(共31张PPT)
课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段
1.说明PCR的原理。
2.说出PCR技术的基本操作。
3.说出PCR技术的应用。
一、PCR原理
1.细胞内DNA复制所需基本条件
参与的组分 在DNA复制中的作用
解旋酶 打开___________
DNA母链 _______________________
______________ 合成子链的原料
DNA聚合酶 ________________
引物 使DNA聚合酶能够从引物的3'端开
始连接脱氧核苷酸
DNA双链
提供DNA复制的模板
4种脱氧核苷酸
催化合成DNA子链
2.细胞内DNA复制特点
(1)DNA的两条链是反向平行的,通常将DNA的羟基末端称为____,而磷酸
基团的末端称为____。DNA聚合酶不能____开始合成DNA,而只能_______延伸DNA链,因此,DNA复制需要_____。
(2)DNA的合成方向总是从子链的____向____延伸。
3'端
从头
5'端
从3'端
引物
5'端
3'端
3.DNA分子复制的人工控制
(1)__________是进行DNA复制的前提。在体外可通过控制____来实现。在_________的温度范围内,DNA的双螺旋结构将解体,双链分开,这个
过程称为_____。
(2)当温度________后,两条彼此分离的DNA链又会重新结合成双链,称为
复性。
(3)PCR利用了DNA的______原理,通过控制_____来控制双链的____与结
合。
双链的解开
80~100 ℃
变性
缓慢降低
热变性
温度
解聚
温度
(4)由于PCR过程的温度高,会导致普通的DNA聚合酶失活,后来_______的
_____DNA聚合酶的发现和应用,大大增加了PCR的效率。
(5)PCR反应需要在一定的________中才能进行,需提供:_________,分别
与两条模板链相结合的两种____,_______________耐热的___________,同
时通过控制_____使DNA复制在体外反复进行。
耐高温
Taq
缓冲溶液
DNA模板
引物
四种脱氧核苷酸
DNA聚合酶
温度
二、PCR的反应过程
1.PCR一般要经历______次循环,每次循环可以分为____、____和____三
步。
2.在循环之前,常要进行一次预变性,以便增加大分子模板DNA彻底变性
的概率。
3.变性:在90 ℃以上时,DNA解聚为单链。复性:温度下降到50 ℃左右时,
两种____通过碱基互补配对与____单链结合。延伸:在72 ℃左右时,合成
新的______链。
三十多
变性
复性
延伸
DNA
引物
DNA
4.从第二轮循环开始,上一次循环的产物也作为____参与反应,并且由__
___延伸而成的DNA单链会与______结合,进行DNA的_____,这样,DNA
聚合酶只能_______复制处于________之间的DNA序列,使这段固定长度
的序列呈指数扩增。
模板
引
物Ⅰ
引物Ⅱ
延伸
特异地
两个引物
四、实验注意事项
1.避免外源DNA等因素的污染,所用仪器、缓冲液以及蒸馏水等在使用
前必须进行_________。
2.缓冲液和酶应__________,并在-20 ℃储存。
3.每添加一种反应成分,_____一个移液器的枪头。所有成分加入后盖严
离心管口的盖子。
高压灭菌
分装成小份
更换
三、实验操作
在PCR实验中,通常要用到__________。具体操作时,用__________依次
加入各种组分。
微量离心管
微量移液器
4.混匀后要____处理,使反应液集中在离心管底部,再放入PCR仪中进行
反应。
思考:2003年SARS席卷我国,随后生物科学研究所迅速研制出了SARS病
毒基因诊断盒,使得能够快速诊断出“非典”患者,那么SARS病毒基因
诊断盒所需的大量SARS病毒基因是怎样获得的呢
离心
提示:采用PCR技术对SARS病毒基因迅速扩增产生的。
1.PCR技术与DNA的复制
PCR反应是通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。PCR反应的实质就是DNA复制,所以有关PCR反应的题目与DNA复制的原理相同,计算方法也大体相同。例如:PCR反应中的目的片段一般以2n的方式积累,其中n为反应循环次数。一个DNA片段在30次循环后反应物中大约有10亿个这样的片段。
2.PCR 扩增产物是什么
可分为长产物片段和短产物片段两部分。短产物片段的长度严格地限
制在两个引物链5'端之间,是需要扩增的特定片段。短产物片段和长产物
片段是由于引物所结合的模板不一样而形成的,以一个原始模板为例,在
第一个反应周期中,以两条互补的DNA为模板,引物是从3'端开始延伸,其
5'端是固定的,3'端则没有固定的止点,长短不一,这就是“长产物片段” 。
进入第二周期后,引物除与原始模板结合外,还要同新合成的链(即“长
产物片段”)结合。引物在与新链结合时,由于新链模板的5'端序列是固
定的,这就等于这次延伸的片段3'端被固定了止点,保证了新片段的起点
和止点都限定于引物扩增序列以内,形成长短一致的“短产物片段”。
不难看出“短产物片段”是按指数倍数增加的,而“长产物片段”则以
算术倍数增加,几乎可以忽略不计,这使得PCR的反应产物不需要再纯化,
就能保证足够纯的DNA片段供分析与检测用。
3.PCR的常见问题
PCR实验很容易出现假阳性(检测出非目的片段的扩增,而未检测出目的
片段的扩增)或假阴性(未检测出任何片段的扩增)的结果。
出现假阴性结果的常见原因有:Taq DNA聚合酶活力不够或其活性受到
抑制;引物设计不合理;提取的模板质量或数量不过关以及PCR系统的建立欠妥当;循环次数不够;等等。当实验中出现假阴性的情况时,应首先在原来扩增的产物中再加入Taq DNA聚合酶,并增加5~10次循环。为了防止假阴性结果的出现,在选用Taq DNA聚合酶时,要注意用活力高、质量好的酶。
同时,在提取DNA模板时,应特别注意避免提取物中含有抑制酶活性的污染物,如酚、氯仿等的存在。尽管Taq DNA聚合酶对模板纯度的要求不高,但也不允许有机试剂的污染。PCR扩增的先决条件以及特异性的高低,很大程度上取决于引物与靶DNA的互补情况,尤其需要保证引物的3'端与靶基因互补。
大量扩增,因此模板DNA的污染是出现PCR假阳性结果的主要原因。此
外,样品中存在靶基因的类似序列也可能造成假阳性结果。为了避免因
污染而造成的假阳性结果,PCR操作时要注意做到:隔离操作区,分装试剂,
简化操作程序,使用一次性吸头等。
PCR技术高度灵敏,极其微量的靶基因污染都会造成非目标DNA片段的
题型一 PCR的原理及应用
【例题1】 下列有关PCR的描述不正确的是( )。
A.是一种酶促反应
B.引物决定了扩增的特异性
C.扩增产量为y=(1+x)n
D.扩增对象是氨基酸序列
解析:PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术,它能以极少量的
DNA为模板,以四种脱氧核苷酸为原料,在引物作用下使DNA聚合
酶从引物的3'端连接脱氧核苷酸,短时间迅速复制上百万份的DNA
拷贝,其扩增产量为y=(1+x)n,y代表DNA片段扩增后的拷贝数,x表
示平均每次的扩增效率,n代表循环次数。
答案:D
【例题2】 标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步,这
三大步需要的温度依次是( )。
A.95 ℃、55 ℃、72 ℃ B.72 ℃、55 ℃、95 ℃
C.55 ℃、95 ℃、72 ℃ D.80 ℃、55 ℃、72 ℃
答案:A
反思领悟:PCR的反应过程中每次循环可以分为变性、复性和延伸
三步。
解析:当温度上升到90 ℃(90~96 ℃)以上时,双链DNA解聚为单链,
称之为变性;当温度下降到50 ℃(40~60 ℃)左右时,两种引物通过
碱基互补配对与两条单链DNA结合;当温度上升到72 ℃(70~75 ℃)
左右时,溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在Taq DNA聚合
酶的作用下,根据碱基互补配对原则合成新的DNA链,称为延伸。
题型二 PCR基本操作与产物测定
【例题3】 (双选)在PCR实验操作中,下列说法不正确的是( )。
A.在微量离心管中添加各种试剂时,只需一个枪头
B.离心管的盖子一定要盖严,防止液体外溢
C.用手轻弹离心管壁的目的是使反应液充分混合
D.离心的目的是使反应液集中在离心管上部,提高反应效果
解析:在微量离心管中添加各种试剂时,每吸取一种试剂后,移液器上
的枪头必须更换,确保实验的准确性;离心管的盖子一定要盖严,防止
实验中脱落或液体外溢;离心的目的是使反应液集中在离心管底部,
提高反应效果。
答案:AD
1(双选)有关PCR技术,下列叙述不正确的是( )。
A.用于PCR的引物长度通常为50~60个核苷酸
B.在用PCR技术扩增DNA时,DNA的复制过程与细胞内DNA的复制
类似
C. PCR反应只需一定的缓冲溶液和DNA模板以及四种脱氧核苷酸
D. PCR一般经历三十多次循环,每次循环分为变性、复性、延伸
解析:用于PCR的引物长度通常为20~30个核苷酸。PCR反应中需要
的条件有模板(DNA分子)、原料(4种脱氧核苷酸)、酶(耐高温DNA
聚合酶)、引物(一段DNA或RNA)和一定的缓冲液等。
答案:AC
2引物的作用是( )。
A.打开DNA双链
B.催化合成DNA子链
C.使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始复制
D.提供模板
解析:DNA分子的复制具有方向性,即只能从引物的3'端开始,从子
链的5'端向3'端延伸。引物的作用是与DNA聚合酶结合促使DNA
聚合酶能够从引物的3'端开始复制。
答案:C
3使用PCR仪具体实验操作顺序应为( )。
①设计好PCR仪的循环程序 ②按配方准备好各组分 ③用微量
移液器在微量离心管中依次加入各组分 ④进行PCR反应 ⑤离
心使反应液集中在离心管底部
A.②③⑤④① B.①⑤③④②
C.②③⑤①④ D.④②⑤③①
解析:使用PCR仪进行DNA扩增前,首先按照PCR体系配方,依次将
各组分加入微量离心管离心,使反应液集中于试管底部,然后再设
计好PCR仪的循环程序进行PCR反应。
答案:C
4DNA在 nm的紫外线波段有一强烈的吸收峰,其峰值
的大小与DNA含量有关。
A.220 B.240 C.260 D.280
解析:DNA在260 nm的紫外线波段有一强烈的吸收峰,其峰值的大
小与DNA含量有关。据此,可以进行DNA含量的测定。
答案:C(共41张PPT)
课题3 血红蛋白的提取和分离
1.说出提取生物大分子的基本过程和方法。
2.知道色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理。
蛋白质的各种特性的差异,如分子的____和____、所带__________
______、溶解度、________和对其他分子的亲和力,等等,可以用来分离
不同种类的蛋白质。
形状
大小
电荷的性质
和多少
吸附性质
通道,当不同的蛋白质通过凝胶时,相对分子质量____的蛋白质容易进入
凝胶内部的通道,路程____,移动速度____;而相对分子质量____的蛋白质
无法进入凝胶内部的通道,只能在________移动,路程____,移动速度____。相对分子质量不同的蛋白质因此得以分离。
3.凝胶材料:_______,_____类化合物,如葡聚糖或_________。
较小
较长
较慢
较大
凝胶外部
较短
较快
多孔性
多糖
琼脂糖
2.原理:大多数凝胶是由_______化合物构成的小球体,内部有许多贯穿的
多糖类
一、凝胶色谱法
1.概念:凝胶色谱法也称做__________,是根据_____________的大小分离
蛋白质的有效方法。
分配色谱法
相对分子质量
4.具体过程:
(1)_______混合物上柱。(2)洗脱开始,_________________的蛋白质____进
入凝胶颗粒内;相对分子质量____的蛋白质则被排阻于凝胶颗粒之外。
(3)________________的蛋白质被滞留;________________的蛋白质向下
移动。(4)相对分子质量不同的分子完全分开。
(5)________________的蛋白质行程较短,已从_______中洗脱出来,_______
___________的蛋白质还在行进中。
提示:洗脱:从色谱柱上端不断注入缓冲液,促使蛋白质分子的差速流动。
蛋白质
相对分子质量较小
扩散
较大
相对分子质量较小
相对分子质量较大
相对分子质量较大
层析柱
相对分
子质量较小
二、缓冲溶液
1.作用:在________内,能够抵制外界的______对溶液___的影响,维持___基
本不变。
2.配制:通常由___________溶解于水中配制而成。调节缓冲剂的_________就可以制得在不同_________使用的缓冲液。
一定范围
酸和碱
pH
pH
1~2种缓冲剂
使用比
例
pH范围内
2.原理:许多重要的生物大分子,如_____、____等都具有______的基团,在
一定pH下,这些基团会带上____或____。在电场的作用下,这些带电分子
会向着与所带电荷__________移动。电泳利用了分离样品中各种分子
___________以及分子本身的_____、_____不同,使带电分子产生不同的
_________,从而实现样品中各种分子的分离。
3.分类:________凝胶电泳、_____________凝胶电泳。
多肽
核酸
可解离
正电
负电
相反的电极
带电性质不同
大小
形状
迁移速度
琼脂糖
聚丙烯酰胺
三、电泳
1.概念:带电粒子在_____的作用下发生_____的过程。
电场
迁移
在测定蛋白质相对分子质量时通常使用________________________。蛋
白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带______的多少以及__
_______等因素。而在SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中,SDS能使蛋白质发
生________,由几条肽链组成的蛋白质复合体在SDS的作用下会____成
单条肽链,因此测定的结果只是________的相对分子质量。
同时SDS所带的大量负电荷大大超过了蛋白质分子原有的电荷量,因而
掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别,使电泳迁移率完全取决于________
__。
SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
净电荷
分
子的大小
完全变性
解聚
单条肽链
分子的大
小
四、蛋白质的提取和分离
蛋白质的提取和分离一般分为四步:________、粗分离、____和________。
1.样品处理及粗分离
血液由____和_______组成,其中红细胞最多。红细胞的组成中,除水分以
外,约90%是________。血红蛋白由___条肽链组成,包括两条______和两
条_______。
样品处理
纯化
纯度鉴定
血浆
血细胞
血红蛋白
四
α肽链
β肽链
其中每条肽链环绕一个__________基团,此基团可携带一分子氧或一分
子_________。血红蛋白因含有________而呈现___色。
亚铁血红素
二氧化碳
血红素
红
(1)红细胞的洗涤
①目的:去除______。
②方法:采用________离心,如500 r·min-1离心2 min,然后用胶头吸管吸出
上层透明的黄色____,将下层_______的红细胞液体倒入____,再加入五倍
体积的_________,缓慢搅拌_____,低速短时间离心,如此重复洗涤三次,直
至上清液中没有____,表明红细胞已洗涤干净。
杂蛋白
低速短时
血浆
暗红色
烧杯
生理盐水
10 min
黄色
(2)血红蛋白的释放
将洗涤好的红细胞倒入烧杯中,加______到______体积,再加40%体积的
____,置于磁力搅拌器上充分搅拌10 min。在______和____的作用下,红
细胞____,释放出血红蛋白。
蒸馏水
原血液
甲苯
蒸馏水
甲苯
破裂
(3)分离血红蛋白溶液:将搅拌好的混合液离心后可观察到试管中溶液分
为4层(从上往下):
第1层:________的甲苯层。
第2层:脂溶性物质的沉淀层——_____薄层固体。
无色透明
白色
第3层:________的水溶液——红色透明液体。
第4层:其他杂质的_______沉淀物。
将液体用_____过滤,除去____________,于分液漏斗中静置片刻后,分出下
层的__________液体。
(4)透析:取1 mL的________溶液装入______中,将其放入盛有300 mL的物
质的量浓度为20 mmol·L-1的__________中(pH为__),透析12 h。
血红蛋白
暗红色
脂溶性沉淀层
红色透明
血红蛋白
透析袋
磷酸缓冲液
7.0
滤纸
2.纯化——凝胶色谱操作
处理后的样品还含有其他种类的蛋白质分子(如呼吸酶等),因此要将杂蛋
白与血红蛋白进行分离。
第一步要制作____________。
第二步要______________,因为___的凝胶和用_______平衡好的凝胶的体
积差别很大,所以装柱前需要根据色谱柱的内体积计算所需要的凝胶量。在装填凝胶柱时,不能有_____存在。第三步是样品的_____和______。
3.纯度鉴定——SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
判断____的蛋白质是否达到要求,需要进行蛋白质纯度的鉴定。鉴定方
法中使用最多的是SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳。
凝胶色谱柱
装填凝胶色谱柱
缓冲液
气泡
加入
洗脱
纯化
干
五、注意事项
1.红细胞的洗涤
洗涤次数、离心速度与离心时间十分重要。
洗涤次数过少,无法除去________;离心速度过高和时间过长会使______
等一同沉淀,达不到分离的效果,影响后续血红蛋白的提取纯度。
2.色谱柱填料的处理
商品凝胶是干燥的颗粒,使用前需直接放在______中膨胀。为了加速膨
胀,可以将加入_______的湿凝胶用______加热,逐渐升温至接近沸腾。这
种方法不仅时间__,还能除去凝胶中可能带有的______,排除胶粒内的___
__。
血浆蛋白
白细胞
洗脱液
洗脱液
沸水浴
短
微生物
空
气
3.凝胶色谱柱的装填
装填凝胶时要尽量____,从降低颗粒之间的空隙。不能有_____存在,因为
气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的________,降低分离效果。
洗脱液不能____,露出凝胶颗粒,否则需重新装填。
4.蛋白质的分离
分离过程中,仔细观察_________在洗脱过程中的移动情况。如果色谱柱
装填成功、分离操作正确,能清楚地看到红色区带狭窄、平整、均匀一
致地随着洗脱液缓慢移动;如果红色区带歪曲、散乱、变宽,说明分离效
果不好,与凝胶色谱柱的装填有关。
红色区带
紧密
气泡
洗脱次序
流干
1.血红蛋白分离的完整过程
血红蛋白提取和分离的程序可分为四大步,分别是样品处理、粗分离、
纯化和纯度鉴定。首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操
作收集到血红蛋白溶液,即样品的处理;再经过透析去除相对分子质量较
小的杂质,即样品的粗分离;然后通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂
质蛋白除去,即样品的纯化;最后经聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。
不是所有种类的蛋白质的提取和分离都是这样的,蛋白质的来源和
性质不同,分离方法差别很大。
提取血红蛋白的实验材料要选择哺乳动物血液,因为其红细胞中无
细胞核,结构简单,血红蛋白含量高。而提取DNA的实验材料要选择鸡的
红细胞,因为其具有细胞核,含有DNA。
2.缓冲溶液
在一定范围内,能对抗少量外来强酸、强碱或稍加稀释不引起溶液pH发
生明显变化的作用叫做缓冲作用,具有缓冲作用的溶液叫做缓冲溶液。
缓冲溶液通常是由一或两种化合物(缓冲剂)溶解于水中制得的,调节缓冲
剂的配比就可制得不同pH范围的缓冲液。缓冲溶液的作用是维持反应
体系的pH不变。在生物体内进行的各种生物化学过程都是在精确的pH
下进行的,受到氢离子浓度的严格调控。为了在实验室条件下准确地模
拟生物体内的天然环境,就必须保持体外生物化学反应过程有与体内过
程完全相同的pH。
实验中缓冲液用量要远多于血红蛋白溶液量,有利于杂质分子充分
地向外扩散。
3.用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质的相对分子质量
使用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质的相对分子质量时,可选用
一组已知相对分子质量的标准蛋白同时进行电泳,根据已知相对分子质
量的标准蛋白的电泳区带位置,用电泳迁移率和相对分子质量的对数作
标准曲线,可以测定未知蛋白质的相对分子质量。
具体步骤如下:(1)根据厂家说明书安装电泳用的玻璃板;(2)SDS—聚丙烯
酰胺凝胶制备;(3)样品处理;(4)把凝胶固定于电泳装置上;(5)加样:按顺序
加样,加样量通常为10~25 μL,样品可以多加几个;(6)电泳;(7)剥胶;(8)染
色;(9)脱色;(10)观察结果。
SDS电泳的成功关键之一是电泳过程中,特别是样品制备过程中蛋
白质与SDS的结合程度。
由于制备凝胶的丙烯酰胺和双丙烯酰胺具有很强的神经毒性,并且容易
被皮肤吸收,因此操作必须在通风橱内或通风处进行。TEMED和过硫酸铵对黏膜和上呼吸道组织、眼睛、皮肤等有很大的破坏作用,吞服可致命。因此在进行电泳操作时一定按照实验要求和步骤,在老师的指导下完成。操作时要戴好一次性手套。
4.凝胶色谱操作中凝胶的装填
凝胶色谱操作中凝胶的装填要紧密、均匀。凝胶实际上是一些微小的
多孔球体,小球体内部有许多贯穿的通道。相对分子质量较大的蛋白质
分子不能进入凝胶颗粒内部,只能分布在颗粒之间,通过的路程较短,移动
速度较快;相对分子质量较小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道,
通过的路程较长,移动速度较慢。因此,样品中相对分子质量较大的蛋白
质先流出,相对分子质量中等的分子后流出,相对分子质量最小的分子最
后流出,从而使各种相对分子质量不同的分子得以分离。
如果凝胶装填得不够紧密、均匀,就会在色谱柱内形成无效的空隙,使本
该进入凝胶内部的样品分子从这些空隙中通过,搅乱洗脱液的流动次序,
影响分离的效果。
题型一 凝胶色谱法的原理与操作
【例题1】 利用凝胶色谱法什么样的蛋白质先洗脱出来 ( )
A.相对分子质量较大的
B.溶解度高的
C.相对分子质量较小的
D.所带电荷多的
解析:相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道,路程较长,
移动速度较慢;相对分子质量较大的蛋白质,路程较短,移动速度较
快,首先洗脱出来。
答案:A
反思领悟:凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的
有效方法。
题型二 电泳技术的原理与操作
【例题2】 (双选)关于电泳的说法不正确的是( )。
A.电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程
B.带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动
C.蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的多少
D.用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳,蛋白质的电泳迁移率与分子的大小
无关
因而掩盖了不同种蛋白质间的电荷差异,使电泳迁移率完全取决于
分子的大小。
答案:CD
反思领悟:电泳利用了分离样品中各种分子带电性质不同以及分子
本身的大小、形状不同,使带电分子产生不同的迁移速度,从而实现
样品中各种分子的分离。
解析:蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的
多少以及分子的大小等因素,SDS能与各种蛋白质形成蛋白质—SDS
复合物,SDS 所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量,
题型三 蛋白质的提取和分离
【例题3】 (2011·广东理综)以下关于猪血红蛋白提纯的描述,不正
确的是( )。
A.洗涤红细胞时,使用生理盐水可防止红细胞破裂
B.猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核,提纯时杂蛋白较少
C.血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测
D.在凝胶色谱法分离过程中,血红蛋白比相对分子质量较小的杂
蛋白移动慢
解析:大分子物质由于分子直径较大,不易进入凝胶颗粒的微孔,而
只能分布颗粒之间,所以在洗脱时向下移动的速度较快,相反,分子
质量较小的物质向下移动速度较慢。
答案:D
1凝胶色谱法是分离蛋白质分子的一种常用方法。但并非所
有的蛋白质都可用此方法进行分离。能分离的蛋白质分子之间必
须( )。
A.具有相同的相对分子质量
B.相对分子质量不同,但都是相对分子质量较大的分子
C.相对分子质量不同,但都是相对分子质量较小的分子
D.相对分子质量不同
况下是很难分离的。对于分子大小不同,但同属于凝胶分离范围
内的各种分子,在凝胶床中的分布情况是不同的:分子较大的只能
进入孔径较大的那一部分凝胶孔隙内,而分子较小的可进入较多
的凝胶颗粒内,这样分子较大的在凝胶床内移动距离较短,分子较
小的移动距离较长。这样利用分子筛可将相对分子质量不同的物
质分离。相对分子质量大小不同的多种成分在通过凝胶床时,按
照相对分子质量大小“排队”,即形成凝胶表面分子筛效应。
答案:D
解析:若在每种凝胶分离范围之外的分子,在不改变凝胶种类的情
2电泳过程中,什么样的分子迁移速度最快 ( )
A.纤维状、大分子
B.纤维状、小分子
C.球状、大分子
D.球状、小分子
解析:电泳就是利用了连续分离样品中各种分子带电性质的差异
以及分子本身的大小、形状的不同。一般来说,球状分子比纤维
状分子易移动,小分子比大分子易移动。
答案:D
3蛋白质提取和分离分为哪几步 ( )
A.样品处理、凝胶色谱操作、SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
B.样品处理、凝胶色谱操作、纯化
C.样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定
D.样品处理、纯化、粗分离、纯度鉴定
解析:A中凝胶色谱操作及SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳为实验操作
过程中的技术。
答案:C
4(双选)在蛋白质的提取和分离中,关于对样品处理过程的分析
无误的是( )。
A.洗涤红细胞的目的是去除血浆中的葡萄糖、无机盐
B.洗涤时离心速度过小,时间过短,白细胞等会沉淀,达不到分离的效
果
C.洗涤过程选用0.9%的生理盐水
D.透析的目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质
涤时离心速度过大,时间过长,白细胞等会沉淀,达不到分离的效果。
答案:CD
解析:洗涤红细胞的目的是去除血浆中除血红蛋白以外的杂蛋白;洗(共28张PPT)
课题3 分解纤维素的微生物的分离
1.简述纤维素酶的种类及分布。
2.简述从土壤中分离出分解纤维素的微生物的方法。
3.说出刚果红染色法及其原理。
一、纤维素与纤维素酶
1.纤维素的化学组成
纤维素是一种由_______首尾相连而成的_______化合物,是含量最丰富的
____类物质。纤维素能被土壤中某些微生物分解利用,这是因为它们能
够产生_________。
思考:草食性动物是怎样消化食物中的纤维素的
提示:反刍动物的瘤胃中生活着大量的可以分解纤维素的微生物。
葡萄糖
高分子
多糖
纤维素酶
微生物能够产生纤维素酶,最终将纤维素分解成葡萄糖。
2.纤维素的分布
____是自然界中纤维素含量最高的天然产物,此外,木材、作物秸秆等也
富含纤维素。
3.纤维素酶的作用
纤维素酶是一种____酶,一般认为它至少包括三种组分。它催化纤维素
分解的过程如下:
纤维素 ________ 葡萄糖
棉花
复合
纤维二糖
1.筛选方法
___________。这种方法能够通过_________直接对微生物进行筛选。
2.筛选原理
刚果红是一种____,它可以与像纤维素这样的多糖物质形成____________,
但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。当纤维素被纤维
素酶分解后,培养基中出现以____________为中心的______,我们可以通
过是否产生_______来筛选纤维素分解菌。
二、纤维素分解菌的筛选
刚果红染色法
颜色反应
染料
红色复合物
纤维素分解菌
透明圈
透明圈
三、实验设计
1.土壤取样
采集土样时,应选择__________的环境。
2.选择培养
为了增加纤维素分解菌的_____,确保能够从样品中分离到所需微生物,可
对样品进行选择培养。
将土样加入装有____培养基的锥形瓶中,将锥形瓶固定在摇床上,在一定
温度下振荡培养1~2 d,直至培养液变_____。可重复选择培养。
富含纤维素
浓度
选择
浑浊
3.梯度稀释
4.将样品涂布到____纤维素分解菌的培养基上。
常用的刚果红染色法有两种,一种是先___________,再加入______进行颜
色反应,另一种是在_______时就加入刚果红。
5.挑选产生_______的菌落,一般即为分解纤维素的菌落。
为了确定得到的是纤维素分解菌,还需要进行_______________的实验,纤
维素酶的发酵方法有______发酵和_____发酵两种。纤维素酶测定方法,一
般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的_______含量进行定量测定。
鉴别
培养微生物
刚果红
倒平板
透明圈
发酵产纤维素酶
液体
固体
葡萄糖
1.两种刚果红染色法的比较
刚果红在筛选纤维素分解菌上的应用已经有超过20年的历史,在本课
题中给出了两种方法。
染色法 优点 缺点
方法一 颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用 操作烦琐,刚果红会使
菌落之间发生混杂
方法二 操作简便,不存在菌落混杂问题 产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈,有些微生物能降解色素,形成明显的透明圈,与纤维素分解菌不易区分
2.分离分解纤维素的微生物的实验流程与尿素分解菌的分离(稀释液
取样培养)实验流程的异同
尿素分解菌的分离实验流程是将土样制成的菌悬液直接涂布在选择
培养基上,直接分离得到菌落;分离分解纤维素的微生物的实验流程
通过选择培养使纤维素分解菌增殖后,再将菌液涂布在鉴别培养基上。其他操作基本相同。
3.土壤取样要点
要在富含纤维素的环境中取样。因为,生物适应一定环境,环境对生
物具有选择作用,只有在这样富含纤维素的环境中,纤维素分解菌的
含量才会高于其他普通环境,从而提高获得目的微生物的几率。
也可人工设置适宜纤维素分解菌生存的环境。如,将滤纸埋在土壤
中,这样能使纤维素分解菌相对聚集。一般应将纸埋于深约10 cm的
腐殖土壤中。
题型一 纤维素酶的作用
【例题1】 纤维素酶可以将下列哪种物质分解 ( )
A.牛肉片 B.鱼片 C.滤纸条 D.塑料条
解析:纤维素酶只能使纤维素分解,本题中只有C项滤纸条的主要成分
是纤维素,所以可以将滤纸条分解。
答案:C
反思领悟:酶具有专一性,纤维素酶只能分解含纤维素的物质。
题型二 刚果红染色法
【例题2】 在加入刚果红的培养基中出现透明圈的菌落是
( )。
A.分解尿素的细菌 B.硝化细菌
C.分解纤维素的细菌 D.乳酸菌
解析:分解纤维素的细菌能将纤维素分解, 刚果红—纤维素的复合物
就无法形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。
答案:C
反思领悟:在含纤维素的培养基中加入刚果红时出现的透明圈,一般
是以纤维素分解菌为中心。
题型三 分离纤维素分解菌的实验操作
【例题3】 某同学为了从土壤中分离得到纤维素分解菌,进行以下操
作:
(1)土壤取样:用小铁铲和普通信封将土取回,然后倒入一烧瓶中,加蒸
馏水稀释,塞好棉塞。
纤维素粉 5 g
NaNO3 1 g
NaH2PO4 1.2 g
KH2PO4 0.9 g
MgSO4·7H2O 0.5 g
KCl 0.5 g
酵母膏 0.5 g
水解酪素 0.5 g
待其他物质溶解后,加水定容到1 000 mL
(2)制备培养基
(3)菌悬液涂布平板:用接种环取少量土壤稀释液,在上述培养基表层
涂布。
(4)培养观察:把接种好的培养皿放到35 ℃的恒温箱中培养1~2天,观
察并记录菌落的生长情况。
根据以上实验操作,完成下列问题:
(1)找出该同学明显的操作错误。
(2)要想增加该实验的说服力,还应该怎么做
解析:从土壤中分离微生物的一般流程是:土壤取样→选择培养→梯
度稀释→菌悬液涂布平板→挑选出单个菌落。该实验步骤没有问
题,但在前三步操作中都没有进行无菌操作,因而无法说明分解纤维
素的微生物一定来自于土壤。要想增强实验的说服力,设置对照实
验必不可少。另外,还应对筛选出的该微生物进行鉴定。
答案:(1)第一步:取样工具应提前灭菌;不能用蒸馏水,应用无菌水;该
操作应在火焰旁进行。第二步:培养基制备好后应灭菌。第三步:接
种应在无菌条件下进行。(2)一是设置对照实验;再配制一组无纤维
素的培养基,接种上该土样培养观察。二是最后要对菌落进行鉴定,
可用刚果红染色法鉴定菌落周围是否出现透明圈。
1微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是( )。
A.C1酶和Cx酶
B.C1酶和葡萄糖苷酶
C.Cx酶和葡萄糖苷酶
D.C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶
解析:纤维素酶属于复合酶,至少包含C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶三种
组分。其中C1酶和Cx酶使纤维素分解成纤维二糖。
答案:A
2(双选)下列分离纤维素分解菌的实验过程中,操作有误的是( )。
A.经选择培养后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
B.选择培养这一步可省略,但培养出的纤维素分解菌少
C.经稀释培养后,用甲基绿染色
D.对照组可用同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上
解析:经选择培养后,再稀释,然后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的
培养基上,才能得到单个菌落;选择培养可省略;经稀释培养后,用刚果
红染色;设置对照能证明经选择培养的确得到了已分离的微生物。
答案:AC
3刚果红是一种酸性染料,能将下列哪些物质染色 ( )
①纤维二糖 ②葡萄糖 ③纤维素 ④苏木精 ⑤弹性纤维
A.①③④ B.①②③ C.②③④ D.③④⑤
解析:刚果红是一种酸性染料,可与纤维素反应形成红色复合物,在动
物组织制片中用来染神经轴、弹性纤维、胚胎材料等,在植物制片
中可以跟苏木精作二重染色。
答案:D(共42张PPT)
专题3 植物的组织培养技术
课题1 菊花的组织培养
1.说明植物组织培养的基本原理。
2.说出植物细胞全能性的概念、基础和条件。
3.简述植物组织培养的基本过程。
4.简述影响植物组织培养的因素。
5.说出生长素和细胞分裂素在植物组织培养中的作用。
一、植物组织培养的基本原理
植物细胞具有______。即植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组
织而处于____状态时,在一定的________、_____和其他外界条件的作用
下,表现出可以发育成___________的能力。
全能性
离体
营养物质
激素
完整的植株
2.过程
离体的植物细胞、
组织、器官 _____
组织 丛芽或
根等 完整的植物体
愈伤
二、植物组织培养的基本过程
1.在植物的个体发育过程中,细胞在形态、结构和生理功能上都会出现
_______的差异,形成这些差异的过程叫做________。
稳定性
细胞分化
思考:马铃薯长期种植,产量会降低而且易感染病毒,要想提高马铃薯的产
量,培育无病毒的马铃薯应该怎么办
提示:长期进行无性繁殖的植物,只有根尖和茎尖中几乎无病毒,因此可利
用植物组织培养获得无病毒的马铃薯植株。
三、影响植物组织培养的因素
1.材料的选择
植物材料的选择直接关系到实验的成败。植物的种类、材料的____和
______________等都会影响实验结果。菊花的组织培养,一般选择____
______的茎上部新萌生的侧枝。
年龄
保存时间的长短
未开
花植株
常需要添加_________。
3.植物激素
植物激素中______和__________是启动细胞分裂、脱分化和再分化的
关键性激素。培养基中添加的植物激素的_____、_____________以及
__________等,都会影响实验结果。以生长素和细胞分裂素为例。
2.培养基
植物组织培养需要适宜的培养基,常用的是___培养基,其主要成分包括:
________,如N、P、K、Ca、Mg、S;________,如B、Mn、Cu、Zn、Fe
、Mo、I、Co;______,如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素,以及____等;还常
MS
大量元素
微量元素
有机物
蔗糖
植物激素
生长素
细胞分裂素
浓度
使用的先后顺序
用量的比例
使用顺序 实验结果
先使用生长素,后使用细胞分裂素 有利于细胞____,
但细胞不____
先使用细胞分裂素,后使用生长素 细胞____________
同时使用 _____频率提高
分裂
分化
既分裂也分化
分化
生长素/细胞分裂素比值与结果
比值高时 有利于__的分化,抑制__的形成
比值低时 有利于__的分化,抑制__的形成
比值适中 促进__________形成
4.其他影响因素
pH、温度、光照等条件是重要因素,不同的植物对各种条件的要求往往
不同。进行菊花的组织培养时,一般将pH控制在___左右,温度控制在___
___ ℃,每日用日光灯照射___ h。
根
芽
芽
根
愈伤组织
5.8
18~
22
12
四、实验操作
1.制备MS固体培养基
(1)配制各种母液。
(2)配制培养基。
(3)灭菌
将分装好的培养基连同其他器械一起进行_____________。
高压蒸汽灭菌
2.外植体消毒
菊花茎段用水冲洗、加洗衣粉用软刷进行刷洗、用流水冲洗,吸干水分
。外植体要用体积分数为70%的酒精____,然后用无菌水清洗,吸干表面
的水分,再用质量分数为0.1%的氯化汞____, 最后用_______清洗。
3.接种
所有的接种操作都必须在_______旁进行,并且每次使用器械后,都需要用
____________。
消毒
消毒
无菌水
酒精灯
火焰灼烧灭菌
4.培养
接种后的锥形瓶最好放在无菌箱中培养,培养期间应定期____。
6.栽培
5.移栽
消毒
1.细胞分化与植物细胞的全能性
多细胞生物体,一般是由一个受精卵通过细胞的增殖和分化发育而成
的。细胞分裂只能繁殖出许多含有相同遗传物质的细胞,只有经过细胞分化才能形成不同的组织,进一步形成各种器官、系统,从而完成
生物的个体发育过程。
当细胞分化开始时,受遗传因素和环境因素的调节,不同细胞的不同基因会在特定的时间、空间被激活,活化一段时间后有些基因的活动停止,而有些基因还在继续活动,从而产生了特定的蛋白质(即基因有选择性的表达),进而产生了不同的组织,也就是在个体发育中相同细胞的后代,在形态、结构和生理功能上发生了稳定性差异——细胞分化,这是发生在生物体一生中的一种持久变化,当然胚胎时期达到最大限度。一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
由于体细胞大多是通过有丝分裂繁殖而来的,一般已经分化的细胞仍
有一套和受精卵相同的染色体,含有与本物种相同的DNA分子。因
此,已分化的细胞具有发育成完整新个体的潜能,即全能性。在合适
的条件下,有些分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个
体的能力。植物细胞的全能性比较强,动物细胞的全能性受到了限
制,特别是一些高度特化的动物细胞,很难用它培养成一个新个体,但
它的细胞核中仍有保持物种遗传性的全部遗传物质,保持着全能性,
例如已取得成功的克隆羊——多利就是一例。
2.愈伤组织
愈伤组织是通过细胞分裂形成的,其细胞排列疏松而无规则,高度液
泡化呈无定形状态的薄壁细胞。它容易与根尖、茎尖的分生组织发
生混淆。可以通过下表比较根尖分生组织和愈伤组织的异同。
组织类型 细胞来源 细胞形态 细胞结构 细胞排列 细胞去向
根尖 分生组织 受精卵 正方形 无液泡 紧密 分化成多种细胞组织
愈伤组织 高度分 化细胞 无定形 高度液泡化 疏松 再分化成
新个体
相同点 都通过有丝分裂进行细胞增殖
3.污染的预防
污染就是指在组织培养过程中,培养容器内滋生菌斑,使培养材料不
能正常生长发育,从而导致培养失败的现象。植物组织培养不同于扦
插、分根、叶插等常规无性繁殖。由于植物组织培养所利用的植物
材料体积小、抗性差,所以对培养条件的要求较高,对无菌操作的要
求非常严格。
污染有两种类型:(1)细菌污染一般是由接种人员造成的,如未戴口罩,
接种时说话,或手及器械消毒不严等。(2)真菌污染可能是由植物材
料灭菌不当造成的。
(1)防止外植体带菌。①选择好外植体采集时期和采集部位。外植体
采集以春秋为宜,优先选择地上部分作为外植体,阴雨天勿采,晴天下
午采,采前喷杀虫剂、杀菌剂或套塑料袋。②在室内或无菌条件下进
行预培养。③外植体严格灭菌。做灭菌效果试验,多次灭菌和交替灭
菌。
(2)保证培养基及接种器具彻底灭菌。①分装时,注射器勿与瓶接触,
培养基勿粘瓶口。②检查封口膜是否有破损。③扎瓶口要位置适当
、松紧适宜。④保证灭菌时间和高压锅内温度。⑤接种工具使用前
彻底灭菌。⑥工作服、口罩、帽子等布质品定期进行湿热灭菌。
可以通过以下措施做好预防。
(3)操作人员严格遵守无菌操作规程。如一定要规范着装,操作过程
中不说话等。
(4)保证接种与培养环境清洁。①污染瓶经高压灭菌后再清洁。②接
种环境定期熏蒸消毒、紫外灯照射或用臭氧灭菌和消毒。③定期对
培养室消毒、防止高温。
对外植体进行表面消毒时,既要考虑到药剂的消毒效果,又要考
虑到植物的耐受力。不同药剂、不同植物材料,甚至不同器官要区别
对待。消毒用过的有毒药品应收集后统一交给有关专业部门处理,以
免引起环境污染。
一旦发现培养材料被污染,特别是真菌性污染,一定不要打开培养瓶
应先将所有被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽灭菌锅中灭菌后,再
打开培养瓶进行清洗。
题型一 细胞的全能性
【例题1】 下列实例中能体现细胞全能性的是( )。
①用培养基培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株 ②植物用
种子进行繁殖 ③用烟草组织培养的单个组织培育出了可育的完整
植株
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
解析:①和③都属已分化的细胞经过培养形成可育的植株,体现了细
胞的全能性。植物用种子繁殖后代,实际上是由一个受精卵,通过细
胞的增殖和分化发育成新个体,是由未经分化的细胞(受精卵)发育成
新个体的过程,因此不能体现细胞全能性。
答案:B
题型二 植物细胞表达全能性的条件
【例题2】 植物细胞表现出全能性的必要条件是( )。
A.给予适宜的营养和外界条件
B.导入其他植物细胞的基因
C.脱离母体后的具有完整细胞核的细胞或组织,给予适宜的营养和外
界条件
D.将成熟筛管细胞的细胞核移植到去核卵细胞中
界条件的作用下,植物细胞就可以表现出全能性。
答案:C
反思领悟:植物细胞表达全能性的条件:一是离体的组织或细胞;二是
需要一定的激素、营养及其他适宜条件;三是具有完整细胞核的细
胞。
解析:在生物体内,细胞没有表现出全能性, 而是分化成为不同的组织
、器官,这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。
当植物细胞脱离母体后,在一定的营养物质、激素和其他适宜的外
题型三 植物组织培养的过程及影响因素
【例题3】 (2010·安徽理综)草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染
的病毒传播给后代,导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术
可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下:
外植体 愈伤组织 芽根 植株
请回答:
(1)微型繁殖培育无病毒草莓时,一般选取 作为外植体,
其依据是 。
有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后2~5 d,若发现外
植体边缘局部污染,原因可能是 。
(3)在过程②中,愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根,但分化出
了芽,其原因可能是
。
(2)在过程①中,常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素
和 ,在配制好的培养基中,常常需要添加 ,
培养也应注意无菌操作。
(3)生长素用量比细胞分裂素用量的比值低时,有利于芽的分化,比值
高时,有利于根的分化。
答案:(1)茎尖(或根尖) 茎尖(或根尖)病毒极少,甚至无病毒 (2)有机
物 植物激素 外植体消毒不彻底 (3)培养基中生长素类物质用量
与细胞分裂素类物质用量的比值偏低
解析:(1)植物组织培养时常采用根尖或茎尖部位,原因是该部位含病
毒极少,甚至无病毒。
(2)MS培养基的成分包括大量元素、微量元素和有机物,在配制好的
培养基中,常需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素。植物组织
1(双选)下列关于细胞分化的叙述,错误的是( )。
A.细胞分化是一种持久性的变化,它发生在生物体的整个生命过程
中
B.细胞分化在受精时达到最大限度
C.随着细胞分化的进行,细胞中的遗传物质种类会发生变化
D.高度分化的动物细胞的细胞核保持着全能性
解析:细胞分化在胚胎时期达到最大限度。细胞分化不会使遗传物
质种类发生变化,它的实质是遗传物质在时间和空间上有选择性地
表达。
答案:BC
2下列有关植物组织培养的叙述,错误的是( )。
A.植物组织培养的原理是细胞的全能性
B.主要包括脱分化和再分化两个阶段
C.外植体形成愈伤组织的过程需要阳光
D.植物组织培养的过程中要求无菌操作
解析:植物组织培养是指离体的植物细胞、组织或器官在无菌操作
下经脱分化和再分化形成完整植物体的过程,其原理是植物细胞的
全能性。在脱分化形成愈伤组织的过程中,恒温箱的门应该关闭,不
必见光,因为在无光条件下愈伤组织长得更快。
答案:C
3下列关于愈伤组织形成过程的正确叙述是( )。
A.愈伤组织的形成是离体的植物细胞分化的结果
B.愈伤组织的形成是离体的植物细胞分裂的结果
C.愈伤组织的形成是离体的动物细胞分化的结果
D.愈伤组织的形成是离体的动物细胞分裂的结果
解析:愈伤组织只存在于植物细胞;离体的植物组织细胞,在培养了一
段时间以后,会通过细胞分裂形成愈伤组织。
答案:B
4下列关于接种时应注意的事项,全部正确的是( )。
①接种室要消毒 ②无菌操作 ③接种时可以谈话
④外植体如茎段、茎尖可随机放入培养基 ⑤接种时要防止交叉污
染 ⑥接种完立刻盖好瓶口
A.①②③④ B.①②③④⑤⑥
C.③④⑤⑥ D.①②⑤⑥
时注意将形态学下端插入,而且分布均匀,不能随机放入,以保证必要
的营养和光照条件。
答案:D
解析:整个接种过程必须在无菌条件下进行,不能谈话,防止呼吸产生
污染,因此操作过程应禁止谈话,并戴口罩;接种的外植体放入培养基
5在离体的植物组织、器官或细胞脱分化形成愈伤组织的过程
中,需要下列哪些条件 ( )
①消毒灭菌 ②一定浓度的植物激素 ③适宜的温度 ④充足的
光照 ⑤充足的养料
A.①③④⑤ B.②③⑤
C.①②③ D.①②③⑤
解析:离体的植物相关结构在形成愈伤组织的过程中不需要光照,因
为该过程无法进行光合作用,其营养物质来自培养基。
答案:D(共38张PPT)
专题1 传统发酵技术的应用
课题1 果酒和果醋的制作
1.说明果酒和果醋制作的原理。
2.说明影响果酒、果醋质量的制作条件。
3.能设计并安装简单装置制酒或制醋。
一、果酒制作的原理
1.原理
果酒的制作离不开_______。酵母菌是___________微生物。在有氧条件
下,可以进行_____呼吸,大量繁殖,反应式为:______________________;
在无氧条件下,进行________(或无氧呼吸),反应式为:__________________________ 。
温度是酵母菌生长和发酵的重要条件,繁殖最适温度为________,酒精发
酵时一般控制在_______℃。
C6H12O6+6O2 6H2O+6CO2
C6H12O6 2C2H5OH
有氧
酵母菌
兼性厌氧型
酒精发酵
20 ℃左右
18~25
+2CO2
3.菌种来源
(1)自然发酵:附着于葡萄皮上的野生型酵母菌。
(2)人工培养:分离获得的纯净的酵母菌菌种。
思考:红酒有活血化淤、延年益寿之功效,也是宴请宾客的高雅饮料,它是
用什么原料做成的
提示:是用优质葡萄利用酵母菌发酵做成的。
二、果醋制作的原理
1.原理
果醋制作离不开______,它是一种______细菌,对氧气含量特别敏感,只有当
氧气_____时,才能进行旺盛的生理活动。当氧气、糖源都充足时,醋酸菌
将葡萄汁中的糖分解成_____;当缺少糖源时,醋酸菌将_____变为乙醛,再将
乙醛变为____,其反应简式为:C2H5OH+O2 _______________。
2.条件
醋酸菌的最适生长温度为_______,此外还需要充足的_____。
3.菌种来源
可从食醋中分离;到生产食醋的工厂或菌种保藏中心购买。
醋酸菌
好氧
充足
醋酸
乙醇
醋酸
CH3COOH+H2O
30~35 ℃
氧气
思考:啤酒生产中,发酵是重要环节。大致过程是,将经过灭菌的麦芽汁充
氧,接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐,进行发酵。发酵后期,如果密封不
严,会使啤酒变酸,你知道这是发生了什么变化吗
提示:酒精在醋酸杆菌的作用下,易被氧化产生乙酸。
三、实验设计流程图
挑选葡萄→冲洗→_____→_________→_________
↓ ↓
果酒 果醋
榨汁
酒精发酵
醋酸发酵
1.材料的选择与处理
选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄冲洗,并_________。
2.防止发酵液被污染
榨汁机要清洗干净,并晾干;发酵瓶要清洗干净,用体积分数为70%的酒精
____;装入榨好的葡萄汁后,__________。
3.控制好发酵条件
将葡萄汁装入发酵瓶,留大约____的空间。制葡萄酒的过程中,将温度严格
控制在______℃,时间控制在______d左右,可通过＿＿＿对发酵的情况进
行及时的监测。制葡萄醋的过程中,将温度严格控制在_______℃,时间控
制在_____d左右,并注意适时通过充气口_____。
除去枝梗
封闭充气口
1/3
18~25
10~12
30~35
7~8
充气
消毒
出料口
四、操作提示
五、结果分析与评价
可通过嗅味、观察和品尝初步鉴定。(可能的结果如下)
酒精发酵 醋酸发酵
气味和味道 酒味 酸味
气泡和泡沫 有气泡和泡沫 无气泡和泡沫
发酵液状态 浑浊 浑浊,液面形成白色菌
膜
先在试管中加入发酵液2 mL,再滴入物质的量浓度为3 mol·L-1的H2SO43
滴,振荡混匀,最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴,如果有酒精产生,
则会观察到的现象是出现灰绿色,否则为橙色。证明是否产生醋酸,可用
pH试纸。
六、课题延伸
发酵后是否有酒精产生,可用_________来检验。
重铬酸钾
1.果酒和果醋的制作比较
果酒制作 果醋制作
制作 原理 酵母菌在无氧条件下进
行酒精发酵 醋酸菌在氧气、糖源充
足时,将糖分解成醋酸;
当缺少糖源时,将乙醇
变为乙醛,再将乙醛变
为醋酸
发酵 条件 18~25 ℃ 30~35 ℃
10~12 d 7~8 d
前期需氧,后期不需氧 一直需要氧
反应式 C6H12O6→2C2H5OH+2
CO2 C2H5OH+O2→CH3
COOH+H2O
方法 与流程 挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵 ↓ ↓ 果酒 果醋
发酵是通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物的过程。包括
有氧发酵(如醋酸发酵、谷氨酸发酵)和无氧发酵(如酒精发酵)。所以发
酵≠无氧呼吸。
果酒和果醋的发酵装置示意图
2.果酒和果醋的发酵装置示意图中各个部件的作用以及该装置的使用方法
充气口:在醋酸发酵时连结充气泵进行充气。
排气口:排出酒精发酵时产生的CO2。
出料口:便于取样检查和放出发酵液。
该装置的使用方法:制酒时,应关闭充气口;制醋时,应将充气口连结气泵,
输入氧气。
如果用普通的带盖瓶子制醋,则在发酵过程中,可以在产生酒精后,将
瓶盖打开,在瓶口盖上纱布,进行醋酸发酵,这样既保证了通气,又可减少
空气中尘土污染。
3.制酒过程中的一些注意事项
(1)制酒时必须保证所有的用具都清洁:
不论是葡萄或是其他水果,对微生物来讲都是良好的培养基,特别是霉菌。
空气中有许多霉菌孢子,也有细菌,如果用具不清洁,就等于向果汁接种
了许多杂菌,它们都可以利用糖繁殖菌体。这样我们饮用的就不会是果
酒,而是杂菌的培养液了,轻则会影响我们饮用的口感,重则会影响我们的
健康。
(2)防止发酵液被污染,应注意:
需要从发酵制作的过程进行全面的考虑,因为操作的每一步都有可能混
入杂菌。
例如:榨汁机、发酵装置要清洗干净;每次排气时只需拧松瓶盖,不要完全
揭开瓶盖等。在实际生产中,还要对发酵液进行煮沸处理,其目的是消灭
发酵液中的杂菌。
(3)应该先冲洗葡萄再去枝梗,原因是:
避免除去枝梗时引起葡萄破损,减少被杂菌污染的机会。
(4)不同颜色的葡萄酒,制作过程中应注意:
在用葡萄榨汁制白葡萄酒时,不要让皮和籽中的色素出来;制红葡萄酒时,
要将皮和籽一起捣碎。
后要产生2个二氧化碳分子,因此,发酵过程中有气体产生。如果发酵液
装满容器,则液体将外溢,一则发酵液会损失,二则瓶口等处会被许多杂菌
污染,特别是被霉菌污染,影响产物品质,所以发酵液不能装满,起到缓冲
作用。
(6)发酵过程中要及时排气的原因是:
由于发酵旺盛期CO2的产量非常大,因此需要及时排气,防止发酵瓶爆裂。
如果使用简易的发酵装置,如瓶子(最好使用塑料瓶),每天要拧松瓶盖2
~4次,进行排气。
(5)发酵瓶中的液体要保持1/3的剩余空间的原因是:
从以葡萄糖为底物发生乙醇发酵的反应式看,1个葡萄糖分子经乙醇发酵
题型一 果酒制作的原理
【例题1】 在适宜的温度条件下,下图所示装置中都加入干酵母(内
有活酵母菌),其中适于产生酒精的装置是( )。
解析:首先要弄清发酵的条件:①要有葡萄糖水溶液和酵母菌;②必须
在密封的条件下(无氧条件下)。如有氧气,酵母菌将进行有氧呼吸,产
生CO2和H2O。D项容易让人产生错觉,因为D项与A项加入的物质相
同,并搅拌混合均匀,更有利于反应的进行,但它没有密封,暴露在有氧
的环境中,酵母菌不进行无氧呼吸, 只进行有氧呼吸。
答案:A
题型二 果醋制作的原理
【例题2】 (双选)下图中甲是果醋发酵装置,乙是发酵过程中培养液
pH变化曲线图,下列叙述正确的是( )。
A.发酵初期不通气,溶液中没有气泡产生
B.中期可以闻到酒香,说明进行了酒精发酵
C.后期接种醋酸菌,适当通气并保持原有温度
D.图乙中能正确表示pH变化的曲线是②
解析:果醋发酵时,发酵初期不通气,先由酵母菌进行酒精发酵,溶液中
会产生酒精和CO2,因而有气泡产生。中期酒精发酵继续,可以闻到酒
香。后期接种醋酸菌,进行醋酸发酵,由于醋酸菌是好氧菌,因而要适
当通气,但醋酸菌的最适生长温度高于酵母菌,因而后期要适当升高
温度,酒香会逐渐变成醋香。发酵开始时无氧呼吸产生酒精和CO2,
pH会稍下降。接种醋酸菌后产生醋酸,pH会下降更快,因而曲线②可
以表示整个发酵过程培养液中pH的变化。
答案:BD
题型三 果酒制作过程中的注意事项
【例题3】 下列关于果酒制作过程中的叙述,正确的是( )。
A.应先去除葡萄的枝梗,再冲洗,这样洗得彻底
B.使发酵装置的温度维持在20 ℃左右最好
C.在发酵过程中,需从充气口不断通入空气
D.由于酵母菌的繁殖能力很强,因此不需对所用装置进行消毒处理
解析:在选葡萄时应先冲洗1~2 次,再去除枝梗,以防葡萄破损被杂菌
污染;酵母菌的繁殖力虽然很强,但仍要对所用装置进行消毒处理, 因
为其内含有微生物,会影响酒的品质;20 ℃左右最适合酵母菌繁殖。
答案:B
1以下反应不属于果酒和果醋发酵过程中可能出现的反应式的
是( )。
A.C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O
B.C6H12O6→2C2H5OH+2CO2
C.CO2+H2O→(CH2O)+O2
D.C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O
解析:A属于果酒发酵初期阶段的反应式;B属于果酒发酵产酒阶段的
反应式;C属于光合作用的反应式;D属于果醋发酵过程的反应式。
答案:C
2(双选)利用酵母菌酿制啤酒,需要先通气,后密封,下列说法不正
确的是( )。
A.酵母菌是厌氧型微生物
B.先通气,酵母菌大量繁殖,其种群的增长曲线为“S”型
C.密封后酵母菌可进行无氧呼吸产生酒精
D.密封的时间越长,产生的酒精越多
时,即可密封,使其产生酒精,这样可以缩短生产周期。密封时间长短
取决于发酵速度和营养物质的量,若发酵罐中营养有限的话,密封再
长时间,也不会产生更多酒精。
答案:AD
解析:酵母菌是兼性厌氧微生物,利用酵母菌制啤酒,先通气是为了使
酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖以壮大菌群,当菌群数量达到一定值
3(2010·北京理综)在家庭中用鲜葡萄制作果酒时,正确的操作是
( )。
A.让发酵装置接受光照
B.给发酵装置适时排气
C.向发酵装置通入空气
D.将发酵装置放在45 ℃处
解析:酵母菌发酵产生CO2,故应适时排气。酵母菌无氧发酵不需要氧
气、光照。45 ℃温度太高,不适合酵母菌的无氧呼吸。
答案:B
4在啤酒工业生产过程中,发酵是重要环节。生产过程大致如下:
将经过灭菌的麦芽汁充氧,接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初
期,酵母菌迅速繁殖,糖度下降,酒精浓度渐渐上升,泡沫不断增多。当
糖度下降到一定程度后,结束发酵。最后分别输出有形物质和啤酒。根据上述过程,回答以下问题:
(1)该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是
。
(2)酒精主要是啤酒酵母菌进行 作用产生的代谢产物。
(3)经测定酵母菌消耗的糖中,98.5%形成了酒精和其他发酵产物。其
余1.5%则用于 。
(4)请写出麦芽糖→葡萄糖→酒精的反应式。
解析:酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,在无氧条件下进行无氧呼
吸,有氧时酵母菌能通过出芽生殖的方式大量繁殖,种群数量增加很
快,无氧时能分解糖类产生酒精,释放出的能量,大部分储存在发酵产
物中,极少数用于自身生长发育。
答案:(1)既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸 (2)无氧呼吸
(3)自身的生长繁殖
(4)C12H22O11+H2O→2C6H12O6 C6H12O6→2C2H5OH+2CO2(共27张PPT)
课题2 胡萝卜素的提取
1.说明胡萝卜素的性质和提取胡萝卜素的基本原理。
2.概述胡萝卜素的提取技术和纸层析的操作方法。
一、基础知识
1.胡萝卜素的性质
胡萝卜素是______结晶,化学性质比较____,不溶于__,微溶于____,易溶
于______等有机溶剂。
2.提取原料:胡萝卜等蔬菜。
3.提取方法
(1)从_____中提取。
(2)从岩藻中获得。
(3)利用______的发酵生产。
橘黄色
稳定
水
乙醇
石油醚
植物
微生物
二、实验设计
1.提取方法:______________。
2.萃取剂的选择
(1)有机溶剂
(2)萃取胡萝卜素的有机溶剂应具有较高的_____,能够_________胡萝卜素,
并且不与__混溶。
有机溶剂萃取法
沸点
充分溶解
水
3.影响萃取的因素
萃取的效率主要取决于萃取剂的____和______,同时还受到_________
___、紧密程度、______、萃取的_____和时间等条件的影响。
一般来说,原料颗粒__,萃取温度__,时间__,需要提取的物质就能充分溶
解,萃取效果就好。
性质
使用量
原料颗粒的
大小
含水量
温度
小
高
长
4.萃取过程的注意事项
(1)萃取过程应避免明火加热,采用_________。
(2)为防止加热时有机溶剂____,要在加热瓶口安装____________。
(3)萃取液的浓缩可直接使用_________。
水浴加热
挥发
回流冷凝装置
蒸馏装置
(4)浓缩前要进行_____。
(5)在干燥胡萝卜时,要注意控制温度,温度太__、干燥时间太__会导致胡
萝卜素分解。干燥的速度和效果与________、_________有关。
过滤
高
高
破碎程度
干燥方式
5.提取的胡萝卜素粗品的鉴定:_______法。
方法:(1)在18 cm×30 cm滤纸下端距底边__ cm处做一基线。在基线上取A
、B、C、D四点。
纸层析
2
(2)用最细的注射器针头分别吸取_______mL溶解在石油醚中的_________-和提取样品,在_____和______点上点样。
(3)将滤纸卷成圆筒状,置于装有1 cm深的石油醚的密封玻璃瓶中。
(4)观察对比层析带。
0.1~0.4
标准样品
A、D
B、C
思考:胡萝卜素有防治癌症的作用,能否快速大量生产胡萝卜素,采用什么
技术
提示:利用基因工程的方法将控制胡萝卜素合成的基因导入大肠杆菌即
可大量生产胡萝卜素。
1.用纸层析法鉴定时的注意事项
(1)选择干净的滤纸,为防止操作时滤纸的污染,应尽量避免用手直接接触
滤纸,可以戴手套进行操作。
(2)点样时应注意点样斑点不能太大(直径应小于0.5 cm),如果用吹风机吹
干,温度不宜过高,否则斑点会变黄。
(3)将点好样的滤纸卷成筒状,卷纸时注意滤纸两边不能互相接触,以免因
毛细现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快,溶剂前沿不齐,影响结果。
2.胡萝卜素萃取剂的选择
胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮,但它们是水溶性有机溶剂,因萃取中能与水
混溶而影响萃取效果,所以不用它们作萃取剂。水不溶性有机溶剂中,石
油醚的沸点最高,在加热萃取时不易挥发,所以石油醚最适宜用作萃取剂。
还要考虑萃取效率、对人的毒性、是否易燃、有机溶剂是否能从
产品中完全除去、会不会影响产品质量等问题。
石油醚不是醚类化合物,而与汽油、煤油类似,是具有一定碳链长度的烷
烃混合物。
题型一 胡萝卜素及其提取方法
【例题1】 胡萝卜素可以划分为α、β、γ三类,其划分的主要依据
是( )。
A.层析后出现在滤纸上的位置
B.根据其在人和动物体内的功能和作用部位
C.根据其分子式中碳碳双键的数目
D.根据其分解后产生的维生素A的分子数
解析:胡萝卜素的化学分子式中含有多个碳碳双键,根据双键的数
目可以将胡萝卜素划分为α、β、γ三类,其中β 胡萝卜素是最主要
的组成成分,也与人类的关系最密切。
答案:C
题型二 萃取法原理及影响因素
【例题2】 萃取胡萝卜素的过程中采用水浴加热的原因是 ( )。
A.水浴加热不易破坏胡萝卜素分子的结构
B.为了保持97~100 ℃的恒温
C.防止加热时有机溶剂挥发
D.有机溶剂遇明火易爆炸
解析:萃取过程使用的有机溶剂都是易燃物,直接使用明火加热容
易引起燃烧爆炸,所以宜采用水浴加热。
答案:D
反思领悟:萃取过程应避免明火加热,采用水浴加热。
1(双选)关于胡萝卜素作用的论述,错误的是( )。
A.胡萝卜素可以用来治疗缺乏维生素B而引起的各种疾病
B.胡萝卜素可用作食品色素
C.天然胡萝卜素还具有使癌变细胞恢复成正常细胞的作用
D.胡萝卜素可以治疗人体色素缺乏症
素。此外,它还具有防癌、提高人体免疫力、预防感冒等功能。但
不能治疗人体色素缺乏症。
答案:AD
解析:人和动物不能合成维生素,只能由食物或饮料提供。胡萝卜素
在人体内可转化成维生素A,因此可以辅助治疗因缺乏维生素A而引
起的疾病,胡萝卜素还是食品、饮料、饲料的添加剂,是一种天然色
2胡萝卜素易溶于下列哪种溶剂 ( )
A.水 B.乙醇 C.丙酮 D.石油醚
解析:胡萝卜素是橘黄色结晶,化学性质比较稳定,不溶于水,微溶于
乙醇,易溶于石油醚等有机溶剂。
答案:D
3在圆形滤纸的中央点上叶绿体的色素滤液,进行色素层析,会
得到近似同心环状的四个色素圈,排在外圈的色素是( )。
A.橙黄色 B.黄色 C.蓝绿色 D.黄绿色
解析:用纸层析法分离叶绿体色素时,溶解度最大的是胡萝卜素,它
随层析液扩散的速度最快。
答案:A
4某同学在鉴定胡萝卜素时,所做的纸层析实验如下图所示,请
指出其中的错误。
(2) ;
(3) 。
解析:鉴定胡萝卜素时,所做的纸层析实验要加盖,防止石油醚挥发;
层析液不能过多,不能没过基线,以防色素溶解于层析液中;滤纸两
边不能接触,以免因毛细现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快,溶
剂前沿不齐,影响结果。
答案:(1)玻璃瓶未加盖密闭 (2)层析液过多,没过了基线
(3)滤纸两边接触
(1) ;(共28张PPT)
课题2 腐乳的制作
1.说明腐乳制作的原理。
2.分析说明腐乳制作的过程及各步骤的条件。
3.说明影响腐乳品质的制作条件。
一、腐乳制作的原理
1.原理
多种微生物参与了豆腐的发酵,其中起主要作用的是____,它是一种丝状
_____,分布广泛,生长迅速,具有发达的_______。毛霉等微生物产生的蛋
白酶能将豆腐中的______分解成小分子的__和______;脂肪酶可将_____
水解为____和_______。
毛霉
真菌
白色菌丝
蛋白质
肽
氨基酸
脂肪
甘油
脂肪酸
在多种微生物的协同作用下,普通的豆腐转变成风味独特的腐乳。
2.菌种来源
自制腐乳利用的毛霉来自于空气中的_______。现代的腐乳生产是在
严格____的条件下,将优良的____菌种直接接种在豆腐上,这样可以避免
______________,保证产品的质量。
3.条件
温度应控制在________,并保持一定湿度。
毛霉孢子
无菌
毛霉
其他菌种的污染
15~18 ℃
二、腐乳制作的实验流程
让豆腐上长出毛霉→_________→___________→密封腌制。
思考:豆腐乳吃起来感觉有点咸,你知道是什么原因吗 这样有什么特殊作
用吗
提示:豆腐乳是用盐腌制的,可以起到防止其他杂菌生长等作用。
加盐腌制
加卤汤装瓶
三、操作提示
1.控制好材料的用量
(1)用盐腌制时,注意控制盐的用量。盐的浓度过低,不足以抑制_____________,可能导致豆腐腐败变质;盐的浓度过高,会影响腐乳的口味。
(2)卤汤中酒精含量应控制在_____左右。酒精含量过高,腐乳成熟的时间
将会____;酒精含量过低,不足以_____________,可能导致豆腐＿＿＿。
微生物生
长
12%
延长
抑制微生物生长
腐败
(1)用来腌制腐乳的玻璃瓶,洗刷干净后要用沸水____。
(2)装瓶时,操作要迅速小心。放好豆腐,加入卤汤后,要用胶条密封瓶口。
封瓶时,最好将瓶口通过____________,防止瓶口被污染。
消毒
酒精灯的火焰
2.防止杂菌污染
1.材料的选择
用来制作腐乳的豆腐含水量最好在70%左右,水分过多则腐乳不易成
形,含水量不当会影响毛霉菌丝的深入程度。
水分测定方法如下:
精确称取经研钵研磨成糊状的样品5~10 g(精确到0.02 mg),置于已知
重量的蒸发皿中,均匀摊平后,在100~105 ℃电热干燥箱内干燥4 h,取
出后置于干燥器内冷却至室温后称重,然后再烘30 min,直至所称重
量不变为止。
样品水分含量(%)计算公式如下:
样品水分含量(%)=(烘干前容器和样品质量-烘干后容器和样品质量)/
烘干前样品质量
2.用盐腌制的目的
(1)调味。一定的咸度能刺激人的味觉。
(2)防腐。防止杂菌污染,避免豆腐腐败。正如日常生活中,一些地区
的人们通常将鱼和肉腌制起来长时间保存,其原因是在高浓度盐水溶
液中细菌脱水死亡。
(3)降低豆腐含水量,使豆腐块变硬,在后期的制作过程中不会过早酥
烂。
(4)抑制蛋白酶继续起作用,稳定其鲜味和香味。
腌制时要分层加盐,并随层数加高而增加盐量,接近瓶口表面的
盐要铺厚一些,以防止杂菌从瓶口进入。
3.制作过程中影响腐乳品质的因素
(1)菌种:菌种是生产发酵的关键,如果菌种退化则表现出生化功能的
变化,如水解速率、代谢产物等都会发生变化,从而影响品质,因而要
选择优良的菌种。
豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝。严格地说是直立菌丝,在
豆腐中还有匍匐菌丝。吃腐乳时,你会发现腐乳外部有一层致密的
“皮”,就是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝(匍匐菌丝),它能形
成腐乳的“体”,使腐乳成形,而对人体无害。
(2)杂菌:如有杂菌污染则直接影响产品的色、香、味。因而要关注
培养湿度的控制,盐、酒和香辛料的用量,以及用具的消毒和密封等
方面。
(3)温度:温度过低或过高会影响毛霉菌丝的生长,从而影响发酵的进
程和发酵质量。如温度过低,则菌丝生长缓慢,不能进入豆腐块的深
层;温度过高,菌丝易老化和死亡,影响品质。
要严格控制温度,因为15~18 ℃不适于细菌、酵母菌和曲霉的生
长,而适于毛霉慢慢生长。在合适的条件下,一般2 d后,毛霉就开始生
长,约5 d后,豆腐表面就会长满直立菌丝(即长白毛)。
(4)发酵时间:时间过短,发酵不充分,如蛋白质未完全水解,这样在加盐
后豆腐脱水,蛋白质变性,就会变硬;时间过长,豆腐会软化不易成形,从
而影响腐乳的口味。
(5)调味品:加入的各种酒类、糖类等辅料的多少也对口感有重要影
响。
酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。酒精
含量越高,对蛋白酶的抑制作用也越大,使腐乳成熟期延长;酒精含量
过低,蛋白酶的活性高,加快蛋白质的水解,杂菌繁殖快,豆腐易腐败,难
以成块。
题型一 腐乳制作的原理
【例题1】 在豆腐的发酵过程中,起主要作用的是( )。
A.曲霉 B.酵母 C.毛霉 D.醋酸菌
解析:腐乳的发酵是多种微生物的协同作用,如青霉、酵母、曲霉、
毛霉等,其中起主要作用的是毛霉。曲霉是酿制酱油所用的主要菌
种,在酿制腐乳中不占主导地位,但制作红方时需要加入红曲,使其呈
现深红色。
答案:C
【例题2】 腐乳味道鲜,易于消化、吸收,是因为其内主要含有的营
养成分是( )。
A.无机盐、水、维生素
B.氯化钠、氨基酸、甘油和脂肪酸
C.多肽、氨基酸、甘油和脂肪酸
D.蛋白质、脂肪、氯化钠、水
解析:豆腐的主要营养成分是蛋白质和脂肪。在毛霉等多种微生物
分泌的蛋白酶和脂肪酶的作用下分解成小分子的肽和氨基酸、甘油
和脂肪酸等营养成分。
答案:C
题型二 影响腐乳品质的条件
【例题3】 (双选)下列关于腐乳制作的描述中,错误的是
( )。
A.在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶的微生物参与
B.含水量大于85%的豆腐利于保持湿度,适宜制作腐乳
C.加盐和加酒都不能抑制微生物的生长
D.密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
解析:含水量在70%左右的豆腐适于作腐乳,是因为易成型、有利于
毛霉的生长繁殖;含水量过高,腐乳不易成型。盐能防止杂菌污染,避
免豆腐腐败。香辛料和酒可以调制腐乳的风味,也具有防腐杀菌的
作用。
答案:BC
1毛霉属于( )。
A.真菌 B.病毒 C.细菌 D.植物
解析:毛霉属于霉菌,霉菌和酵母菌均为真菌,属于真核生物。细菌属
于原核生物。
答案:A
2制作腐乳的正确流程是( )。
①加卤汤装瓶 ②让豆腐长出毛霉 ③加盐腌制 ④密封腌制
A.①②③④ B.②③①④
C.①③②④ D.①④③②
答案:B
3(双选)下列有关毛霉的作用,正确的是( )。
A.将多糖分解成葡萄糖
B.将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸
C.将脂肪水解成甘油和脂肪酸
D.将核酸分解成核苷酸
解析:腐乳制作过程中,毛霉可产生多种不同的酶,以利用和分解豆腐
中的营养物质。其中,主要的酶是水解酶类,如蛋白酶将蛋白质分解
成小分子肽和氨基酸,脂肪酶将脂肪水解成甘油和脂肪酸等。
答案:BC
4豆腐坯用食盐腌制,其作用是( )。
①渗透盐分,析出水分 ②给腐乳以必要的咸味 ③防止毛霉继续
生长和污染的杂菌繁殖 ④浸提毛霉菌丝上的蛋白酶
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②③④
解析:豆腐坯用食盐腌制可以析出豆腐中的水分,使豆腐块变硬,在后
期制作过程中不会过早酥烂。同时,盐能抑制微生物生长,避免腐败
变质,能够浸提毛霉菌丝上的蛋白酶。
答案:D(共28张PPT)
课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
1.说出加酶洗衣粉的洗涤原理。
2.探讨温度对加酶洗衣粉洗涤的影响。
3.探讨不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的区别。
一、基础知识
1.加酶洗衣粉是指含有_______的洗衣粉,目前常用的酶制剂有四类:__________、______、淀粉酶和_________。其中,应用最广泛、效果最明显的是
__________和___________。
2.__________能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的__________或___________。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶能分别将大分子的___
__、_____和_______水解为小分子物质,使洗衣粉具有更好的去污能力。
3.影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有_____、_______和______________。
酶制剂
蛋白
酶
脂肪酶
纤维素酶
碱性蛋白酶
碱性脂肪酶
碱性蛋白酶
氨
基酸
小分子的肽
脂
肪
淀粉
纤维素
温度
酸碱度
表面活性剂
二、实验设计
实验设计遵循的原则是单一变量原则和对照原则,比如探究普通洗衣粉
和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时,以加酶、普通洗衣粉
为变量,其他条件完全一致;同时普通洗衣粉处理污渍物与加酶洗衣粉处
理污渍物形成对照实验。
思考:小华同学想用含有蛋白酶的洗衣粉洗涤妈妈送给她的真丝围巾,你
认为她这样做合适吗 为什么
提示:不合适,因为丝绸的主要成分是蛋白质,它会被洗衣粉的蛋白酶分
解,损坏围巾。
1.加酶洗衣粉
加酶洗衣粉是在合成洗衣粉中,加入0.2%~0.5%的酶制剂制成的。在
洗衣粉中添加的酶的种类很多,如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素
酶等。我国在洗衣粉中添加的酶最主要的是碱性蛋白酶。这种酶能
耐碱性条件,而且耐贮存,对皮肤、衣物没有刺激和损伤作用。碱性
蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸。衣物上附着的
血渍、汗渍、奶渍、酱油渍等污物,都会在碱性蛋白酶的作用下,结
构松弛、膨胀解体,稍加搓洗,污迹就会从衣物上脱落。
使用加酶洗衣粉时必须注意以下几点:(1)碱性蛋白酶能使蛋白质水
解,因此,蛋白质类纤维(羊毛、蚕丝等)织物就不能用加酶洗衣粉来洗
涤,以免使纤维受到破坏;(2)使用加酶洗衣粉时,必须注意洗涤用水的
温度。碱性蛋白酶在35~50 ℃时活性最强,在低温下或70 ℃以上就
会失效;(3)加酶洗衣粉也不宜长期存放,存放时间过长会导致酶活性
损失;(4)加酶洗衣粉不宜与三聚磷酸盐共存,否则酶的活性将会丧失;
(5)添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质,而使
人患过敏性皮炎、湿疹等,因此,应避免与这类洗衣粉长时间地接触.
酶不能直接添加到洗衣粉中,因为洗衣粉中的表面活性物质会降
低酶的活性。因而科学家将基因工程生产出的酶用特殊水溶性物质
包裹起来,与洗衣粉的其他成分隔离开来。加酶洗衣粉可以降低表面
活性剂和三聚磷酸钠的用量,使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展。
普通洗衣粉 加酶洗衣粉
相同点 表面活性剂可以产生泡沫,可以将油脂分子分
散开;水软化剂可以分散污垢;等等
不同点 酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物,
小分子有机物易溶于水,从而与纤维分开
2.普通洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的异同
题型一 加酶洗衣粉去渍原理
【例题1】 酶制剂中含有蛋白酶,不含有肽酶的原因是( )。
A.肽酶制备成本太高
B.肽酶会影响蛋白酶活性
C.衣物上的大分子蛋白质变为多肽后已很容易脱落
D.蛋白酶把蛋白质全水解成可溶性氨基酸
解析:考虑衣物的实际洗涤情况,当加酶洗衣粉中的蛋白酶将血渍、
奶渍等含有的大分子蛋白质水解成小分子多肽后,已经很容易从衣
物上脱落了,无需再加肽酶。
答案:C
反思领悟:蛋白酶催化蛋白质分解成多肽,溶于水易脱落。
题型二 加酶洗衣粉与普通洗衣粉的比较
【例题2】 (双选)下列关于加酶洗衣粉说法中,不正确的是 ( )。
A.加酶洗衣粉的效果总比普通洗衣粉的效果好
B.加酶洗衣粉效果的好坏受很多因素影响
C.加酶洗衣粉中目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤
维素酶
D.普通洗衣粉比加酶洗衣粉更利于环保
解析:加酶洗衣粉与普通洗衣粉相比,虽然表面活性剂和三聚磷酸钠
的含量较少,但添加了一定量的酶制剂。在酶的作用下,构成污渍的
一些生物大分子被分解为可溶性的小分子,使污迹容易从衣物上脱
落,即加酶洗衣粉的洗涤效果不仅没有降低,反而加强了。但是,由于
酶具有专一性,只有洗衣粉中的酶与污渍相对应时,其优势才能发挥
出来,如果不对应,加酶洗衣粉的洗涤效果可能不如普通洗衣粉。加
酶洗衣粉比普通洗衣粉更利于环保。
答案:AD
题型三 影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素
及实验设计原则
【例题3】 从土壤的嗜碱性短小芽孢杆菌中首先分离选育到一株产
生低温型碱性蛋白酶的高产菌株。该菌株具有嗜碱性强、不易染菌
、生产性状稳定等特点。该菌株产碱性蛋白酶能力强,每毫升发酵
活力达9 000单位(28 ℃测定)、5 000单位(20 ℃测定)和18 000单位(4
0 ℃测定),在全国5种碱性蛋白酶的性能比较中,该蛋白酶在28 ℃下
所占有酶活力比例高于同类产品,表明具有低温型酶的特性。该产
品用于加酶洗衣粉,可提高去污力1~2倍,尤其在常温下对血渍、奶渍
等蛋白质污垢有专一性的去污效果。
(1)为什么该菌株产的碱性蛋白酶的活性在不同温度下不同
___________________________________________________________
。
(2)试分析该产品在常温下对血渍、奶渍等蛋白质污垢有专一性的去
污效果的原因。
___________________________________________________________
___________________________________________________________
。
根据以上材料回答下列问题:
(3)若要比较添加该蛋白酶的洗衣粉与普通洗衣粉的洗涤效果,应注
意控制实验变量,请列举均衡无关变量的措施(至少三条)。
①————————————————————————————;
②————————————————————————————;
③————————————————————————————。
(4)在日常生活中使用洗衣粉时,有人先用沸水溶解洗衣粉再浸泡衣
物,该种方法能否用于题目中所说的加酶洗衣粉 为什么
________________________________________________________________
。
解析:(1)酶的活性受温度影响,最适温度下酶的活性最高。
(2)酶具有专一性特点,一种酶只能催化一种或一类化学反应,血渍、
奶渍的主要成分为蛋白质,蛋白酶能分解蛋白质,但不能分解其他成
分。
(3)实验设计方案中要考虑控制变量,以减少实验误差,增强实验可信
度。控制变量可从酶作用的底物、作用的时间及作用的条件等方面
采取措施。
(4)加酶洗衣粉中的酶的本质是蛋白质,遇沸水会变性失活从而失去
催化蛋白质类污垢分解的功能。
答案:(1)酶作为生物催化剂,其活力受温度影响,在最适温度下酶的活
性最强
(2)酶具有专一性的特点,即一种酶只能催化一种或一类化学反应,所
以蛋白酶只能将血渍、奶渍等蛋白质污垢分解,对其他类型污垢不
起作用
(3)①两种洗衣粉的用量相同 ②被洗涤的布料及污渍状态相同 ③
洗涤时所用水量及温度(一般为常温)相同 ④浸泡和洗涤的时间相
同(答出三条即可)
(4)不能。因为加酶洗衣粉中的酶的成分为蛋白质,遇高温会变性失
活而失去催化功能
1加酶洗衣粉中含有的常见酶类为( )。
A.蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶
B.脂肪酶、肽酶、淀粉酶、纤维素酶
C.蛋白酶、脂肪酶、肽酶、纤维素酶
D.蛋白酶、淀粉酶、麦芽糖酶、肽酶
解析:加酶洗衣粉中常见酶类为蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素
酶,分别分解衣物中难以分解的相应污物。
答案:A
2下列关于加酶洗衣粉的叙述,正确的是( )。
A.加酶洗衣粉是指仅加入蛋白酶的洗衣粉
B.加酶洗衣粉里的酶制剂对人体有毒害作用
C.加酶洗衣粉里的酶制剂会污染环境
D.加酶洗衣粉是含有酶制剂的洗衣粉
解析:加酶洗衣粉中的酶为酶制剂,而不是蛋白酶;对人体无毒害作用,
且一般不会污染环境。
答案:D
3(双选)关于加酶洗衣粉,以下说法错误的是( )。
A.洗衣粉中的蛋白酶对人体皮肤无损伤
B.洗衣粉中的蛋白酶对皮肤和所有衣物无刺激作用
C.使用加酶洗衣粉时要特别注意水温
D.加酶洗衣粉有保质期
解析:皮肤上有蛋白质成分,有些衣物和丝绸等也有蛋白质成分,可被
加酶洗衣粉中的蛋白酶水解。
答案:AB
4在探讨不同温度对加酶洗衣粉的影响实验中,下列说法不正确
的是( )。
A.应根据当地一年中实际气温变化来确定水温
B.可选择洗涤不同污渍的白布作对照
C.选择水温应考虑衣物的承受能力
D.选择水温应考虑洗涤成本
解析:探讨不同温度对加酶洗衣粉的影响实验中,温度是唯一变量,其
他各条件应适宜且保持不变。所以实验中白布的污渍种类和程度应
完全相同。
答案:B(共38张PPT)
专题5 DNA和蛋白质技术
课题1 DNA的粗提取与鉴定
1.说出DNA的物理、化学性质。
2.阐述DNA粗提取及鉴定的原理。
一、提取DNA的方法
1.提取生物大分子的基本思路
选用一定的物理或化学方法分离具有不同__________性质的__________
__。对于DNA的粗提取而言,就是要利用DNA与____、______和____等
在___________性质方面的差异,提取DNA,去除其他成分。
物理或化学
生物大分
子
RNA
蛋白质
脂质
物理和化学
DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的________中溶解度不同,利用这
一特点,选择适当的盐浓度就能使_____充分溶解,而使杂质沉淀,或者相
反,以达到分离目的。
在__________NaCl溶液浓度下,DNA的溶解度最小。
此外,DNA不溶于_____溶液,但是细胞中的某些蛋白质能溶于其中。利用
这一原理,可以将DNA与蛋白质进一步分离。
NaCl溶液
DNA
0.14 mol·L-1
酒精
2.DNA粗提取主要利用了DNA的溶解性和耐受性两个方面
(1)利用DNA的溶解性。
(2)利用DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性。蛋白酶能水解______,但是
对_____没有影响。大多数蛋白质不能忍受______℃的高温,而DNA在__
℃以上才会变性。洗涤剂能够__________,但对DNA没有影响。
蛋白质
DNA
60~80
80
瓦解细胞膜
二、DNA的鉴定
在_______的条件下,DNA遇______会被染成___色,因此______可以作为鉴
定DNA的试剂。
沸水浴
二苯胺
二苯胺
蓝
三、实验设计
1.实验材料的选取
原则上,凡是含有_____的生物材料都可以考虑,但是,选用_____________
_____的生物组织,成功的可能性更大。
思考:生活在牧区的人们,采集牛、羊和马血比较方便,他们用牛、羊、马
血做实验材料合适吗 为什么
提示:不合适。因为哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核,仅靠白细胞和淋
巴细胞中的少数DNA,在实验中很难提取到。
DNA
DNA含量相对
较高
2.破碎细胞,获取含DNA的滤液
动物细胞的破碎比较容易,以鸡血为例,在鸡血细胞液中加入一定量的__
____,同时用______搅拌,过滤后收集____即可。如果实验材料是植物细
胞,需要先用______溶解_______。例如,提取洋葱的DNA时,在切碎的洋葱
中加入一定的______和____,进行充分地搅拌和研磨,过滤后收集______
蒸
馏水
玻璃棒
滤液
洗涤剂
细胞膜
洗涤剂
食盐
研磨液。
NaCl溶液物质的量浓度为__________,析出_____,过滤去除_______的杂质;
再用物质的量浓度为________的NaCl溶液溶解DNA。
方案二:利用蛋白酶分解蛋白质,不分解DNA的特点。在滤液中加入嫩肉
粉,嫩肉粉中的__________能够分解蛋白质。
方案三:利用蛋白质和DNA的变性温度不同的特点。将滤液放在_______
℃的恒温水浴箱中保温10~15 min,过滤获得DNA滤液。
0.14 mol·L-1
DNA
2 mol·L-1
木瓜蛋白酶
60~75
溶液中
3.去除滤液中的杂质
最初获得的DNA滤液含有蛋白质、脂质等杂质,需要进一步提纯DNA。
方案一:利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度的不同,在滤液中加入
NaCl,使NaCl溶液物质的量浓度为_______,过滤除去____的杂质;再调节
2 mol·L-1
不溶
4.DNA的析出与鉴定
将处理后的溶液过滤,加入与滤液体积____的、冷却的________(体积分
数为95%),静置2~3 min,溶液中会出现___________,这就是粗提取的DNA
。用玻璃棒沿________搅拌,卷起丝状物,并用滤纸吸去上面的水分。
取两支20 mL的试管,各加入物质的量浓度为________的NaCl溶液5 mL,将
丝状物放入其中一支试管中,用玻璃棒搅拌,使丝状物溶解。然后,向两支
试管中各加入4 mL的二苯胺试剂。混合均匀后,将试管置于沸水中加热5
min,待试管冷却后,比较两支试管中溶液颜色的变化,看看溶解有DNA的
溶液是否变__。
相等
酒精溶液
白色丝状物
一个方向
2 mol·L-1
蓝
四、操作提示
1.以血液为实验材料时,每100 mL血液中需要加入3 g________,防止____
____。
2.加入洗涤剂后,动作要____、____,否则容易产生__________,不利于后
续步骤的操作。
加入酒精和用玻璃棒搅拌时,动作要____,以免加剧DNA分子的____,导致
DNA分子不能形成_________。
3.二苯胺试剂要________,否则会影响鉴定的效果。
柠檬酸钠
血液
凝固
轻缓
柔和
大量的泡沫
轻缓
断裂
絮状沉淀
现配现用
1.制备鸡血细胞液时,要在新鲜的鸡血中加入柠檬酸钠的原因
制备鸡血细胞液时,要在新鲜的鸡血中加入抗凝剂——柠檬酸钠,防止血
液凝固。其原理是柠檬酸钠能与血浆中Ca2+发生反应,生成柠檬酸钙络合
物,血浆中游离的Ca2+大大减少,血液便不会凝固。
因为鸡血红细胞和白细胞都有细胞核,DNA主要存在于细胞核中,所以在
离心或静置沉淀后,要弃出上层清液——血浆。
2.实验成功的关键及注意事项
(1)实验材料选用鸡血细胞液,而不用鸡全血的主要原因是遗传物质DNA
主要存在于血细胞的细胞核内。
(2)盛放鸡血细胞液的容器,最好是塑料容器。玻璃表面带电荷,鸡血细胞
破碎以后释放出的DNA中的磷酸基也带电荷,因而容易被玻璃容器吸附,
提取到的DNA就会更少。因此,实验过程中最好使用塑料的烧杯和试管,
可以减少提取过程的DNA的损失。
(3)破碎细胞,释放DNA过程中,若是血细胞液,加水后必须充分搅拌,否则
血细胞核不会充分破碎,溶解出的DNA量就会减少;若是植物细胞,需先用
洗涤剂溶解细胞膜。
(4)洗涤剂是多组分的混合物,在严格的科学实验中很少使用。实验室提
取高纯度的DNA时,通常使用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基
硫酸钠(SDS)或吐温等化学试剂。
(5)实验过程中两次加入蒸馏水,操作目的各不相同:第一次向鸡血细胞液
中加蒸馏水,目的是使血细胞通过吸水涨破,释放出核内的DNA。第二次
向溶有DNA的滤液中加蒸馏水,目的是稀释NaCl溶液,使其浓度降至0.14
mol·L-1,最终使大量DNA析出。
(6)实验过程中几次过滤的目的:制备鸡血细胞液时过滤的目的是除去破
裂的细胞膜等物质;在去杂时,将溶有DNA的高浓度NaCl溶液过滤的目的
是除去不溶于NaCl溶液的杂质;去杂时,用低浓度NaCl溶液析出DNA后过
滤的目的是除去溶于NaCl溶液中的杂质。
过滤时采用单层纱布或尼龙布,不能使用滤纸,以减少DNA的损失。
(7)提取DNA丝状物用玻璃棒搅拌时,要缓缓沿一个方向搅拌,而且不能直
接触碰烧杯壁,以便获得较完整的DNA分子。
(8)用冷酒精浓缩和沉淀DNA时,所用的体积分数为95%的酒精必须充分
预冷才能使用,冷酒精与含有DNA的氯化钠溶液的体积比是1∶1。
低温可抑制核酸水解酶的活性,防止降解DNA;低温可降低分子的运
动,易于形成沉淀析出;低温有利于增加DNA分子柔韧性,减少断裂。
(9)鉴定实验所得的丝状物的主要成分是DNA,可用二苯胺做鉴定试剂,鉴
定出现蓝色,说明实验基本成功,如果不出现蓝色,可能所提取的DNA含量
低,或是实验操作中出现错误。
因为与DNA相比,蛋白质对温度、盐浓度、pH等条件要敏感得多,很容易
失活;并且蛋白质的空间结构多种多样,理化性质各不相同,使得蛋白质的
提取没有一种统一的方法,只能根据特定蛋白质的特性摸索提取的条件,
设计特定的方法。
3.蛋白质提取与DNA提取的比较
蛋白质提取难度大。
题型一 DNA提取、分离与鉴定原理
【例题1】 现代生物学已向两个方面发展,宏观研究的水平为生态
系统水平,微观研究的水平为分子水平,对于分子的研究,其物质的
提取和分离显得尤为重要。下面是关于DNA分子的提取和分离的
相关问题,请回答:
(1)在提取菜花细胞中的DNA时,采用的是研磨法,为什么不能像用
鸡血那样,用蒸馏水使其破裂
(2)在提取实验过程中用到两种浓度的NaCl溶液,说明其作用:
①2 mol·L-1 NaCl溶液: ;
②0.14 mol·L-1 NaCl溶液: 。
(3)在整个操作过程中,每100 mL血液中加入3 g柠檬酸钠的作用是
。
(4)鉴定DNA所用的试剂是 。
解析:(1)DNA分子提取中理想的材料为富含DNA的细胞,动物中鸡
血红细胞具有细胞核,放入蒸馏水中会使细胞涨破释放出DNA,而
植物细胞中含有细胞壁,不能因吸水而涨破。(2)实验过程中两次
用到NaCl溶液,初次为2 mol·L-1 NaCl溶液,用于溶解DNA,而0.14
mol·L-1 NaCl溶液会使DNA析出。
(3)为了防止凝血现象的发生应加入柠檬酸钠。(4)鉴定DNA所用
的试剂为二苯胺试剂。
答案:(1)植物细胞具有细胞壁,不会吸水涨破,只有通过研磨,才能释
放出DNA。(2)①溶解DNA分子,过滤并除去不溶于NaCl溶液的杂
质 ②使DNA分子析出,过滤并除去溶于NaCl溶液中的杂质 (3)
防止出现凝血现象 (4)二苯胺试剂
反思领悟:在NaCl溶液浓度低于0.14 mol·L-1时,DNA的溶解度随
NaCl溶液浓度的增加而逐渐降低;在0.14 mol·L-1时,DNA溶解度最
小;当NaCl溶液浓度继续增加时,DNA的溶解度又逐渐增大。
题型二 DNA粗提取与鉴定实验中的操作
【例题2】 (2010·江苏高考)某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相
关探究活动,具体步骤如下:
材料处理:称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份,每份10 g。剪碎后
分成两组,一组置于20 ℃、另一组置于-20 ℃条件下保存24 h。
DNA粗提取:
第一步:将上述材料分别放入研钵中,各加入15 mL研磨液,充分研
磨。用两层纱布过滤,取滤液备用。
分数为95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌,
使絮状物缠绕在玻璃棒上。
第二步:先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液,再加入20 mL体积
第三步:取6支试管,分别加入等量的2 mol·L-1 NaCl溶液溶解上述絮
状物。
DNA检测:在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂,混合均匀后,置于
沸水中加热5 min,待试管冷却后比较溶液的颜色深浅,结果如下表:
材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄
20 ℃ ++ + +++
-20 ℃ +++ ++ ++++
(注:“+”越多表示蓝色越深)
分析上述实验过程,回答下列问题:
(1)该探究性实验课题名称是 。
(2)第二步中“缓缓地”搅拌,这是为了减少 。
(3)根据实验结果,得出结论并分析。
①结论1:与20 ℃相比,相同实验材料在-20 ℃条件下保存,DNA的
提取量较多。
结论2: 。
②针对结论1,请提出合理的解释: 。
(4)氯仿密度大于水,能使蛋白质变性沉淀,与水和DNA均不相溶,且
对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度,依据氯仿的特性,在
DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是:
,然后用体积分数为95%的冷酒
精溶液使DNA析出。
(2)DNA分子为链状,很容易断裂,所以应缓缓地向一个方向搅拌。
(3)分析表格可看出,同种材料在-20 ℃时DNA提取量较多,不同材
料在同种温度下保存时,蒜黄的DNA提取量最多。低温下酶活性
较低,DNA降解慢。
(4)根据题意,可用氯仿将DNA溶液中的蛋白质析出,进一步提高
DNA的纯度。
解析:(1)分析表格可知,实验目的在于探究材料的不同和保存温度
的不同对DNA提取量的影响。
速度慢 (4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合,静置一
段时间,吸取上清液
答案:(1)探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响 (2)
DNA断裂 (3)①等质量的不同实验材料,在相同的保存温度下,从
蒜黄提取的DNA量最多 ②低温抑制了相关酶的活性,DNA降解
1DNA在下列哪一浓度的NaCl溶液中,溶解度最低 ( )
A.2 mol·L-1 B.0.015 mol·L-1
C.0.14 mol·L-1 D.5 mol·L-1
解析:DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,当NaCl溶液的物
质的量浓度为0.14 mol·L-1时,溶解度最低。
答案:C
2若选择的实验材料为植物细胞,破碎细胞时要加入一定量的
洗涤剂和食盐。加入洗涤剂的目的是( )。
A.利于DNA的溶解 B.分离DNA和蛋白质
C.溶解细胞膜 D.溶解蛋白质
解析:洗涤剂是一种离子去污剂,能溶解细胞膜,有利于DNA的释
放;食盐的主要成分是NaCl,有利于DNA的溶解。
答案:C
3在提取DNA的过程中,最好使用塑料试管和烧杯,目的是( )。
A.不易破碎
B.减少DNA的损失
C.增加DNA的含量
D.容易刷洗
解析:DNA易黏附于玻璃管上,造成DNA量的损失。
答案:B
4在DNA的粗提取过程中,初步析出DNA和提取较纯净的DNA
所用的药品的浓度及其名称分别是 ( )。
①0.1 g·mL-1的柠檬酸钠溶液 ②2 mol·L-1的NaCl溶液 ③0.14
mol·L-1的NaCl溶液 ④体积分数为95%的酒精溶液 ⑤0.015 mol·
L-1的NaCl溶液
A.①③⑤ B.③④ C.②④ D.②③④
答案:B
解析:初步析出DNA和提取纯净的DNA所用的药品和浓度分别是
0.14 mol·L-1 NaCl溶液和体积分数为95%的酒精溶液。(共49张PPT)
课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1.解释选择培养基
2.阐明统计菌落数目、设置对照、土壤取样及稀释的方法
3.掌握从土壤中分离分解尿素的微生物及进行平板计数的方法
一、研究思路
1.筛选菌株
尿素是一种重要的农业___肥,但不能直接被农作物吸收利用,只有当土壤
中的细菌将尿素分解成__之后,才能被植物利用。土壤中的细菌之所以
能分解尿素,是因为它们能合成____。
(1)实验室中微生物筛选的原理:人为提供有利于目的____生长的条件(包
括营养、____、pH等),同时_____或_____其他微生物生长。
氨
脲酶
菌株
温度
抑制
阻止
氮
(2)选择培养基:在微生物学中,将允许_________的微生物生长,同时_____或
_____其他种类微生物生长的培养基,称做选择培养基。
特定种类
抑制
阻止
2.统计菌落数目
(1)常用来统计样品中_____数目的方法是_______________。即当样品的
稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的__
_______。通过统计平板上的_______,就能推测出样品中大约含有多少活
菌。为了保证结果准确,一般选择菌落数在________的平板进行计数。
统计的菌落数往往比活菌的实际数目__。这是因为当两个或多个细胞
在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。因此,统计结果一般用______
来表示。
活菌
稀释涂布平板法
一
个活菌
菌落数
30~300
低
菌落数
(2)______________也是测定微生物数量的常用方法。
(3)细菌的数目还可以通过_____法来测定。例如,测定饮用水中大肠杆菌
的数目,可将________的水过滤后,将滤膜放到_________培养基上培养,大
肠杆菌的菌落呈现黑色,可以根据培养基上________的数目,计算出水样
中大肠杆菌的数量。
3.设置对照
(1)设置对照的主要目的是排除实验组中___________对实验结果的影响,
提高实验结果的_______。
(2)对照实验是指除了_______的条件以外,其他条件都____的实验,其作用
是比照实验组,排除任何其他可能原因的干扰,证明确实是所测试的条件
显微镜直接计数
滤膜
已知体积
伊红美蓝
黑色菌落
非测试因素
可信度
被测试
相同
引起相应的结果。
二、实验设计
实验设计包括对实验方案,所需仪器、材料,用具和药品,具体的________
以及时间安排等的综合考虑和安排。关于土壤中某样品细菌的分离与
计数的实验操作步骤如下:
1.土壤取样
土壤中的微生物70%~90%是____,绝大多数分布在距地表_______的近中
性土壤中。
实施步骤
细菌
3~8 cm
2.样品的稀释
样品的_________将直接影响平板上生长的菌落数目。
稀释程度
通常选用一定稀释范围的样品液进行培养,以保证获得菌落数在_______
之间、适于计数的平板。测定土壤中细菌的数量,一般选用_____________倍的稀释液进行平板培养。第一次实验时,可将稀释范围放宽一点,以保
证能从中选择出适于计数的平板。
30~300
104、105、10
6
3.微生物的培养与观察
不同种类的微生物,往往需要不同的培养_____和培养_____。细菌一般在3
0~37 ℃的温度下培养1~2 d,放线菌一般在25~28 ℃的温度下培养5~7 d,
而霉菌一般在25~28 ℃的温度下培养3~4 d。
在菌落计数时,每隔24 h统计一次菌落数目。选取_____________时的记
录作为结果,以防止因____________而导致遗漏菌落的数目。
温度
时间
菌落数目稳定
培养时间不足
一般来说,在一定的培养条件下(相同的培养基、温度及培养时间),同种
微生物表现出稳定的菌落特征。菌落的特征包括_______________________和_____等方面。
形状、大小、隆起程度
颜色
思考:土壤有“微生物的天然培养基”之称,为什么
提示:由于土壤具备了各种微生物生长所需的营养、水分、空气、酸碱
度、渗透压和温度等条件,是微生物生活的良好环境。
三、操作提示
1.无菌操作
2.做好标记
3.制定计划
四、对分离得到的分解尿素的细菌的鉴定
1.在细菌分解尿素的化学反应中,细菌合成的_____将尿素分解成了___。
氨会使培养基的碱性____,pH____。因此,可以通过检测培养基____的变
化来判断该化学反应是否发生。
2.在以____为唯一氮源的培养基中加入____指示剂。培养某种细菌后,
如果pH升高,指示剂将变__,说明该种细菌能够________。
脲酶
氨
增强
升高
pH
尿素
酚红
红
分解尿素
1.培养基的类型及其应用
标准 培养基类型 配制特点 主要应用
物理 性质 固体培养基 加入琼脂较多 菌种分离,计数
半固体培养基 加入琼脂较少 观察微生物的
运
动、鉴定菌种
液体培养基 不加入琼脂 工业生产,
连续培养
化学 组成 合成培养基 由已知成分配
制而成,培养基
成分明确 菌种分类、鉴
定
天然培养基 由天然成分配
制而成,培养基
成分不明确 工业生产
目的 用途 鉴别培养基 添加某种指示
剂或化学药剂 菌种的鉴别
选择培养基 添加(或缺少)某
种化学成分 菌种的分离
选择培养基配制时可添加某种化学成分,这里的“添加”是在基
本培养基的培养成分的基础上加入的。配制固体培养基和半固体培
养基时加入的琼脂是从红藻中提取的,其主要成分是水溶性多糖,在
配制培养基中作为凝固剂。
2.选择培养基
一般来说,选择培养基是在培养基中加入某种化学成分,以抑制不需
要的微生物的生长,促进所需要的微生物的生长。如,加入青霉素可
以抑制细菌、放线菌的生长,分离出酵母菌和霉菌;加入高浓度的食
盐可抑制多种细菌的生长,但不影响金黄色葡萄球菌的生长,从而分
离得到该菌。
培养基中的营养成分的缺少也可达到分离微生物的目的。如培养基
中缺乏氮源时,可以分离固氮微生物,因为非固氮微生物不能在此培
养基上生存。
当培养基的某种营养成分为特定化学成分时,也具有分离效果。如石
油是唯一碳源时,可以抑制不能利用石油的微生物的生长,使能够利
用石油的微生物生存,达到分离能消除石油污染的微生物的目的。
生物适应一定环境,环境对生物具有选择作用。所以通过配制选
择培养基、控制培养条件等均可以选择出目的微生物,如将培养基放
在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物。
原则上只有目的微生物才能在选择培养基上生长。但实际上,微生物
培养是一个非常复杂的问题,有些微生物可以利用其他微生物的代谢
产物生长繁殖,因此能够在选择培养基上生长的微生物不一定是所需
要的微生物,还需要进一步的验证。
3.显微镜直接计数法与稀释涂布平板法的比较
显微镜直接计数法是利用血球计数板在显微镜下直接计数,是一种常
用的微生物计数方法。此法是将经过适当稀释的菌悬液放在血球计
数板的载玻片与盖玻片之间的计数室中,在显微镜下进行计数。由于
计数室的容积是一定的(0.1 mm3),所以可以根据在显微镜下观察到的
微生物数目来换算成单位体积内的微生物总数目。由于此法计得的
是活菌和死菌的总和,故又称为总菌计数法。此法的优点是直观、快
速,但需要与血球计数板配套使用,且计数随机性大,所以对菌体数量
不能做出较为宏观、全面的反映。
平板菌落计数法通常做梯度稀释,所以计数的线性范围大。由于是菌
悬液涂布,所以比较均匀,能较好地反映菌落的疏密程度,重复性、平
行性好,是经典的计数方法。但需要平板上长出菌落一段时间后才能
计数,因此速度慢是最大的缺点。
4.在土壤中采集菌样的方法与要点
由于在土壤中几乎可找到任何微生物,所以土壤往往是首选的采集目
标。土壤采样必须考虑以下几个问题:
(1)土壤中有机物的含量:有机物含量高,土质较肥,一般在其中微生物
数量也较多,反之微生物数量也就较少。
(2)采土的深度:土壤的深度不同,其通气、养分和水分的分布情况也
不同。表层的土壤直接受日光曝晒,故较干燥,微生物也不易大量繁
殖。在离地面5~20 cm处的土壤中,微生物含量最高。
(3)植被情况:植被的种类与微生物的分布有着密切的关系。例如,在
冬天灌水的水稻田土壤中,真菌分布得较多。
(4)采土的季节:以春秋两季为宜。这时土壤中的养分、水分和温度
都较适宜,微生物的数量也最多。采土时尤其应注意土壤的含水量,
水分过多会造成厌氧环境,不利于放线菌的生长繁殖。真菌虽需要较
高的相对湿度,但基质中的水分却不宜过多。因此要避免在雨季采集
土样。此外,土壤的pH也应适当注意,细菌和放线菌在中性或微碱性
土壤中居多,而真菌则在偏酸性的土壤中较丰富。
(5)采土方法:选择好适当地点后,用小铲子除去表土,取5~20 cm处的
土样几十克,盛入事先灭过菌的防水纸袋内,并在上面记录采土时间
、地点和植被等情况。
(1)设置重复组。实验要有足够的次数,才能避免结果的偶然性,使结
论更有说服力与准确性。如该实验中,可在每个稀释度下设置3个选
择培养基平板;计数时在同一稀释度下,至少对3个平板进行重复计数,
求平均值。这样也可以为实验是否成功提供参考,如重复组结果不一
致,则意味着操作有误,需要重新实验。
5.实验设计注意事项
(2)设置对照。对照的设置也会增加实验结果的可信度和说服力。如
在该实验中,可在配制培养基时,准备牛肉膏蛋白胨培养基和选择培
养基两种,牛肉膏蛋白胨培养基作为对照,用来判断选择培养基是否
起到了选择作用,在相同的稀释度下,牛肉膏蛋白胨培养基上生长的
菌落数应明显多于选择培养基的。另外,要设置空白对照,即在培养
基中不加土样,如果空白对照的培养基上没有菌落生长,则说明培养
基没有被杂菌污染。
题型一 选择培养基的特点与应用
【例题1】 氯苯化合物是重要的有机化工原料,因其不易降解,会污
染环境。某研究小组依照下列实验方案(图1)筛选出能高效降解氯苯
的微生物SP1菌。培养基配方如下表。
图1
液体培 养基 蛋白 胨 牛肉 膏 氯苯 氯化 钠 硝酸 铵 无机盐 (无碳) 蒸馏
水
Ⅰ号 10 g 5 g 5 mg 5 g — — 1 L
Ⅱ号 — — 50 mg 5 g 3 g 适量 1 L
Ⅲ号 — — 20~ 80 mg 5 g 3 g 适量 1 L
培养基的组成
(1)配制Ⅱ号固体培养基时,除添加Ⅱ号液体培养基成分外,还应添加1%的 。
(2)培养基配制时,灭菌与调pH的先后顺序是
。
(3)从用途上来说,Ⅰ号培养基和Ⅱ号培养基分别属于 培养
基和 培养基。在Ⅱ号培养基中,为SP1菌提供氮源的成分是
。
(4)在营养缺乏或环境恶劣时,SP1的菌体会变成一个圆形的休眠体,
这种休眠体被称为 。
(5)将SP1菌接种在含不同浓度氯苯的Ⅲ号培养液中培养,得到生长曲
线(如图2)。从图2可知,SP1菌在 培养条件下最早停止生长,
其原因是 。
图2
解析:(1)固体培养基必须含有适量的琼脂。(2)配制培养基时应先调
pH后灭菌。(3)Ⅰ号培养基是为了获得更多的菌株,属于通用培养基,
Ⅱ号培养基是为了选择出SP1菌株,属于选择培养基,Ⅱ号培养基成分
中含N物质为硝酸铵,则应由它为SP1菌株提供氮源。(4)在恶劣环境
下一些菌体会形成芽孢休眠体,来度过不良环境。(5)SP1菌株是以氯
苯为碳源,当氯苯消耗尽菌株因缺少碳源而不能继续生存,故氯苯含
量越少,SP1菌株越早停止生长。
答案:(1)琼脂 (2)先调pH,后灭菌 (3)通用 选择 硝酸铵
(4)芽孢 (5)20 mg·L-1氯苯 碳源最早耗尽
题型二 测定细菌数量的原理与方法
【例题2】 用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数,在对应
稀释倍数为106的培养基中, 得到以下几种统计结果,正确的是( )。
A.涂布了1个平板,统计的菌落数是230
B.涂布了2个平板,统计的菌落数是215和260,取平均值238
C.涂布了3个平板,统计的菌落数分别是21、212和256,取平均值163
D.涂布了3个平板,统计的菌落数分别是210、240和250,取平均值233
解析:在设计实验时,一定要涂布至少3个平板,作为重复组,才能增强
实验的说服力与准确性,所以A、B两项不正确。C项虽涂布了3个平
板, 但是,其中1个平板的计数结果与另两个相差太远,说明在操作过
程中可能出现了错误,因此,不能简单地用3个平板的计数值求平均值。
答案:D
反思领悟:在设计实验时,一定要涂布至少3个平板作为重复组;在分
析实验结果时,一定要考虑所设置的重复组的结果是否一致,如果结
果差别过大,则意味着操作有误,需重新实验。
题型三 设计微生物的选择方案
【例题3】 用来判断选择培养基是否起到了选择作用需要设置的对
照是( )。
A.未接种的选择培养基
B.未接种的牛肉膏蛋白胨培养基
C.接种了的牛肉膏蛋白胨培养基
D.接种了的选择培养基
解析:将菌液稀释相同的倍数,在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落
数目应明显多于选择培养基上的数目,因此,以牛肉膏蛋白胨培养基
作为对照。对照遵循的是单一变量原则,所以与选择培养基一样接
种、培养。
答案:C
反思领悟:对照实验是指除了被测试的条件以外,其他条件都相同的
实验,其作用是比照实验组,排除任何其他可能原因的干扰,证明确实
是所测试的条件引起相应的结果。
1(双选)下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述,
其中错误的是( )。
A.用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基,经高温、高压灭菌后倒平板
B.取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1 mL,分别涂布于各
组平板上
C.将实验组和对照组平板倒置,37 ℃恒温培养10~20小时
D.确定对照组无菌后,选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数
温、高压灭菌后倒平板,取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各
0.1 mL,分别涂布于各组平板上,将实验组和对照组平板倒置,37 ℃恒
温培养24~48小时,在确定对照组无菌后,选择菌落数在30~300的一组
平板为代表进行计数。
答案:CD
解析:检测土壤中细菌总数,用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基,经高
2若大肠杆菌和圆褐固氮菌混合在一起,采用下列哪组培养基可
将它们分离 ( )
A.加食盐的培养基和蛋白胨培养基
B.伊红美蓝培养基和无氮培养基
C.斜面培养基和液体培养基
D.加青霉素的培养基和液体培养基
解析:大肠杆菌的代谢产物可与伊红美蓝结合,使菌落呈黑色,圆褐固
氮菌能自行固氮,可用无氮培养基选择。
答案:B
3分析下面培养基的配方,回答下面的问题。
KH2PO4 1.4 g
Na2HPO4 2.1 g
MgSO4·7H2O 0.2 g
葡萄糖 10.0 g
尿素 1.0 g
琼脂 15.0 g
用蒸馏水定容到1 000 mL
(1)在该培养基的配方中,为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是
和 。
(2)按物理性质划分该培养基属于 培养基,理由是培养基中
含有 ;该类培养基常用于微生物的纯化、 和
。
(3)由于培养基中只有尿素一种 源,所以该培养基只能用于能
够合成 的微生物的培养。用此培养基培养土壤浸出液能够
从土壤中筛选出 细菌。
(4)在微生物学中,将允许特定种类的微生物生长,并能抑制或阻止其
他种类微生物生长的培养基,称作 培养基。
解析:(1)碳源是提供碳元素的物质,氮源是提供氮元素的物质。所以
碳源是葡萄糖,氮源是尿素。(2)根据物理性质可以将培养基分为固
体培养基、液体培养基和半固体培养基,固体培养基中添加了琼脂
作凝固剂,常用于微生物的纯化、分离和计数。(3)绝大多数生物都
能利用葡萄糖,但是,只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素,所以此
培养基对微生物有选择作用,选择对象是能够利用尿素的微生物。
答案:(1)葡萄糖 尿素 (2)固体 凝固剂琼脂 分离 计数
(3)氮 脲酶 分解尿素的 (4)选择
4(2011·课标全国理综)有些细菌可分解原油,从而消除由原油泄
漏造成的土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效
降解原油的菌株。回答问题:
(1)在筛选过程中,应将土壤样品稀释液接种于以 为唯一碳
源的固体培养基上,从功能上讲,该培养基属于 培养基。
(2)纯化菌种时,为了得到单菌落,常采用的接种方法有两种,即
和 。
(3)为了筛选出高效菌株,可比较单菌落周围分解圈的大小,分解圈大
说明该菌株的降解能力 。
(4)通常情况下,在微生物培养过程中,实验室常用的灭菌方法有灼烧
灭菌、 和 。无菌技术要求实验操作应在酒精灯
附近进行,以避免周围环境中微生物的污染。
解析:(1)要获得分解原油的细菌,应选择以原油为唯一碳源的培养基
中,以保证这种细菌可以大量繁殖,而其他细菌不能生存。此种培养
基属于选择培养基。(2)纯化菌种常用平板划线法和稀释涂布平板法
。(3)在以原油为唯一碳源的培养基上,在菌落周围的原油被分解而
形成分解圈,分解圈越大,说明该菌株降解能力越强。(4)实验室灭菌
有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌,实验操作要在酒精灯火焰
附近的无菌区进行。
答案:(1)原油 选择 (2)平板划线法 稀释涂布平板法 (3)强 (4)
干热灭菌 高压蒸汽灭菌 火焰(共49张PPT)
专题2 微生物的培养与应用
课题1 微生物的实验室培养
1.说出培养基的类型、用途和基本成分。
2.比较消毒与灭菌的区别及适用范围。
3.举例说明常用的消毒与灭菌的方法。
4.阐明培养基配制的方法。
5.阐明接种的方法。
一、培养基
1.概念
人们按照微生物对_________的不同需求,配制出供其生长繁殖的________
__称为培养基。
2.种类
____培养基和_____培养基。
营养物质
营养基
质
液体
固体
3.营养构成
各种培养基一般都含有水、______、_____和无机盐,此外还要满足微生物
生长对____、特殊营养物质以及_____的要求。
碳源
氮源
pH
氧气
二、无菌技术
1.获得纯净培养物的关键是防止外来_____的入侵,具体操作如下:
(1)对实验操作的_____、操作者的衣着和__,进行清洁和____。
(2)将用于微生物培养的器皿、________和_______等进行____。
(3)为避免周围环境中微生物的污染,实验操作应在__________附近进行。
杂菌
空间
手
消毒
接种用具
培养基
酒精灯火焰
灭菌
(4)实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与____________接触。
周围的物品相
2.消毒:指使用较为____的物理或化学方法杀死物体____或____的微生
物(不包括芽孢和孢子)。常用的方法有_____消毒法和_______消毒法。
此外,实验室里还用_______或________进行消毒。
3.灭菌:指使用_____的理化因素杀死物体内外____的微生物(包括芽孢和
孢子)。常用的方法有:____灭菌、_____灭菌、_________灭菌。
温和
表面
内部
煮沸
化学药剂
紫外线
化学药物
强烈
所有
灼烧
干热
高压蒸汽
2.纯化大肠杆菌
接种方法:微生物接种最常用的是_________法和____________法。
(1)平板划线法:通过______在琼脂_____培养基表面连续_____的操作,将聚
集的菌种逐步______分散到培养基的表面。
(2)稀释涂布平板法:将菌液进行一系列的________,然后将不同稀释度的
菌液_________到琼脂固体培养基的表面,进行培养。
两种接种方法都是为了将聚集在一起的微生物____,得到由单个细胞繁
殖而来的肉眼可见的单个____。
平板划线
稀释涂布平板
接种环
固体
划线
稀释
梯度稀释
分别涂布
分离
菌落
三、大肠杆菌的纯化培养
1.制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
步骤:计算、称量、溶化、____、倒平板。
灭菌
1.培养基的成分与微生物生长所需的营养
微生物细胞的化学组成与其他生物的大体相同,也是由C、H、O、N
、P、S以及其他元素组成,其中C、H、O、N占细胞干重的90%以上,
这些元素最终来自外界环境中的各种无机和有机化合物。这些化合
物可以归纳成碳源、氮源、水、无机盐和生长因子五大类。因而,虽
然培养不同微生物的具体培养基配方不同,但一般都要有这几类物质。下表为碳源、氮源与生长因子的相关知识。
类别 概念 来源 最常利用 功能
碳源 能为微生物
提供生长繁
殖所需碳元
素的营养物
质 无机碳源:
CO2、NaH-
CO3等; 有机碳源:糖
类、脂肪酸
等含碳有机
物,花生粉饼
、石油等天
然物质 糖类 (葡萄糖) 构成细胞物
质和一些代
谢产物,有些
还是异养微
生物的主要
能源物质,因
此需要量最
大
氮源 能为微生物
提供所需氮
元素的营养
物质 无机氮源:氮、氨、铵盐、硝酸盐等;有机氮源:尿素、牛肉膏和蛋白胨等 铵盐、硝 酸盐等 合成蛋白质
、核酸以及
含氮的代谢
产物
生长 因子 微生物生长
不可缺少的
微量有机物,
包括维生素
、氨基酸等 一些天然物
质,如酵母膏
、蛋白胨、
动植物组织
提取液等 有的种 类需要 是酶和核酸
的组成成分
之所以要补充生长因子,往往是由于微生物缺乏合成这些物质所
需的酶或合成能力有限。此外,在提供营养物质的基础上,培养基还
需要满足微生物生长对pH以及氧气等的需求。如培养霉菌时需将培
养基的pH调至酸性,培养细菌时需将pH调至中性或微碱性,培养厌氧
微生物时则需要提供无氧的条件。
2.配制培养基的原则
(1)目的要明确。要根据培养的微生物的种类、培养的目的等,选择
原料。如自养微生物可以用无机物作碳源、氮源,而且不需要生长因
子。
(2)营养要协调。配制培养基时,必须注意各种营养物质的浓度和比
例。如蔗糖是多种微生物的主要营养物质,但高浓度的蔗糖会抑制微
生物的生长。其中碳源和氮源的比最为重要。例如:碳氮比为4∶1
时,谷氨酸棒状杆菌大量繁殖而产生谷氨酸少;碳氮比为3∶1时,菌体
繁殖受抑制而谷氨酸合成量大增。
(3)pH要适宜。因为各种微生物适宜生长的pH范围不同。
理化因素的 作用强度 消灭微生物的
范围 芽孢和孢子
能否被消灭
消毒 较为温和 物体表面或内部一部分对人体有害的处于生活状态的微生物 不能
灭菌 强烈 物体内外所有
的微生物 能
3.消毒与灭菌的比较
二者的区别关键是,前者去除的是病原菌,后者去除的是所有微
生物。
无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染
外,还能有效避免操作者自身被微生物感染。
类型
适用范围 操作方法
4.几种消毒和灭菌方法及其适用范围
煮沸消毒法 日常生活 100 ℃煮沸5~6 min
巴氏消毒法 不耐高温的液体 70~75 ℃煮30 min或80 ℃煮15 min
化学药剂 生物活体、 水源等 擦拭等,如用酒精擦拭双手、
用氯气消毒水源
紫外线 房间、仪器设备 紫外线照射30 min
灼烧 接种工具、接种时用的试管口或瓶口等 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧
干热灭菌 耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿
和金属用具等 物品放入干热
灭菌箱,160~170
℃加热1~2 h
高压蒸 汽灭菌 培养基、培养
皿等,生产和实
验室常用 高压蒸汽灭菌
锅内,100 kPa,温
度121 ℃,15~30 min
用巴氏消毒法对牛奶进行消毒,可以杀死牛奶中的微生物,而牛
奶的营养成分不会被破坏;紫外线照射30 min可以杀死物体表面或空
气中的微生物。在照射前,适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液,
可以加强消毒效果;对于那些培养基中需要、但加热会分解的化合
物,如尿素、NaHCO3,不能使用高压蒸汽灭菌法,只能将其配成溶液,
使用特定的器材单独过滤灭菌。
(1)培养基灭菌后,需要冷却到50 ℃左右时,才能用来倒平板。可以用
手触摸盛有培养基的锥形瓶,感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手
时,就可以进行倒平板了。
(2)倒平板前,要将装有培养基的锥形瓶瓶口通过火焰灼烧,以防止瓶
口的微生物污染培养基。
5.倒平板的注意事项
(3)平板冷凝后,要将平板倒置。平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,凝固
后的培养基表面的湿度也比较高,将平板倒置,既可以使培养基表面
的水分更好地挥发,又可以防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。
(4)倒平板过程中,如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位,
则空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生,因此最好
不要继续用这个平板培养微生物。
6.平板划线法操作要点
(1)在操作第一步、每次划线之前及划线操作结束时都要灼烧接种环。操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物
污染培养物;每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后,接
种环上残留的菌种,使下一次划线时,接种环上的菌种直接来源于上
次划线的末端,从而通过划线次数的增加,使每次划线时菌种的数目
逐渐减少,以便得到菌落;划线结束后灼烧接种环能及时杀死接种环
上残留的菌种,避免细菌污染环境或感染操作者。
(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)在作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。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。
7.稀释涂布平板法操作要点
(1)稀释操作时,注意每次都要使菌液与水充分混匀。操作时,试管口
和移液管应在离火焰1~2 cm处。
(2)涂布平板时的所有操作都应在火焰附近进行,如酒精灯与培养皿
的距离要合适,吸管头不要接触任何其他物体等。
(3)涂布时可转动培养皿,使涂布均匀。
划线分离法与涂布分离法各有优点,二者的目的都是分离得到单个菌
落。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
些。
8.对分离纯化效果的判断方法
(1)培养时,要将接种后的培养基和一个未接种的培养基一同培养,未
接种的培养基的作用是对照,若其表面有菌落形成,说明培养基灭菌
不彻底,需要重新进行实验。
(2)如果对照培养基上无菌落形成,可观察接种后的培养基。如果培
养基上大肠杆菌菌落呈白色,为圆形,光滑有光泽,边缘整齐,则说明接
种成功;如果出现了其他颜色、形状的菌落,说明有杂菌,需要重新进
行分离纯化。
培养时间不同,菌落大小会不同,因为时间越长,菌落中细菌繁殖
越多,菌落体积越大;菌落数可能会增多,但已有的菌落分布位置应相
同。
题型一 微生物的营养
【例题1】 关于微生物的营养,说法正确的是( )。
A.同一种物质不可能既作碳源又作氮源
B.凡是碳源都能提供能量
C.除水以外的无机物仅提供无机盐
D.无机氮源也可能提供能量
解析:对一些微生物来说,含C、H、O、N的化合物既是碳源,又是氮
源。CO2是光能自养细菌的碳源,但不能提供能量。CO2和N2是无机
物,也是微生物的碳源和氮源。硝化细菌所利用的氮源是无机氮源
氨,同时氨也为硝化细菌提供用以化能合成作用的能源。
答案:D
反思领悟:含C、H、O、N的化合物既是一部分微生物的碳源,又是
氮源;有机碳源能提供能量,无机碳源不能提供能量;无机物也可提供
碳源、氮源和能源。
题型二 无菌操作相关技术
【例题2】 细菌培养过程中分别采用了高压蒸汽、酒精、火焰灼烧
等几种不同的处理,这些方法依次用于杀灭哪些部位的杂菌 ( )
A.接种针、手、培养基 B.高压锅、手、接种针
C.培养基、手、接种针 D.接种针、手、高压锅
解析:高压蒸汽灭菌锅是灭菌的一个设备,通常用于培养基的灭菌。
用酒精擦拭双手是消毒的一种方法。火焰灼烧,可以迅速彻底地灭
菌,适用于微生物的接种工具,如接种针。
答案:C
别具有不同的方法。对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清
洁和消毒;用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行
灭菌。
反思领悟:微生物培养过程中的无菌操作包括消毒和灭菌两大类,分
题型三 培养基的配制
【例题3】 (双选)关于制备牛肉膏蛋白胨固体培养基, 叙述错误的是
( )。
A.操作顺序为计算、称量、溶化、倒平板、灭菌
B.将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯
C.待培养基冷却至30 ℃左右时进行倒平板
D.待平板冷却凝固约5~10 min 后将平板倒过来放置
摸锥形瓶刚刚不烫手, 并且培养基处于溶化状态。平板冷却几分钟
后还需倒置。
答案:AC
反思领悟:固体培养基的制作步骤是计算、称量、溶化、灭菌、倒
平板,不能颠倒。在制作过程特别是倒平板时需要彻底做到“无菌”。
解析:制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤是计算、称量、溶化、
灭菌、倒平板,不能颠倒。牛肉膏容易吸潮,所以当牛肉膏溶化并与
称量纸分离后,用玻璃棒取出称量纸。待培养基冷却至50 ℃,用手触
题型四 微生物培养过程
【例题4】 (1)在大肠杆菌培养过程中,除考虑营养条件外,还要考虑
、 和渗透压等条件。由于该细菌具有体积小、结
构简单、变异类型容易选择、 、 等优点,因此常
作为遗传学研究的实验材料。
(2)在微生物培养操作过程中,为防止杂菌污染,需对培养基和培养皿
进行 (消毒、灭菌);操作者的双手需要进行清洗和
;静止空气中的细菌可用紫外线杀灭,其原因是紫外线能使蛋白质
变性,还能 。
(3)若用稀释涂布平板法计数大肠杆菌活菌的个数,要想使所得估计
值更接近实际值,除应严格操作、多次重复外,还应保证待测样品稀
释的 。
(4)通常,对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小等菌落特征
对细菌进行初步的 。
(5)培养大肠杆菌时,在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固
体培养基应采用的检测方法是 。
(6)若用大肠杆菌进行实验,使用过的培养基及其培养物必须经过
处理后才能丢弃,以防止培养物的扩散。
培养、生活周期短等优点,培养过程中,除考虑营养条件外,还要考虑
温度、酸碱度和渗透压等条件。(2)灭菌使用强烈的理化因素杀死物
体内外所有的微生物,所以对培养基和培养皿进行灭菌。消毒使用
较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有
害的微生物,操作者的双手需要进行清洗和消毒,紫外线能使蛋白质
变性,还能损伤DNA的结构。(3)稀释涂布平板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,进行培养,应保证样品稀释的比例适合。(4)对获得的纯菌
种还可以依据菌落的形状、大小等菌落特征对细菌进行初步的鉴定。(5)培养大肠杆菌时,在接种前需要检测培养基是否被污染。对于
解析:(1)大肠杆菌具有体积小、结构简单、变异类型容易选择、易
固体培养基应采用的检测方法是将未接种的培养基在适宜的温度下
放置适宜的时间,观察培养基上是否有菌落产生。(6)因为有的大肠
杆菌会释放一种强烈的毒素,并可能导致肠管出现严重症状,使用过
的培养基及其培养物必须经过灭菌处理后才能丢弃,以防止培养物
的扩散。
答案:(1)温度 酸碱度 易培养 生活周期短 (2)灭菌 消毒 损
伤DNA的结构 (3)比例合适 (4)鉴定(或分类) (5)将未接种的培
养基在适宜的温度下放置适宜的时间,观察培养基上是否有菌落产
生 (6)灭菌
1(双选)下列有关培养基配制表述正确的是( )。
A.任何培养基都必须含有碳源、氮源、矿质元素、水
B.碳源和氮源必须具有一定比例
C.微生物的生长除受营养因素影响外,还受到温度、pH、氧、渗透
压的影响
D.营养物质的浓度越高越好
解析:自养微生物的培养基不需要加碳源,自生固氮菌的培养基不需
要加氮源。培养基中碳源和氮源必须具有一定比例。营养物质的浓
度并不是越多越好,浓度过高会导致培养物细胞失水。
答案:BC
2在微生物培养过程中,需要对培养基等进行灭菌,其标准是( )。
A.杀死所有的病原微生物
B.杀死所有的微生物
C.杀死所有微生物的细胞、芽孢和孢子
D.使病原菌不生长
解析:灭菌是指利用强烈的物理或化学手段杀死所有微生物的细胞
、芽孢和孢子。
答案:C
3下列有关平板划线操作的叙述不正确的是( )。
A.第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培
养物
B.每次划线前,灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后,接种环上的
菌种
C.在第二区域内划线时,接种环上的菌种直接来源于菌液
D.划线结束后,灼烧接种环,能及时杀死接种环上的菌种,避免细菌污
染环境和感染操作者
解析:在第二区域内划线时,接种环上的菌种来源于第一次划线的末
端。
答案:C
4下表为牛肉膏培养基的成分列表,据此回答:
(1)蛋白胨在培养基中的作用是 。
(2)要用此材料配制观察细菌菌落状况的培养基,还需添加的成分是
。
(3)培养基配制好后,分装前应进行的工作是 。
(4)从配制培养基直到培养完成,所采用的预防杂菌污染的方法是
成分 牛肉膏 蛋白胨 NaCl H2O
含量 0.5 g 1 g 0.5 g 100 mL
。
(5)在培养基凝固前要搁置斜面,其目的是 。
解析:蛋白胨中有大量的蛋白质降解而成的多肽类等物质,因而在培
养基中提供碳源、氮源和生长因子。微生物菌落的形成是在固体培
养基上,所以此培养基还需加琼脂。配制好培养基后,必须先调pH,再
分装,整个过程要严格无菌操作。
答案:(1)提供碳源和氮源 (2)琼脂 (3)调整pH
(4)高压蒸汽灭菌、灼烧接种环、酒精擦手、在火焰旁接种、棉塞塞
试管口等 (5)扩大接种面积(共35张PPT)
专题6 植物有效成分的提取
课题1 植物芳香油的提取
1.说出提取芳香油的基本原理。
2.设计简易的实验装置提取植物芳香油。
3.说出从生物材料中提取特定成分的方法。
一、植物芳香油的来源
天然香料的主要来源是____和____。动物香料主要来源于麝、灵猫、
海狸和抹香鲸等,植物芳香油可以从50多个科的植物中提取。提取出的
植物芳香油具有很强的______,其组成也比较____,主要包括___________
及其_______。
动物
植物
挥发性
复杂
萜类化合物
衍生物
1.___________法(常用方法)
(1)原理:利用______将挥发性____的植物芳香油携带出来,形成_________
__,冷却后,混合物又会重新分出____和_____。
(2)分类:根据蒸馏过程中________的位置,可以将水蒸气蒸馏法划分为水
中蒸馏、________和________。其中,水中蒸馏的方法对于有些原料不
适用,如柑橘和柠檬。因为会导致原料____和____________等问题。
水蒸气蒸馏
水蒸气
较强
油水混合
物
油层
水层
原料放置
水上蒸馏
水气蒸馏
焦糊
有效成分水解
二、植物芳香油的提取方法
植物芳香油的提取方法有____、_____和_____等。
蒸馏
压榨
萃取
具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定。
2.萃取法
植物芳香油不仅________,而且易溶于_________,如石油醚、酒精、乙醚
和戊烷等。不适于用水蒸气蒸馏的原料,可以考虑使用此法。
(1)方法:将_____、____的植物原料用________浸泡,使______溶解于其中
。随后,只需蒸发出________,就可以获得纯净的植物芳香油了。
(2)注意事项:用于萃取的有机溶剂必须事先____,除去____,否则会影响芳
香油的质量。
3.____法:柑橘、柠檬芳香油的制备通常使用此法。
挥发性强
有机溶剂
粉碎
干燥
有机溶剂
芳香油
有机溶剂
精制
杂质
压榨
三、实验设计
1.玫瑰精油的提取
(1)用途:制作高级香水的主要成分。
(2)性质:化学性质____,难溶于__,易溶于________,能随______一同蒸馏。
(3)方法:水蒸气蒸馏(____蒸馏)。
(4)过程:鲜玫瑰花+清水 ______蒸馏 ____混合物 分
离____ 除水 玫瑰油。
稳定
水
有机溶剂
水蒸气
水中
水蒸气
油水
油层
2.橘皮精油的提取
(1)用途:____、化妆品、_________的优质原料。
(2)主要成分:________。
(3)方法:一般采用_______。
(4)过程:______浸泡 漂洗 ____ 过滤 静置 ________ 橘皮油。
食品
香水配料
柠檬烯
压榨法
石灰水
压榨
再次过滤
四、操作提示
1.玫瑰精油的提取中,蒸馏温度太__、时间太__,产品品质就比较差。如
果要提高品质,就需要____蒸馏的时间。
2.橘皮精油的提取中,橘皮要在______中浸透,这样压榨时不会____,出油
率__,并且压榨液黏稠度不会太高,过滤时不会________。
思考:玫瑰精油比黄金贵重得多,说明其来之不易,你有什么办法多生产玫
瑰精油
提示:可以利用植物的组织培养技术获得愈伤组织,利用愈伤组织在车间
内生产玫瑰精油。
短
高
延长
石灰水
滑脱
高
堵塞筛眼
植物芳香油提取方法比较
提取植物芳香油有三种基本方法:蒸馏、压榨和萃取。
(1)水蒸气蒸馏是常用的方法,原理是水和芳香油沸点不同,利用水蒸气将
挥发性强的芳香油携带出来,形成油水混合物,再冷却分离。根据原料放
置的位置,可分为水中蒸馏、水上蒸馏、水气蒸馏。
(2)压榨法主要为冷压榨。原理是通过机械加压,压榨出果皮中的芳香油。优点:常温下不发生化学反应,质量提高。
(3)萃取是利用化合物在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同,使化合物
从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取,使芳香油溶
解在有机溶剂中,蒸发溶剂后就可获得芳香油。
提取方法 方法步骤 适用范围
水蒸气 蒸馏 1.水蒸气蒸馏 2.分离油层 3.除水过滤 适用于提取玫瑰油、薄
荷油等挥发性强的芳香
油
压榨法 1.石灰水浸泡、漂洗 2.压榨、过滤、静置 3.再次过滤 适用于柑橘、柠檬等易
焦糊原料的提取
要根据原料特点的不同,采用适宜的提取方法:
有机溶 剂萃取 1.粉碎、干燥 2.萃取、过滤 3.浓缩 适用范围广,要求原料
的颗粒要尽可能细小,
能充分浸泡在有机溶液
中
压榨法过程中使用石灰水充分浸泡的原理是,石灰水能够破坏细胞
结构,分解果胶,防止橘皮压榨时滑脱,提高出油率。但石灰水pH为12,强
碱性,因此实验中要注意避免与皮肤接触。橘皮可以放入家用榨汁机中
粉碎压榨,但要注意安全。
另外,静置处理的目的是除去果蜡和水分。
题型一 蒸气蒸馏法原理及影响因素
【例题1】 蒸馏时要提高产品质量,应采取的措施是( )。
A.提高蒸馏温度,延长蒸馏时间
B.提高蒸馏温度,缩短蒸馏时间
C.降低蒸馏温度,缩短蒸馏时间
D.严控蒸馏温度,延长蒸馏时间
解析:蒸馏时许多因素都会影响产品的品质,如蒸馏温度过高或过
低、蒸馏时间太短等,如果要提高产品质量,就要严控蒸馏温度,延
长蒸馏时间。
答案:D
反思领悟:水蒸气蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香
油携带出来,形成油水混合物,冷却后混合物又会重新分出油层和
水层。
题型二 压榨法原理及影响因素
【例题2】 橘皮精油的主要成分及一般提取方法是( )。
A.柠檬酸、萃取法 B.柠檬烯、压榨法
C.柠檬烯、水中蒸馏法 D.柠檬酸、蒸馏法
解析:橘皮精油的主要成分是柠檬烯。橘皮精油主要存在于橘皮
中,由于其有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解,用水中蒸
馏又会导致原料焦糊问题,所以一般采用压榨法。
答案:B
题型三 实验操作及注意事项
【例题3】 (2010·课标全国理综)下列是与芳香油提取相关的问题,
请回答:
(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取,其理由是玫瑰精油具有
的性质。蒸馏时收集的蒸馏液 (是、
不是)纯的玫瑰精油,原因是 。
(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时,蒸馏过程中,影响精油提取量
的主要因素有蒸馏时间和 。当原料量等其他条件一定
时,提取量随蒸馏时间的变化趋势是 。
。
(4)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度 的地
方,目的是 。
(3)如果蒸馏过程中不进行冷却,则精油提取量会 ,原因是
(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋
势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为
天左右。
(6)从薄荷叶中提取薄荷油时 (能、不能)采用从玫瑰花中
提取玫瑰精油的方法,理由是
。
解析:(1)玫瑰精油易挥发、难溶于水、化学性质稳定,适于用水蒸气
蒸馏法提取。所得蒸馏液是油水混合物。(2)蒸馏过程中,蒸馏时间
和蒸馏温度影响精油的提取量,蒸馏时间越长提取的精油量越多,直
至原料中所含精油殆尽。(3)蒸馏过程中若无冷却过程,部分精油会
随水蒸气挥发,导致提取量减少。(4)玫瑰精油易挥发,应存放在温度
较低的地方。(5)由题图知,在a天左右花中精油含量相对较高。(6)薄
荷油与玫瑰精油化学性质相似,也可用水蒸气蒸馏法提取。
答案:(1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定 不是 玫瑰精油随水
蒸气一起蒸馏出来,所得到的是油水混合物 (2)蒸馏温度 在一定
的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加,一定时间后提取量不再
增加 (3)下降 部分精油会随水蒸气挥发而流失 (4)较低 减少
挥发 (5)a (6)能 薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似
反思领悟:解答此类题目时,可以结合化学中有关物质的理化性质,以
及蒸馏、萃取等实验方法和注意事项方面的知识进行分析和判断。
1下列属于植物芳香油理化性质的是( )。
①具有较强的挥发性 ②易溶于水 ③易溶于有机溶剂
④具有特殊的植物香味
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
解析:植物芳香油是植物有效成分的提取液,其特点是有特殊的植
物香味和较强的挥发性,且不易溶于水,易溶于有机溶剂。
答案:C
2根据蒸馏过程中的什么标准,将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸
馏、水上蒸馏和水气蒸馏 ( )
A.原料的种类 B.原料的特性
C.原料放置的位置 D.原料的成分
解析:根据蒸馏过程中原料放置的位置,将水蒸气蒸馏法划分为水
中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏。
答案:C
3压榨完橘皮后,处理压榨液时,离心的目的是( )。
A.除去质量较小的残留固体物质
B.除去固体物和残渣
C.除去果蜡、果胶
D.除去水分
解析:将过滤得到的混合物进行离心,可以除去质量较小的残留固
体物质,从而使离心后得到的橘皮油是澄清透明的。
答案:A
4(2011·山东理综)研究发现柚皮精油和乳酸菌素(小分子蛋白
质)均有抑菌作用,两者的提取及应用如图所示。
(1)柚皮易焦糊,宜采用 法提取柚皮精油,该过程得到的糊
状液体可通过 除去其中的固体杂质。
(2)筛选乳酸菌A时可选用平板划线法或 接种。对新配制的
培养基灭菌时所用的设备是 。
实验前需对超净工作台进行 处理。
(3)培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供 。电泳法纯化乳
酸菌素时,若分离带电荷相同的蛋白质,则其分子量越大,电泳速度
。
(4)抑菌实验时,在长满致病菌的平板上,会出现以抑菌物质为中心
的透明圈。可通过测定透明圈的 来比较柚皮精油和乳酸
菌素的抑菌效果。
电泳法分离蛋白质时分子量越大,电泳速度越慢,反之则越快。培
养基菌落透明圈直径越大,说明柚皮精油和乳酸菌的抑菌效果越
好。
答案:(1)压榨 过滤
(2)稀释涂布平板法(或:稀释混合平板法) 高压蒸汽灭菌锅 消毒
(3)氮源 越慢
(4)直径(或:大小)
解析:柚皮精油宜采用压榨法进行提取,要除去其中杂质可采用过
滤法。培养基中的尿素可为乳酸菌提供氮源。(共31张PPT)
课题2 月季的花药培养
1.说出被子植物花粉发育的过程及花药培养产生花粉植株的两种途径。
2.说出影响花药培养的因素。
3.说出花药培养的基本技术。
一、被子植物的花粉发育
1.被子植物的花粉是在_____中由__________经过_____分裂而形成的,花
粉是单倍体的生殖细胞。
2.被子植物花粉的发育要经历____________时期、_____期和_____期等阶
段。
花药
花粉母细胞
减数
小孢子四分体
单核
双核
生根 移栽
两种途径之间没有绝对的界限,主要取决于培养基中____的种类及其__
_______。
激素
浓
度配比
二、产生花粉植株的两种途径
三、影响花药培养的因素
1.诱导花粉植株成功率高低的主要影响因素是__________与___________
___。
2.材料的选择与不同植物、同种植物亲本的生理状况,以及花粉发育时
期有关。从花药来看,应当选择花期早期的花药;从花粉来看,应当选择__
__期的花粉;从花蕾来看,应当选择_____________的花蕾。
材料的选择
培养基的组
成
完全未开放
单
核
思考:为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难
提示:花瓣松动后,微生物就可能侵入花药。
此时期的营养状态及生理状态比较好,对离体刺激敏感。
3.亲本植株的生长条件、材料的___________以及_________等对诱导成功
率都有一定影响。
低温预处理
接种密度
四、实验操作
1.材料的选取
选择花药时,一般要通过_____来确定花粉是否处于适宜的发育时期,此时
需要对花粉_______进行染色,最常用的方法有________法和焙花青—铬
钒法,它们分别可以将细胞核染成红色和蓝黑色。
镜检
细胞核
醋酸洋红
2.材料的消毒
通常先将花蕾用体积分数为_________浸泡大约30 s,立即取出,在无菌水
中清洗。取出后用无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分,再用质量分数为_________________溶液消毒,最后用无菌水冲洗3~5次。
70%的酒精
0.1%
的氯化汞
3.接种和培养
(1)剥离花药:灭菌后的花蕾,要在_____条件下除去萼片和花瓣。剥离花药
时,一是要注意尽量___________(否则接种后容易从受伤部位产生_______
___);二是要彻底去除_____,否则不利于_________或_______的形成。
(2)接种花药:剥离的花药要立刻接种到培养基上。通常每瓶接种______个
花药。
无菌
不损伤花药
愈伤组
织
花丝
愈伤组织
胚状体
7~10
(3)培养:利用的培养基是___培养基,pH为5.8,温度为___ ℃左右,幼小植株
形成后才需要光照。培养20~30 d后,花药开裂,长出________或释放出__________。前者还要转移到__________上,以便进一步分化出再生植株;后者
要尽快_____并转移到新的培养基上。
(4)通过愈伤组织形成的花粉植株,_________的数目常常会发生变化,因而
需要作进一步的鉴定和筛选。
MS
25
愈伤组织
胚
状体
分化培养基
分开
染色体组
菊花茎的组织培养与月季花药培养技术的异同
二者都是快速、大量繁殖花卉的技术手段。
菊花茎的组织培养 月季花药培养
外植体细胞类型 体细胞 生殖细胞
培养结果 正常植株 单倍体植株
光的要求 每日照射12 h 幼小植株形成
后才需要光照
相同点
理论依据、培养基的配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同
另外,花药培养的选材非常重要,需事先摸索适宜时期的花蕾;花
药裂开后,长出的愈伤组织或释放出的胚状体也要及时更换培养基;
花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药的培养难度
加大。
花药的全能性高于植物组织。另外,花粉植株属单倍体植株,高度不
育。如果需要育种,需对花粉植株幼苗进行秋水仙素处理,才能获得
正常可育的个体。
题型一 花粉的发育
【例题1】 (双选)关于被子植物花粉的形成,说法正确的是( )。
A.花粉是花粉母细胞经减数分裂形成的
B.花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期
C.花粉发育经历双核期时,两个细胞核中的遗传物质并不完全相同
D.花粉母细胞形成花粉粒中精子的过程是一系列减数分裂的过程
解析:花粉是由花粉母细胞经减数分裂形成的;其发育经历了小孢子
四分体时期、单核期和双核期等阶段。双核期两个细胞核是由一个
细胞核经有丝分裂产生的,它们具有完全相同的遗传物质。花粉粒
内的生殖细胞再经有丝分裂得到2个精子。
答案:AB
题型二 花药培养过程
【例题2】 下列有关花药离体培养的说法中,错误的是( )。
A.对材料的选择最常用的方法是焙花青—铬矾法,这种方法能将花
粉细胞核染成蓝黑色
B.材料消毒时需先用酒精浸泡,然后用氯化汞溶液或次氯酸钙溶液浸
泡,最后用无菌水冲洗
C.接种花药后一段时间内不需要光照,但幼小植株形成后需要光照
D.接种的花药长出愈伤组织或胚状体后,要适时转换培养基,以便进
一步分化成再生植株
解析:对材料的选择最常用的方法是醋酸洋红法。
答案:A
题型三 花药离体培养的应用
【例题3】 下图表示应用植物组织培养技术培育优质玉米的过程。
对此过程的相关描述错误的是( )。
A.B→E过程中细胞全能性的高低发生了改变
B.C试管中形成的是高度液泡化的薄壁细胞
C.A植株和F植株体细胞中的染色体组数相同
D.培养出的F植株一般不能直接应用于扩大种植
解析:分化程度越低的细胞,其全能性越高,因此经脱分化获得的细胞
全能性高于经再分化获得的细胞的全能性;A是正常植株,而F是经过
花粉离体培养获得的单倍体植株,染色体组数减少一半;培养出的F植
株是单倍体植株,具有植株弱小、高度不育等特点,因而一般不能直
接应用于扩大种植。
答案:C
1某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离,为了防止性状分离并
快速繁殖,可以利用该植物的一部分器官或组织进行培育,发育成完
整植株。进行离体培养时不应采用该植物的( )。
A.茎尖 B.子房壁 C.叶片 D.花粉粒
解析:花粉粒是由花粉母细胞经减数分裂形成的,细胞内的遗传物质
与亲本相比发生了很大变化,所以繁殖名贵花卉,为了防止性状分离,
既不能用种子繁殖,也不能用花粉粒进行组织培养。
答案:D
2选择花药时,确定花药发育时期最常用的方法是( )。
A.碘液染色法 B.焙花青—铬矾法
C.醋酸洋红法 D.直接镜检法
解析:在花药离体培养中,确定花药发育时期最常用的方法是醋酸洋
红法。花粉细胞核内有染色体,染色体易被碱性染料染成深色,而醋
酸洋红为碱性染料。通过染色,可以确定花粉发育时期。
答案:C
3(双选)下列说法错误的是( )。
A.镜检选择花药时需用醋酸洋红法将花粉细胞核染成红色或用焙花
青—铬矾法染成蓝黑色
B.盛花期的花蕾营养状态及生理状态较好,可提高花粉诱导的成功率
C.用于花蕾消毒的药品有体积分数为90%的酒精、无菌水及质量分
数为0.1%的氯化汞溶液等
D.灭菌后的花药从除去萼片和花瓣、剥离花药到将花药接种到培养
基上,整个过程都需要在无菌条件下进行
解析:初花期的花蕾营养状态及生理状态较好,可提高花粉诱导的成
功率。对花蕾消毒的药品中酒精的体积分数应为70%。
答案:BC
4下列不是影响花药培养因素的是( )。
A.材料的选择和培养基的组成
B.亲本植株的生长条件
C.材料的低温处理以及接种密度
D.做实验的时间
解析:花药离体培养是在实验室条件下进行的,不受时间的限制。
答案:D
5花粉母细胞经 分裂形成四个单倍体细胞,连在一起,叫
时期。四个单倍体细胞分开,进入 期。然后每个
单倍体细胞进行一次 分裂,形成2个细胞,一个是 细
胞,另一个是 细胞。生殖细胞再进行一次 分裂,形
成2个精子。从理论上讲,这三个细胞遗传物质 ,都是体细胞
的 ,所含基因 。
解析:花粉粒是由花粉母细胞经过减数分裂而形成的。被子植物花
粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期等阶段。在小
孢子四分体时期,4个单细胞连在一起,进入单核期,四分体的4个单倍
体细胞彼此分离,形成4个具有单细胞核的花粉粒。这时的细胞含浓
厚的原生质,核位于细胞的中央(单核居中期)。随着细胞不断长大,细
胞核由中央移向细胞一侧(单核靠边期),并分裂成1个生殖细胞核和1
个花粉管细胞核,进而形成两个细胞,一个是生殖细胞,一个是营养细
胞。生殖细胞将再分裂一次,形成两个精子。这两个精子的基因型
与营养细胞的基因型相同。
答案:减数 小孢子四分体 单核 有丝 营养 生殖 有丝 相
同 一半 相同(共32张PPT)
课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
1.说明乳酸菌发酵的原理。
2.说明比色法的原理。
3.能利用比色法测定泡菜制作过程中亚硝酸盐含量的变化。
一、泡菜的制作
1.乳酸菌发酵
(1)发酵微生物:泡菜的制作离不开_______。
(2)分布:在自然界中分布广泛,____、土壤、植物体表、人或动物的肠道
内都有乳酸菌分布。
(3)种类:常见的乳酸菌有__________和_________。
(4)代谢类型:乳酸菌的新陈代谢类型为异养______,在无氧条件下,将葡萄糖分解成______。乳酸杆菌常用于生产_____。
乳酸菌
空气
乳酸链球菌
乳酸杆菌
厌氧型
乳酸
酸奶
2.实验流程
3.操作注意事项
(1)泡菜坛的选择标准是火候好、_______、无砂眼、_______、_________
__,否则容易引起________。
无裂纹
坛沿深
盖子吻合
好
蔬菜腐烂
(2)腌制时要控制腌制的____、_____和_____的用量。温度过__、食盐用
量过低、腌制时间过__,容易造成细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量_____。一
般在腌制10 d后,亚硝酸盐含量开始_____。
思考:人们常说:“经常吃腌制、熏烤的食品容易患癌症。”这句话对吗
提示:对。这些食品中含有亚硝酸盐,亚硝酸盐在适宜的pH、温度和一定
的微生物作用下,会转变成致癌物质——亚硝胺。
时间
温度
食盐
短
增加
下降
高
二、亚硝酸盐的检测
1.亚硝酸盐
(1)物理性质:亚硝酸盐为白色粉末,易溶于__,在食品生产中用作食品添加
剂(一般用作防腐剂)。
(2)分布:在自然界中,亚硝酸盐分布广泛。
(3)对人体的影响:膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康,但是,当人体
摄入的亚硝酸盐总量达到________时,会引起中毒;当摄入总量达到___
时,会引起死亡。膳食中的绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形
式随尿排出,只有在特定条件下(适宜的pH、温度和一定的微生物作用),
才会转变成致癌物质——_______。它具有致癌、致畸等作用。
水
0.3~0.5 g
3 g
亚硝胺
(4)要求标准:我国卫生标准规定,亚硝酸盐的残留量在肉制品中不得超过________,酱腌菜中不超过________,而婴儿奶粉中不得超过 _______。
2.比色法测定亚硝酸盐含量的原理
在_________条件下,亚硝酸盐与____________发生________反应后,与_______________________结合形成_______色染料。将显色反应后的样品与已
知浓度的____________进行目测比较,可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的
含量。
3.测定步骤
配制溶液→_______________→______________→_____。
30 mg/kg
20 mg/kg
2 mg/kg
盐酸酸化
对氨基苯磺酸
重氮化
标准显色液
制备标准显色液
制备样品处理液
比色
玫瑰红
1.发酵过程中,泡菜中亚硝酸盐含量的变化
发酵初期,泡菜中微生物生长很快,如硝酸还原菌,就可以将蔬菜中硝
酸盐还原成亚硝酸盐,亚硝酸盐的含量逐步上升。
随着腌制时间延长,微生物代谢活动将氧气消耗殆尽,乳酸菌大量繁
殖,产生乳酸,抑制了乳酸菌以外其他微生物的生长繁殖。使蔬菜中
硝酸盐含量由于被氧化而减少,因此,亚硝酸盐的含量会逐渐下降并
趋于一个相对稳定的数值。
泡菜中亚硝酸盐的来源除了可以通过硝酸还原菌还原硝酸盐产生,还
可由硝化细菌氧化氨产生,另外,泡菜中的假丝酵母也可能会产生亚
硝酸盐。
即使不是腌制的蔬菜,有些鲜菜放置时间过长发生变黄、腐烂或煮熟
后存放太久,其中的硝酸盐也会在植物自身硝酸还原酶的作用下,或
某些微生物的作用下还原成亚硝酸盐,危害人体健康。
2.主要试剂的作用
(1)对氨基苯磺酸溶液与N 1 萘基乙二胺盐酸盐溶液:对氨基苯磺酸
重氮法测量亚硝酸盐含量。
(2)提取剂(氯化镉、氯化钡、浓盐酸):提取泡菜汁中的杂质,以利于
比色。
(3)氢氧化铝乳液:进一步吸附泡菜汁中色素、杂质,使泡菜汁透明澄
清,以便进行后续的显色反应。
(4)2.5 mol·L-1的氢氧化钠溶液:与泡菜汁中的部分物质形成沉淀。
在实验过程中,应比较不同时期亚硝酸盐含量的变化及其对泡菜
质量的影响。
比色后,如果发现样品液与标准液浓度不吻合,还应在已知浓度
范围内,改变浓度梯度,进一步配制标准显色液,重新比色。
3.果酒、果醋、腐乳、泡菜制作的原理、过程及条件的比较
这几种传统发酵技术都巧妙地利用了天然菌种,都为特定的菌种提供
了良好的生存条件,最终的发酵产物不是单一的组分,而是成分复杂
的混合物。
菌种及 其生活 方式 重要反应 发酵条件 操作提示
果 酒 酵母菌 兼性厌 氧型 C6H12O6 2C2H5OH+2
CO2 温度:18~25
℃,最适温度
为20 ℃左右 氧气:前期通
O2,后期控制
无O2 选材和材料
处理;防杂菌
污染;控制发
酵条件;正确
使用发酵装
置
果 醋 醋酸菌 好氧型 C2H5OH+O2
CH3COOH+
H2O 温度:30~35
℃ 氧气:充足
腐 乳 毛霉 兼性厌 氧型 蛋白质
多 肽、氨基酸 脂肪
甘 油、脂肪酸 温度:15~18
℃ 防杂菌污染;
控制盐、酒
、香辛料用
量;控制前、
后期发酵条
件
泡 菜 乳酸菌 厌氧型 C6H12O6 2C3H6O3 N +对氨基 苯磺酸 反应物+N 1 萘基乙二 胺盐酸盐
玫瑰红 色染料 防杂菌污染
密封严密 选择气密性
好的泡菜坛;
控制腌制条
件
泡菜中加盐太多,会使乳酸发酵迟缓;温度高时,即使未造成细菌
大量繁殖,也会因为发酵快而使得口味没有温度低的好。
泡菜的质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定,还可以通过
在显微镜下观察乳酸菌,比较不同时期泡菜坛中乳酸菌的含量来评定。
题型一 制作泡菜的原理
【例题1】 (双选)在泡菜的制作过程中,正确的是( )。
A.按照清水与盐的质量比为4∶1的比例配制盐水
B.按照清水与盐的质量比为5∶1的比例配制盐水
C.盐水入坛前要煮沸冷却,以防污染
D.在坛盖边沿的水槽中要注满水,以保证坛内的有氧环境
解析:泡菜的制作依靠的是乳酸菌的无氧呼吸,制作时要防止污染,以
防泡菜腐败变质。制作泡菜时清水与盐的质量比为4∶1,加食盐是
为了抑制其他杂菌的繁殖。
答案:AC
题型二 利用比色法测定亚硝酸盐含量
【例题2】 (2009·浙江高考改编)下面是有关泡菜制作的实验。请回
答:
泡菜发酵过程中,会产生多种酸,其中主要是 ,还有少量的
亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用 法,因为亚硝酸盐
与对氨基苯磺酸的反应产物能与N 1 萘基乙二胺盐酸盐耦联成
色化合物。进行样品测定时,还要取等量水进行同样的测定,
目的是 。
解析:泡菜发酵过程离不开乳酸菌,其产生的酸主要是乳酸和少量的
亚硝酸盐,亚硝酸盐总量达到0.3~0.5 g时就会引起人中毒,必须对泡
菜中亚硝酸盐含量进行测定。其测定方法可用比色法。
答案:乳酸(或有机酸) 比色 玫瑰红 作为对照
1制作泡菜所利用的乳酸菌最初来自于( )。
A.人工加入到泡菜水中的
B.所选蔬菜自身原有的
C.腌制过程中自生的
D.水中的乳酸菌
解析:制作泡菜所利用的乳酸菌最初来自于所选蔬菜自身原有的。
答案:B
2乳酸菌与酵母菌从结构上相比,后者最显著的特点是
( )。
A.无细胞器
B.有成形的细胞核
C.无DNA分子
D.不能进行无氧呼吸
解析:乳酸菌是细菌,属于原核生物,没有成形的细胞核,除核糖体外,
无其他细胞器。酵母菌是真菌,属于真核生物,有成形的细胞核,有多
种细胞器,可以进行无氧呼吸。
答案:B
3制泡菜过程中亚硝酸盐的含量变化( )。
A.先减少后增加 B.先增加后减少
C.逐渐增加 D.逐渐减少
解析:泡菜腌制过程中由于坛内环境中硝酸还原菌的繁殖,促进硝酸
盐还原为亚硝酸盐,但随腌制过程时间延长,乳酸菌大量繁殖,产生乳
酸,抑制硝酸盐还原菌繁殖,使亚硝酸盐含量逐渐下降。
答案:B
4下列关于亚硝酸盐含量测定过程的描述中,正确的是
( )。
A.重氮化→酸化→显色→比色
B.重氮化→酸化→比色→显色
C.酸化→重氮化→显色→比色
D.酸化→重氮化→比色→显色
结合形成玫瑰红色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准显
色液目测比较,可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
答案:C
解析:根据比色法测定亚硝酸盐含量的原理,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
5(双选)某人利用乳酸菌制作泡菜因操作不当导致泡菜腐烂。造
成泡菜腐烂的原因可能是( )。
A.坛口密封缺氧,抑制了乳酸菌的生长繁殖
B.坛口封闭不严,氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖
C.坛口封闭不严,氧气抑制了其他杂菌的生长和繁殖
D.坛口封闭不严,促进了需氧杂菌的生长和繁殖
天然存在的乳酸菌进行乳酸发酵。如不封闭,或封闭不严,则会有许
多需氧杂菌生长,蔬菜会腐烂。有时为了防止泡菜腐烂,也可在坛内
加些白酒,可抑制泡菜表面杂菌的生长,同时也可增加醇香感。
答案:BD
解析:制作泡菜的最后一步一般要用水封闭坛口,使坛内与坛外空气
隔绝,这是最简易的造成无氧环境的方法。这样,坛内可利用蔬菜中(共29张PPT)
专题4 酶的研究与应用
课题1 果胶酶在果汁生产中的作用
1.简述果胶酶的作用。
2.解释酶活性的概念。
3.阐明检测果胶酶的活性的方法。
4.探究温度和pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量。
一、果胶酶的作用
1.果胶是植物_______以及_______的主要组成成分之一,它是由________
__聚合而成的一种高分子化合物,不溶于水。在果汁加工中,果胶不仅会
影响______,还会使果汁_____。
2.果胶酶能够分解____,瓦解植物的_______及______,使榨取果汁更容易,
而果胶分解成可溶性的__________,也使得浑浊的果汁变得澄清。
3.果胶酶并不特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称,包括_______
_______酶、________酶和________酶等。
细胞壁
胞间层
半乳糖醛
酸
出汁率
浑浊
果胶
细胞壁
胞间层
半乳糖醛酸
多聚半
乳糖醛酸
果胶分解
果胶酯
思考:利用果胶酶进行果泥处理时,可不可以再加入蛋白酶促进细胞壁分
解
提示:不可以。因为果胶酶是蛋白质,加入蛋白酶后会使果胶酶被分解。
二、酶的活性与影响酶活性的因素
1.酶的活性:酶催化_____________的能力。
2.酶活性的高低可用在一定条件下,酶所催化的某一化学反应的_______
__来表示,即单位时间内、单位体积中反应物的______或产物的_______
来表示。
3.影响酶活性的因素有:_____、pH和__________等。
一定化学反应
反应速
度
减少量
增加量
温度
酶的抑制剂
4.实验设计
(1)探究温度对果胶酶活性的影响
①实验原理:果胶酶活性受温度影响,处于最适温度时,活性最高。果肉的
出汁率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小成_____。
②实验的变量:自变量是温度,因变量是果汁的澄清度和出汁率。
(2)探究pH对酶活性的影响
①实验原理:果胶酶活性受pH影响,处于最适pH时,活性最高,高于或低于
最适pH时酶活性降低。
②实验变量:自变量是___,因变量是果汁的______和出汁率。
正比
pH
澄清度
三、果胶酶的用量
1.果胶生产时,为了使果胶酶得到充分利用,应控制好酶的用量,用量多少
常通过测量__________来探究。
2.实验设计:自变量是_______的用量,因变量是果汁的_____。
果汁的体积
果胶酶
体积
1.果胶酶的组成及特点
果胶酶不是特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称;果胶酶的
化学本质是蛋白质,能被蛋白质酶水解掉;果胶酶具有酶的通性:只改
变反应速度,不改变反应的平衡点。
能够产生果胶酶的生物包括植物、霉菌、酵母菌和细菌等,食品
工业生产中需要的果胶酶主要来自霉菌发酵生产。可生成果胶酶的
霉菌有黑曲霉、米曲霉和文氏曲霉等。培养曲霉可用液体培养法,需
添加果胶作为诱导物。
2.探究温度与pH对酶活性的影响及探究果胶酶用量的两个实验的注
意事项
(1)在探究温度或pH的影响时,需要设置对照实验,不同的温度梯度之
间或不同的pH梯度之间就可以作为对照,这种对照称为相互对照。
如果将温度或pH作为变量,控制不变的量应有苹果泥的用量、果胶
酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自
变量,实验结果才能说明问题。
(2)在混合苹果泥和果胶酶之前,要将苹果泥和果胶酶分装在不同的
试管中恒温处理。这样可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的,
避免了苹果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度,从而影响果胶酶活
性的问题。
(3)在用果胶酶处理苹果泥时,为了使果胶酶能充分地催化反应,应用
玻璃棒不时搅拌。
题型一 果胶酶的作用及影响因素
【例题1】 果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶
能够分解果胶,瓦解植物的细胞壁及胞间层。请你完成以下有关果
胶酶和果汁生产的问题。
(1)在果汁生产中应用果胶酶可以提高 和 。
(2)某实验小组进行了“探索果胶酶催化果胶水解最适宜的pH”的
课题研究。本课题的实验步骤中,在完成“烧杯中分别加入苹果泥
、试管中分别注入果胶酶溶液、编号、编组”之后,有下面两种操
作:
的pH分别调至4、5、6……10。
方法二:将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥pH分别调至4、5、6…
…10,再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。
①请问哪一种方法更为科学 ________,并说明理由: ____________
___________________________________________________________
。
②实验操作中要用玻璃棒不时搅拌,其目的是 ,以减少实验
误差。
方法一:将试管中果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合,再把混合液
③如果用曲线图的方式记录实验结果,在现有的条件下,当横坐标表
示pH,纵坐标表示 时,实验的操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解,在下图中选择一个最可能是实验结果的
曲线图: 。若实验所获得的最适pH=m,请你在所选的曲线图
中标出“m”点的位置。
解析:果胶酶可以提高果汁的出汁率和澄清度。方法二是将试管中
的果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pH分别调至4、5、6……10,再把pH
相等的两溶液相混合,这样操作能够确保酶的反应环境从一开始便
达到实验预设的pH环境。否则,由于酶在pH升高或降低时把果胶分
解了,造成误差。实验操作中要用玻璃棒不时搅拌的目的是使酶和
反应物(果胶)充分地接触,以减少实验误差。实验中的坐标图,横坐标
表示pH,纵坐标表示果汁体积最合适。在一定范围内,随pH增大,酶的
活性增强,生产的果汁多,体积增大;超过最适pH,随pH增大,酶的活性
减弱,生产的果汁少,体积减小。
答案:(1)出汁率 澄清度
(2)①方法二 方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到
实验预设的pH环境(或回答“方法一的操作会在达到预定pH之前就
发生了酶的催化反应”也可)
②使酶和反应物(果胶)充分地接触
③果汁体积 甲 如下图所示
甲
题型二 实验变量
【例题2】 探究温度、pH对果胶酶活性的影响和探究果胶酶用量的
三个实验中,实验变量依次为( )。
A.温度、酶活性、酶用量
B.苹果泥用量、pH、果汁量
C.反应时间、酶活性、酶用量
D.温度、pH、果胶酶用量
正确答案。
答案:D
反思领悟:设计实验时应该遵循单一变量原则、对照原则和等量原
则进行实验设计,才能得出正确的结论。
解析:首先要明确实验变量、反应变量等基本概念,在此基础上,针对
三个探究实验进行分析。实验一为探究果胶酶的最适温度,实验二
为探究果胶酶的最适pH,实验三为探究果胶酶的最适用量,从而选出
1(双选)下列关于酶的叙述不正确的是( )。
A.酶是活细胞产生的具有催化能力的一类特殊的蛋白质
B.参加反应的前后,酶的化学性质不变
C.酶的活性受环境的pH和温度的影响
D.酶在细胞内才能发挥作用,离开细胞即失效
解析:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是
蛋白质。酶是活细胞产生的,但酶发挥作用并不一定都在细胞内。
如各类消化酶是消化腺细胞产生并分泌的,在消化道内消化有机物.
答案:AD
2以下关于果胶酶的叙述正确的是( )。
A.果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等
B.果胶酶的化学成分为固醇
C.果胶酶的催化作用不受温度影响
D.果胶酶可以催化多种化学反应
解析:果胶酶同其他大多数酶一样,其主要成分是蛋白质,其催化作用
受温度和pH等因素的影响,果胶酶只能催化果胶的分解。
答案:A
3下列哪一项说法是错误的 ( )
A.酶是细胞合成的生物催化剂
B.温度、pH和酶的抑制剂等条件会影响果胶酶的活性
C.果胶酶能催化果胶分解,但不能提高水果的出汁率,只能使果汁变
得澄清
D.生产果汁时,为了使果胶酶得到充分的利用,节约成本,需要控制好
酶的用量
解析:果胶酶能使果汁变得澄清,并能提高水果的出汁率。
答案:C
4在用果胶酶处理果泥时,为了使果胶酶能够充分地催化反应,应
采取的措施是( )。
A.加大果泥用量
B.加大果胶酶用量
C.进一步提高温度
D.用玻璃棒不时地搅拌反应混合物
解析:用玻璃棒不断搅拌反应混合物,可使果胶酶和果泥充分接触,更
好地催化反应。
答案:D(共31张PPT)
课题3 酵母细胞的固定化
1.说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。
2.说出利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。
一、固定化酶的应用实例
1.高果糖浆的生产需要使用_____________,它能将葡萄糖转化成果糖。
这种酶的______好,可以持续发挥作用。但是,酶溶解于葡萄糖溶液后,就
无法从糖浆中回收,造成很大的浪费。
2.葡萄糖异构酶固定:将酶固定在一种颗粒状的____上,再将这些酶颗粒
装到一个______内,柱子底端装上分布着许多小孔的_____。酶颗粒无法
通过筛板上的小孔,而反应溶液却可以自由出入。
3.高果糖浆的生产操作:生产过程中,将___________从反应柱的上端注入,
使其流过反应柱,与_____________接触,转化成果糖,从反应柱的下端流出。
葡萄糖异构酶
稳定性
载体
反应柱
筛板
葡萄糖溶液
葡萄糖异构酶
二、固定化技术的方法
1.固定化酶和固定化细胞技术是利用_____或____方法将酶或细胞固定在
一定空间内的技术,包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说,
酶更适合采用_________和_________法固定化,而细胞多采用_____法固定
化。这是因为细胞个大,而酶分子很小;个大的细胞难以被____或_____,而
个小的酶容易从________中漏出。
2.包埋法固定化细胞即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的________
__中。常用的载体有____、______、海藻酸钠、__________和________
______等。
物理
化学
化学结合
物理吸附
包埋
吸附
结合
包埋材料
多孔性载
体
明胶
琼脂糖
醋酸纤维素
聚丙烯
酰胺
三、实验操作
1.酵母细胞的活化
在缺水的状态下,微生物会处于休眠状态。活化就是让处于____状态的
微生物重新恢复正常的生活状态。
2.配制物质的量浓度为0.05 mol·L-1的CaCl2溶液
3.配制海藻酸钠溶液
配制海藻酸钠溶液时要用酒精灯加热,边加热边____,加热时要用____,或
者________,直至完全溶化。
休眠
小火
间断加热
搅拌
4.海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温,再加入已活化的酵母细胞,进行充
分搅拌,使其混合均匀,再转移至注射器中。
5.固定化酵母细胞
以____的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的______溶液中,形
成凝胶珠状,将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡__ min左右。
6.将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2~3次,放入用于发酵的葡
萄糖溶液中,再置于25 ℃下发酵24 h后,会发现有气泡产生,同时有酒味散
发。
工业生产中,细胞的固定化是在___________条件下进行的。
CaCl2
30
严格无菌的
恒定
1.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的比较
直接使用酶 固定化酶 固定化细胞
酶的种类 一种或几种 一种 一系列酶
常用载体 — 高岭土、皂土
、硅胶、凝胶 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺
制作方法 — 化学结合法、
物理吸附法 包埋法
是否需要 营养物质 否 否 是
催化反应 单一或多种 单一 一系列
反应底物 各种物质(大分
子、小分子) 各种物质(大分
子、小分子) 小分子物质
优点 催化效率高,低
耗能、低污染
等 酶既能与反应
物接触,又能与
产物分离,同时,
固定在载体上
的酶还可以被
反复利用 成本低,操作更
容易
续表
直接使用酶 固定化酶 固定化细胞
不足 对强酸、强碱、高温和有机溶剂等环境条件非常敏感,容易失活;溶液中
的酶很难回收,不能被再次利用,提高了生产成本;反应后酶会混在产物中,
可能影响产品质量 一种酶只能催
化一种化学反
应,而在生产实
践中,很多产物
的形成都是通
过一系列的酶
促反应才能得
到的 固定后的细胞
与反应物不容
易接近,尤其是
大分子物质,可
能导致反应效
率下降等
2.具体操作过程中的注意事项
(1)酵母细胞所需要的活化时间较短,一般需要1 h左右。此外,酵母细
胞活化时体积会变大,因此活化前应该选择体积足够大的容器,以避
免酵母细胞的活化液溢出容器外。
(2)加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环,关系到实验的成败,
一定按照教材的提示进行操作。海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的
质量。如果海藻酸钠浓度过高,将很难形成凝胶珠;如果浓度过低,形
成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少,影响实验效果。
凝胶珠颜色过浅,呈白色,说明海藻酸钠溶液浓度低,包埋细胞少;
如果形成的凝胶珠不是圆形或椭球形,则说明海藻酸钠溶液浓度偏
高,制作失败。
(3)刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间,以便形成稳定的
结构。检验凝胶珠的质量是否合格,可以使用下列方法。一是用镊子
夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压,如果凝胶珠不容易破裂,没
有液体流出,就表明凝胶珠的制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝
胶珠,如果凝胶珠很容易弹起,也能表明制备的凝胶珠是成功的。
题型一 酶或细胞固定化的方法
【例题1】 试分析下图中,哪一种与用海藻酸钠作载体制备的固定化
酵母细胞相似 ( )
解析:A、B 选项适合于酶的固定化,C选项既用于酶固定,也可用于细
胞固定。制备固定化酵母细胞用的是包埋法,即将酵母菌包埋在海
藻酸钠制成的凝胶珠中,所以与D选项相似。
答案:D
反思领悟:固定化酶和固定化细胞通常采用包埋法、化学结合法和
物理吸附法。海藻酸钠作载体制备的是固定化酵母细胞。
题型二 固定化酶或细胞的制备过程
【例题2】 在制备固定化酵母细胞的实验中,CaCl2溶液的作用是( )。
A. 用于调节溶液pH B.用于进行离子交换
C.用于胶体聚沉 D.用于为酵母菌提供Ca2+
解析:海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质溶液的作用下,发生聚沉, 形
成凝胶珠,其作用机理是由于盐离子的电荷与胶体微粒电荷相互吸
引,形成更大的胶体颗粒,类似于人体红细胞与抗凝集素之间的凝集
反应。
答案:C
题型三 酶和细胞固定化技术的应用
【例题3】 (2010·江苏高考改编)下图1表示制备固定化酵母细胞的有
关操作,图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图,下列叙述
不正确的是( )。
A.刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液
B.图1中X溶液为CaCl2溶液,其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
C.图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触
D.图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中
解析:刚溶化的海藻酸钠应冷却后再与酵母菌混合,否则温度过高会
导致酵母菌死亡。
答案:A
1固定化酶技术常采用( )。
A.包埋法 B.化学结合和物理吸附法
C.活化法 D.微囊化法
解析:酶的体积较小,容易从包埋材料中漏出来,所以一般采用化学结
合和物理吸附法固定化。
答案:B
2在使用包埋法固定细胞中,下列哪一项不是常用的载体 ( )
A.明胶 B.琼脂糖
C.海藻酸钠 D.纤维素
解析:常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙
烯酰胺等。
答案:D
3下面是制备固定化酵母细胞的步骤,其中排列顺序正确的是( )。
①配制CaCl2溶液 ②配制海藻酸钠溶液 ③海藻酸钠溶液与酵母
细胞混合 ④酵母细胞的活化 ⑤固定化酵母细胞
A.①②③④⑤ B.④①③②⑤
C.④⑤②①③ D.④①②③⑤
解析:制备固定化酵母细胞的基本步骤是:酵母细胞的活化→配制
CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→
固定化酵母细胞。
答案:D
4下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述,正确的是 ( )。
A.固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显
B.固定化酶的应用中,要控制好pH、温度和溶解氧
C.利用固定化酶降解水体中有机磷农药,需提供适宜的营养条件
D.利用固定化酵母细胞进行发酵,糖类的作用只是作为反应底物
解析:A项中,固定化细胞技术最大的用途就是连续催化反应。B项中,
不需控制溶解氧;C项中,不需各种营养条件;D项中,糖类的作用不只
是作为反应底物。
答案:A
5(2011·江苏高考)下列有关酶的制备和应用的叙述,正确的是( )。
A.酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶
B.透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化
C.棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤
D.多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层
解析:酸解法不能用于酶的分离与纯化,棉织物可以使用添加纤维素
酶的洗衣粉洗涤,纤维素酶虽不能直接去除衣物上的污垢,但能使纤
维的结构变得蓬松,从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗
涤剂充分接触,使洗涤剂的去污效果更好。多酶片中的胃蛋白酶应
位于片剂的最表层。
答案:A
