2023選修1《生物技術實踐》一輪復習知識梳理

專題1老式發(fā)酵技術時應用

課題1果酒和果醋的制作

【補充知識】發(fā)酵

|、概念：運用微生物或其他生物的細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：

(I)根據(jù)與否需要氧氣分為：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、基礎知識

(-)果酒制作的原理

1.菌種是酵母菌,屬于其核生物,新陳代謝類型異養(yǎng)兼性厭氧型,有氧時，進行有氧呼吸,大

加

量繁殖，反應式為FC6Hl2O6+6H2O+6O2T6c6+12H2°+能量；無氧時，能進行酒精發(fā)反?反

應式為：C6Hl2。6T2c2HsOH+2c6+能量。

2.醉母菌繁殖的最適溫度2TC左右，酒精發(fā)酵一般控制在弱必℃。

3.自然發(fā)酵過程中，起作用H勺重要是附著于蜜苞電上的野生型酵母菌。也可以在果汁中加入人

工培養(yǎng)的酵母菌.

(-)果醋制作的原理

1.菌種是酸竣菌,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，才能在行

旺盛的生命活動。變酸的酒表面觀測到的菌膜就是鮑黃在液面大量繁殖形成“勺。

2.當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成魔酸，當缺乏糖源時，醋酸菌將乙醇

變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)榇姿?，反應簡式為C2H5OH+O2TCH3COOH+H2。。

3.醋酸菌的I最適合生長溫度為網(wǎng)*°C。

4.菌種來源：到生產(chǎn)食醋的工廠或菌種保藏中心購置,或從食醋中分離醋酸菌。

二、試驗設計

1、流程圖

挑選葡萄f之選f堤tf酒精發(fā)酵T醋酸發(fā)酵

果酒果醋

2、制作實例

試驗材料

葡萄、榨汁機、紗布、醋酸菌（或醋曲）、發(fā)酵瓶（如右圖）、氣泵、體積

分數(shù)為70%日勺酒精等。

試驗環(huán)節(jié)

1.對發(fā)酵瓶、紗布、榨汁機等試驗用品進行清洗并消毒。允用溫水反復沖洗幾次，再用體積

分數(shù)為皿的酒精擦拭消毒，晾干待用。

2.取葡萄500g,清除枝梗和腐爛的子粒。

3.用清水沖洗葡萄1—2遍除去污物。（注意不要反復多次沖洗。）

4.用榨汁機榨取葡萄汁后，將其裝入發(fā)酵瓶中。（假如沒有合適的發(fā)酵裝置，可用500mLR勺

塑料卷替代。但注入的果汁量不要超過塑料瓶總體積H勺空。）

5.將發(fā)酵瓶置于合適H勺溫度（18—25℃）下發(fā)酵。

6.由于發(fā)酵旺盛期CO?的產(chǎn)量非常多，因此需要及時排氣,以防止發(fā)酵瓶爆裂。（假如是簡

易發(fā)酵裝置，每天擰松瓶蓋2?4次。進行排氣。）

7.10天后，取樣檢查。例如，可以檢查酒味、酒精的含量、進行酵母菌歐I鏡檢等工作。

8.當果酒制成后來，可在發(fā)酵液中加入醋酸菌（或醋曲），然后移至現(xiàn)二至七條件下發(fā)酵，

適時用氣泵向發(fā)酵液中充玉。（假如沒有充氣裝置，可以將瓶蓋打開，在瓶口上蓋上紗布。）

三,操作提醒

（-）材料的選擇與處理

選擇新鮮U勺新萄,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、榨汁機要清洗適蜜？并晾干。

2、發(fā)酵瓶要清洗造登，用體積分數(shù)巍峨哦皿日勺酒精消毒。

3、裝入葡萄汁后，封閉充氣口。

（三）控制好發(fā)酵條件

I、葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時.要留出大概但口勺空間C

2、制作前萄酒過程中，將溫度嚴格控制在弱必℃,時間控制在坨毋左右，可通過出料口

對發(fā)酵的狀況進行及時的監(jiān)測。

3、制作葡萄醋的過程中，將溫度嚴格控制在網(wǎng)2至°C,時間控制在厘d左右，并注意適時通

過充氣口充氣。

四、課題延伸

果汁發(fā)酵后與否有酒精產(chǎn)生，可以用童卷逡好來檢查。在酸佳條件下，重鋸酸鉀與酒精反應

展現(xiàn)灰綠色。

檢測時，先在試管中加入發(fā)醉液2mL,再滴入物質(zhì)的前勺濃度為3moi/L/、JH2s043滴，振蕩

混勻，最終滴加常溫下飽和吆重輅酸鎧容液3滴。

【教材答案】

（一）旁欄思索題

I.你認為應當先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為何？

答：應當先沖洗,然后再除去枝梗,以防止除去枝梗時引起葡萄破損，增長被雜菌污染的機會。

2.你認為應當從哪些方面防止發(fā)酵液被污染？

提醒：需要從發(fā)酵制作的過程進行金貝的考慮。例如，榨汁機、發(fā)酵裝置要清洗潔凈:每次排氣時只需拄

拉瓶蓋、不要完全揭開瓶蓋等。

3.制葡葡酒時，為何要將溫度控制在18?25℃?制葡笥醋時，為何要將溫度控制在30~35℃?

答：溫度是酵母菌生長和發(fā)酵的重要條件。20c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，最適生長溫度為典2空“2,因此要將溫度控制在30?35°C。

4.制葡萄醋時，為何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需要氫口勺參與,因此要適時向發(fā)酵液中充氣.

（二）［資料1發(fā)酵裝置的I設計討論題

請分析此裝置中（1勺充氣口、排氣口和出料口分別有哪些作月。為何排氣口要通過一種長而彎曲H勺膠管

與瓶身連接？結合果酒、果醋的制作原理，你認為應當怎樣使用這個發(fā)酵裝置？

答：充氣口是在醋酸發(fā)酵時連接充氣泵進行充生用的：排氣口是在酒精發(fā)酵時用來排出C―的；出料口是

用來取樣的。排氣口要通過一種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，應當關閉充氣口:制醋時，應將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。

（三）練習

2.提醒：大規(guī)模生產(chǎn)時需要進行更為全面周詳日勺考慮，如原料的來源與選擇、菌種日勺培育與選擇、發(fā)酥H勺

設備、發(fā)酵條件的自動化控制，以及怎樣嚴格控制雜菌污染；等等。此外，無論是葡萄酒或葡萄醋，試驗

時圻檢測的發(fā)酵液，并非商品意義上H勺產(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，以獲得特定的風味和色澤。

3.提醒：需考慮廠房、設備投資、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,其中起重要作用的是毛塞，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"勺蛋白酶可以將豆腐中的蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氧基酸;脂肪酶匕以將脂肪水

解成甘油和脂肪酸。

3.現(xiàn)代的腐乳生產(chǎn)是在嚴格的無董條件下，將優(yōu)良生霎菌種直接接種在豆腐上，這樣可以防止其他菌種

口勺污染，保證產(chǎn)品日勺質(zhì)量。

二、試驗設計

1、試驗流程

讓豆腐長出毛霉一加鹽腌制一加乳湯裝瓶一密封腌制。

2、制作實例

試驗材料：含水量70%口勺豆腐，粽葉，盤子，鹽，黃酒，米酒，糖，香辛料等，廣口玻璃瓶，高壓鍋等。

試驗環(huán)節(jié)

1.將豆腐切成3cmX3cmX1cm若干塊。

2.將豆腐塊平放在鋪有干粽葉口勺盤內(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H勺空定。豆腐上面再鋪上潔凈的粽葉。氣候干燥時，將平盤用保鮮膜包裹，/旦不要封嚴,

以免濕度太高，不利于毛霉的生長。

3.將平盤放在溫度為15?18°CI向地方,毛霉逐漸生:長，人概5d后，豆腐表面叢生直立菌絲。

4.當毛霉生長旺盛，并呈淡黃色時,清除保鮮膜及鋪在上面的粽葉，使豆腐塊的熱量和水分可以迅

速敦失，同步散去霉味，這一過程一般持續(xù)36h以上。

5.豆腐涼透后，將豆腐間日勺連在?起B(yǎng)勺菌絲拉斷，并整潔排在容器內(nèi)，準備腌制。

6.長滿毛霉的豆腐塊（如下稱毛坯）分層擺放，分層加鹽，并隨層高而增長拉量,在靠近瓶I」表面

鹽要鋪厚某些，以防止雜菌污染，約腌制8d。（豆腐與鹽質(zhì)量分數(shù)比為5：1）

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11%左右為宜。

8.將廣口玻璃瓶刷洗潔凈，用高壓鍋在100℃蒸汽滅菌3cmin,將腐乳成坯擺入瓶中，加入鹵湯和輔

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、操作提醒

（一）控制好材料的用量

I、用鹽腌制時，注意控制鹽的用量。鹽的濃度過低，局限性以克制微生物的生長,也許導致豆腐腐??；

鹽的濃度過高，會影響腐乳的口味。

2、乳湯中酒的含量應控制在12%左右。酒精含量過低，局限性以克制微生物生長,也許導致豆腐腐敗；

酒精含量過高，腐乳成熟的時間將會延長。

（-）防止雜菌污染

I、用來腌制腐乳的玻璃瓶，刷潔凈后要用遂生消毒。

2、裝瓶時要迅速，g；加入乳湯后要用膠條將瓶口蜜熨；封瓶時，最佳將瓶U通過酒精燈的火焰，防止

瓶口被污染。

【教材答案】

（一）旁欄思索題

1.你能運用所學的生物學知識，解釋豆腐長白毛是怎么一回事？

答：豆腐上生長II勺白毛是毛霉的白色菌絲。嚴格地說是直立菌絲，在豆腐中尚有匍匐菌絲。

2.王致和為何要撒許多鹽，將長毛的豆腐腌起來？

答：鹽能防止雜菌污染,防止豆腐腐敗。

3.我們平常吃的豆腐，哪種迂合用來做腐乳？

答:含水量為2!%左左的豆腐適于作腐乳。用含水最過高的豆腐制腐乳，不易成形。

4.吃腐乳時，你會發(fā)現(xiàn)腐孔外部有一層致密口勺“皮”。這層“皮”是怎樣形成的呢？它對人體有害嗎？它口勺作

用是什么？

答：“皮”是前期發(fā)酵時在豆腐表而卜牛長的J重絲（匍匐皮絲）,它能形成腐乳日勺“體”，使腐乳成形?！捌ぁ?/p>

對人體無害。

（二）練習

1.答：越靠近瓶口，雜菌污染的也許性越大,因此要伴隨豆腐層的加高增長鹽的用量，在靠近瓶口的表面,

鹽要鋪厚某些，以有效防止雜菌污染。

專題4酶的研究與應用

課題1探討加酶洗衣粉的洗滌效果

一,基礎知識

I.加酶洗衣粉是指具有酶制劑的洗衣粉，目前常用H勺酶制劑有四類：蛋白薛、脂肪薛、

淀粉酶和纖維素醉。其中，應用最廣泛、效果最明顯的是我性量包蜂和堿性脂肪酶。堿性蛋白晦能將血漬、

奶漬等具有叫大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性口勺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FI勺原因有逼度、酸堿度、表面活性劑等,為此，科學家通過基因工程

生產(chǎn)出了特殊的酶，并制成酶制劑，處理了這個問題。

3、加酶洗衣粉可以減少表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量,使洗滌劑朝低磷無磷U勺方向發(fā)展,減少對環(huán)境

口勺污染。

二、試驗設計

實例1.探究一般洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污潰的洗滌效果

試驗原理：

加酶洗衣粉中具有一種或多種酹，可以將對應的大分子物質(zhì)分解為小金壬物質(zhì)，從而使污跡輕易從衣

物上脫落，這是一般洗衣粉難以做到的。

試驗材料

1000mL大燒杯2只，量筒，水浴鍋，2塊相似的污染布（同種布料、同樣大小、滴入等量、同種的污

染物），玻璃棒，秒表、一般洗衣粉、加酶洗衣粉等。

試驗過程：

①我2只1000mL大燒杯，編號為1、2o

②用量筒分別量取500mL蒸錨水分別放入2只燒杯中，將燒杯放入40℃日勺水浴鍋中保溫。

③將2塊相似的污染布分別同步放入2只燒杯中浸泡相似時間，然后分別同步在1、2號燒杯中加入等量

H勺一般洗衣粉和加酶洗衣粉。

④用玻璃棒同步、同樣強度攪拌擔似時間。

⑤觀測并記錄1、2號燒杯中污染布上的污跡殘留狀況。

（注：或分別將污跡洗凈，記表洗滌所需時間。）

實例2.探討溫度對加酶洗衣粉洗滌的影響

試驗原理：

酹的活性受溫度影響，在最適溫度時,酶的活性最高，面于或低于最適溫度時,酶的活性下降。

試驗材料

1000mL大燒杯4只、量筒、冰箱、水浴鍋、4塊相似的污染布（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。

試驗過程：

①取4只1000mL燒杯，，編號為I、2、3、4。

②用量筒分別量取500mL蒸窗水放入4只燒杯中，將燒杯分別放在￡℃、15℃,25℃,35℃的冰箱或

水浴鍋中保溫。

③將4塊相似時污染布同步放入4只燒杯中浸泡粗似時間,然后分別同步加入等量時同種加隨洗衣粉.

④用玻璃棒同步、同樣強度充足攪拌指似時間。

⑤觀測并記錄1、2、3、4號燒杯中污染布上H勺污跡殘留狀況。

（注：或分別將污跡洗凈，記錄洗滌所需時間。）

實例3.不一樣種類的加酶洗衣粉對同一污漬的洗滌效果

試驗原理：不一樣種類H勺加酶洗衣粉所加的酶不一樣，而酶具有特異性,因此對不一樣污漬的洗滌效果不

一樣。

試驗材料

1000mL大燒杯5只、顯筒、水浴鍋、5塊相似日勺污染布（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（蛋白能洗衣粉、脂肪防洗衣粉、淀粉酶洗衣粉、復合防

洗衣粉和一般洗衣粉）等。

試驗過程：

（注：每個試臉小組的污染布是同一類型的，若某小組的拿到口勺是滴入奶漬的污染布，請設計該小組的

試臉環(huán)節(jié)。）

①取5只1000mL燒杯，，編號為1、2、3、4、5。

②用量筒分別量取500mL蒸儲水放入5只燒杯中，并將燒杯放在40℃U勺水浴鍋中保溫。

③將4塊滴入奶漬的污染布同步放入5只燒杯中浸泡相似時間，然后分別在1、2、3、4、5號燒杯中

同步分別加入等量日勺蛋白酶洗衣粉、脂肪酶洗衣粉、淀粉酶洗衣粉、及合酶洗衣粉和?般洗衣粉。

④用玻璃棒同步、同樣強度充足攪拌相似時間。

⑤觀測并記錄1、2、3、4、5號燒杯中污染布上口勺污跡殘留狀況，填入下表。

（注：或分別將污跡洗凈，記錄洗滌所需時間。）

洗衣粉類型

組污漬

別類型蛋白酶脂肪酶淀粉酶復合酶一?般

洗衣粉洗衣粉洗衣粉洗衣粉洗衣粉

1奶漬

2油漬

3番茄汁

成果分析

思索：將不一樣小組的試驗成果都作記錄并記入上表后，可以得到哪些結論？

【教材答案】

（一）旁欄思索題

I.查閱資料，看看一般洗衣粉中包括哪些化學成分？

提醒：一般洗衣粉中一般包具有：表面至性劑、主板心劑、堿劑、漂白劑等成分，有的洗衣粉中還具有增

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措施和原則判斷洗滌效果？

提醒：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，最佳能進行定量口勺比較。

（二）練習

1.答:列表比較如下。

一一般麻粉加酶洗衣粉

!相似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。

不一樣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

點維分開。

2.答：不合適。由于絲綢日勺重要成分是蛋白質(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）能很難回收，不能再次運用，提高了生產(chǎn)成本；反應后

時酶會混合在產(chǎn)物中，如不除去，會影響產(chǎn)品質(zhì)量。

設想：將酶固定在不溶于水的載體上。

長處：使酹既能與反應物接世，又能與產(chǎn)物分離,同步，固定在載體上的酹還可以度夏運里。

2、問題：一種酶只能催化一種化學反應，而在生產(chǎn)實踐中，諸多產(chǎn)物的形成都是通過一系列日勺能促反應

才能得到的。

設想：將合成酶的組虺直接固定。

長處：成本更低,操作更輕易。

一、基礎知識

（-）固定化酶的應用實例

I、高果糖漿是指果糖含最為42%左右時糖漿,能將葡萄糖轉化為果糖日勺隨是前蜀糖比應降。

2、使用固定化酶技術，將這種帷固定在一種垂邂的載體上，再將這些酹顆粒裝到一種反應柱內(nèi)，柱子

底端裝上分布著許多小乳的篩板。能顆粒無法通過篩板的小孔，而反應溶液卻可以自由出入,生產(chǎn)過程中，

將前萄糖溶液從反應柱R勺上巡注入，使葡萄糖溶液流過反應柱，與固定化葡萄糖異構酶接觸,轉化成果糖，

從反應柱的下端流出。反應柱能持續(xù)使用/,、個月，人人減少了生產(chǎn)成本，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。

(二)固定化細胞技術

1、固定化酶和固定化細胞是運用牧理或娃措施將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術，包括包埋法、&

學結合法和物理吸附法。

2、?般來說，酶更適合采用化學結合法和物理吸附法固定,而細胞多采用包埋法固定化。這是由于細胞

體積比嚼分子的體枳大；體積大的細胞難以被吸附或結合,而個小日勺酶輕易從包埋材料中遍出。

3、包埋法法固定化細胞，即將微生物細胞姬地包埋在不溶于水口勺丕虹左歐I載體中。常用的載體有明

度、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。

二.試驗操作

(-)制備固定化酵母細胞

I.酵母細胞的活化

活化就是處在斑眄狀態(tài)的微生物重新恢復正常H勺生活狀態(tài)。

2.配制物質(zhì)的量的濃度為0.05mDl/L的CaCl2溶液

3.配制海藻酸鈉溶液

加熱溶化海藻酸鈉時要注意小型歐加熱，反復幾次，并入停攪拌,直到海藻酸鈉典為止。假如加

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胞混合

將海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已活化【肘海藻酸鈉溶液，進行充足攪拌，使其混合均勻，在轉移至

注射器中。

5.固定化酵母細胞

以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液通加到剛型更好口勺CaCL溶液中，并浸泡如mn（時間）左右。

（-）用固定化酵母細胞發(fā)酹

1.將固定好的酵母細胞（凝膠珠）用蒸儲水沖洗2-3次。

2.將10%葡萄糖溶液轉移至錐形瓶中，加入固定好的酵母細胞，置于英℃下發(fā)酵

24h（時間）。

三、成果分析與評價

（一）觀測凝膠珠的顏色和形狀

假如制作日勺凝膠珠顏色過淺、呈白色，闡明海藻酸鈉濃度濃度值低，該種凝膠珠包埋H勺酵母細胞數(shù)目

藝,影響試驗效果；假如形成口勺凝膠珠不是圓形或橢圓形，則闡明海藻酸鈉濃度濃度蠅，制作失敗，需

要再作嘗試。

（二）觀測發(fā)酵的葡萄糖溶液

運用固定H勺酵母細胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了諸多氣泡,同步會聞到酒味。

四,課題延伸

工業(yè)生產(chǎn)中，細胞的固定化技術是在嚴格無菌口勺條件下進行的。

【教材答案】

練習

1.答：直接使用酶、固定化酶和固定化細胞催化的優(yōu)缺陷如下表所示。

類型長處局限性

催化效率高,低耗能、低污染對環(huán)境條件非常敏感,輕易為罡；溶液中的酶強

直接使用酶

等。難回收,不能被再次運用，提高了生產(chǎn)成本；反

應后筋會混在產(chǎn)物中.也許影響產(chǎn)品腐重。

酶既能與反應物接觸,又能與一種酶只能催化一種化學反應,而在生產(chǎn)實踐

固定化酶產(chǎn)物分離,同步，固定在載體中，諸多產(chǎn)物的J形成都通過一系列的酶促反應才

上的酶還可以被反復運用。能得到的。

固定后的酶或細胞與反應物不輕易靠近，也許導

固定化細胞成本他，操作更輕易。

致反應效果下降等。

3.提醒：可以從酶的構造口勺多樣性，對理化條件的敏感程度等角度思索。

【知識拓展】

1、酵母細胞的活化。在缺水的狀態(tài)下，微生物會處在休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幵谛菝郀顟B(tài)的微生物重竟

恢復正常的生活狀態(tài)。酵母細胞所需要的活化時間較短，一般需要0.5?lh,教師需要提前做好準備。此

外，酵母細胞活化時體積會變大，因此活化前應當選擇體積足夠大的容器，以防止酵母細胞的活化液溢出

容器外。

2、加熱使海藻酸鈉溶化是操作中展里季H勺一環(huán),波及到試驗的成敗，教師一定要提醒學生按照教材H勺提

醒進行操作。海藻酸鈉口勺濃度波及到固定化細胞日勺質(zhì)量。假如海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；假

如濃度過低，形成H勺凝膠珠所包埋H勺酵母細胞的數(shù)目少，影響試驗效果。

3、剛形成的凝膠珠應在奧1溶液中浸泡一段時間，以便形成穩(wěn)定的構造。檢查凝膠珠口勺質(zhì)量與否合格,

可以使用下列措施。一是用鐐子夾起一種凝膠珠放在試驗桌上月手擠壓，假如凝膠珠不輕易破裂，沒有液

體流出，就表明凝膠珠的制作成功。二是在試驗桌上用力摔打凝膠珠，假如凝膠珠很輕易彈起，也能表明

制備的凝膠珠是成功的。

專題5DNA和蛋白質(zhì)技術

課題1DNA的粗提取與鑒定

一,基礎知識

(―)提取DNA的措施

提取生物大分子的J基本思緒是選用一定的物理或也生措施分離具有不一樣物理或化學性質(zhì)的生物大分

子,對于DNA時粗提取而言，就是要運用DNA與RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化里性質(zhì)方面的差異，

提取DNA,清除其他成分。

（I）DNAH勺溶解性：

?DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不一樣濃度的遺中溶解度不一樣，運用這一特點，選擇合適的鹽

濃度就能使型A充足溶解，而使雜質(zhì)沉淀，或者相反，以到達分離目的。

?此外，DNA不溶于酒精溶液,不過細胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精。運用這一原理，可以將DNA與

蛋白質(zhì)深入的分離。

（2）DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐受性：

蛋白酶能水解蛋白質(zhì),不過對DNA沒有影響。大多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受60—80。（2日勺高溫.而DNA在

獨C以上才會變性。洗滌劑可以瓦解細型膜，但對DNA沒有影響。

（-）DNA的鑒定

在沸水裕條件下,DNA遇二笨族會被染成藍色,因此二苯胺可以作為鑒定DNA口勺試劑。

二,試驗設計

（一）試驗材料的選用

但凡具有DNA的生物材料都可以考慮,不過使用DNA含量相對較高FI勺生物組織,成功的也許性更大。

（二）破碎細胞，獲取含DNA的濾液

動物細胞的破碎比較輕易，以雞血細胞為例，在雞血細胞液中加入一定量的超蛀，同步用

玻璃棒攪拌,過濾后搜集濾液即可。假如試驗材料是植物細胞，需要先用洗滌劑溶解細胞膜。例如，提取

洋蔥的DNA時，在切碎H勺洋蔥中加入一定口勺洗滌劑和食鹽,進行充足口勺攪拌和研磨，過濾后搜集研磨液。

（三）清除濾液中的雜質(zhì)

方案一運用DNA在不一樣濃度的NaCl溶液中溶解度小J不一樣，通過控制NaCI溶液的濃度清除雜質(zhì)。

方案二直接在濾液中加入嫩肉粉，反應10?15min,嫩肉粉中日勺木瓜蛋白悔可以分解蛋白質(zhì)。

方案三將濾液放在里1口℃的恒溫水浴箱保溫10?I5min,注意嚴格控制溫度范圍。

（四）DNA的析出與鑒定

I、將處理后的溶液過濾，加入與濾液體積相等的、冷卻H勺酒精溶液（體積分數(shù)為,靜置2?3min,

溶彼中會出現(xiàn)白色絲狀初,這就是粗提取的DNA。用玻璃會沿一種方向攪拌,卷起絲狀物，并用濾紙吸

取上面的水分。

2、取兩支20ml的試管，各加入物質(zhì)的量濃度為為1皿的NaCI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的三星底試劑?；旌暇鶆蚝螅瑢⒃嚬苤糜?/p>

鮮中加熱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日勺溶液與否變藍。

實例：用雞血細胞液粗提取DNA并鑒定（蘇教版必修2）

環(huán)節(jié)操作圖示

、提取雞將制備好U勺雞血細胞液（已在課前配好）5-10mL,注

1iKV*J

血細胞時入到50ml燒杯中。向燒杯中加入蒸信水20mL,同步用玻

璃棒沿一種方向迅速攪拌5min,然后，用放有紗布歐I漏斗

細胞核物一「A

將血細胞過濾至1000mL臥J燒杯中，取其濾液。

質(zhì)胞液-tdjj

2、溶解細將物質(zhì)的量濃度為2moi/L的NnCl溶液40mL加入2moi工的

NaCI溶液fK

胞核內(nèi)的到濾液中，并作玻璃棒沿一種方向攪拌Imin,使其混合均攝拌

H

DNA勻，這時DNA在溶液中呈溶解狀態(tài)。

、析出含沿燒杯內(nèi)壁緩緩加入蒸儲水,同步用玻璃棒沿一種方向

3，攪拌

DNA的粘不停地輕輕攪拌，這時燒杯中有絲狀物出現(xiàn)。繼續(xù)加入蒸僧

水，溶液中出現(xiàn)的I黏稠物會越來越多。當黏稠物不再增長時a

稠物

停止加入蒸錨水。

4、濾取含用放多層紗布的漏斗，過濾溶液至1000mL日勺燒杯中。

DNA臥J粘取紗布上的黏稠物。

稠物

5、將DNA取一種50mL燒杯，向燒杯內(nèi)注入物質(zhì)的量濃度為絲狀號/

的粘稠物2moi/L的NaCI溶液20mL。用鈍頭銀子將紗布卜￡勺黏稠

再溶解物夾至NaCI溶液中，用玻璃棒沿一種方向不停地攪拌3min,2moVL的1^

使黏稠物盡量多地溶解于溶液中。NaCI溶液飛山

6、過濾含取一種100mL燒杯，用放有兩層紗布的J漏斗過濾以上

DNA的氯溶液。取其濾液（DNA溶于濾液中）。

化鈉溶液6

7、提取含在上述濾過的溶液中，加入冷卻的、體積分數(shù)為95%

95%冷^

雜質(zhì)較少口勺酒精溶液50mL:加入時動作要慢），并作用玻璃棒沿一卻酒精立，_^攪拌

的DNA種方向攪拌，溶液中會出現(xiàn)含雜質(zhì)較少的絲狀物。當玻璃棒

上出現(xiàn)絲狀物纏繞時，繼續(xù)慢慢攪拌，至不再增長時，用玻

璃棒將絲狀物卷起，并用濾紙吸取上面H勺水分。

8、DNA的取兩支20mL日勺試管，各加入物質(zhì)的J量濃度為。.015mol

鑒定/L的NaQ溶液5mL,將絲狀物放入其史一支試管中，用

玻璃棒攪拌，使絲狀物溶解。然后，向兩支試管中各加入4入…率

mL的二苯胺試劑?；旌暇鶆蚝?，將試管置于沸水中加熱

5min,等試管冷卻后，觀測并且比較兩支試管中溶液顏色

的變化。M

三,操作提醒

1、以血液為試驗材料時，每100ml血液中需要加入3H檸檬酸鈉,防止血液凝固。

2、加入洗滌劑后，動作要輕緩、柔和,否則輕易產(chǎn)生大量的泡沫，不利于后續(xù)環(huán)節(jié)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,否則會影響鑒定口勺效果。

四、課題成果評價

1、與否提取出了DNA

觀測你提取的DNA顏色，假如不是白色絲狀物，闡明DNA中H勺雜質(zhì)較多;二苯胺鑒定出現(xiàn)藍色闡明

試驗基本成功,假如不展現(xiàn)藍色，也許所提取『、JDNA含量低，或是試驗操作中出現(xiàn)轉送，需要重新制備。

2、分析DNA中的雜質(zhì)

本試驗提取的DNA粗制品有也許仍然具有核矍包、至蓬、RNA等雜質(zhì)。

3、不一樣試驗措施的比較

對于不一樣的試驗措施，本課題可以采用分組H勺措施進行研究。首先選用不一樣的試驗材料，另一方

面司種材料還可以采用不一樣措施，從多方面比較試驗成果，如DNA的多少、顏色,二苯胺顯色的深淺

等，看看哪種試驗材料、哪種提取措施日勺效果更好。

五、課題延伸

本課題使用的洗滌劑是多組會日勺混合物，在嚴格的科學試驗中很少使用。試驗室提取高純度口勺DAN

時，一般使用十六烷基三甲基澳化鐵（CTAB）、十二烷基硫酸鈉（SDS）或吐溫等化學試劑。

【教材答案】

（一）旁欄思索題

1.為何加入蒸偷水能使雞血細胞破裂？

答：蒸儲水對于雞血細胞來說是一種的液體，水分可以大量進入血細胞內(nèi)，使血細胞脹裂,再加上攪拌

日勺機械作用,就加速了雞血細胞H勺破裂（細胞膜和核膜的破裂），從而釋放出DNA。

2.加入洗滌劑和食斑的作用分別是什么？

答：洗滌劑是某些離子去污劑，能涔解細胞膜,有助于DNA的釋放;食鹽的重要成分是NaCL有助于

DNA的溶解。

3.假如研磨不充足，會對試臉成果產(chǎn)生怎樣a勺影響？

答：研磨不充足會使細胞核內(nèi)的DNA釋放不完全,提取的DNA量變少,影響試驗成果，導致看不到絲狀

沉癥物、用二苯胺鑒定不顯示藍色等.

4.此環(huán)節(jié)獲得日勺濾液中也許具有哪些細胞成分？

答：也許具有核蛋白、多糖和RNA等雜質(zhì)。

5.為何反復地溶解與析出DNA,可以清除雜質(zhì)？

答：用高鹽濃度日勺溶液溶解DNA,能除去在高鹽中不溶溶解的雜質(zhì);用低鹽濃度使DNA析出，能除去漆

解在低鹽溶液中的雜質(zhì)。因此，通過反復溶解與析出DNA,就可以除去與DNA溶解度不一樣的多種雜質(zhì)。

6.方案二與方案三的原理有什么不一樣？

答：方案二是運用/包性分解雜質(zhì)蛋白，從而使提取《JDNA與蛋白質(zhì)分開；方案三運用的是DNA和蛋白

質(zhì)對高溫耐受性的不一樣,從而使蛋白質(zhì)變性，與DNA分離。

（二）討論題

圖5-1是DNA在NaCI溶液中的溶解度曲線，請根據(jù)曲線圖，思索下面H勺問題

I.在什么濃度下，DNA的溶解度最小？DNA在NaCl溶液中的溶解度是怎杼變化瓶J?

答：在NaCl溶液濃度為0/4moKL時，DNA口勺溶解度最??；當Na。溶液濃度低于0.14mol/L時，伴隨

NaCl溶液濃度口勺升高，DNA1ft溶解度減少;當NaCl溶液濃度高于0.14mol/L時，伴隨NaCl溶液濃度口勺

升高，DNA的）溶解度升高。

2.怎樣通過控制NaCi溶液的濃變使DNA在鹽溶液中溶解或析出？

答:根據(jù)DNA在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最小8勺特性,一般先用較高濃度2m（）l/L8勺NaCl溶液使DNA

溶解,然后再用蒸餡水稀釋至0.14i】】°l/L使DNA析出。

（三）練習

I.答：提取DNA的第一步是材料的選用，其目的是一定要選用DNA含量蚯日勺牛物材料，否則會由干

試驗過程中或多或少H勺損失而導致檢測H勺困難；第二步是DNA的釋放和溶解，這一步是試驗成功與否的

關鍵，要盡量使細胞內(nèi)的DNA所有溶解;第三步是DNA的純化，即根據(jù)DNA的溶解特性、對酶及高溫

口勺耐受性的不一樣等特性，最大程度地將DNA與雜質(zhì)分開；最終一步是對DNA進行鑒定，這是對整個試

驗口勺成果的檢測。

2.答：提取蛋白質(zhì)比提取DNA的難度大。這是由于，與DNA相比，蛋白質(zhì)對溫度、鹽濃度、pH等條件

要敏感得多，很輕易去湯；并且蛋白質(zhì)口勺空間構造多種多樣,理化性質(zhì)各不相似,使得蛋白質(zhì)時提取沒有

一種統(tǒng)一的措施，只能根據(jù)特定蛋白質(zhì)H勺特性探索提取日勺條件，設計特定H勺措施。

【知識拓展】

I.制備雞血細胞液時，為何要在新鮮口勺雞血中加入檸檬酸鈉？

答：制備雞血細胞液時，要在新鮮的雞血中加入抗凝劑一一檸檬酸鈉，防止血液凝固。其原理是檸檬酸鈉

能與血漿中Ca?+發(fā)生反應，生成檸檬酸鈣絡合物，血漿中游離小JCa?+大大減少，血液便不會凝固。

2.雞血離心或靜置沉淀后，為何要棄出上清液？

答：由于上清液是血漿,沒有血相胞。DNA重:要存在于試管底部的雞血細胞的細胞核中,因此提取雞血

中的DNA時，要除去血液中的上清液。

3.盛放雞血細胞液的容器最佳是蟹料容器，為何？

答：雞血細胞破碎后來釋放出的DNA,輕易被玻璃容器吸附，由于細胞內(nèi)DNAIJ勺含量本來就比較少，再

被玻璃容器吸附去?部分，提取到的DNA就會更少。因此，試瞼過程中最佳使用塑勢的燒杯和試管，這

樣可以減少提取過程的DNA的）損失。

4.為何析出DNA時要用珍邛的酒精？

答：預冷的酒精溶液具有如下長處。一是克制核酸水解幅的活性，防止DNA降解；二是減少分子運動，

易干形成沉淀析出：一：是低潟有助干增長DNA分子日勺柔韌性,減少斷裂。

課題2血紅蛋白的提取和分離

一、基礎知識

（-）凝膠色譜法

1、凝膠色譜法也稱做分派色譜法,是根據(jù)相對分子質(zhì)量大小分離蛋白質(zhì)H勺有效措施。

2、凝膠實際上是某些微小口勺叁球體，這些小球體大多數(shù)是由多糖類化合物構成的,如葡聚糖或瓊脂糖。

3、在小球體內(nèi)部有許多貫穿H勺通道，相對分子質(zhì)量不一樣H勺蛋白質(zhì)分子通過凝膠時速度不一樣，相對分

子質(zhì)量馴4勺蛋白質(zhì)輕易進入凝膠內(nèi)部口勺通道，旅程較長,移動速度較慢;而相對分子質(zhì)量捶大的蛋白質(zhì)

無法進入凝膠內(nèi)部的通道，只能在凝膠外部移動，旅程較短，移動速度較快。相對分子質(zhì)量不一樣的蛋白

質(zhì)分子因此得以分離。

（二）緩沖溶液

I、緩沖溶液口勺作用是可以抵制外界酸或堿對溶液PH的影響，維持PH基本不變。

2、緩沖溶液一般由1?2種緩沖劑溶解于水中配制而成的。

3、生物體內(nèi)進行口勺多種生物化學反應都是在一定H勺pH下進行的，為了可以在試驗條件下精確模擬生物體

內(nèi)的過程,必須保持體外的DH與體內(nèi)的基本一致。

（三）電泳

1、電泳是指帶電粒子在電場的作用下發(fā)生遷移的過程。

2、許多重要的生物大分子，如多肽、核酸等都具有可解離口勺基羽，在一定的pH下，這些基團會帶上正電

或負電。在電場的作用下，這些帶電分子會向著與其所帶電荷擔反的電極移動。電泳運用了待分離樣品中

各分子帶電性質(zhì)的J差異以及分子自身的大小、形狀的不一樣,使帶電分子產(chǎn)生不一樣H勺遷移速度,從而實

現(xiàn)樣品中多種分子的分離。

3、兩種常用日勺電泳措蒯是瓊脂糠凝膠電泳和聚丙炸酰族凝膠電泳,在瀚膠中加入SDS,電泳速率完全取

決于分子大小,因此，在測定蛋白質(zhì)分子量時一般使用SDS一聚丙烯酰胺凝膠電泳。

二、試驗操作

蛋白質(zhì)H勺提取和分離一般分為四步：樣品處理、粗分離、純化和死度鑒定。

（-）樣品處理

1、紅細胞的洗滌：洗滌紅細胞日勺目的J是清除雜蛋白,采集日勺血樣要及時分離紅細

胞，分離時采用低用短時間離心（5（）0r/min）,然后用膠頭吸管吸出上層透明H勺黃色血漿,將下層暗紅色時

紅細胞倒入燒杯,再加入五倍體積的生理小水（質(zhì)量分數(shù)為0.9%）,緩慢攪拌迎min,低速短時間離心,

如比反復洗滌三次，直至上清液中沒有黃色，表明紅細胞已洗滌潔凈。

2、血紅蛋白的釋放：在蒸信本和空莖作用下，紅細胞破裂釋放出血紅蛋白。

3、分離血紅蛋白溶液：將攪拌好的混合溶液離心(2023r/min)后，試管中的溶液分為4層。第一層為

無色透明W、J甲莘層,第2層為白色薄層固體，是脂溶性物質(zhì)的沉淀層,第3層是紅色透明液體，這是血紅

蛋白的水溶液,第4層是其他雜質(zhì)口勺暗紅色沉淀物。將試管中的液體用濾紙過濾，除去脂溶性沉淀層，于

分液漏斗中靜置半晌后，分出下層的紅色透明液體。

(-)粗分離：透析

取ImLU勺血紅蛋白溶液裝入透析袋中,將透析袋放入盛有300mLU勺物質(zhì)的量的濃度為20mmol/L的

磷酸緩沖液(PH7.0)中，透析12h。透析可以清除樣品中分子量較小U勺雜質(zhì),或用于更換樣品的緩沖液。

(=＞純化；凝膠色譜操作

1、制作凝膠色譜柱

2、裝填凝膠色譜柱

①裝填前將色譜柱垂亙固定在支架上。由于干口勺凝膠和用緩沖液平衡好的凝膠的體積相差維太，因此

裝件前需要根據(jù)色譜樣的內(nèi)體積計算所需要叫需膠量。

②裝填時凝膠要一次性緩慢倒入色譜柱內(nèi),裝填時要輕輕敲動色譜柱，使凝膠裝填均勻,色譜柱內(nèi)不

得有氣泡存在,一旦發(fā)現(xiàn)，必須重裝。

③裝填完后，立即連接緩沖液洗脫瓶,在約50cm高的操作壓下，用300mL物質(zhì)的量濃度為20mmol/L

"勺璘酸緩沖液(PH7.0)充足洗滌平衡凝膠12h,使凝膠裝填緊密。

3、樣品的加入和洗脫

①準備：打開色譜柱下端H勺流出口，使柱內(nèi)凝膠面上時的緩沖液與凝膠面：!先，關閉出口。

②加樣：用吸管小心地將1mL透析后口勺樣品加到色譜柱口勺頂端，注意不要破壞凝膠面。加樣后打開下

端出口，直到樣品完全進入凝膠層后，關閉下端出口。

③洗脫：