教师资格（统考）-生物学科-精讲班-第一部分第四章.pptx

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1、生物学科知识与教学能力（中学）精讲班教师资格（统考）授课教师：柳磊第四章 生物技术实践一、微生物的分离和培养（一）微生物的营养要求 微生物为了生存就必须从环境中吸取各种物质以合成细胞物质提供能量以及在新陈代谢中起调节作用。这些物质就称为营养物质，除了水以外主要分为碳源、氮源、无机盐、生长因子四大类。第一节 微生物的利用 这四类微生物所需营养物质的特点概括为下表：第一节 微生物的利用 营养物质定义功能种类碳源凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质提供合成细胞物质及代谢产物的原料；并为整个生理活动提供所需能源主要是葡萄糖，其次 还 有 CO2、NaHC03、脂肪酸、花生饼、石油等氮源

2、凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源提供合成细胞中含氮物质如蛋白质、核酸等的原料；少数细菌可以镀盐、硝酸盐等氮源为能源铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、氨、N2、牛肉膏、蛋白胨等；第一节 微生物的利用 无机盐为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素（包括大量元素和微量元素）的物质，多以无机盐的形式供给构成菌体成分；调节菌体内外渗透压；促进酶的活性或作为某些辅酶的组分等主要是钾、钠、钙、镁、硫、磷、铁等无机盐生长因子一类微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大，但微生物自身不能用简单的碳源或氮源合成，或合成量不足以满足机体生长需要的有机营养物质酶和核酸的组成成分维生素，某些氨基酸、嘌呤

3、、嘧啶等（二）微生物的营养类型 根据微生物对营养源中的碳源需求的不同，微生物可分为自养型和异养型微生物；根据微生物对能源需求的不同，微生物可分为光能型和化能型微生物。1.自养微生物和异养微生物的营养比较 自养微生物与异养微生物类型划分的主要依据是能否以无机碳作为生长的主要或唯一碳源，而与氮源无关。自养微生物以CO2 或碳酸盐为主要或唯一碳源进行代谢生长；异养微生物必须以有机物作为碳源进行代谢生长。第一节 微生物的利用 2.微生物的能源需求(1）自养微生物的能源 自养微生物的能源包括光能和化学能。利用光能，如蓝藻等。依靠物质氧化过程中释放的能量，如硝化细菌，能利用NH3氧化过程中释放化学能，NH

4、3既作为氮源又作为能源。第一节 微生物的利用(2）异养微生物的能源 主要来源于有机物的氧化分解碳源不仅为异养微生物提供构成细胞的物质，而且提供完成整个生命活动所需的能量另外也有部分微生物利用光能作为完成生命活动所需的能量。第一节 微生物的利用 微生物培养基的种类 1.培养基的概述 定义：因科研或生产的需要，由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养 基质（混合养料）称为培养基。特点：任何培养基都应具备微生物所需要的五大营养要素，且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭菌。第一节 微生物的利用 用途：促使微生物生长积累代谢产物；分离微生物菌种；鉴定微生物种类；微生物细胞计数；菌种保

5、藏；制备微生物制品。第一节 微生物的利用 2.培养基分类 按照不同的划分标准，培养基可分为不同的类型，可概括为下表所示：第一节 微生物的利用 划分标准培养基种类特点用途物理性质液体培养基不加凝固剂工业生产半固体培养基加凝固剂如琼脂观察微生物的运动、分类、鉴定固体培养基微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种第一节 微生物的利用 化学成分天然培养基含化学成分不明确的天然物质工业生产合成培养基培养基成分明确（用化学成分已知的化学物质配成）分类、鉴定用途选择培养基培养基中加人某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长促进所需要的微生物的生长培养、分离出特定微生物如培养酵母菌和霉菌，可在培养基中加入青霉素；

6、培养金黄色葡萄球菌，可在培养基中加人高浓度食盐鉴别培养基根据微生物的代谢特点在培养基中加入某种指示剂或化学药品鉴别不同种类的微生物如可用伊红美蓝培养基鉴别饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌（若有，菌落呈深紫色，并带有金属光泽）3.培养基的配制原则和营养构成(1）培养基的配制原则 目标要明确：根据微生物的种类、培养目的选择不同的原料配制培养基。营养要协调：配制培养基时要注意各营养物质的浓度和比例、pH要适宜。第一节 微生物的利用(2）培养基的营养构成 各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。不同培养基还要满足不同微生物对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。第一节 微生物的利用 4

7、.培养基对微生物的选择作用 培养基对微生物的选择作用主要指用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对微生物进行选择。如含伊红和美蓝的培养基是专门用来鉴定大肠杆菌的培养基。第一节 微生物的利用 5.配制牛肉膏蛋白陈固体培养基的步骤及注意事项(1）步骤：计算称量溶化灭菌倒平板(2）注意事项 倒平板的温度一般在50左右适宜温度过高会烫手，过低培养基又会凝固。平板需倒置，这样既可使培养基表面的水分更好地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。第一节 微生物的利用 6.微生物常用接种方法(1)平板划线法平板划线法是通过接种环的琼脂固体培养基的表面。在数次划线后培养，可

8、以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体菌落。第一节 微生物的利用(2)稀释涂布平板法稀释涂布平板法是指将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。第一节 微生物的利用【2014年下半年真题】某同学将液体培养基中的酵母菌接种到固体平板上，经过一段时间 培养后菌落分布如右图。下列说法正确的是（）。A.接种采用的是划线法 B.培养基没有严格灭菌 C.菌落接种前浓度高 D.菌落接种涂布不均匀【答案】D【解析】图中发现菌落分布不均匀，可能是接种时涂布不

9、均匀造成的。第一节 微生物的利用 7.消毒和杀菌的区别 消毒是指使用较为温和的物理或化学方法，仅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）。常用的消毒方法有煮沸消毒法、巴氏消毒法、酒精消毒、氯气消毒等。第一节 微生物的利用 灭菌是指使用强烈的理化因素，杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。常用的灭菌方法有灼烧灭菌法（接种环）、干热灭菌法、高压蒸汽灭菌法（培养基）等。第一节 微生物的利用 内容种类主要方法应用范围灭菌灼烧灭菌法酒精灯火焰灼烧微生物接种工具如接种环接种针或其他金属用具等，接种过程中试管口或瓶口等干热灭菌法干热灭菌箱160170加热1h2h玻璃器皿（如吸管、培

10、养皿等）、金属用具等凡不适合用其他方法灭菌又能耐高温的物品高压蒸汽灭菌法121维持15min30min培养基及多种器材、物品第一节 微生物的利用 消毒巴氏消毒法7075煮30min或80煮、15min牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液体煮沸消毒法100煮沸5min6min日常食品、罐装食品紫外线消毒法紫外线照射30min接种室、接种箱等化学药剂消毒法用体积分数为70%75%的酒精、腆酒涂抹来苏水喷洒等皮肤、伤口、动植物组织表面消毒、手术器械、塑料或玻璃器皿等8.菌种的保藏 频繁使用的菌种采用临时保藏法；长期保存，采用甘油管藏。第一节 微生物的利用 二、微生物的生长（一）微生物戴量的测

11、定方法 1.研究方法 微生物数量的测定往往是在人工培养的条件下进行的。如将少量的某种细菌接种到恒定容积的液体培养基中，并置于适当的条件下培养，然后，定期取样测定培养基里的细菌群体的生长情况。第一节 微生物的利用 2.测定方法 测细菌的细胞数量：如将待测样品与等量的已知含量的红细胞混匀后，涂布在载玻片上，经固定染色后，在显微镜下随机选若干个视野进行记数，得出细菌与红细胞的比例，再根据红细胞的含量计算出单位体积内的细菌数目。测重量：如取一定体积的培养基，经离心分离，反复洗涤后，称菌体的湿重，然后烘干称干重，再由此计算出其中的细胞总重量。第一节 微生物的利用(二)微生物的生长曲线 1.细菌的生长曲线

12、 将少量的单细胞微生物接种到一定容积的液体培养基后，在适宜的条件下培养，定时取样测定细胞数量。以细胞增长数目的对数做纵坐标，以培养时间做横坐标，绘制一条如图所示的曲线，我们称这条曲线为细菌的生长曲线。第一节 微生物的利用 2.各时期对比 细菌的生长曲线的各个时期具有明显特征，可概括为下表：第一节 微生物的利用 类别调整期对数期稳定期衰亡期时间刚接种至进入快速分裂快速分裂至 动 态 稳定稳定至开始减少一急剧减少至种群消亡生长速率几乎为零一般不繁殖最快菌数以等比数列形式增长，繁殖率死亡率几乎为零繁殖率死亡率下降，死亡率繁殖率第一节 微生物的利用 主要特征代谢活跃，体积增长快，大代谢旺盛，个体的形态

13、和生理特性比较稳定，常作为生产用的菌种和科研材料活菌数达到最高峰，种内斗争最激烈，细胞内大量积累代谢产物，特别是次级代谢产物，芽抱的形成也在此时期细胞形态最多，甚至畸形，有些细胞开始解体，释放出代谢产物量合成细胞分裂所需的酶类、ATP及其他细胞成分。其长短与菌种、培养条件等因素有关3.研究微生物群体生长曲线的实践意义（1）生产上常用对数期的细菌，作为菌种以缩短生产周期。（2）在稳定期，适当补充营养物质，有助于延长稳定期，提高代谢产物产量。（3）连续培养缩短周期，提高设备利用率，便于自动化管理。第一节 微生物的利用（三）影响微生物生长的环境因素影响微生物生长的环境因素包括温度、pH、氧等。(1）

14、温度：最适生长温度为2537。(2）pH：最适pH，细菌为6.57.5，真菌为5.0-6.0。(3）氧：对不同代谢类型的微生物群体的生长具有不同的影响。好氧型微生物：如大多数真菌等。厌氧型微生物：如某些链球菌、产甲炕杆菌等。兼性厌氧微生物：如酵母菌。第一节 微生物的利用【2016年上半年真题】为防止粮食腐败变质，应采取的保存方法是（）高温 低温 保持干燥 保持湿润 暴露空气中 隔绝空气 AB.C.D.第一节 微生物的利用【答案】B【解析】粮食腐败变质是由于微生物的生长和大量繁殖而引起的。因此粮食保存就 要尽量地杀死微生物或抑制微生物的生长和大量繁殖。食品保存才法有低温、保持干燥、隔绝空气等。若

15、在高温、保持湿润、暴露空气中的条件下，细菌真菌的繁殖会加快，因此答案选B。第一节 微生物的利用（一）常见菌种的纯化与分离大肠杆菌的纯化培养大肠杆菌纯化培养的原理：在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的菌落，即可获得较纯的菌种。纯化大肠杆菌，其关键步骤是接种，接种时要保证无菌操作，纯化培养的方法是平板划线法和稀释涂布平板法。第一节 微生物的利用（二）纤维素分解菌的分离纤维素分解菌可以产生纤维素酶，纤维素酶是一种复合酶，它能将纤维素分解为葡萄糖。纤维素分解菌的分离方法是刚果红染色法。刚果红纤维素是一种红色复合物，当纤维素被分解后，红色会消失，纤维素分解菌的菌落周围出现透明圈。所以，使用以纤维

16、素为唯一碳源的选择培养基，根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。第一节 微生物的利用（三）土壤中分解尿素的细菌的分离能合成脲酶的细菌才能分解尿素，故配制以尿素为唯一氮源的培养基，能够在该培养基上生长的细菌就是能分解尿素的细菌。实验流程：土壤取样配制土壤溶液和制备培养基系列稀释涂布平板与培养菌落计数。其中，菌落计数的方法包括直接计数法（显微镜下用特定细菌计数板或血细胞计数板）和间接计数法（稀释涂布平板法）。第一节 微生物的利用【2017年下半年真题】下列筛选方法不能成功的是（）A.在含青霉素的培养基中，筛选非抗性的大肠杆菌B.在含尿素的固体培养基中，筛选能够分解尿素的微生物C.在培养基中加入不同

17、浓度的氯化锅，筛选抗盐突变体植株D.以纤维素作为唯一碳源的培养基，筛选能分解纤维素的微生物第一节 微生物的利用【答案】A【解析】筛选的原则是人为提供有利于目的菌株生长的条件同时抑制或阻止其他 微生物的生长。在含青霉素的培养基中，因青霉素具有杀菌作用，所以能筛选出具有抗性的大 肠杆菌，A项错误。在含尿素的固体培养基中，可筛选能够分解尿素的微生物，B项正确。在培养 基中加入不同浓度的氯化钩，可以筛选出抗盐突变体植株C项正确。以纤维素作为唯一碳源的 培养基，可以筛选出能分解纤维素的微生物，D项正确。第一节 微生物的利用 四、微生物的利用（一）微生物在物质循环中的作用在生物圈内的物质循环过程中，以异样

18、型微生物为主的分解者，在有机物的矿质化过程中有着不可替代的作用，它与生产者一起共同推动着生物内的物质循环，是生态系统保持平衡。第一节 微生物的利用 1.碳素循环二氧化碳的固定：部分细菌进行光合作用，通过光合作用实现二氧化碳的固定，将二氧化碳转化为有机碳。能进行光合作用的细菌统称为光合细菌。二氧化碳的再生：微生物通过分解作用将有机碳分解再次形成二氧化碳。根据氧气的需求不同，分为好氧分解和厌氧分解两种。第一节 微生物的利用 2.氮索循环 在氮素循环中，固氮作用、氨化作用、硝化作用都有微生物的活动。固氮作用：微生物将大气中的分子态氮还原成氨和其他含氮化合物的过程。氨化作用：有机氮化物在微生物的分解作

19、用中释放出氨气的过程。硝化作用：利用微生物将氨气转化为亚硝化物或硝化物的过程。第一节 微生物的利用（二）微生物与污水处理工业迅猛发展的同时也给人们带来了一定的环境污染。在众多的污水、废水处理方法中，生物学的处理方法因具有经济方便效果好的突出优点而被广泛应用。在污水的生物学处理过程中 微生物起着特别重要的作用，它们能将水体中的含碳有机物分解成 CO2、H2S、CH4等气体；将含氮有机物分解成氨气、硝酸、亚硝酸和氮气；能使汞、砷等对人类有毒的重金属盐在水体中进行转化，以便于回收或除去。第一节 微生物的利用 一、酶的存在和简单制作方法（一）酶在生物体内的存在（或分布）部位 酶是在生物体活细胞中合成的

20、。多数酶在细胞内直接参与生物化学反应，少数的酶要分泌到细胞外发挥作用。第二节 酶的应用（二）酶的制备 1.胞内酶的制备 如果要提取存在于细胞内的酶，需要破碎生物组织细胞，可用破碎仪、研磨器或匀浆器等机械将组织细胞破碎，使酶从活细胞中释放出来，进入细胞外的溶液中，经过滤、离心制备成粗酶液。2.胞外酶的制备 对于唾液淀粉酶膜蛋白酶等分泌到细胞外的酶可以直接从动物分泌物或细胞外的组织间隙中提取。第二节 酶的应用二、酶活力测定的一般原理和方法（一）酶活力的测定 1.酶活力的含义 酶活力是指酶在催化一定的化学反应时表现出来的能力。2.酶活力测定 酶活力通常以单位时间内底物的消耗量或者在单位时间内产物的生

21、成量来表示。第二节 酶的应用（二）酶活性与影响酶活性的因素绝大多数的酶是活性蛋白质，少数是RNA。因此，一切对蛋白质活性有影响的因素一般都会影响酶的活性。酶与底物作用的反应速率受温度、pH值、酶液浓度、底物浓度、酶的激活剂或抑制剂等许多因素的影响。第二节 酶的应用（三）酶活力测定的相关实验 果胶是植物细胞壁以及细胞间层的主要组成成分之一。在果汁加工中，果胶会影响出汁率并使果汁浑浊。果胶酶可使果胶水解成可溶性半乳糖醛酸。1.探究温度和pH对果胶酶活性的影晌(1）实验流程：制备苹果泥设置一系列具有梯度的pH或温度加入果胶酶反应一段时间过滤果汁。(2）该实验的自变量是温度或pH，因变量是酶的活性，检

22、测因变量是通过测定果汁的体积或澄清度来实现的。第二节 酶的应用2.探究果胶酶催化果胶水解的最适用量(1）实验流程 该实验包括以下五个步骤：配制9种不同浓度梯度的果胶酶溶液，各取等量酶溶液分别放入试管中，并依次编号。制备苹果泥，各取等量苹果泥分别放入9支试管中，并依次对应编号。第二节 酶的应用将制得的果胶酶溶液和苹果泥放入37恒温水浴中。一段时间后，迅速混合对应编号的酶溶液和苹果泥，37恒温水浴20 min。过滤后测量果汁体积。第二节 酶的应用(2）实验结果分析说明 如果随着酶浓度的增大，过滤得到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增大到某个值后，在增加酶的用量，过滤得到的果汁的体积

23、不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值就是酶的最适用量。第二节 酶的应用三、酶的应用（一）酶在食晶加工中的作用 酶在食品工业中，主要应用于淀粉加工，乳品加工，水果加工，酒类酿造，肉、蛋、鱼类加工，面包与熔烤食品的制造，食品保藏以及甜味剂制造等工业。第二节 酶的应用1.酶在淀粉加工中的应用(1）用于淀粉加工的酶有：淀粉酶、淀粉酶、葡萄糖淀粉酶（糖化酶）、葡萄糖异构酶、脱支酶以及环糊精葡萄糖基转移酶等。(2）淀粉加工的第一步是用淀粉酶将淀粉水解成糊精，即液化；第二步是通过上述各种酶的作 用制成各种淀粉糖浆。(3）工业生产所用的葡萄糖异构酶实际上都是D木糖异构酶，通常用固定化异构酶来生产果葡糖 浆。

24、在异构酶的催化下一部分葡萄糖便转化成果糖从而产生果葡糖浆。第二节 酶的应用2.酶在乳晶加工中的应用(1）用于乳品工业的酶有：凝乳酶、乳糖酶、过氧化氢酶、溶菌酶以及脂肪酶等。凝乳酶用于制造干酪，乳糖酶用于分解牛奶中的乳糖；过氧化氢酶用于牛奶消毒；溶菌酶添加到奶粉中可以防止婴儿肠道感染脂肪酶可增加干略和黄油的香味。(2）干酪生产的第一步是用乳酸菌将牛奶发酵成酸奶；第二步是用凝乳酶将可溶性k-酪蛋白水解成 不溶性Para-k-酪蛋白和糖肤。第二节 酶的应用(3）在酸性溶液中，Ca2使酪蛋白凝固，再经过切块、加热、压榨、熟化，便制成干酪。过去，凝乳酶取自小牛的皱胃，全世界一年要宰杀4000多万头小牛，

25、来源不足，价格昂贵现在，85%的动物酶已由微生物 酶所代替凝乳酶已成为仅次于淀粉酶的大众商品酶。(4）乳糖是由半乳糖残基与葡萄糖残基通过1,4糖苷键连接而成的双糖，溶解度很低，缺乏甜味。现在，用固定化黑曲霉乳糖酶制成酶柱，让牛奶以一定的流速通过酶柱，可以生产脱乳糖的牛奶。第二节 酶的应用3.酶在水果加工中的应用 用于水果加工保藏的酶有：果胶酶、袖苷酶、纤维素酶、半纤维素酶、橙皮苷酶、葡萄糖氧化酶以及过氧化氢酶等。第二节 酶的应用4.酶在酒类酿造中的应用 啤酒厂常用大麦大米玉米等作为辅助原料来代替一部分大麦芽。使用微生物的淀粉酶、中性蛋 酶和葡聚糖酶等酶制剂来处理上述原料，可以补偿原料中酶活力不

26、足的缺陷。上述原料糖化时，添加糖化酶，可以增加发酵度，缩短糖化时间。在啤酒巴氏灭菌前加入木瓜蛋白酶或菠萝蛋白酶、霉菌酸性蛋白酶处理啤酒，可以防止啤酒混浊，延长保存期。糖化酶代替麸曲，用于制造白酒、黄酒、酒精，可以提高出酒率，节约粮食，简化设备等。第二节 酶的应用5.酶在肉、蛋、鱼类加工中的应用 用木瓜蛋白酶或菠萝蛋白酶、米曲霉蛋白酶等酶制剂，可以水解胶原蛋白，从而使肌肉嫩化。工业上嫩化瘦肉的方法有两种：一种是宰杀前，肌注酶溶液于动物体；另一种是，将酶制剂涂抹于肌肉片的表面或者用酶溶液浸肌肉。利用蛋白酶水解废弃的动物血、杂鱼以及碎肉中的蛋白质，然后抽提其中的蛋白质，以供食用，或者用作饲料。这是开

27、发人类蛋白质资源的有效途径。第二节 酶的应用6.酶在面包与熔烤食品制造中的应用 向陈面粉团添加霉菌的一淀粉酶和蛋白酶制剂，可以提高面包质量。加一淀粉酶，可以防止糕点老化；加煎糖酶，可以防止糕点中的煎糖从糖浆中析晶；加蛋白酶，可以使通心面条风味佳，延伸性好。第二节 酶的应用（二）加酶洗衣粉的洗涤效果 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。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和

28、纤维素水解为小分子物质，使洗衣粉具有更好的去污能力。第二节 酶的应用（三）酶在医药方面的应用 1.药用酶的治疗作用(1）由于体内有害物质的积累所引起的疾病，可以用酶来消除毒物。例如，用腺酶来消除血液中过量的尿素。(2）由于酶功能不正常或者酶缺乏、酶量不足所产生的疾病，可以用酶来调整，或者补充酶量。如用苯丙氨酸羟化酶可以治疗先天性缺苯丙氨酸楚化酶的苯丙酮尿症患者。第二节 酶的应用(3）癌细胞内异常的生化环境可用酶来破坏，以杀死癌细胞。(4）由于细菌、病毒引起机体产生的疾病，可以用抗生素抑制微生物代谢所需要的酶，使微生物死亡，从而恢复人体健康。第二节 酶的应用2.药用酶的种类 现已知道有药用价值的

29、酶有一百多种。其中临床疗效肯定、服用安全的酶有30多种。药用酶分成六类：一类治疗消化道疾病用酶，二类抗炎清淤用酶，三类溶解血栓用酶，四类治疗心血管病用酶，五类治疗遗传性缺酶症用酶，六类治疗肿瘤用酶。第二节 酶的应用3.酶治疗存在的难题 目前酶治疗遇到下列几个难题：(1)外源酶具有抗原性，注入人体后易产生过敏反应。(2）外源酶进入人体后极易被蛋白酶水解，被抑制剂抑制，因而在体内的半衰期很短。(3）外源酶进入人体后如何集中到发病部位以达到最高疗效。第二节 酶的应用四、固定化酶的制备和应用 1.固定化酶的制备方法 固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法，

30、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。第二节 酶的应用2.固定化酶的应用 在食品、发酵、制革、纺织以及日用化学工业方面，在抗生素、氨基酸以及有机酸等合成工业方面，在医疗诊断、环境保护以及能源开发方面，还有在生物工程、化学分析以及生物传感器方面，酶的应用日益扩大。第二节 酶的应用考题预测固定化细胞常用包埋法固定化，原因是（）。A.包埋法固定化操作最简便 B.包埋法对酶活性的影响最小 C.包埋法固定化具有普遍性 D.细胞体积大难以被吸附或结合【答

31、案】D【解析】细胞个大，难以被吸附或结合。第二节 酶的应用从生物材料中提取某些特定成分（一）植物芳香油的提取方法 植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等。具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定。水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法。根据蒸馏过程中原料放置的位置，可以将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、水上蒸馏和水汽蒸馏。第三节 生物技术在食品加工中的应用（二）提取示例(1）玫瑰精油提取流程第三节 生物技术在食品加工中的应用(2）橘皮精油提取流程 石灰水浸泡漂洗压榨过滤静置再次过滤橘皮油。(3）胡萝卡素的提取流程 胡萝卡粉碎干燥萃取（石油醚）过滤浓缩胡萝卜素鉴定（纸层析法）。第三节 生物技术在

32、食品加工中的应用二、发酵工程 发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种发酵过程和分离提纯等一系列连续的操作过程。第三节 生物技术在食品加工中的应用常用的发酵工程菌有酵母菌、醋酸菌、毛霉、乳酸菌，这四种菌的比较概括为下表：第三节 生物技术在食品加工中的应用比较项目酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物学分类真核生物原核生物真核生物原核生物生活方式异养兼性厌氧异养需氧异养需氧异养厌氧适宜温度20左右30351518室温主要生殖方式出芽生殖二分裂生殖孢子生殖二分裂生殖主要用途酿酒、发面酿醋制作腐乳制作酸菜、泡菜（一）果酒制作原理（1）酵母菌（真核细胞）进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，表达

33、式为：C6H1206-2C2H5OH+2C02+能量。（2）最适合酵母菌繁殖、酒精发酵的温度是1825。自然发酵：附着于葡萄皮上的野生型酵母菌。（3）菌种来源：人工培养：分离获得纯净的酵母菌菌种。第三节 生物技术在食品加工中的应用【2016年上半年真题】果酒制作需要利用的微生物是（）A.乳酸菌 B.醋酸菌 C.酵母菌 D.枯草杆菌【答案】C【解析】酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，是果酒制作的菌 种。故本题选C。第三节 生物技术在食品加工中的应用果醋制作原理醋酸菌为好氧型细菌，在缺少糖源时和有氧的条件下，可将乙醇（酒精）氧化成醋酸，表达式为：C2H5OH+02 CH3COOH+

34、H20。醋酸菌生长的最佳温度是3035。第三节 生物技术在食品加工中的应用酶酿酒和酿醋的过程都涉及微生物的发酵，在上述两过程中所涉及的微生物在结构上有什么本质区别？（）A.前者有细胞结构后者没有细胞结构 B.前者没有细胞结构后者有细胞结构 C.前者有成形的细胞核后者没有成形的细胞核 D.前者没有成形的细胞核后者有成形的细胞核【答案】C【解析】前者微生物为酵母菌，是真核生物；后者为醋酸杆菌，是原核生物。第三节 生物技术在食品加工中的应用（三）腐乳的制作（1）参与豆腐发酵的微生物有青霉、酵母、曲霉、毛霉等多种，其中起主要作用的是毛霉。毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基

35、酸；脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。第三节 生物技术在食品加工中的应用(2）所用豆腐的含水量为70%左右，水分过多则腐乳不易成形。温度保持在1518。毛霉逐渐生长，大约5天后豆腐表面丛生着直立菌丝（白毛）。分层加盐，并随层加高而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以防止杂菌从瓶口进入。约脂制8天，卤汤酒精含量控制在12%左右为宜。第三节 生物技术在食品加工中的应用(3）腐乳制作流程：让豆腐上长出毛霉（接种或利用空气中的毛霉孢子）加盐腌制（析出豆腐中的水分，抑制微生物生长）加卤汤装瓶（抑制微生物生长，增添腐乳风味）密封腌制（用酒精灯对瓶口灭菌后密封）。第三节 生物技术在食品加工中的应用（四）制作泡菜

36、并检测亚硝酸盐含量 1.乳酸菌制作泡菜 泡菜的制作离不开乳酸菌。乳酸菌是厌氧细菌，在无菌的情况下，将葡萄糖分解为乳酸。常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。第三节 生物技术在食品加工中的应用2.亚硝酸盐与人体 泡菜中含有一定量的亚硝酸盐。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但当人体摄人的亚硝酸盐总量达到0.30.5 g时，会引起中毒；当摄入总量达到3 g时，会引起死亡。人体摄入的绝大部分硝酸盐 会随尿排出，只有在特定的条件下会转变成致癌物亚硝胺，该物质对动物具有致畸和致突变作用。第三节 生物技术在食品加工中的应用3.测定泡菜中的亚硝酸盐含量(1）原理 在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发

37、生重氮化反应后与N-1萘基乙二胶盐酸盐结合形成攻瑰红色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行目测比较，可以大致估算出泡菜亚硝酸盐的含量。(2）过程 配制溶液制备标准显色液制备样品处理液比色计算。第三节 生物技术在食品加工中的应用【2014年下半年真题】与米酒、酸奶和腐乳制作相关的叙述，正确的是（）。A.制作前要对原料进行灭菌处理 B.制作过程中微生物都要分解有机物 C.制作过程中微生物都进行无氧呼吸 D.使用的菌种分别为酵母菌、醋酸杆菌、乳酸菌 第三节 生物技术在食品加工中的应用【答案】B【解析】腐乳制作前不需要对原料进行灭菌腐乳的制作就是利用豆腐坯上培养的 多种微生物分泌的相关酶的作

38、用，A错误；腐乳制作中的菌种主要是毛霉，异养需氧型，需要氧气，C错误；米酒制作的菌种是霉菌和酵母菌酸奶制作的菌种是乳酸菌，腐乳的制作菌种是毛 霉，这些微生物都是异养型，消耗有机物。故B正确、D错误。第三节 生物技术在食品加工中的应用一、植物组织培养技术（一）植物组织 1.理论基础 当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时在一定的营养物质、激素和其 他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。2.基本方式 愈伤组织培养（固体培养基）和细胞悬浮培养（液体培养基）。第四节 现代生物技术3.基本过程 a b c da表示离体的组织、器官或细胞，它能被培养成d的根本原因是

39、植物细胞具有全能性。b表示愈伤组织，由排列疏松、无规则、高度液泡化、无固定形态的薄壁细胞组成。它与a相比分化程度低，全能性高。若a是花药，则d是单倍体植株，对其使用秋水仙素处理可获得染色体加倍的植株。第四节 现代生物技术脱分化再分化4.操作流程 配制MS固体培养基（配制各种母液制成培养基，灭菌）外植体的消毒（用体积分数为70%的酒精 和质量分数为0.1%的氯化汞溶液对外植体进行消毒）接种（外植体为茎段时使其形态学上端朝上，要求无菌操作）培养（接种后的锥形瓶应该放在无菌箱中进行培养，并定期进行消毒，保持适宜的温度和光照）移栽（将生根的幼苗从锥形瓶中移至消过毒的珍珠岩或蛭石中生活一段时间，幼苗健壮

40、后再移至土壤中）栽培。第四节 现代生物技术【2017年下半年真题】有关植物组织培养的叙述正确的是（）。A.与扦插和嫁接的原理相同 B.愈伤组织是由薄壁细胞组成的 C.愈伤组织培养过程中都需要光照 D.必须以未分化的植物细胞为初始材料 第四节 现代生物技术【答案】B【解析】植物组织培养利用的是植物组织细胞的全能性，扦插利用的是植物的营养生殖，嫁接利用的是植物受伤后具有愈伤的机能，A项错误。脱分化过程是否需要光照应根据实验材料而定，例如，菊花茎的组织培养需要光照，而月季花药的离体培养初期不需要光照，而在后期需要光照，C项错误。植物组织培养可以利用已经分化的细胞为初始材料，D项错误。第四节 现代生物

41、技术二、DNA的粗提取相鉴定（一）实验原理1.DNA的溶解性DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。此外，DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步的分离。第四节 现代生物技术2.DNA的鉴定DNA在沸水浴条件下，遇二苯胺会被染成蓝色，因此二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。第四节 现代生物技术（二）实验步骤1.破碎细胞 获取含DNA的滤液。2.去除滤液中的杂质 用高盐浓度的溶液溶解DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂质用低盐浓度使D

42、NA析出能除去溶 解在低盐溶液中的杂质。因此通过反复溶解与析出DNA，就能够除去与DNA溶解度不同的多种杂质。第四节 现代生物技术3.纯化DNA 在含有DNA的氯化纳溶液中加入冷却的酒精溶液，溶液中出现杂质较少的丝状物（主要成分为 DNA）。第四节 现代生物技术4.DNA的鉴定 取两支20 mL的试管各加人物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液5 mL，将丝状物放入其中一支试管中用玻璃棒搅拌使丝状物溶解。然后，向两支试管中各加入4 mL的二苯胶试剂。混合均匀后，将试管 置于沸水中加热5 min待试管冷却后比较两支试管溶液颜色的变化，看看溶解有DNA的溶液是否变蓝。第四节 现代生物技术【20

43、15年上半年真题】在“DNA的粗提取”实验中，不能作为实验材料的是（）A.花椰菜 B.蚕豆根尖 C.新鲜猪血 D.新鲜鸡血【答案】C【解析】本题考查实验材料的选择。猪的红细胞中没有细胞核，不易提取到DNA，故 本题选C。第四节 现代生物技术三、PCR技术 1.原理 PCR技术的原理为DNA复制。2.条件 模板、原料、酶、ATP。3.场所 体外PCR扩增仪。第四节 现代生物技术4.方向 DNA复制的具体过程涉及DNA双链的方向。DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基（OH）末端称为3端，磷酸基团的末端称为5端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3端延

44、伸DNA链，因此，DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结 合后DNA聚合酶就能从引物的3端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5端向3端延伸。第四节 现代生物技术5.过程（1）变性：当温度上升到90以上时，双链DNA解旋为单链。（2）复性：温度下降到50左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。（3）延伸：温度上升到72左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。第四节 现代生物技术6.检测PCR扩增效果(1）将样品进行50倍稀释：取2 L PCR反应液，加入98 L蒸馏水。(2）以蒸馏水作为空白对照，在波长2

45、60nm处，将紫外分光光度计的读数调节至零。(3）延伸：将步骤（1)中的DNA稀释液加入厚度为1 cm的比色杯中，测定其在260 nm处的光吸收值（用A260 nm表示）。第四节 现代生物技术 7.PCR技术的应用 PCR技术模拟细胞内DNA的复制过程，实现对某一段DNA的扩增。PCR技术能在几小时内将极微量的DNA特异性地扩增上百万倍，从而有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的难题，大大提高了对DNA分子的分析和检测能力，被广泛地应用于基因克隆、基因序列分析、遗传病诊断、古生物学研究以及刑侦破案、亲子鉴定等诸多方面。第四节 现代生物技术四、核酸分子杂交技术 由于核酸分

46、子杂交的高度特异性及检测方法的灵敏性，它已成为分子生物学中最常用的基本技术，被广泛应用于基因克隆的筛选，酶切图谱的制作，基因序列的定量和定性分析及基因突变的检测等。其原理是：具有一定同源性的原核酸单链在一定的条件下（适宜的温度及离子强度等）可按碱基互补原则合成双链。第四节 现代生物技术杂交的双方是待测核酸序列及探针，待测核酸序列可以是克隆的基因片段，也可以是未克隆化的基因组DNA和细胞总RNA常见的有以下几种技术：1.Southern DNA印迹杂交 将在电泳凝胶中分离的DNA片段转移并结合在适当的滤膜上，然后通过标记的单链DNA或RNA探针的杂交作用检测这些被转移的DNA片段，这种实验方法叫

47、做DNA印迹杂交技术，又叫Southern Blot。第四节 现代生物技术2.Northern印迹杂交 1979年，由J.C.Alwine等人发展而来，是将RNA分子从电泳凝胶转移到硝酸纤维素滤膜或其他化学修饰的活性滤纸上，进行核算杂交的一种实验方法。也称为Northern印迹杂交（Northern Blot），用以检测某一特定的RNA（通常是mRNA）片段的存在及表达量。基本原理和基本过程与Southern Blot基本相同，主要用于鉴别DNA。探针可用DNA或RNA片段，待测样品为总RNA或mRNA。第四节 现代生物技术3.Western印迹杂交（Western Blotting）用于检测

48、蛋白质，即将电泳分离的非标记蛋白质转移到固相载体上，用特异的抗血清对蛋白质进行鉴定及定量的方法。第四节 现代生物技术4.Eastern印迹杂交（Eastern Blotting）Eastern Blotting是Western Blotting的变形，对双向电泳后蛋白质分子的印迹分析成为Eastern印迹法。所谓的双向电泳是先用等电聚焦一聚丙烯酰胺胶凝胶电泳(IEF-PAGE）分离蛋白质，然后将蛋白质的分离区带、以电驱动转移方式进行了印迹。第四节 现代生物技术5.原位杂交 将标记的核酸探针与固定在细胞或组织中的核酸进行杂交，称原位杂交。根据检测物分细胞内原位杂交和组织切片内原位杂交；根据探针与

49、待检核酸分：DNA/DNA、RNA/DNA、RNA/RNA杂交。第四节 现代生物技术五、蛋白质的提取和分离（一）原理 不同种类蛋白质的物理性质，包括形状、大小、电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等都千差万别，依此提取和分离各种蛋白质。第四节 现代生物技术1.凝胶色谱法（分配色谱法）（1）原理分子量大的分子通过多空凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。（2）凝胶材料多孔性，多糖类化合物，如葡萄糖、琼脂糖。第四节 现代生物技术(3）分离过程 混合物上柱洗脱大分子流动快、小分子流动慢收集大分子收集小分子。第四节 现代生物技术2.缓冲溶液(1）原理

50、：由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成（如H2C03-NaHC03,HAc-NaAc,NaH2PO4/Na2HP04等），调节酸和盐的用量，可配制不同pH的缓冲液。(2）缓冲液作用：抵制外界酸、碱对溶液pH的干扰而保持pH稳定。第四节 现代生物技术3.凝胶电泳法(1)原理：不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。(2）分离方法：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。(3）分离过程：在一定pH下，使蛋白质基团带上正电或负电；加入带负电荷多的SDS，形成“蛋白质 SDS复合物”，使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小。