高中生物选修1“生物技术实践” 教材教法简介（2） .ppt

普通高中课程标准实验教科书选修1“生物技术实践”教材教法简介（二）,湖南省高考,1 微生物的利用（1）微生物的分离和培养专题2-课题1微生物的实验室培养（2）培养基对微生物的选择利用 专题2-课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数（3）利用微生物发酵来生产特定的产物 专题1-课题1果酒和果醋的制作专题1-课题2腐乳的制作,2 生物技术在食品加工及其他方面的应用（1）从生物材料中提取某些特定的成分 专题6-课题1植物芳香油的提取（2）植物的组织培养 专题3-课题1菊花的组织培养 课题1DNA的粗提取与鉴定,教学顺序建议,首先：果酒、果醋、腐乳制作（原理好理解；装置简单、场地不限；过程不复杂；出产品，易引发兴趣）,第二微生物培养与应用、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数（现代生物技术的核心技术之一；实验室条件要求高；有难度，需学校创造条件。在教师的指导下可以完成。）,第三植物的组织培养技术、植物有效成分的提取（实验室条件要求高；技术复杂；需创造条件）最后DNA的粗提取和鉴定,本模块教学设计,一般，教师引入 学生阅读、自学，小组讨论 教师释疑 学生设计实验方案并交流 教师审核，指导修改 教师演示关键操作步骤 学生实验、记录，获得产品 评价 讨论延伸,生物技术实践模块突出课程的基础性、实践 性、技术性和时代性。本专题突出基础性和技术性。操作技术基础 生物学研究的基础技术 研究材料基础 发酵工程基础,1.课程标准,一、微生物的利用（一）微生物的培养与应用,2.基础知识和方法：（要点）培养基配方（固体、液体培养基的制作）培养条件无菌技术（灭菌、消毒）培养基的制备（计算、称量、溶化、灭菌、倒平板、倒置）纯化大肠杆菌（菌落、平板划线、稀释涂布法）,教师帮助分组并确定小组长（1）提前准备：配制液体、固体斜面培养基并灭菌；大肠杆菌液体（斜面）培养。（2）第一课时：学生活动及微生物培养的相关知识讲解（培养基大体成分、种类和用途、微生物培养分离的操作及基本原理）（3）第二课时：灭菌、倒平板、平板划线（4）第三课时：稀释涂布法（5）第四课时：观察菌落生长情况并计数、讨论,3。整体教学规划的建议,培养：培养皿均需倒置摆放到37恒温培养箱中培养1224h。,培养基中的水分会以水蒸气的形式蒸发，并凝结成水滴留在培养皿的盖上；否则水蒸气形成的水滴会落入培养基表面并且扩散开。如果培养皿中已形成菌落，则菌落中的菌会随水扩散，菌落间相互影响，很难再分成单菌落，达不到分离的目的。,实验结果：培养皿的固体培养基中可看到在划线的末端位置出现不连续的单个菌落，表明大肠杆菌已被分离。菌种保存：在无菌操作下将单菌落用接种环取出，再划线接种在空白斜面上，37培养24h后，4冰箱保存。,注意,平板划线时不能划破培养基的原因一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的；二是存留在划破处的单个细胞无法形成规矩的菌落，菌落会沿着划破处生长，会形成一个条状的菌落。平板划线的操作方法交叉划线法连续划线法,1.课程标准,（二）土壤中分解尿素的细菌的分离与计数,2.基础知识和方法尿素被植物利用的机理筛选菌株（选择培养基制备）统计菌落数目（统计活菌数）设置对照实验实验设计（土壤取样、样品稀释、微生物培养与观察）操作提示（无菌操作）鉴定原理,使用专一的培养基，培养分离专一的细菌（能产生脲酶的细菌）使用指示剂颜色的变化（鉴定）检知酶（脲酶）所催化的反应。说明测定细菌数量的原理与方法,（1）提前准备：选择培养基的配制和灭菌（可与前一实验协调准备）提前布置学生课前准备土样（2）第一课时：学生自主学习与教师引导讲解相关知识（如选择培养基、设置对照等）；学生设计实践方案（3）第二课时：稀释菌液制备和涂布分离、微生物培养:（4）第三课时：菌落计数、鉴定（酚红指示剂）,3.整体教学规划的建议,解释,（1）琼脂和琼脂糖 琼脂是一种未被纯化的混合物，主要成分为琼脂糖和琼脂果胶，还含有少量的含氮化合物及其它有机杂质和不溶性杂质。琼脂作为微生物固体培养基不可缺少的组成成分，其优点是：其主要成分不能被微生物利用 可使培养基固化 不影响培养基中其他营养物质被细菌吸收,本实验是用琼脂糖代替琼脂作为微生物培养基的固化剂，其目的是：尽可能使培养基中只含尿素一种含氮化合物，以防止琼脂中的含氮化合物被以尿素为氮源的细菌利用，有利于对这类细菌的筛选。,（2）酸碱指示剂尿素在被脲酶催化分解前是中性的，由于尿素在脲酶的催化下分解产生了NH3，溶液会呈碱性。本实验中，酚红作为酸碱指示剂被添加到了培养基中，其变色范围是pH6.48.2，在酸性情况下呈黄色，碱性情况下呈红色。以尿素为氮源的微生物培养一段时间后，由于细菌产生的脲酶向周围扩散，将培养基中的分解，产生的NH3使培养基的pH由原来的中性变为碱性，于是培养基中的酚红由黄色变成红色，圆形红色区域愈大，表明这种菌利用尿素的能力愈强。,取2个三角瓶，分别装入已灭菌的全营养LB固体培养基和尿素固体培养基，放在超净工作台上，冷却至60 左右时，在酒精灯旁把上述两种培养基分别倒至2个培养皿中（做两组，共4个空白平板），轻轻摇匀，平放至凝固。,关键技术制备空白平板,关键技术土壤溶液（菌液）稀释,制备细菌悬液,1g土样,0.5ml,菌液,4.5ml水,0.5ml,0.5ml,0.5ml,0.5ml,0.5ml,0.5ml,99ml无菌水,震荡10分钟,取样时，尽可能取悬液，一般稀释到10-510-7之间,取0.1mL的不同稀释度的菌液，加入培养皿的固体培养基上，再将保存在70%酒精中的玻璃涂布器放在酒精灯火焰上，待涂布器上火焰熄灭冷却后，在酒精灯火焰旁打开培养皿，将前面已加入的土壤稀释液（细菌悬液）均匀涂布到整个平面上。将培养皿倒置摆放在37恒温箱中培养2448h，观察菌落数。将每个菌落分别接种在斜面上扩大培养后，再做功能性实验。,关键技术“稀释涂布法”,建议：本实验培养基的配制：最好用蒸馏水培养基的灭菌取土样：可事先采取措施使土壤中的尿素细菌富集一些检测：酚酞的灵敏度不如酚红，因此建议最好使用酚红，否则效果不明显。,（三）利用微生物发酵来生产特定的产物,实验1果酒和果醋的制作（注意引发兴趣、强调学生动手实践）,1.课程标准具体内容标准：尝试利用微生物进行发酵来生产特定的产物；运用发酵食品加工的方法活动建议：利用酒酵母由果汁制酒，再利用乙酸菌由酒制醋。设计并安装简单的生产果汁酒以及生产醋的装置。制作腐乳，并分析制作过程的科学原理及影响腐乳品质的条件,2.基础知识和方法：果酒制作原理（酵母菌兼性厌氧微生物、发酵条件）果醋制作原理（醋酸菌好氧细菌、发酵条件）实验流程（制酒、制醋、制腐乳）实验设计（发酵装置、发酵控制）酒精检测,3.教学规划（1）安排在果品大量上市的时间比较合适。适合各种不同条件的学校，应让每位学生实践。（2）课前准备：学生自备水果和装置（不用玻璃瓶）；学校提供部分材料及工具（3）第一课时：学习制果酒、果醋、腐乳的实验原理等相关知识；设计实验流程；（4）第二课时：制果酒清洗、打浆分装（5）课余时间：培养、观察酵母菌发酵情况（时间机动）,（6）第三课时：过滤分瓶、酒精检测、果酒产品评价；制果醋的处理（教师提供乙酸菌）（7）课余时间：培养、观察乙酸菌发酵情况（时间机动）,（8）第三课时：果醋产品评价；学习腐乳制作原理及方法；分析影响腐乳制作条件；设计实验方案（9）第四课时：学生利用教师提供的豆腐进行处理（毛霉生长）（10）课后回家与家长共同完成后面的处理（时间待定）（11）第五课时：产品评价；总结,4.具体技术操作（1）实验材料：葡萄、葡萄酒酵母、醋酸杆菌（2）实验仪器：果酒果醋发酵装置,问题：选择哪种材料？,春季酿梅子酒、草莓酒、桃子酒、枇杷酒、杨梅酒、桑椹酒。夏季酿樱桃酒、荔枝酒、李子酒、水蜜桃酒、葡萄酒、油桃酒、芒果酒、西瓜酒、龙眼酒、百香果酒、火龙果酒、榴莲酒、酪梨酒。秋季酿石榴酒、鸭梨酒、梨子酒、柚子酒、柿子酒、苹果酒。冬季酿葡萄柚酒、西红柿酒、奇异果酒、柳橙酒、橘子酒、金桔酒、金枣酒。,问题：怎样获得酒酵母？,不要过度清洗葡萄干酵母,有氧制醋,厌氧制酒,问题：怎样设置装置？,（3）果酒制作的操作清洗、安装试剂瓶 对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实验用具进行清洗并消毒。先用温水反复冲洗几次,再用体积分数为75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。冲洗葡萄 用清水冲洗葡萄12遍除去污物，注意不要反复多次冲洗。再去除枝梗和腐烂的子粒。这样做以免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。,将1000g葡萄洗净，用榨汁机将葡萄打成浆状（也可用杵和研钵捣烂），放入果酒果醋发酵装置中，加入1g干酵母（或葡萄酒酵母），再加入2勺蔗糖，混匀；,打浆分装,为什么注入的葡萄汁量不要超过瓶子总体积的2/3？为什么还要经常拧松瓶盖？,2ml葡萄酒3d硫酸3d饱和重铬酸钾,问题：如何证明果汁发酵后有酒精产生？,用酒精消毒发酵装置，在瓶内装入1/2体积制出的果酒，加入醋曲1g（或醋杆菌菌液200微升），混匀,（4）果醋的制作,用消毒纱布盖住瓶口，置于恒温培养箱(3035为宜)发酵一周左右，过滤即可制成果醋。（如果有通气泵，打开通气泵，调节通气泵连接管上的控制阀使冒出气体的量为每秒种12个气泡，置于室温(3035为宜)通气发酵一周左右后，过滤即可制成果醋。）,（5）腐乳的制作,腐乳制作原理（毛霉代谢）；影响腐乳品质的条件；实验设计（流程图、实验方案）,（6）评价与延伸 如：请学生通过网络或文献搜集果酒果醋的制作方法，并与教材提供的建议进行比较，形成自己的方案。请学生清点和整理实验桌上的实验器材，补齐不足的部分。请学生相互评价，能否规范的进行称量、冲洗、搅拌、过滤、试纸测定和显微镜观察等实验操作,请学生及时提出实验中发生的问题，并尽可能提出解决方案。请学生提交真实的实验数据和实验现象记录表。请学生展示实验结果，并根据实验结果得出实验结论。请学生反思实验过程中同学对自己的帮助。,果酒的制作是否成功 发酵后取样，通过嗅味和品尝进行初步鉴定。此外，还可用显微镜观察酵母菌，并用重铬酸钾检验酒精的存在。果醋的制作是否成功 首先通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH作进一步的鉴定。此外，还可以通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌进行鉴定。,可总结：如何证实葡萄汁转化成葡萄酒，是由于酵母菌的发酵作用?,如何使酒精检验的结果更有说服力?,葡萄酒 2ml,蒸馏水2ml,葡萄汁2ml,3滴,3滴,3滴,3滴,3滴,3滴,3滴,3滴,不变色,酒精 2ml,灰绿色,灰绿色,不变色,比较,酵母菌,醋酸菌,1825,3035,缺氧,有氧,酒精发酵为醋酸发酵提供反应底物,二、生物技术在食品加工及其他方面的应用,（一）从生物材料中提取某些特定的成分 实验植物芳香油的提取,1.课程标准,2.基础知识和方法植物芳香油的提取方法（水蒸气蒸馏、压榨、萃取）水蒸气蒸馏的原理和装置压榨法流程,3.教学规划建议（1）提前准备：蒸馏装置、分液漏斗。选择玫瑰花、薄荷叶、桔皮等。薄荷叶可用干制品。可分组准备。（实验装置安装容易损坏（2）第一课时：学习有关知识（主要水蒸气蒸馏）；画水蒸气蒸馏装置图；实践方案设计（3）第二课时：分组组装蒸馏装置并蒸馏、分液漏斗使用、评价,薄荷叶称量60克放置于蒸馏瓶中，倒入100毫升的水。,4.具体技术操作材料（例）,实验装置（省水）,具体步骤,通水，点燃酒精灯，开始蒸馏。至瓶中的水沸腾，然后调节火的大小，以维持水稳定地沸腾。当接受瓶内漂在水上的油状物（即精油）不再增多时即可停止实验。熄火，待冷凝器出口处不再有水滴出现时关水。,（二）植物的组织培养 实验菊花的组织培养1.课程标准 具体内容标准：尝试植物的组织培养活动建议：用组织培养法培养花卉等幼苗，并进行露地栽培,2.基础知识和方法材料选择植物组织培养的原理过程（细胞分化、植物细胞的全能性、脱分化、再分化）影响植物组织培养的因素实验操作（制备MS固体培养基、外植体消毒、超净台接种、培养、移栽等）分析、评价,植物组织培养实验室所需设备（附）化学准备室,缓冲间,接种间,培养间,接种器械,3.教学规划（1）提前准备：超净工作台（可自制简易）、培养间、MS培养基、组培材料、外植体消毒工具及试剂、接种工具及试剂等（2）第一课时：学习植物组织培养的有关知识；制定实验方案（3）第二课时：外植体处理、模拟接种（4）第三课时：超净台接种、培养室培养（5）课后观察，记录（6）第四课时：移栽培养,4.植物组织培养的一般过程（一）外植体的选择与初步处理1.外植体选择选择优良种质 对试材的选择要有明确的目的，通常选择具有良好的性状特征、或有特殊的基因性的植株，具有一定代表性，可增加适用价值。,2.外植体的初步处理 剪掉植物材料不用的部分，将需用的部分用软的排笔或毛笔蘸浓的肥皂液刷洗干净，自来水下冲去泡沫后剪切成适当大小，转入洁净烧杯中，用纱布或网状物扎口，置于自来水龙头下用流水温和冲洗1030min。,1 培养基配制（1）基本培养基及配方（2）培养基母液的配制（3）培养基的配制、分装（4）培养基的灭菌,（二）接种前的准备工作,2.接种器械及相关用品的灭菌将解剖刀、解剖剪、枪镊等接种用具同方向打包封好9cm培养皿10套一包封好13cm培养皿4个一包封好量筒、空瓶、废液瓶、待灭菌的蒸馏水等用封口膜封口高压灭菌锅，121度，15min高压灭菌,3.超净工作台及接种间的灭菌 清理接种间及工作台内与本试验无关的用品后，用洁净纱布擦拭工作台台面，再用75酒精完全清理台面一次（包括台面上的消毒器、或酒精灯等），将经过高压灭菌的接种工具包、量筒、培养皿包、封口的废液瓶、封口的空瓶、量筒等放入超净台，拉下挡风玻璃并留2cm缝隙，风速关闭或风速开至最低档，打开工作台内紫外灭菌灯。退出接种间后打开接种间紫外灭菌灯。灭菌时间1525min.,4.缓冲间灭菌 将接种时用到的工作服、口罩、手套、拖鞋、小推车、经过高压灭菌的物品等整齐摆放在缓冲间，打开紫外灭菌灯，进行紫外线灭毒。灭菌时间1525min。,5.关闭紫外灯 依次关闭缓冲间、接种间、超净工作台的紫外灯，调整工作台风速（针对风速关闭的超净工作台要打开风速），启动空气净化装置，20min后工作人员方可进入。,（三）外植体的表面灭菌及接种1.灭菌剂的配制 用灭过菌的量筒量取次氯酸钠、双氧水等灭菌剂，按比例用无菌水稀释至所需刻度即可。根据需要适当滴加吐温。,2.外植体灭菌 将经初步处理好的外植体转移入灭菌剂中，计时并开始灭菌，通常为815min。浸泡过程中轻轻晃动36次。将经灭菌剂浸泡好的外植体转入装有无菌水的瓶中清洗36次。用镊子夹至垫有无菌滤纸的培养皿中吸去外植体表面水分。,3.接种 按照试验设计，将处理好的外植体接入培养基中。,（四）培养及观察1 培养条件光照20003000Lx，温度25度，16h光/8h暗。2.观察记录污染率、腋芽萌发率、腋芽生长表现等。继代：增殖系数、不定芽发生率、不定胚发生率等。,（五）试管苗的驯化、移栽和初期管理,三、DNA粗提取与鉴定,依教材,本单元评价方式建议,知识的小结 实验操作的严谨、认真、创造性 实验报告完成情况 实验结果的交流汇报,本单元评价方式建议,