第二节固定化酶的制备和应用
学习导航明目标、知重点难点
固定化酶和固定化细胞的应用。(重点)
固定化酶与固定化细胞的制备方法。(难点)
[学生用书P43]
一、阅读教材P63分析固定化酶
1．概念：是指用物理学或化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。
2．优点：在催化反应中，它以固相状态作用于底物，反应完成后容易与水溶性反应物和产物分离，可被反复使用，且保持了酶的催化性能，可实现酶促反应的连续化和自动化。
3．制备固定化酶的常用方法
目前，制备固定化酶的方法主要有物理吸附法、化学结合法、包埋法等。
二、阅读教材P64～65分析固定化细胞技术的应用
1．应用：固定化细胞可以取代游离的细胞进行发酵，生产各种物质。
2．优点
(1)固定化细胞技术无须进行酶的分离和纯化，减少了酶的活力损失，同时大大降低了生产成本。
(2)固定化细胞不仅可以作为单一的酶发挥作用，而且可以利用细胞中所含的复合酶系完成一系列的催化反应。
(3)对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的稳定性更高。
(4)细胞生长停滞时间短，反应快等。
3．缺点
(1)固定化细胞只能用于生产细胞外酶和其他能够分泌到细胞外的产物。
(2)由于载体的影响，营养物质和产物的扩散受到一定限制。
(3)在好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键的限制因素。
4．酵母菌细胞的固定化技术的主要流程
准备各种实验药品和器材
↓
制备麦芽汁
↓
活化酵母菌细胞
↓
配制物质的量浓度为0.05 mol/L的氯化钙溶液
↓
制备固定化细胞
↓
浸泡凝胶珠，用蒸馏水洗涤
↓
发酵麦芽汁
判一判
(1)酶在催化时会发生变化，不可反复利用。(×)
(2)某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应。(×)
(3)固定化细胞所固定的酶都在细胞外起作用。(×)
(4)制备固定化细胞的方法主要有包埋法、化学结合法和物理吸附法。(×)
连一连
固定化酶技术[学生用书P44]
由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有限、成本高、不利于大规模使用。人们针对酶的这种不足寻着改善的方法之一是固定化酶技术的应用。结合教材P63内容完成以下探究。
(1)图A为物理吸附法，它的显著特点是工艺简便且条件温和，在生产实践中应用广泛。
(2)图B为化学结合法，它是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成共价键，从而得到三维的交联网架结构。
(3)包埋法是将酶包埋在能固化的载体中。将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中(如图C)，包埋成格子型；或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中(如图D)，包埋成微胶囊型。
各种固定化酶方法的比较
物理吸附法包埋法
化学结
合法
制备易较难较难结合程度弱强强
活力回收率高，但酶
易流失
高中等
再生可能不可能不可能
固定化成本低低中等
底物专一性不变不变可变
突破1 固定化酶的各种固定方法
1．下图是酶的几种固定方式示意图，其所采用的固定方法依次是( )
A．物理吸附法、化学结合法、包埋法
B．化学结合法、物理吸附法、包埋法
C．包埋法、物理吸附法、化学结合法
D．包埋法、化学结合法、物理吸附法
解析：选D。①图表示酶包埋在细微网格里，应属包埋法；②图表示许多酶分子通过特殊载体连接起来，成交联网状结构，应属化学结合法；③图表示将酶固定在一定的支持物上，
可用物理吸附法。
突破2 固定化酶特征
2．下图中符合固定化酶特征的是( )
解析：选D 。固定化酶技术是利用物理或化学的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。固定化酶优点是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，在装置中酶是固定不动的，反应物是动的。
判断固定化酶的方法
固定化酶技术是利用物理或化学的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。所以识别固定化酶的方法是观察酶是否固定不动，若是则属于固定化酶，否则不属于固定化酶。
固定化细胞技术及酵母菌细胞的固定化技术[学生用书P45]
固定化细胞在环境保护、能源开发等领域都有重要的应用。结合教材P 64～65内容完成下面酵母菌细胞的固定化操作流程，理解细胞固定化过程。 准备各种实验药品和器材
主要药品有：干麦芽粉、干酵母、聚乙烯醇 ↓(PVA)、海藻酸钠、无水氯化钙、蒸馏水、葡萄糖溶液、碘液
制备麦芽汁干麦芽粉＋蒸馏水――→58～65 ℃放置3～4 h 麦芽汁――→煮沸、冷却、调pH 灭菌
无菌麦芽汁 ↓ 活化酵母菌细胞干酵母＋蒸馏水→活化的酵母菌
↓ 配制氯化钙溶液无水氯化钙＋蒸馏水
↓ 制备固定化细胞
聚乙烯醇(PVA)＋海藻酸钠＋蒸馏水 ――→加热、冷却加入酵母菌培养液酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸钠溶液――→滴入氯化钙溶液中
凝胶珠 ↓ 浸泡凝胶珠，用蒸馏水洗涤
待凝胶珠在溶液中浸泡30 min 后，取出
↓
并用蒸馏水洗涤3次备用
发酵麦芽汁将凝胶珠加入无菌麦芽汁中
1．制备固定化酵母菌细胞的注意事项
(1)选用的干酵母要具有较强的活性，而且物种单一。
(2)酵母菌细胞活化时体积会变大，因此活化前应选择体积足够大的容器，防止酵母菌细胞的活化液溢出。
(3)海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母菌细胞的关键，因为如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠，如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞的数量少，也会影响实验效果。
(4)溶化海藻酸钠时要用小火间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊。
(5)将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母菌细胞混合，避免高温杀死酵母菌。
(6)固定化酵母菌细胞时，应将酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸钠溶液用注射器缓慢滴加到氯化钙溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。
2．直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较
直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种数一种或几种一种一系列酶
制作方法
化学结合法固定化、
物理吸附法固定化
包埋法固定化
是否需要营养物质否否是催化反应单一或多种单一一系列
反应底物
各种物质(大分子、小
分子)
各种物质(大分子、小
分子)
小分子物质缺点
①对环境条件非常敏
感，易失活；②难回
收，成本高，影响产
品质量
不利于催化一系列的
酶促反应
反应物不易与酶接
触，尤其是大分子物
质，反应效率下降优点
催化效率高、耗能低、
低污染
①既能与反应物接
触，又能与产物分离；
②可以反复利用
成本低、操作容易
突破1 制备固定化酵母菌细胞
1．下面的流程图表示制备固定化酵母菌细胞的过程，请据图回答：
酵母菌细胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合→
固定化酵母菌细胞
(2)影响此实验成败的关键步骤是________________。此步的操作应采用________________。
(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞数目________________。
(4)观察凝胶珠的颜色和形状：如果颜色过浅，说明________________________________________________________________________ ________；如果形成的凝胶珠不是________________，说明海藻酸钠的浓度偏高，实验操作失败。
(5)本实验所用的固定化技术是________，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是______________________。
解析：(1)酵母菌在干燥时，处于休眠状态，需加水活化，活化后的酵母菌细胞体积增加。(2)该实验的关键是海藻酸钠溶液的配置。(3)如果海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞的数量过少，影响实验效果。(4)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。如果形成的凝胶珠不是球形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。(5)由于酵母菌细胞个体较大，不易从包埋材料中漏出，故细胞的固定化一般采用包埋法，而固定化酶不宜用此方法。
答案：(1)体积增加较大(多)
(2)配制海藻酸钠溶液小火间断加热
(3)较少
(4)固定的酵母菌细胞数目较少球形或椭圆形
(5)包埋法酶分子很小，容易从包埋材料中漏出
检验凝胶珠的质量是否合格的方法
(1)用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，且没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。
(2)在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。
突破2 固定化技术的比较
2．下列叙述不正确的是( )
A．从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶更容易
B．固定化细胞比固定化酶对酶活性的影响更小
C．固定化细胞固定的是一种酶
D．将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应选择固定化细胞技术
解析：选C。固定化细胞内酶的活性基本没有损失，保留了细胞内原有的多酶系统，所以固定化细胞不同于固定化酶，它能固定多种酶。
选择固定化酶与固定化细胞的方法
(1)根据固定方法选择
①固定化酶技术：由于酶分子较小，可以采用物理吸附法和化学结合法进行固定，它催化的是单一的化学反应。
②固定化细胞技术：细胞一般体积较大，适合应用包埋法固定，而且细胞能够产生多种酶，因此固定化细胞可以催化一系列化学反应。
(2)根据反应液中加入物质选择
①在固定化酶应用过程中，反应溶液中只需要加入酶的底物。
②固定化细胞在应用过程中，要保持细胞的正常生命活动，反应溶液中除需要加入反应的底物外，还应加入满足细胞生命活动所需的营养物质等。
(3)根据反应的特点选择
①固定化酶可以催化的反应物是小分子或大分子。
②固定化细胞则只能催化小分子反应物。
核心知识小结
[网络构建]
[关键语句]
固定化酶是指用物理学或化
学的方法将酶与固相载体
．．．．结合
在一起形成的仍具有酶活性的
酶复合物。
制备固定化酶的方法主要有
物理吸附法、化学结合法
．．．．．、包埋
．．
法．等。
在固定化细胞技术中，从操
作角度考虑，包埋
．．法更容易；固
定化细胞对酶活性的影响小；如
果想将微生物的发酵过程变成
连续的酶反应，应选择固定化细
胞的方法；如果反应物是大分
子，应选择固定化酶
．．．．方法。
[随堂检测] [学生用书P47]
知识点一固定化酶技术
1．下列关于固定化酶技术的说法正确的是( )
A．固定化酶技术就是固定反应物，让酶依附着载体围绕反应物旋转的技术
B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应
C．固定化酶中的酶无法重复利用
D．固定化酶技术是将酶固定在一定空间内的技术
解析：选D。固定化酶是指通过物理或化学的方法，将水溶性的酶与不溶性的载体结合，使酶固定在载体上，并在一定的空间范围内进行反应的酶。因此，固定化酶技术固定的不是反应物而是酶。因为被固定的只是一种酶，所以不能催化一系列的酶促反应，但固定的酶可以重复利用。
2．固定化酶与普通酶制剂相比较，主要优点是( )
A．可以反复使用，降低成本
B．固定化酶不受酸碱度、温度等的影响
C．酶的制备更简单容易
D．酶能够催化的反应类型大大增加
解析：选A。固定化酶与普通酶制剂相比较主要优点是可以反复使用，降低成本，固定化酶仍具有酶的特性。
知识点二固定化细胞技术
3．下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是( )
A．活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状
B．配制CaCl2溶液时，需要边小火加热边搅拌
C．将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出
D．海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状
解析：选A。将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状，可以活化酵母，A项正确；配制海藻酸钠溶液时需用小火间断加热，配制CaCl2溶液时不需加热，B项错误；凝胶珠成形
后应在CaCl2溶液中浸泡30分钟左右，以便形成稳定的结构，C项错误；海藻酸钠溶液浓度过低时固定的酵母细胞数目少，凝胶珠呈白色，过高时凝胶珠易呈蝌蚪状，D项错误。
4．小球藻可用于污水净化，其繁殖能力(生长量)在一定程度上可以反映小球藻细胞消耗N、P等的能力。科研人员比较游离小球藻和用海藻酸钠固定化后的小球藻生长量变化，结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A．本研究中固定化小球藻采用的方法是包埋法
B．实验中可用CaCl2浸泡凝胶珠使其形成稳定结构
C．结果表明固定化小球藻的生长期较短、生长速率低
D．使用固定化小球藻有利于重复使用且可避免水体二次污染
解析：选C。固定化小球藻常用的方法为包埋法，实验中凝胶珠加入到CaCl2中主要是为了维持凝胶珠的稳定结构，固定化小球藻可以反复使用而且有利于回收防止造成二次污染，据曲线分析，固定化小球藻生长速率变低、生长期延长。
5．下列在制备固定化酵母细胞的操作中，正确的是( )
A．制备好海藻酸钠后，需立即将其与酵母细胞混合以防凝固
B．制备固定化酵母细胞过程应用注射器
C．以恒定的速度把酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸钠胶液滴入CaSO4溶液内
D．凝胶珠在硼酸—CaCl2溶液中应浸泡10 min左右
解析：选B。海藻酸钠应先冷却至室温，否则会把酵母细胞杀死。胶液滴入硼酸—CaCl2溶液中。凝胶珠应在硼酸—CaCl2溶液中浸泡30 min左右。
6．在上个世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术。
(1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是________。
(2)制备固定化酵母菌细胞，常用的包埋材料是________，使用了下图中方法[ ]________(填出号码及名称)。
(3)制作固定化酵母菌细胞时，充分混合均匀的酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸钠溶液可在________溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝胶珠不是球形或椭圆形，其主要原因是____________________。
解析：(1)固定化酶使酶与反应物易接触，与产物易分离，并且能反复利用，降低了生产成本。固定化酶固定的是纯净的酶。固定化细胞能固定一系列酶。
(2)制备固定化酵母菌细胞，由于细胞比酶分子体积大，难以被吸附或结合，多采用包埋法，常用的载体是海藻酸钠等。
(3)酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸钠溶液能在CaCl2溶液中形成凝胶珠。若海藻酸钠浓度过高或针筒距离液面过近，得到的凝胶珠可能不是球形或椭圆形。
答案：(1)酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用多酶系统(一系列酶、多种酶) (2)海藻酸钠③包埋法(3)CaCl2海藻酸钠浓度过高(或针筒口离液面距离过近，高度不够)
[课时作业] [学生用书P85(单独成册)]
一、选择题
1．下列不属于固定化酶在利用时的特点的是( )
A．有利于酶与产物分离
B．可以被反复利用
C．能自由出入依附的载体
D．一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应
解析：选C。固定化酶由于酶被固定在不溶于水的载体上，很容易与产品分离，同时酶也能反复使用，这是固定化酶的主要优点。但酶已被固定在载体上，不能自由出入。通常固定化酶的种类单一，所以不能催化一系列酶促反应。
2．固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，其中适合细胞固定化的方法是( )
A．包埋法B．物理吸附法
C．化学结合法D．高温冷却法
解析：选A。固定化酶常用物理吸附法和化学结合法，因为酶分子较小；而固定化细胞常用包埋法，因为细胞较大，难以被吸附或结合。
3．关于固定化酶中的酶，说法正确的是( )
A．酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应
B．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用
C．酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去
D．固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一性特点
解析：选B。固定化酶不能催化一系列的酶促反应，因此A错误；固定化酶被固定在不溶于水的载体上，可以重复利用，但是随着利用次数的增加，受到外界因素的影响，其活性会逐渐降低，故B正确、C错误；固定化酶虽被固定在载体上，但仍有高效性和专一性的特点，故D错误。
4．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌中得到的磷酸二酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药。与微生物降解相比，其作用不需要适宜的( )
A．温度B．pH
C．水分D．营养
解析：选D。酶与微生物相比较，它的活性发挥不需要营养。
5．下列关于固定化酶和一般酶制剂在应用效果上的说法，错误的是( )
A．固定化酶可长久使用
B．一般酶制剂应用后和产物混在一起，产物的纯度不高
C．一般酶制剂参加反应后不能重复利用
D．固定化酶可以反复利用，降低生产成本，提高产量和质量
解析：选A。固定化酶是将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既能与底物接触，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，降低成本，产物中也不含酶，提高了产品的纯度。固定化酶虽可以多次利用，但不可长久使用。
6．下列有关酵母细胞固定化实验操作目的及结果分析，错误的是( )
A．干酵母细胞处于休眠状态，需置于蒸馏水中活化
B．配制海藻酸钠溶液时需要小火间断加热，以防海藻酸钠焦糊
C．若海藻酸钠的浓度偏低时凝胶珠呈白色，固定的细胞数目过少
D．凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡时间的长短，不影响发酵效果
解析：选D。凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡时间的长短，会影响酶的活性，所以会影响发酵效果，D错。
7．在用包埋法固定细胞时，下列哪一项不是常用的载体( )
A．明胶B．琼脂
C．海藻酸钠凝胶D．纤维素
解析：选D。纤维素不能用于细胞的包埋。
8．下列关于固定化酶的说法，不正确的是( )
A．固定化酶需要适宜的反应条件
B．固定化酶可再次利用
C．固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物和产物分离
D．固定化酶易溶于水
解析：选D。酶制剂本身不够稳定，价格昂贵且不能回收以反复利用，从而限制了酶制剂的进一步发展；固定化酶解决了普通酶制剂的缺点，既能与反应物接触，又能与反应物和产物分离，能重复利用；固定化酶不溶于水。
9．制备固定化酵母菌细胞的正确步骤是( )
①用无菌水洗涤凝胶珠②制备固定化细胞③制备麦芽汁④活化酵母菌细胞⑤发酵麦芽汁⑥配制CaCl2溶液
A．①②③④⑤⑥B．③④⑥②①⑤
C．②③④⑥①⑤D．⑥④③①②⑤
解析：选B。制备固定化酵母菌细胞的基本步骤是：③制备麦芽汁→④活化酵母菌细胞→⑥配制CaCl2溶液→②制备固定化细胞→①用无菌水洗涤凝胶珠→⑤发酵麦芽汁。
10．下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是( )
A．从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药
C．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用
D．将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌
解析：选C。化学结合法可能影响酶的活性部位而影响反应效果，而吸附法是物理方法不影响酶的分子结构，故A正确；消化酶在消化道内起作用，则蛋白酶制剂以口服方式给药，故B正确；尿糖试纸由于使用后不能将反应物和酶分开，而不能再次使用，故C错误；固定化酵母细胞在凝胶珠中，用无菌水冲洗可洗去CaCl2和表面的杂菌，故D正确。
11．下列有关制备固定化酵母细胞的叙述，错误的是( )
A．在向溶化好的海藻酸钠溶液中加入的必须是已活化的酵母细胞
B．溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，才能加入细胞
C．溶解海藻酸钠，最好采用小火，或者持续加热的方法
D．在固定化酵母细胞的过程中，要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
解析：选C。向溶化的海藻酸钠溶液中加入的是活化的酵母细胞，故A正确。溶化好的海藻酸钠溶液需要冷却到室温才能加入细胞，否则细胞可能失去活性，故B正确。溶解海藻酸钠需用小火，或者间断加热，故C错误。固定化酵母细胞过程中，需要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，故D正确。
12．固定化脂肪酶的方法一般是：将酶液和一定浓度的海藻酸钠溶液混合后，用注射器滴到一定浓度的硼酸—氯化钙溶液中，25 ℃静置固定化 2 h，过滤、洗涤，再加入到戊二醛溶液中，25 ℃化学结合 2 h，过滤、洗涤、干燥后就可得到颗粒状固定化脂肪酶。某兴
趣小组对固定化酶的性质和其最佳固定化条件进行了探究，如图显示的是部分研究结果(注：纵坐标为酶活力包括酶活性和酶的数量，a为游离酶，b为固定化脂肪酶)，下列分析中正确的是( )
A．在温度或pH变化时，与游离酶相比，固定化酶具有的缺点是稳定性较低
B．这种固定化脂肪酶使用的方法是物理吸附法、包埋法和化学结合法三种方法的结合C．氯化钙的量太少时，酶活力较低的原因可能是包埋不完全，包埋在内部的部分酶会流失
D．海藻酸钠浓度较高时，酶活力较低的原因可能是形成的凝胶孔径较大，影响酶与底物的结合
解析：选C。在温度或pH变化时，与游离酶相比，固定化酶的优点是稳定性比较高；此酶采用了包埋法和交联法两种方法相结合，并未用物理吸附法；氯化钙的作用是使凝胶珠稳固聚沉，如果含量太少，可能会使部分酶流失；海藻酸钠浓度较高时，形成的凝胶孔径比较小。
二、非选择题
13．如图1表示制备固定化酵母细胞的某步操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，请据图分析回答：
(1)图1中，将溶化好的海藻酸钠溶液____________，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。
(2)图1中X溶液为______，其作用是______。
(3)
某同学在图1步骤结束后得到右图所示的实验结果，出现此结果的可能原因有海藻酸钠浓度过______(填“高”或“低”)或注射器中的混合液推进速度过______(填“快”或“慢”)。
(4)图1中制备的凝胶珠用____________后再转移到图2装置中，发酵过程中搅拌的目的是____________。
解析：(1)刚溶化的海藻酸钠要冷却至室温，才能与活化的酵母细胞混合制备混合液，以免高温使酵母细胞失活。(2)将注射器中的海藻酸钠与酵母菌混合液滴加到CaCl2溶液中进行固定化酵母细胞，故图1中X溶液为CaCl2溶液，CaCl2的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠。
(3)图3中所示的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明海藻酸钠浓度偏高或注射器中的混合液推进速度过快。(4)制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤(去除残留的CaCl2)后再转移到图2装置中进行发酵，发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母细胞充分接触，以利于发酵过程的顺利进行。
答案：(1)冷却至室温
(2)CaCl2溶液使海藻酸钠形成凝胶珠
(3)高快
(4)蒸馏水洗涤为了使培养液与酵母菌充分接触
14．酶和细胞的固定化技术在生产实践中已得到广泛的应用。请根据材料回答问题：Ⅰ.某大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，海藻酸钠作载体来包埋小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果。(注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶的活性和酶的数量)
(1)从图1可以看出：固定化小麦酯酶比游离的小麦酯酶对温度变化的适应性更__________。
(2)从图2可以看出：海藻酸钠浓度为__________时的小麦酯酶活力最强。当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是__________。
Ⅱ.某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下：
①活化酵母细胞：称取定量干酵母与定量蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化；
②配制饱和氯化钙溶液：将氯化钙溶解在定量蒸馏水中，配制成一定浓度的饱和氯化钙溶液；
③配制海藻酸钠溶液：在定量的海藻酸钠中加入定量的蒸馏水，用大火加热，使其迅速溶解，配制成溶液；
④海藻酸钠溶液和酵母细胞混合：将活化的酵母细胞迅速加入到刚配制成的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混合均匀；
⑤固定化酵母细胞：用注射器以恒定的速度缓慢地将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的饱和氯化钙溶液中，观察凝胶珠形成。
(1)请你改正其中两处错误的操作：第一处是____________________________；第二是__________________________________。
(2)刚形成的凝胶珠要在饱和氯化钙溶液中浸泡30 min左右，目的是________________。
(3)如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度__________ (过低/过高)。
解析：Ⅰ.(1)通过分析图1可知，固定化酶与游离酶相比，对温度变化的适应性更强且应用范围较广。
(2)图2曲线表明浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好，此时酶活力最高。当海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足，因此酶活力较低。
Ⅱ.(1)③配制海藻酸钠溶液应在定量海藻酸钠中加入定量蒸馏水并适当小火间断加热至完全溶化，加热时注意防止焦糊；④海藻酸钠溶液和酵母细胞混合：刚配制成的海藻酸钠液需冷却至室温后再加入活化的酵母细胞，否则温度过高会使酵母菌失去活性。
(2)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，目的是让凝胶珠形成稳定的结构。
(3)如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度过低。
答案：Ⅰ.(1)强
(2)3% 酶的数量不足
Ⅱ.(1)③中应用小火间断加热使海藻酸钠溶解④海藻酸钠溶液冷却至常温再加入已活化的酵母细胞
(2)让凝胶珠形成稳定的结构
(3)过低
15．猪饲料中的磷元素有相当一部分存在于植酸中，猪由于缺乏有关酶，造成磷源浪费，而且植酸随粪便排出后易造成环境有机磷污染。下图为对植酸酶进行不同处理时其活性与温度的关系。
(1)生产中从土壤中筛选出产酶菌株，土壤悬液首先经80 ℃处理15分钟，其目的是筛选______。
(2)在产酶菌株的筛选过程中，固体培养基中添加不溶于水的植酸钙，植酸钙被植酸酶分解后可以在培养基上产生透明圈，可根据透明圈的__________选择目的菌株。
(3)所得菌株还需要进一步测定植酸酶的活性，活性的测定可以用__________作为底物，活性可用________________表示。
(4)在生产中_________(填“未固定”或“固定化”)植酸酶更适于添加到猪饲料中，使用的最适温度为_____________℃。
解析：(1)生产中从土壤中筛选出产酶菌株，经80 ℃处理15分钟的目的是筛选耐高温的菌株。(2)在产酶菌株的筛选过程中，固体培养基中添加不溶于水的植酸钙，植酸钙被植酸酶分解后可以在培养基上产生透明圈，可根据透明圈的大小或直径选择目的菌株，透明圈的直径越大说明植酸酶的活性越高。 (3)植酸酶能够催化植酸钙的分解，所以要对所得菌株进一步测定植酸酶的活性，可以用植酸钙作为底物。活性可用单位时间内植酸钙的消耗量或单位时间内底物的消耗量或单位时间内产物的生成量来表示。(4)由图中曲线可知，固定化植酸酶发挥活性的温度范围较广，所以在生产中更适于添加到猪饲料中，使用的最适温度为60 ℃。
答案：(1)耐高温的菌株 (2)大小(直径)
(3)植酸钙单位时间内植酸钙的消耗量(单位时间内底物的消耗量或单位时间内产物的生成量)
(4)固定化 60
16．为了探究啤酒酵母菌固定化的最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母菌发酵性能的影响，结果如下图。请回答下列问题：
(1)与利用游离酵母菌生产啤酒相比，利用固定化酵母菌的优点有________________________________________________________________________。
(2)本实验结果表明，随氯化钙浓度的增大，凝胶珠机械强度增大，完整率________。
(3)结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为________。当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度升高，酒精度下降，发酵受到影响，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(4)用海藻酸钠作载体包埋酵母菌细胞，溶解海藻酸钠时最好采用______________的方法，以防发生焦糊。溶化好的海藻酸钠溶液应________后，再与已活化的酵母菌细胞充分混合。若海藻酸钠浓度过低，会导致______________________________，固定效果大大降低。
(5)下图中，与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母菌细胞相似的是________。
解析：(1)与游离酵母菌发酵相比，利用固定化酵母菌的优点有：可多次使用、便于与产物分离、提高产品质量等。
(2)氯化钙可使海藻酸钠聚沉，形成多孔的含酵母菌的凝胶珠，随着氯化钙浓度增大，凝胶珠机械强度增大，完整率增加。
(3)制备凝胶珠的适宜氯化钙浓度为2.0 mol/L，当氯化钙浓度过高时，凝胶珠机械强度大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部。
(4)溶解海藻酸钠时最好采用小火间断加热的方法，避免发生焦糊；融化后的海藻酸钠应冷却至室温后，再与已经活化的酵母细胞充分混合；若海藻酸钠浓度过低，易导致酵母菌细胞从颗粒中漏出，固定效果降低。
(5)制备固定化酵母菌细胞用的是包埋法，即将酵母菌包埋在海藻酸钠制成的凝胶珠中，与 D 相似。
答案：(1)可多次使用、便于与产物分离、提高产品质量等
(2)增加
(3)2.0 mol/L 凝胶珠机械强度大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部
(4)小火间断加热冷却至室温酵母菌细胞从颗粒中漏出
(5)D
生物信息学课后习题及答案 （由10级生技一、二班课代表整理） 一、绪论 1.你认为，什么是生物信息学？ 采用信息科学技术，借助数学、生物学的理论、方法，对各种生物信息（包括核酸、蛋 白质等）的收集、加工、储存、分析、解释的一门学科。2.你认为生物信息学有什么用？对你的生活、研究有影响吗？（1）主要用于： 在基因组分析方面：生物序列相似性比较及其数据库搜索、基因预测、基因组进化和分 子进化、蛋白质结构预测等 在医药方面：新药物设计、基因芯片疾病快速诊断、流行病学研究：SARS 、人类基因组计划、基因组计划：基因芯片。 （2）指导研究和实验方案，减少操作性实验的量；验证实验结果；为实验结果提供更多的支持数据等材料。 3.人类基因组计划与生物信息学有什么关系？ 人类基因组计划的实施，促进了测序技术的迅猛发展，从而使实验数据和可利用信息急剧增加，信息的管理和分析成为基因组计划的一项重要的工作 。而这些数据信息的管理、分析、解释和使用促使了生物信息学的产生和迅速发展。 4简述人类基因组研究计划的历程。 通过国际合作，用15年时间（1990-2005）至少投入30亿美元，构建详细的人类基因组遗传图和物理图，确定人类DNA 的全部核苷酸序列，定位约10万基因，并对其他生物进行类似研究。 1990，人类基因组计划正式启动。 1996，完成人类基因组计划的遗传作图，启动模式生物基因组计划。 1998完成人类基因组计划的物理作图，开始人类基因组的大规模测序。Celera 公司加入，与公共领域竞争启动水稻基因组计划。 1999，第五届国际公共领域人类基因组测序会议，加快测序速度。 2000，Celera 公司宣布完成果蝇基因组测序，国际公共领域宣布完成第一个植物基因组——拟南芥全基因组的测序工作。 2001，人类基因组“中国卷”的绘制工作宣告完成。 2003，中、美、日、德、法、英等6国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的.目标全部实现。2004，人类基因组完成图公布。 2.我国自主知识产权的主要基因组测序计划有哪些？水稻（2002），家鸡（2004），家蚕（2007），家猪（2012），大熊猫（2010） 2．第一章 、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行 高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
生物选修一<生物技术实践>知识点总结 专题一传统发酵技术的应用 *几种常用发酵菌种的比较 菌种 项目 酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物学分类真核生物原核生物真核生物原核生物代谢类型异养兼性厌氧异养需氧异养需氧异养厌氧繁殖方式适宜条件下出芽生殖二分裂生殖孢子生殖二分裂生殖生产应用酿酒酿醋制作腐乳制作泡菜发酵条件前期需氧，后期不需氧一直需氧一直需氧不需氧最适温度18℃～25℃30℃～35℃15℃～18℃常温 时间控制10～12天7～8天腌制8天左 右 腌制10天左 右 其他条件封闭充气口适时充气控制盐酒用 量 控制盐水比例 课题一果酒和果醋的制作 1、在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。 C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O 在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。C6H12O6→2C2H5OH＋6CO2 2、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。 3、醋酸菌是单细胞细菌.，当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O 4、实验流程：挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵 ↓↓ 果酒果醋 7、酒精检验：在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。 8. 实验装置 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 排出二氧化碳的；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 瓶身相连接，其目的是防止空气中微生物的污染。开口向下的目的是有利于二 氧化碳的排出。使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应该充气口连 接气泵，输入氧气。 课题二腐乳的制作 1、多种微生物参与了发酵，起主要作用的是毛霉。毛霉是一种丝状真菌。生殖方式是孢子生殖。 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、所用豆腐的含水量为70％左右，水分过多则腐乳不易成形。* 5.毛霉的生长条件：将豆腐块平放在笼屉内，将笼屉中的控制在15～18℃，并保持一定的温度。
选修1《生物技术实践》知识归纳图解 果酒和果醋的制作 挑选葡萄 冲洗榨汁酒精发酵醋酸发酵注意： ①要先清洗后除枝梗 (避免除去枝梗时引 起葡萄破损，增加被 杂菌污染的机会，同 注意： 注意： ①榨汁机要清洗干净， 并晾干(防杂菌污染) 原理：主要菌种是酵母菌。 酵母菌是异养兼性 厌氧微生物 C6H12O6→C2H5OH＋C02 果酒果醋 注意： ①发酵装置要清洗干净，并用体积分数为70％的酒精消毒 ②发酵瓶装入葡萄汁后留有l/3的空间(目的是先让酵母菌 进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽氧气后再进行酒精发酵；其 次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出) ③如用带盖的瓶子制葡萄酒，每隔12 h左右将瓶盖拧松一次 (注意不是打开瓶盖，防杂菌污染)，之后再将瓶盖拧紧(目 的:排出多余的气体放炸裂) ④装入葡萄汁封闭充气口(无氧环境和放杂菌污染) 3mL/L的H2SO43滴→混匀→ 3mL/L的H2SO43滴→混匀→ 原理：主要菌种是醋酸杆菌(异养需氧型) ①当氧气糖源均充足时，糖→醋酸 注意：需适时通入空气 高考警示： ①由于醋酸菌和乳酸菌属于原 核生物，所以在利用者两类 微生物时，其环境中一定不 11
微生物的实验室培养 （一）培养基的基本知识 1．培养基的营养成分 2．培养基的配制原则 (1)目的明确。要根据微生物的种类、培养目的等选择原料、配制培养基。 (2)营养要协调。各种营养物质要保证适当的浓度和比例。营养物质比例过低，不能满足微生物生长；浓度过高则会抑制微生物的正常生长。营 养物质的浓度比(如C/N)还会直接影响某些微生物的代谢产物，如谷氨酸生产，C/N=4∶1时，菌体大量繁殖，谷氨酸产量少；而 22
2009年高考生物选修1复习资料 【高考要求】 2009年高考生物大纲关于《生物技术实践》的要求 【考点分析】 1 .对葡萄酒有害的微生物 ①产膜酵母：由于产膜酵母是好气性真菌，所以在卫生条件差的情况下，如贮酒容器不满、暴露在空气中的表面积很大时，很容易产生产膜酵母。产膜酵母又叫酒花菌，最初在酒面繁殖时，形成雪花状的斑片，然后连成灰色薄膜，时间长了，就会在酒的液面上形成一个膜盖。产膜酵母能把乙醇分子氧化成乙醛，又把乙醛分子氧化成水和二氧化碳，从而使葡萄酒的酒精含量降低，酒味变淡薄。［来源：学嘶
b5E2RGbCAP ②乳酸菌：葡萄酒里的糖，为大多数细菌的繁殖提供了良好的营养物质，所以含糖的葡萄酒是最容易被细菌感染的。葡萄酒中有一种有害的乳酸菌，它不分解苹果酸，专门分解葡萄酒中的糖、甘油、酒石酸，使优质的葡萄酒完全变质。plEanqFDPw ③醋酸菌：是一种好气性细菌，在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动。葡萄汁中的糖是醋酸菌重 要的能源。在有氧的情况下，醋酸菌能把葡萄汁中的糖分解成醋酸。在葡萄酒中缺少糖源的情况下，酒精便是醋酸菌的能源，它将乙醇变为乙醛，再变为醋酸。DXDiTa9E3d 2.毛霉 ①毛霉是一种丝状真菌，它的菌丝可分为直立菌丝和匍匐菌丝，繁殖方式为孢子生殖，新陈代谢类型 为异养需氧型，应用于腐乳等发酵工艺。RTCrpUDGiT ②毛霉在腐乳制作中的作用：在豆腐的发酵过程中，毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐的蛋白质分 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。5PCzVD7HxA ③传统腐乳的生产中，豆腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子，而现代的腐乳生产是在无菌条件 下，将优良毛霉菌种直接接种在豆腐上，这样可以避免其他菌种的污染，保证产品质量。jLBHrnAILg ④毛霉优良菌种的标准：不产生毒素；生长繁殖快，抗杂菌力强；生长的温度范围大，不受季节的限制；有蛋白酶、脂肪酶、肽酶等酶系；使产品气味正常良好。XHAQX74J0X 3.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。 4.酶和细胞的固定化方法 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。原因是细胞个大，酶分子很小；个大的难以被吸附或结合，个小的酶容易从包埋材料中漏出。LDAYtRyKfE 5?在《酵母细胞的固定化》的操作过程中，应该注意下列问题。 ①酵母细胞的活化。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 h ；酵母细胞活化时体积会变 大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。Zzz6ZB2Ltk ②加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，涉及到实验的成败。如果海藻酸钠浓度过高，很难形 成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。dvzfvkwMI1 ③刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格， 可以使用下列方法。一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液 体流出，就表明凝胶珠制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制 备的凝胶珠是成功的。rqyn14ZNXI 6. DNA的粗提取与鉴定过程 提取DNA的第一步是材料的选取，其目的是选取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；第四步是对DNA进行鉴定，这是对整个实验的结果的检测。EmxvxOtOco 7 ?凝胶色谱法分离蛋白质的原理凝胶色谱法也称为分配色谱法，它是根据分子量的大小分离蛋白质的方法之一。所用的凝胶实际上是一些微小的多孔球体，这些小球体大多数是由多糖类化合物构成，小球体内部有许多贯穿的通道，当一个
2018届选修1《生物技术实践》真题汇编 1、（2013全国课标卷Ι）回答下列有关泡菜制作的习题： （1）制作泡菜是，所用盐水煮沸，其目的是。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是。 （2）泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行的过程。该过程发生在乳酸菌的中。 （3）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有、 和等。 （4）从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是，原因是：。 2、（2013全国课标卷Ⅱ）临床试用抗生素前，有时需要做细菌耐药实验。实验时，首先要从病人身上获取少量样本，然后按照一定的实验步骤操作，以确定某致病菌对不同抗生素的敏感性。 回答下列问题： （1）为了从样本中获取致病菌菌落，可用____ ___法或______ ___法将样本借种于固体培养基表面，经过选择培养、鉴别等步骤获得。 （2）取该单菌落适当稀释，用_____ _法接种于固体培养基表面，在37℃培养箱中培养24h，使其均匀生长，布满平板。 （3）为了检测该致病菌对于抗生素的敏感性，将分别含有A，B，C，D四种抗生素的滤纸片均匀置于该平板上的不同位置，培养一段时间后，含A的滤纸片周围出现透明圈，说明该致病菌对抗生素A___ ____；含B的滤纸片周围没有出现透明圈，说明该致病菌对抗生素B_____；含C的滤纸片周围的透明圈比含A的小，说明____ ____；含D的滤纸片周围的透明圈也比含A的小，且透明圈中出现了一个菌落，在排除杂菌污染的情况下，此菌落很可能是抗生素D的____ _。（4）根据上述实验结果，为达到抗菌目的，最好应选择抗生素_______。 3、（2013四川卷）由于酵母菌利用淀粉的能力很弱，有人将地衣芽孢杆菌的α-淀粉酶基因转入酵母菌中经筛选得到了可高效利用淀粉的工程菌菌种（过程如图甲所示）。 (1)图甲中，过程①需要的酶有_____________。为达到筛选目的，平板内的固体培养基应以____________作为唯一碳源。②、③过程需要重复几次，目的是______________。 (2）某间学尝试过程③的操作，其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是_____________________；推测该同学接种时可能的操作失误是______________。 (3）以淀粉为原料，用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵，接种________菌的发酵罐需要先排气，其原因是__________________________。 4、（2014新课标Ⅱ卷）为了调查某河流的水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌的分离等工作。回答下列问题：
第2讲 发酵技术实践 考点一| 果酒、果醋的制作 (对应学生用书第232页) [识记—基础梳理] 1．发酵和发酵技术 (1)发酵的概念：人们把利用微生物的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程。 (2)发酵技术 ①概念：利用微生物的发酵作用，大规模生产发酵产品的技术。 ②应用：广泛应用于生产单细胞蛋白(如酵母菌)、含醇饮料(如果酒、白酒、啤酒)、发酵乳制品(如酸奶、奶酪)、调味品和发酵食品(如味精、醋、腐乳、泡菜)、甜味剂(如木糖醇、糖精)、食品添加剂(如柠檬酸、赖氨酸等) 2．果酒和果醋的制作 (1)果酒的制作 ①概念：以各种果汁为原料，通过微生物发酵而制成的含有酒精的饮料，如葡萄酒、梨酒等。 ②制作原理：酵母菌在厌氧条件下，可以将果汁中的葡萄糖分解并产生酒精，当酒精浓度达到一定的生产要求后，即可得到果酒产品。 (2)果醋的制作原理 醋酸菌在充分供氧的条件下，将酒精转化为醋酸。 (3)果酒、果醋发酵实验流程及注意事项 实验用具消毒 先用温水冲洗，再用体积分数为70%的酒精擦拭消毒 ↓ 挑选葡萄冲洗?????①先冲洗后除枝梗②不能反复冲洗，防止洗去野生 酵母菌 ↓ 榨汁用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中
↓ 果酒发酵放在18～25 ℃下发酵，发酵过程中要注意排气↓ 取样检测10天～12天取样检测酒精含量，酵母菌镜检 果醋发酵加入醋酸菌后在30～35℃下发酵，需不间断通入氧气 [理解—深化探究] 1．果酒、果醋的原理和条件 (1)各个部件的作用
①因酵母菌的繁殖需要空气，醋酸菌是好氧菌，所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧。因酵母菌产生酒精是在无氧条件下进行的，故应控制充入氧的量，应在充气口设置开关。 ②由于在酒精发酵过程中产生CO2，因此又需设排气口；为防止空气中微生物的污染，排气口应连接一个长而弯曲的胶管。 ③因要对发酵的情况进行及时监测，故应设置出料口便于取料。 (3)该装置的使用方法：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。 (4)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。 [运用—考向对练] ◎考向1 果酒、果醋制作流程 1．(2016·天津高考)天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。 淀粉 类原料――→ 糖化葡萄 糖 ―――→ 酒精发酵成熟 酒醅 ―――→ 醋酸发酵成熟 醋醅 ――→ 处理 成品醋 (1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度，这是因为酶______________________________________________________________。 (2)在酒精发酵阶段，需添加酵母菌。在操作过程中，发酵罐先通气，后密闭。通气能提高________的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物。 (3)在醋酸发酵阶段，独流老醋采用独特的分层固体发酵法，发酵30天。工艺如下： ①发酵过程中，定期取样测定醋酸杆菌密度变化，趋势如右图。据图分析，与颠倒前相比，B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是_________________
一、名词解释(31个) 1.生物信息学:广义：应用信息科学的方法和技术，研究生物体系和生物过程 息的存贮、信息的涵和信息的传递，研究和分析生物体细胞、组织、器官的生理、病理、药理过程中的各种生物信息，或者也可以说成是生命科学中的信息科学。狭义：应用信息科学的理论、方法和技术，管理、分析和利用生物分子数据。 2.二级数据库：对原始生物分子数据进行整理、分类的结果，是在一级数据库、 实验数据和理论分析的基础上针对特定的应用目标而建立的。 3.多序列比对：研究的是多个序列的共性。序列的多重比对可用来搜索基因组 序列的功能区域，也可用于研究一组蛋白质之间的进化关系。 4.系统发育分析：是研究物种进化和系统分类的一种方法，其常用一种类似树 状分支的图形来概括各种（类）生物之间的亲缘关系，这种树状分支的图形称为系统发育树。 5.直系同源：如果由于进化压力来维持特定模体的话，模体中的组成蛋白应该 是进化保守的并且在其他物种中具有直系同源性。 指的是不同物种之间的同源性，例如蛋白质的同源性，DNA序列的同源性。（来自百度） 6.旁系（并系）同源：是那些在一定物种中的来源于基因复制的蛋白，可能会 进化出新的与原来有关的功能。用来描述在同一物种由于基因复制而分离的同源基因。（来自百度） 7.FASTA序列格式：将一个DNA或者蛋白质序列表示为一个带有一些标记的 核苷酸或氨基酸字符串。 8.开放阅读框（ORF）：是结构基因的正常核苷酸序列，从起始密码子到终止 密码子的阅读框可编码完整的多肽链，其间不存在使翻译中断的终止密码子。（来自百度） 9.结构域：大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区 域，折叠得较为紧密，各行其功能，称为结构域。 10.空位罚分：序列比对分析时为了反映核酸或氨基酸的插入或缺失等而插入空 位并进行罚分，以控制空位插入的合理性。（来自百度） 11.表达序列标签：通过从cDNA文库中随机挑选的克隆进行测序所获得的部分 cDNA的3’或5’端序列。（来自文献） 12.Gene Ontology 协会： 13.HMM 隐马尔可夫模型：将核苷酸序列看成一个随机序列，DNA序列的编 码部分与非编码部分在核苷酸的选用频率上对应着不同的Markov模型。14.一级数据库：数据库中的数据直接来源于实验获得的原始数据，只经过简单 的归类整理和注释 15.序列一致性：指同源DNA顺序的同一碱基位置的相同的碱基成员, 或者蛋 白质的同一氨基酸位置的相同的氨基酸成员, 可用百分比表示。 16.序列相似性：指同源蛋白质的氨基酸序列中一致性氨基酸和可取代氨基酸所 占的比例。 17.Blastn：是核酸序列到核酸库中的一种查询。库中存在的每条已知序列都将 同所查序列作一对一地核酸序列比对。（来自百度） 18.Blastp：是蛋白序列到蛋白库中的一种查询。库中存在的每条已知序列将逐 一地同每条所查序列作一对一的序列比对。（来自百度）
选修1《生物技术实践》 第一部分微生物的利用 实验 1 大肠杆菌的培养和分离 一、大肠杆菌 1．大肠杆菌属于革兰氏阴性细菌，为兼性厌氧的肠道杆菌。2．用途：是基因工程技术中被广泛采用的工具。 二、本实验的内容是将大肠杆菌扩大培养和划线分离。分离后，一个菌体便会形成一个菌落，这是消除污染杂菌的通用方法，也是用于筛选高表达量菌株的最简便方法之一。 本实验用LB液体培养基（通用的细菌培养基）扩大培养大肠杆菌，培养后用LB固体平面培 养基进行划线分离。 三、细菌的培养和分离 1．细菌的培养： （ 1 ）繁殖方式：细菌以分裂的方式繁殖，分裂速度很快，约20min 分裂一次。 （2）培养的方法：需要将已有细菌的培养物转移到新的培养基中，一般用接种环来转移带菌的培养物。 2．细菌的分离 分离的方法与特点： 划线分离法：操作简单。（接种环） 涂布分离法：操作复杂，单菌落更易分开。（玻璃刮刀） 四、灭菌操作 1．灭菌操作的原因：获得纯净的培养物的关键是防止外来杂菌的入侵污染。 2．无菌操作的条件： （1）各种器皿必须是无菌的。（首要条件） （2）各种培养基必须是无菌的。 “细菌喜荤，霉菌喜素” 细菌培养基要用蛋白胨和酵母提取物来配制，还要加入一定量的氯化钠，以维持一定的渗透 压。在中性偏碱的环境中生长（制备培养基时需调节培养基的酸碱度）。 霉菌培养基一般用无机物配制或添加蔗糖的豆芽汁即可。在中性偏酸的环境中生长（制备培养基时需调节培养基的酸碱度）。
如果培养基中有葡萄糖，为防止葡萄糖分解碳化，要用500g/cm2压力(90 C以上)灭菌30min. 3．灭菌的方法：是指杀灭病原微生物的方法。 ( 1)灼烧灭菌 (2)干热灭菌：160-170 C下加热1-2h。 (3)高压蒸气灭菌：100kPa、121 C (1kg/cm 2)下维持15min. (4)过滤灭菌：G6玻璃砂漏斗过滤(用于有些不能加热灭菌的化合物，如尿素加热会分解) 4．消毒的方法：是指杀灭或清除环境中一切微生物(包括芽胞、孢子)的方法 (1)煮沸消毒法：100 C煮沸5-6min (2)巴氏消毒法：70-75 C下煮30min或80 C 下煮15min (3)化学药剂消毒法：用75%酒精、新洁尔灭等进行皮肤消毒; 氯气消毒水源 ( 4) 紫外线消毒 五、大肠杆菌的培养和分离实验 1 ．实验步骤： (1)培养基灭菌：将50mlLB液体培养基、50mlLB固体培养基加上封口膜和培养皿用牛皮纸包好 进行高压蒸汽灭菌。(封口膜的作用是既通气又不使菌进入) (2)倒平板：将有培养基的三角瓶和培养皿放到超净台上，打开紫外灯和过滤风 (3)接种：接种环接种，在37C振荡培养12h ( 4)划线分离：在酒精灯火焰上灼烧接种环，接种环只在菌液中蘸菌液一次，然后在固体培养基的平板上连续划线，盖好培养皿，将培养皿倒置，放在37 C恒温培养箱中培养 12-24h ，可看到在划线的末端出现不连续的单个菌落。 (5)菌种保存：用接种环取出单菌落，用划线法接种在斜面上，37 C培养24h后，置于4 C冰箱 中保存
第十一单元生物技术实践 学案63 单元测试 一、选择题 1.果酒和果醋制作过程中，发酵条件的控制至关重要，相关措施正确的是() A.葡萄汁要装满发酵瓶，造成无氧环境，有利于发酵 B.在葡萄酒发酵过程中，每隔12 h左右打开瓶盖一次，放出CO2 C.果酒发酵过程中温度控制在30 ℃，果醋发酵过程中温度控制在20 ℃ D.在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，有利于醋酸菌的代谢 2.(2012·深圳模拟)下列关于腐乳制作过程的叙述，不正确的是() A.先将豆腐切成块放在消毒的笼屉中，保持温度在15～18 ℃，并具有一定湿度 B.腐乳制作中盐、卤汤中的酒和香辛料不仅起防腐杀菌的作用，还能调制腐乳的风味 C.卤汤中酒的含量一般控制在12%左右 D.卤汤中香辛料越多，口味越好 3.关于测定亚硝酸盐含量实验操作的有关叙述，正确的是() A.泡菜制作需要配制盐水，其中盐与水的质量比为4∶1 B.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形成玫瑰红色染料 C.制备样品处理液，加入氢氧化铝乳液的目的是除去色素等杂质，得到澄清溶液 D.泡菜腌制时间长短会影响亚硝酸盐含量，但温度和食盐的用量不影响其含量 4.(2012·湘潭高三第一次模拟)下列关于果醋制作的说法正确的是() A.醋酸菌是好氧菌，在制作过程中要一直打开发酵瓶 B.在制作葡萄醋的过程中，温度应严格控制在18～25 ℃ C.当糖源不足时，醋酸菌先将酒精转变成乙醛，再将乙醛变为醋酸 D.在糖源和氧气充足时，醋酸菌能将葡萄糖分解成乙醇和二氧化碳 5.在果酒、果醋和腐乳制作中，都要防止微生物污染，下列有关叙述正确的是() A.果醋发酵阶段应封闭充气口，防止杂菌进入 B.腌制腐乳的卤汤中应含有12%左右的酒精以抑制细菌的增殖 C.利用自然菌种发酵果酒时，将封有葡萄汁的发酵瓶进行高压灭菌 D.将长满毛霉的豆腐放在瓶中，并逐层加盐，接近瓶口部分的盐要铺薄一些 6. 下列关于微生物的培养与应用的叙述错误的是() A.通过消毒不能杀死物体内所有的微生物 B.利用平板划线法可以统计样品中活菌的数目 C.微生物所用的培养基的成分和植物组织培养所用的培养基的成分不同 D.平板划线法和稀释涂布平板法常用于微生物的接种 7．如图是微生物平板划线示意图，划线的顺序为12345。下列操作方法正确的是()
选修1生物技术实践知识点整理
选修1《生物技术实践》 第一部分微生物的利用 实验1大肠杆菌的培养和分离 一、大肠杆菌 1．大肠杆菌属于革兰氏阴性细菌，为兼性厌氧的肠道杆菌。 2．用途：是基因工程技术中被广泛采用的工具。 二、本实验的内容是将大肠杆菌扩大培养和划线分离。分离后，一个菌体便会形成一个菌落，这是消除污染杂菌的通用方法，也是用于筛选高表达量菌株的最简便方法之一。 本实验用LB液体培养基（通用的细菌培养基）扩大培养大肠杆菌，培养后用LB固体平面培养基进行划线分离。 三、细菌的培养和分离 1．细菌的培养： （1）繁殖方式：细菌以分裂的方式繁殖，分裂速度很快，约20min分裂一次。（2）培养的方法：需要将已有细菌的培养物转移到新的培养基中，一般用接种环来转移带菌的培养物。 2．细菌的分离 分离的方法与特点： 划线分离法：操作简单。（接种环） 涂布分离法：操作复杂，单菌落更易分开。（玻璃刮刀） 四、灭菌操作 1．灭菌操作的原因：获得纯净的培养物的关键是防止外来杂菌的入侵污染。 2．无菌操作的条件：
（1）各种器皿必须是无菌的。（首要条件） （2）各种培养基必须是无菌的。 “细菌喜荤，霉菌喜素” 细菌培养基要用蛋白胨和酵母提取物来配制，还要加入一定量的氯化钠，以维持一定的渗透压。在中性偏碱的环境中生长（制备培养基时需调节培养基的酸碱度）。 霉菌培养基一般用无机物配制或添加蔗糖的豆芽汁即可。在中性偏酸的环境中生长（制备培养基时需调节培养基的酸碱度）。 如果培养基中有葡萄糖，为防止葡萄糖分解碳化，要用500g/cm2压力（90 ℃以上）灭菌30min. 3．灭菌的方法：是指杀灭病原微生物的方法。 （1）灼烧灭菌 （2）干热灭菌：160-170 ℃下加热1-2h。 （3）高压蒸气灭菌：100kPa、121 ℃(1kg/cm2)下维持15min. （4）过滤灭菌：G6玻璃砂漏斗过滤（用于有些不能加热灭菌的化合物，如尿素加热会分解） 4．消毒的方法：是指杀灭或清除环境中一切微生物（包括芽胞、孢子）的方法（1）煮沸消毒法：100℃煮沸5-6min （2）巴氏消毒法：70-75 ℃下煮30min或 80 ℃下煮15min （3）化学药剂消毒法：用75%酒精、新洁尔灭等进行皮肤消毒;氯气消毒水源（4）紫外线消毒 五、大肠杆菌的培养和分离实验
课时分层集训训(三十五) (建议用时：45分钟) A组基础达标 1．(2018·广东惠州模拟)日前微博传言手机细菌比马桶多。如图，央视和北京卫视通过实验展示调查结果。回答下列相关问题： (1)该实验需制备培养基，培养基一般都含有水、碳源、______________。 (2)据图，两电视台均采用____________法接种，该方法需要________(多选)。 A．接种环 B．酒精灯C．移液管D．涂布器E．无菌水 (3)通过观察菌落的________，可知手机屏幕和马桶按钮都存在多种微生物。两电视台实验操作均正确且完全一致，但报道结果截然不同，你认为原因是：__________________________。 (4)按图操作取样面积，实验员测定某手机屏幕的细菌数量，将10 mL菌悬液进行梯度稀释，分别取0.1 mL稀释倍数为102的样品液接种到三个培养基上，培养一段时间后，统计菌落数分别为48、50、52，则该手机屏幕的细菌数为________个/平方厘米。该实验对照组该如何设置______________________。 [解析](1)微生物培养基的成分一般包括水、碳源、氮源和无机盐。(2)根据图形分析，该实验的接种方法为稀释涂布平板法，该方法用到的工具有酒精灯、移液管、涂布器、无菌水等。(3)不同的菌落形态、大小不同，图示两个电视台调查的手机屏幕和马桶按钮都有多种形态的菌落，即存在多种微生物。两电视台实验操作均正确且完全一致，但报道结果截然不同，可能是因为手机的取样和马桶的取样都不相同。(4)根据提供的数据进行计算，某手机屏幕的细菌数＝(48＋50＋52)÷3×102÷0.1×10÷(5×5)＝2×104(个/平方厘米)。 [答案](1)氮源和无机盐 (2)稀释涂布平板BCDE (3)形态、大小手机的取样和马桶的取样都不相同 (4)2×104取培养基涂布0.1 mL无菌水进行培养 2.如图是某细菌纯化培养过程中划线接种的培养结果。回答下列问题。 (1)在________(填图中编号)区域出现了单个菌落，产生每个菌落的最初细菌数目是________个细菌。据图分析，在培养基上划线接种时，划线的顺序依次是________(用编号表示)。
专题二微生物的培养与应用 课题一微生物的实验室培养 ·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。 ·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。 ·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。 ·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 ·无菌技术·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。 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。 ·消毒与灭菌的区别 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。
高中生物选修一《生物技术实践》历年高考试题选 一、全国卷 1．（2017?新课标Ⅰ卷.37）（15分） 某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。回答下列问题：（1）有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生________________________。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是________________________，但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是________________________（答出两点即可）。（2）为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择____________________（填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”）作为氮源，不选择其他两组的原因是________________________。 （3）用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2 HPO4，其作用有________________________（答出两点即可）。 【答案】（1）脲酶分解尿素的细菌是异养型生物，不能利用CO2来合成有机物为细胞生物生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料 （2）尿素其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用 （3）为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定2．（2017?新课标Ⅱ卷.37）（15分）
豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题： （1）该实验的自变量是____________________、__________________________。（2）如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是______________________。 （3）如果在实验后，发现32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是__________________________。 （4）从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为__________________________，脂肪转变为__________________________。【答案】（1）菌种发酵时间（2）好氧菌 （3）延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间 （4）氨基酸和肽脂肪酸和甘油 3．（2017?新课标Ⅲ卷.37）（15分） 绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收
浅谈生物信息学在生物方面的应用 生物信息学（bioinformaLics）是以核酸和蛋白质等生物大分子数据库及其相关的图书、文献、资料为主要对象，以数学、信息学、计算机科学为主要手段，对浩如烟海的原始数据和原始资料进行存储、管理、注释、加工，使之成为具有明确生物意义的生物信息。并通过对生物信息的查询、搜索、比较、分析，从中获得基因的编码、凋控、遗传、突变等知识；研究核酸和蛋白质等生物大分子的结构、功能及其相互关系；研究它们在生物体内的物质代谢、能量转移、信息传导等生命活动中的作用机制。 从生物信息学研究的具体内容上看，生物信息学可以用于序列分类、相似性搜索、DNA 序列编码区识别、分子结构与功能预测、进化过程的构建等方面的计算工具已成为变态反应研究工作的重要组成部分。针对核酸序列的分析就是在核酸序列中寻找过敏原基因，找出基因的位置和功能位点的位置，以及标记已知的序列模式等过程。针对蛋白质序列的分析，可以预测出蛋白质的许多物理特性，包括等电点分子量、酶切特性、疏水性、电荷分布等以及蛋白质二级结构预测，三维结构预测等。 生物信息学中的主要方法有：序列比对，结构比对，蛋白质结构的预测，构造分子进化树，聚类等。基因芯片是基因表达谱数据的重要来源。目前生物信息学在基因芯片中的应用主要体现在三个方面。 1、确定芯片检测目标。利用生物信息学方法，查询生物分子信息数据库，取得相应的序列数据，通过序列比对，找出特征序列，作为芯片设计的参照序列。 2、芯片设计。主要包括两个方面，即探针的设计和探针在芯片上的布局，必须根据具体的芯片功能、芯片制备技术采用不同的设计方法。 3、实验数据管理与分析。对基因芯片杂交图像处理，给出实验结果，并运用生物信息学方法对实验进行可靠性分析，得到基因序列变异结果或基因表达分析结果。尽可能将实验结果及分析结果存放在数据库中，将基因芯片数据与公共数据库进行链接，利用数据挖掘方法，揭示各种数据之间的关系。 生物信息学在人类基因组计划中也具有重要的作用。 大规模测序是基因组研究的最基本任务，它的每一个环节都与信息分析紧密相关。目前，从测序仪的光密度采样与分析、碱基读出、载体标识与去除、拼接与组装、填补序列间隙，到重复序列标识、读框预测和基因标注的每一步都是紧密依赖基因组信息学的软件和数据库的。特别是拼接和填补序列间隙更需要把实验设计和信息分析时刻联系在一起．拼接与组装中的难点是处理重复序列，这在含有约30％重复序列的人类基因组中显得尤其突出。 人类基因组的工作草图即将完成，因此发现新基因就成了当务之急。使用基因组信息学的方法通过超大规模计算是发现新基因的重要手段，可以说大部分新基因是靠理论方法预测出来的。比如啤酒酵母完整基因组（约1300万bp）所包含6千多个基因，大约60％是通过信息分析得到的。 当人类基因找到之后，自然要解决的问题是：不同人种间基因有什么差别；正常人和病人基因又有什么差别。”这就是通常所说的SNPs（单核苷酸多态性）。构建SNPs及其相关数据库是基因组研究走向应用的重要步骤。1998年国际已开展了以EST为主发现新Spps 的研究。在我国开展中华民族SNPs研究也是至重要的。总之，生物信息学不仅将赋予人们各种基础研究的重要成果，也会带来巨大的经济效益和社会效益。在未来的几年中DNA 序列数据将以意想不到的速度增长，这更离不开利用生物信息学进行各类数据的分析和解释，研制有效利用和管理数据新工具。生物信息学在功能基因组学同样具有重要的应用目前应用最多的是同源序列比较、模式识别以及蛋白结构预测。所谓同源序列，是指从某一共同祖先经趋异进化而形成的不同序列。利用数据库搜索找出未知核酸或蛋白的同源序列，是序列分析的基础[lol。如利用BLASTn和BLASTx两种软件分别进行核苷酸和氨基
选修一生物技术实践知识点总结 专题一传统发酵技术的应用 课题一果酒和果醋的制作 (一)基本原理 1酵母菌是异养兼性厌氧菌型真菌，20℃左右最适宜酵母菌繁殖，所以酒精发酵时一般将温度控制在18℃-25℃ 2、在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。 C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O+能量 在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。 C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2+能量 3、醋酸菌是异养需氧型细菌,醋酸菌最适生长温度为32℃，所以醋酸发酵时一般将温度控制在30℃-35℃，控制好发酵温度，使发酵时间缩短，又减少杂菌污染的机会。 4、当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸； C6H12O6＋2O2→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O 当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O （二）、实验流程： 挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒（→醋酸发酵→果醋） （三）、实验装置： 1、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 发酵时用来排出二氧化碳的；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相连接，其目的是防止空气中微生物的污 染。开口向下的目的是有利于二氧化碳的排出。使用该装置制酒时， 应该关闭充气口；制醋时，应该充气口连接气泵，输入氧气。 2、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 疑难解答： （1）你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？ 应该先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。 （2）你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？ 如：要先冲洗葡萄，再除去枝梗；榨汁机、发酵装置要清洗干净，并进行酒精消毒；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。 （3）制葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～25℃？制葡萄醋时，为什么要将温度控制在