高中生物生物技术实践素材2浙科版选修1

选修1 生物技术实践第一部分 微生物的利用（是重点）一、课标内容：进行微生物的分离和培养二、教学要求：实验1 大肠杆菌的培养和分离基本要求1， 进行大肠杆菌的扩增，利用液体培养基进行细菌培养的操作。2， 进行大肠杆菌的分离，用固体平面培养基进行细菌的划线培养。发展要求说明大肠杆菌培养的条件和实验原理。说明实验2和实验3不作要求。三、考纲要求：知识内容要求（1）微生物的分离和培养掌握程度参考生物考试说明中的：1.考核目标与要求2.实验与探究能力。四、知识要点：1，细菌的分离方法有两种：划线分离法和涂布分离法。是消除污染杂菌的通用方法，也是用于筛选高表达量菌株的最简便方法之一。划线分离就是用接种环蘸菌液后在含有固体培养基的培养皿平板上划线，在划线的过程中菌液逐渐减少，细菌也逐渐减少。划线最后，可使细菌间的距离加大。看到划线的末端出现不连续的单个菌落，表明菌已被分离。将接种后的固体培养基培养1020小时后，一个细菌细胞就会繁殖成许多细菌细胞，形成一个菌落，不会重叠。在斜面上划线，则每个斜面的菌群就是有一个细菌产生的后代。用于基因工程的大肠杆菌的工程菌，可以用划线分离法获得产物表达能力高的菌株。由于工程菌的质粒中通常有抗性基因（如抗氨苄青霉素基因），如在培养基中加入一定量的氨苄青霉素，由于非工程菌的其他杂菌都没有抗性基因，所以在划线后只有存在抗性基因的工程菌能生存下来。涂布分离时，需要先将培养的菌液稀释，通常稀释到10-510-7之间，然后去0.1ml不同稀释度的稀释菌液放在培养皿的固体培养基上，用玻璃刮刀涂布在培养基平面上进行培养，在适当的稀释度下，可产生相互分开的菌落。通常每个培养皿中有20个以内的单菌落为最合适。将每个菌落分别接种在斜面上扩增培养后，再做功能性实验。划线分离法，方法简单；涂布分离法，单菌落更易分开，但操作复杂。2在培养微生物时，必须进行无菌操作。其首要条件是各种器皿必须是无菌的，通常用高压蒸汽灭菌法灭菌，烘干后在超净台上还要打开紫外灯和过滤风灭菌；各种培养基也必须是无菌的，转移培养基、倒平板、接种、平板划线、平板稀释涂布等操作中的每一步都要做到无菌（防止杂菌污染）。进行恒温培养时，要将培养皿倒置，是因为培养基中的水分会以水蒸气的形式蒸发，倒放培养皿会使水蒸气凝结成水滴后，落入培养基的表面并且扩散，菌落中的细菌也会随水扩散，菌落见相互影响，很难在分成单菌落，达不到分离的目的。其培养过程一般包括：培养基配制、灭菌、接种、培养等几步。3细菌扩大培养要用LB液体培养基（含有蛋白胨、酵母提取物、氯化钠、水等物质。通用培养基、常用于做生理学研究和发酵工业），划线分离要用LB固体培养基（常用于微生物分离、鉴定、计数和菌种保存）。“细菌喜荤，霉菌喜素”，通常细菌培养基要用蛋白胨和酵母提取物来配制，还要加入一定的氯化钠，以维持一定的渗透压；霉菌培养基一般用无机物配制或添加蔗糖的豆芽汁即可。尽管培养基的配方各不相同，但其基本成分都一样（碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等五类）。配制过程是：称量、溶化、调PH、分装等几步。4本实验目的是进行大肠杆菌的扩增，利用液体培养基进行细菌培养的操作；进行大肠杆菌的分离，利用固体平面培养基进行细菌的划线培养；说明大肠杆菌培养条件（37摇床振荡培养和划线吼37恒温箱培养）和操作要求。 本实验内容是将大肠杆菌扩大培养和划线分离。本实验用LB液体培养基扩大培养大肠杆菌，再在LB固体培养基上划线分离。本实验步骤包括培养基配制、灭菌、接种、摇床培养、划线分离、保存菌种等几步。第二部分 酶的应用一、课标内容：1，研究酶的存在和简单制作方法。2，尝试利用酶活力测定的一般原理和方法。3，探讨酶在食品制造和洗涤等方面的应用。4，尝试制备和应用固相化酶。二、考纲要求：知识内容要求（1）酶的简单制作方法与酶活力测定的一般原理和方法（2）酶在食品制造和洗涤等方面的应用（3）制备和应用固相化酶掌握程度参考生物考试说明中的：1.考核目标与要求2.实验与探究能力。三、教学要求：实验4 果汁中的果胶和果胶酶基本要求1， 得出制作果汁的最佳条件。2， 检测果胶酶的活性，观察果胶酶对果汁形成的作用。发展要求收集果胶酶在其他方面利用。说明知识要点：1果胶是植物细胞壁的主要成分，也是植物汁液中的主要成分，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。山楂（山里红）的果实中果胶含量最多。果胶起着将植物细胞粘合在一起的作用，是很好的凝固剂，可结合大量的水分，降低植物组织的分散性，去掉果胶，就会使植物组织变得松散。果胶不溶于乙醇，这是鉴别果胶的一种简易方法。果胶酶和果胶甲酯酶可水解果胶，其最终产物是半乳糖醛酸，与制取果汁有关，同时使用这两种酶可使果汁澄清。有些微生物（如黑曲霉、米曲霉、苹果青霉等）都可以用于生产果胶酶，培养曲霉可用麸曲法，也可用液体培养法，需要添加果胶作为诱导物。2 本实验通过设计对比实验，以及把果胶酶放在不同条件下催化，从而探究果胶酶的作用 及其发挥作用的最佳条件。制作果汁的最佳条件是：尽量保留水果中的营养成分；具有水果的原始口味；有更多的固形物；分散程度好，不沉淀，不上浮；有原始的水果色彩；除去所有的机械组织，更易消化。因此，能使最多的水果成分溶解或分散在果汁中的条件就是最佳条件，达到这些条件的方法要温和，且对人体无害。3果胶酶在制作果汁中的作用是：可将细胞离析，增加固形物的分散度，还可降低了水果匀浆悬液的黏度，有利于过滤掉不溶物，并使果胶分解成半乳糖醛酸。此外，还可以用于果酒澄清，作为洗衣粉的添加剂，除去衣服上的果汁、果酱等污垢。4本实验材料是山楂或苹果。本实验目的是探究制作果汁的最佳条件；检测果胶酶的活性（用亚碘酸法进行定量测定）。制作果汁的过程：先用匀浆机将果实制成匀浆；加入果胶酶降低匀浆液的黏稠度，使细胞分散，减少固形物；过滤、收集滤液；浓缩保存；制作产品时，稀释后加入混浊剂。果汁好差的判断指标：澄清效果和口感。要使果汁澄清应同时使用果胶酶和果胶甲酯酶，因为如果不使果胶完全降解成半乳糖醛酸，则不可能减少组织的分散性，许多水果中的固形物不能除去，降低果汁的营养成分，影响其澄清度。实验5 加酶洗衣粉的使用条件和效果基本要求1， 观察加酶洗衣粉在洗涤中的效果。2， 得出加酶洗衣粉的最佳使用条件。发展要求研究并试验将油渍、汗渍、血渍的衣物洗净的方法。说明知识要点：1， 洗衣粉的主要成分是阴离子表面活性剂，如十二烷基硫酸钠。在溶液中溶解分散时，能优先吸附在各种界面上（如油与水的界面），起到降低表面张力（表面或界面的自由能）、改变体系界面的状态的作用。一般表面活性剂中含有疏水基团和亲水基团，在洗涤过程中起乳化作用和通透作用，使衣服中的脂肪类物质进入水中。洗衣粉中所用的酶一般都是粗提物，除蛋白酶（多是内切酶，将蛋白质水解成小分子多肽）外，还可添加淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、脂肪酶等。酶作用的对象是洗涤物中的污渍物质（一般有血、汗、油、色素和食物的汁液等，化学成分无非是淀粉、蛋白质和脂质类），酶使这些物质水解成水溶性物质。加酶是为了提高洗衣粉的去污能力，也起到保护织物和使织物柔软的作用。但是不能用加酶洗衣粉洗丝绸和毛织品。脂肪酶（只水解由羟基和羧基形成的酯键）对粘有矿物油的棉布也不起作用（酶具有专一性）。3通常，加酶洗衣粉的最适温度（酶促反应速度最快的温度）在40左右，大部分酶在60变性，高于最适温度时降低反应速度，变性的酶不再起应有的作用。加酶洗衣粉除了具有表面活性剂的作用外，还有各种水解作用，更有利于去除污渍。实验6 淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测基本要求1， 制作固定化淀粉酶。2， 进行淀粉水解的测定。发展要求通过此实验探讨固定化酶的应用价值。说明知识要点：1 固定化酶（固相酶或水不溶性酶）就是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。固定化的方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。将固定化酶装柱，当底物经过该柱时，在酶的作用下转变为产物。其优点有：使酶固定化后有一定的机械强度，催化反应的过程可管道化、连续化和自动化；酶不溶解在催化反应的溶液中，产物更易纯化；固定化酶可反复使用，更经济，更利于工厂化生产；固定化酶提高了酶的稳定性。可较长时间地贮存和使用。本实验内容是用吸附法将淀粉酶的固定在石英砂上。一定浓度的淀粉溶液经过固定化酶柱后，可使淀粉水解成糊精。用淀粉指示剂（KII2）溶液测试，流出物呈红色，表明水解产物糊精生成。淀粉淀粉酶糊精淀粉酶麦芽糖糖化淀粉酶葡萄糖遇碘显蓝色遇碘显红色遇碘不显色3 酶作为生物催化剂与一般的催化剂有共同特点：用量少而催化效率高；不改变化学反应的平衡点，酶本身在反应前后也不发生变化；可降低反应的活化能。酶的特性：催化效率高；高度的专一性；易失活；有些酶的催化活力与辅酶、辅基和金属离子有关。4如何证明洗涤固定化淀粉酶柱的流出液中没有淀粉酶？可在试管中加入1ML可溶性淀粉液，再甲入几滴淀粉酶柱的流出液，混合后用手握住试管增加温度，几分钟后加1-2滴KI-I2 指示剂，如仍显蓝色，即流出液中没有淀粉酶了。用固定在石英砂上的淀粉酶柱再作用于淀粉液，使其自柱中流出，作用的结果才能表明是淀粉酶的固相酶作用的结果。第三部分 生物技术在食品加工中的应用一、 课标内容：1，运用发酵食品加工的基本方法。2，测定食品加工中可能产生的有害物质。二、考纲要求：知识内容要求（1）发酵食品加工的基本方法（2）测定食品加工中可能产生的有害物质掌握程度参考生物考试说明中的：1.考核目标与要求2.实验与探究能力。三、教学要求：实验8 果酒及果醋的制作基本要求3， 制作葡萄酒和果酒。4， 制作果醋。发展要求设计并安装简单的生产果酒及生产果醋的装置。说明知识要点（注意与微生物、呼吸作用的联系）：1，酿酒和制醋有关的微生物分别是酵母菌（真菌）和醋杆菌（细菌）。制作酒和醋的过程：在糯米或大米与酒曲混匀后，放在温度较高的地方，米先变甜，即生成了糖，这是由于黑曲霉或黑根霉的淀粉酶将淀粉水解成糖。甜度增加后，再放到温度低的地方保持厌氧条件，酵母就开始工作，使糖变成酒（糖酵解）。反应式 。如果时间太长，在有氧条件下，醋酸菌就开始作用，将乙醇氧化成乙酸，也就是变酸生成醋。反应式 。2， 用葡萄制作葡萄酒时，一般不加蔗糖，都只用野生酵母，但是本实验为了加速反应，使观察更直观，需要有更多底物参加反应，所以加入酵母使酒精发酵占有优势。使用高锰酸钾溶液浸泡葡萄的目的是为了防止杂菌污染，也是消灭了野生酵母。发酵瓶中的液体不能装满是因为发酵过程中气体产生，如果装满会使液体外溢，导致发酵液损失和瓶口等处污染杂菌，影响产物品质。用装着水的弯曲玻璃管可以防止氧气进入，发酵产生的二氧化碳可以出去，还可以防止空气中杂菌的污染。（见右图）当发酵瓶中停止出现气泡，表示发酵完毕。3， 用果汁制作果酒时，发酵开始时，微生物的有氧呼吸会使发酵瓶内出现负压的原因是消耗了氧气， 而产生的二氧化碳又溶解在溶液中，导致瓶内气体减少。4， 制醋有固态发酵和液态发酵，本实验属于固定化菌体连续发酵工艺。制醋时要向发酵瓶中通入空气，保证发酵是一个氧化过程，要用棉花过滤是防止空气中的微生物进入。实验10 泡菜的腌制和亚硝酸的测定基本要求1， 进行泡菜的腌制。2， 测定泡菜中亚硝酸的含量。发展要求讨论相关的食品安全问题。说明实验7不作要求。实验9 有条件的学校可以做。知识要点：1， 泡菜腌制过程中起作用的主要是假丝酵母和乳酸菌。这类食品含有乳酸和丰富的维生素、矿物质等营养成分，但蛋白质含量低，还含有一定量的亚硝酸盐。所用原料是白菜、洋白菜等。在无氧的条件（由所用容器的凹槽加水在加盖造成）下，微生物利用菜中的糖和其他营养物进行发酵，乳酸菌将糖分转化为乳酸，这是需氧菌被杀死；当有机酸增加到一定程度时，乳酸菌被杀死，出现酵母和霉菌，并逐渐产生亚硝酸。加白酒的作用是可抑制杂菌的生长，也是一种调味剂，增加醇香感。加盐不要太多，否则会使乳酸菌发酵迟缓。温度高则发酵快，但口味差些。2， 杂菌较少的原因是乳酸菌产生的乳酸球菌肽对许多革兰氏阳性菌有抗菌作用，蛋白质含量低，白酒的抑制作用等。3，亚硝酸盐是对人体有害，引起中毒，可致癌的物质，由假丝酵母产生。可与对氨基本磺酸发生重氮化反应，这一产物再与N1萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物，可用光电比色法定量。实验步骤包括样品处理、测定、标准曲线（以亚硝酸钠质量为横坐标以光密度OD值为纵坐标）、计算亚硝酸盐含量（mg/kg）X1=通过标准曲线得到的亚硝酸盐质量（ug）m21000样品处理液总体积V1/样品质量m1测定样品液总体积V21000）。第四部分 浅尝现代生物技术（是重点）一、 课标内容：尝试植物组织培养二、教学要求：实验11 植物组织培养基本要求1， 进行菊花的组织培养。2， 尝试植物激素的应用。发展要求说明三、考纲要求：知识内容要求（1）植物的组织培养掌握程度参考生物考试说明中的：1.考核目标与要求2.实验与探究能力。四、知识要点（注意与必修、选修2和3中的植物组织培养的联系）：1，植物无性生殖的方法有扦插、嫁接和组织培养等。植物组织培养有两种形式：愈伤组织培养（固体培养基、琼脂培养基）和细胞悬浮培养（液体培养基）。植物组织培养的原理是细胞的全能性。植物组织培养的应用在快速繁殖、除去植物病毒、新品种的培育（诱变育种、花药或花粉的单倍体培育、细胞融合、基因工程等）、品种资源的保护、某些代谢产物（如色素、芳香物质等）的生产等方面。植物组织培养的过程包括脱分化和再分化。2，培养基是组织培养时植物组织或器官赖以生长和发育的营养条件。包括植物需要的大量元素、微量元素、有机成分、激素和琼脂。有MS培养基、发芽培养基和生根培养基等几种。培养基中通常加一定量的蔗糖是除作为营养成分外，还用于维持一定的渗透压。细胞分裂素/生长素的摩尔浓度比决定组织是生根还是生芽，当两者比例高时（细胞分裂素生长素），诱导芽的生成；两者大致相等时（细胞分裂素=生长素），愈伤组织继续生长而不分化；两者比例低时（细胞分裂素生长素），诱导根的形成。但实验中不用天然激素而是用人工合成的激素（如奈乙酸NAA、6苄基氨基腺嘌呤BA等）是因为植物中存在相应的分解天然激素的酶而没有人工合成激素的相应的酶，所以天然激素在植物体内作用和存在的时间短，人工合成激素的作用和存在的时间长，作用效果明显。最常用的MS培养基（生芽培养基、生根培养基）。配制过程包括称量、溶解、调PH、融化、分装（三角瓶）、加盖灭菌等步骤。3，培养过程应该在无菌的条件下进行，实验经过外植体愈伤组织丛状苗生根苗移栽植株。需要一定的光照和温度的条件。选修2 生物科学与社会第一章 生物科学与农业课标内容：1， 概述农业生产中繁殖控制技术。2， 列举现代生物技术在育种中的应用。3， 简述植物病虫害的防治原理和技术。4， 关注动物疫病的控制。5， 描述绿色食品的生产。6，举例说明设施农业。考纲要求：知识内容要求（1）植物病虫害的防治原理和技术（2）动物疫病的控制（3）绿色食品的生产（4）设施农业第一节 设施农业一、教学要求：基本要求1，概述提高农业生产效率的途径。2，说出为提高农业生产效率，（重点）不同的生物、不同的时期对环境的不同要求。3，举例说明设施农业。（重点）发展要求尝试提出发展设施农业的设想和建议。说明1，“活动：你能提高辣椒的产量吗？”不作要求。2，“课外读：以色列的工厂化高效农业”只作为背景材料供学生阅读，不要求学生记忆和掌握具体的内容。3，“活动：参观设施农业”不作要求。二、知识要点（注意联系提高光合作用效率、遗传育种等问题）：1，农业生产的对象是植物、动物和微生物等生物体，它们的生长发育受内因和外因两种因素的影响。内因是指基因潜力，是优质农产品产量和质量的内在保证。外因是指影响生物生长发育的环境因素。因此，耕地面积的减少，但人们对物质的需求却日益增长，要解决这个矛盾，就必须提高农业生产效率，而提高农业生产效率的重要途径是提高基因潜力、控制和改善生物生长发育的环境条件。2，提高基因潜力的方法就是运用多种育种技术培育优质、高产的动植物新品种，其方法有诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、细胞工程育种和转基因技术育种等。3，控制和改善环境条件的原因是不同的生物对环境因素的要求各不相同，即使是同种生物，在不同的生长发育期也有所不同。如影响西红柿的茄红素的合成的因素是温度（25）；提高鸡的产蛋量的因素是光照（超过16小时）。 *4，设施农业是指用一定的设备，在局部范围内改善和创造适宜的环境，为种植业、养殖业以及其产品的储存、保鲜提供适宜乃至最佳的条件，从而进行有效生产的农业。它包括设施栽培和设施养殖。其特点是具有高科技含量和最具活力的产业之一。其意义是打破了传统农业生产地域和季节的“自然限制”，不仅使单位面积产量及畜牧个体生产量大副增长，而且保证了农牧业产品，尤其是蔬菜、水果和肉、蛋、奶的全年均衡供应。 *5，设施栽培的对象主要是用于蔬菜、花卉、瓜果等的生产。我国的发展过程是从最初的阳畦到地膜覆盖、塑料大棚，现在已经发展到温室栽培（日光温室、智能温室）和植物工厂，其中应用最广泛的是塑料大棚和普通温室。其特点是利用人工建造的设施进行农业生产，具有高投入、高科技要求的特点。其运用的技术有常规栽培技术外，还经常采用无土栽培 、CO2施肥、熊蜂授粉、环境监测、机械化作业和产品采后处理等技术。如智能型温室。（注意与光合作用的联系） *6，无土栽培是一种不用自然土壤而使用人工配制的特定营养液或基质栽培作物的生产技术。其装置一般由栽培床、培养液、供液系统和控制系统 四部分组成。营养液含有栽培作物生长所需的全部矿质元素，包括大量元素（N、P、S、K、Ca、Mg）和微量元素（Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni）。其类型大体分为无固体基质栽培（水培）和固体基质栽培两大类，具有生长快、产量高、质量好、清洁卫生等优点。 *7，CO2 施肥的常用方法有化学法、微生物分解法、化学燃烧法、装在钢瓶的液态CO2。*8，设施养殖是利用现代化的设施和手段，主要是对各类畜禽、水产品和某些特种动物进行规模化饲养和管理的养殖技术。其特点是具有专业化、集约化程度高。其中设施畜牧业和设施水产养殖业发展迅速，以规模化养畜场、养鸡场和水产养殖场最多。 第二节 植物病虫害和动物疫病的防治一、教学要求：基本要求1，简述植物病虫害的防治原理和技术。（重点）2，举例说出动物传染病的发生规律及防治方法。3，关注动物疫病的控制。（重点）发展要求1， 尝试运用植物病虫害的调查方法，得出病虫害危害程度大小的结论。2， 辨别农业防治技术、 机械防治技术、生物防治技术、化学防治技术等病虫害防治技术。说明1，“活动：讨论当地主要农作物一种病虫害防治的优化防治措施”不作要求。2，“小资料：无特定病原（SPF）”、“课外读：与生物学有关的职业生涯肉类食品检疫工作者”两个内容只作为背景材料供学生阅读，不要求学生记忆和掌握具体的内容。三、 知识要点（注意联系种群的特征、取样调查等问题）：1，植物病虫害防治的方针是“预防为主，综合防治”，“防重于治，早治重于晚治”。根据有害生物和环境之间的相互关系，充分发挥自然控制因素的作用，因地制宜地采取综合防治措施，将有害生物控制在 经济允许受害水平之下，以获得最佳经济、生态和社会效益。方法有病虫害的调查、植物检疫、农业防治技术（对抗性作物品种的选育）、物理机械防治技术（如诱杀灯），生物防治 和化学防治等。对植物病虫害的防治只有在尊重自然、保证农业和生态的可持续发展的前提下，才能得到更好的发展。植物病虫害的预测和预报是指人类根据病虫害流行规律及观察、调查所掌握的资料，推测未来一段时间内病、虫的分布、扩散和危害趋势，做好植物病虫害的预测和预报是进行综合防治的前提。 *2，植物病虫害的调查可分为基本情况调查、定点系统调查和病虫害防治效果调查等。调查统计一般采用取样的方式，其方式有五点式、棋盘式、对角线式 、直行式、“Z”字形式等（如图）。调查获得数据后应该计算两个率，即发病率和虫口减退率。 发病单位数发病率 100% （能初步了解病虫害的危害程度大小，如果该值调查单位数 小于“经济域值”，并非必须采取防治措施。） 施药前活虫数施药后活虫数 虫口减退率100%（反应防治后的效果）施药前活虫数3，农药安全间隔期是指作物最后一次施药距收获日的时间间隔，使收获的农产品中农药残留量不超过规定标准。*4， 生物防治是指利用有益生物或生物代谢产物来防治病虫害、杂草等有害生物的方法。主要有“以虫治虫”、 “ 以菌杀虫”。其特点有资源丰富、生产成本低、防治效果好等特点，而且不污染环境，对人畜安全，对植物也无害 。*5，动物疫病是指会引起传染、蔓延和流行，并危害动物健康，甚至造成死亡的一类疾病，主要是指传染病和寄生虫病。对动物疫病应采取加强检疫、实施免疫 、及时隔离、扑杀、无害化处理等措施，及时开发疫苗和治疗药物。畜禽传染病（如甲型流感病毒H5N1亚型病毒引起的禽流感）流行的三个基本环节包括传染源、传播途径和易感动物。因此对动物疫病的防治应从三个环节入手，即在控制传染源、切断传播途径和保护易感动物采取措施。 其综合防治措施应贯彻“预防为主，综合防治”，“防重于治，早治重于晚治”的方针，需要搞好畜禽的饲养管理、卫生防疫、预防接种、检疫、隔离、消毒等工作，可分为平时的预防措施和疫病发生时的扑灭措施两个方面 。动物寄生虫病（病原体种类有原虫、吸虫、绦虫、线虫和昆虫等，一般寄生在宿主的体内或体表，如血吸虫病）的防治应贯彻预防为主，采取养为基础、检为依据、治病灭源的防治原则，做好治疗性驱虫和预防性驱虫工作，保障人畜安全。 第四节 绿色食品的生产一、教学要求：基本要求1，说出绿色食品的概念。（重点）2，指出绿色食品的分类标准。3， 识别绿色食品的标志。4， 描述绿色食品的生产过程。发展要求1， 尝试对有关涉及生物科学的社会问题从多角度展开讨论活动。2， “活动：调查当地绿色食品生产或消费情况” 说明1， “小资料：无公害农产品”只作为背景材料供学生阅读，不要求学生记忆和掌握具体的内容。2， “活动：探讨绿色壁垒问题”不作要求。二、知识要点：*绿色食品是指遵循可持续发展原则，按照特定生产方式生产，经中国绿色食品发展中心认定、许可使用绿色食品商标的无污染、安全、优质的营养类食品。根据标准分为A级和AA级（有机食品）两类。其生产主要包括产地的选择、环境质量的监测、生产管理与产品质量控制、生产技术规范，特别是对肥料和农药的使用要求，同时还涉及农作物品种的选择、农业耕作制度等方面。生产的特点是：一强调产品出自良好的生态环境；二对产品实行“从土地到餐桌” 全程质量监控；三是对产品依法实行依法实行标志管理。生产标准体系包括产地环境质量标准、生产技术标准、产品标准和包装标签、储运标准四个方面。 第二章 生物科学与工业课标内容：1， 举例说出发酵与食品生产。2， 举例说明酶在工业生产中的应用。3， 举例说明生物工程技术药物和疫苗的生产原理。考纲要求：知识内容要求（1）微生物发酵与食品生产（2）酶制剂的生产过程及酶活性受外界环境的影响（3）生物工程技术药物和疫苗的生产原理第一节 微生物发酵与食品生产一、教学要求：基本要求1，列举利用微生物生产食品的实例。（重点）2，描述面粉的发酵过程，说出酵母菌发酵的条件（重点）与产物。3， 参与发酵食品的调查活动，学习调查的基本方法。发展要求尝试 培养酵母菌。说明1， “发酵食品的生产”为选学，只提供学生阅读，不要求学生记忆和掌握具体的有关内容。2，“参观发酵工厂” 活动，视学校实际情况而定，不作统一要求。3，“课外读：与生物学有关的职业生涯发酵工艺技术员” 只作为背景材料提供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体的内容。二、 知识要点（注意联系选修1的实验1）：*1，发酵是指利用微生物的生命活动把原料大量生成和积累特定代谢产物或菌体（人们所需的产品）的过程。发酵食品是指把农副产品原料利用发酵方法生产和加工制作的食品。发酵的历史是从几千年前的酿酒开始，经历了传统发酵工业、现代发酵工业两个阶段，随着近代分子生物学的发展，发酵工业进入了一个全新的发展时期。 *2，发酵食品的生产一般流程包括菌种选育、菌种的扩大培养、培养基配制及灭菌、接种、发酵、分离和提纯产物等阶段。配制好的培养基和发酵设备、接种操作等过程应该在无菌条件下进行，防止与杂菌形成竞争关系，可采用高温、高压的方式杀死所有杂菌的胞体、芽孢的孢子。（示意图见P44图24） *3，微生物育种的方法有基因突变、基因工程、细胞工程等。微生物所需的营养主要有水、无机盐、碳源、氮源、生长因子等五大类（见下表）。生产中营养基的配制原则是根据发酵原料或原料经预处理后所含的营养成分进行的。一般是液体培养基。 水无机盐碳源氮源生长因子概念供给微生物碳素营养的物质能被微生物吸收利用的含氮物质某些微生物生长所必需的少量物质来源磷酸盐、硫酸盐、钾、钠、钙、镁、铁等盐类无机碳源:CO2、NaHCO3等有机碳源：糖类（最常用）、脂肪酸、花生粉饼、石油等无机氮源：N2、氨、铵盐、硝酸盐等有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、玉米浆、豆饼粉等维生素、氨基酸、碱基、牛肉膏、酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液（肝脏浸出液、麦芽汁）作用微生物细胞的组成成分，溶解物质，生物化学反应的介质为微生物生长繁殖及其一系列生命活动提供不可缺少的矿质元素要用于合成微生物的细胞物质和一些代谢产物;异养微生物的主要能源物质.主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物。一般是酶和核酸的组成成分。说明不同种类的微生物，对碳源的需要差别较大，而且微生物对碳源的需求量最大。异养微生物：含C、H、O、N的化合物既是碳源又是氮源微生物之所以要补充生长因子，往往是由于缺乏合成这些物质所需要的酶或合成能力有限4，实例：面粉的发酵、酵母菌的酒精发酵、北京棒状杆菌生产谷氨酸等。*5，发酵过程是一个连续发酵的过程，发酵产物主要是在菌体生长的稳定期产生，所以要控制发酵条件。其原则是需要根据发酵的目的和要求控制好发酵的条件，控制的条件有温度、PH、溶氧量等。还需要及时检测菌体的浓度、产物的含量等，控制发酵进程以及添加必要的培养基成分，来延长菌体生长的稳定期。 （1）温度：影响酶的活性；生物合成的途径；发酵液的物理性质以及菌种对营养物质的分解和吸收。菌体的生长和产物的合成都有一个最适宜的温度，而且不同菌种的最适宜的温度是不同的。（2）PH：影响酶的活性；细胞膜通透性的改变；引起培养基中营养物质的分解；产物的生成。调整措施：添加缓冲系统，或中间补加氨水、尿素、(NH4)2CO3、CaCO3等（3）溶解氧：影响不同异养型微生物的生长、繁殖与代谢；产物的合成（4）营养物质的浓度：C/N、无机盐、维生素等影响菌体的生长和代谢产物的积累*6，分离提纯：采用蒸馏、萃取、离子交换等方法提取代谢产物（谷氨酸）；如果是菌体应该用过滤、沉定等方法。7，传统发酵技术的两个主要作用是防止食物腐败、使口感平淡的原料发生感官的、物理的和营养方面的变化，使口感更好、营养更好、更易消化。现代发酵技术生产的食品质量则更易受控制，也更稳定，同时也更能确保产品的安全性。 第二节 酶在工业生产中的应用一、教学要求：基本要求1，列出酶的类型。（重点）2，描述酶制剂的生产过程。（重点）说明酶的活性受外界环境的影响。3，说出固定化酶的概念及酶的固定化常用的方法。发展要求认同解决现实生活中的许多问题离不开科学技术，以及科学技术是一个不断发展的过程。说明 “酶在工业生产中的应用”不作要求。 只提供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体的内容。二、知识要点（注意与必修1、选修1中的酶的联系）：1，酶是一种由生物体产生的具有特殊催化功能的有机物。具有反应条件温和、效率高（专一性）、污染少等特点。越来越广泛地被运用到工业生产中。其类型根据分布的部位不同可分为胞内酶和胞外酶（如水解酶）；根据底物不同可分为淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等；根据催化的反应和所起的作用分为氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶、异构酶和连接酶等六大类。 *2，在人工控制的培养条件下，用发酵罐连续发酵生产，再经过分离提纯、浓缩或干燥等工艺过程 ，制备成液态、粉状或颗粒状的制品通常称为酶制剂。目前工业上大多采用微生物发酵法来获得大量的酶制剂。 3，将分离纯化的酶固定在非水溶性载体上 ，使用时将固定的酶投放到反应溶液中 ，催化反应结束后又能将被固定的酶收回，这样的酶就叫做固定化的酶。它可以在一定时间范围内可以反复和连续使用。常用的固定方法有载体结合法（将酶吸附在载体表面）、交联法（将酶相互连接起来）和包埋法（将酶包埋在细微网格或微囊里）。 *4，影响酶催化作用的主要因素有底物浓度、酶浓度、温度、PH、酶抑制剂及酶激活剂等。酶的活性受温度、PH、酶抑制剂及酶激活剂等外界环境的影响。 第三节 生物工程药物和疫苗一、教学要求：基本要求1，举例说明基因工程生产药物的原理和过程。（重点）2，简述细胞工程生产药物的优势。（重点）3，描述单克隆抗体的生产过程及应用。4， 说出疫苗、传统疫苗、基因工程疫苗的概念，以及传统疫苗和基因工程疫苗的生产过程。（重点）5， 关注生物技术对国民经济发展的重要作用。进一步体验科学技术是一个不断发展的过程，并理解科学、技术、社会三者之间的关系。发展要求指出传统疫苗与基因工程疫苗的异同。说明 “小资料：DNA疫苗”只提供学生阅读，不要求学生记忆和掌握具体的内容。二、 知识要点（注意联系免疫、基因工程等内容）：1，生物工程（生物技术）包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程（蛋白质工程）。2，基因工程药物是指以重组DNA为核心技术，通过将一个生物体内有用的“目的基因”转移到另一个生物体中并表达所需要的产物药物的过程。转入基因的生物是细菌、动物 或植物。其生产过程大致可以分为获得目的基因、重组质粒、构建基因工程菌、工程菌大规模培养、分离提取目的产物等步骤。如基因工程生产人的胰岛素，基因工程生产蛋白类药物等。 细胞工程药物是指在细胞水平上的遗传操作，即通过细胞融合、核质移植、染色体移植等技术，改造并筛选特定的细胞株或细胞系，再通过规模培养获得药物。如紫草素、单克隆抗体的生产过程、特点及应用。*4，疫苗是一类接种后能激发人体免疫反应来抵抗某些传染病的生物制品。传统疫苗（第一代疫苗）主要包括减毒疫苗和灭活疫苗。 项目减毒疫苗（活疫苗）灭活疫苗（死疫苗）概念用人工定向变异的方法，使病原微生物在极大程度上丧失致病能力，或从自然界筛选毒性高度减弱或基本无毒的活细菌或病毒制备成的疫苗选用抗原性强的病原微生物，经过人工大量培养后，用化学或物理方法灭活后制备而成的疫苗原理活疫苗接种到人体后，在机体内有一定的生长繁殖能力，可使机体发生类似的隐性感染或轻度感染，从而激发机体产生免疫力虽然丧失了生长繁殖能力，但仍保留其抗原性接种次数一次多次接种剂量少较大免疫持续时间长相对较短效果好较差保存时间较短较长安全性较差相对较安全制备或培养较难简单、容易实例卡介苗、牛痘疫苗、麻疹疫苗、脊髓灰质炎疫苗、甲型肝炎减毒活疫苗等较多，如百日咳疫苗、流行性脑脊髓膜炎疫苗、流行性乙型脑炎疫苗、狂犬病疫苗等*5，基因工程疫苗（第二代疫苗、重组疫苗）是指利用基因工程技术，将病原体的抗原基因转移到受体细胞（细菌、酵母或动植物细胞）中，并使其表达，经培养生产出一系列有实用价值的疫苗。这种疫苗比传统疫苗的安全性更可靠等更多的优点。如下：产品名表达系统应用乙型肝炎病毒疫苗转基因酵母、转基因哺乳动物细胞、转基因烟草、转基因西红柿预防乙型肝炎霍乱疫苗转基因马铃薯预防霍乱狂犬疫苗转基因烟草、转基因菠菜预防狂犬病疟疾疫苗转基因烟草预防疟疾流感疫苗转基因烟草预防流感6，核酸疫苗（第三代疫苗、DNA疫苗）包括质粒载体和编码抗原的基因（目的基因）。第三章 生物科学与健康课标内容：1， 简述基因诊断和基因治疗。2， 举例说明器官移植。3， 简述避孕的原理和方法。4， 举例说明人工受精、试管婴儿等生殖技术。5， 简述抗生素的合理使用。考纲要求： 知识内容要求（1）抗生素的合理使用（2）器官移植（3）避孕的原理和方法第二节 疾病治疗中的生物科学一、教学要求：基本要求1，说出细菌的抗药性及其产生原因。 2，举例说出抗生素引起的菌群失调和毒副作用。3，简述抗生素的合理使用。（重点）4，举例说明器官移植需要合适的供体器官、移植手术和防止免疫排异等过程。（重点）5，关注生物科学在疾病治疗中发挥的作用，讨论科学和技术的发展带给人类的双重影响，增强学生的社会责任感。发展要求讨论怎样合理使用抗生素。说明 1，“基因治疗”不作要求。2，“课外读：诺贝尔奖与器官移植”、“小资料：动物器官、人造器官和干细胞研究”、“课外读：与生物学有关的职业生涯遗传学工作者”只作为背景材料供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体的内容。3，“活动：如何解决供体器官缺乏的问题”不作要求。二、知识要点（注意与自然选择、免疫等的联系）：*1，细菌的抗药性是细菌原本就具有的一种特性，是细菌对抗生素（如青霉素）的敏感性的下降。其产生的根本原因是基因突变而获得的，是抗生素对细菌的选择的结果，可以通过实验来证明（注意课本P77的实验）。自然状态下，抗药基因频率很底的，但经常使用抗生素，会导致菌群数量大量减少，抗药基因的频率的却增大（这就是瓶颈效应），如果滥用抗生素还会造成身体正常菌群失调和其他毒副作用。所以要合理使用抗生素，要遵循“三不原则”原则，即不自行购买；不主动要求；不随便停药。 青霉素杀菌作用的原理是通过抑制细菌细胞壁的生物合成而起作用的。 *2，器官移植需要经过组织配型获得合适的供体器官、器官保存和移植手术、防止免疫排异等治疗过程。合适的供体器官是指病人和供体器官间的人白细胞抗原（ 是人体细胞表面的一群蛋白质分子， 由位于第6对染色体上的基因编码，简称为HLA。）差异要小，否则机体对外源器官会引起免疫排异反应。所以要通过组织配型和免疫抑制技术来解决器官移植过程中的免疫排斥问题。 第三节 生殖健康一、教学要求：基本要求1，简述避孕的原理和方法。（重点）2， 关注生殖健康，形成正确的价值观，提高社会责任感。发展要求尝试开展“遗传咨询”的活动。说明 1，“人类辅助生殖技术”不作要求。2，“活动：探讨人类辅助生殖技术的伦理问题”为选做。3，“小资料：人工流产”、“课外读：代孕母亲” 只作为背景材料供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体的内容。二、 知识要点（注意与选修3胚胎工程的联系）：1，避孕是指采取预防性措施避免受孕。主要是针对受精和着床这两个关键环节采取措施的。其原理是生殖过程的精子和卵细胞的形成、受精作用、受精卵着床三个环节。方法有阻止精子和卵子的结合、抑制排卵和精子的形成、阻碍受精卵着床。阻止精子和卵子的结合的方法一般可采用器具阻隔（避孕套、阴道隔膜和子宫帽等）、体外射精、安全期避孕和绝育手术。2，一般将排卵日的前5天和后5天，连同排卵日在内的10天看作容易受孕的时期，而月经周期的其他时间就称安全期。抑制排卵和精子的形成的方法可以通过服用雌激素或雌激素类似物来维持较高的雌激素的水平，来抑制排卵；采用棉酚或物理的方法来刺激睾丸，达到抑制生精目的。受精卵顺利着床及生长发育取决于输卵管中受精卵的发育和子宫内膜的变化 是否同步，所以改变子宫内膜的形态或使两者错开最佳的相遇时间（宫内节育器和速效避孕药等相遇时间，能影响着床，阻止受精卵的发育，起到避孕的目的。 第四章 生物科学与环境（是重点）课标内容：1， 识别生物性污染。2， 概述生物净化的原理和方法。3， 认同有利于环境保护的消费行为。4， 关注生物资源的合理利用。考纲要求： 知识内容要求（1）生物性污染（2）生物净化的原理和方法（3）生物资源的合理利用第一节 生物性污染一、教学要求：基本要求1，识别生物性污染。2，讨论人们对病原体污染的认识过程和流行病学的研究过程。3，说出外来物种、入侵种、生物入侵的概念。4，列举生物入侵的过程（重点）、危害及控制方法。发展要求认同“预防胜于医治”的公共卫生政策。说明 1，“活动：关于隔离措施的讨论”、“活动：探讨容易引起病原体污染的生活方式”不作要求。2，“课外读：重点传染病疫情”的内容只作为背景材料供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体的内容。3，“变应原污染”为选学内容。4，“小资料：中华人民共和国进境植物检疫禁止进境物名录”的内容只作为背景材料供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体的内容。二、 知识要点：1，环境污染是指对人或其他生物产生有害影响的一种环境变化，包括化学性污染、物理性污染和生物性污染等不同类型。常见的生物性污染主要有病原体污染、变应原污染、生物入侵等。预防和控制环境污染的基本理念是“以防为主，防治结合”。 *2，病原体污染是指微生物在环境中不断繁殖和散播所造成的污染。是一种常见的生物性污染。传染病流行只是病原体污染的一种主要形式，它不仅是一个医学或生物学现象，同时也是一个复杂的社会现象，其流行过程必须具备传染源、传播途径、易感人群三个基本环节。控制传染病流行的有效措施是控制传染源、切断传播途径、保护易感人群。目前预防传染病流行的最有效的方法是通过有计划地预防接种，促进群体免疫屏障的形成。（注意科赫原则、冰山现象、免疫屏障等概念）制定“预防胜过医治”的国家公共卫生政策，建立完善的公共卫生体系、加强对有关传染病知识的宣传以及理解和关爱患者、提高公民的公共卫生意识和养成良好的生活习惯是控制病原体污染的有效方法。 *3，生物入侵是指生物由原生存地经自然或人为途径传播到另外地方，损害入侵地的生态系统、生物多样性，以及人类健康，并影响当地的农、林、牧与渔业生产造成经济损失和生态灾难的过程。如凤眼莲、薇甘菊等。其原因依赖于其自身的生活史特征和被入侵生态系统的特征和群落的易感性有关，如“多样性阻抗假说”和“生物因子失控假说”。四个阶段：外来物种引入阶段，初期定居与成功地建立种群阶段（由于个体数量少、缺乏遗传多样性，可能形成近亲繁殖导致物种退化，是种群发展的瓶颈时期），迟滞阶段（入侵时间短，个体基数小，增长缓慢），扩散和暴发阶段（具有合理的年龄结构和性别比例，并具有快速增长和扩散的能力）。三次转移：从进口到引入，称为逃逸；从引入到建立种群，称为建群；从建群到变成经济上有负作用的生物，即入侵种。（图示P120）三种途径：人为有意引入、人为无意带入、自然入侵。应对生物入侵必须坚持“以防为主，进一步完善法律和法规，确保与所有相关的国际公约和项目保持一致”的措施。 4，外来（物）种是指人类有意或无意地将某一地区的物种引到另一地区后就成了外来物种。入侵种是指能造成危害的外来物种。外来物种不一定是入侵种，变成入侵种的概率是极少的（十分之一法则）。 第二节 生物净化一、教学要求：基本要求1， 概述生物净化的基本原理（以水体自净为例）。（重点）2，简述生物净化技术的基本原理和方法。发展要求说明 1，“小资料：城市污水的处理”内容 只作为背景材料供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体的内容。2，“活动；探讨污水处理与经济发展的关系”不作要求。二、知识要点：1，解决环境污染问题必须防重于治。一方面要制定政策、法规预防新污染的发生；另一方面要研究低成本高效率的生物净化技术，对已被污染的环境进行及时治理。 2，生态系统中的许多生物具有一定的净化环境的能力，不同生态系统也具有一定的抵御环境污染的自我净化功能。生物净化的原理是通过生态系统中各种生物的代谢活动或其他活动，使环境中的污染物得以固定和降解。 *3，氧垂曲线（1）溶解氧的变化状况反映了水体中有机污染物的净化的过程，因而可把溶解氧作为水体自净状况的标志。若水体氧垂曲线中Cp点的溶氧量大于规定的数值，则说明从溶解氧的角度看，污水的排放未超过水体的自净能力；若水体氧垂曲线中Cp点的溶氧量低于规定的最低溶氧量，则排入有机污物过多，超过水体的自净能力，水体中各种需氧型的水生动物和浮游植物均可能因缺氧而死亡，水体生态平衡将遭到破坏。 （2）耗氧速率变化分析：有机物污染 好氧细菌增多 耗氧速率上升 水中溶解氧下降 （有机物减少） 好氧细菌减少 耗氧速率下降 复氧速率上升（3）复氧速率变化分析：水中溶解氧下降 空气中溶氧速率上升有机物分解 无机盐上升 水生植物光合作用增加 复氧速率下降水中溶解氧上升 空气中的溶氧速率下降水中无机盐减少 植物光合作用下降 （4）在未污染前，河水中的氧一般是饱和的。污染之后，先是河水的耗氧速率大于复氧速率，溶解氧不断下降。随着有机物的减少，耗氧速率逐渐下降；而随着氧饱和不足量的增大,复氧速率逐渐上升。当两个速率相等时,溶解氧到达最低值。随后，复氧速率大于耗氧速率，溶解氧不断回升，最后又出现饱和状态，污染河段完成自净过程。可表示如下：当耗氧速率 复氧速率时，溶解氧曲线呈下降趋势；当耗氧速率 = 复氧速率时，为溶解氧曲线最低点，即最缺氧点；当耗氧速率 复氧速率时，溶解氧曲线呈上升趋势（5）发生以上变化的原因来自水体复氧和耗氧两方面：耗氧原因：有机物的生物氧化硝化作用：水中存在氨，硝化作用会消耗溶解氧。水底沉泥的分解。水生植物的呼吸作用。无机还原性物质的影响。复氧原因：空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中；水体中植物光合作用产生氧。*4，生物净化技术的原理是通过一定的技术手段，人为地放大和强化生态系统的自净能力，从而达到有效治理环境污染的目的。污水生物处理技术的基本原理是利用处理系统中的各种微生物的代谢作用除去污水中的污染物，其具体工艺可分为活性污泥法、悬浮细胞法、生物膜法等多种类型。活性污泥是由各种微生物、有机物和无机物胶体、悬浮物构成的结构复杂的肉眼可见的绒絮状微生物共生体，有很强的吸附能力和降解能力。其基本思路是利用活性污泥、瀑气池等技术手段放大和强化水体的自净功能。 悬浮细胞法是利用污水中悬浮的各种微生物的氧化作用分解污染物，氧化有机物的氧气主要来自藻类的光合作用。生物膜是微生物通过附着固定在特定载体上的结构复杂的微生物共生体，比活性污泥具有更强的吸附能力和 降解能力。 第三节 合理使用生物资源一、教学要求：基本要求1，描述生物资源的概念、特性和现状。2， 认同有利于环境保护的消费行为。（重点） 3， 关注生物资源的合理利用。（重点）4， 简述生态文明的含义、特征和主要内容。发展要求讨论生物资源的消费抉择。说明 1，“课外读：与生物学相关的职业生涯林业生产工作者”的内容只作为背景材料供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体的内容。2，“小资料：生态文明的形成与发展”的内容只作为背景材料供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体的内容。二、知识要点：1，生物资源是指我们把生物圈中对人类具有一定现实或潜在价值的动物、植物、微生物等有机体以及由它们组成的生物群落，它包括基因、物种及生态系统三个层次，是地球上生物多样性的物质体现，也是人类赖以生存的物质和能量基础。具有系统性、可再生性、地域性、周期性、有限性等特点。不合理的使用导致地球上许多生物资源濒临枯竭。对生物资源的消费应坚持可持续利用的原则，做出消费决策时应兼顾个人短期利益和社会长期利益，要倡导适度消费和简朴的生活。 *2，总初级生产量是指生态系统中所有绿色植物光合作用固定的太阳能或合成的有机物总量。森林植物的有机物净增加量（净初级生产量NP）=总初级生产量（GP）呼吸消耗（R）。当森林中的植物较稀疏时树叶能受到阳光的充分照射，光合作用合成的有机物明显多余呼吸作用的消耗量，NP不断提高，树林处于成长期；当森林茂盛到一定程度时，森林底层的树叶因得不到充足的阳光而导致光合作用效率下降，植物间的种内斗争和种间竞争也越来越剧烈，NP开始减少；当NP=0，即GP=R，森林植物达到环境最大容纳量，生态系统处于成熟和稳定状态，此时森林中的生物资源量最大，但生产有机物的能力却最小。即使不砍伐，森林木材资源的蓄积量也不会增加了。生物学家利用叶面积指数来定量地研究初级生产量，叶面积指数越大，则森林越繁茂，当在某一特定值时，森林的NP最大，此时应该是森林砍伐的最佳时机。（见图420）森林砍伐主要有完全砍伐和