高中生物選修一生物技術實踐課后題答案和提示(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 純合體（AAsusu）。這種方法可以大大縮短育種周期。：植物組織培養技術與花藥培養技術的相同之處是：培養基配制方法、無菌技術及接種操作等基本相同。兩者的不同之處在于：花藥培養的選材非常重要，需事先摸索時期適宜的花蕾；花藥裂開后釋放出的愈傷組織或胚狀體也要及時更換培養基；花藥培養對培養基配方的要求更為嚴格。這些都使花藥培養的難度大為增加。專題4 酶的研究與應用課題1 果膠酶在果汁生產中的作用課題成果評價本課題評價的重點應放在對學生探究報告的評價上。報告的主要內容應該包括：根據實驗數據繪制出的溫度和pH對果膠酶活性影響的曲線圖；不同果膠酶用量對出汁量影響的曲線圖（在濃度和體積相同的條件下）；并最終得到果膠酶最適溫度、pH以及果膠酶的最適用量。答案和提示（一）旁欄思考題1．為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理？提示：將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理，可以保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免了果泥和果膠酶混合時影響混合物的溫度，從而影響果膠酶活性的問題。2．在探究溫度或pH的影響時，是否需要設置對照？如果需要，又應該如何設置？為什么？提示：需要設置對照實驗，不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間就可以作為對照，這種對照稱為相互對照。3．A同學將哪個因素作為變量，控制哪些因素不變？為什么要作這樣的處理？B同學呢？ 提示：A同學將溫度或pH作為變量，控制不變的量有蘋果泥的用量、果膠酶的用量、反應的時間和過濾的時間等。只有在實驗中保證一個自變量，實驗結果才能說明問題。B同學對于變量的處理應該與A同學相同，只是觀察因變量的角度不同。4．想一想，為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低？提示：果膠酶將果膠分解為小分子物質，小分子物質可以通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反應了果膠酶的催化分解果膠的能力。在不同的溫度和pH下，果膠酶的活性越大，蘋果汁的體積就越大。5．當探究溫度對果膠酶活性的影響時，哪個因素是變量，哪些因素應該保持不變？提示：溫度是變量，應控制果泥量、果膠酶的濃度和用量、水浴時間和混合物的pH等所有其他條件不變。只有這樣才能保證只有溫度一個變量對果膠酶的活性產生影響。（二）練習答：大規模生產與實驗室制備的主要不同點是：；；。課題2 探討加酶洗衣粉的洗滌效果實驗方案的設計實驗材料：添加了復合酶的洗衣粉，大小相同的白棉布4塊（在上面分別滴加4滴同種的植物油，放置至干燥）。水溫、水質及水量：水溫的溫度梯度為5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃（其中5 ℃可以通過冰箱冷藏室來控制，其他溫度可以通過水浴控制）；水質為自來水；水量為500 mL。實驗儀器：1 000 mL的燒杯、玻璃棒等。子課題二不同種類的洗衣粉對同一污漬或不同污漬洗滌效果的比較比較子課題一與子課題二：在子課題一中，水溫是變量，其他因素在實驗中保持不變；而在子課題二中，水溫則應保持不變。在實施子課題二時，通常應采用當地的常溫，如果是冬季水溫過低，就應采用水浴的方法，使溫度達到25 ℃～35 ℃。市場中的洗衣粉有多種類型，應選擇不同種類的加酶洗衣粉和普通洗衣粉。污物的選擇也應該多樣化，只有這樣才具有實踐指導意義。表42的選擇供參考，表中的“√”號表示可以進行實驗。此外，學生也可以針對污漬相同、布料（如化纖或棉布）的不同情況，探究不同種類洗衣粉的洗滌效果。不同種類的洗衣粉對同一污漬或不同污漬洗滌效果的列表比較污染物蛋白酶洗衣粉復合酶洗衣粉普通洗衣粉油漬 √√血漬√√√奶漬√√√果汁漬√√√課題成果評價本課題的評價可以分為三個方面：一是設計的實驗方案是否思路清晰、科學性和操作性強；二是實驗報告是否全面，是否涵蓋了本課題所要求達到的目標；三是能否根據自己的探究成果，結合生活中的實際情況，設計一份宣傳板報或有關加酶洗衣粉的使用說明材料，供家人或本校的教職員工參考。學生完成課題后，應該得出以下三方面的結論。1．加酶洗衣粉與普通洗衣粉洗滌效果的比較分析。2．各種不同品牌的加酶洗衣粉對油漬、血漬和奶漬等污物的不同的洗滌效果分析。3．使用加酶洗衣粉時應注意的一些事項。答案和提示（一）旁欄思考題1．查閱資料，看看普通洗衣粉中包含哪些化學成分？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準判斷洗滌效果？提示：可在洗滌后比較污物的殘留狀況，如：已消失、顏色變淺、面積縮小等，最好能進行定量的比較。（二）練習：列表比較如下。 普通洗衣粉加酶洗衣粉相同點表面活性劑可以產生泡沫，可以將油脂分子分散開；水軟化劑可以分散污垢；等等。不同點酶可以將大分子有機物分解為小分子有機物，小分子有機物易于溶于水，從而與纖維分開。：不合適。因為絲綢的主要成分是蛋白質，它會被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，損壞衣物。課題3 酵母細胞的固定化課題成果評價（一）觀察凝膠珠的顏色和形狀如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細胞數目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。（二）觀察發酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母細胞發酵產生酒精，可以看到產生了很多氣泡，同時會聞到酒味。教師不僅要對學生制作的固定化酵母細胞進行評價，還要對學生的操作過程進行評價。此外，對酵母細胞固定化原理和實驗操作方法的理解，也應是評價的有機組成部分。答案和提示練習：直接使用酶、固定化酶和固定化細胞催化的優缺點如下表所示。類型優點不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等。對環境條件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產成本；反應后酶會混在產物中，可能影響產品質量。固定化酶酶既能與反應物接觸，又能與產物分離，同時，固定在載體上的酶還可以被反復利用。一種酶只能催化一種化學反應，而在生產實踐中，很多產物的形成都通過一系列的酶促反應才能得到的。固定化細胞成本低，操作更容易。固定后的酶或細胞與反應物不容易接近，可能導致反應效果下降等。：可以從酶的結構的多樣性，對理化條件的敏感程度等角度思考。專題5 DNA和蛋白質技術課題1 DNA的粗提取與鑒定實驗案例案例一 以雞血為實驗材料進行DNA的粗提取課前準備本實驗用雞血細胞做實驗材料有兩個原因。一是因為雞血細胞核的DNA含量豐富，材料易得；二是雞血細胞極易吸水脹破，而用動物肝臟細胞作實驗材料常常需要勻漿和離心，對設備要求較高，操作繁瑣，歷時較長。教師可以到市場售活雞處索取雞血，所帶燒杯中必須提前放入抗凝劑檸檬酸鈉溶液。具體制備方法如下。 g/mL的檸檬酸鈉溶液100 mL，置于500 mL燒杯中，注入新鮮的雞血（約180 mL），同時用玻璃棒攪拌，使血液與檸檬酸鈉溶液充分混合，以免血液凝結。將燒杯中的血液置于冰箱內，靜置1 d，使血細胞自行沉淀。有條件的學校也可以將血液倒入離心管內進行離心，用2 000 r/min或3 000 r/min的轉速，離心2 min，使血細胞沉淀于離心管底部，這樣可以使血細胞沉淀更完全。用吸管除去上部的澄清液，就可以得到雞血細胞液。值得注意的是雞血細胞破碎以后釋放出的DNA，容易被玻璃容器吸附，所以在提取過程中為了減少DNA的損失，最好使用塑料的燒杯和試管盛放雞血細胞液。提取DNA的具體步驟，釋放DNA雞血細胞中的DNA與核蛋白結合，位于雞血細胞的細胞核中，正常情況下是不會釋放出來的。為了使DNA從細胞核中釋放出來，需要向雞血細胞液中加入蒸餾水，并且攪拌，從而使血細胞膜和核膜脹破。用玻璃棒攪拌可以加速細胞的破裂。注意應沿一個方向快速攪拌，但也不能太快太猛，防止打碎DNA。一般5～10 mL的雞血細胞液加入20 mL蒸餾水攪拌5 min。釋放出來的大量DNA和RNA往往與蛋白質結合在一起，應用3～4層紗布進行過濾，除去一些顆粒較大的雜質。2．溶解細胞核內的DNA在濃度較高的NaCl溶液中核蛋白容易解聚，游離出的DNA溶解在溶液中。在溶液中加入兩倍體積的濃度為2 mol/L的NaCl溶液，攪拌1 min。注意應沿一個方向攪拌，使DNA充分溶解。3．DNA的析出將溶液中的DNA與其他雜質分離，這一步驟是實驗成敗的關鍵。教材中列舉了提取DNA的三種方案，本案例選取方案一。加蒸餾水降低NaCl溶液濃度，使DNA析出。實驗中應該緩慢貼壁加入蒸餾水，并輕輕地沿一個方向不停地均勻攪拌，以利于DNA分子的附著和纏繞。同時應注意控制加水量，～ mol/L。加水過程一般分三次進行，當總加水量為300 mL左右時，DNA已基本析出。加水太多、溶液過稀，會使DNA分子又重新溶解。用3～4層紗布對DNA稀釋液進行過濾，濾去蛋白質，收集DNA的黏稠物。如果采用離心法，效果更好。用4 000 r/min轉速的離心機，離心15 min，除去上清液(含有蛋白質)，留下的沉淀物中含有DNA。此時注意觀察DNA黏稠物的顏色。如果提取的DNA量不夠多且其中含有較多雜質，或者加入溶液和攪拌等操作過程不規范，都會導致實驗現象不明顯，常常使制取的DNA粗制品不能顯示出DNA的本色──白色。為了增進實驗效果，需要對DNA粗制品進行簡單的提純，下面的方案可供參考。將DNA黏稠物再溶解，繼續用2 mol/L的NaCl溶液20 mL溶解DNA黏稠物，仍舊沿一個方向不停攪拌3 min，使DNA充分溶解，以免損失。用3～4層紗布進行過濾（或離心），濾去雜質，收集含有DNA的濾液。向濾液中貼壁緩慢加入50 mL預冷的體積分數為95％的乙醇，并用玻璃棒朝一個方向緩慢、均勻地攪拌，溶液中會出現DNA絲狀物。實驗一般要求采用預冷的95％的乙醇，但對比結果顯示，常溫下的乙醇溶液也可產生明顯效果。從理論上分析，預冷的乙醇溶液具有以下優點。一是抑制核酸水解酶活性，防止DNA降解；二是降低分子運動，易于形成沉淀析出；三是低溫有利于增加DNA分子柔韌性，減少斷裂。此時懸浮于溶液中的DNA絲狀物相對含雜質較少，如果出現的絲狀物較少，可以將此混合液再放入冰箱中冷卻幾分鐘。濃縮后的DNA絲狀物，可以用緩緩旋轉玻璃棒的方法卷起(因為玻璃棒有吸附DNA的作用)。如果DNA絲狀物較少，不易吸附在玻璃棒上，也可以用筷子等表面粗糙的用具來幫助DNA分子纏繞。DNA的純化還有許多其他方法。例如，添加質量分數為25％的十二烷基磺酸鈉(SDS)溶液，使蛋白質變性后與DNA分開。隨后，加入氯仿—異丙醇混合液（體積比為24∶1），通過離心將蛋白質及其他雜質除去,取上清液。可重復上述操作幾次，直至上清液變成透明的黏稠液體。此外苯酚可以迅速使蛋白質變性，抑制核酸酶的活性。利用苯酚處理后，離心分層，DNA溶于上層水相，蛋白質變性存在于酚層中，這時可用分液漏斗或吸管等儀器將二者分開。教師可以根據學校的條件讓學生自己設計實驗方案，比較實驗結果。5．DNA的鑒定二苯胺法二苯胺試劑的配制及鑒定DNA的方法參見教科書。需要注意的是，二苯胺試劑在冰箱內可保存6個月，使用前需搖勻。%的溴化乙錠(EB)溶液，將玻璃棒上纏繞的白色絮狀物抹到蠟紙上，再滴1滴EB溶液染色。將蠟紙放