呼吸作用：

1、概念：生物的生命活动都需要消耗能量，这些能量来自生物体内糖类、脂类和蛋白质等有机物的氧化分解。生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的总过程，叫做呼吸作用（又叫生物氧化）。
（1）呼吸作用是一种酶促氧化反应。虽名为氧化反应，不论有无氧气参与，都可称作呼吸作用（这是因为在化学上，有电子转移的反应过程，皆可称为氧化）。有氧气参与时的呼吸作用，称之为有氧呼吸；没氧气参与的反应，则称为无氧呼吸。同样多的有机化合物，进行无氧呼吸时，其产生的能量，比进行有氧呼吸时要少。有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应，与生物体没直接关系。即使是呼吸氧气的生物，其细胞内，也可以进行无氧呼吸。
（2）呼吸作用的目的，是透过释放食物里之能量，以制造三磷酸腺苷（ATP），即细胞最主要的直接能量供应者。呼吸作用的过程，可以比拟为氢与氧的燃烧，但两者间最大分别是：呼吸作用透过一连串的反应步骤，一步步使食物中的能量放出，而非像燃烧般的一次性释放。在呼吸作用中，三大营养物质：碳水化合物、蛋白质和脂质的基本组成单位──葡萄糖、氨基酸和脂肪酸，被分解成更小的分子，透过数个步骤，将能量转移到还原性氢（化合价为+1的氢）中。最后经过一连串的电子传递链，氢被氧化生成水；原本贮存在其中的能量，则转移到ATP分子上，供生命活动使用。
植物呼吸作用过程：有机物（储存能量）+氧（通过线粒体）→二氧化碳+水+能量
（3）呼吸速率：又称呼吸强度。指在一定温度下，单位重量的活细胞(组织)在单位时间内吸收氧或释放二氧化碳的量，通常以“mg(μl)/(h?g)”为单位，表示每克活组织(鲜重、干重、含氮量等)在每小时内消耗氧或释放二氧化碳的毫克数(或微开数)。呼吸速率的大小可反映某生物体代谢活动的强弱。呼吸作用是由一系列酶催化的化学反应，所以温度对呼吸作用有很大影响。还有水分、氧气、二氧化碳等也是影响呼吸速率的条件。
（4）植物呼吸作用原理的应用：
粮食储存；
低温保存蔬菜水果：通过增加二氧化碳的含量可以抑制储存蔬菜水果等的呼吸作用；充氮气也可以降低氧气的浓度，抑制呼吸作用。
农田松土；农田排涝等措施有利于植物根的生长和对无机盐的吸收。
影响细胞呼吸的因素及实践应用：

1．内部因素：
(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
(2)同一植株在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率较高，成熟期呼吸速率较低。
(3)同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
2．环境因素：
(1)温度

①规律：呼吸作用在最适温度最强，超过最适温度，呼吸酶活性下降，甚至变形失活，呼吸受抑制；低于最适温度活性下降，呼吸受抑制。
②应用：生产上常用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。
(2)O2的浓度
 
①规律：在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2 浓度为l0%以上，只进行有氧呼吸。
②应用：生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，藏少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。
(3)CO2浓度
①规律：从化学平衡的角度分析，C02浓度增加，呼吸速率下降。
②应用：在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO：浓度具有良好的保鲜作用。
(4)水含量

①规律：在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱。
②应用：在作物种子的储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。
思维拓展：

1、温室中栽培农作物提高产量的措施有两个方面，提高光合强度和降低呼吸消耗。影响细胞呼吸的因素有温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量等，但农业生产中最常考虑的是温度。其他几个因素不容易控制。
2、植物细胞呼吸的最适温度一般在25～35℃，最高温度在35～45℃。
3、绿色植物细胞呼吸的最适温度总比光合作用的最适温度高。一般情况下，植物细胞呼吸的最适温度为30℃，而光合作用的最适温度为25℃。

生殖的类型：

1、生殖的类型：包括无性生殖和有性生殖。
2、有性生殖产生的后代具双亲的遗传特性，由雌雄配子的结合形成。
3、有性生殖的意义：具有更大的生活能力和变异性，因此对生物的生存和进化具重要意义。对于进行有性生殖的生物来说，个体发育的起点是受精卵。
4、无性生殖的类型：出芽生殖、分裂生殖、孢子生殖、营养生殖

	过程	举例
分裂生殖	1个母体2个新个体	单细胞生物，如细菌、变形虫等
出芽生殖	母体芽体新个体	酵母菌、水螅
孢子生殖	母体孢子新个体	真菌、放线菌、蕨类等
营养生殖	根、茎、叶新个体	高等植物

5、无性生殖的意义及应用：关键就在于无性生殖产生的后代保持母体的性状不变，如果母体具有某种优良性状需要保持并大量繁殖，则无性生殖为我们提供了理论基础。所以，在农业生产中常用扦插、嫁接来繁殖优良的花卉、果树品种。
有性生殖和无性生殖的区别：

		无性生殖	有性生殖
不同点	母体	只有一个亲本参与	一般有两个亲本参与
	生殖过程	（一般）无，即使有（孢子）也无性别之分，不结合	有，且有性别之分，一般需两两结合
	生殖过程	由母体直接产生新个体	一般是有性生殖细胞合子新个体，也可以是有性生殖细胞新个体（如孤雌生殖）
	性状保持情况	其子代是母体的直接延续，变异少，能保持秦代的性状	其子代是双亲遗传物质的重组体，变异多，不利于秦代性状的保持
	子代生活力大小	有降低趋势	具有强大的生活力
	对种族的影响	长期使用这种生殖方式，种族会衰退	使种族兴旺发达
	对进化的作用	无促进作用	有促进作用
相同点		都是产生新个体，繁殖后代，使种族得以延续

知识拓展：

1、在无性生殖中，细菌等原核生物的分裂生殖不属于有丝分裂，而是一种特殊的“二分裂”方式形成两个子代细菌，但也不属于无丝分裂。
2、无丝分裂是真核细胞的一种分裂方式。根据植物细胞的“全能性” ，近几十年来发展起来一项无性繁殖的新技术——植物的组织培养 ( 克隆技术 ) 。
 
愈伤组织是在无菌条件下，通过细胞分裂产生的，没有发生分化的，无定形状态的薄壁细胞形成的细胞团。植物组织培养的优点是：取材少、培养周期短、繁育率高、便于自动化管理等。目前，这项技术已在花卉和果树的快速繁殖、培育无病毒植物等方面得到广泛应用。

果酒和果醋的制作：

一、实验原理
（1）酵母菌的细胞呼吸
①酵母菌是营异养生活的真菌。
②酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，表达式为：C₆H₁₂O₆+O₂→CO₂+H₂O+能量（反应中均需要酶的参与）
③酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，表达式为：C₆H₁₂O₆→C₂H₅OH+CO₂+能量（反应中均需要酶的参与）
（2）酵母菌发酵的最佳环境
①酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活：在有氧时，酵母菌大量繁殖，但是不起到发酵效果；在无氧时，繁殖速度减慢，但是此时可以进行发酵。
②在利用酵母菌发酵时最好是先通入足够的无菌空气在有氧环境下一段时间使其繁殖，再隔绝氧气进行发酵。
③20℃左右最适合酵母菌繁殖，酒精发酵的最佳温度是在18℃～25℃。
④pH最好是弱酸性。
（3）醋酸菌好氧性细菌，当缺少糖源时和有氧条件下，可将乙醇（酒精）氧化成醋酸。
①表达式为：C₂H₅OH→CH₃COOH+H₂O；当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。
②醋酸菌生长的最佳温度是在30℃～35℃
二、果酒果醋的制作

项目	果酒的制作	果醋的制作
主要菌种	酵母菌	醋酸菌
原理	果酒：酵母菌的无氧呼吸	果醋：醋酸菌有氧呼吸 （1）当氧气、糖源都充足时，糖→醋酸 （2）当缺少糖源时，乙醇→乙醛→醋酸
实验流程	挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒	挑选葡萄→冲洗→榨汁→醋酸发酵→果醋
温度	18～25℃	30～35℃
氧的需求	前期需氧，后期不需氧	需充足氧
提示	在果酒制作过程的前期通入空气或在发酵瓶中留有一定的空间（大约1/3），可以给酵母菌提供氧气，使其进行 有氧呼吸，为酵母菌的生长、增殖提供能量，酵母菌迅速增殖，缩短发酵时间。在生产酒精的阶段要求严格的无氧环境，此阶段如果有氧，则会抑制酒精发酵。	果醋制作过程中要求始终通氧，因为醋酸菌是好氧细菌，缺氧时醋酸菌的生长、增殖都会受到影响，另外醋酸的生成也会受到影响。

知识拓展：

1、注意问题：充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精发酵时用来排出CO₂的；出料口是用来取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。


2、特别提醒：在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的事附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。发酵过程中，随着酒精度地提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈深红色。在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌能大量生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。
3、注意事项：
（1）果醋的制作需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧菌，所以在制作过程中需通氧气；当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄糖氧化成醋酸；醋酸菌的呼吸作用为严格的有氧呼吸。
（2）防止发酵液被污染的方法：
①榨汁机要清洗干净，并晾干
②发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%的酒精消毒
③装入葡萄汁后，封闭充气口
④发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接
（3）榨汁机要清洗干净并晾干；将先冲洗后除梗的葡萄放入冲洗晾干的榨汁机内进行榨汁。
（4）产醋最多的措施：往果酒中加入变酸的酒表面的菌膜，并通气。醋酸菌能将葡萄汁中的糖分解成醋酸的条件：氧气、糖源充足。
（5）在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，正确的操作是给发酵装置适时排气。
（6）发酵条件：葡萄汁装入发酵瓶时，要留有约1/3的空间；制葡萄酒的过程中，除在适宜的条件下，时间应控制在10d～12d左右；制葡萄醋的温度要比制葡萄酒的温度高些，但时间一般控制在7d～8d左右。
（7）酒精与重铬酸钾在酸性条件下发生的颜色反应为灰绿色。

微生物的实验室培养：

1．培养基的概念、种类及营养构成
(1)概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。

(3)营养构成：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。
2．无菌技术
(1)关键：防止外来杂菌的入侵。
(2)具体操作
①对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。
②将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。
③为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。
④实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。
(3)消毒和灭菌

	消毒	灭菌
概念	使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物（不包芽孢和孢子）	使用强烈的理化因素杀死物体内外所用的微生物（包括芽孢和孢子）
常用方法	煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法	灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌
适用对象	操作空间、某些液体、双手等	接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等

3、制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的方法：计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。
4、接种方法：平板划线法和稀释涂布法。
（1）平板划线操作：
①挑取他含菌样品：选用平整、圆滑的接种环，按无菌操作法挑取少量菌种。
②划A区：将平板倒置于煤气（酒精）灯旁,左手拿出皿底并尽量使平板垂直于桌面，有培养基一面向着煤气灯（这时皿盖朝上，仍留在煤气灯旁)，右手拿接种环先在A区划3—4条连续的平行线(线条多少应依挑菌量的多少面定）。划完A区后应立即烧掉环上的残菌，以免因菌过多而影响后面各区的分离效果。在烧接种环时，左手持皿底并将其覆盖在皿盖上方(不要放入皿盖内)，以防止杂菌的污染。
③划其他区：将烧去残菌后的接种环在平板培养基边缘冷却一下，并使B区转到上方，接种环通过A区（菌源区）将菌带到B区，随即划数条致密的平行线。再从B区作C区的划线。最后经C区作D区的划线，D区的线条应与A区平行，但划D区时切勿重新接触A、B区，以免极该两区中浓密的菌液带到D区，影响单菌落的形成。随即将皿底放入皿盖中。烧去接种环上的残菌。
④等平板凝固后，将平板倒置。
（2）稀释涂布法：是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，在适宜条件下培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。能够测定样品中活菌数的方法是：稀释涂布平板法。

纯化大肠杆菌的无菌操作和菌种保存：

1．大肠杆菌
(1)特性：革兰氏阴性、兼性厌氧的肠道杆菌。
(2)用途：是基因工程技术中被广泛采用的工具。
2．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
(1)计算：依据是培养基配方的比例。
(2)称量：牛肉膏比较黏稠，可同称量纸一块称取。牛肉膏和蛋白胨易吸潮，称取时动作要迅速，称后及时盖上瓶盖。
(3)溶化：牛肉膏和称量纸+水加热取出称量纸→加蛋白胨和氯化钠→加琼脂（注意：要不断用玻璃棒搅拌，防止琼脂糊底而导致烧杯破裂）→补加蒸馏水至100mL。

3.纯化大肠杆菌
（1）方法
①平板划线法：通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。
②稀释涂布平板法：将骏业进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。
（2）鉴定：将接种后的培养基和一个未接种的培养基（对照组）都放入到37℃恒温箱中，培养12h和24h后，分别观察并记录结果。
（3）菌种保存

	临时保存法	甘油管藏法
适用对象	频繁使用的菌种	长期保存的菌种
培养及类型	固体斜面培养基	液体培养基
温度	4℃	-20℃
方法	菌落长成后于冰箱中保存，每3～6个月将菌种从旧的培养基转移到新鲜培养基上	将培养的菌液与等体积灭菌后的甘油混合均匀后于冷冻箱内保存
缺点	菌种易被污染或产生变异

知识点拨：

1、无菌技术操作原则：
（1）操作前准备：
①操作环境应清洁、宽敞、定期消毒；物品布局合理；无菌操作前半小时应停止清扫工作、减少走动、避免尘土飞扬。
②工作人员应做好个人准备，戴好帽子、口罩，修剪指甲并洗手，必要时穿无菌衣、带无菌手套。
（2）操作中保持无菌
①工作人员应面向无菌区，手臂应保持在腰部或操作台台面以上，不可跨越无菌区避免面对无菌区谈笑、咳嗽、打喷嚏。
②用无菌持物镊取用物品；无菌物品一经取出，即使未用，也不可放回无菌容器内；一套无菌物品仅供一位患者使用，避免交叉感染。 ③无菌操作中，无菌物品疑有污染或已被污染，应予更换并重新灭菌。
（3）无菌物品保管：
①无菌物品必须与非无菌物品分开放置。
②无菌物品不可暴露于空气中，应存放于无菌包或无菌容器中，无菌包外须标明物品名称、灭菌日期，并按失效期先后顺序排放。
③定期检查无菌物品的灭菌日期及保存情况。无菌包在未被污染的情况下保存期一般为7天，过期或受潮应重新灭菌。
2、划线分离操作中的有关问题：
（1）在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环，在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环。

	第一次灼烧	每次划线之前灼烧	划线结束灼烧
目的	避免接种环上可能存在的微生物污染培养基	杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种	杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染或感染操作者

②在灼烧接种环之后，要等其冷却后再进行划线，以免接种环温度太高，杀死菌种。
③在进行第二次以及其后的划线操作时'要从上一次划线的末端开始划线。每次划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
(2)进行恒温培养时，要将培养皿倒置的原因如果正放培养皿，则皿盖上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，则茵落中的细菌会随水扩散，菌落间相互影响，很难再分成单菌落，达不到分离的目的。因此恒温培养时，培养皿必须倒置。
(3)培养后判断是否有杂菌污染的方法
①从菌落的形态看，是否湿润、透明、黏稠，呈何种颜色等等，是区别细菌、酵母菌、放线菌和霉菌的关键指标。
②用显微镜镜检观察其形态、大小，看是否有菌丝、孢子、芽孢等，这也是区别细菌、酵母菌、放线菌和霉菌的关键指标。

知识拓展：

1、对异养微生物来说，含C、N的化合物既是碳源，也是氮源，即有些化合物作为营养要素成分时并不是起单一方面的作用。
2、并不是所有微生物都需添加特殊营养物质，有些微生物需添加，原因是它们自身缺乏合成这些物质所需要的酶或合成能力有限。
3、含抗生素的牛奶不能发酵为酸奶的原因：牛奶发酵成酸奶是利用乳酸菌来完成的，乳酸菌属于细菌，
4、化学药剂的消毒方法，其作用原理是使细菌体内蛋白质变性，但是化学物质很难透过孢子或芽孢的坚硬外层进入细胞内，因此化学方法难以消灭孢子和芽孢。
5、体积分数为70%的乙醇杀菌效果最强，浓度过低，杀菌力弱，浓度过高，使菌体表面蛋白质凝固形，成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其内，因此杀菌效果受影响。
6、倒平板的方法：右手持盛培养基的试管或三角瓶置火焰旁边，用左手将试管塞或瓶塞轻轻地拨出，试管或瓶口保持对着火焰；然后用右手手掌边缘或小指与无名指夹住管（瓶）塞（也可将试管塞或瓶塞放在左手边缘或小指与无名指之间夹住。如果试管内或三角瓶内的培养基一次用完，管塞或瓶塞则不必夹在手中）。左手拿培养皿并将皿盖在火焰附近打开一缝，迅速例入培养基约15mL，加盖后轻轻摇动培养皿，使培养基均匀分布在培养皿底部，然后平置于桌面上，待凝后即为平板。
7、在斜面培养基上接种时，其正确的操作顺序：
①用左手大拇指、食指和无名指夹住菌种试管和待接种的斜面试管，管口并齐，使斜面向上成水平状态
②右手拧松棉塞，但不取下
③右手拿接种环，在火焰上灼烧灭菌
④在火焰边用右手无名指和小指夹两个棉塞，将它们取下，同时左腕转动，灼烧管口一周
⑤将接种环伸入管内，让环先接触培养基上未长菌的部位，使环冷却，然后轻轻挑取少量菌体
⑥在火焰旁边迅速将沾有菌体的接种环伸到培养基的底部，由里向外轻轻画蛇形细线
⑦抽出接种环，再用火焰灼烧管口，并在火焰上方将棉塞塞上
8、自养型微生物与异养型微生物的培养基的主要差别在于碳源。
9、平菇培养的操作程序：配制棉籽壳培养基，高压蒸汽灭菌，接种，培养。
10、菌种的保存：对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法；临时保藏的菌种一般是接种到试管的固体斜面培养基上；临时保藏的菌种容易被污染或产生变异；在临时保藏过程中，每3～6个月都要重新将菌种从旧的培养基上转移到新鲜的培养基上；

微生物的生长与利用：

1、微生物的营养：自养型和异养型微生物的碳源区别：自养型——CO₂、碳酸盐；异养型——含碳有机物
2、调节酶活性的物质：调节酶活性的物质是酶所催化的化学反应的产物，可以是酶的直接催化反应产物，如谷氨酸对谷氨酸脱氢酶活性的调节；也可以是间接产物，入苏氨酸和赖氨酸对天冬氨酸激酶活性的调节。酶活性调节可以是一种产物也可以是两种产物共同起作用。
3、微生物的生长规律


知识点拨：

1、影响微生物生长的环境因素：温度、pH、氧等。
2、发酵工程的内容：菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和分离提纯。
3、发酵工程的应用：在医药工业上的应用：抗生素、维生素、动物激素、药用氨基酸、核苷酸等；在食品工业上的应用：啤酒、果酒和果醋，食品添加剂的生产；解决粮食的短缺问题：单细胞蛋白的培养。
4、生产用菌种的来源主要是：
①自然环境；
②收集菌株筛选；
③购置生产用菌种。
5、利用生物工程生产啤酒、果醋、酸奶、腐乳的常用菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌、毛霉。