1、1选修 1课题 1 果酒和果醋的制作一、实验原理1酵母菌的细胞呼吸酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，表达式为：C 6H12O6+O2CO 2+H2O+能量酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，表达式为：C 6H12O6 C2H5OH+CO2+能量2酵母菌发酵的最佳环境酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活：在有氧时，酵母菌大量繁殖，但是不起到发酵效果；在无氧时，繁殖速度减慢，但是此时可以进行发酵。在利用酵母菌发酵时最好是先通入足够的无菌空气在有氧环境下一段时间使其繁殖，再隔绝氧气进行发酵。20左右最适合酵母菌繁殖，酒精发酵的最佳温度是在 1825，pH 最好是弱酸性。3醋酸菌好氧性细菌，当缺少糖源时和有
2、氧条件下，可将乙醇（酒精）氧化成醋酸。表达式为：C2H5OH CH3COOH+H2O；当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。醋酸菌生长的最佳温度是在 3035二、实验步骤1.对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实验用具进行清洗并消毒。先用温水反复冲洗几次,再用体积分数为 75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。2. 取葡萄 500 g，去除枝梗和腐烂的子粒。3. 用清水冲洗葡萄 12 遍除去污物，注意不要反复多次冲洗。4. 用榨汁机榨取葡萄汁后，将其装入发酵瓶中或将葡萄打成浆后，用洁净的纱布过滤至发酵瓶中，盖好瓶盖。如果没有合适的发酵装置，可以用 500 mL 的塑料瓶替代，但 注
3、入的果汁量不要超过塑料瓶总体积的 2/3。5. 将发酵瓶置于适宜的温度下发酵。6. 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（最好选用塑料瓶） ，每天要拧松瓶盖 24 次，进行排气。7. 10 d 以后，可以开始进行取样检验工作。例如，可以检验酒味、酒精的含量、进行酵母菌的镜检等工作。8. 当果酒制成以后，可以在发酵液中加入醋酸菌或醋曲，然后将装置转移至 3035 的条件下发酵，适时向发酵液中充气。如果找不到醋酸菌菌种或醋曲，可尝试自然接种，但效果不是很好。如果没有充气装置，可以将瓶盖打开，在瓶口盖上纱布，以减少空气中尘土等的污染。
4、三、注意事项请分析此装置中的充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？结合果酒、果醋的制作原理，你认为应该如何使用这个发酵装置？充气口 排气口出料口答：充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精发酵时用来排出 CO2 的；出料口是用来取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。课题 2 腐乳的制作一、 实验原理1参与豆腐发酵的微生物有青霉、酵母、曲霉、毛霉等多种，其中起主要作用的是毛霉。2毛霉是一种丝状真菌，常见于土壤、水果、
5、蔬菜、谷物上，具有发达的白色菌丝。3.毛酶等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。二、实验步骤酶酶酶21.将豆腐切成 3cm3cm1cm 的若干块。所用豆腐的含水量为 70左右，水分过多则腐乳不易成形。2.将豆腐块平放在铺有干粽叶的盘内，粽叶可以提供菌种，并能起到保温的作用。每块豆腐等距离排放，周围留有一定的空隙。豆腐上面再铺上干净的粽叶。气候干燥时，将平盘用保鲜膜包裹，但不要封严，以免湿度太高，不利于毛霉的生长。 3.将平盘放入温度保持在 1518 的地方。毛霉逐渐生长，大约 5 d 后豆腐表面丛生着直立菌丝。 4.当毛霉生长旺盛，并
6、呈淡黄色时，去除包裹平盘的保鲜膜以及铺在上面的粽叶，使豆腐块的热量和水分能够迅速散失，同时散去霉味。这一过程一般持续 36 h 以上。 5.当豆腐凉透后，将豆腐间连接在一起的菌丝拉断，并整齐排列在容器内，准备腌制。 6.长满毛霉的豆腐块（以下称毛坯）与盐的质量分数比为 51。将培养毛坯时靠近平盘没长直立菌丝的一面统一朝向玻璃瓶边，将毛坯分层盘立摆放在容器中。分层加盐，并随层加高而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以防止杂菌从瓶口进入。约腌制 8 d。 注用盐腌制时，注意盐都用量。盐的浓度过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高，会影响腐乳的口味。7.将黄酒、米酒和糖，按口味不
7、同而配以各种香辛料（如胡椒、花椒、八角茴香、桂皮、姜、辣椒等）混合制成卤汤。卤汤酒精含量控制在 12左右为宜。 注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。 8.将广口玻璃瓶刷干净后，用高压锅在 100 蒸汽灭菌 30 min。将腐乳咸坯摆入瓶中，加入卤汤和辅料后，将瓶口用酒精灯加热灭菌，用胶条密封。在常温情况下，一般六个月可以成熟。三、注意事项1.酿造腐乳的主要生产工序是将豆腐进行前期发酵和后期发酵。前期发酵所发生的主要变化是毛霉在豆腐（白坯）上
8、的生长。发酵的温度为 1518 ，此温度不适于细菌、酵母菌和曲霉的生长，而适于毛霉慢慢生长。毛霉生长大约 5 d 后使白坯变成毛坯。前期发酵的作用，一是使豆腐表面有一层菌膜包住，形成腐乳的“体” ；二是毛霉分泌以蛋白酶为主的各种酶，有利于豆腐所含有的蛋白质水解为各种氨基酸。后期发酵主要是酶与微生物协同参与生化反应的过程。通过腌制并配入各种辅料（红曲、面曲、酒酿） ，使蛋白酶作用缓慢，促进其他生化反应，生成腐乳的香气。2.毛霉是一种低等丝状真菌，有多个细胞核，进行无性繁殖。毛霉是食品加工业中的重要微生物，它可以产生能够分解大豆蛋白的蛋白酶，常用于制作腐乳和豆豉。课题 3 探讨加酶洗衣粉的洗剂效果
9、一、实验原理1加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：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。2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，使洗衣粉具有更好的去污能力。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洗涤效果有什么不同；二是在什么温度下使用加酶洗衣粉效果最好，三是添加不同种类的酶的的洗衣粉，其洗剂效果有哪些区别。二、实验步骤1 探究用加酶洗
10、衣粉与普通洗衣粉洗涤的效果的不同在 2 个编号的烧杯里，分别注入 500mL 清水。 取 2 块大小相等的白棉布，用滴管在每块白布上分别滴上等量的墨水，分别放入烧杯里，用玻璃棒搅拌。 将 2 个烧杯分别放入同等温度的温水中，保温 5 分钟。 称取 5 克加酶洗衣粉和 5 克普通洗衣粉 2 份，分别放入 2 个烧杯中，用玻璃棒均匀搅拌。保温 10 分钟。 观察并记录 2 个烧杯中的洗涤效果2 探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件3在 3 个编号的烧杯里，分别注入 500mL 清水。 取 3 块大小相等的白棉布，用滴管在每块白布上分别滴上一滴食用油、鸡血、牛奶，分别放入烧杯里，用玻璃棒搅拌。 将 3
11、 个烧杯分别放入 50 摄氏度的热水、沸水和冰块中，保温 5 分钟。 称取 5 克加酶洗衣粉 3 份，分别放入 3 个烧杯中，用玻璃棒均匀搅拌。保温 10 分钟。 观察并记录 3 个烧杯中的洗涤效果。 3 探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤的效果污染物 蛋白酶洗衣粉 脂肪酶洗衣粉 复合酶洗衣粉 普通洗衣粉油渍汗渍血渍观察并记录四种洗衣粉分别洗涤三种污染的洗涤效果。 三、注意事项1变量的分析和控制影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量，衣物的质料、大小及浸泡时间和洗涤的时间等。在这些因素中，水温是我们要研究的对象，而其他因素应在实验中保持不变。选择什么样的水温进行实验需要实验者根
12、据当地一年中的实际气温变化来确定水温，通常情况下，冬季、春季、秋季和夏季可分别选取 5 、15 、25 和 35 的水温，因为这 4 个水温是比较符合实际情况的，对现实也有指导意义。2洗涤方式和材料的选择。在洗涤方式中有机洗和手洗两种方式，应考虑其中哪一种比较科学？哪一种更有利于控制变量？再有，洗衣机又可以分为半自动和全自动两种，相比之下，采用全自动洗衣机比较好，并且应该尽量使用同一型号小容量的洗衣机，其机械搅拌作用相同。关于洗涤材料的选择也有一些讲究。用衣物作实验材料并不理想，这是因为作为实验材料的衣物，其大小、颜色、洁净程度等应该完全一致，而这并不容易做到；此外，人为地在衣物上增加污物，如
13、血渍、油渍等，也令人难以接受。因此，选用布料作为实验材料比较可行。在作对照实验时，可以控制布料的大小、颜色以及污物的量，使其相同；同时，也便于洗涤效果的比较。3水量、水质和洗衣粉用量的问题。水的用量和布料的大小是成正比的。做实验用的布料不易过大，水量不易过多，但应该让布料充分浸泡在水中。水量和洗衣粉的用量可以参考下表。实验时可根据表中的数据换算出实际用量。如果在实验中使用手洗的方法，如课本中图 4-4 所示，使用 1 000 mL 的烧杯作为容器，可以用 500 mL 的水，洗衣粉的用量可以用 1 g 或 1.5 g。洗涤方式 机洗 手洗水量 0.5 L 0.5 L洗衣粉量 0.5 g 1 g
14、 或 1.5 g其他相关问题简述如下。实验中可以用滴管控制污物的量，待污物干燥后再进行实验；布料应放在洗衣粉溶液中浸泡相同的时间；采用玻璃棒或筷子搅拌的方式模拟洗衣过程；模拟搅拌的时间、次数和力量应基本相同。课题 4 酵母细胞的固定化一、实验原理1使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种颗粒状的载体上，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筛板。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，与固定化葡萄糖异构酶接触，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
15、量和质量。2固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间4内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，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。固定化酶优点：使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。固定化细胞优点：成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化学反应。二、实验步骤1。细胞的活化称取 lg 干酵母，放入 50 mL 的小烧杯中，加人蒸馏水 10 mL，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置 1h 左右，使其活化。 【注】
16、活化：让处于休眠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 0.05mo1/L 的 CaCl2溶液称取无水 CaCl2 0.83g。放人 200mL 的烧杯中，加入 150mL 的蒸馏水，使其充分溶解，待用。 3。配制海藻酸钠溶液称取 0.7g 海藻酸钠，放入 50mL 小烧杯中。加人 10mL 水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至 10 mL。注意，加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。 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，加人已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注
17、射器中。 【注】冷却至室温的目的：防止杀死酵母菌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 CaCl2溶液中，观察液滴在 CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在 CaCl2溶液中浸泡 30 min 左右。 【注】CaCl 2溶液的作用：使胶体聚沉6 使用固定化酵母细胞发酵 a) 将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗 2-3 次。 b) 将 150mL 质量分数为 10%的葡萄糖溶液转移到 200mL 的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于 25下发酵 24h。三、注意事项1.配制海藻酸钠溶液：小火、间断加热、定容，如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。2.海
18、藻酸钠溶液与酶母细胞混合：冷却后再混合，注意混合均匀，不要进入气泡3.制备固定化酵母细胞：高度适宜，并匀速滴入4刚形成的凝胶珠应在 CaCL2 溶液中浸泡一段时间，以便 Ca2+与 Na+充分交换，形成的凝胶珠稳定。检验凝胶珠是否形成，可用下列方法：用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果不容易破裂，没有液体流出就表明成功地制成了凝胶珠，还可以用手将凝胶珠在实验桌上用力摔打，如果凝胶珠很容易弹起，也表明制备的凝胶珠是成功的。5凝胶珠的颜色和形状如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作
19、失败，需要再作尝试。课题 5 DNA 的粗提取与鉴定一、实验原理提取生物大分子的基本思路是选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。对于 DNA 的粗提取而言，就是要利用 DNA 与 RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取 DNA，去除其他成分。1DNA 的溶解性 DNA 和蛋白质等其他成分在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同，利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使 DNA 充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。此外，DNA 不溶于酒精溶液，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。2DNA 对酶、高
20、温和洗涤剂的耐受性 蛋白酶能水解蛋白质，但是对 DNA 没有影响。大多数蛋白质不能忍受 6080oC 的高温，而 DNA在 80oC 以上才会变性。洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对 DNA 没有影响。53DNA 的鉴定 在沸水浴条件下，DNA 遇二苯胺会被染成蓝色，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 DNA 的生物材料都可以考虑，但是使用 DNA 含量相对较高的生物组织，成功的可能性更大。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蒸馏水，同时用玻璃棒搅拌，过滤后收集滤液即可。如果实验材料是植物
21、细胞，需要先用洗涤剂溶解细胞膜。例如，提取洋葱的 DNA 时，在切碎的洋葱中加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分的搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。注意：为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？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。加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？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。如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响?研磨不充分会使细胞核内的 DNA 释放不完全，提取的 DNA 量
22、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。此步骤获得的滤液中可能含有哪些细胞成分？可能含有核蛋白、多糖和 RNA 等杂质。3 去除滤液中的杂质 方案一的原理是 DNA 在不同浓度 NaCl 溶液中溶解度不同；方案二的原理是蛋白酶分解蛋白质，不分解 DNA；方案三的原理是蛋白质和 DNA 的变性温度不同。注意：为什么反复地溶解与析出 DNA，能够去除杂质？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。方案二与方案三的原理有
23、什么不同？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。4 DNA 的析出与鉴定 将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等、冷却的酒精溶液，静置 23min，溶液中会出现白色丝状物，这就是粗提取的 DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，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 2mol/L 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 的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热
24、 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 的溶液是否变蓝。三、实验步骤以洋葱为实验材料1称取 30 克已切碎的洋葱，放入研钵中，加入少量石英砂助研，倒入 10mL 2mol/L 的氯化钠溶液，充分研磨。洋葱含有挥发性刺激物，有效减少刺激，才能使实验顺利进行。上课前，教师可先将洋葱放入冰箱冷冻一会儿，使其凉透但又不能结冰；或将洋葱切成几大块，放入清水泡一会儿，让其挥发性刺激物溶于水，可以减轻刺激。然后将洋葱切碎备用。研磨的目的主要是使洋葱细胞破裂，使 DNA 溶于2mol/L 的氯化钠溶液，没必要将洋葱研成粥糊状，后者既浪费时间又影响实验效果。研磨时，切忌使用搅拌
25、器（榨汁机） 。使用搅拌器虽可以提高研磨效率，但搅拌器将洋葱切成极细小的颗粒，无法通过过滤将洋葱颗粒剔除。只能将酒精直接倒入滤液中，许多洋葱小颗粒因为轻会漂浮起来，DNA 藏在其6中，无法分辨。学生看不到白色纤维状粘稠物的 DNA。2研磨后，用漏斗和纱布将汁液过滤到小烧杯中，得到滤液。3向滤液中加入 95%的酒精溶液 20mL，沿烧杯壁缓缓倒入，不要震动或搅拌。此时，烧杯中的液体分为上、下两层，下层较浑浊，上层澄清，很快上层溶液中就会有白色纤维状粘稠物析出，用玻璃棒可将其轻轻卷起。这就是记录生命遗传信息的重要物质DNA。DNA 析出的过程中，切忌震动和搅拌（不震动易于分层，我们就能很容易观察到
26、上清液中的丝状物；搅拌会使非常柔软的 DNA 断裂成小段，不易取出） 。如果用玻璃棒 DNA 不易卷起，可改用表面打毛的牙签，DNA 提取物就缠绕在牙签上了。4鉴定：取两支试管，编为 1、2 号，各加入 2mol/L 的氯化钠溶液 2mL，向 1 号试管中加入一些白色纤维状物，振荡使其溶解，然后向两支试管中各加入 2mL 二苯胺试剂，沸水浴加热 5 分钟。四、注意事项1以血液为实验材料时，每 100ml 血液中需要加入 3g 柠檬酸钠防止血液凝固。2加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，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，动作要轻缓，以免 DNA 分子的断裂，导致
27、 DNA 分子不能形成絮状沉淀。3二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。4DNA 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。5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。课题 6 血红蛋白的提取和分离一
28、、实验原理蛋白质的物化理性质：形状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等千差万别，由此提取和分离各种蛋白质。1凝胶色谱法（分配色谱法）：（1）原理：分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。（2）凝胶材料：多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖。（3）分离过程： 混合物上柱洗脱大分子流动快、小分子流动慢收集大分子收集小分子 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。（4）作用： 分离蛋白质，测定生物大分子分子量，蛋白质的脱盐等。2缓冲溶液（1）原理：由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成（如 H2CO3NaHC
29、O 3， NaH2PO4/Na2HPO4 等） ，调节酸和盐的用量，可配制不同 pH 的缓冲液。（2）缓冲液作用：抵制外界酸、碱对溶液 pH 的干扰而保持 pH 稳定。3凝胶电泳法：（1）原理：不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。（2）分离方法：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。（3）分离过程：在一定 pH 下，使蛋白质基团带上正电或负电；加入带负电荷多的 SDS，形成“蛋白质SDS 复合物” ，使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小。二、实验步骤1样品处理7 红细胞的洗涤洗涤红细胞的目的是去除杂蛋
30、白，采集的血样要及时采用低速短时间离心分离红细胞，然后用胶头吸管吸出上层透明的黄色血浆，将下层暗红色的红细胞液体倒入烧杯，再加入五倍体积的生理盐水，缓慢搅拌 10min，低速短时间离心，如此重复洗涤三次，直至上清液中没有黄色，表明红细胞已洗涤干净。血红蛋白的释放 在蒸馏水和甲苯作用下，红细胞破裂释放出血红蛋白。注：加入蒸馏水后红细胞液体积与原血液体积要相同。加入甲苯的目的是溶解细胞膜，有利于血红蛋白的释放和分离。2粗分离分离血红蛋白溶液 将搅拌好的混合溶液离心后，试管中的溶液分为 4 层。第一层为无色透明的甲苯层，第 2 层为白色薄层固体，是脂溶性物质的沉淀层，第 3 层是红色透明液体，这是血
31、红蛋白的水溶液，第 4 层是其他杂质的暗红色沉淀物。将试管中的液体用滤纸过滤，除去之溶性沉淀层，于分液漏斗中静置片刻后，分出下层的红色透明液体。透析 取 1mL 的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有 300mL 的物质的量的浓度为 20mmol/L的磷酸缓冲液中，透析 12h。透析可以去除样品中分子量较小的杂质，或用于更换样品的缓冲液。3纯化调节缓冲液面：打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝 胶面平齐，关闭出口。加入蛋白质样品：用吸管将透析后的样品沿管壁环绕移动加到色谱柱的顶端。加样后， 打开下端出口，使样品渗入凝胶床内，等样品完全渗入凝胶层后， 关闭出口。调节
32、缓冲液面：加入 20mmol/L 的磷酸缓冲液到适当高度洗脱：连接缓冲液洗脱瓶，打开下端出口，进行洗脱。收集分装蛋白质：待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集。4.纯度鉴定-SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳（选做）三、注意事项1. 电泳技术电泳技术就是在电场的作用下，利用待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而达到对样品进行分离、鉴定或提纯的目的。2. 红细胞的洗涤如果分层不明显，可能是洗涤次数少、未能除去血浆蛋白的原因。此外，离心速度过高和时间过长，会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀，也得不到纯净的红细胞，影响后续血红蛋白的提取纯度。3如何检
33、测凝胶色谱柱的装填是否成功由于凝胶是一种半透明的介质，因此可以在凝胶柱旁放一支与凝胶柱垂直的日光灯，检查凝胶是否装填得均匀。此外，还可以加入大分子的有色物质，观察色带移动的情况。如果色带均匀、狭窄、平整，说明凝胶色谱柱的性能良好。如果色谱柱出现纹路或是气泡，轻轻敲打柱体以消除气泡，消除不了时要重新装柱。4为什么凝胶的装填要紧密、均匀？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。5沸水浴处理加入洗脱液的湿凝胶的目的不但节约时间，还能除去凝胶中可能带有的微生物和排除凝胶内的空气。6G-75“G”代表
34、凝胶的交联程度，膨胀程度及分离范围，75 表示凝胶得水值，即每克凝胶膨胀时吸水7.5g。7装填完后，立即用洗脱液洗脱的目的：使凝胶装填紧密8加入柠檬酸钠有何目的？为什么要低速、短时离心？为什么要缓慢搅拌？8防止血液凝固；防止白细胞沉淀；防止红细胞破裂释放出血红蛋白。9与其他真核细胞相比，红细胞的特点及这一特点对进行蛋白质的分离的意义哺乳动物及人的成熟的红细胞是双面凹圆饼状，没有细胞核和细胞器。其含有的血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集脱液。这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。10如何检测血红蛋白的分离是否成功如果凝胶色谱柱装填得很成功
35、、分离操作也正确的话，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出；如果红色区带歪曲、散乱、变宽，说明分离的效果不好，这与凝胶色谱柱的装填有关。选修 3一、 基因工程1、（a）基因工程的诞生（一）基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外 DNA 重组和转基因技术， 赋予生物以新的遗传特性，创造出 更符合人们需要的新的生物 类型和生物产品。 基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的，又叫做 DNA 重组技术。2、（a）基因工程的原理及技术原理：基因重组技术：（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要
36、是从原核生物中分离纯化出来的。（2）功能：能够识别双链 DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。（3）结果：经限制酶切割产生的 DNA 片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。2.“分子缝合针”DNA 连接酶(1)两种 DNA 连接酶（EcoliDNA 连接酶和 T4DNA 连接酶）的比较：相同点：都缝合磷酸二酯键。区别：EcoliDNA 连接酶来源于 T4噬菌体，只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而 T4DNA 连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。(2)与 DNA 聚合酶作用
37、的异同:DNA 聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA 连接酶是连接两个 DNA 片段的末端，形成磷酸二酯键。3.“分子运输车”载体（1）载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一至多个限制酶切点，供外源 DNA片段插入。具有标记基因，供重组 DNA 的鉴定和选择。（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于 细 菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状 DNA 分子。（3）其它载体： 噬菌体的衍生物、 动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因 。2.原核基因采取直接分离获
38、得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。3.PCR 技术扩增目的基因（1）原理：DNA 双链复制（2）过程：第一步：加热至 9095DNA 解链；第二步：冷却到 5560，引物结合到互补 DNA链；第三步：加热至 7075，热稳定 DNA 聚合酶从引物起始互补链的合成。第二步：基因表达载体的构建1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。2.组成：目的基因启动子终止子标记基因（1）启动子：是一段有特殊结构的 DNA 片段，位于基因的首端，是 RNA 聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出 mRNA，最终获
39、得所需的蛋白质。9（2）终止子：也是一段有特殊结构的 DNA 片段 ，位于基因的尾端。（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。第三步：将目的基因导入受体细胞_1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体 细胞内维持稳定和表达的过程。2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是 受精卵。将目的基因导入微生物细胞：3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细
40、胞的依据是标记基因是否表达。第四步：目的基因的检测和表达1.首先要检测 转基因生物的染色体 DNA 上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA 分子杂交技术。2.其次还要检测 目的基因是否转录出了 mRNA，方法是采用 用标记的目的基因作探针与 mRNA 杂交。3.最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取 蛋白质，用相应的 抗体进行 抗原抗体杂交。4.有时还需进行 个体生物学水平的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。（三）（b）基因工程的应用1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用 转基因改良植物的品质。2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用
41、转基因动 物生产药物。3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。（四）（a）蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）（1）蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质（2）蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）以上
42、是蛋白质工程特有的途径；以下按照基因工程的一般步骤进行。 （注意：目的基因只能用人工合成的方法）设计中的困难：如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列二、细胞工程（一）植物细胞工程 1.理论基础（原理）：细胞全能性2.植物组织培养技术（b）（1）过程：离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 试管苗 植物体（2）用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞 产物的工厂化生产。A 植物繁殖微型繁殖：可以高效快速地实现种苗的大量繁殖作物脱毒：采用茎尖组织培养来除去病毒（因为植物分生区附近的病毒极少或没有）人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人工薄膜包装得到
43、的种子。优点：完全保持优良品种的遗传特性，不受季节的限制；方便储藏和运输B 作物新品种培育单倍体育种：a 过程：植株（AaBb）通过减数分裂得到花粉（AB、Ab、aB、ab 四种类型） ；对花粉进行花药离体培养（技术是植物组织培养） ；得到单倍体植株；对其幼苗时期进行秋水仙素处理；得到了正常的纯合二倍体植株（AABB、AAbb、aaBB、aabb 四种类型） 。b 优点：明显缩短育种年限C 突变体利用：在组织培养中会出现突变体，通过从有用的突变体中选育出新品种（如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体）10D 细胞产物的生产：通过能够产生对人们有利的产物的细胞进行组织培养，从而让它们能够产生大量的细
44、胞产物。（3）地位：是培育转基因植物、植物体 细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。3.植物体细胞杂交技术（1）过程：（2）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、 电刺激等。化学法一般是用 聚乙二醇（PEG ）作为诱导剂。（3）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。（二）动物细胞工程1. 动物细胞培养（a）（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。（2）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）剪碎用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液转入培养瓶中进行原代培养贴满瓶壁的细胞重新用胰
45、蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。（3）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。（4）动物细胞培养需要满足以下条件无菌、无毒的环 境：培养液应进行 无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。温度：适宜温度：哺乳动物多是 36.50.5；pH：7.27.4。气体环境
46、：95%空气5%CO 2。O 2是细胞代谢所必需的，CO 2的主要作用是维持培养液的 pH。（5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。2.动物体细胞核移植技术和克隆动物（1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。（2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作 ；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。（3）体细胞核移植的大致过程是：高产奶牛（提供体细胞）进行细胞培养；同时采集卵母细胞，在体外培养到减二分裂中期的卵母细胞，去核（显微操作）注：为什么要用卵细胞？它可以提供充足的营养；操作简便；细胞质不会抑制细胞核全能性的表达；将供体细胞注入去核卵母细胞；通过电刺激使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞，构建重组胚胎；将胚胎移入受体（代孕）母牛体内；生出与供体奶牛遗传基因相同的犊牛（4）体细胞核移植技术的应用：加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育； 保护濒危物种，增大存活数量；植物细胞A植物细胞B 杂种细胞 愈伤组织 杂种植株 图（2）
