选修1-生物技术实践知识点.doc

选修1 生物技术实践
第一部分 微生物的利用
一、课标内容：进行微生物的分离和培养
二、教学要求：
实验1 大肠杆菌的培养和分离
基本要求
1， 进行大肠杆菌的扩增，利用液体培养基进行细菌培养的操作。
2， 进行大肠杆菌的分离，用固体平面培养基进行细菌的划线培养。
发展要求
说明大肠杆菌培养的条件和实验原理。
说明
实验2和实验3不作要求。
三、考纲要求：
知识内容
要求
（1）微生物的分离和培养

掌握程度参考本考试说明中的：
1.考核目标与要求
2.实验与探究能力。

四、知识要点：
1，微生物是指结构简单、形体微小的单细胞、多细胞或没有细胞结构的低等生物，包括病毒、原核生物、原生生物和某些真菌。细菌是单细胞的原核生物，有细胞壁（肽聚糖）、细胞膜、细胞质，无成型的细胞核，只有一环状DNA分子（拟核）。以分裂（二分裂）的方式繁殖，分裂速度很快。用革兰氏染色法将细菌分为革兰氏阳性菌（革兰氏染液染色后，再脱色处理，细菌仍保留染色液的颜色）和革兰氏阴性菌两大类，区别在细胞壁的成分不同。大肠杆菌是革兰氏阴性（细胞壁薄，有荚膜）、兼性厌氧的肠道杆菌。
*2，细菌的分离方法有两种：划线分离法和涂布分离法。是消除污染杂菌的通用方法，也是用于筛选高表达量菌株的最简便方法之一。划线分离就是用接种环蘸菌液后在含有固体培养基的培养皿平板上划线，在划线的过程中菌液逐渐减少，细菌也逐渐减少，。划线最后，可使细菌间的距离加大。将接种后的固体培养基培养10～20小时后，一个细菌细胞就会繁殖成许多细菌细胞，形成菌落，不会重叠。在斜面上划线，则每个斜面的菌群就是有一个细菌产生的后代。用于基因工程的大肠杆菌的工程菌，可以用划线分离法获得产物表达能力高的菌株。由于工程菌的质粒中通常有抗性基因（如抗氨苄青霉素基因），如在培养基中加入一定量的氨苄青霉素，由于非工程菌的其他杂菌都没有抗性基因，所以在划线后只有存在抗性基因的工程菌能生存下来。
涂布分离时，需要先将培养的菌液稀释，通常稀释到10-5～10-7之间，然后去0.1ml不同稀释度的稀释菌液放在培养皿的固体培养基上，用玻璃刮刀涂布在培养基平面上进行培养，在适当的稀释度下，可产生相互分开的菌落。通常每个培养皿中有20个以内的单菌落为最合适。将每个菌落分别接种在斜面上扩增培养后，再做功能性实验。
划线分离法，方法简单；涂布分离法，单菌落更易分开，但操作复杂。
3， 在培养微生物时，必须进行无菌操作。其首要条件是各种器皿必须是无菌的，各种培养基也必须是无菌的，转移培养基、倒平板、接种、平板划线、平板稀释涂布等操作中的每一步都要做到无菌（防止杂菌污染）。进行恒温培养时，要将培养皿倒置，是因为培养基中的水分会以水蒸气的形式蒸发，倒放培养皿会使水蒸气凝结成水滴后，落入培养基的表面并且扩散，菌落中的细菌也会随水扩散，菌落见相互影响，很难在分成单菌落，达不到分离的目的。
4， 细菌扩大培养要用LB液体培养基（通用培养基、常用于做生理学研究和发酵工业），划线分离要用LB固体培养基（常用于微生物分离、鉴定、计数和菌种保存）。“细菌喜荤，霉菌喜素”，通常细菌培养基要用蛋白胨和酵母提取物来配制，还要加入一定的氯化钠，以维持一定的渗透压；霉菌培养基一般用无机物配制或添加蔗糖的豆芽汁即可。尽管培养基的配方各不相同，但其基本成分都一样（五类）。（复习时注意联系微生物的有关内容）
第二部分 酶的应用
考纲要求
知识内容
要求
（1）酶的简单制作方法与酶活力测定的一般原理和方法
（2）酶在食品制造和洗涤等方面的应用
（3）制备和应用固相化酶
掌握程度参考本考试说明中的：
1.考核目标与要求
2.实验与探究能力。
知识要点
酶是细胞合成的生物催化剂，几乎所有的生命活动都离不开酶。随着生物科学技术的发展，酶已走进人们的生产和生活。
一、果胶酶在果汁生产中的作用
制作果汁要解决两个主要问题：一是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏度高，容易发生沉淀。因此，在生产上，人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决上述问题。
果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
在食品工业，果胶酶主要应用于水果加工业，主要有：①水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的粘度，有助于压榨并提高出汁率；②在进行果汁沉降和离心时，能破坏果汁中悬浮物的稳定性，使其凝聚沉淀，果汁得到澄清；③经果胶酶处理的果汁比较稳定，不再发生混浊；④在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到澄清作用，还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀；⑤果胶酶可用于桔子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。
在饲料工业，果胶酶也有着广泛的应用，主要有：①果胶酶与纤维素酶、半纤维素酶等配合，可降解植物细胞壁中果胶和纤维，促使淀粉、脂类、维生素和蛋白质等释放出来，从而提高了饲料的营养价值；②果胶酶可降低饲料的粘度，促进饲料在动物消化道内的消化吸收。
二、加酶洗衣粉在洗涤中的作用
当你自己动手洗衣服时，会发现有油渍、汗渍或血渍的衣服很难彻底洗干净，其实油渍、汗渍或血渍等中的成分也无非就是蛋白质、脂质、淀粉和纤维素等。而相应的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶等就能将其水解为小分子物质，从而将其清除。
加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。碱性蛋白酶制剂可以使奶渍、血渍等多种蛋白质污垢降解成易溶于水的小分子肽。碱性蛋白酶的主要产生菌是某些芽孢杆菌。
衣物上脂质污垢的主要成分是甘油三酯。甘油三酯很难被一般洗衣粉中的表面活性剂乳化，而留在衣物上的甘油三酯容易发生氧化反应，使纺织品变黄变脆。碱性脂肪酶制剂能将甘油三酯水解成容易被水冲洗掉的甘油二酯、甘油单酯和脂肪酸，从而达到清除衣物上脂质污垢的目的。碱性脂肪酶的主要产生菌是某些青霉。
这些酶制剂不仅可以有效地清除衣物上的污渍，而且对人体没有毒害作用，并且这些酶制剂及其分解产物能够被微生物分解，不会污染环境。所以，加酶洗衣粉受到了人们的普遍欢迎。
三、固定化酶和固定化酶的制作原理
通常情况下酶都是在水溶液中与底物进行反应，因此酶在反应系统中是与底物、产物混在一起的，反应结束后，即使仍有较高活力，也很难再回收利用。另外，在水溶液中起作用的酶也给产物进一步分离纯化带来了困难。
1．固定化酶
固定化酶就是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。 固定化酶与游离酶相比不但稳定性好，而且与底物和产物容易分离，且易于控制，能反复多次使用，便于运输和贮存，有利于自动化生产。因此，固定化酶在工业、医学和生化分析等方面的应用发展较快。
2．固定化酶的制作原理
酶固定化方法由酶的性质和载体特性所决定，主要包括：吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。
吸附法：有物理吸附法和离子交换法两种。物理吸附法是将酶蛋白的分子吸附在惰性载体上，但要选择不引起变性且能保持一定酶活力的载体，对蛋白质有高度吸附能力的有机硅胶、活性碳和石英砂等。离子交换法是利用蛋白质的两性性质，使其带有电荷的基团与离子交换剂形成离子键，而被交换结合至交换剂上。
共价偶联法（载体偶联法）：酶蛋白的一些基团，包括羧基末端、氨基末端等，在温和的条件下能与载体共价结合，从而被固定。但结合的部位必须不是酶的活性中心，也不是维持其空间结构的必需基团。这种结合稳定性好，酶不易脱落，可使用较长时间。
交联法：是指通过双功能试剂，将酶和酶联结成网状结构的方法，交联法使用的交联剂是戊二醛等水溶性化合物。
包埋法：是指将酶包裹在多孔的载体中，如将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中，或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中。前者包埋成格子型，后者包埋成微胶囊型。
第三部分 生物技术在食品加工中的应用
第四部分 浅尝现代生物技术
一、 课标内容：
1，运用发酵食品加工的基本方法。
2，测定食品加工中可能产生的有害物质。
3，尝试植物组织培养
二、考纲要求：
知识内容
要求
（1）发酵食品加工的基本方法
（2）测定食品加工中可能产生的有害物质
（3）植物的组织培养
掌握程度参考本考试说明中的：
1.考核目标与要求
2.实验与探究能力。
三、教学要求：
实验8 果酒及果醋的制作
基本要求
1， 制作葡萄酒和果酒。
2， 制作果醋。
发展要求
设计并安装简单的生产果酒及生产果醋的装置。
说明

知识要点（注意与微生物、呼吸作用的联系）：
1，酿酒和制醋有关的微生物分别是酵母菌（真菌）和醋杆菌（细菌）。制作酒和醋的过程：在糯米或大米与酒曲混匀后，放在温度较高的地方，米先变甜，即生成了糖，这是由于黑曲霉或黑根霉的淀粉酶将淀粉水解成糖。甜度增加后，再放到温度低的地方保持厌氧条件，酵母就开始工作，使糖变成酒（糖酵解）。反应式 。如果时间太长，在有氧条件下，醋酸菌就开始作用，将乙醇氧化成乙酸，也就是变酸生成醋。反应式 。
2，用葡萄制作葡萄酒时，一般不加蔗糖，都只用野生酵母，但是本实验为了加速反应，使观察更直观，需要有更多底物参加反应，所以加入酵母使酒精发酵占有优势。使用高锰酸钾溶液浸泡葡萄的目的是为了防止杂菌污染，也是消灭了野生酵母。发酵瓶中的液体不能装满是因为发酵过程中气体产生，如果装满会使液体外溢，导致发酵液损失和瓶口等处污染杂菌，影响产物品质。用装着水的弯曲玻璃管可以防止氧气进入，发酵产生的二氧化碳可以出去，还可以防止空气中杂菌的污染。
3， 制醋有固态发酵和液态发酵，本实验属于固定化菌体连续发酵工艺。制醋时要向发酵瓶中通入空气，保证发酵是一个氧化过程，要用棉花过滤是防止空气中的微生物进入。
实验10 泡菜的腌制和亚硝酸的测定
基本要求
1， 进行泡菜的腌制。
2， 测定泡菜中亚硝酸的含量。
发展要求
讨论相关的食品安全问题。
说明
实验7不作要求。实验9 有条件的学校可以做。
知识要点：
1， 泡菜腌制过程中起作用的主要是假丝酵母和乳酸菌。这类食品含有乳酸和丰富的维生素、矿物质等营养成分，但蛋白质含量低，还含有一定量的亚硝酸盐。所用原料是白菜、洋白菜等。在无氧的条件（由所用容器的凹槽加水在加盖造成）下，微生物利用菜中的糖和其他营养物进行发酵，乳酸菌将糖分转化为乳酸，这是需氧菌被杀死；当有机酸增加到一定程度时，乳酸菌被杀死，出现酵母和霉菌，并逐渐产生亚硝酸。加白酒的作用是可抑制杂菌的生长，也是一种调味剂，增加醇香感。加盐不要太多，否则会使乳酸菌发酵迟缓。温度高则发酵快，但口味差些。
2， 杂菌较少的原因是乳酸菌产生的乳酸球菌肽对许多革兰氏阳性菌有抗菌作用，蛋白质含量低，白酒的抑制作用等。
3，亚硝酸盐是对人体有害，引起中毒，可致癌的物质，由假丝酵母产生。可与对氨基本磺酸发生重氮化反应，这一产物再与N—1—萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物，可用光电比色法定量。实验步骤包括样品处理、测定、标准曲线（以亚硝酸钠质量为横坐标以光密度OD值为纵坐标）、计算[亚硝酸盐含量（mg/kg）X1=通过标准曲线得到的亚硝酸盐质量（ug）m2×1000×样品处理液总体积V1/样品质量m1×测定样品液总体积V2×1000）]。
实验11 植物组织培养
基本要求
1， 进行菊花的组织培养。
2， 尝试植物激素的应用。
发展要求

说明

知识要点（注意与选修2、3中的植物组织培养的联系）：
1，植物无性生殖的方法有扦插、嫁接和组织培养等。植物组织培养有两种形式：愈伤组织培养（固体培养基、琼脂培养基）和细胞悬浮培养（液体培养基）。植物组织培养的原理是细胞的全能性。植物组织培养的应用在快速繁殖、除去植物病毒、新品种的培育（诱变育种、花药或花粉的单倍体培育、细胞融合、基因工程等）、品种资源的保护、某些代谢产物（如色素、芳香物质等）的生产等方面。植物组织培养的过程包括脱分化和再分化。
2，培养基是组织培养时植物组织或器官赖以生长和发育的营养条件。包括植物需要的大量元素、微量元素、有机成分、激素和琼脂。培养基中通常加一定量的蔗糖是除作为营养成分外，还用于维持一定的渗透压。细胞分裂素/生长素的摩尔浓度比决定组织是生根还是生芽，当两者比例高时（细胞分裂素＞生长素），诱导芽的生成；两者大致相等时（细胞分裂素=生长素），愈伤组织继续生长而不分化；两者比例低时（细胞分裂素＜生长素），诱导根的形成。但实验中不用天然激素而是用人工合成的激素（如奈乙酸NAA、6—苄基氨基腺嘌呤BA等）是因为植物中存在相应的分解天然激素的酶而没有人工合成激素的相应的酶，所以天然激素在植物体内作用和存在的时间短，人工合成激素的作用和存在的时间长，作用效果明显。最常用的MS培养基（生芽培养基、生根培养基）。配制过程包括称量、溶解、调pH、融化、分装（三角瓶）、加盖灭菌等步骤。
3，培养过程应该在无菌的条件下进行，实验经过外植体—愈伤组织—丛状苗—生根苗—移栽植株。需要一定的光照和温度的条件。

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