資源簡介

高考生物考前知識完善
十五、生物技術實踐
一、微生物的實驗室培養
1．培養基
(1)概念：人們按照微生物對營養物質的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養基質。
(2)營養組成：一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽。此外，還需要滿足微生物生長對pH、氧氣以及特殊營養物質的要求。
(3)培養乳酸桿菌時需要在培養基中添加維生素；培養霉菌時需要將培養基的pH調至酸性；培養細菌時需要將pH調至中性或微堿性；培養厭氧微生物時則需要提供無氧的條件。
2．無菌技術
(1)消毒指使用較為溫和的物理或化學方法殺死物體表面或內部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)。
(2)滅菌則是指使用強烈的理化因素殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
3．大腸桿菌的純化培養
(1)培養基滅菌后，需要冷卻到50 ℃左右時，才能用來倒平板。估計培養基的溫度的方法：用手觸摸，冷卻到剛不燙手為止。
(2)純化大腸桿菌的方法
①平板劃線法是通過接種環在瓊脂固體培養基表面連續劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基的表面。
②稀釋涂布平板法是將菌液進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瓊脂固體培養基的表面，進行培養。
(3)菌種的保存方法
①對于頻繁使用的菌種，可以采用臨時保藏的方法，接種到試管的固體斜面培養基上，將試管放入4_℃冰箱中保藏。
②對于需要長期保存的菌種，可以采用甘油管藏的方法。
二、土壤中分解尿素的細菌的分離與計數
1．實驗原理
(1)能合成脲酶的細菌才能分解尿素；脲酶能催化尿素分解成氨。
(2)配制以尿素為唯一氮源的培養基，能夠生長的細菌就是能分解尿素的細菌，還要涂布一個牛肉膏蛋白胨培養基，以此說明選擇培養基具有篩選作用。
(3)可以用加了酚紅指示劑的培養基進行鑒別，氨使培養基的pH升高后，培養基變紅。
2．實驗流程：土壤取樣→配制土壤溶液和制備培養基→梯度稀釋→涂布平板與培養→菌落計數。
3．統計菌落數目的方法
(1)稀釋涂布平板法(活菌計數法)，至少要涂布3個平板，最后求取平均值，還要設置一個未接種的培養基作為對照，一般選擇菌落數在30～300的平板進行計數。統計菌落數往往比活菌的實際數目低。
(2)顯微鏡直接計數法，觀察酵母菌的數量的動態變化用抽樣檢測法。
三、分解纖維素的微生物的分離
1．纖維素酶的組成：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、葡萄糖苷酶。
2．纖維素分解菌的篩選
(1)篩選方法：剛果紅(CR)染色法，即通過透明圈大小來篩選纖維素分解菌。
(2)培養基：以纖維素為唯一碳源的選擇培養基。加入剛果紅后是鑒別培養基。
四、酶的研究與應用
1．果膠是植物細胞壁及胞間層的主要組成成分之一，是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物，不溶于水。在果汁加工中，果膠不僅影響出汁率，還會使果汁渾濁。
2．果膠酶能分解果膠，從而能提高出汁率并使果汁變得澄清。食品工業中的果膠酶主要來源于霉菌發酵生產。
3．果膠酶將果膠分解成半乳糖醛酸(溶于水)。果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。
4．酶的活性是指酶催化一定化學反應的能力。酶反應速度用單位時間內、單位體積中反應物的減少量或生成物的增加量來表示。
5．加酶洗衣粉中的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、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。
6．提高酶的利用率的技術：固定化酶技術。
7．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的技術，包括包埋法、化學結合法、物理吸附法。
8．固定化酵母細胞的操作中，海藻酸鈉的作用：作包埋劑，包埋酵母菌。CaCl2的作用：作凝固劑，與海藻酸鈉反應形成凝膠珠。
五、蛋白質的提取和分離
1．蛋白質分離的依據：蛋白質各種特性的差異，如分子形狀和大小、所帶電荷的性質和多少、溶解度、吸附性質和對其他分子的親和力等。
2．蛋白質分離的方法：凝膠色譜法、電泳法。
3．凝膠色譜法也稱分配色譜法，是根據相對分子質量的大小分離蛋白質的有效方法。
4．凝膠實際上是一些微小的多孔球體，大多是由多糖類化合物構成的，如葡聚糖或瓊脂糖。小球體內部有多貫穿的通道，當相對分子質量不同的蛋白質通過凝膠時，相對分子質量較小的蛋白質容易進入凝膠內部的通道，路程較長，移動速度較慢，故后洗脫出來；而相對分子質量較大的蛋白質無法進入凝膠內部的通道，只能在凝膠外部移動，路程較短，移動速度較快，故先洗脫出來。
5．電泳法：帶電離子在電場的作用下發生遷移的過程。電泳利用了待分離樣品中各種分子帶電性質的差異以及分子本身的大小、形狀不同，使帶電分子產生不同的遷移速度，從而實現樣品中各種分子的分離(可在一定的pH下，讓生物大分子如多肽、核酸等具有可解離的基團，帶上正電或負電)。
6．SDS作用：SDS能使蛋白質發生完全變性，解聚成單條肽鏈，因此測定的結果只是單條肽鏈的分子量；SDS能與各種蛋白質形成蛋白質—SDS復合物，SDS所帶負電荷的量大大超過了蛋白質分子原有電荷量，因而掩蓋了不同種蛋白質間的電荷差別，使電泳遷移率完全取決于分子的大小。
7．蛋白質的提取和分離一般分為四步：樣品處理、粗分離、純化和純度鑒定。
8．血紅蛋白的分離一般用凝膠色譜法。
9．紅細胞的洗滌：血液＋檸檬酸鈉→低速短時離心→吸出上層血漿→紅細胞＋5倍體積生理鹽水→緩慢攪拌10 min→低速短時離心→吸出上清液→反復洗滌直至上清液無黃色。
10．凝膠色譜柱裝填時注意
(1)凝膠裝填時盡量緊密，以降低凝膠顆粒之間的空隙。
(2)裝填凝膠柱時不得有氣泡存在，氣泡會攪亂洗脫液中蛋白質的洗脫次序，降低分離效果。
六、植物芳香油的提取
1．水蒸氣蒸餾法
(1)原理：水蒸氣可將揮發性較強的芳香油攜帶出來，形成油水混合物，冷卻后，混合物又會重新分出油層和水層。
(2)方法：水中蒸餾：原料放在沸水中加熱蒸餾；水上蒸餾：原料隔放在沸水上加熱蒸餾；水氣蒸餾：利用外來高溫水蒸氣加熱蒸餾。
(3)不足：有些原料不適宜于水中蒸餾，如柑橘、檸檬等原料易焦糊，有效成分會水解。通常用壓榨法(通過機械壓縮力將液相物從液固兩相混合物中分離出來的一種簡單操作)。
(4)玫瑰精油的提取
①氯化鈉溶液的作用：增加水層密度，促進油和水分離。
②無水硫酸鈉的作用：吸收油層中的水分。
③注意事項：蒸餾時間不能太短，溫度不能太高。
2．壓榨法：橘皮精油的提取
(1)橘皮精油的主要成分：檸檬烯，主要分布在橘皮中。
(2)石灰水浸泡：防止橘皮壓榨時滑脫，提高出油率，降低壓榨液黏稠度，過濾不堵塞篩眼。
(3)小蘇打、硫酸鈉：促進油與水的分離(用量分別為橘皮質量的0.25%和5%)。
3．萃取法
(1)原理：芳香油易溶于有機溶劑，溶劑揮發后得到芳香油。
(2)溶劑：如石油醚、酒精、乙醚等。
(3)不足：有機溶劑中的雜質影響芳香油的品質。
七、胡蘿卜素的提取(萃取法)
1．胡蘿卜素的性質：橘黃色結晶，化學性質比較穩定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有機溶劑。
(1)分類：依據碳碳雙鍵的數目劃分為α、β、γ三類。其中最主要的組成成分為β-胡蘿卜素。
(2)作用：①治療夜盲癥、幼兒生長發育不良、干皮癥等疾病；②常用于食品色素；③使癌變細胞恢復成正常細胞。
(3)提取β-胡蘿卜素的方法主要有三種：①從植物中提取；②從大面積養殖的巖藻中獲得；③利用微生物的發酵生產。
2．萃取劑：(1)水溶性有機溶劑：乙醇、丙酮等；(2)水不溶性有機溶劑：石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等。
萃取胡蘿卜素的有機溶劑應具有較高的沸點(加熱萃取時不易揮發)，能夠充分溶解胡蘿卜素，且不與水混溶。此外，還要考慮萃取效率、對人的毒性、是否易燃、有機溶劑能否從產品中完全除去等問題。最理想的萃取劑是石油醚。
3．影響萃取的因素
(1)主要因素：萃取劑的性質和使用量。
(2)次要因素：原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時間等。
(3)一般來說，原料顆粒小，萃取溫度高，時間長，需要提取的物質就能夠充分溶解，萃取效果就好。萃取前，要將胡蘿卜進行粉碎和干燥。
4．胡蘿卜素的提取
(1)萃取過程應該避免明火加熱，采用水浴加熱，這是因為有機溶劑都是易燃物，直接使用明火加熱容易引起燃燒、爆炸。
(2)為了防止加熱時有機溶劑揮發，還要在加熱瓶口安裝回流冷凝裝置。
(3)萃取液的濃縮可直接使用蒸餾裝置。在濃縮之前，還要進行過濾，除去萃取液中的不溶物。
5．鑒定：紙層析法
(1)濾紙：18 cm×30 cm。
(2)基線：濾紙下端距底邊2 cm處做一基線，在基線上取A、B、C、D四點。
(3)點樣：用最細的注射器針頭(毛細吸管)吸取標準樣品和提取樣品，分別在A、D和B、C點進行點樣。
(4)等濾紙上的點樣液自然揮發干后，將濾紙卷成圓筒狀，置于裝有1 cm深的石油醚的密封玻璃瓶中。等各種色素完全分開后，取出濾紙，讓石油醚自然揮發后，觀察標準樣品中位于展開劑前沿的胡蘿卜素層析帶。
6．乙醇和丙酮不能用于胡蘿卜素的萃取，原因是乙醇和丙酮是水溶性有機溶劑，萃取中能與水混溶而影響萃取效果，所以不用它們作萃取劑。
7．在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳這幾種有機溶劑中，石油醚的沸點最高，在加熱萃取時不易揮發，所以石油醚最適宜用作萃取劑。

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