高二生物選修1生物技術實踐四川建議7課題課后答案

1、高二生物技術實踐討論、思考、結果分析與評價、課后習題答案專題1 傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用課題1 果酒和果醋和制作（一）旁欄思考題P41.你認為應該先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為什么？答：應該先沖洗，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.你認為應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

2、最適溫度范圍內。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？結合果酒、果醋的制作原理，你認為應該如何使用這個發(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

3、鵝頸瓶。使用該裝置制酒時，應該關閉充氣口；制醋時，應將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。（三）課題成果評價（一）果酒的制作是否成功發(fā)酵后取樣，通過嗅味和品嘗進行初步鑒定。此外，還可用顯微鏡觀察酵母菌，并用重鉻酸鉀檢驗酒精的存在。如果實驗結果不理想，請學生分析失敗原因，然后重新制作。（二）果醋的制作是否成功首先通過觀察菌膜的形成、嗅味和品嘗進行初步鑒定，再通過檢測和比較醋酸發(fā)酵前后的pH作進一步的鑒定。此外，還可以通過在顯微鏡下觀察發(fā)酵液中是否有醋酸菌，并統(tǒng)計其數量作進一步鑒定。（四）練習2.提示：大規(guī)模生產時需要進行更為全面周詳的考慮，如原料的來源與選擇、菌種的培育與選擇、發(fā)酵的設備、發(fā)酵條件的自動化

4、控制，以及如何嚴格控制雜菌污染；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品。在實際生產中還需沉淀過濾、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.提示：需考慮廠房、設備投資、原材料采購、工人人數及工資、產品種類、生產周期、銷售渠道、利潤等問題。專題二 微生物的培養(yǎng)與應用課題一 實驗室的微生物培養(yǎng)P15旁欄思考題：無菌技術除了用來防止實驗室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外，還有什么目的？答：無菌技術還能有效避免操作者自身被微生物感染。P16旁欄思考題：請你判斷以下材料或用具是否需要消毒或滅菌。如

5、果需要，請選擇合適的方法。（1） 培養(yǎng)細菌用的培養(yǎng)基與培養(yǎng)皿（2） 玻棒、試管、燒瓶和吸管（3） 實驗操作者的雙手答：（1）、（2）需要滅菌；（3）需要消毒。 P17倒平板操作的討論1.培養(yǎng)基滅菌后，需要冷卻到50 左右時，才能用來倒平板。你用什么辦法來估計培養(yǎng)基的溫度？答：可以用手觸摸盛有培養(yǎng)基的錐形瓶，感覺錐形瓶的溫度下降到剛剛不燙手時，就可以進行倒平板了。2.為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰？答：通過灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養(yǎng)基。3.平板冷凝后，為什么要將平板倒置？答：平板冷凝后，皿蓋上會凝結水珠，凝固后的培養(yǎng)基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以使培養(yǎng)基表面的水分更好地揮發(fā)，

6、又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。4.在倒平板的過程中，如果不小心將培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個平板還能用來培養(yǎng)微生物嗎？為什么？答：空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養(yǎng)基上滋生，因此最好不要用這個平板培養(yǎng)微生物。P18平板劃線操作的討論1.為什么在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環(huán)？在劃線操作結束時，仍然需要灼燒接種環(huán)嗎？為什么？答：操作的第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物；每次劃線前灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結束后，接種環(huán)上殘留的菌種，使下一次劃線時，接種環(huán)上的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過劃線次數的增加，使每次劃線時菌種的

7、數目逐漸減少，以便得到菌落。劃線結束后灼燒接種環(huán)，能及時殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細菌污染環(huán)境和感染操作者。2.在灼燒接種環(huán)之后，為什么要等其冷卻后再進行劃線？答：以免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種。3.在作第二次以及其后的劃線操作時，為什么總是從上一次劃線的末端開始劃線？答：劃線后，線條末端細菌的數目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使細菌的數目隨著劃線次數的增加而逐步減少，最終能得到由單個細菌繁殖而來的菌落。P19涂布平板操作的討論涂布平板的所有操作都應在火焰附近進行。結合平板劃線與系列稀釋的無菌操作要求，想一想，第2步應如何進行無菌操作？答：應從操作的各個細節(jié)保證“無菌”。例如

8、，酒精燈與培養(yǎng)皿的距離要合適、吸管頭不要接觸任何其他物體、吸管要在酒精燈火焰周圍；等等。P20六、課題成果評價1.培養(yǎng)基的制作是否合格如果未接種的培養(yǎng)基在恒溫箱中保溫12 d后無菌落生長，說明培養(yǎng)基的制備是成功的，否則需要重新制備。2.接種操作是否符合無菌要求如果培養(yǎng)基上生長的菌落的顏色、形狀、大小基本一致，并符合大腸桿菌菌落的特點，則說明接種操作是符合要求的；如果培養(yǎng)基上出現(xiàn)了其他菌落，則說明接種過程中，無菌操作還未達到要求，需要分析原因，再次練習。3.是否進行了及時細致的觀察與記錄培養(yǎng)12 h與24 h后的大腸桿菌菌落的大小會有明顯不同，及時觀察記錄的同學會發(fā)現(xiàn)這一點，并能觀察到其他一些細

9、微的變化。這一步的要求主要是培養(yǎng)學生良好的科學態(tài)度與習慣。P20練習1.提示：可以從微生物生長需要哪些條件的角度來思考。例如，微生物的生長需要水、空氣、適宜的溫度，食品保存可以通過保持干燥、真空的條件，以及冷藏等方法來阻止微生物的生長。2.提示：可以從這三種培養(yǎng)技術的原理、操作步驟等方面分別進行總結歸納。例如，這三種培養(yǎng)技術都需要為培養(yǎng)物提供充足的營養(yǎng)，但無土栽培技術的操作并不需要保證無菌的條件，而其他兩種技術都要求嚴格的無菌條件。3.提示：這是一道開放性的問題，答案并不惟一，重點在于鼓勵學生積極參與，從不同的角度思考問題。例如，正是由于證明了微生物不是自發(fā)產生的，微生物學才可能發(fā)展成為一門獨

10、立的學科；巴斯德實驗中用到的加熱滅菌的方法導致了有效的滅菌方法的出現(xiàn)，而這一滅菌原理也適用于食品的保存等。課題二 土壤中分解尿素的細菌的分離與計數P22旁欄思考題1.想一想，如何從平板上的菌落數推測出每克樣品中的菌落數？答：統(tǒng)計某一稀釋度下平板上的菌落數，最好能統(tǒng)計3個平板，計算出平板菌落數的平均值，然后按課本旁欄的公式進行計算。P22兩位同學用稀釋涂布平板法測定同一土壤樣品中的細菌數，在對應稀釋倍數106的培養(yǎng)集中，得到以下兩種統(tǒng)計結果：1.第一位同學在該濃度下涂布了一個平板，統(tǒng)計的菌落數為230；2.第二位同學在該濃度下涂布了三個平板第一位同學只涂布了一個平板，沒有設置重復組，因此結果不具

11、有說服力。第二位同學考慮到設置重復組的問題，涂布了3個平板，但是，其中1個平板的計數結果與另2個相差太遠，說明在操作過程中可能出現(xiàn)了錯誤，因此，不能簡單地將3個平板的計數值用來求平均值。P22設置對照A同學的結果與其他同學不同，可能的解釋有兩種。一是由于土樣不同，二是由于培養(yǎng)基污染或操作失誤。究竟是哪個原因，可以通過實驗來證明。實驗方案有兩種。一種方案是可以由其他同學用與A同學一樣的土樣進行實驗，如果結果與A同學一致，則證明A無誤；如果結果不同，則證明A同學存在操作失誤或培養(yǎng)基的配制有問題。另一種方案是將A同學配制的培養(yǎng)基在不加土樣的情況下進行培養(yǎng)，作為空白對照，以證明培養(yǎng)基是否受到污染。通過

12、這個事例可以看出，實驗結果要有說服力，對照的設置是必不可少的。P24旁欄思考題為什么分離不同的微生物要采用不同的稀釋度？測定土壤中細菌的總量和測定土壤中能分解尿素的細菌的數量，選用的稀釋范圍相同嗎？這是因為土壤中各類微生物的數量（單位：株/kg）是不同的，例如在干旱土壤中的上層樣本中：好氧及兼性厭氧細菌數約為2 185萬，放線菌數約為477萬，霉菌數約為23.1萬。因此，為獲得不同類型的微生物，就需要按不同的稀釋度進行分離，同時還應當有針對性地提供選擇培養(yǎng)的條件。P25 結果分析與評價1培養(yǎng)物中是否有雜菌污染以及選擇培養(yǎng)基是否篩選出菌落對照的培養(yǎng)皿在培養(yǎng)過程中沒有菌落生長，說明培養(yǎng)基沒有被雜菌

13、污染。牛肉膏培養(yǎng)基的菌落數目明顯大于選擇培養(yǎng)基的數目，說明選擇培養(yǎng)基已篩選出一些菌落。2樣品的稀釋操作是否成功如果得到了2個或2個以上菌落數目在30300的平板，則說明稀釋操作比較成功，并能夠進行菌落的計數。3重復組的結果是否一致如果學生選取的是同一種土樣，統(tǒng)計的結果應該接近。如果結果相差太遠，教師需要引導學生一起分析產生差異的原因。P26練習2.提示：反芻動物的瘤胃中含有大量的微生物，其中也包括分解尿素的微生物。由于瘤胃中的微生物多為厭氧菌，接觸空氣后會死亡，因此分離其中能分解尿素的微生物除了需要準備選擇培養(yǎng)基外，還應參照厭氧菌的培養(yǎng)方法進行實驗設計。專題4 酶的研究與應用課題1 探討加酶洗

14、衣粉的洗滌效果一、基礎知識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分解為小分子物質，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，科學家通過基因工程生產出了特殊的酶，并制成酶制劑，解決了這個問題。3、加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

15、、實驗設計實例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，可以將相應的大分子物質分解為小分子物質，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

16、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，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

17、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、同樣強度充分攪拌相同時間。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、脂肪酶洗衣粉、淀粉酶洗衣粉、復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

18、一類型的，若某小組的拿到的是滴入奶漬的污染布，請設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、復合酶洗衣粉和普通洗衣粉。用玻璃棒同時、同樣強度充分攪拌相同時間。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合酶洗

19、衣粉普通洗衣粉1奶漬2油漬3番茄汁結果分析 思考：將不同小組的實驗結果都作統(tǒng)計并記入上表后，可以得到哪些結論？【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準判斷洗滌效果？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1.答：列表比較如下。  普通洗衣粉加酶洗衣粉相同點表面活性劑可以產生泡沫，可以將油脂分子分散開；水軟化劑可以分散污垢；等等。不同

20、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，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；溶液中的酶很難回收，不能再次利用，提高了生產成本；反應后的酶會混合在產物中，如不除去，會影響產品質量。設想：將酶固定在不溶于水的載體上。優(yōu)點：使酶既能與反應物接觸，又能與產物分離，同時，固定在載體上的酶還可以反復利用。2、問題：一種酶只能催化一種化學反應，而在生產實踐中，很多產物的形成都是通過一系列的酶促反應才能得到的。設想：將合成酶的細胞直接固定。優(yōu)點：成本更

21、低，操作更容易。一、基礎知識（一）固定化酶的應用實例1、高果糖漿是指果糖含量為42%左右的糖漿，能將葡萄糖轉化為果糖的酶是葡萄糖異構酶。2、使用固定化酶技術，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柱內，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，而反應溶液卻可以自由出入。生產過程中，將葡萄糖溶液從反應柱的上端注入，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。反應柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產成本，提高了果糖的產量和質量。（二）固定化細胞技術1、固定化酶和固定化細胞是利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間內的技術，

22、包括包埋法、化學結合法和物理吸附法。2、一般來說，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。這是因為細胞體積比酶分子的體積大；體積大的細胞難以被吸附或結合，而個小的酶容易從包埋材料中漏出。3、包埋法法固定化細胞，即將微生物細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）制備固定化酵母細胞1酵母細胞的活化活化就是處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復正常的生活狀態(tài)。2配制物質的量的濃度為0.05mol/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火間斷加熱，重復幾次，并不斷攪拌，直到海藻酸

23、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）用固定化酵母細胞發(fā)酵1將固定好的酵母細胞（凝膠珠）用蒸餾水沖洗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25下發(fā)酵24h（時間）。三、結果分析與評價（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胞數目少，影響實

24、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胞發(fā)酵產生酒精，可以看到產生了很多氣泡，同時會聞到酒味。四、課題延伸工業(yè)生產中，細胞的固定化技術是在嚴格無菌的條件下進行的。【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，提高了生產成本；反應后酶會混在產物中，可能影響產品質量。固定化酶酶既能與反應物接觸，又能與產物分離，同時，固定在載體上的酶還可以被反復利用。一

25、種酶只能催化一種化學反應，而在生產實踐中，很多產物的形成都通過一系列的酶促反應才能得到的。固定化細胞成本低，操作更容易。固定后的酶或細胞與反應物不容易接近，可能導致反應效果下降等。3.提示：可以從酶的結構的多樣性，對理化條件的敏感程度等角度思考。【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0.51 h，教師需要提前做好準備。此外，酵母細胞活化時體積會變大，因此活化前應該選擇體積足夠大的容器，以避免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最重要的一環(huán)，涉及到實驗

26、的成敗，教師一定要提醒學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胞的質量。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胞的數目少，影響實驗效果。3、剛形成的凝膠珠應在CaCl2溶液中浸泡一段時間，以便形成穩(wěn)定的結構。檢驗凝膠珠的質量是否合格，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擠壓，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 和蛋白質技術課題1 DNA的粗提取與鑒定一、基礎知識（一）提取DNA的方法提取生物大分

27、子的基本思路是選用一定的物理或化學方法分離具有不同物理或化學性質的生物大分子。對于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA與RNA、蛋白質和脂質等在物理和化學性質方面的差異，提取DNA，去除其他成分。（1）DNA的溶解性：l DNA和蛋白質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，選擇適當的鹽濃度就能使DNA充分溶解，而使雜質沉淀，或者相反，以達到分離目的。l 此外，DNA不溶于酒精溶液，但是細胞中的某些蛋白質則溶于酒精。利用這一原理，可以將DNA與蛋白質進一步的分離。（2）DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐受性：蛋白酶能水解蛋白質，但是對DNA沒有影響。大多數蛋白質不能忍受6080

28、oC的高溫，而DNA在80以上才會變性。洗滌劑能夠瓦解細胞膜，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）破碎細胞，獲取含DNA的濾液 動物細胞的破碎比較容易，以雞血細胞為例，在雞血細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

29、研磨液。（三）去除濾液中的雜質 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。方案二 直接在濾液中加入嫩肉粉，反應1015min，嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能夠分解蛋白質。方案三 將濾液放在6075的恒溫水浴箱保溫1015min，注意嚴格控制溫度范圍。（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（體積分數為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。2、取兩支20ml的試管，各加入物質的量濃度為2mol/L的NaCl溶液5m

30、l，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?；旌暇鶆蚝螅瑢⒃嚬苤糜诜兴屑訜?min，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。實例：用雞血細胞液粗提取DNA并鑒定（蘇教版必修2）步驟操作圖示1、提取雞血細胞的細胞核物質將制備好的雞血細胞液（已在課前配好）510mL，注入到50ml燒杯中。向燒杯中加入蒸餾水20mL，同時用玻璃棒沿一個方向快速攪拌5min，然后，用放有紗布的漏斗將血細胞過濾至1000mL的燒杯中，取其濾液。2、溶解細胞核內的DNA將物質的量濃度為2molL的NaCl溶液40 mL加入到濾

31、液中，并作玻璃棒沿一個方向攪拌1min，使其混合均勻，這時DNA在溶液中呈溶解狀態(tài)。3、析出含DNA的粘稠物沿燒杯內壁緩緩加入蒸餾水，同時用玻璃棒沿一個方向不停地輕輕攪拌，這時燒杯中有絲狀物出現(xiàn)。繼續(xù)加入蒸餾水，溶液中出現(xiàn)的黏稠物會越來越多。當黏稠物不再增加時停止加入蒸餾水。4、濾取含DNA的粘稠物用放多層紗布的漏斗，過濾溶液至1000 mL的燒杯中。取紗布上的黏稠物。5、將DNA的粘稠物再溶解取一個50 mL燒杯，向燒杯內注入物質的量濃度為2molL的NaCl溶液20 mL。用鈍頭鑷子將紗布上的黏稠物夾至NaCl溶液中，用玻璃棒沿一個方向不停地攪拌3min，使黏稠物盡可能多地溶解于溶液中。6

32、、過濾含DNA的氯化鈉溶液取一個100 mL燒杯，用放有兩層紗布的漏斗過濾以上溶液。取其濾液（DNA溶于濾液中）。7、提取含雜質較少的DNA在上述濾過的溶液中，加入冷卻的、體積分數為95的酒精溶液50 mL（加入時動作要慢），并作用玻璃棒沿一個方向攪拌，溶液中會出現(xiàn)含雜質較少的絲狀物。當玻璃棒上出現(xiàn)絲狀物纏繞時，繼續(xù)慢慢攪拌，至不再增加時，用玻璃棒將絲狀物卷起，并用濾紙吸取上面的水分。8、DNA的鑒定取兩支20 mL的試管，各加入物質的量濃度為0.015molL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4 mL的二苯胺試劑?；旌暇鶆蚝?/p>

33、，將試管置于沸水中加熱5min，等試管冷卻后，觀察并且比較兩支試管中溶液顏色的變化。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

34、現(xiàn)錯誤，需要重新制備。2、分析DNA中的雜質本實驗提取的DNA粗制品有可能仍然含有核蛋白、多糖、RNA等雜質。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混合物，在嚴格的科學實驗中很少使用。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胞破裂？

35、答：蒸餾水對于雞血細胞來說是一種低滲液體，水分可以大量進入血細胞內，使血細胞脹裂，再加上攪拌的機械作用，就加速了雞血細胞的破裂（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，會對實驗結果產生怎樣的影響？答：研磨不充分會使細胞核內的DNA釋放不完全，提取的DNA量變少，影響實驗結果，導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胞成分？答：可能含有核蛋白、多糖和RNA等雜質。5為什么反復地溶解與析出DNA，

36、能夠去除雜質？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；用低鹽濃度使DNA析出，能除去溶解在低鹽溶液中的雜質。因此，通過反復溶解與析出DNA，就能夠除去與DNA溶解度不同的多種雜質。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蛋白，從而使提取的DNA與蛋白質分開；方案三利用的是DNA和蛋白質對高溫耐受性的不同，從而使蛋白質變性，與DNA分離。（二）討論題圖5-1是DNA在NaCl溶液中的溶解度曲線，請根據曲線圖，思考下面的問題1在什么濃度下，DNA的溶解度最小？DNA在NaCl溶液中的溶解度是如何變化的？答：在NaCl溶液濃度為0.14mol/L時， D

37、NA的溶解度最小；當NaCl溶液濃度低于0.14mol/L時，隨著NaCl溶液濃度的升高，DNA的溶解度降低；當NaCl溶液濃度高于0.14mol/L時，隨著NaCl溶液濃度的升高，DNA的溶解度升高。2如何通過控制NaCl溶液的濃度使DNA在鹽溶液中溶解或析出？答：根據DNA在0.14mol/L NaCl溶液中溶解度最小的特性，一般先用較高濃度2mol/L的NaCl溶液使DNA溶解，然后再用蒸餾水稀釋至0.14mol/L使DNA析出。（三）練習1答：提取DNA的第一步是材料的選取，其目的是一定要選取DNA含量較高的生物材料，否則會由于實驗過程中或多或少的損失而造成檢測的困難；第二步是DNA的

38、釋放和溶解，這一步是實驗成功與否的關鍵，要盡可能使細胞內的DNA全部溶解；第三步是DNA的純化，即根據DNA的溶解特性、對酶及高溫的耐受性的不同等特性，最大限度地將DNA與雜質分開；最后一步是對DNA進行鑒定，這是對整個實驗的結果的檢測。2答：提取蛋白質比提取DNA的難度大。這是因為，與DNA相比，蛋白質對溫度、鹽濃度、pH等條件要敏感得多，很容易失活；并且蛋白質的空間結構多種多樣，理化性質各不相同，使得蛋白質的提取沒有一種統(tǒng)一的方法，只能根據特定蛋白質的特性摸索提取的條件，設計特定的方法。【知識拓展】1制備雞血細胞液時，為什么要在新鮮的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

39、中加入抗凝劑檸檬酸鈉，防止血液凝固。其原理是檸檬酸鈉能與血漿中Ca2+發(fā)生反應，生成檸檬酸鈣絡合物，血漿中游離的Ca2+大大減少，血液便不會凝固。2雞血離心或靜置沉淀后，為什么要棄出上清液？答：因為上清液是血漿，沒有血細胞。DNA主要存在于試管底部的雞血細胞的細胞核中，所以提取雞血中的DNA時，要除去血液中的上清液。3盛放雞血細胞液的容器最好是塑料容器，為什么？答：雞血細胞破碎以后釋放出的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于細胞內DNA的含量本來就比較少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的DNA就會更少。因此，實驗過程中最好使用塑料的燒杯和試管，這樣可以減少提取過程的DNA的損失。4為什么析出DN

40、A時要用冷卻的酒精？答：預冷的酒精溶液具有以下優(yōu)點。一是抑制核酸水解酶的活性，防止DNA 降解；二是降低分子運動，易于形成沉淀析出；三是低溫有利于增加DNA分子的柔韌性，減少斷裂。課題2 血紅蛋白的提取和分離一、基礎知識（一）凝膠色譜法1、凝膠色譜法也稱做分配色譜法，是根據相對分子質量大小分離蛋白質的有效方法。2、凝膠實際上是一些微小的多孔球體，這些小球體大多數是由多糖類化合物構成的，如葡聚糖或瓊脂糖。3、在小球體內部有許多貫穿的通道，相對分子質量不同的蛋白質分子通過凝膠時速度不同，相對分子質量較小的蛋白質容易進入凝膠內部的通道，路程較長，移動速度較慢；而相對分子質量較大的蛋白質無法進入凝膠內

41、部的通道，只能在凝膠外部移動，路程較短，移動速度較快。相對分子質量不同的蛋白質分子因此得以分離。（二）緩沖溶液1、緩沖溶液的作用是能夠抵制外界酸或堿對溶液PH的影響，維持PH基本不變。2、緩沖溶液通常由12種緩沖劑溶解于水中配制而成的。3、生物體內進行的各種生物化學反應都是在一定的pH下進行的，為了能夠在實驗條件下準確模擬生物體內的過程，必須保持體外的pH與體內的基本一致。（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的基團，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相反的電極移動。

42、電泳利用了待分離樣品中各分子帶電性質的差異以及分子本身的大小、形狀的不同，使帶電分子產生不同的遷移速度，從而實現(xiàn)樣品中各種分子的分離。3、兩種常用的電泳方法是瓊脂糖凝膠電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳，在凝膠中加入SDS，電泳速率完全取決于分子大小，因此，在測定蛋白質分子量時通常使用SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳。二、實驗操作蛋白質的提取和分離一般分為四步：樣品處理、粗分離、純化和純度鑒定。（一）樣品處理1、紅細胞的洗滌：洗滌紅細胞的目的是去除雜蛋白，采集的血樣要及時 分離紅細胞，分離時采用低速短時間離心（500r/min），然后用膠頭吸管吸出上層透明的黃色血漿，將下層暗紅色的紅細胞倒入燒杯，再加入五倍體積

43、的生理鹽水（質量分數為0.9%），緩慢攪拌10min，低速短時間離心，如此重復洗滌三次，直至上清液中沒有黃色，表明紅細胞已洗滌干凈。2、血紅蛋白的釋放：在蒸餾水和甲苯作用下，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（2000r/min）后，試管中的溶液分為4層。第一層為無色透明的甲苯層，第2層為白色薄層固體，是脂溶性物質的沉淀層，第3層是紅色透明液體，這是血紅蛋白的水溶液，第4層是其他雜質的暗紅色沉淀物。將試管中的液體用濾紙過濾，除去脂溶性沉淀層，于分液漏斗中靜置片刻后，分出下層的紅色透明液體。（二）粗分離：透析取1mL的血紅蛋白溶液裝入透析袋中，將透析袋放入盛有

44、300mL的物質的量的濃度為20mmol/L的磷酸緩沖液（PH7.0）中，透析12h。透析可以去除樣品中分子量較小的雜質，或用于更換樣品的緩沖液。（三）純化：凝膠色譜操作1、制作凝膠色譜柱2、裝填凝膠色譜柱裝填前將色譜柱垂直固定在支架上。因為干的凝膠和用緩沖液平衡好的凝膠的體積相差很大，所以裝柱前需要根據色譜柱的內體積計算所需要的凝膠量。裝填時凝膠要一次性緩慢倒入色譜柱內，裝填時要輕輕敲動色譜柱，使凝膠裝填均勻，色譜柱內不得有氣泡存在，一旦發(fā)現(xiàn)，必須重裝。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物質的量濃度為20mmol/L的磷酸緩沖液（PH7.0）充分洗滌平衡凝

45、膠12h，使凝膠裝填緊密。3、樣品的加入和洗脫準備：打開色譜柱下端的流出口，使柱內凝膠面上的的緩沖液與凝膠面平齊，關閉出口。加樣：用吸管小心地將1mL透析后的樣品加到色譜柱的頂端，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。洗脫：小心加入物質的量的濃度為20mmol/L的磷酸緩沖液（PH7.0）到適當高度，連接緩沖液洗脫瓶，打開下端出口進行洗脫。待紅色的蛋白質接近色譜柱底端時，用試管收集。（四）純度鑒定：SDS-聚丙稀酰胺凝膠電泳三、操作提示1、 紅細胞的洗滌 洗滌次數、離心速度與離心時間十分重要。洗滌次數過少，無法除去血漿蛋白；離心速度過高和時間過長會使白細胞等一同沉淀，達不到分離的效果。2、色譜柱填料的處理 商品凝膠使干燥的顆粒，使用前需直接放在洗脫液中膨脹。為了加速膨脹，可以將加入洗脫液的濕凝膠用沸水浴加熱，逐漸升溫至接近沸騰，通常只需12h。這種方法不但節(jié)約時間，而且可以除去