选修1生物技术实践
第一部分微生物的利用（是重点）
一、课标内容：进行微生物的分离和培养
二、教学要求：
1、微生物是指结构简单、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。
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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。 -5-7涂布分离时，需要先将培养的菌液稀释，通常稀释到10～10之间，然后取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。
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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，菌落间相互影响，很难再分成单菌落，达不到分离的目的。其培养过程一般包括：培养基配制、灭菌、接种、培养等几步。
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4、细菌扩大培养要用LB液体培养基（含有蛋白胨、酵母提取物、氯化钠、水等物质。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
1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）。配制过程是：称量、溶化、调pH、分装等几步。（复习时注意联系选修２微生物的有关内容）
1、尿素又称脲，是人和哺乳动物蛋白质代谢后的产物，通常用作植物的氮肥。但它并不能
被农作物直接吸收，只有当土壤中的细菌将尿素分解成氨之后，才能被植物利用。土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶。（反应式）
2、本实验利用只含尿素这一种氮源的专一培养基，允许能合成脲酶、能分解利用尿素的微
生物生长，而不允许其他微生物的特点，从土壤微生物中分离以尿素为氮源的微生物。用LB全营养培养基作为对照组。
3、酚红在酸性条件里为黄色，在碱性条件里为红色。能合成脲酶的微生物形成的菌落周围，
由于尿素分解后产生的氨（碱性）的存在，呈现红色环带。
第二部分酶的应用（是重点）
一、课标内容：
1、研究酶的存在和简单制作方法。
2、尝试利用酶活力测定的一般原理和方法。
3、探讨酶在食品制造和洗涤等方面的应用。
4、尝试制备和应用固相化酶。
二、教学要求：
1、酶催化的应用日益广泛，已扩展到食品加工、发酵、纺织工业、制药、医疗、水产品加工、木材加工、造纸和农业等方面。除历史悠久的食品行业中用淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶外，医药行业用到的有溶菌酶、链激酶、尿激酶、凝血酶、胶原酶等，化学分析上用到的有乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、透明质酸酶。其他方面还用到纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、鞣质酶、漆酶等等。
*2酸甲酯组成。山楂（山里红）的果实中果胶含量最多。果胶起着将植物细胞粘合在一起的作用，是很好的凝固剂，可结合大量的水分，降低植物组织的分散性，去掉果胶，就会使植物组织变得松散。果胶不溶于乙醇，这是鉴别果胶的一种简易方法。果胶酶和果胶甲酯酶可水
解果胶，其最终产物是半乳糖醛酸，与制取果汁有关，同时使用这两种酶可使果汁澄清。有些微生物（如黑曲霉、米曲霉、苹果青霉等）都可以用于生产果胶酶，培养曲霉可用麸曲法，也可用液体培养法，需要添加果胶作为诱导物。
3、及其发挥作用的最佳条件。制作果汁的最佳条件是：①尽量保留水果中的营养成分；②具有水果的原始口味；③有更多的固形物；④分散程度好，不沉淀，不上浮；⑤有原始的水果色彩；⑥除去所有的机械组织，更易消化。因此，能使最多的水果成分溶解或分散在果汁中的条件就是最佳条件，达到这些条件的方法要温和，且对人体无害。
*4匀浆悬液的黏度，有利于过滤掉不溶物，并使果胶分解成半乳糖醛酸。此外，还可以用于果酒澄清，作为洗衣粉的添加剂，除去衣服上的果汁、果酱等污垢。
知识要点：
1、而又有酶活性的制剂。固定化的方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。将固定化酶装柱，当底物经过该柱时，在酶的作用下转变为产物。其优点有：①使酶固定化后有一定的机械强度，催化反应的过程可管道化、连续化和自动化；②酶不溶解在催化反应的溶液中，产物更易纯化；③固定化酶可反复使用，更经济，更利于工厂化生产；④固定化酶提高了酶的稳定性。可较长时间地贮存和使用。
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2、本实验内容是用吸附法将α
—淀粉酶的固定在石英砂上。一定浓度的淀粉溶液经过固定
化酶柱后，可使淀粉水解成糊精。用淀粉指示剂溶液测试，流出物呈红色，表明水解产物糊精生成。
3、酶作为生物催化剂与一般的催化剂有共同特点：①用量少而催化效率高；
②不改变化学反应的平衡点，酶本身在反应前后也不发生变化；③可降低反应的活化能。酶的特性：①催化效率高；②高度的专一性；③易失活；④有些酶的催化活力与辅酶、辅基和金属离子有关。（复习时注意联系必修
1和选修2中有关酶的内容）
第三部分
生物技术在食品加工中的应用
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。
二、教学要求：
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，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
1、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再加盖造成）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，这时需氧菌被杀死；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，可与对氨基苯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（μg）m
2×1000×样品处理液总体积V1/样品质量m1×测定样品液总体积V2×1000）]。
第四部分浅尝现代生物技术（是重点）
一、课标内容：
尝试植物组织培养
二、教学要求：
1、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、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、植株。需要一定的光照和温度的条件（对菊花组织来说）。
