选修1的核心特点是“实践性”，所以思维导图应围绕“原理、步骤、关键点、应用”这几个核心要素展开。
选修1 整体知识框架
- 主题：生物技术在生产、生活中的应用
- 主线： 从微观（微生物）到宏观（酶、植物、DNA），再到宏观应用（食品、健康）。
- 核心能力： 掌握各项技术的实验原理、操作流程、结果分析与评价。
第一章：传统发酵技术的应用
本章核心是利用微生物的发酵作用生产特定产品。
思维导图：
- 中心主题：传统发酵技术的应用
- 发酵的原理
- 核心： 微生物的代谢活动
- 条件： 温度、pH、氧气、营养物质
- 菌种：
- 酵母菌： （真核，兼性厌氧）→ 酒精发酵
反应式：C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 能量
- 醋酸菌： （原核，好氧）→ 醋酸发酵
反应式：C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O
- 乳酸菌： （原核，厌氧）→ 乳酸发酵
反应式：C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃
- 毛霉/根霉： （真核，好氧）→ 生产腐乳、酱油
- 酵母菌： （真核，兼性厌氧）→ 酒精发酵
- 具体应用
- 果酒和果醋的制作
- 菌种： 酵母菌 → 果酒；醋酸菌 → 果醋
- 实验流程：
- 果酒： 挑选葡萄 → 冲洗 → 去梗 → 榨汁 → 酒精发酵（18-25℃）→ 果酒
- 果醋： 酒精发酵 → 醋酸发酵（30-35℃，通氧）→ 果醋
- 关键点：
- 材料消毒 vs. 灭菌： 冲洗（消毒），用具（灭菌）
- 发酵条件： 酒精发酵（无氧，18-25℃）；醋酸发酵（有氧，30-35℃）
- 防止污染： 整个过程保持无菌操作
- 腐乳的制作
- 菌种： 毛霉（或根霉）
- 实验流程： 让豆腐上长出毛霉 → 加盐腌制 → 加卤汤装瓶 → 密封腌制
- 关键点：
- 豆腐的含水量： 不宜过高，防止腐败
- 加盐的作用： 析出水分，抑制杂菌，调味
- 卤汤的配制： 酒（抑制微生物，增加风味）、香辛料（调味,防腐）
- 密封： 防止杂菌污染和水分蒸发
- 泡菜的制作
- 菌种： 乳酸菌（主），还有酵母菌等
- 实验流程： 配制盐水 → 添加调味料 → 装坛 → 发酵 → 泡菜
- 关键点：
- 盐水浓度： 5%-7%，过高会抑制乳酸菌活动
- 煮沸冷却： 杀灭杂菌，防止氧气溶入
- 发酵条件： 无氧环境，适宜温度（室温即可）
- 亚硝酸盐的检测： （重要知识点）
- 原理： 在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N-1-萘基乙二胺盐酸盐形成玫瑰红色染料。
- 方法： 比色法（标准显色液对比）
- 注意： 发泡初期亚硝酸盐含量会先升高后降低,故不宜在腌制后立即食用。
- 果酒和果醋的制作
- 发酵的原理
第二章：微生物的培养与应用
本章是生物技术的基础，核心是微生物的分离、纯化和应用。
思维导图：
- 中心主题：微生物的培养与应用
- 微生物的实验室培养
- 核心概念：
- 培养基： （按用途分）选择培养基、鉴别培养基；（按物理状态分）固体、液体、半固体培养基。
- 灭菌： 杀灭物体中所有的微生物（包括芽孢和孢子）。
- 方法： 高压蒸汽灭菌（最常用）、干热灭菌、灼烧灭菌、化学药剂灭菌。
- 无菌技术：
- 目的： 防止外来杂菌污染,保证培养物纯净。
- 关键操作：
- 接种环/针： 灼烧灭菌。
- 培养皿/培养基： 高压蒸汽灭菌。
- 操作区域： 酒精灯火焰旁或超净工作台。
- 操作过程： 简要叙述平板划线法或稀释涂布平板法的无菌操作要点。
- 核心概念：
- 微生物的分离与计数
- 分离纯化技术
- 平板划线法： （接种环）在固体培养基表面通过划线稀释,得到由单个细胞繁殖而来的单个菌落。
- 稀释涂布平板法： （涂布器）将一定体积的稀释菌液涂布到固体培养基表面,进行培养和计数。
- 微生物的计数
- 方法：
- 活菌计数法： （稀释涂布平板法）统计形成的菌落数目，计算样品中活菌的密度。
- 关键： 菌落数在30-300之间的平板才计数。
- 显微镜直接计数法： （血球计数板）统计死活菌总数。
- 活菌计数法： （稀释涂布平板法）统计形成的菌落数目，计算样品中活菌的密度。
- 方法：
- 筛选特定微生物
- 原理： 利用选择培养基或鉴别培养基。
- 案例： 筛选土壤中的尿素分解菌
- 选择培养基： 以尿素为唯一氮源。
- 鉴别原理： 尿素分解菌产生的脲酶将尿素分解为氨，使培养基pH升高,酚红指示剂变红。
- 分离纯化技术
- 应用
- 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
- 流程： 土壤取样 → 样液稀释 → 涂布到以尿素为唯一氮源的培养基上 → 培养 → 计数。
- 分解纤维素的微生物的分离
- 原理： 刚果红染色法，纤维素分解菌能产生纤维素酶，使刚果红-纤维素复合物水解,形成透明圈。
- 筛选： 寻找产生透明圈的菌落。
- 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
- 微生物的实验室培养
第三章：酶的应用
本章核心是酶的特性和在实际生产中的应用。
思维导图：
- 中心主题：酶的应用
- 酶的基础知识
- 概念： 活细胞产生的具有催化作用的有机物（绝大多数是蛋白质）。
- 特性： 高效性、专一性、作用条件温和。
- 酶的制备
- 来源： 生物体（动物、植物、微生物）。
- 方法： 提取法（动物组织）、发酵法（微生物生产，主要方式）。
- 固定化技术：
- 目的： 使酶能与产物分离，可重复使用,稳定性提高。
- 方法：
- 包埋法： （最常用，适用于大分子底物）将酶包埋在细微网格里。
- 案例： 海藻酸钠固定化酵母细胞制作果酒。
- 化学结合法、物理吸附法。
- 包埋法： （最常用，适用于大分子底物）将酶包埋在细微网格里。
- 酜的应用实例
- 果胶酶在果汁生产中的作用
- 作用： 分解果胶，瓦解植物的胞间层,提高出汁率和澄清度。
- 探究实验：
- 变量： 果胶酶的量（自变量）。
- 检测指标： 果汁的澄清度或出汁率（因变量）。
- 关键控制： 温度、pH等无关变量保持一致。
- 探究加酶洗衣粉的洗涤效果
- 酶的种类： 蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶。
- 影响因素：
- 温度： 酶有最适温度。
- pH： 酶有最适pH。
- 污物性质： 根据污物选择含特定酶的洗衣粉。
- 表面活性剂： 帮助污物脱离。
- 设计原则： 设置对照实验（如普通洗衣粉 vs. 加酶洗衣粉）。
- 固定化酶和固定化细胞的应用
- 优点： 可重复使用、可连续化生产、产物纯度高。
- 应用领域： 葡萄糖异构酶生产高果糖浆、生产氨基酸、污水处理等。
- 果胶酶在果汁生产中的作用
- 酶的基础知识
第四章：生物技术在食品及其他方面的应用
相对综合，涵盖了植物组织培养、蛋白质提取和DNA技术等。
思维导图：
- 中心主题：生物技术在食品及其他方面的应用
- 植物的组织培养
- 原理： 细胞的全能性。
- 条件： 无菌环境、适宜的营养（培养基）、激素（生长素和细胞分裂素的比例）、适宜的温度和光照。
- 培养基： MS培养基（无机盐、微量元素、有机物、激素、蔗糖）。
- 过程：
- 外植体 → 愈伤组织 → 芽和根 → 幼苗 → 完整植株
- 应用：
- 微型繁殖（快速繁殖）： 短时间内获得大量优良植株。
- 作物脱毒： 去除病毒,获得健康种苗。
- 制造人工种子： 包裹在人工种皮里的胚状体。
- 生产细胞产物： 如紫草素、人参皂甙等。
- 生物技术在食品加工及其他方面的应用
- 蛋白质的提取和分离
- 基本原理：
- 分离方法： 溶解度差异、电荷差异、分子大小差异、亲和力差异。
- 主要技术：
- 凝胶色谱法（分配色谱法）： 根据分子大小分离，分子小的进入凝胶内部，路程长，移动慢；分子大的被排阻，路程短,移动快。
- 电泳： 根据分子大小和电荷分离，在电场作用下,带电分子会向着与其电荷相反的电极移动。
- 应用： 提取和分离血红蛋白、血清蛋白等。
- 基本原理：
- PCR技术扩增DNA片段
- 原理： DNA半保留复制和体外DNA扩增技术。
- 过程： 变性（解旋）→ 复性（退火）→ 延伸,循环进行。
- 关键成分：
- 模板DNA
- 引物： 两条人工合成的单链DNA。
- Taq酶（耐高温的DNA聚合酶）
- 四种脱氧核苷酸
- 应用： 基因克隆、法医鉴定、疾病诊断、古生物研究等。
- 生物技术的安全性和伦理问题
- 转基因生物：
- 安全性： 食品安全、生物安全、环境安全。
- 争论： 技术的双刃剑,需要理性看待和严格监管。
- 生物武器： 严禁研究和使用。
- 转基因生物：
- 蛋白质的提取和分离
- 植物的组织培养
希望这份详细的思维导图框架能帮助您更好地梳理和掌握生物选修1的知识！祝您学习顺利！
