高中生物选修1 知识点复习总结（缺pcr技术）

选修1知识点总结

1.1果酒和果醋的制作

一、实验原理

1.酒精发酵的原理：

附

①酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，表达式为：aHM6+02-C02+H20+能量

酶

②酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，表达式为：CMQ-C2H50H+C0z+能量

③酵母菌的营养代谢类型为异养兼性厌氧型。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°C

左右最适合酵母菌繁殖，酒精发酵的最佳温度是在18c〜25℃,pH最好是弱酸性。

2.醋酸发酵的原理：

①醋酸菌是好氧型细菌，当缺少糖源时和有氧条件下，可将乙醇（酒精）氧化成醋酸。

醐

表达式为：CJfcOH+GfCHsCOOH+HzO；

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30℃~35℃

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500g,去除枝梗和腐烂的子粒。

3.用清水冲洗葡萄1〜2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500mL的塑料瓶替代，但注

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COz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2〜4次，进行排气。

7.10d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30〜35℃

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。

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C02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。

1.2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，营养代谢类型为异养需氧型，最适生长温度为15-18C,常见

于土壤、水果、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

1.将豆腐切成3cmX3cmXlcm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15~18°C的地方。毛霉逐渐生长，大约5d后豆腐表面丛生

着直立菌丝。

4.当毛霉生长旺盛，并呈淡黄色时，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36h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5：lo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8d。

（注：加盐可以析出豆腐中的水分，有利于腐乳成型；盐能够抑制微生物的生长，并且

可以调味。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30min。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）上的生长。发酵的温度为15〜18℃,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5d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。

课题

1.3制作泡菜并检测亚硝酸盐含量

一、实验原理

1.制作泡菜所用微生物是乳酸杆菌其代谢类型是异养厌氧型。

在无氧条件下，将糖分解为乳酸，分裂方式是二分裂。

反应式为：C6Hl2c3H6。3+能量

含抗生素牛奶不能生产酸奶的原因是抗生素能杀死细菌和放线菌。常见的乳酸菌有乳

酸链球菌和乳酸杆菌。乳酸杆菌常用于生产酸奶。

2.亚硝酸盐为白色粉末，易溶于水，在食品生产中用作食品添加剂。

膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，国家规定肉制品中不超过30mg/kg,酱腌

亚

菜中不超过20mg/kg,婴儿奶粉中不超过2mg/kg。亚硝酸盐被吸收后随尿液排出体外，

但在适宜pH、温度和一定微生物作用下形成致癌物质亚硝胺。

3.一般在腌制10天后亚硝酸盐含量开始降低，故在10天之后食用最好

4.测定亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化

反应后，与N-1-蔡基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料，与已知浓度的标准显色液目

测比较，估算泡菜中亚硝酸盐含量。

殍时间(d)

2.1微生物的实验室培养

一、基础知识

1.培养基：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质，

是进行微生物培养的物质基础。

(1)培养基的分类：

•培养基按照物理性质可分为液体培养基、半固体培养基和固体培养基。

在液体培养基中加入凝固剂琼脂(是从红藻中提取的一种多糖，在配制培养基中用作

凝固剂)后，制成琼脂固体培养基。

微生物在固体培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。根据菌落的特征可以判断

是哪一种菌。

液体培养基应用于工业或生活生产，固体培养基应用于微生物的分离和鉴定，半固体

培养基则常用于观察微生物的运动及菌种保藏等。

•按照成分培养基可分为人工合成培养基和天然培养基“

合成培养基是用成分已知的化学物质配制而成，其中成分的种类比例明确，常用于微

生物的分离鉴定。

天然培养基是用化学成分不明的天然物质配制而成，常用于实际工业生产。

•按照培养基的用途，可将培养基分为选择培养基和鉴定培养基。

选择培养基是指在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物生长，促进所

需要的微生物的生长。

鉴别培养基是根据微生物的特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品配制而成的,

用以鉴别不同类别的微生物。

(2)培养基的成分：培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源、生长因子等。

•碳源：能为微生物的代谢提供碳元素的物质。如C02、NaHCO3等无机碳源；糖类、石

油、花生粉饼等有机碳源。异养微生物只能利用有机碳源。单质碳不能作为碳源。

•氮源：能为微生物的代谢提供氮元素的物质。如N2、NH3、N03-、NH4+（无机氮源）蛋

白质、氨基酸、尿素、牛肉膏、蛋白冻（有机氮源）等。只有固氮微生物才能利用N2。

•培养基还要满足微生物生长对PH、特殊营养物质以及氧气的要求。

例如，培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素，培养霉菌时须将培养基的pH调至

酸性，培养细菌是需要将pH调至中性或微碱性，培养厌氧型微生物是则需要提供无氧的

条件

2.无菌技术

a.获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，要注意以下几个方面：

①对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。

②将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。

③为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。

④实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。

b.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，还有什么目的？

答：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。

c.消毒与灭菌的区别

①消毒指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（不包括芽胞和抱子）。消毒方法常用煮沸消毒法，巴氏消毒法（对于一些不耐高

温的液体）还有化学药剂（如酒精、氯气、石炭酸等）消毒、紫外线消毒。

②灭菌则是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽抱和独子。灭菌

方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌。

d.常用器具的灭菌方法：

①接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法；

②玻璃器皿、金属用具等使用干热灭菌法，所用器械是干热灭菌箱；

③培养基、无菌水等使用高压蒸汽灭菌法，所用器械是高压蒸汽灭菌锅。

④表面灭菌和空气灭菌等使用紫外线灭菌法，所用器械是紫外灯。

比较项理化因素的作用强度消灭微生物的数量芽他和抱子能否被消

灭

消毒较为温和部分生活状态的微生物不能

灭菌强烈全部微生物能

3.实验操作

(1)制作牛肉膏蛋白陈固体培养基

①方法步骤：计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。

②倒平板操作：

a.将灭过菌的培养皿放在火焰旁的桌面上，右手拿装有培养基的锥形瓶，左手拔出棉塞。

b.右手拿锥形瓶，将瓶口迅速通过火焰。

c.用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，右手将锥形瓶中的培养基

(约10〜20mL)倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖。

d.等待平板冷却凝固，大约需5〜lOmin。然后，将平板倒过来放置，使培养皿盖在下、

皿底在上。

•倒平板操作的讨论

①培养基灭菌后，需要冷却到50C左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培

养基的温度？

提示：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为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？

答：通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。

③平板冷凝后，为什么要将平板倒置？

答：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在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能

用来培养微生物吗？为什么？

答：空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生，因此最好不要用这个平板

培养微生物.

(2)纯化大肠杆菌

①微生物接种的方法最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法。

②平板划线法是通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作。将聚集的菌种逐步

稀释分散到培养基的表面。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼

可见的子细胞群体，这就是菌落。

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。分为系列稀释操作和涂布平板操作两步。

④用平板划线法和稀释涂布平板法接种的目的是：使聚集在一起的微生物分散成单个细

胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落，以便于纯化菌种。

(3)平板划线法操作步骤：

①将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环烧红。

②在火焰旁冷却接种环，并打开棉塞。

③将试管口通过火焰。

④将已冷却的接种环伸入菌液中蘸取一环菌液。

⑤将试管通过火焰，并塞上棉塞。

⑥左手将皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条

平行线，盖上皿盖。注意不要划破培养皿。

⑦灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域内划线。重复以

上操作，在三、四、五区域内划线。注意不要将最后一区的划线与第一区相连。

⑧将平板倒置放入培养箱中培养。

•平板划线操作的讨论

1.为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然

需要灼烧接种环吗？为什么？

答：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，避免细菌污染环境和感染操作者。

2.在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？

答：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，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？

答：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。

(4)涂布平板操作的步骤:

①将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。

②取少量菌液，滴加到培养基表面。

③将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃尽后，冷却8〜10s。

④用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。

•涂布平板操作的讨论

1.涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。结合平板划线与系列稀释的无菌操作要求,

想一想，第二步应如何进行无菌操作？

提示：应从操作的各个细节保证“无菌”。例如，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、吸管要在酒精灯火焰周围；等等。

(4)菌种的保存

(1)对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法。

①临时保藏方法

将菌种接种到试管的固体斜面培养基上，在合适的温度下培养。当菌落长成后，将试

管放入4℃的冰箱中保藏。以后每3〜6个月，都要重新将菌种从旧的培养基上转移到新

鲜的培养基上。

②缺点：这种方法保存的时间不长，菌种容易被污染或产生变异。

(2)对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。

在3mL的甘油瓶中，装入1mL甘油后灭菌。将1mL培养的菌液转移到甘油瓶中，与甘

油充分混匀后，放在一20℃的冷冻箱中保存。

(5)疑难解答

①生物的营养

营养是指生物摄取、利用营养物质的过程。营养物质是指维持机体生命活动，保证发

育、生殖所需的外源物质。

人及动物的营养物质：水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素六类。

植物的营养物质：矿质元素、水、二氧化碳等三类。

微生物的营养物质：水、无机盐、碳源、氮源及特殊营养物质五类。

②确定培养基制作是否合格的方法

将未接种的培养基在恒温箱中保温1〜2天，无菌落生长，说明培养基的制备是成功的,

否则需要重新制备O

2.2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

尿素：是一种重要的农业氮肥，尿素并不能直接被农作物吸收。只有当土壤中的细菌

将尿素分解成氨之后，才能被植物利用。土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为他们

能合成服酶。尿素最初是从人的尿液中发现的

一、筛选菌株：

(1)实验室中微生物的筛选应用的原理：

人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时抑制或阻止其

他微生物生长。

(2)选择性培养基

在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长

的培养基，称作选择培养基。

(3)配制选择培养基的依据

根据选择培养的菌种的生理代谢特点加入某种物质以达到选择的目的。例如，培养基

中不加入有机物可以选择培养自养微生物；培养基中不加入氮元素，可以选择培养能固

氮的微生物；加入高浓度的食盐可选择培养金黄色葡萄球菌等。

二、统计菌落数目

(1)测定微生物数量的常用方法有稀释涂布平板法利显微镜直接计数•

(2)稀释涂布平板法统计样品中活菌的数目的原理

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一个

活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活细菌。为了保证结

果准确，一般设置3〜5个平板，选择菌落数在30〜300的平板进行计数，并取平均值。

统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，因此，统计结果一般用菌落数而不是活菌数来

表示。

三、设置对照

设置对照的主要H的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的

可信度。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

试验组，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。

四、实验设计

实验设计包括实验方案，所需仪器、材料、用具和药品，具体的实施步骤以及时间安

排等的综合考虑和安排。

(1)土壤取样：同其他生物环境相比，土壤中的微生物，数量最大，种类最多。在富含

有机质的土壤表层，有更多的微生物生长。从富含有机物、潮湿、pH七7的土壤中取样。

铲去表层土，在距地表约3〜8cm的土壤层取样。

(2)样品的稀释：样品的稀释程度将直接影响平板上生长的菌落数目。在实际操作中，

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30~300之间、适于计数

的平板。

测定土壤中细菌的数量，一般选用10\10\106

测定放线菌的数量，一般选用10\10\105

测定真菌的数量，一般选用10\10\104

(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温度和培养时间。

细菌30〜37℃1〜2天

放线菌25〜28℃5〜7天

霉菌25〜28℃3〜4天

每隔24小时统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防

止因培养时间不足而导致一楼菌落的数目。一般来说，在一定的培养条件下(相同的培

养基、唯独及培养时间)，同种微生物表现出稳定的菌落特征。形状、大小、隆起程度、

颜色

五、疑难解答

(1)如何从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数？

统计某一稀释度下平板上的菌落数，最好能统计3个以上平板，计算出平板菌落数的平

均值

每克样品中的菌落数=(C/V)*M

其中，C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释

液的体积(ml),M代表稀释倍数

2.3分解纤维素的微生物的分离

一、纤维素与纤维素酶

纤维素：一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是地球上含量最丰富的多糖类物

质。

(1)棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，木材、作物秸秆等也富含纤维素。

(2)纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖

昔酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。纤维素

最终被水解成葡萄糖，为微生物的生长提供营养。

二、纤维素分解菌的筛选

(1)筛选方法：刚果红染色法。能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选。

(2)刚果红染色法筛选纤维素分解菌的原理

刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水

解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，

刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红一

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。这样，

我们就可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

三、分离分解纤维素的微生物的实验流程

土壤取样f选择培养(此步是否需要，应根据样品中目的菌株数量的多少来确定)一

梯度稀释f将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上一挑选产生透明圈的菌落

(1)土壤采集：选择富含纤维素的环境。

(2)刚果红染色法分离纤维素分解菌的步骤：倒平板操作、制备菌悬液、涂布平板

(3)刚果红染色法种类：

一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，另一种是在倒平板时就加入刚果

红。

四、课题延伸

对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选后，只是分离纯化的第一步，为确定得到的

是纤维素分解菌，还需要进行发酵产纤维素酶的实验，纤维素酶的发酵方法有液体发酵

和固体发酵两种。纤维素酶的测定方法，一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生

的葡萄糖进行定量的测定。

五、疑难解答

(1)为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？

由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对

提高，因此从这种土样中获得目的微生物的几率要高于普通环境。

(2)将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？

将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对聚集，实际上是人工设置纤维素分解菌生存

的适宜环境.一般应将纸埋于深约10cm左右腐殖土壤中。

(3)两种刚果红染色法的比较

方法一是传统的方法，缺点是操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；其

优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用。

方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂问题，缺点是由于纤维素和琼脂、土豆汁

中都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉醐的微生物出现假阳性反应。但这种只产生

淀粉酶的微生物产生的透明圈较为模糊，因为培养基中纤维素占主要地位，因此可以与

纤维素酶产生的透明圈相区分。方法二的另一缺点是：有些微生物具有降解色素的能力，

它们在长时间培养过程中会降解刚果红形成明显的透明圈，与纤维素分解菌不易区分。

(4)为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而

那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。

专题4酶的研究与应用

课题一果胶酶在果汁生产中的作用

(1)果胶

①作用：植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一;在果汁加工中，会影响

出汁率并使果汁浑浊。

②成分：由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。

③特点：不溶于水。

(2)果胶酶

①成分：是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和

果胶酯酶等。

②作用：果胶果胶辞可溶性半乳糖醛酸

(3)酶的活性及其影响因素

［含义：指酶傕化一定化学反应的能力

①酶的活性《表示方法：单位时间内，单位体积中反应物

I的减少量或生成物增加量

②影响酶活性的因素：温度、迎和酶的用量等。

1.探究影响果胶酶活性因素实验的分析

（1）实验原理：果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响,在最适温度或pH时，其

活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小呈正相关。

（2）实验原则：遵循单一变量原则、对照原则,严格控制变量，尽量减少无关变量的

影响。

（3）设计实验：探究最适温度时，pH为不变量（无关变量），最好是最适pH；探究最适

pH时，温度为不变量（无关变量），最好是最适温度。

2.三个实验的变量分析

实验名称（目的）自变量因变量注意事项

①底物和酶在混合时的温度是相

探究温度对果胶酶同的;②温度梯度越小，实验结果

活性的影响温度果汁量（澄清度）越精确；③苹果泥和果胶酶用量在

各个试管应相同;④pH应为最适

PH

①温度应为最适温度；②pH梯度

探究pH对果胶酶

EH果注量（澄清度）可用NaOH和盐酸调节:⑶用玻璃

活性的影响

棒搅拌使反应充分进行

①制备苹果匀浆后迅速加热，使苹

探究果胶酶的用量果胶酶的用量果汁量（澄清度）果匀浆中的果胶酶变性;②温度、

pH应为最适且保持不变

［特别提醒I

在探究温度或pH的影响时，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间构成了相互

对照，通过相互对照可确定果胶酶活性的温度或pH的最适值。

（5）探究果胶酶的最适用量

①实验流程

|过滤后测域果汁体积|

②实验结果分析

如果随着酶浓度的增加，过滤得到的果汁体积也增加，说明酶的用量不足；当

酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量,过滤得到的果汁的体积不再改变,

说明酶的用量已经足够，这个值就是酶的最适用量。

（教材P44旁栏思考题解答）（1）为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将

果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？

提示将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混

合时的温度是相同的，避免了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。

（2）在探究温度或pH对酶活性的影响时，是否需要设置对照？如果需要，

是如何设置的？

提示需要设置对照实验，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。

课题2探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

(1)加酶洗衣粉：指含醒制剂的洗衣粉。

(2)酶制剂的种类与洗涤原理

种类洗涤原理洗涤的物质种类

蛋白质~小分子肽或

蛋白酶血渍、奶渍等

氨基酸

食品的油渍、人体皮脂、

脂肪酶脂肪f甘油和脂肪酸

口红等

淀粉酶淀粉f麦芽糖、葡萄糖来自面粉等的污垢

使纤维的结构变得蓬

纤维素酶棉纺品的表面浮毛

松

(3)对加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法

①判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：可在洗涤后比较污物的残留状况，如已消

失、颜色变浅、面积缩小等。

②加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法:实验设计遵循的原则是对照原则和单二

变量原则,其变量分析如下表。

实验自变量因变量无关变量

探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉种类(普通和加洗涤效水的用量，污物的

洗衣粉的洗涤效果酶)果量，实验用布的质

探究不同种类加酶洗衣地与大小，不同洗

加酶洗衣粉中酶的种类

粉的洗涤效果衣粉的用量，搅

拌、洗涤时间等

探究不同温度对加酶洗

温度

衣粉洗涤效果的影响

C深挖教材

(1)使用加酸洗衣粉时宜用开水、温水还是凉水浸泡？

提示酶的催化作用需要适宜的温度，用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时

间，加快洗涤。

(2)(教材P48“练习.2”解答)某同学打算用丝绸作实验材料探讨含蛋白酶

洗衣粉的洗涤效果，合适吗？为什么？

提示不合适。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶

分解，损坏衣物。

课题3酵母细胞的固定化

课题背景

1、问题：酶对环境条件敏感，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：将酶固定在不溶于水的载体上。

优点：使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反

复利用。

2、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：将合成酶的细胞直接固定。

优点：成本更低,操作更容易。

一、基础知识

(-)固定化酶的应用实例

1、高果糖浆是指果糖含量为您左右的糖浆，能将葡萄糖转化为果糖的酶是葡弱髓构

酸。

2、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，提高了果糖的产量和质量。

(二)固定化细胞技术

1、固定化酶和固定化细胞是利用物理或化生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。

2、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。

这是因为细胞体积比酶分子的体积大；体积大的细胞难以被吸附或结合,而个小的酶

容易从包埋材料中漏出。

3、包埋法法固定化细胞，即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的不溶于水的载体中。

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。

二、实验操作

(-)制备固定化酵母细胞

1.酵母细胞的活化

活化就是处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。

2.配制物质的量的浓度为0.05mol/L的CaCk溶液

3.配制海藻酸钠溶液

加热溶化海藻酸钠时要注意小火间断加热,重复几次,并不断搅拌,直到海藻酸钠

融化为止。如果加热太快，海藻酸钠会发生焦慢。

4.海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合

将海藻酸钠溶液冷却至室遢，加入已活化的海藻酸钠溶液，进行充分搅拌，使其混

合均匀,在转移至注射器中。

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刚配制好的CaCL溶液中，并浸泡

30min（时间）左右。

（二）用固定化酵母细胞发酵

1.将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用蒸镭水冲洗2-3次。

2.将10%葡萄糖溶液转移至锥形瓶中，加入固定好的酵母细胞，置于药℃下发酵

24h（时间）。

三、结果分析与评价

（-）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，说明海藻酸钠浓度浓度傀低，该种凝胶珠包

埋的酵母细胞数目少，影响实验效果；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海

藻酸钠浓度浓度偏高，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气泡，同时会闻到遭味。

四、课题延伸

工业生产中，细胞的固定化技术是在严格无菌的条件下进行的。

【教材答案】

练习

1.答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下表所示。

类型优点不足

对环境条件非常敏感，容易失渣；溶液中的酶很难

直接使用酶催化效率高,低耗能、低污染等。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。

酶既能与反应物接触,又能与产一种酶只能催化二种化学反应，而在生产实践中，

固定化酶物分离,同时，固定在载体上的很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得

酶还可以被反复利用。到的。

固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致

固定化细胞成本低，操作更容易。

反应效果下降等。

3.提示：可以从酶的结构的多样性，对理化条件的敏感程度等角度思考。

I归纳提炼I

(1)直接使用酶的三大缺点

①对环境条件非常敏感，容易失活。

②溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本。

③反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。

(2)固定化酶与固定化细胞的比较

固定化酶固定化细胞

固定酶的种类一种一系列

适用方法化学结合法、物理吸附法包埋法

酶既可与反应物结合，又可与产物分离，固成本低，操作容

优点

特点定在载体上的酶可反复利用易

可能导致反应

缺点一种酶只能催化一种或一类化学反应

效率下降

固定化酵母细

实例固定化葡萄糖异构酶

胞

(1)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响

①海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠。

②浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数量少。

(2)配制海藻酸钠溶液注意事项

①对海藻酸钠溶化时要小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊。

②将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞。

③固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2

溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。

(3)CaCb溶液的作用：使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。

专题五DNA和蛋白质技术

课题一DNA的粗提取与鉴定

•提取DNA的溶解性原理包括哪些方面？

DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精。

•DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度有何特点？要使DNA溶解，需要使用什么浓度？要

D

使DNA析出，又需要使用什么浓度？N

篇

解

在0.14mol/L时溶解度最小；较高浓度可使DNA溶解；0.14mol/L可使

度

DNA析出。

0.14

NaCl浓度(aol/L)

•在溶解细胞中的DNA时，人们通常选用2moi/LNaCl溶液：将DNA分子析C

出的方法是向溶有DNA的NaCl溶液中缓慢注入蒸储水，以稀释NaCl溶液。酒精是一种

常用有机溶剂，但DNA却不能溶于酒精(特别是95%冷却酒精)，但细胞中蛋白质可溶

于酒精。

从理论上分析，预冷的乙醇溶液具有以下优点。一是抑制核酸水解酶活性，防止DNA降

解；二是降低分子运动，易于形成沉淀析出；三是低温有利于增加DNA分子柔韧性，减

少断裂。

•采用DNA不溶于酒精的原理，可以达到什么目的？

将DNA和蛋白质进一步分离。

•提取DNA还可以利用DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性原理。利用该原理时，应选用

怎样的酶和怎样的温度值？

蛋白酶，因为酶具有专一性，蛋白酶只水解蛋白质而不会对DNA产生影响。温度值为

60〜80℃,因为该温度值蛋白质变性沉淀，而DNA不会变性。

补充：DNA的变性是指DNA分子在高温下解螺旋，其温度在80℃以上，如在PCR技术

中DNA变性温度在95℃。

•洗涤剂在提取DNA中有何作用？

洗涤剂将细胞膜上的蛋白质，从而瓦解细胞膜。

•当鉴定提取出的物质是否是DNA时，需要使用什么指示剂进行鉴定？

在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺呈现蓝色。

原理总结：通过利用不同浓度NaCl溶液溶解或析出DNA,可以从细胞中提取和提纯

DNA；再利用酒精进一步将DNA与蛋白质分离开来，达到提纯的目的；最后利用二苯胺试

剂鉴定提取的物质是否是DNA。

实验材料的选取

不同生物的组织中DNA含量不同。在选取材料时，应本着DNA含量高、材料易得、便

于提取的原则。

本实验用鸡血细胞做实验材料有两个原因。一是因为鸡血细胞核的DNA含量丰富，材

料易得：二是鸡血细胞极易吸水胀破，而用动物肝脏细胞作实验材料常常需要匀浆和离

心，对设备要求较高，操作繁琐，历时较长。

鸡血细胞破碎以后释放出的DNA,容易被玻璃容器吸附，所以在提取过程中为了减少

DNA的损失，最好使用塑料的烧杯和试管盛放鸡血细胞液。

破碎细胞，获取含DNA的滤液

•若选用鸡血和洋葱作实验材料，则怎样获取含DNA的滤液？

在鸡血细胞液中加入一定量蒸馄水并用玻棒搅拌，过滤后收集滤液；切碎洋葱，加入

一定量洗涤剂和食盐，搅拌研磨，过滤后收集滤液。

•为什么加入蒸储水能使鸡血细胞破裂？

答：蒸储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»

•在以上实验中，加入蒸储水、洗涤剂和食盐的作用分别是什么？过滤时应当选用（滤

纸、尼龙布）。血细胞在蒸镭水中大量吸水而张裂；洗涤剂瓦解细胞膜；食盐溶解DNA

物质；选用尼龙布进行过滤。

•在处理植物组织时需要进行研磨，其目的是什么？研磨不充分产生什么结果？

破碎细胞壁，使核物质容易溶解在NaCl溶液中：研磨不充分会使DNA的提取量减少，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。

。具体做法。10mL鸡血+20mL蒸镭水一同方向搅拌一3层尼龙布过滤一滤液

去除滤液中的杂质

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。

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。

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。

析出与鉴定

•在滤液中仍然含有一些杂质，怎样除去这些杂质呢？得到的DNA呈何颜色?

滤液与等体积的冷却酒精混合均匀，静置2〜3分钟，析出

的白色丝状物就是DNA。DNA呈白色。

•怎样鉴定析出的白色丝状物就是DNA呢？

具体做法。试管2支，编号甲乙一各加等量5mLNaCl溶液一

甲中放入少量白色丝状物，使之溶解一各加4mL二苯胺，混合均

匀一沸水浴5minf观察颜色变化

实验操作

制备鸡血细胞液.......加柠檬酸钠，静置或离心

破碎细胞，释放DNA…加蒸储水，同一方向快速通方向搅拌

I-过滤，除去细胞壁、细胞膜等。

溶解核内DNA........加入NaCl至2moi/L,同一方向缓慢搅拌

DNA析出............加蒸储水至0.14mol/L,过滤，在溶解到2moi/L溶液中

I-除去细胞质中的大部分物质。

DNA初步纯化.......与等体积95%冷却酒精混合，析出白色丝状物

If除去核蛋白、RNA、多糖等。

DNA鉴定............二苯胺，沸水浴，呈现蓝色

注意事项：在鸡血中加入柠檬酸钠防止凝固；鸡血静置或离心以提高细胞悬液浓度；使

用塑料烧杯；使用尼龙布过滤；玻棒沿同一方向搅拌；玻棒搅拌要缓慢（细胞破裂快速

搅拌）；玻棒不要碰到烧杯壁；二苯胺试剂要现用现配等。

五、课题延伸

本课题使用的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DAN时，通常使用十六烷基三甲基溪化钱（CTAB）、十二烷基硫酸钠（SDS）

或吐温等化学试剂。

【教材答案】

（-）旁栏思考题

1.为什么加入蒸储水能使鸡血细胞破裂？

答：蒸储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,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。

课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段

1、PCR：（多聚酶链式反应）。PCR仪实质上是一台能够自动调控温度的仪器（可用3

个恒温水浴锅替代）。

2、原理:DNA的热变性、DNA复制。

3、PCR与体内复制的区别

①无解旋酶；②需耐高温（Taq）DNA聚合酶；③用加热代替ATP。

4、PCR的反应过程：变性（90℃）f复性（50℃）f延伸（72℃）

5、引物：

DNA的羟基（一0H）末端称为3',而磷酸集团的末端称为5'。引物总是以自己的5'

端与模板的3'端配对，DNA的合成方向是从子链的5'端向3'端延伸（即脱氧核甘酸

从引物的3'端连接）。

6、为避免污染，使用的仪器和试剂必须进行高压灭菌。

7、PCR所用的缓冲液和酶应分成小份，在一20℃储存。在冰块上缓慢融化。

8、DNA在260nm的紫外线波段有一强烈的吸收峰。

计算公式：DNA含量（uL/mL）=50X（260nm的读数）X稀释倍数

课题3血红蛋白的提取和分离

（1）方法及原理

方法原理

凝胶色谱法根据相对分子质量的大小分离蛋白质

利用了各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状

电泳法

的不同,使带电分子产生不同的迁移速度进行分离

（2）实验操作程序

样品处理：红细胞的洗涤一血红蛋白的释放一分离血红蛋白溶液

粗分离：用透析法除去样品中相对分子质量较小的杂质

纯化：用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化

纯度鉴定：用SDS一聚丙烯酰胺凝胶电脉法来测定蛋臼质的相对分子质量,即对血红蛋

白进行纯度鉴定

1.凝胶色谱法

(1)结合上图，根据凝胶色谱法的分离原理，填表分析不同大小的分子洗脱后的次序。

相对分子质量大相对分子质量小

直径大小较大较小

运动方式垂直向下运动无规则的扩散运动

运动路程较短较长

运动速度较快较慢

洗脱次序先流出后流出

(2)结合上图，分析为什么相对分子质量较大的蛋白质会先从色谱柱中洗脱出来？

答案相对分子质量较小的蛋白质由于扩散作用进入凝胶颗粒内部，而被滞留；相对分

子质量较大的蛋白质被排阻在凝胶颗粒外面，在颗粒之间迅速通过。

(3)凝胶色谱法分离蛋白质时通过一次洗脱能否将所需蛋白质与其他杂质彻底分离？

答案不能。相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶颗粒内部，移动距离较近，移动

速度较快，先洗脱出来；但相对分子质量较小的蛋白质可能进入凝胶颗粒内部，也可能

不进入，导