高中生物·人教版·生物技术实践

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生物技术实践

发酵技术

果酒

原理

酒精度提高使红葡萄皮色素进入发酵液

无氧发酵/酒精发酵

酵母菌

真核生物

新陈代谢类型为异养兼性厌氧型

生殖

出芽无性生殖

休眠孢子有性生殖(条件不适宜)

附着在葡萄皮上的野生型酵母菌

环境

18-25℃

缺氧

酸性

酒精度：12°(体积分数)

果醋

原理

液体表面菌膜为醋酸菌

有氧发酵/醋酸发酵

醋酸菌

原核生物

异养需氧型

场所-细胞膜

二分裂/分裂生殖

DNA分子附着在膜上并复制为二

细胞膜延长，DNA分开

中部的细胞膜、壁向内生长

环境

30-35℃

充足氧气

糖源

充足时分解为醋酸

不足时将乙醇变为乙醛再变为醋酸

操作

装置

步骤

挑选葡萄

冲洗

榨汁

装瓶并密封，18-25℃，10-12天

果酒

充足氧气，30-35℃，7-8天

果醋

注意

装瓶时留1/3空间

瓶用体积分数70%酒精消毒

95%酒精消毒能力下降

制果酒初期需氧

制果酒时会有二氧化碳排出

检验

发酵液2mL

3mol/L硫酸3滴

振荡混匀

常温饱和重铬酸钾3滴

灰绿色

腐乳

原理

酶

蛋白质→肽

脂肪→甘油、脂肪酸

微生物

青霉、酵母、曲霉

毛霉

真核生物

xx霉即真核

同化作用类型为异养

空气中的毛霉孢子

白色菌丝

直立菌丝(直立)--吸收氧气

匍匐菌丝(横卧)

环境

15-18℃

高盐

一定湿度

操作

测定水分

精确称量研磨后的糊状样品，置于已知重量的蒸发皿中

均匀摊平后电热干燥

取出后在干燥器内冷却至室温，称重

继续烘烤至重量不再变化

制作

装置沸水消毒

切块，3cm*3cm*1cm

平铺于铺有干粽叶的盘内，等距排放留有空隙 ，再铺上干净的粽叶，控制环境，培养毛霉

分层摆放在瓶中，逐层加盐，越高盐越多，加入卤汤，密封瓶口后静置

评价

色泽基本一致，块形整齐，厚薄均匀

无异味

味道鲜美，咸淡适口，质地细腻，无杂质

注意

用含水量70%(质量分数)的豆腐

盐

析水硬化防酥烂

防腐杀菌

调味

卤汤

作用

调节色香味

防腐杀菌

酒精12%

过高延长时间

过低易变质

粽叶

提供菌种

保温

泡菜

原理

乳酸菌无氧呼吸

乳酸菌

原核生物

厌氧型

二分裂

分类

乳酸链球菌

乳酸杆菌

“形状”菌即原核生物

环境

高盐

无氧

操作

泡菜的制作

清水与盐质量比4:1配置盐水，煮沸冷却

选择火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛

蔬菜洗涤、晾晒，切分为条/片状。混合均匀装入泡菜坛内

装至半坛时加入香辛料，八成满时注入盐水使没过菜料

盖上坛盖，向水槽中注满水，注意经常补水

亚硝酸盐测定

方法

比色法

步骤

配制溶液

质量浓度4mg/mL对氨基苯磺酸溶液

溶剂为质量分数20%盐酸

质量浓度2mg/mL N-1-萘基乙二胺盐酸盐溶液

避光保存

质量浓度5mg/mL亚硝酸钠溶液

提取剂

氯化镉、氯化钡、浓盐酸调节至pH=1

氢氧化铝乳液

2.5mol/L氢氧化钠溶液

制备标准显色液

用刻度移液管吸取0.20mL,0.40mL,0.60mL, 0.80mL,1.00mL,1.50mL亚硝酸钠溶液

相当于1mg-7.5mg亚硝酸钠

置于50mL比色管中，另取一支比色管作空白对照

各管加入2.0mL对氨基苯磺酸溶液，混匀，静止4min，加入 1.0mL N-1-萘基乙二胺盐酸盐溶液，加蒸馏水使各管内液体 总体积为50mL,混匀，观察亚硝酸钠溶液颜色的梯度变化

制备样品处理液

标记好三坛泡菜，称取0.4kg，粉碎，过滤得到200mL汁液

100mL转移至500mL容量瓶中，加200mL蒸馏水、100mL提取剂

摇床振荡提取1h，加入40mL氢氧化钠溶液，蒸馏水定容至500mL

立即过滤，60mL滤液转移至100mL容量瓶，加入氢氧化铝乳液，定容至100mL，过滤

比色

吸取40mL滤液(澄清透明)，转移至50mL比色管中

器材

刻度移液管(左、中) 单标记移液管(右)

原理

盐酸酸化下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸重氮化反应 ，再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合成玫瑰红色染料

计算方法

注意

泡菜制作时温度过高、食盐过少、时间过短会导致细菌大量繁殖

10天后亚硝酸盐量开始下降

亚硝酸盐在体内适宜环境下转化为致癌物质亚硝胺

酶的研究

果胶酶

概念

果胶

植物细胞壁及胞间层主要成分之一

由半乳糖醛酸聚合而成，高分子化合物，不溶于水

影响果汁出汁率、澄清度

果胶酶

非特指，为一类酶总称

包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等

植物、霉菌、酵母菌、细菌均能产生

由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂之一

酶的抑制剂有铁、铜、锌等离子

探究温度、pH对酶活性的影响

均恒温--混合前温度与所需温度不同，混合后温度变化影响

毋须对照组，相互对照

pH由体积分数0.1%氢氧化钠或盐酸调节

加酶洗衣粉

常用酶制剂

蛋白酶

碱性蛋白酶

血渍、奶渍

脂肪酶

碱性脂肪酶

应用最广泛、效果最明显

淀粉酶

纤维素酶

保护措施

基因工程→耐性酶

化学物质包裹

酵母细胞固定化

概念

高果糖浆

果糖含量42%左右的糖浆

葡萄糖异构酶

葡萄糖→果糖

溶于葡萄糖溶液

固定化酶和固定化细胞技术

包埋法

细胞

化学结合法

物理吸附法

酶

操作

制备固定化酵母细胞

酵母细胞的活化

干酵母+蒸馏水+搅拌成糊状

配制0.05mol/L氯化钙溶液

配制海藻酸钠溶液

0.7g+50mL小烧杯+10mL水

多了凝胶珠不成形，多呈蝌蚪状 少了包裹酵母细胞太少且呈白色

小火加热并搅拌，调成糊状至完全溶化。蒸馏水定容至10mL

配液冷却后加入活化酵母细胞并充分搅拌，转移至注射器中

固定

匀速缓慢地将溶液注射到氯化钙溶液中形成凝胶珠，浸泡30min

发酵

用蒸馏水冲洗凝胶珠2-3次

洗去氯化钙，防止硬度过大影响通透性

将质量分数10%的葡萄糖溶液移至锥形瓶中,加入凝胶珠,25 ℃下发酵24 h

植物有效成分

芳香油的提取

来源

提取方法

蒸馏

压榨

萃取

分类

性质

操作

玫瑰精油的提取

材料

器材

步骤

注意

橘皮精油的提取

材料

器材

步骤

注意

胡萝卜素的提取

胡萝卜素的性质

提取方法

操作

材料

器材

步骤

注意

结果分析与评价

蛋白质技术

血红蛋白的提取与分离

方法

凝胶色谱法/分配色谱法

概念

凝胶

电泳

原理

操作

材料

猪、牛、羊或其他哺乳动物的血液

器材

步骤

样品处理

红细胞的洗涤

血红蛋白的释放

粗分离

分离血红蛋白溶液

透析

凝胶色谱操作

凝胶色谱柱制作

凝胶色谱柱装填

样品加入、洗脱

SDS-聚丙烯酰氨凝胶电泳

纯化

纯度鉴定

注意

结果评价

微生物培养

实验室的培养

概念

培养基

定义

供微生物生长繁殖的人工配制成的营养基质

要素

水

碳源

氮源

无机盐

生长因素

pH

氧气

生长因子

分类

①

天然培养基

用量、组分未知，用于工业生产

如含牛肉膏、蛋白胨的培养基

合成培养基

用量、成分精确，用于实验室

②

液体培养基

工业生产

无琼脂一般为液体

选择培养/扩大培养/富集/浓缩

半固体培养基

观察微生物运动、细菌储存

固体培养基

鉴别、选择

常用物质

牛肉膏

主要是碳

蛋白胨

主要是氮

酵母膏

碳氮及生长因子

土豆汁

碳(淀粉)及生长因子

无菌技术

意义

获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵

分类

消毒

目标

杀死物体上部分微生物(不包括芽孢、孢子)

方法

煮沸消毒法

100℃煮沸5-6min

巴氏消毒法

70-75℃——30min 80℃——15min

化学药剂消毒

酒精消毒

氯气消毒水源

灭菌

目标

杀死物体上所有微生物，包括芽孢和孢子

方法

灼烧灭菌

接种环、瓶口

外焰

干热灭菌

对象

玻璃器皿、金属用具

操作

用牛皮纸或干净的报纸包裹严密，放入干热灭菌箱

不可太挤

不可与内壁铁板接触

关好箱门，设定温度160-170℃，温度升到150℃时保持3-4h

关闭电源，自然降温至70℃下后，打开箱门，取出物品

高压蒸汽灭菌

取出内层灭菌桶，向外层锅内加入适量水，水面与三角搁架平齐

放回桶，装入待灭菌物品

不可太挤

容器口不可与桶壁接触，以免冷凝水淋湿并透入棉塞

加盖，将盖上排气软管插入内层灭菌桶排气槽内。拧紧螺栓

对角线操作

加热灭菌锅，打开排气阀，使水沸腾并排除锅内冷空气。 排尽后关闭排气阀，使温度随蒸汽压力增加而逐步上升， 至所需压力时，控制热源，按照指定时间维持压力

切断热源，使温度自然下降，当压力表压力至零时 ，打开排气阀，旋松螺栓，打开盖子，取出物品

紫外线灭菌

喷洒石炭酸/煤酚皂溶液后照射30min

方面

对实验空间、操作者进行清洁与消毒

实验器材进行灭菌

在酒精灯火焰附近操作

避免已灭菌物与未灭菌物混杂接触

操作

制备牛肉膏蛋白胨固体培养基

计算

称量

玻璃棒挑取牛肉膏

迅速

溶化

将称量好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯，加入少量水，加热

两者分离后用玻璃棒取出称量纸。加入蛋白胨、氯化钠，搅拌溶解

加入琼脂，加热搅拌熔化。补加蒸馏水至100mL

灭菌

将培养基转移至锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，皮筋勒紧，高压灭菌

100kPa，121℃，灭菌15-30min

牛皮纸、皮筋防止取出时直接接触造成污染，且透气

培养皿用几层旧报纸包紧，5-8套作一包，干热灭菌

倒平板

左手将培养皿打开一条稍大于锥形瓶口的缝隙，右手将培养基倒入，左手立即盖上皿盖

等待平板冷却凝固后，将平板倒置

防止水蒸气凝结逸出

若培养基溅在皿盖、皿底间隙，则不可继续使用

溅出培养基为杂菌提供生存条件

纯化大肠杆菌

平板划线

步骤

右手持接种环沾取一环菌液，左手打开培养皿 ，将环迅速伸入并划3-5条平行线，盖上皿盖

灼烧接种环，冷却后从第一次划线区域末端向另一区域划线。重复3/4次

倒置，放入培养箱

由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体为菌落

稀释涂布平板

步骤

将涂布器浸在酒精中，取少量菌液滴加在培养基表面

引燃涂布器，冷却后进行杂粮煎饼的制作

结果中可见菌落数应控制在30-300间。结果较实际偏小

菌种保存

临时-斜面保藏

冷藏室

长期-甘油管藏

冷冻室

特定细菌分离与计数

基本思路

取样

土壤中70%-90%为细菌

细菌适宜在接近中性的潮湿土壤中生长

铲去表层3-8cm

稀释

细菌456

放线菌345

真菌234

统计数目

活菌计数法

稀释涂布平板

显微镜直接计数

结果用“菌落数”而不是“活菌数”

筛选

引子

DNA多聚酶链式反应(PCR)是一种在体外将少量DNA大量复制的技术

从热泉的水生耐热细菌Taq中分离到耐高温的TaqDNA聚合酶

选择培养基

(微生物学中)允许特定种类的微生物生长同 时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基

培养与观察

细菌30-37℃ 1-2天

放线菌25-28摄氏度 5-7天

霉菌25-28摄氏度 3-4天

每隔24h统计一次菌落数目

同种微生物表现出稳定的菌落特征

形状

大小

隆起程度

颜色

实际操作

分解尿素的细菌

脲酶分解

在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，pH升高时指示剂变红

分解纤维素的微生物

原理

微生物产生纤维素酶，使红色纤维素-刚果红复合物降解

纤维素酶

性质

复合酶

组成

C1酶

Cx酶

纤维素→纤维二糖

葡萄糖苷酶

纤维二糖→葡萄糖

刚果红/CR是一种可与多糖物质形成红色复合物的染料

实验步骤及特点

取样

选择腐殖土等纤维素丰富的土壤

制备培养基

(选择培养)

纤维素分解细菌初始数量少，需淀粉(易分解吸收)先壮大数量

梯度稀释

涂布培养

刚果红染色

挑取菌落