5. 选用的蔬菜要新鲜,否则蔬菜中的硝酸盐易被还原为亚硝酸盐。膳食中的绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客
形式随尿排出,只有在特定的条件下(如适宜的 pH温度和一定的微生物作用)才会转变成致癌物──亚硝胺
6. 配制盐水:清水与盐的质量比为 4:1,盐水要煮沸冷却。煮沸的目的是菌除氧,冷却是为了保证乳酸菌等微生
物的生命活动不受影响盐有灭菌、渗出蔬菜中过多的水分以及调味的作用。盐水浓度不能太高,因为盐水浓
太高会引起乳酸菌细胞渗透失水,影响乳酸菌生长繁殖,甚至导致乳酸菌死亡
7. 在冷却后的盐水中加入少量“陈菜泡液”,目的是增加乳酸菌数量,缩短泡菜制作时间
8. 加入调味料后要装坛密封(坛盖边沿水槽注水),目的创造无氧条件,利用乳酸菌发酵
9. 泡菜中亚硝酸盐的含量与腌制时间腌制温度食盐用量有关。温度过高食盐用量过低腌制时间过短易造
细菌大量繁殖,使亚硝酸盐含量增加。一般在腌制 10d 后,亚硝酸盐的含量开始下降
10. 亚硝酸盐含量的测定
1)方法:比色法 2)原理: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色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比较,可以
大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。 3)步骤:配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液比色
11. 发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量,原因是发酵不同时期亚硝酸盐含量会发生变化,及时测定是为了把握
取食泡菜的最佳时机。泡菜腌制过程中,亚硝酸盐的含量增加后减少,最后稳定在较低水平
12. 从开始制作到泡菜质量最佳这段时间,泡菜液逐渐变酸,这段时间内泡菜坛中乳酸菌数量增加杂菌数量减少
原因是乳酸菌比杂菌更耐酸
专题 2 微生物的培养与应用
课题 1 微生物的实验室培养
1. 培养基按物理性质分为液体培养基和固体培养基,区别是固体培养基中加入了凝固剂琼脂按用途分为选择培养
基和鉴别培养基。微生物可在固体培养基表面形成肉眼可见的菌落固体培养基可用于微生物的分离、鉴定、
菌计数和保藏菌种。液体培养基可用于细菌的选择培养/扩大培养/富聚培养,目的是增加目的菌的数量
2. 各种培养基的具体配方不同,但一般都含水、碳源、氮源和无机盐。另外,培养基还需要满足微生物生长对
pH特殊营养物质以及氧气的要求。如培养细(乳酸菌)时需要在培养基中添加维生素培养霉(真菌)时需
将培养基的 pH 调至酸性培养细菌时需pH 调至中性或微碱性,培养厌氧微生物时则需要提无氧条件
3. 无菌技术的目的是得纯净培养物,关键是创造无菌条件,防止外来杂菌的入侵
4. 消毒和灭菌
1)消毒: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,不包括芽孢和孢子。
常用方法:沸消毒法;牛奶用氏消毒法,既杀死牛奶中微生物又使牛奶中的营养成不被破坏;酒精
拭双手、氯气消毒水源是化学药剂消毒法;接种室、接种箱或超净工作台用紫外线消毒法。
2)灭菌:用强烈的理化因素杀死物体内外所的微生物,包括芽孢和孢子
常用方法:灼烧灭菌:在火焰的充分燃烧层灼烧,可迅速彻底的灭菌,如接种环、接种针、试管口、瓶口
干热灭菌:工具为干热灭菌箱,如培养皿、试管、吸管等耐高温、需保持干燥的物品。
高压蒸汽灭菌:工具为高压蒸汽灭菌锅,如培养基、无菌水、移液管。此法能留住培养基的水分
5. 制备培养基的步骤:计算→称量→溶化(调节 pH)→灭菌→倒平板
1)在溶化后灭菌前调节 pH,若先灭菌后调 pH 污染培养基。( 2)培养基高压蒸汽灭菌,培养皿干热灭菌。
3)平板冷却凝固后需倒置,目的是防止皿盖上的冷凝水落入培养基中造成污染
6. 微生物接种方法(分离纯化细菌方法)
1平板划线法通过接种环(工具)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
基表面。在数次划线后,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,即菌落
①灼烧接种环目的:第一次灼烧:避免接种环上可能存在的微生物污染培养物以后每次划线前灼烧:死上次
划线结束后接种环上残留的菌种,使每次划线的菌种来自上次划线末端;划线结束灼烧:
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。灼烧次数=划线次数+1
②在灼烧接种环之后,要等其冷却后再进行划线,以免接种环温度太高杀死菌种
③每次从上一次划线的末端开始,目的是将聚集的菌体逐步稀释分散到培养基表面,以
便得到单个菌落
2稀释涂布平板法:用移液管(工具)无菌水将菌液进行一系列的梯度稀释,然后用
涂布器(工具)不同稀释度的菌液分别均匀地涂布到琼脂固培养基的表面进行培养。
稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物被分散成个细胞,从而能在培养基表面形成单个的菌落
①梯菌体便
②梯度稀释中,每次取样前需用手指轻压移液管橡皮头,吹吸三次,目的是使微生物和无菌水混合均
③涂布器浸在酒精中的主要目的是涂布器的灼烧灭菌做准备;为保证菌液均匀分布,应在涂布时转动培养皿
注:①以上操作均在酒精灯火焰旁进行,防止杂菌污染。②若要分离并统计活菌数,应选用稀释涂布平板法
注:③平板划线法不能用于活菌计数的原因落连成片,无法计
7. 菌种保藏:频繁使用的菌种用临时保藏法(4冷藏室),但保存时间不长,因为种易被污染或产生变;需长
罗平县第三中学
黄伟
2004 初审人教版
2020 年·第三版
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期保存的菌种用甘油管藏法(-20冷冻箱)
课题 2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1. 在自然界寻找目的菌:根据目的菌对生存环境的要求,相应的环境中去寻找。实验室目的菌株筛选原理:
为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH ),同时制或阻止其他微生物的生长。
2. 选择培养基:允许定种类的微生物生长,同时抑制或阻其他种类微生物生长的培养基。
例如:以尿素为唯一氮源的培养基可筛选出尿素分解菌;以纤维素为唯一碳源的培养基可筛选出纤维素分解菌;
石油为唯一碳源的培养基可筛选出石油分解菌;缺乏有机碳源的培养基可筛选出自养微生物缺乏氮源的培养
基可筛选出固氮微生物;加入抗生素的培养基可筛选出酵母菌、霉菌等真菌。
3. 微生物计数方法
1稀释涂布平板法(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原则:设置重复组,同一稀释度下至少涂布 3个平板,增强实验说服力和准确性;重复组结果应一致。
为了保证结果准确,一般选择菌落数在 30300 的平板进行计数。
③计算公式:每克样品中的菌株数=(C÷V)×M(/mL)其中,C代表某一稀释度下平板上生长的均菌落数
V代表涂布平板时所用的释液体积(mL)(一般为 0.1mL)M代表稀释倍数
④结
⑤需要设置未接种(或接种等量无菌水)的培养基作为空白对照,目的是判断培养基是否被杂菌污染
2)显微镜直接计数法
①主要用具:血细胞计数板显微镜
②血细胞计数板使用方法:先盖后滴再吸,即先盖盖玻片,后滴培养液,
再用吸水纸吸。
③计算公式:1mL 培养液中细胞个数=方格中细胞平均数×400×104×
稀释倍数(/mL)
④结果:估算值比实际值偏大,因为该方法不能区分细胞的死活,计数到
的细胞数包括了死亡的细胞数
4. 实验流程:土壤取样→品稀释→涂布培养与观察→计数。
1土壤取样:土壤“微生物的天然培养基”之称壤取样时应选取取富含机质pH 接近中性潮湿的、
距地表约 38cm 的土壤层。取一定量土溶于无菌水中,制成土壤溶液。
2将样品进行度稀释样品稀释度直接影响平板上生长的菌落数目。用一定稀释范围的样品液进行涂布培养,
以保证获得菌落数在 30300 之间、适于计数的平板。测定细菌数量一般选用 104105106稀释液,测定放
线菌数量一般选用 103104105倍稀释液,测定真菌数量一般选用 102103104倍稀释液进行平板培养。
3培养与观察:不同种类的微生物往往需要不同的培养温度时间将样涂布固体培养基表面不能用平
板划线法。防止皿盖上的水珠滴入培养基造成污染需将培养皿呈倒置状态放置。每隔 24h 计一次菌落数目,
最后选取菌落数目稳定时的记录作为结果,这样可以防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,同种微生物表现出稳定的菌落特征这些特征包括菌落的状、大小、隆起程度和颜色方面
4计数:落数目稳定时,取同一稀释度下至少 3个平板进行计数,求出平均值并根据所对应的释度
算出样品中细菌的数目。用记号笔标记培养皿中菌落时,应标记在皿底
5. 未接种或接种等量无菌水的培养基(空白对照)上有菌落生长,说明培养基被杂菌污染。
牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落的数目和种类远大于选择培养基时,说明选择培养基具有筛选作用。
6. 分解尿素的细菌合成的脲酶能将尿素分解为,使培养基的碱性增强,pH 升高。在以尿素为唯一氮源的选择培
养基中加入酚红指示剂(鉴别培养基)培养细菌,pH 升高,指示剂将变可初步确定该种细菌能够分解尿素。
7. 伊红美蓝培养基属于鉴别培养基,大肠杆菌代谢产物会和伊红、美蓝发生反应,使菌落呈现色。
课题 3 分解纤维素的微生物的分离
1. 纤维素是一种多糖,其组成单位是为葡萄糖。纤维素酶是一种合酶,它至少包括三种组分,即 C1酶、CX酶和
葡萄糖苷酶。纤维素─────→
C1酶、CX纤维二糖─────→
葡萄糖苷酶 葡萄糖
2. 纤维素分解菌的筛选方法刚果红染色法。刚果红(简称 CR)是一种染料,能与纤维素形成红色复合物,当纤维
素被分解后,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明透明圈的大小可反应细菌降解纤维素的能力
3. 实验流程:土壤培养梯度稀释将样涂布鉴别纤维素分解菌培养基上产生透明的菌落。
1)土壤取样:选择纤维素含量丰富的土壤环境采集土样。取一定量土溶无菌水中,制成土壤溶液。
2选择培养(扩大培养/富聚培养):以纤维素为唯一碳源的培养基,液体培养基(物理性质)选择培养基(
)选择培养的目的是增加目的菌浓度振荡培养的目的是增加培养液中溶解氧含量,提高营养物质的利用率
3)梯度稀释:目的是使纤维素分解菌分散开,以便能够得到单细胞菌落
4)涂布培养:用固体培养基(物理性质)鉴别培养基(用途)。为防止皿盖上的水珠滴入培养基造
成污染,需将培养皿呈倒置状态放置。此步也可用平板划线法。
5)筛选菌株:挑选产生透明圈菌落。透明圈越大,说明细菌分解利用纤维素的能力越强(如图)
4. 纤维素为唯一碳源的选择培养基可初步筛选出纤维素分解菌,为进一步确定得到的是纤维素分解
菌,还需要进行发酵产纤维素酶实验。纤维素酶的发酵方法有体发酵固体发酵两种。
专题 4 酶的研究与应用
课题 1 果胶酶在果汁生产中的应用
1. 果胶:1)作用:组成植细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。
1. 果胶:2)成分:由乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。
1. 果胶:3)特点:溶于水。在果汁加工中,果胶的存在易导致果汁出汁率低,果汁浑浊
2. 果胶酶:1)来源:植物霉菌酵母菌细菌均能产生果胶酶。食品加工业中的果胶酶是由霉菌发酵生产的。
2. 果胶酶:2)作用:①将不溶性的果胶分解成可溶性的乳糖醛酸,使浑浊的果汁变得澄清
②瓦解植物细胞的细胞壁胞间层,使榨取果汁变得更加容易,提高出汁率
2. 果胶酶:3)组成:是分解果胶的一类酶的总称,包括聚半乳糖醛酸酶果胶分解酶果胶脂酶等。
2. 果胶酶:4)化学本质:果胶酶是蛋白质,能被蛋白酶水解掉。
3. 酶的活性与影响酶活性的因素
1)酶的活性:①概念:指酶化一定化学反应的能力。
1)酶的活性:②表示方法:酶活性的高低可以用在一定条件下,酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。
1)酶的活性:③酶反应速度的表示方法用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
2)影响酶活性的因素:温度pH 酶的抑制剂等。
4. 实验设计
【实验一】探究温度(pH)对酶活性的影响
1)实验变量:自变量:温度(pH) 因变量:酶的活性
无关变量:果泥用量、果胶酶的浓度和用量、反应时间、过滤时间、pH(温度)等。
2)操作方法:在不同温度(pH)下,将一定量的果胶酶加入一定量的果泥中,反应同样长时间,再将反应液
同样长的时间,用量筒测量滤出的果汁的体积。
注:①探究温度对酶活性影响时,在果泥和果胶酶混合之前,它们分装在不同的试管中恒温处理,可以保证底
物和酶在混合时的温度是相同的,避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度,从而影响果胶酶活性
②探究温度(pH)对酶活性的影响时,不同的温度(pH)梯度之间就可以作为相互对照
3)判断果胶酶活性高低的方法
①测定单位时间内产生果汁的体积(出汁率)来判断。获得的果汁越多,说明果胶酶的活性越高
②比较果汁的澄清度来判断果胶酶的活性。果汁越澄清,表明果胶酶的活性越高
【实验二】探究果胶酶的用量
1)实验变量:自变量:酶的用;因变量:果汁体积;无关变量:果泥用量、反应时间、温度、pH 等。
2)判断果胶酶用量是否合适的思路
①如果随着酶的用量增加,过滤得到的果汁体积也增加,说明酶的量不足
②当酶的用量增加到某个值后,再增加酶的用量,过滤得到的果汁的体积再改变,说明酶的
用量已经足够,那么,这个值就是的最适用量
课题 2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
1. 加酶洗衣粉
1)概念:加酶洗衣粉是指含有制剂的洗衣粉。
2)酶制剂
①常用种类:蛋白酶脂肪酶淀粉酶纤维素酶四类。
②应用最广泛、效果最明显的种类是:碱性蛋白酶碱性脂肪酶
③作用原理:酶制剂能将难溶性大分子物质分解为可溶性小分子物质使污迹易从衣物上脱落。如碱性蛋白酶能
将血渍、奶渍中含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子,脂肪酶将脂肪水解成甘油脂肪酸
④影响酶活性的因素:温度酸碱度表面活性剂
⑤生产方式:通过基因工程生产出能够耐酸耐碱、忍受表面活性剂较高温度的酶。
3优点:加酶洗衣粉降低表面活性剂三聚磷酸钠的用量,使洗涤剂朝磷无磷的方向发展,减少对环境
污染。普通洗衣粉中含有磷,含污水的排放可能导致微生物藻类的大量繁殖,造成水体的污染(富营养化)
2. 实验设计
【问题 1】普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍洗涤效果的区别
①变量分析:自变量:洗衣粉的类型;因变量:洗涤效果
②对照实验:对照组:普通洗衣粉+污染物;实验组:加酶洗衣粉+污染物。
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