内容正文:
主题十七 生物技术
四维智学系列丛书
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知识点一 什么叫发酵技术?乳酸发酵和酒精发酵的具体过程有哪些?
1.发酵技术指的是人们利用微生物的发酵作用,运用一些技术手段控制发酵的过程,从而进行大规模生产发酵产品的技术。
2.乳酸发酵
(1)概念:利用乳酸菌对某些原料进行发酵制作食品的一种技术。
(2)原理:乳酸菌在适宜的温度和无氧的条件下大量繁殖,将葡萄糖等有机物分解成乳酸。
葡萄糖 乳酸+能量
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3.酒精发酵
葡萄糖 酒精+二氧化碳+能量。
(1)概念:酵母菌的发酵作用。
(2)原理:酵母菌在适宜的温度和无氧条件下,将葡萄糖转化成酒精。
(3)应用:酿酒。
酿造白酒:制曲→糖化→发酵→蒸馏。
(3)应用:制作酸奶、酸泡菜、酸黄瓜、奶酪等。
制作酸奶:灭菌→接种→密封→发酵。
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霉菌在有氧的条件下把淀粉分解为葡萄糖。在无氧的条件下,酵母菌把葡萄糖分解为酒精和二氧化碳。
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酵母菌既能进行有氧呼吸,又能进行无氧呼吸。在有氧存在时,葡萄糖被彻底分解成二氧化碳和水,释放出大量能量;没有氧的情况下,葡萄糖的分解不彻底,产物是酒精和二氧化碳,同时释放出少量能量。一开始酵母菌进行有氧呼吸,将葡萄糖彻底分解产生二氧化碳和水,后来进行无氧呼吸,分解葡萄糖产生酒精和二氧化碳。
“粮食酒,好喝不上头”——这是粮食酒的特点。它的酿造与酵母菌有直接关系,酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存,所以整个过程中会出现“先来水后来酒”这一现象,出现上述现象的原因:一开始有氧,酵母菌将葡萄糖彻底分解产生二氧化碳和水;后来无氧,在适宜的温度和无氧的条件下,酵母菌将葡萄糖分解产生酒精和二氧化碳,因此酵母菌的发酵作用又称为酒精发酵。
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精拓展
制作酸奶时,在接种前必须冷却至40 ℃,以避免酸奶中的乳酸菌被高温杀死。
精拓展
(1)白酒的酿制首先要用霉菌将淀粉分解成葡萄糖,然后再用酵母菌将葡萄糖转化成酒精。
(2)酿造葡萄酒时只需要酵母菌,不需要霉菌。
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知识点二 常见的食品保存方法有哪些?举例说明。
1.原理
(1)食品腐败的主要原因:微生物的大量繁殖。
(2)贮存原理:杀死食品中的微生物或抑制微生物的生长繁殖,
果蔬冷藏降低呼吸作用。
2.方法
(1)传统方法:盐渍、糖渍、干制、酒泡。
(2)现代方法:罐藏、脱水、冷冻、真空包装、添加防腐剂等。
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知识点三 基因工程的具体操作程序是什么?
下图为“工程菌”的培育过程:
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1.上图所示的生物技术在生物学上称为转基因技术,这项技术是在分子水平上进行的操作。
2.人的生长激素基因在细菌细胞内得到成功表达,这说明:
(1)遗传密码在各种生物之间是通用的。
(2)基因控制生物的性状。
3.过程
(1)切开大肠杆菌的环状DNA。
(2)将人的生长激素基因连接到大肠杆菌的环状DNA上。
(3)将新的环状DNA转入大肠杆菌。
(4)挑选出可以生产生长激素的大肠杆菌。
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4.含有人生长激素基因的大肠杆菌被称为转基因生物。
5.转基因生物的安全性问题
(1)一种观点认为安全,理由是转入的基因是已知的,且尚未发生安全事故。
(2)另一种观点认为不安全,理由是可能存在某些不确定因素、非预期效果和未知的长期效应。
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知识点四 克隆技术的具体操作程序是什么?
克隆羊“多莉”的培育过程如下图所示,其中B羊是一只白脸母羊,A羊、C羊均为黑脸母羊。
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1.“多莉”的诞生是通过克隆技术实现的。
2.克隆羊“多莉”脸部的毛色为白色,性别为雌性,这说明遗传物质主要存在于细胞核中。
3.克隆羊“多莉”的培育过程中没有两性生殖细胞的结合,因此克隆的实质是无性生殖。
4.“多莉”的克隆成功,说明了动物细胞的细胞核具有全能性。
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精拓展
1.克隆羊“多莉”的成功标志着高等动物进行无性生殖成为可能。
高等动物体细胞克隆技术的实质是细胞水平上的“细胞核移植技
术”。
2.基因工程是在分子水平上进行的操作。
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实验一 探究制作酸奶需要的条件
【实验过程】
1.提出问题:用鲜奶制作酸奶时需要提供哪些必要条件?
2.作出假设:_________________________________。
制作酸奶需要适宜的温度和无氧条件
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3.制订计划
(1)将新鲜牛奶倒入洁净的烧杯,加入适量的_____(约占牛奶
总量的10%),加热煮沸4~5分钟,将广口瓶洗净并浸泡在水中,
用水加热煮沸5分钟。
(2)当牛奶自然冷却到40 ℃左右时,按照1∶5的比例将准备好
的_____加入牛奶中,充分摇匀,用pH试纸测定奶的酸碱度。
蔗糖
酸奶
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(3)将烧杯中的奶平均分装到三只广口瓶中。1号和2号广口瓶盖上瓶
盖,3号广口瓶不盖瓶盖。
(4)将1号广口瓶放置于________的环境中,2号和3号广口瓶放置于
__________的环境中。4~6小时后,观察瓶内奶的变化,并用pH试纸
测定奶的酸碱度。
0~5 ℃
30~35 ℃
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4.实施计划
根据所作的假设和制订的计划,选取相应的材料用具,完成实验。认真观察实验现象,并做好记录。
实验结果:____广口瓶能制作出酸奶,____广口瓶和____广口瓶不能制作出酸奶。
5.得出结论:_________________________________。
6.表达交流。
2号
1号
3号
制作酸奶需要适宜的温度和无氧条件
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【要点提醒】
1.实验原理:乳酸菌在适宜的温度和无氧的条件下大量繁
殖,可将葡萄糖等有机物分解成乳酸。
2.应用:制作酸奶、酸泡菜、酸黄瓜、奶酪等
3.制作酸奶的步骤:
4.高温加热的目的是杀死细菌,防止杂菌污染。
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5.高温加热后必须冷却,防止高温杀死乳酸菌。
6.将酸奶加入牛奶中,相当于接种乳酸菌。
7.酸奶酸味的由来:乳酸菌通过无氧呼吸分解牛奶中的葡萄糖产生乳酸,使牛奶变酸,成为酸奶。
8. 2号为对照组,1号和3号为实验组,有2组对照实验。
(1)1号和2号对照,变量为温度。
(2)3号和2号对照,变量为氧气。
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【实验探究】
除以上探究外,你认为制作酸奶还需要哪些条件?根据你的想法,设计探究方案并实施。
如发酵时间等。探究方案略。
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【跟踪训练】
1.某同学在尝试“用鲜奶制作酸奶”和“用葡萄制作葡萄酒”的过程中遇到了一系列问题,其中分析正确的是( )
A.制作酸奶需要密封而制作葡萄酒不需要密封
B.制作酸奶和葡萄酒都需要在无氧的条件下进行
C.制作酸奶用到两种微生物,而制作葡萄酒用到一种微生物
D.制作酸奶和葡萄酒用的“菌”都能进行孢子生殖
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2.下列是制作酸奶的几个步骤,正确的操作顺序是
( )
①将牛奶煮沸后降温至40 ℃左右 ②放到30 ℃左右的地方约4小时 ③往牛奶中倒入少量含乳酸菌的酸奶 ④密封瓶口
A.①②③④ B.③①②④
C.①③④② D.③②①④
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3.根据下面家庭制作酸奶的步骤,回答后面的问题。
①新鲜的全脂或脱脂乳和糖混合(如向250克鲜奶中加入两匙白糖)→②热处理(煮沸)→③冷却(40~43 ℃)→④加入一些购买的酸奶→⑤发酵(放在室内温暖的地方数小时,如夏季可放在室温下,冬季可放在取暖设施附近;容器要事先消毒灭菌,发酵时要将盖密封)→⑥冷藏或食用。
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(1)制作酸奶时,对材料热处理(煮沸)的目的是_______________
_________________________________________________。
(2)发酵的过程其实是某种微生物繁殖的过程,这种微生物的名称是
_______ ,它是以_________的方式进行繁殖的。
(3)加入一些购买的酸奶的目的是___________。
(4)发酵时要加盖密封的原因是_______________________________
_________________________________。
(5)产生酸味的原理是_________________________________________
___________________________。
杀死其中的细菌
等微生物,防止杂菌污染,有利于乳酸菌的生长和繁殖
乳酸菌
分裂
提供乳酸菌
制造无氧条件,乳酸菌只有在无氧条
件下,才能够利用葡萄糖产生乳酸
乳酸菌通过无氧呼吸分解牛奶中的葡萄糖产生
乳酸,使牛奶变酸,成为酸奶
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实验二 探究食品腐败的原因
【实验过程】
1.提出问题:食品为什么会腐败变质?
2.作出假设:_______________________________。
3.制订计划
(1)材料器具:新鲜豆浆;消毒锅,
烧杯,三角烧瓶,量筒, 漏斗,
脱脂棉;山梨酸钾溶液,蒸馏水,
清水。
微生物大量繁殖是食品腐败的原因
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(2)操作方案
①向甲、乙、丙3只三角烧瓶里分别注入50毫升新鲜豆浆,甲和丙
分别加入5毫升_______,乙加入5毫升_ ____________。甲和乙敞口,丙用脱脂棉塞紧瓶口。
②将3只三角烧瓶放入盛水的消毒锅里_________,使消毒锅里的
水沸腾5分钟。取出三角烧瓶,冷却待用。
③将3只三角烧瓶同时放在_____、_____的地方,温度保持在
__________。
④每天观察三角烧瓶里豆浆的变化。
蒸馏水
质量分数为5%的
山梨酸钾溶液
隔水加热
阴暗
温暖
20 ℃左右
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4.实施计划:以小组为单位,进一步完善操作方案并实施探究活动,汇总实验结果。
实验结果:甲_____,乙_______,丙_______。
5.得出结论:_______________________________。
6.表达交流。
变质
不变质
不变质
微生物大量繁殖是食品腐败的原因
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【要点提醒】
1.山梨酸钾是防腐剂,能抑制微生物的繁殖。
2.甲为对照组,乙和丙为实验组,有两组对照实验。
(1)甲、乙对照,变量为山梨酸钾。
(2)甲、丙对照,变量为空气中的微生物。
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【实验探究】
设计实验,探究温度对食品腐败的影响。
提示:取两只三角烧瓶,都注入50毫升新鲜豆浆和5毫升蒸馏水,
将其中一个敞口置于冰箱中(或0~5 ℃环境),另一个参照实
验二中甲的处理方式。每天观察冰箱中豆浆的变化,并与甲的结
果进行对比分析。
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【跟踪训练】
1.为了探究食品腐败的原因和细菌生存的条件,某生物小组取经过消毒
的甲、乙、丙三个相同的锥形瓶,并按下表要求进行处理。请据表分析:此探究实验中包含了几组对照实验?变量是什么?( )
A.两组;温度、空气 B.两组;温度、消毒棉球
C.三组;温度、消毒棉球、细菌 D.两组;温度、细菌
瓶号 甲 乙 丙
加入物质 50毫升灭菌牛奶 50毫升灭菌牛奶 50毫升灭菌牛奶
瓶口处理 不作处理 不作处理 用消毒棉球塞住
温度 25 ℃ 5 ℃ 25 ℃
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2.生物学是以实验为基础的生命科学,同学们可以在实验课中尽情地体验探究的乐趣。请你结合如下两组实验分析回答:
(一)下图为某生物社团在探究“馒头在口腔中的变化”时的方案设计,试管均置于37 ℃温水中10分钟:
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(1)滴加碘液后,___号试管不会变蓝。
(2)若以“牙齿的咀嚼和舌的搅拌”为探究变量,应选取_____作为一组对照实验。
(二)下表为某生物小组在探究“如何保鲜肉汤”时的操作处理,三个相同的锥形瓶内各加入50毫升肉汤并高温煮沸15分钟:
标号 甲 乙 丙
瓶口 敞开 敞开 塞消毒棉球
温度 25 ℃ 5 ℃ 25 ℃
现象 变质 不变质 不变质
③
②③
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(3)实验前将锥形瓶内的肉汤高温煮沸的目的是_____________
__________________________。
(4)依据实验结果,该生物小组三位同学的推测不合理的是___。
甲:锥形瓶内的肉汤自然就会形成细菌
乙:肉汤腐败是由空气中的细菌造成的
丙:低温可抑制细菌的正常生长和繁殖
高温灭菌,杀
灭锥形瓶和肉汤中的细菌等
甲
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$$