走近生物技术名师教学设计2

高中生物选修一《生物技术实践》高考必记知识

永仁一中侯家兴

专题一

传统发酵技术的应用

课题1 果酒和果醋的制作

1.酵母菌是兼性厌氧菌型微生物真菌；醋酸菌是单细胞细菌，代谢类型是异养需氧型。

2.制作原理

类型

微生物

原理

①有氧条件下，进行有氧呼吸，大量繁殖，

果酒

酵母菌

反应式为：C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O ②无氧条件下，进行酒精发酵，

反应式为：C6H12O6酶2C2H5OH＋2CO2

①当氧气和糖源都很充足时，可将糖分解为醋酸 果醋

醋酸菌

②当氧气充足，缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛转变为乙酸。

反应式为：C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O 3.制作流程与条件控制

实验流程：挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵果酒制作：18～25 ℃、10～12 d，先通气，后密封条件控制果醋制作：30～35 ℃、7～8 d、全程通气

4.在葡萄酒自然发酵的过程中,起主要作用的是附着在葡萄皮表面的野生型酵母菌。在发酵过程中,随着酒精浓度的提高,红葡萄皮的色素也进入发酵液,使葡萄酒呈现深红色。在缺氧呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到制约。

5.酒精检验：果汁发酵后是否有酒精产生，可以用重铬酸钾来检验。在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。先在试管中加入发酵液2ｍL，再滴入物质的量浓度为3mol/L的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴，振荡试管，观察颜色。

6．实验装置图分析

(1)甲、乙、丙的作用分别是通入空气(氧气)、排气、取样。

(2)图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当？为什么？不恰当，因为葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3，而且不能将排气口淹没。

(3)醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，甲都需要打开，原因是：醋酸菌是需氧菌，在生活过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。

(4)果酒搁置时间过久会有酸味，原因是：醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为醋酸。

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7．果酒和果醋制作的注意事项

(1)材料的选择与处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄冲洗，再除去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。冲洗以洗去灰尘为目的，且不要太干净，以防洗去野生型酵母菌。

(2)防止发酵液被污染：①榨汁机要清洗干净并晾干。

②发酵瓶要洗净并用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤。

③装入葡萄汁后要封闭充气口。

(3)控制好发酵的条件：

①葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。

②严格控制温度：18～25℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵；30～35℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。

③充气：酒精发酵为无氧发酵，需封闭充气口；醋酸发酵为有氧发酵，需适时通过充气口充气。

课题2 腐乳的制作

1.多种微生物参与了豆腐的发酵，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种丝状真菌。代谢类型是异养需氧型。营腐生生活。

2.原理：毛霉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；脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。

3.实验流程：让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制

4．影响腐乳品质的因素有：盐和酒的含量、香辛料、温度等。

(1)盐：食盐的作用：①抑制微生物的生长，避免腐败变质②析出水分，是豆腐变硬，在后期制作过程中不易酥烂。盐的浓度过高，影响腐乳口味；浓度过低，不足以抑制微生物生长，导致腐乳腐败变质。装瓶时要分层加盐，随层数的增加而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以防止杂菌从瓶口进入。

(2)酒：卤汤中酒的含量控制在12%左右。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越大，使腐乳成熟期延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，导致豆腐腐败，难以成块。

(3)香辛料：既可调制腐乳的风味，又具有防腐杀菌的作用。

(4)含水量：以70%为宜，若过高则影响毛霉的有氧呼吸，且腐乳不易成形；若过低，则不利于毛霉的代谢和生长。

(5)发酵温度：前期的发酵温度控制在15～18℃，利于毛霉的生长。

5．传统腐乳制作与现代腐乳生产的区别

(1)条件：传统腐乳制作不需要灭菌，现代腐乳生产必须在严格无菌条件下进行；

(2)菌种来源：传统腐乳制作，菌种来自空气中的毛霉孢子；现代腐乳生产，菌种是经过筛选的优良毛霉菌种，并且直接接种在豆腐上。

6.防止杂菌污染：①用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。②装瓶时，背诵材料

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操作要迅速小心。整齐地摆放好豆腐、加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封。③封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。

疑难解答

（1）利用所学的生物学知识，解释豆腐长白毛是怎么一回事？

豆腐生长的白毛是毛霉的白色菌丝。严格地说是直立菌丝，在豆腐中还有匍匐菌丝。

（2）为什么要撒许多盐，将长毛的豆腐腌起来？

盐能防止杂菌污染，避免豆腐腐败。

（3）吃腐乳时，你会发现腐乳外部有一层致密的“皮”。这层“皮”是怎样形成的呢？它对人体有害吗？它的作用是什么？

“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝（匍匐菌丝），对人体无害。它能形成腐乳的“体”，使腐乳成形。

课题3 制作泡菜

1.制作泡菜所用微生物是乳酸菌

，其代谢类型是异养厌氧型。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。在无氧条件下，将糖分解为乳酸。反应式为：酶C6H12O62C3H6O3+能量 2.含抗生素牛奶不能生产酸奶的原因是抗生素杀死乳酸菌。

3.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。

4.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。

亚和食盐的用量。温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，硝容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。一般在腌制 10 酸天后亚硝酸盐含量开始降低，故在10天之后食用最好。

盐6.测定亚硝酸盐含量的方法是比色法，原理是在盐酸酸含化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与

泡菜中亚硝酸盐含量。

7.测定亚硝酸盐含量的操作：

配制溶液制备标准显色液制备样品处理液比色

主要试剂的作用：

亚硝酸钠：制备标准显色液

氯化镉、氯化钡：亚硝酸盐的提取剂

氢氧化铝：作吸附剂，使泡菜液脱色澄清

8．泡菜制作的注意事项

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5.在泡菜的腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度发酵时间（d）

N-1-萘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

(1)材料的选择及用量：

①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易盐被还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐含量较高。

②清水和盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。

(2)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，要迅速封口。

(3)氧气需求：

①泡菜坛要选择透气性差的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。

②泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。

(4)控制适宜的温度：以18～20℃为宜，温度偏高有害菌活动能力强，温度偏低不利于乳酸发酵。

专题二

微生物的培养与应用

课题1 微生物的实验室培养

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）种类：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。按照化学成分培养基可分为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）成分→碳源、氮源、水、无机盐。

碳源：能为微生物的代谢提供碳元素的物质。如CO2、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、NO3、NH4（无机氮源）蛋白质、氨基酸、尿素、牛肉膏、蛋白胨（有机氮源）等。只有固氮微生物才能利用N2。

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-+

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:获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵。

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（不包括芽孢和孢子）。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。

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，包括芽孢和孢子。灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌。实验室常用器具的灭菌方法：

②

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。

3.制备固体培养基

（1）一般步骤：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。

（2）倒平板操作的步骤：

①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（触摸不烫手，约50℃），左手拔出棉塞。

②右手拿锥形瓶，将瓶口迅速通过火焰。

③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。

④等待平板冷却凝固，大约需5～10min。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50℃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？

提示：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？

提示：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？

提示：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背诵材料

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平板培养微生物。

4.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。

【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？

提示：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？

提示：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？

提示：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。

【涂布平板操作的讨论】

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2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。

5.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：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。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－20℃的冷背诵材料

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冻箱中保存。

6.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。

课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

1.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，是因为他们能合成脲酶。

2.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.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和显微镜直接计数。

（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，这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。因此，统计结果一般用菌落数而不是活菌数来表示。

4.设置对照

设置对照的主要目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。

确定选择培养基是否筛选到目的菌？

实验组：用选择培养基接种，培养后观察菌落数

对照组：用牛肉膏蛋白胨培养基接种，培养后观察菌落数

5.实验设计

筛选方法（原理）：以尿素作为唯一的氮源，在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，pH升高，说明细菌能分解尿素

流程为：土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察→细菌的计数

（1）土壤取样：从富含有机物、潮湿、pH≈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，背诵材料

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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 10一般选用10 1023 45 10

，放线菌一般选用10 106 34 10真菌5 104 （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遗漏菌落的数目。一般来说，在一定的培养条件下（相同的培养基、温度及培养时间），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。

（4）计数：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。

课题3 分解纤维素的微生物的分离

1.纤维素与纤维素酶

（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酶和葡萄糖苷酶，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。

2.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－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。

3.分离分解纤维素的微生物的实验流程

土壤取样→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）→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→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。

（4）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。纤维素酶的测定方法，一般是背诵材料

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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。

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）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。

专题六

植物有效成分的提取

课题1 植物芳香油的提取

1.天然香料的来源：植物、动物

2.芳香油的性质：挥发性强，成分复杂，以萜类化合物及其衍生物为主。

3.芳香油的提取方法：蒸馏、压榨、萃取等。

（1）水蒸气蒸馏法：

原理：水蒸汽可将挥发性较强的芳香油携带出来形成油水混合物，冷却后水油分层。

方法：①水中蒸馏：原料放在沸水中加热蒸馏。②水上蒸馏：原料隔放在沸水上加热蒸馏。③水汽蒸馏：利用外来高温水蒸气加热蒸馏。

不足：有些原料不适宜于水中蒸馏，如柑橘、柠檬等易焦糊，有效成分容易水解。

（2）压榨法：通过机械压缩力将液相物从液固两相混合物中分离出来的一种简单操作。

（3）萃取法：

原理：芳香油易溶于有机溶剂，溶剂挥发后得到芳香油。

方法：原料浸泡在溶剂中→得到浸泡液→有机溶剂挥发→芳香油。

不足：有机溶剂中的杂质影响芳香油的品质。

4．提取玫瑰精油实验

（1）玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏。

（2）方法：水蒸气蒸馏法。

（3）实验流程：（熟记）

NaCl鲜玫瑰花清水水蒸汽蒸馏油水混合物加入分离油层

除水玫瑰油①采集玫瑰花：采集盛花期（5月中上旬）的玫瑰花，清水清洗沥干。

②加入NaCl的目的是增加盐的密度，有利于玫瑰油与水的分层。

③加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。

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加入无水Na2SO4过滤

注意事项：蒸馏时间不能过短，温度不能过高。

5.提取橘皮精油的实验：（熟记）

（1）提取出的橘皮精油，无色透明，主要成分为柠檬烯，主要分布在橘皮中。

（2）方法：一般用压榨法。

（3）实验流程：（熟记）

干燥去水石灰水浸泡漂洗压榨过滤（普通布袋过滤）静置

再次过滤（滤纸过滤）橘皮油①石灰水浸泡：用石灰水浸泡橘皮10h以上。石灰水：防止压榨时滑脱，提高出油率。

②清水漂洗：浸泡好的橘皮用流水彻底漂洗干净，沥干。

③粉碎和压榨：将橘皮粉碎，加入小苏打和硫酸钠后，用压榨机压榨得到压榨液。小苏打、硫酸钠：促进油和水的分离（用量分别为橘皮质量的0.25％和5％）。

④过滤压榨液：用布袋过滤，除去固体物和残渣。滤液离心进一步除去质量较小的残留固体物。再用分液漏斗或吸管分离出上层橘皮油。

⑤静置处理：将橘皮油在5～10℃冰箱中静置5～7d，分离出上层澄清橘皮油。目的：除去果蜡和水分。

⑥再次过滤：将下层橘皮油用滤纸过滤，滤液与上层橘皮油合并，得到橘皮精油。

课题2 胡萝卜素的提取

1.胡萝卜素性质：橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。依据碳碳双键的数目划分为α、β、γ

三类。其中最主要的组成成分为β-胡萝卜素。

2.作用：①治疗夜盲症、幼儿生长发育不良、干皮症等疾病；②常用于食品色素；③使癌变细胞恢复成正常细胞。

3.提取β－胡萝卜素的方法主要有三种：①从植物中提取；②从大面积养殖的岩藻中获得；③利用微生物的发酵生产。

4.实验设计

（1）方法：萃取法，石油醚最适宜作萃取剂。

（2）实验流程：（熟记）

原料粉碎干燥萃取过滤浓缩胡萝卜素

①粉碎：使原料与有机溶剂充分接触，增大溶解度。

②干燥：脱水温度太高，干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。

③萃取

Ⅰ、萃取剂的选择

水溶性的：乙醇、丙酮。

水不溶性的：石油醚、乙酸乙酯、

乙醚、苯、四氯化碳等。

选择：具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。

Ⅱ、影响萃取的因素

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主要因素：萃取剂的性质和使用量。

次要因素：原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等。

一般来说，原料颗粒小，萃取温度高，时间长，需要提取的物质就能够充分溶解，萃取效果就好。萃取前，要将胡萝卜进行粉碎和干燥。

Ⅲ、胡萝卜素的萃取

装置的设计：萃取过程应该避免明火加热，采用水浴加热，这是因为有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧爆炸。为了防止加热时有机溶剂挥发，还要在加热瓶口安装回流冷凝装置。

④过滤：除去萃取液中的不溶物。

⑤浓缩：蒸发出有机溶剂。萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置。

(3)鉴定方法：纸层析法。

5．胡萝卜素粗品鉴定过程中的5个易错点

(1)层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显；为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。

(2)点样时点样圆点太大(直径大于2mm)，导致最终在滤纸上形成一条线，无法辨认被提取的色素；点样圆点的直径应为2mm。

(3)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时不能将滤纸两边相互接触；以避免由于毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。

(4)层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败；层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。

(5)设置标准样品作对照，层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的β­胡萝卜素作对比予以确认。

专题4 酶的研究与应用知识点

课题1 果胶酶在果汁生产中的作用

由水果制作果汁要解决两个主要问题：一是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏度高，容易发生沉淀。

1、植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分有纤维素和_果胶_。并且两者不溶于水，在果汁加工中，既影响出汁率，又使果汁浑浊。

2、果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶的作用是能够将果胶分解成可溶性的半乳醛酸，瓦解植物的细胞壁及胞间层，并且使果汁变得澄清。

3、果胶酶是一类酶总称，包括果胶分解酶

、多聚半乳糖醛酸酶

、果胶酯酶等。

4、酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度

来表示。在科学研究与工业生产中，酶反应速度用单位时背诵材料

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间内、单位体积中反应物的减小量或产物的增加量来表示。

5、影响酶活性的因素包括：温度

、PH、酶的抑制剂等。

（二）．实验设计 〔设计一〕探究温度对酶活性的影响

当酶处于最适温度或最适pH时，酶的活性最高；若温度过高、过酸或过碱，则导致酶变性失活。在一定范围内，果肉的出汁率和果汁的澄清度与果胶酶的活性成正比。

此实验的自变量是温度 _；根据单一变量原则，你应确保各实验组相同的变量有_PH 底物浓度底物量

实验器材

酶的用量

等等_。

〔设计二〕探究PH对酶活性的影响

探究pH对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改成pH梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的pH可以通过体积分数为0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液进行调节。

〔设计三〕探究果胶酶的用量

探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是果胶酶的用量，其他因素都应保持不变。实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积即可。需要注意的是，反应液的pH必须相同，否则将影响实验结果的准

旁栏思考题

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的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？

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。

3．A同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？B同学呢？ 提示：A同学将温度或pH作为变量，控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题。B同学对于变量的处理应该与A同学相同，只是观察因变量的角度不同。

4．想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？

提示：果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。

5．当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应该保持不变？

提示：温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。

实验变量与反应变量(如表)

实验变量(自变量) 反应变量(因变量) 含义

实验中实验者所操纵的因素或条件

由于实验变量改变而引起的变化和结果

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实例

温度或pH 果汁量

联系

实验变量为原因，反应变量是结果，二者是因果关系

课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

1、酶绝大多数是蛋白质，少数为RNA；酶具有生物

催化

作用；酶具有高效

性、专一性特点，但易受温度、PH、表面活性剂等因素的影响。

（1）加酶洗衣粉是指含酶制剂

的洗衣粉，目前常用的酶制剂有蛋白酶

、

脂肪酶

、淀粉酶和纤维素酶四类。普通洗衣粉中含磷，含磷的污水排放可能导致

微生物和藻类大量繁殖，造成水体污染，加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠，使洗涤剂朝无磷的方向发展，减少对环境的污染。

（2）脂肪酶可以将脂肪分解成

甘油和脂肪酸，蛋白酶可以将蛋白质分解成

小分子肽和氨基酸

，小分子肽可在

肽酶

作用下分解成氨基酸；淀粉酶可以将淀粉分解成

可溶性麦芽糖，纤维素酶可以将纤维素分解成 葡萄糖 ，以达到去污的目的，因此，蛋白类纤维织物（羊毛、蚕丝等）不能用 加（蛋白）酶洗衣粉 来洗涤。

（3）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，使污迹容易从衣物上脱落。

（4）衣物的洗涤，不仅要考虑到洗涤效果，还要考虑衣物的承受能力 、

洗涤成本等因素。

（5）加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗衣粉朝低磷无磷的方向发展，减少对环境的污染。

2、实验设计遵循原则：是单一变量原则、对照原则和等量原则，比如探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时，用控制使用不同种类洗衣粉为变量，其他条件完全一致；同时普通洗衣粉处理污渍物与加酶洗衣粉处理污渍物形成

对照

实验。

3．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

专一性

，所以对不同污渍的洗涤效果不同。

4、比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的异同

相同点

不同点

普通洗衣粉

以分散污垢，等

酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易溶于水，从而与纤维分开

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？

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加酶洗衣粉

表面活性剂可以产生泡沫，将油脂分子分散开，水软化剂可

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？要使DNA析出，又需要使用什么浓度？

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

·在溶解细胞中的DNA时，人们通常选用2mol/LNaCl溶液；将DNA分子析出的方法是向溶有DNA的NaCl溶液中缓慢注入蒸馏水，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60～75℃，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。

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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馏水并用玻棒搅拌，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。

·在以上实验中，加入蒸馏水、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）。血细胞在蒸馏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蒸馏水→同方向搅拌→3层尼龙布过滤→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。

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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→各加等量5mLNaCl溶液→甲中放入少量白色丝状物，使之溶解→各加4mL二苯胺，混合均匀→沸水浴5min→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…

加蒸馏水，同一方向快速通方向搅拌

↓→过滤，除去细胞壁、细胞膜等。

溶解核内DNA…………

加入NaCl至2mol/L，同一方向缓慢搅拌

↓

DNA析出………………

加蒸馏水至0.14mol/L，过滤，在溶解到2mol/L溶液中

↓→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

↓→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。

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