高二下冊(cè)生物知識(shí)點(diǎn)總結(jié)(2)
《探討加酶洗衣粉的洗滌效果》
一、基礎(chǔ)知識(shí)
3.在本課題中,我們主要探究有關(guān)加酶洗衣粉的三個(gè)問(wèn)題:一是普通洗衣粉和加酶洗衣粉對(duì)衣物污漬的 效果有什么不同;二是在什么溫度下使用加酶洗衣粉 最好,三是 的洗衣粉,其洗劑效果有哪些區(qū)別。
二、實(shí)驗(yàn)操作
1.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對(duì)衣物污漬的洗滌效果
(1)實(shí)驗(yàn)遵循的原則:實(shí)驗(yàn)變量為洗滌劑,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循 原則、 原則,有效地控制其他變量,如水的用量、污染物的量、所用實(shí)驗(yàn)用布的質(zhì)地大小、兩種洗衣粉的用量,攪拌及洗滌時(shí)間。
(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程
?、偃芍淮鬅?,用量筒分別量500mL蒸餾水放入其中,放入400C的水浴鍋保溫。
?、趯⒅坪玫奈廴静己拖匆路?一組為 和 ,另一組為 和 )分別放入兩只燒杯中。
?、塾貌AО敉瑫r(shí)充分?jǐn)嚢?時(shí)間,一段時(shí)間后攪拌可重復(fù)進(jìn)行。
?、苓^(guò)相同的時(shí)間后觀察洗滌效果,探究加酶洗衣粉使用時(shí)的最適溫度。
2.不同種類的酶洗衣粉對(duì)同一污漬的洗滌效果
(1)實(shí)驗(yàn)原理:不同種類的加酶洗衣粉所加的酶不同,而酶具有 ,所以對(duì)不同污漬的洗滌效果不同。
(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程:根據(jù)表格設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟
編號(hào) 污漬
類型 洗滌效果 蛋白酶 脂肪酶 淀粉酶 復(fù)合酶 普通洗衣酶 1 雞血 2 牛奶 3 菜油 4 番茄汁 5 墨水 6 染料 【疑難點(diǎn)撥】
1.普通洗衣粉中包含哪些化學(xué)成分?
提示:普通洗衣粉中通常包含有:表面活性劑、水軟化劑、堿劑、漂白劑等成分,有的洗衣粉中還含有增白劑、香精和色素,以及填充劑等。
2.在本課題中你打算使用什么方法和標(biāo)準(zhǔn)判斷洗滌效果?
提示:可在洗滌后污物的殘留狀況,如:已消失、顏色變淺、面積縮小等,
3.含有蛋白酶的洗衣粉的洗劑效果好,可以用絲綢作為實(shí)驗(yàn)材料嗎?
不能。因?yàn)榻z綢的主要成分是蛋白質(zhì),它會(huì)被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解,損壞衣物。
【典例解析】
下列不屬于酶制劑的是
A.蛋白酶 B.脂肪酶 C.淀粉酶 D.麥芽糖酶
解析:目前常用的酶制劑有四大類:蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶。其中,應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽,使污跡從衣物上脫落。脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶也能分別將大分子的脂肪、淀粉和纖維素水解為小分子物質(zhì),使洗衣粉具有更強(qiáng)的去污能力。
《酵母細(xì)胞的固定化》
一、基礎(chǔ)知識(shí)
酶:優(yōu)點(diǎn):催化效率高,低耗能、低污染,大規(guī)模地應(yīng)用于食品、化工等各個(gè)領(lǐng)域。
實(shí)際問(wèn)題:對(duì)環(huán)境條件敏感,易失活;溶液中的酶很難回收,不能再次利用,提高了生產(chǎn)成本;反應(yīng)后的酶會(huì)混合在產(chǎn)物中,如不除去,會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。
設(shè)想:
固定化酶:優(yōu)點(diǎn)
實(shí)際問(wèn)題:一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng),而在生產(chǎn)實(shí)踐中,很多產(chǎn)物的形成 都是通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)才能得到的
設(shè)想:
固定化細(xì)胞:優(yōu)點(diǎn)
二、固定化酶的應(yīng)用實(shí)例
高果糖漿是指
能將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖的酶是 。使用固定化酶技術(shù),將這種酶固定在一種 上,
再將這些酶顆粒裝到一個(gè)反應(yīng)柱內(nèi),柱子底端裝上分布著許多小孔的 。酶顆粒無(wú)法通過(guò)篩板的小孔,而反應(yīng)溶液卻可以自由出入。生產(chǎn)過(guò)程中,將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入,使葡萄糖溶液流過(guò)反應(yīng)柱,與 接觸,轉(zhuǎn)化成果糖,從反應(yīng)柱的下端流出。反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年,大大降低了生產(chǎn)成本,提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。
三、固定化細(xì)胞技術(shù)
固定化酶和固定化細(xì)胞是利用 或
方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù),包括 、 和 法。
一般來(lái)說(shuō),酶更適合采用 和 法固定,而細(xì)胞多采用 法固定化。這是因?yàn)榧?xì)胞個(gè)大,而酶分子很小;個(gè)大的細(xì)胞難以 或 ,而個(gè)小的酶容易從 中漏出。
包埋法法固定化細(xì)胞即將微生物細(xì)胞 包埋在不溶于水的 中。常用的載體有 、 、 、 和 等。
四、實(shí)驗(yàn)操作
(一)制備固定化酵母細(xì)胞
制備固定化酵母細(xì)胞需要的材料是 、 、 、 、
、 、 、 、 和
1.酵母菌的活化
活化就是處于 狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。
2.配制物質(zhì)的量嘗試為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(shí)要注意:
4.海藻酸鈉溶液與酵母菌細(xì)胞混合
5.固定化酵母細(xì)胞
以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的 溶液中,并浸泡 (時(shí)間)。
(二)用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵
1.將固定好的酵母細(xì)胞用 沖洗2-3次。
2.發(fā)酵時(shí)的溫度就為 ,時(shí)間 。
五、結(jié)果分析與評(píng)價(jià)
(一)觀察凝膠珠的顏色和形狀
如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺、呈白色,說(shuō)明 ;如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形,則說(shuō)明 ,制作失敗,需要再作嘗試。
(二)觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液
利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精,可以看到產(chǎn)生了很多 ,同時(shí)會(huì)聞到
補(bǔ)充:直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞催化的優(yōu)缺點(diǎn):
類型 優(yōu)點(diǎn) 不足 直接使用酶 催化效率高,低耗能、低污染等。 對(duì)環(huán)境條件非常敏感,容易失活;溶液中的酶很難回收,不能被再次利用,提高了生產(chǎn)成本;反應(yīng)后酶會(huì)混在產(chǎn)物中,可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。 固定化酶 酶既能與反應(yīng)物接觸,又能與產(chǎn)物分離,同時(shí),固定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用。 一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng),而在生產(chǎn)實(shí)踐中,很多產(chǎn)物的形成都通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)才能得到的。 固定化細(xì)胞 成本低,操作更容易。 固定后的酶或細(xì)胞與反應(yīng)物不容易接近,可能導(dǎo)致反應(yīng)效果下降等。
【疑難點(diǎn)撥】
1.細(xì)胞的活化。
提示:在缺水的狀態(tài)下,微生物會(huì)處于休眠狀態(tài)。活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。酵母細(xì)胞所需要的活化時(shí)間較短,一般需要0.5~1小時(shí)。
2.如何檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格。
提示:檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格,可以采用以下方法。一是用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓,如果凝膠珠不破裂,沒有液體流出,就表明凝膠珠的制作成功。二是在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠,如果凝膠珠很容易彈起,也表明制備的凝膠珠是成功的。
3.酶和細(xì)胞分別適應(yīng)哪種固定方法?
提示:一般來(lái)說(shuō),酶更適合采用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定,而細(xì)胞多采用包埋法固定化。這是因?yàn)榧?xì)胞個(gè)大,而酶分子很小;個(gè)大的難以被吸附或結(jié)合,而個(gè)小的酶容易從包埋材料中漏出。
【典例解析】
酶和細(xì)胞分別適應(yīng)哪種固定方法?
提示:一般來(lái)說(shuō),酶更適合采用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定,而細(xì)胞多采用包埋法 固定化。這是因?yàn)榧?xì)胞個(gè)大,而酶分子很小;個(gè)大的難以被吸附或結(jié)合,而個(gè)小的酶容易從包埋材料中漏出。
《DNA的粗提取與鑒定》
一、提取DNA的方法
提取生物大分子的基本思路是 。對(duì)于DNA的粗提取而言,就是要利用 、 等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面的差異,提取DNA,去除其他成分。
1)DNA的溶解性 DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的 中溶解度不同,利用這一特點(diǎn),選擇適當(dāng)?shù)柠}濃度就能 充分溶解,而使雜質(zhì)沉淀,或者相反,以達(dá)到分離目的。
此外,DNA不溶于 溶液,但是細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精。利用這一原理,可以將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步的分離。
2)DNA對(duì)酶、高溫和洗滌劑的耐受性 蛋白酶能水解 ,但是對(duì) 沒有影響。大多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受60-80oC的高溫,而DNA在 以上才會(huì)變性。洗滌劑能夠瓦解 ,但對(duì)DNA沒有影響。
3)DNA的鑒定 在 條件下,DNA遇 會(huì)被染成 色,因此二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1)實(shí)驗(yàn)材料的選取 凡是含有 的生物材料都可以考慮,但是使用 的生物組織,成功的可能性更大。在下面的生物材料中選取適合的實(shí)驗(yàn)材料:
魚卵、豬肝、菜花(花椰菜)、香蕉、雞血、哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞、獼猴桃、洋蔥、豌豆、菠菜、在液體培養(yǎng)基的大腸桿菌
2)破碎細(xì)胞,獲取含DNA的濾液 動(dòng)物細(xì)胞的破碎比較容易,以雞血細(xì)胞為例,在雞血細(xì)胞液中加入一定量的 ,同時(shí)用 攪拌,過(guò)濾后收集濾液即可。如果實(shí)驗(yàn)材料是植物細(xì)胞,需要先用 溶解細(xì)胞膜。例如,提取洋蔥的DNA時(shí),在切碎的洋蔥中加入一定的 和 ,進(jìn)行充分的攪拌和研磨,過(guò)濾后收集研磨液。
3)去除濾液中的雜質(zhì)
4)DNA的析出與鑒定
將處理后的溶液過(guò)濾,加入與濾液體積 、冷卻的 ,靜置 ,溶液中會(huì)出現(xiàn) ,這就是粗提取的DNA。用玻璃棒 攪拌,卷起絲狀物,并用濾紙吸取上面的水分。
取兩支20ml的試管,各加入物質(zhì)的量濃度為 的NaCl溶液5ml,將絲狀物放入其中一支試管中,用玻璃棒攪拌,使絲狀物溶解。然后,向兩支試管中各加入4ml的
?;旌暇鶆蚝螅瑢⒃嚬苤糜?中加熱5min,待試管冷卻后,比較兩支試管溶液顏色的變化,看看溶解有DNA的溶液是否變 。
三、操作提示
以血液為實(shí)驗(yàn)材料時(shí),每100ml血液中需要加入3g ,防止 。
加入洗滌劑后,動(dòng)作要 、 ,否則容易產(chǎn)生大量的泡沫,不利于后續(xù)步驟地操作。加入酒精和用玻璃棒攪拌時(shí),動(dòng)作要 ,以免 ,導(dǎo)致DNA分子不能形成絮狀沉淀。
二苯胺試劑要 ,否則會(huì)影響鑒定的效果。
四、結(jié)果分析與評(píng)價(jià)
【疑難點(diǎn)撥】
1.為什么加入蒸餾水能使雞血細(xì)胞破裂?
答:蒸餾水對(duì)于雞血細(xì)胞來(lái)說(shuō)是一種低滲液體,水分可以大量進(jìn)入血細(xì)胞內(nèi),使血細(xì)胞脹裂,再加上攪拌的機(jī)械作用,就加速了雞血細(xì)胞的破裂(細(xì)胞膜和核膜的破裂),從而釋放出DNA。
2.加入洗滌劑和食鹽的作用分別是什么?
答:洗滌劑是一些離子去污劑,能溶解細(xì)胞膜,有利于DNA的釋放;食鹽的主要成分是NaCl,有利于DNA的溶解。
3.如果研磨不充分,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生怎樣的影響?
答:研磨不充分會(huì)使細(xì)胞核內(nèi)的DNA釋放不完全,提取的DNA量變少,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,導(dǎo)致看不到絲狀沉淀物、用二苯胺鑒定不顯示藍(lán)色等。
4.此步驟獲得的濾液中可能含有哪些細(xì)胞成分?
答:可能含有核蛋白、多糖和RNA等雜質(zhì)。
5.為什么反復(fù)地溶解與析出DNA,能夠去除雜質(zhì)?
答:用高鹽濃度的溶液溶解DNA,能除去在高鹽中不能溶解的雜質(zhì);用低鹽濃度使DNA析出,能除去溶解在低鹽溶液中的雜質(zhì)。因此,通過(guò)反復(fù)溶解與析出DNA,就能夠除去與DNA溶解度不同的多種雜質(zhì)。
6.方案二與方案三的原理有什么不同?
答:方案二是利用蛋白酶分解雜質(zhì)蛋白,從而使提取的DNA與蛋白質(zhì)分開;方案三利用的是DNA和蛋白質(zhì)對(duì)高溫耐受性的不同,從而使蛋白質(zhì)變性,與DNA分離。
7. DNA的溶解度與NaCl溶液濃度的關(guān)系:
當(dāng)NaCl溶液濃度低于0.14mol/L時(shí),隨濃度的升高,DNA的溶解度降低;當(dāng)NaCl溶液濃度高于0.14mol/L時(shí),隨濃度升高,DNA的溶解度升高。
8. 制備雞血細(xì)胞液時(shí),要在新鮮的雞血中加入檸檬酸鈉的原因
制備雞血細(xì)胞液時(shí),要在新鮮的雞血中加入抗凝劑--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(yīng),生成檸檬酸鈣絡(luò)合物,血漿中游離的Ca2+大大減少,血液便不會(huì)凝固,因?yàn)殡u血紅細(xì)胞,白細(xì)胞都有細(xì)胞核,DNA主要存在于細(xì)胞核中,所以在離心或靜置沉淀后,要棄出上層清液--血漿。
9.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(huì)由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中或多或少的損失而造成檢測(cè)的困難;第二步是DNA的釋放和溶解,這一步是實(shí)驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵,要盡可能使細(xì)胞內(nèi)的DNA全部溶解;第三步是DNA的純化,即根據(jù)DNA的溶解特性、對(duì)酶及高溫的耐受性的不同等特性,最大限度地將DNA與雜質(zhì)分開;最后一步是對(duì)DNA進(jìn)行鑒定,這是對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的檢測(cè)。
10.在DNA的析出的步驟中用到玻璃棒攪拌時(shí),注意動(dòng)作要輕緩,以免加劇DNA分子的斷裂,導(dǎo)致DNA分子不能形成絮狀沉淀。
11.盛放雞血細(xì)胞液的容器,最好是塑料容器。雞血細(xì)胞破碎以后釋放出的DNA,容易被玻璃容器吸附,由于細(xì)胞內(nèi)DNA的含量本來(lái)就比較少,再被玻璃容器吸附去一部分,提取到的DNA就會(huì)更少。因此,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最好使用塑料的燒杯和試管,這樣可以減少提取過(guò)程的DNA的損失。
[典例解析]
本實(shí)驗(yàn)中有三次過(guò)濾:
?、胚^(guò)濾用蒸餾水稀釋過(guò)的雞血細(xì)胞液
⑵過(guò)濾含粘稠物的0.14mol/LNaCl溶液
?、沁^(guò)濾溶解有DNA的2mol/LNaCl溶液
以上三次過(guò)濾分別為了獲得( )
A含核物質(zhì)的濾液、紗布上的粘稠物、含DNA的濾液
B含核物質(zhì)的濾液、濾液中DNA粘稠物、含DNA的濾液
C含核物質(zhì)的濾液、濾液中DNA粘稠物、紗布上的DNA
D含較純的DNA濾液、紗布上的粘稠物、含DNA的濾液
答案:A
解析:用蒸餾水稀釋雞血細(xì)胞液,使血細(xì)胞的細(xì)胞膜、核膜破裂,釋放出核物質(zhì),此時(shí)過(guò)濾只能得到含DNA和其他物質(zhì)如蛋白質(zhì)的濾液,這種濾液必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)中其他步驟得相繼處理,方能得到較純的DNA。DNA在0.13mol/LNaCl溶液中溶解度最低,成絲狀粘稠物,可經(jīng)過(guò)濾留在紗布上。