選修1《生物技術(shù)實踐》一輪復(fù)習(xí)知識梳理

1、PAGE PAGE 122010選修1生物技術(shù)實踐一輪復(fù)習(xí)知識梳理專題1 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用課題1 果酒和果醋和制作【補充知識】發(fā)酵1、概念：利用微生物或其他生物的細(xì)胞在有氧或無氧條件下繁殖或積累其代謝產(chǎn)物的過程。2、類型：（1）根據(jù)是否需要氧氣分為：需氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵。（2）根據(jù)產(chǎn)生的產(chǎn)物可分為：酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵、醋酸發(fā)酵等。一、基礎(chǔ)知識（一）果酒制作的原理酶酶1菌種是酵母菌，屬于真核生物，新陳代謝類型異養(yǎng)兼性厭氧型，有氧時，進行有氧呼吸，大量繁殖，反應(yīng)式為：C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量；無氧時，能進行酒精發(fā)酵，反應(yīng)式為：C6H12O6 2C2H5OH+2C

2、O2+能量。2酵母菌繁殖的最適溫度20左右，酒精發(fā)酵一般控制在1825。3自然發(fā)酵過程中，起作用的主要是附著于葡萄皮上的野生型酵母菌。也可以在果汁中加入人工培養(yǎng)的酵母菌。（二）果醋制作的原理1菌種是醋酸菌，屬于原核生物，新陳代謝類型為異養(yǎng)需氧型。只有在氧氣充足時，才能進行旺盛的生命活動。變酸的酒表面觀察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖形成的。酶2當(dāng)氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸，當(dāng)缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰賹⒁胰┳優(yōu)榇姿?，反?yīng)簡式為C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O。3醋酸菌的最適合生長溫度為3035。4菌種來源：到生產(chǎn)食醋的工廠或菌種保藏中心購買，或從食

3、醋中分離醋酸菌。二、實驗設(shè)計1、流程圖挑選葡萄 沖洗 榨汁 酒精發(fā)酵 醋酸發(fā)酵 果酒 果醋2、制作實例實驗材料葡萄、榨汁機、紗布、醋酸菌（或醋曲）、發(fā)酵瓶（如右圖）、氣泵、體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精等。實驗步驟1對發(fā)酵瓶、紗布、榨汁機等實驗用具進行清洗并消毒。先用溫水反復(fù)沖洗幾次，再用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精擦拭消毒，晾干待用。2取葡萄500g，去除枝梗和腐爛的子粒。3用清水沖洗葡萄12遍除去污物。（注意不要反復(fù)多次沖洗。）4用榨汁機榨取葡萄汁后，將其裝入發(fā)酵瓶中。（如果沒有合適的發(fā)酵裝置，可用500mL的塑料瓶替代。但注入的果汁量不要超過塑料瓶總體積的2/3。）5將發(fā)酵瓶置于適宜的溫度（1825）

4、下發(fā)酵。6由于發(fā)酵旺盛期CO2的產(chǎn)量非常多，因此需要及時排氣，以防止發(fā)酵瓶爆裂。（如果是簡易發(fā)酵裝置，每天擰松瓶蓋24次。進行排氣。）710天后，取樣檢驗。例如，可以檢驗酒味、酒精的含量、進行酵母菌的鏡檢等工作。8當(dāng)果酒制成以后，可在發(fā)酵液中加入醋酸菌（或醋曲），然后移至3035條件下發(fā)酵，適時用氣泵向發(fā)酵液中充氣。（如果沒有充氣裝置，可以將瓶蓋打開，在瓶口上蓋上紗布。）三、操作提示（一）材料的選擇與處理選擇新鮮的葡萄，榨汁前先將葡萄進行沖洗，然后再出去枝梗。（二）防止發(fā)酵液被污染1、榨汁機要清洗干凈，并晾干。2、發(fā)酵瓶要清洗干凈，用體積分?jǐn)?shù)巍峨哦70%的酒精消毒。3、裝入葡萄汁后，封閉充氣口

5、。（三）控制好發(fā)酵條件1、葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時，要留出大約1/3的空間。2、制作葡萄酒過程中，將溫度嚴(yán)格控制在1825，時間控制在1012d左右，可通過出料口對發(fā)酵的情況進行及時的監(jiān)測。3、制作葡萄醋的過程中，將溫度嚴(yán)格控制在3035，時間控制在78d左右，并注意適時通過充氣口充氣。四、課題延伸果汁發(fā)酵后是否有酒精產(chǎn)生，可以用重鉻酸鉀來檢驗。在酸性條件下，重鉻酸鉀與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色。檢測時，先在試管中加入發(fā)酵液2mL，再滴入物質(zhì)的量的濃度為3mol/L的H2SO43滴，振蕩混勻，最后滴加常溫下飽和的重鉻酸鉀溶液3滴?！窘滩拇鸢浮浚ㄒ唬┡詸谒伎碱}1.你認(rèn)為應(yīng)該先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為什么？答

6、：應(yīng)該先沖洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機會。2.你認(rèn)為應(yīng)該從哪些方面防止發(fā)酵液被污染？提示：需要從發(fā)酵制作的過程進行全面的考慮。例如，榨汁機、發(fā)酵裝置要清洗干凈；每次排氣時只需擰松瓶蓋、不要完全揭開瓶蓋等。3.制葡萄酒時，為什么要將溫度控制在1825 ？制葡萄醋時，為什么要將溫度控制在3035 ？答：溫度是酵母菌生長和發(fā)酵的重要條件。20 左右最適合酵母菌繁殖。因此需要將溫度控制在其最適溫度范圍內(nèi)。而醋酸菌是嗜溫菌，最適生長溫度為3035 ，因此要將溫度控制在3035 。4.制葡萄醋時，為什么要適時通過充氣口充氣？答：醋酸菌是好氧菌，在將酒精變?yōu)榇姿釙r需要

7、氧的參與，因此要適時向發(fā)酵液中充氣。（二）資料發(fā)酵裝置的設(shè)計討論題請分析此裝置中的充氣口、排氣口和出料口分別有哪些作用。為什么排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接？結(jié)合果酒、果醋的制作原理，你認(rèn)為應(yīng)該如何使用這個發(fā)酵裝置？答：充氣口是在醋酸發(fā)酵時連接充氣泵進行充氣用的；排氣口是在酒精發(fā)酵時用來排出CO2的；出料口是用來取樣的。排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接，其目的是防止空氣中微生物的污染，其作用類似巴斯德的鵝頸瓶。使用該裝置制酒時，應(yīng)該關(guān)閉充氣口；制醋時，應(yīng)將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。（三）練習(xí)2.提示：大規(guī)模生產(chǎn)時需要進行更為全面周詳?shù)目紤]，如原料的來源與選擇、菌種的培育與選擇

8、、發(fā)酵的設(shè)備、發(fā)酵條件的自動化控制，以及如何嚴(yán)格控制雜菌污染；等等。此外，無論是葡萄酒或葡萄醋，實驗時所檢測的發(fā)酵液，并非商品意義上的產(chǎn)品。在實際生產(chǎn)中還需沉淀過濾、滅菌裝瓶等獲得成品酒或醋。葡萄酒還需在一定設(shè)施和條件下（如橡木桶和地窖）進行后續(xù)發(fā)酵，以獲得特定的風(fēng)味和色澤。3.提示：需考慮廠房、設(shè)備投資、原材料采購、工人人數(shù)及工資、產(chǎn)品種類、生產(chǎn)周期、銷售渠道、利潤等問題。課題2 腐乳的制作一、基礎(chǔ)知識腐乳制作的原理1腐乳的發(fā)酵有多種微生物的協(xié)同作用，其中起主要作用的是毛霉，它是一種真核生物，新陳代謝類型是異養(yǎng)需氧型。2毛霉等微生物產(chǎn)生的蛋白酶可以將豆腐中的蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸；脂

9、肪酶可以將脂肪水解成甘油和脂肪酸。3現(xiàn)代的腐乳生產(chǎn)是在嚴(yán)格的無菌條件下，將優(yōu)良毛霉菌種直接接種在豆腐上，這樣可以避免其他菌種的污染，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。二、實驗設(shè)計1、實驗流程讓豆腐長出毛霉加鹽腌制加乳湯裝瓶密封腌制。2、制作實例實驗材料：含水量70%的豆腐，粽葉，盤子，鹽，黃酒，米酒，糖，香辛料等，廣口玻璃瓶，高壓鍋等。實驗步驟1將豆腐切成3cm3cm1cm若干塊。2將豆腐塊平放在鋪有干粽葉的盤內(nèi)（粽葉可以提供菌種，并能起到保溫的作用），每塊豆腐等距離排放，周圍留一定的空隙。豆腐上面再鋪上干凈的粽葉。氣候干燥時，將平盤用保鮮膜包裹，但不要封嚴(yán)，以免濕度太高，不利于毛霉的生長。3將平盤放在溫度為1

10、518 的地方，毛霉逐漸生長，大約5d后，豆腐表面叢生直立菌絲。4當(dāng)毛霉生長旺盛，并呈淡黃色時，去除保鮮膜及鋪在上面的粽葉，使豆腐塊的熱量和水分能夠迅速散失，同時散去霉味，這一過程一般持續(xù)36h以上。5豆腐涼透后，將豆腐間的連在一起的菌絲拉斷，并整齊排在容器內(nèi)，準(zhǔn)備腌制。6長滿毛霉的豆腐塊（以下稱毛坯）分層擺放，分層加鹽，并隨層高而增加鹽量，在接近瓶口表面鹽要鋪厚一些，以防止雜菌污染，約腌制8d。（豆腐與鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為51）7將黃酒、米酒和糖、香辛料等混合制成鹵湯。鹵湯酒精含量控制在12%左右為宜。8將廣口玻璃瓶刷洗干凈，用高壓鍋在1000C蒸汽滅菌30min，將腐乳成坯擺入瓶中，加入鹵湯和輔

11、料后，將瓶口用酒精燈加熱滅菌，用膠條密封。在常溫下，一般六個月即可以成熟。三、操作提示（一）控制好材料的用量1、用鹽腌制時，注意控制鹽的用量。鹽的濃度過低，不足以抑制微生物的生長，可能導(dǎo)致豆腐腐??；鹽的濃度過高，會影響腐乳的口味。2、乳湯中酒的含量應(yīng)控制在12%左右。酒精含量過低，不足以抑制微生物生長，可能導(dǎo)致豆腐腐?。痪凭窟^高，腐乳成熟的時間將會延長。（二）防止雜菌污染1、用來腌制腐乳的玻璃瓶，刷干凈后要用沸水消毒。2、裝瓶時要迅速小心；加入乳湯后要用膠條將瓶口密封；封瓶時，最好將瓶口通過酒精燈的火焰，防止瓶口被污染?！窘滩拇鸢浮浚ㄒ唬┡詸谒伎碱}1.你能利用所學(xué)的生物學(xué)知識，解釋豆腐長白

12、毛是怎么一回事？答：豆腐上生長的白毛是毛霉的白色菌絲。嚴(yán)格地說是直立菌絲，在豆腐中還有匍匐菌絲。2.王致和為什么要撒許多鹽，將長毛的豆腐腌起來？答：鹽能防止雜菌污染，避免豆腐腐敗。3.我們平常吃的豆腐，哪種適合用來做腐乳？答：含水量為70%左右的豆腐適于作腐乳。用含水量過高的豆腐制腐乳，不易成形。4.吃腐乳時，你會發(fā)現(xiàn)腐乳外部有一層致密的“皮”。這層“皮”是怎樣形成的呢？它對人體有害嗎？它的作用是什么？答：“皮”是前期發(fā)酵時在豆腐表面上生長的菌絲（匍匐菌絲），它能形成腐乳的“體”，使腐乳成形。“皮”對人體無害。（二）練習(xí)1.答：越接近瓶口，雜菌污染的可能性越大，因此要隨著豆腐層的加高增加鹽的用

13、量，在接近瓶口的表面，鹽要鋪厚一些，以有效防止雜菌污染。專題4 酶的研究與應(yīng)用課題1 探討加酶洗衣粉的洗滌效果一、基礎(chǔ)知識1加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉，目前常用的酶制劑有四類：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶。其中，應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污跡從衣物上脫落。同樣道理，其他酶也是將大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)，從而使洗衣粉具有更好的去污能力。2、使用加酶洗衣粉時，影響酶活性的因素有溫度 、酸堿度、表面活性劑等，為此，科學(xué)家通過基因工程生產(chǎn)出了特殊的酶，并制成酶制劑，解決了這個問題。3、加

14、酶洗衣粉可以降低表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，使洗滌劑朝低磷無磷的方向發(fā)展，減少對環(huán)境的污染。二、實驗設(shè)計實例1探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果實驗原理：加酶洗衣粉中含有一種或多種酶，可以將相應(yīng)的大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)，從而使污跡容易從衣物上脫落，這是普通洗衣粉難以做到的。實驗材料1000mL大燒杯2只，量筒，水浴鍋，2塊相同的污染布（同種布料、同樣大小、滴入等量、同種的污染物），玻璃棒，秒表、普通洗衣粉、加酶洗衣粉等。實驗過程：取2只1000mL大燒杯，編號為1、2。用量筒分別量取500mL蒸餾水分別放入2只燒杯中，將燒杯放入400C的水浴鍋中保溫。將2塊相同的污染布分別同

15、時放入2只燒杯中浸泡相同時間，然后分別同時在1、2號燒杯中加入等量的普通洗衣粉和加酶洗衣粉。用玻璃棒同時、同樣強度攪拌相同時間。觀察并記錄1、2號燒杯中污染布上的污跡殘留情況。 （注：或分別將污跡洗凈，記錄洗滌所需時間。）實例2探討溫度對加酶洗衣粉洗滌的影響實驗原理：酶的活性受溫度影響，在最適溫度時，酶的活性最高，高于或低于最適溫度時，酶的活性下降。實驗材料 1000mL大燒杯4只、量筒、冰箱、水浴鍋、4塊相同的污染布（同種布料、同樣大小、滴入等量、同種的污染物），玻璃棒，秒表、加酶洗衣粉等。實驗過程：取4只1000mL燒杯，編號為1、2、3、4。用量筒分別量取500mL蒸餾水放入4只燒杯中，

16、將燒杯分別放在50C、150C、250C、350C的冰箱或水浴鍋中保溫。將4塊相同的污染布同時放入4只燒杯中浸泡相同時間，然后分別同時加入等量的同種加酶洗衣粉。用玻璃棒同時、同樣強度充分?jǐn)嚢柘嗤瑫r間。觀察并記錄1、2、3、4號燒杯中污染布上的污跡殘留情況。（注：或分別將污跡洗凈，記錄洗滌所需時間。）實例3不同種類的加酶洗衣粉對同一污漬的洗滌效果實驗原理：不同種類的加酶洗衣粉所加的酶不同，而酶具有特異性，所以對不同污漬的洗滌效果不同。實驗材料1000mL大燒杯5只、量筒、水浴鍋、5塊相同的污染布（同種布料、同樣大小、滴入等量、同種的奶漬、油漬或番茄汁），玻璃棒，秒表、5種洗衣粉（蛋白酶洗衣粉、脂

17、肪酶洗衣粉、淀粉酶洗衣粉、復(fù)合酶洗衣粉和普通洗衣粉）等。實驗過程：（注：每個實驗小組的污染布是同一類型的，若某小組的拿到的是滴入奶漬的污染布，請設(shè)計該小組的實驗步驟。）取5只1000mL燒杯，編號為1、2、3、4、5。用量筒分別量取500mL蒸餾水放入5只燒杯中，并將燒杯放在400C的水浴鍋中保溫。將4塊滴入奶漬的污染布同時放入5只燒杯中浸泡相同時間，然后分別在1、2、3、4、5號燒杯中同時分別加入等量的蛋白酶洗衣粉、脂肪酶洗衣粉、淀粉酶洗衣粉、復(fù)合酶洗衣粉和普通洗衣粉。用玻璃棒同時、同樣強度充分?jǐn)嚢柘嗤瑫r間。觀察并記錄1、2、3、4、5號燒杯中污染布上的污跡殘留情況，填入下表。（注：或分別將

18、污跡洗凈，記錄洗滌所需時間。）組別污漬類型洗衣粉類型蛋白酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉淀粉酶洗衣粉復(fù)合酶洗衣粉普通洗衣粉1奶漬2油漬3番茄汁結(jié)果分析 思考：將不同小組的實驗結(jié)果都作統(tǒng)計并記入上表后，可以得到哪些結(jié)論？【教材答案】（一）旁欄思考題1查閱資料，看看普通洗衣粉中包含哪些化學(xué)成分？提示：普通洗衣粉中通常包含有：表面活性劑、水軟化劑、堿劑、漂白劑等成分，有的洗衣粉中還含有增白劑、香精和色素，以及填充劑等。2在本課題中你打算使用什么方法和標(biāo)準(zhǔn)判斷洗滌效果？提示：可在洗滌后比較污物的殘留狀況，如：已消失、顏色變淺、面積縮小等，最好能進行定量的比較。（二）練習(xí)1.答：列表比較如下。 普通洗衣粉加酶洗衣粉

19、相同點表面活性劑可以產(chǎn)生泡沫，可以將油脂分子分散開；水軟化劑可以分散污垢；等等。不同點酶可以將大分子有機物分解為小分子有機物，小分子有機物易于溶于水，從而與纖維分開。2.答：不合適。因為絲綢的主要成分是蛋白質(zhì)，它會被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，損壞衣物。課題2 酵母細(xì)胞的固定化課題背景1、問題：酶對環(huán)境條件敏感，易失活；溶液中的酶很難回收，不能再次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應(yīng)后的酶會混合在產(chǎn)物中，如不除去，會影響產(chǎn)品質(zhì)量。設(shè)想：將酶固定在不溶于水的載體上。優(yōu)點：使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時，固定在載體上的酶還可以反復(fù)利用。2、問題：一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實踐中，很多產(chǎn)物

20、的形成都是通過一系列的酶促反應(yīng)才能得到的。設(shè)想：將合成酶的細(xì)胞直接固定。優(yōu)點：成本更低，操作更容易。一、基礎(chǔ)知識（一）固定化酶的應(yīng)用實例1、高果糖漿是指果糖含量為42%左右的糖漿，能將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖的酶是葡萄糖異構(gòu)酶。2、使用固定化酶技術(shù)，將這種酶固定在一種顆粒狀的載體上，再將這些酶顆粒裝到一個反應(yīng)柱內(nèi)，柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板。酶顆粒無法通過篩板的小孔，而反應(yīng)溶液卻可以自由出入。生產(chǎn)過程中，將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入，使葡萄糖溶液流過反應(yīng)柱，與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成果糖，從反應(yīng)柱的下端流出。反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。（二）固定化細(xì)

21、胞技術(shù)1、固定化酶和固定化細(xì)胞是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。2、一般來說，酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定，而細(xì)胞多采用包埋法固定化。這是因為細(xì)胞體積比酶分子的體積大；體積大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，而個小的酶容易從包埋材料中漏出。3、包埋法法固定化細(xì)胞，即將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水的不溶于水的載體中。常用的載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。二、實驗操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞1酵母細(xì)胞的活化活化就是處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。2配制物質(zhì)的量的濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液3配

22、制海藻酸鈉溶液加熱溶化海藻酸鈉時要注意小火間斷加熱，重復(fù)幾次，并不斷攪拌，直到海藻酸鈉融化為止。如果加熱太快，海藻酸鈉會發(fā)生焦糊。4海藻酸鈉溶液與酵母菌細(xì)胞混合 將海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已活化的海藻酸鈉溶液，進行充分?jǐn)嚢瑁蛊浠旌暇鶆?，在轉(zhuǎn)移至注射器中。5固定化酵母細(xì)胞以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到剛配制好的CaCl2溶液中，并浸泡30min（時間）左右。（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵1將固定好的酵母細(xì)胞（凝膠珠）用蒸餾水沖洗2-3次。2將10%葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，加入固定好的酵母細(xì)胞，置于25下發(fā)酵24h（時間）。三、結(jié)果分析與評價（一）觀察凝膠珠的顏色和形狀如果制作的凝膠

23、珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉濃度濃度偏低，該種凝膠珠包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目少，影響實驗效果；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉濃度濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。（二）觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時會聞到酒味。四、課題延伸工業(yè)生產(chǎn)中，細(xì)胞的固定化技術(shù)是在嚴(yán)格無菌的條件下進行的?！窘滩拇鸢浮烤毩?xí)1.答：直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞催化的優(yōu)缺點如下表所示。類型優(yōu)點不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等。對環(huán)境條件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應(yīng)后酶會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。固

24、定化酶酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時，固定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用。一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實踐中，很多產(chǎn)物的形成都通過一系列的酶促反應(yīng)才能得到的。固定化細(xì)胞成本低，操作更容易。固定后的酶或細(xì)胞與反應(yīng)物不容易接近，可能導(dǎo)致反應(yīng)效果下降等。3.提示：可以從酶的結(jié)構(gòu)的多樣性，對理化條件的敏感程度等角度思考?！局R拓展】1、酵母細(xì)胞的活化。在缺水的狀態(tài)下，微生物會處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。酵母細(xì)胞所需要的活化時間較短，一般需要0.51 h，教師需要提前做好準(zhǔn)備。此外，酵母細(xì)胞活化時體積會變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避

25、免酵母細(xì)胞的活化液溢出容器外。2、加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)，涉及到實驗的成敗，教師一定要提醒學(xué)生按照教材的提示進行操作。海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細(xì)胞的質(zhì)量。如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目少，影響實驗效果。3、剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。檢驗?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格，可以使用下列方法。一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功。二是在實驗桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。專題5 DNA 和

26、蛋白質(zhì)技術(shù)課題1 DNA的粗提取與鑒定一、基礎(chǔ)知識（一）提取DNA的方法提取生物大分子的基本思路是選用一定的物理或化學(xué)方法分離具有不同物理或化學(xué)性質(zhì)的生物大分子。對于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA與RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面的差異，提取DNA，去除其他成分。（1）DNA的溶解性：DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，利用這一特點，選擇適當(dāng)?shù)柠}濃度就能使DNA充分溶解，而使雜質(zhì)沉淀，或者相反，以達到分離目的。此外，DNA不溶于酒精溶液，但是細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精。利用這一原理，可以將DNA與蛋白質(zhì)進一步的分離。（2）DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐

27、受性：蛋白酶能水解蛋白質(zhì)，但是對DNA沒有影響。大多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受6080oC的高溫，而DNA在80以上才會變性。洗滌劑能夠瓦解細(xì)胞膜，但對DNA沒有影響。（二）DNA的鑒定在沸水裕條件下，DNA遇二苯胺會被染成藍色，因此二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑。二、實驗設(shè)計（一）實驗材料的選取 凡是含有DNA的生物材料都可以考慮，但是使用DNA含量相對較高的生物組織，成功的可能性更大。（二）破碎細(xì)胞，獲取含DNA的濾液 動物細(xì)胞的破碎比較容易，以雞血細(xì)胞為例，在雞血細(xì)胞液中加入一定量的蒸餾水，同時用玻璃棒攪拌，過濾后收集濾液即可。如果實驗材料是植物細(xì)胞，需要先用洗滌劑溶解細(xì)胞膜。例如，提取洋蔥的DN

28、A時，在切碎的洋蔥中加入一定的洗滌劑和食鹽，進行充分的攪拌和研磨，過濾后收集研磨液。（三）去除濾液中的雜質(zhì) 方案一 利用DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度的不同，通過控制NaCl溶液的濃度去除雜質(zhì)。方案二 直接在濾液中加入嫩肉粉，反應(yīng)1015min，嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能夠分解蛋白質(zhì)。方案三 將濾液放在6075的恒溫水浴箱保溫1015min，注意嚴(yán)格控制溫度范圍。（四）DNA的析出與鑒定 1、將處理后的溶液過濾，加入與濾液體積相等的、冷卻的酒精溶液（體積分?jǐn)?shù)為95%），靜置23min，溶液中會出現(xiàn)白色絲狀物，這就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一個方向攪拌，卷起絲狀物，并用濾紙吸取上面的水分。

29、2、取兩支20ml的試管，各加入物質(zhì)的量濃度為2mol/L的NaCl溶液5ml，將絲狀物放入其中一支試管中，用玻璃棒攪拌，使絲狀物溶解。然后，向兩支試管中各加入4ml的二苯胺試劑?；旌暇鶆蚝?，將試管置于沸水中加熱5min，待試管冷卻后，比較兩支試管溶液顏色的變化，看看溶解有DNA的溶液是否變藍。三、操作提示1、以血液為實驗材料時，每100ml血液中需要加入3g檸檬酸鈉，防止血液凝固。2、加入洗滌劑后，動作要輕緩、柔和，否則容易產(chǎn)生大量的泡沫，不利于后續(xù)步驟地操作。加入酒精和用玻璃棒攪拌時，動作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導(dǎo)致DNA分子不能形成絮狀沉淀。3、二苯胺試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用，否則會影響

30、鑒定的效果。四、課題成果評價1、是否提取出了DNA觀察你提取的DNA顏色，如果不是白色絲狀物，說明DNA中的雜質(zhì)較多；二苯胺鑒定出現(xiàn)藍色說明實驗基本成功，如果不呈現(xiàn)藍色，可能所提取的DNA含量低，或是實驗操作中出現(xiàn)錯誤，需要重新制備。2、分析DNA中的雜質(zhì)本實驗提取的DNA粗制品有可能仍然含有核蛋白、多糖、RNA等雜質(zhì)。3、不同實驗方法的比較對于不同的實驗方法，本課題可以采用分組的方法進行研究。首先選取不同的實驗材料，其次同種材料還可以采用不同方法，從多方面比較實驗結(jié)果，如DNA的多少、顏色，二苯胺顯色的深淺等，看看哪種實驗材料、哪種提取方法的效果更好。五、課題延伸本課題使用的洗滌劑是多組分的

31、混合物，在嚴(yán)格的科學(xué)實驗中很少使用。實驗室提取高純度的DAN時，通常使用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、十二烷基硫酸鈉（SDS）或吐溫等化學(xué)試劑?！窘滩拇鸢浮浚ㄒ唬┡詸谒伎碱}1為什么加入蒸餾水能使雞血細(xì)胞破裂？答：蒸餾水對于雞血細(xì)胞來說是一種低滲液體，水分可以大量進入血細(xì)胞內(nèi)，使血細(xì)胞脹裂，再加上攪拌的機械作用，就加速了雞血細(xì)胞的破裂（細(xì)胞膜和核膜的破裂），從而釋放出DNA。2加入洗滌劑和食鹽的作用分別是什么？答：洗滌劑是一些離子去污劑，能溶解細(xì)胞膜，有利于DNA的釋放；食鹽的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。3如果研磨不充分，會對實驗結(jié)果產(chǎn)生怎樣的影響？答：研磨不充分會使細(xì)胞核內(nèi)的D

32、NA釋放不完全，提取的DNA量變少，影響實驗結(jié)果，導(dǎo)致看不到絲狀沉淀物、用二苯胺鑒定不顯示藍色等。4此步驟獲得的濾液中可能含有哪些細(xì)胞成分？答：可能含有核蛋白、多糖和RNA等雜質(zhì)。5為什么反復(fù)地溶解與析出DNA，能夠去除雜質(zhì)？答：用高鹽濃度的溶液溶解DNA，能除去在高鹽中不能溶解的雜質(zhì)；用低鹽濃度使DNA析出，能除去溶解在低鹽溶液中的雜質(zhì)。因此，通過反復(fù)溶解與析出DNA，就能夠除去與DNA溶解度不同的多種雜質(zhì)。6方案二與方案三的原理有什么不同？答：方案二是利用蛋白酶分解雜質(zhì)蛋白，從而使提取的DNA與蛋白質(zhì)分開；方案三利用的是DNA和蛋白質(zhì)對高溫耐受性的不同，從而使蛋白質(zhì)變性，與DNA分離。（二）討論題圖5-1是DNA在NaCl溶液中的溶解度曲線，