高二生物选修1知识点总结(2)

　　《探讨加酶洗衣粉的洗涤效果》

　　一、基础知识

　　3.在本课题中，我们主要探究有关加酶洗衣粉的三个问题：一是普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的 效果有什么不同;二是在什么温度下使用加酶洗衣粉 最好，三是 的洗衣粉，其洗剂效果有哪些区别。

　　二、实验操作

　　1.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果

　　(1)实验遵循的原则：实验变量为洗涤剂，设计时应遵循 原则、 原则，有效地控制其他变量，如水的用量、污染物的量、所用实验用布的质地大小、两种洗衣粉的用量，搅拌及洗涤时间。

　　(2)实验过程

　　①取两只大烧杯并 ，用量筒分别量500mL蒸馏水放入其中，放入400C的水浴锅保温。

　　②将制好的污染布和洗衣粉(一组为 和 ，另一组为 和 )分别放入两只烧杯中。

　　③用玻璃棒同时充分搅拌 时间，一段时间后搅拌可重复进行。

　　④过相同的时间后观察洗涤效果，探究加酶洗衣粉使用时的最适温度。

　　2.不同种类的酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果

　　(1)实验原理：不同种类的加酶洗衣粉所加的酶不同，而酶具有 ，所以对不同污渍的洗涤效果不同。

　　(2)实验过程：根据表格设计实验步骤

　　编号 污渍

　　类型 洗涤效果 蛋白酶 脂肪酶 淀粉酶 复合酶 普通洗衣酶 1 鸡血 2 牛奶 3 菜油 4 番茄汁 5 墨水 6 染料 【疑难点拨】

　　1.普通洗衣粉中包含哪些化学成分?

　　提示：普通洗衣粉中通常包含有：表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白剂等成分，有的洗衣粉中还含有增白剂、香精和色素，以及填充剂等。

　　2.在本课题中你打算使用什么方法和标准判断洗涤效果?

　　提示：可在洗涤后污物的残留状况，如：已消失、颜色变浅、面积缩小等，

　　3.含有蛋白酶的洗衣粉的洗剂效果好，可以用丝绸作为实验材料吗?

　　不能。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣物。

　　【典例解析】

　　下列不属于酶制剂的是

　　A.蛋白酶 B.脂肪酶 C.淀粉酶 D.麦芽糖酶

　　解析：目前常用的酶制剂有四大类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使洗衣粉具有更强的去污能力。

　　《酵母细胞的固定化》

　　一、基础知识

　　酶：优点：催化效率高，低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。

　　实际问题：对环境条件敏感，易失活;溶液中的酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本;反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品质量。

　　设想：

　　固定化酶：优点

　　实际问题：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

　　设想：

　　固定化细胞：优点

　　二、固定化酶的应用实例

　　高果糖浆是指

　　能将葡萄糖转化为果糖的酶是 。使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种 上，

　　再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的 。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与 接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。

　　三、固定化细胞技术

　　固定化酶和固定化细胞是利用 或

　　方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括 、 和 法。

　　一般来说，酶更适合采用 和 法固定，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 或 ，而个小的酶容易从 中漏出。

　　包埋法法固定化细胞即将微生物细胞 包埋在不溶于水的 中。常用的载体有 、 、 、 和 等。

　　四、实验操作

　　(一)制备固定化酵母细胞

　　制备固定化酵母细胞需要的材料是 、 、 、 、

　　、 、 、 、 和

　　1.酵母菌的活化

　　活化就是处于 状态的微生物重新恢复正常的生活状态。

　　2.配制物质的量尝试为0.05mol/L的CaCl2溶液

　　3.配制海藻酸钠溶液

　　加热溶化海藻酸钠时要注意：

　　4.海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合

　　5.固定化酵母细胞

　　以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的 溶液中，并浸泡 (时间)。

　　(二)用固定化酵母细胞发酵

　　1.将固定好的酵母细胞用 冲洗2-3次。

　　2.发酵时的温度就为 ，时间 。

　　五、结果分析与评价

　　(一)观察凝胶珠的颜色和形状

　　如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明 ;如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明 ，制作失败，需要再作尝试。

　　(二)观察发酵的葡萄糖溶液

　　利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多 ，同时会闻到

　　补充：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点：

　　类型 优点 不足 直接使用酶 催化效率高，低耗能、低污染等。 对环境条件非常敏感，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。 固定化酶 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。 一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。 固定化细胞 成本低，操作更容易。 固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等。

　　【疑难点拨】

　　1.细胞的活化。

　　提示：在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5～1小时。

　　2.如何检验凝胶珠的质量是否合格。

　　提示：检验凝胶珠的质量是否合格，可以采用以下方法。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，也表明制备的凝胶珠是成功的。

　　3.酶和细胞分别适应哪种固定方法?

　　提示：一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小;个大的难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。

　　【典例解析】

　　酶和细胞分别适应哪种固定方法?

　　提示：一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法 固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小;个大的难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。

　　《DNA的粗提取与鉴定》

　　一、提取DNA的方法

　　提取生物大分子的基本思路是 。对于DNA的粗提取而言，就是要利用 、 等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。

　　1)DNA的溶解性 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 充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。

　　此外，DNA不溶于 溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步的分离。

　　2)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60-80oC的高温，而DNA在 以上才会变性。洗涤剂能够瓦解 ，但对DNA没有影响。

　　3)DNA的鉴定 在 条件下，DNA遇 会被染成 色，因此二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。

　　二、实验设计

　　1)实验材料的选取 凡是含有 的生物材料都可以考虑，但是使用 的生物组织，成功的可能性更大。在下面的生物材料中选取适合的实验材料：

　　鱼卵、猪肝、菜花(花椰菜)、香蕉、鸡血、哺乳动物的红细胞、猕猴桃、洋葱、豌豆、菠菜、在液体培养基的大肠杆菌

　　2)破碎细胞，获取含DNA的滤液 动物细胞的破碎比较容易，以鸡血细胞为例，在鸡血细胞液中加入一定量的 ，同时用 搅拌，过滤后收集滤液即可。如果实验材料是植物细胞，需要先用 溶解细胞膜。例如，提取洋葱的DNA时，在切碎的洋葱中加入一定的 和 ，进行充分的搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。

　　3)去除滤液中的杂质

　　4)DNA的析出与鉴定

　　将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积 、冷却的 ，静置 ，溶液中会出现 ，这就是粗提取的DNA。用玻璃棒 搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸取上面的水分。

　　取两支20ml的试管，各加入物质的量浓度为 的NaCl溶液5ml，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4ml的

　　。混合均匀后，将试管置于 中加热5min，待试管冷却后，比较两支试管溶液颜色的变化，看看溶解有DNA的溶液是否变 。

　　三、操作提示

　　以血液为实验材料时，每100ml血液中需要加入3g ，防止 。

　　加入洗涤剂后，动作要 、 ，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤地操作。加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要 ，以免 ，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。

　　二苯胺试剂要 ，否则会影响鉴定的效果。

　　四、结果分析与评价

　　【疑难点拨】

　　1.为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂?

　　答：蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种低渗液体，水分可以大量进入血细胞内，使血细胞胀裂，再加上搅拌的机械作用，就加速了鸡血细胞的破裂(细胞膜和核膜的破裂)，从而释放出DNA。

　　2.加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么?

　　答：洗涤剂是一些离子去污剂，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。

　　3.如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响?

　　答：研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少，影响实验结果，导致看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定不显示蓝色等。

　　4.此步骤获得的滤液中可能含有哪些细胞成分?

　　答：可能含有核蛋白、多糖和RNA等杂质。

　　5.为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质?

　　答：用高盐浓度的溶液溶解DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂质;用低盐浓度使DNA析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质。因此，通过反复溶解与析出DNA，就能够除去与DNA溶解度不同的多种杂质。

　　6.方案二与方案三的原理有什么不同?

　　答：方案二是利用蛋白酶分解杂质蛋白，从而使提取的DNA与蛋白质分开;方案三利用的是DNA和蛋白质对高温耐受性的不同，从而使蛋白质变性，与DNA分离。

　　7. DNA的溶解度与NaCl溶液浓度的关系：

　　当NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时，随浓度的升高，DNA的溶解度降低;当NaCl溶液浓度高于0.14mol/L时，随浓度升高，DNA的溶解度升高。

　　8. 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，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。

　　9.提取DNA的第一步是材料的选取，其目的是一定要选取DNA含量较高的生物材料，否则会由于实验过程中或多或少的损失而造成检测的困难;第二步是DNA的释放和溶解，这一步是实验成功与否的关键，要尽可能使细胞内的DNA全部溶解;第三步是DNA的纯化，即根据DNA的溶解特性、对酶及高温的耐受性的不同等特性，最大限度地将DNA与杂质分开;最后一步是对DNA进行鉴定，这是对整个实验的结果的检测。

　　10.在DNA的析出的步骤中用到玻璃棒搅拌时，注意动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。

　　11.盛放鸡血细胞液的容器，最好是塑料容器。鸡血细胞破碎以后释放出的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于细胞内DNA的含量本来就比较少，再被玻璃容器吸附去一部分，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，这样可以减少提取过程的DNA的损失。

　　[典例解析]

　　本实验中有三次过滤：

　　⑴过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液

　　⑵过滤含粘稠物的0.14mol/LNaCl溶液

　　⑶过滤溶解有DNA的2mol/LNaCl溶液

　　以上三次过滤分别为了获得( )

　　A含核物质的滤液、纱布上的粘稠物、含DNA的滤液

　　B含核物质的滤液、滤液中DNA粘稠物、含DNA的滤液

　　C含核物质的滤液、滤液中DNA粘稠物、纱布上的DNA

　　D含较纯的DNA滤液、纱布上的粘稠物、含DNA的滤液

　　答案：A

　　解析:用蒸馏水稀释鸡血细胞液，使血细胞的细胞膜、核膜破裂，释放出核物质，此时过滤只能得到含DNA和其他物质如蛋白质的滤液，这种滤液必须经过实验中其他步骤得相继处理，方能得到较纯的DNA。DNA在0.13mol/LNaCl溶液中溶解度最低，成丝状粘稠物，可经过滤留在纱布上。