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選修1生物技術與實踐一、果酒和果醋的制作1果酒制作的微生物是？呼吸類型？反應式？溫度？2果醋制作的微生物是？呼吸類型？反應式？溫度？3實驗流程圖？實驗裝置？裝置如何使用？制果酒時先通氣后斷氣是為什么?果酒制作裝置能直接用于制果醋嗎?4葡萄是先沖洗還是先去梗？為什么？能洗得太干凈嗎？(家庭/工廠)5裝瓶時留有1/3的空間是為什么？6用簡易裝置制作果酒適時擰松瓶蓋目的是？能完全擰開嗎?到發(fā)酵后期產(chǎn)氣是越來越多還是越來越少？7如何防止發(fā)酵液被污染？8果酒如何檢測？鑒定酒精的重鉻酸鉀容易如何配置？如何使用？顏色如何變化？果醋如何檢測？果醋的pH比酒精高還是低？9葡萄酒一般呈紅色的原因？二、腐乳的制作1腐乳制作的微生物主要是什么？原理是什么？溫度？腐乳表面的“皮”是什么？2腐乳制作的大致流程是什么？3腐乳制作的豆腐選擇有什么講究？4加鹽的作用是？鹽的用量是多少？鹽加的時候要注意什么？5加酒的作用是？含量一般控制在多少？酒加少了會怎樣？酒加多了會怎樣？6香辛料的作用是什么？7如何防止腐乳制作過程中雜菌污染？三、微生物的分離和培養(yǎng)1什么是培養(yǎng)基？培養(yǎng)基中一般包含什么成分？為滿員一些微生物的特殊要求，培養(yǎng)基配制還需要注意什么？2培養(yǎng)基按狀態(tài)分為哪幾類？培養(yǎng)基的狀態(tài)取決于什么成分？培養(yǎng)基按功能分為哪幾類？3什么是消毒？常用方法？適用范圍？4什么是滅菌？常用方法？適用范圍？5固體培養(yǎng)基配制的一般步驟？6培養(yǎng)基能倒入平板后再滅菌嗎？倒平板時，為什么要冷卻到50左右？如何估計溫度？錐形瓶瓶口要通過火焰，為什么？倒平板是培養(yǎng)皿蓋能完全打開嗎？平板冷凝后為何要倒置？如何檢驗培養(yǎng)基是否徹底滅菌（平板是否合格）？不小心將培養(yǎng)基濺到皿蓋與皿底間的平板還能用嗎？7平板劃線操作時,接種環(huán)在什么時候灼燒？為什么？灼燒后為何要冷卻再劃線？第二次及其后的劃線為何總是從上一次劃線的末端開始？第二區(qū)域的第一次劃線沒有菌落生長可能是什么原因？8微生物純化常用方法有哪兩種？哪種適合計數(shù)？稀釋涂布平板法在涂布前，需要將涂布器作何處理才可以涂布？將1g土樣加到9mL水中是稀釋了多少倍？將10g土樣加到90mL水中是稀釋了多少倍？將1g土樣加到99mL水中是稀釋了多少倍？將菌液稀釋103、106倍如何操作？9測定微生物數(shù)量常用方法有？什么是菌落？菌落數(shù)為多少的平板適合計數(shù)？只要在30300之間就可以用來計數(shù)嗎？計算公式？如果在106稀釋度下涂布了5個平板，每個平板涂布了0.1mL菌液，得到菌落數(shù)分別是31、63、65、64、299，則10mL菌液中大約有多少菌？統(tǒng)計的數(shù)目比實際數(shù)目低還是高？為什么？10微生物的篩選原理是什么？什么是選擇培養(yǎng)基？11設置對照的目的是？如何設置對照？12分解尿素的微生物用什么培養(yǎng)基篩選？如何鑒定？13纖維素酶是一種什么樣的酶？分解纖維素的微生物用什么培養(yǎng)基篩選？如何鑒定？如何判斷微生物分解纖維素的能力大??？四、酶的研究與應用1加酶洗衣粉是指什么？常加什么酶？加酶洗衣粉能在pH小于7的水中發(fā)揮作用嗎？洗衣服的時候加點白醋能使加酶洗衣粉更好地發(fā)揮作用嗎？2加酶洗衣粉效果較好的原因是什么？加的酶都是直接分解污漬的嗎？3影響洗衣粉中酶活性的因素有哪些？表面活性劑能讓酶活性變強嗎？科學家是如何解決此類難題的？影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素有哪些？4什么是固定化技術？固定化技術有何優(yōu)點？固定化酶常用什么方法？固定化細胞常用什么方法？固定化細胞與固定化酶相比有什么優(yōu)勢？化學結合法固定化酶會影響酶的活性嗎？5固定化酵母細胞：包埋法用的載體有何特點？常用的載體有哪些？如何將酵母細胞活化？海藻酸鈉在加熱溶化的時候要注意什么？溶化后的海藻酸鈉能與酵母細胞直接混合嗎？CaCl2溶液的作用是什么？如何評價凝膠珠的質量？五、DNA的粗提取與鑒定1DNA粗提取的基因思路是什么？2DNA在不同濃度的NaCl溶解度有何規(guī)律？在什么濃度下，DNA的溶解度最?。咳绾慰刂芅aCl的濃度使DNA溶解或析出？DNA能溶于蒸餾水嗎？3什么樣的實驗材料適合提取DNA？哺乳動物的紅細胞適合嗎？4為什么加入蒸餾水能使雞血細胞破裂？5植物材料提取加入洗滌劑和食鹽的作用分別是什么？6去除濾液中的雜質可以有哪幾個方案？實驗室獲得高純度的DNA常用什么化學試劑？7讓DNA從濾液中析出為何要用冷卻的95%酒精？8DNA如何鑒定？該試劑使用時如何操作？顏色如何變化？六、植物有效成分的提取1.植物芳香油提取的方法有哪些？各種提取方法適用的范圍是什么?2.水蒸氣蒸餾法的的原理是什么？有哪些分類？3.用水蒸氣蒸餾法提取玫瑰精油的原理是什么？提取流程是怎么樣的?需要什么裝置？怎么去除玫瑰精油中的水分？4.橘皮精油不用水蒸氣蒸餾法的原因是什么，用什么方法提??？橘皮精油提取的流程是什么？關鍵措施有哪些，有什么作用？怎么實現(xiàn)油水分離？5.胡蘿卜素的作用有哪些？哪些材料可以用來提取胡蘿卜素？6.胡蘿卜素的特性有哪些？根據(jù)此特性用什么方法來提??？提取流程是怎樣的？每一步操作需要注意的事項有哪些，每一步操作的目的是什么?7.提取胡蘿卜素選用萃取劑的原則是什么?選用什么萃取劑？8.影響萃取效率的主要因素是什么？還有哪些因素也會影響萃取效率？9.胡蘿卜素提取裝置是怎樣的？有哪些安全措施？怎么濃縮提取物？10.怎么鑒定提取的胡蘿卜素？選修1生物技術與實踐一、果酒和果醋的制作1.果酒制作利用的微生物是酵母菌，該菌是兼性厭氧型的真菌（真核）。有氧條件：C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O +能量（條件：酶）；無氧條件：C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量（條件：酶,場所：細胞質基質）。酒精發(fā)酵時一般將溫度控制在1825，pH大約在4.05.8。2.果醋制作利用的微生物是醋酸菌，該菌是一種好氧型細菌（原核），即使短時間中斷通入氧氣，也會引起醋酸菌死亡。糖源充足時：C6H12O63CH3COOH；缺少糖源時：C2H5OH +O2CH3COOH+H2O。醋酸菌的最適生長溫度為3035，pH大約在5.46.3。3.實驗流程：挑選葡萄沖洗榨汁酒精發(fā)酵（果酒）醋酸發(fā)酵（果醋）。裝置各部分功能：充氣口：在釀酒時先打開，后關閉；在醋酸發(fā)酵時連接充氣泵進行充氣。排氣口：在酒精發(fā)酵時用來排出CO2的。出料口：用來取樣和出料的。制果酒時先通氣是為了讓酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖，建立種群優(yōu)勢；后斷氣是為了讓酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精。果酒制作裝置保持通氣并提高溫度可用于制作果醋。4.葡萄應先沖洗再去梗，避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機會。家庭制作葡萄酒時，葡萄不能清洗得太干凈，因為制酒過程需要的酵母菌來自葡萄表面的野生酵母菌。5.裝瓶時留有1/3的空間是為了防止發(fā)酵液溢出污染瓶口，并且酵母菌可以有氧呼吸大量繁殖。6.用簡易裝置制作果酒適時擰松瓶蓋目的是放出CO2，防止爆瓶。不能擰開，防止雜菌污染。7.防止發(fā)酵液被污染：榨汁機、發(fā)酵裝置要清洗干凈（可以用70%的酒精）；每次排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全打開瓶蓋。8.果酒檢測：嗅味和品嘗；顯微鏡觀察酵母菌；酸性條件下，重鉻酸鉀與酒精反應呈現(xiàn)灰綠色。果醋檢測：觀察菌膜的形成；嗅味和品嘗；檢測和比較醋酸發(fā)酵前后的pH；顯微鏡觀察發(fā)酵液中是否有醋酸菌。9.葡萄酒一般呈深紅色的原因：紅葡萄皮的色素進入發(fā)酵液。二、腐乳的制作1.腐乳制作的微生物主要是毛霉（還有青霉、酵母、曲霉等）。原理：毛霉等微生物產(chǎn)生的蛋白酶能將豆腐中的蛋白質分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可將脂肪水解為甘油和脂肪酸。溫度：1518。表面的“皮”是毛霉的匍匐菌絲。2.腐乳制作的流程：讓豆腐上長出毛霉加鹽腌制加鹵湯裝瓶密封腌制。3.腐乳制作的豆腐一般選擇含水量70%左右的豆腐，含水量過高不易成形，含水量過低不利于毛霉生長。4.加鹽的作用是：析出豆腐中的水分，使豆腐塊變硬；抑制微生物生長，發(fā)避免豆腐塊腐敗變質。（調味；浸提毛霉菌絲中的蛋白酶）。鹽的用法用量：逐層加鹽，隨著層數(shù)的加高而增加鹽量，接近瓶口表面的鹽要鋪厚一些。5.加酒可以抑制微生物的生長，同時能使腐乳具有獨特的香味。含量一般控制在12%左右。酒精含量過高，腐乳成熟的時間將會延長；酒精含量過低，不足以抑制微生物生長，可能導致豆腐腐敗。6.香辛料可以調制腐乳的風味，也具有防腐殺菌的作用。7.防止雜菌污染：玻璃瓶要洗凈并煮沸消毒；裝瓶時，操作要迅速小心，瓶口要密封；密封時，最好將瓶口通過酒精燈火焰，防止瓶口被污染。三、微生物的分離和培養(yǎng)1.培養(yǎng)基是人們按照微生物對營養(yǎng)物質的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質。一般成分：水、碳源（提供碳元素的物質）、氮源（提供氮元素的物質）和無機鹽。培養(yǎng)基還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質以及氧氣的要求。2.培養(yǎng)基按狀態(tài)分為液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基，可根據(jù)是否加入瓊脂來判斷。按功能可分為基本培養(yǎng)基、選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基。3.消毒是指使用較為溫和的物理或化學方法殺死物體表面或內(nèi)部的部分微生物（不包括芽孢和孢子）。消毒方法：煮沸消毒法：日常生活中的物品消毒；巴氏消毒法：對于一些不耐高溫的液體，如牛奶；化學試劑消毒法：如用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等。4.滅菌是指使用強烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子。滅菌方法：灼燒滅菌：如接種環(huán)、接種針或其他金屬用具；干熱滅菌：如玻璃器皿、金屬用具等；高壓蒸汽滅菌：如培養(yǎng)基、玻璃器皿等。5.固體培養(yǎng)基配制的一般步驟：計算稱量溶化滅菌倒平板。6.培養(yǎng)基滅菌后，需要冷卻到50 左右時（因為瓊脂在44以下會凝固），才能用來倒平板?？梢杂檬钟|摸盛有培養(yǎng)基的錐形瓶，感覺錐形瓶的溫度下降到剛剛不燙手時，就可以進行倒平板了。錐形瓶瓶口要通過火焰灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養(yǎng)基。平板冷凝后倒置是因為平板冷凝后，皿蓋上會凝結水珠，凝固后的培養(yǎng)基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以使培養(yǎng)基表面的水分更好地揮發(fā)，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。將空白平板置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，若無雜菌生長即為合格的培養(yǎng)基。在倒平板的過程中，如果不小心將培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養(yǎng)基上滋生，因此最好不要用這個平板培養(yǎng)微生物。7.平板劃線操作時,操作的第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物；每次劃線前灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結束后，接種環(huán)上殘留的菌種，使下一次劃線時，接種環(huán)上的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過劃線次數(shù)的增加，使每次劃線時菌種的數(shù)目逐漸減少，以便得到單菌落。劃線結束后灼燒接種環(huán)，能及時殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細菌污染環(huán)境和感染操作者。在灼燒接種環(huán)之后，要等其冷卻后再進行劃線，以免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種。在作第二次以及其后的劃線操作時，要從上一次劃線的末端開始劃線是因為劃線后，線條末端細菌的數(shù)目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使細菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終能得到由單個細菌繁殖而來的菌落。8.微生物純化常用的方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法，后者適合計數(shù)。將未稀釋的菌液吸取1mL加入到9mL無菌水中即可稀釋10倍。9.測定微生物數(shù)量常用方法有顯微鏡直接計數(shù)法、平板菌落計數(shù)法等。菌落是由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體。一般選擇菌落數(shù)在30300的平板進行計數(shù)。每克樣品中的菌株數(shù)=（CV）M，C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù)，V代表涂布平板時所用的稀釋液的體積（mL），M代表稀釋倍數(shù)。統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目低。這是因為當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落。10.實驗室中微生物的篩選原理：人為提供有利于目的菌株生長的條件（包括營養(yǎng)、溫度、pH等），同時抑制或阻止其他微生物生長。在微生物學中，將允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養(yǎng)基，稱做選擇培養(yǎng)基。11.設置對照的主要目的是排除實驗組中非測試因素對實驗結果的影響，提高實驗結果的可信度。微生物計數(shù)時，通常設置空白對照來排除培養(yǎng)基污染帶來的誤差。12.分解尿素的微生物可以用以尿素作為唯一氮源的培養(yǎng)基篩選。在細菌分解尿素的化學反應中，細菌合成的脲酶將尿素分解成了氨，氨會使培養(yǎng)基的堿性增強，pH升高。在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑，培養(yǎng)某種細菌后，如果pH升高，指示劑將變紅。13.纖維素酶是一種復合酶，一般認為它至少包括三種組分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，前兩種酶使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶將纖維二糖分解成葡萄糖。篩選纖維素分解菌可以采用剛果紅染色法。剛果紅可以與纖維素形成紅色復合物，當纖維素被纖維素酶分解后，剛果紅-纖維素的復合物就無法形成，培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。四、酶的研究與應用1.加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉。目前常用的酶制劑有：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶，其中，應用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。2.加酶洗衣粉可以使污漬中的大分子水解成小分子，從而使污跡容易從衣物上脫落，因而具有更好的去污能力。3.溫度、酸堿度和表面活性劑都會影響酶的活性，將酶直接加入洗衣粉中，酶很快就會失活?？茖W家通過基因工程生產(chǎn)出了能夠耐酸、耐堿、忍受表面活性劑和較高溫度的酶，并且通過特殊化學物質將酶包裹使其與洗衣粉的其他成分隔離。4.固定化酶和固定化細胞技術是利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術。這樣使酶既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以反復利用。包括包埋法、化學結合法和物理吸附法。酶更適合采用化學結合法和物理吸附法固定化，而細胞多采用包埋法固定化。5.固定化酵母細胞分析：酵母活化：讓處于休眠狀態(tài)的酵母菌重新恢復正常的生活狀態(tài)。海藻酸鈉：要小火或不間斷加熱并不斷攪拌，冷卻到室溫再與酵母細胞混合。CaCl2溶液：使海藻酸鈉形成凝膠珠（Ca2+能穩(wěn)定海藻酸鈉凝膠的結構，是一種交聯(lián)劑）。凝膠珠質量：凝膠珠呈現(xiàn)球形或橢球形，顏色呈淡黃色（如果凝膠珠不是球形或橢球形，說明海藻酸鈉濃度過高；如果凝膠珠顏色過淺呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細胞數(shù)目較少。五、DNA的粗提取與鑒定1.DNA粗提取的基因思路是利用DNA與RNA、蛋白質和脂質等在物理和化學等方面的差異，提取DNA，去除其他成分。2.DNA在濃度為0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，在蒸餾水和2mol/L的NaCl溶液中溶解度都較高。3.將DNA與蛋白質分離有3種方案：通過控制NaCl的濃度使DNA溶解或析出；直接在濾液中加入嫩肉粉，嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能夠分解蛋白質；將濾液放在6075的恒溫水浴箱中保溫。4.提取DNA的實驗材料：原則上，凡是含有DNA的生物材料都可以考慮，但是，選用DNA含量相對較高的生物組織，成功的可能性更大。動物材料常選用雞血紅細胞，植物材料常選用菜花。5.在雞血細胞液中加入一定量的蒸餾水（雞血細胞就會吸水破裂），同時用玻璃棒攪拌，過濾后收集濾液即可。6.利用植物材料提取DNA時，需要加入一定的洗滌劑和食鹽，進行充分地攪拌和研磨，過濾后收集研磨液。洗滌劑能夠瓦解細胞膜，食鹽能夠溶解DNA。7.實驗室獲得高純度的DNA常用十六烷基溴化銨（CTAB）、十二烷基硫酸鈉（SDS）或吐溫等化學試劑。8.冷卻的95%酒精的作用：抑制核酸水解酶活性，防止DNA分子降解；降低分子運動，易于形成沉淀析出；低溫有利于增加DNA分子柔韌性，減少斷裂。9.DNA鑒定：將DNA溶于2mol/L的NaCl溶液中，然后加入二苯胺試劑，沸水中加熱變藍。二苯胺試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用。六、植物有效成分的提取1.蒸餾法 壓榨法 萃取法。蒸餾法一般用于難溶于水，揮發(fā)性較強，化學性質比較穩(wěn)定加熱不易分解的物質提取。壓榨法一般用于難溶于水，化學性質不穩(wěn)定，受熱易分解，或者原料加熱易焦糊的物質提取。萃取法一般用于提取物難溶于水，易溶于有機溶劑的物質提取。2.水蒸氣蒸餾法的原理是利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的的植物芳香油攜帶出來，形成油水混合物，冷卻后，混合物又會重新分出油層和水層。水蒸氣蒸餾法分為:水中蒸餾、水上蒸餾、水氣蒸餾。3.玫瑰精油的化學性質穩(wěn)定，難溶于水，易溶于有機溶劑，能隨水蒸氣一同蒸餾。流程詳見教材P73，圖6-1。提取需要蒸餾裝置、冷凝裝置、油水分離裝置三部分。剛蒸餾得到的產(chǎn)物是乳白色的乳濁液，為油水混合物，先加入NaCl增大鹽溶液濃度，即可出現(xiàn)油水分離，放出分液漏斗下