生物選修一知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一、微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用（一）微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)培養(yǎng)基概念：人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)。成分：一般都含有水、碳源、氮源和無機(jī)鹽。此外，還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。例如，培養(yǎng)乳酸桿菌時(shí)需要在培養(yǎng)基中添加維生素，培養(yǎng)霉菌時(shí)需將培養(yǎng)基的pH調(diào)至酸性，培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)需將pH調(diào)至中性或微堿性，培養(yǎng)厭氧微生物則需要提供無氧的條件。分類：按物理性質(zhì)可分為液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基。固體培養(yǎng)基中常需加入凝固劑，如瓊脂。按功能可分為選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基。選擇培養(yǎng)基可允許特定種類的微生物生長，同時(shí)抑制或阻止其他微生物生長，如以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基可篩選出能分解尿素的細(xì)菌；鑒別培養(yǎng)基可用于鑒別不同種類的微生物，如伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基可鑒別大腸桿菌，在該培養(yǎng)基上，大腸桿菌的菌落會(huì)呈現(xiàn)黑色。無菌技術(shù)目的：防止外來雜菌的入侵，獲得純凈的培養(yǎng)物。方法：包括消毒和滅菌。消毒是指使用較為溫和的物理或化學(xué)方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體有害的微生物（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、化學(xué)藥劑消毒法（如用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等）。滅菌則是指使用強(qiáng)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，常用的滅菌方法有灼燒滅菌（如接種環(huán)、接種針等金屬用具）、干熱滅菌（如玻璃器皿和金屬用具等）、高壓蒸汽滅菌（如培養(yǎng)基等）。微生物接種方法平板劃線法：通過接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。在數(shù)次劃線后，最終可以得到由單個(gè)細(xì)胞繁殖而來的菌落。操作時(shí)要注意每次劃線前都要灼燒接種環(huán)，冷卻后再從上次劃線的末端開始劃線，以保證菌種的稀釋效果。稀釋涂布平板法：將菌液進(jìn)行一系列的梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到固體培養(yǎng)基表面，進(jìn)行培養(yǎng)。在稀釋度足夠高的菌液里，聚集在一起的微生物將被分散成單個(gè)細(xì)胞，從而在培養(yǎng)基表面形成單個(gè)菌落。該方法不僅可以用于微生物的分離，還可以用于統(tǒng)計(jì)樣品中活菌的數(shù)目，統(tǒng)計(jì)結(jié)果往往比實(shí)際活菌數(shù)目低，因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí)，平板上觀察到的只是一個(gè)菌落。（二）微生物的篩選與應(yīng)用土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)篩選原理：能合成脲酶的細(xì)菌才能分解尿素，在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基上，只有能分解尿素的細(xì)菌才能生長，從而篩選出該類細(xì)菌。統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目方法：常用稀釋涂布平板法。統(tǒng)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性受多種因素影響，如稀釋度的選擇、涂布操作是否均勻等。為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)在30-300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)，同一稀釋度下，至少涂布3個(gè)平板，取平均值。計(jì)算公式為：每克樣品中的菌株數(shù)=（同一稀釋度3個(gè)平板上菌落平均數(shù)÷涂布平板時(shí)所用稀釋液體積）×稀釋倍數(shù)。分解纖維素的微生物的分離纖維素酶：是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)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。篩選原理：剛果紅可以與纖維素形成紅色復(fù)合物，當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后，紅色復(fù)合物無法形成，出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈，我們可以通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。篩選方法：剛果紅染色法，常用的有兩種。一種是先培養(yǎng)微生物，再加入剛果紅進(jìn)行顏色反應(yīng)；另一種是在倒平板時(shí)就加入剛果紅。二、生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用（一）果酒和果醋的制作果酒制作菌種：酵母菌，是一種兼性厭氧微生物，在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖，在無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。其最適生長溫度為18-25℃。原理：在無氧條件下，酵母菌進(jìn)行無氧呼吸，將葡萄糖分解為酒精和二氧化碳，反應(yīng)式為：C_6H_{12}O_6\xrightarrow[]{酶}2C_2H_5OH+2CO_2+少量能量。制作流程：挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發(fā)酵→果酒。沖洗時(shí)應(yīng)先沖洗后去梗，以避免雜菌污染；發(fā)酵裝置要留1/3的空間，以便為酵母菌前期有氧呼吸提供氧氣，同時(shí)防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳使發(fā)酵液溢出。果醋制作菌種：醋酸菌，是一種好氧細(xì)菌，當(dāng)氧氣、糖源都充足時(shí)，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸；當(dāng)缺少糖源時(shí)，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)榇姿?。其最適生長溫度為30-35℃。原理：當(dāng)氧氣、糖源充足時(shí)，反應(yīng)式為：C_6H_{12}O_6+2O_2\xrightarrow[]{酶}2CH_3COOH+2CO_2+2H_2O；當(dāng)缺少糖源時(shí)，反應(yīng)式為：C_2H_5OH+O_2\xrightarrow[]{酶}CH_3COOH+H_2O。制作流程：果酒→醋酸發(fā)酵→果醋。在果醋發(fā)酵過程中，需要適時(shí)通過充氣口充氣，以保證醋酸菌的有氧呼吸。（二）腐乳的制作菌種：主要是毛霉，它是一種絲狀真菌，代謝類型為異養(yǎng)需氧型。原理：毛霉等微生物產(chǎn)生的蛋白酶能將豆腐中的蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可將脂肪分解成甘油和脂肪酸。在多種微生物的協(xié)同作用下，普通的豆腐轉(zhuǎn)變成為風(fēng)味獨(dú)特的腐乳。制作流程：讓豆腐上長出毛霉→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制。加鹽腌制時(shí)，應(yīng)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，鹽的作用是析出豆腐中的水分，使豆腐塊變硬，同時(shí)抑制微生物的生長，避免豆腐塊腐敗變質(zhì)。鹵湯中酒的含量一般控制在12%左右，酒可以抑制微生物的生長，同時(shí)能使腐乳具有獨(dú)特的香味。（三）泡菜的制作菌種：乳酸菌，是一種厭氧細(xì)菌，在無氧條件下，將葡萄糖分解成乳酸。常見的乳酸菌有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌，其中乳酸桿菌常用于生產(chǎn)酸奶。原理：在無氧條件下，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，反應(yīng)式為：C_6H_{12}O_6\xrightarrow[]{酶}2C_3H_6O_3(乳酸)+少量能量。制作流程：原料處理→配制鹽水→裝壇→發(fā)酵→成品。鹽水按水與鹽的質(zhì)量比為4∶1配制，煮沸冷卻后使用，煮沸的目的是殺菌除氧，冷卻的目的是防止高溫殺死乳酸菌。泡菜壇要選擇火候好、無砂眼、壇沿深、蓋子吻合好的，以保證壇內(nèi)無氧環(huán)境。在發(fā)酵過程中，要注意控制腌制的時(shí)間、溫度和食鹽的用量，溫度過高、食鹽用量過低、腌制時(shí)間過短，容易造成細(xì)菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。三、生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用（一）植物的組織培養(yǎng)技術(shù)原理：植物細(xì)胞的全能性，即具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。過程：離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）\xrightarrow[]{脫分化}愈傷組織\xrightarrow[]{再分化}叢芽或胚狀體→試管苗→植物體。脫分化是指已分化的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程；再分化是指愈傷組織在一定的培養(yǎng)條件下，重新分化出根和芽等器官的過程。影響因素：植物材料的選擇、培養(yǎng)基的組成（包括大量元素、微量元素、有機(jī)物等）、植物激素（生長素和細(xì)胞分裂素的比例對植物細(xì)胞發(fā)育方向起重要作用，生長素用量比細(xì)胞分裂素用量，比值高時(shí)，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低時(shí)，有利于芽的分化、抑制根的形成；比值適中時(shí)，促進(jìn)愈傷組織的生長）、pH、溫度、光照等。（二）DNA的粗提取與鑒定原理DNA的溶解性：DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，在0.14mol/L的NaCl溶液中，DNA的溶解度最低。利用這一特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)柠}濃度就能使DNA充分溶解，而使雜質(zhì)沉淀，或者相反，以達(dá)到分離目的。此外，DNA不溶于酒精溶液，但是細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精，利用這一原理，可以將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步分離。DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐受性：蛋白酶能水解蛋白質(zhì)，但是對DNA沒有影響。大多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受60-80℃的高溫，而DNA在80℃以上才會(huì)變性。洗滌劑能夠瓦解細(xì)胞膜，但對DNA沒有影響。DNA的鑒定：在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺會(huì)被染成藍(lán)色，因此二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑。實(shí)驗(yàn)步驟：選取材料（如雞血細(xì)胞液）→破碎細(xì)胞（加蒸餾水，使雞血細(xì)胞吸水漲破）→獲取含DNA的濾液→去除濾液中的雜質(zhì)（通過多次調(diào)節(jié)NaCl溶液濃度，過濾等操作）→DNA的析出（加體積分?jǐn)?shù)為95%的冷卻酒精）→DNA的鑒定（將析出的DNA溶解在2mol/L的NaCl溶液中，加入二苯胺試劑，沸水浴加熱）。（三）血紅蛋白的提取和分離方法及原理凝膠色譜法：也稱為分配色譜法，是根據(jù)相對分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)的有效方法。相對分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)容易進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，路程較長，移動(dòng)速度較慢；而相對分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)無法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，只能在凝膠外部移動(dòng)，路程較短，移動(dòng)速度較快。相對分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)分子因此得以分離。緩沖溶液：由弱酸和相應(yīng)的強(qiáng)堿弱酸鹽組成，能夠抵制外界的酸和堿對溶液pH的影響，維持pH基本不變。在蛋白質(zhì)的提取和分離中，常用的緩沖溶液有磷酸緩沖液等，用于保證蛋白質(zhì)分子的活性。電泳：是指帶電粒子在電場的作用下發(fā)生遷移的過程。許多重要的生物大分子，如多肽、核酸等都具有可解離的基團(tuán)，在一定的pH下，這些基團(tuán)會(huì)帶上正電或負(fù)電。在電場的作用下，帶電分子會(huì)向著與其所帶電荷相反的電極移動(dòng)。電泳利用了待分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子本身的大小、形狀的不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷