《探討加酶洗衣粉的洗滌效果》

　　一、基礎知識

　　3.在本課題中，我們主要探究有關加酶洗衣粉的三個問題：一是普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的 效果有什么不同;二是在什么溫度下使用加酶洗衣粉 最好，三是 的洗衣粉，其洗劑效果有哪些區(qū)別。

　　二、實驗操作

　　1.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果

　　(1)實驗遵循的原則：實驗變量為洗滌劑，設計時應遵循 原則、 原則，有效地控制其他變量，如水的用量、污染物的量、所用實驗用布的質地大小、兩種洗衣粉的用量，攪拌及洗滌時間。

　　(2)實驗過程

　?、偃芍淮鬅?，用量筒分別量500mL蒸餾水放入其中，放入400C的水浴鍋保溫。

　?、趯⒅坪玫奈廴静己拖匆路?一組為 和 ，另一組為 和 )分別放入兩只燒杯中。

　?、塾貌ＡО敉瑫r充分攪拌 時間，一段時間后攪拌可重復進行。

　?、苓^相同的時間后觀察洗滌效果，探究加酶洗衣粉使用時的最適溫度。

　　2.不同種類的酶洗衣粉對同一污漬的洗滌效果

　　(1)實驗原理：不同種類的加酶洗衣粉所加的酶不同，而酶具有 ，所以對不同污漬的洗滌效果不同。

　　(2)實驗過程：根據(jù)表格設計實驗步驟

　　編號 污漬

　　類型 洗滌效果 蛋白酶 脂肪酶 淀粉酶 復合酶 普通洗衣酶 1 雞血 2 牛奶 3 菜油 4 番茄汁 5 墨水 6 染料 【疑難點撥】

　　1.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：可在洗滌后污物的殘留狀況，如：已消失、顏色變淺、面積縮小等，

　　3.含有蛋白酶的洗衣粉的洗劑效果好，可以用絲綢作為實驗材料嗎?

　　不能。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。

　　【典例解析】

　　下列不屬于酶制劑的是

　　A.蛋白酶 B.脂肪酶 C.淀粉酶 D.麥芽糖酶

　　解析：目前常用的酶制劑有四大類：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶。其中，應用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污跡從衣物上脫落。脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶也能分別將大分子的脂肪、淀粉和纖維素水解為小分子物質，使洗衣粉具有更強的去污能力。

　　《酵母細胞的固定化》

　　一、基礎知識

　　酶：優(yōu)點：催化效率高，低耗能、低污染，大規(guī)模地應用于食品、化工等各個領域。

　　實際問題：對環(huán)境條件敏感，易失活;溶液中的酶很難回收，不能再次利用，提高了生產(chǎn)成本;反應后的酶會混合在產(chǎn)物中，如不除去，會影響產(chǎn)品質量。

　　設想：

　　固定化酶：優(yōu)點

　　實際問題：一種酶只能催化一種化學反應，而在生產(chǎn)實踐中，很多產(chǎn)物的形成 都是通過一系列的酶促反應才能得到的

　　設想：

　　固定化細胞：優(yōu)點

　　二、固定化酶的應用實例

　　高果糖漿是指

　　能將葡萄糖轉化為果糖的酶是 。使用固定化酶技術，將這種酶固定在一種 上，

　　再將這些酶顆粒裝到一個反應柱內(nèi)，柱子底端裝上分布著許多小孔的 。酶顆粒無法通過篩板的小孔，而反應溶液卻可以自由出入。生產(chǎn)過程中，將葡萄糖溶液從反應柱的上端注入，使葡萄糖溶液流過反應柱，與 接觸，轉化成果糖，從反應柱的下端流出。反應柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了果糖的產(chǎn)量和質量。

　　三、固定化細胞技術

　　固定化酶和固定化細胞是利用 或

　　方法將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術，包括 、 和 法。

　　一般來說，酶更適合采用 和 法固定，而細胞多采用 法固定化。這是因為細胞個大，而酶分子很小;個大的細胞難以 或 ，而個小的酶容易從 中漏出。

　　包埋法法固定化細胞即將微生物細胞 包埋在不溶于水的 中。常用的載體有 、 、 、 和 等。

　　四、實驗操作

　　(一)制備固定化酵母細胞

　　制備固定化酵母細胞需要的材料是 、 、 、 、

　　、 、 、 、 和

　　1.酵母菌的活化

　　活化就是處于 狀態(tài)的微生物重新恢復正常的生活狀態(tài)。

　　2.配制物質的量嘗試為0.05mol/L的CaCl2溶液

　　3.配制海藻酸鈉溶液

　　加熱溶化海藻酸鈉時要注意：

　　4.海藻酸鈉溶液與酵母菌細胞混合

　　5.固定化酵母細胞

　　以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的 溶液中，并浸泡 (時間)。

　　(二)用固定化酵母細胞發(fā)酵

　　1.將固定好的酵母細胞用 沖洗2-3次。

　　2.發(fā)酵時的溫度就為 ，時間 。

　　五、結果分析與評價

　　(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 ;如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明 ，制作失敗，需要再作嘗試。

　　(二)觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液

　　利用固定的酵母細胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多 ，同時會聞到

　　補充：直接使用酶、固定化酶和固定化細胞催化的優(yōu)缺點：

　　類型 優(yōu)點 不足 直接使用酶 催化效率高，低耗能、低污染等。 對環(huán)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(chǎn)成本;反應后酶會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質量。 固定化酶 酶既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)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(chǎn)實踐中，很多產(chǎn)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。

　　【疑難點撥】

　　1.細胞的活化。

　　提示：在缺水的狀態(tài)下，微生物會處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復正常的生活狀態(tài)。酵母細胞所需要的活化時間較短，一般需要0.5～1小時。

　　2.如何檢驗凝膠珠的質量是否合格。

　　提示：檢驗凝膠珠的質量是否合格，可以采用以下方法。一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，如果凝膠珠不破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功。二是在實驗桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也表明制備的凝膠珠是成功的。

　　3.酶和細胞分別適應哪種固定方法?

　　提示：一般來說，酶更適合采用化學結合和物理吸附法固定，而細胞多采用包埋法固定化。這是因為細胞個大，而酶分子很小;個大的難以被吸附或結合，而個小的酶容易從包埋材料中漏出。

　　【典例解析】

　　酶和細胞分別適應哪種固定方法?

　　提示：一般來說，酶更適合采用化學結合和物理吸附法固定，而細胞多采用包埋法 固定化。這是因為細胞個大，而酶分子很小;個大的難以被吸附或結合，而個小的酶容易從包埋材料中漏出。

　　《DNA的粗提取與鑒定》

　　一、提取DNA的方法

　　提取生物大分子的基本思路是 。對于DNA的粗提取而言，就是要利用 、 等在物理和化學性質方面的差異，提取DNA，去除其他成分。

　　1)DNA的溶解性 DNA和蛋白質等其他成分在不同濃度的 中溶解度不同，利用這一特點，選擇適當?shù)柠}濃度就能 充分溶解，而使雜質沉淀，或者相反，以達到分離目的。

　　此外，DNA不溶于 溶液，但是細胞中的某些蛋白質則溶于酒精。利用這一原理，可以將DNA與蛋白質進一步的分離。

　　2)DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐受性 蛋白酶能水解 ，但是對 沒有影響。大多數(shù)蛋白質不能忍受60-80oC的高溫，而DNA在 以上才會變性。洗滌劑能夠瓦解 ，但對DNA沒有影響。

　　3)DNA的鑒定 在 條件下，DNA遇 會被染成 色，因此二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑。

　　二、實驗設計

　　1)實驗材料的選取 凡是含有 的生物材料都可以考慮，但是使用 的生物組織，成功的可能性更大。在下面的生物材料中選取適合的實驗材料：

　　魚卵、豬肝、菜花(花椰菜)、香蕉、雞血、哺乳動物的紅細胞、獼猴桃、洋蔥、豌豆、菠菜、在液體培養(yǎng)基的大腸桿菌

　　2)破碎細胞，獲取含DNA的濾液 動物細胞的破碎比較容易，以雞血細胞為例，在雞血細胞液中加入一定量的 ，同時用 攪拌，過濾后收集濾液即可。如果實驗材料是植物細胞，需要先用 溶解細胞膜。例如，提取洋蔥的DNA時，在切碎的洋蔥中加入一定的 和 ，進行充分的攪拌和研磨，過濾后收集研磨液。

　　3)去除濾液中的雜質

　　4)DNA的析出與鑒定

　　將處理后的溶液過濾，加入與濾液體積 、冷卻的 ，靜置 ，溶液中會出現(xiàn) ，這就是粗提取的DNA。用玻璃棒 攪拌，卷起絲狀物，并用濾紙吸取上面的水分。

　　取兩支20ml的試管，各加入物質的量濃度為 的NaCl溶液5ml，將絲狀物放入其中一支試管中，用玻璃棒攪拌，使絲狀物溶解。然后，向兩支試管中各加入4ml的

　　?；旌暇鶆蚝?，將試管置于 中加熱5min，待試管冷卻后，比較兩支試管溶液顏色的變化，看看溶解有DNA的溶液是否變 。

　　三、操作提示

　　以血液為實驗材料時，每100ml血液中需要加入3g ，防止 。

　　加入洗滌劑后，動作要 、 ，否則容易產(chǎn)生大量的泡沫，不利于后續(xù)步驟地操作。加入酒精和用玻璃棒攪拌時，動作要 ，以免 ，導致DNA分子不能形成絮狀沉淀。

　　二苯胺試劑要 ，否則會影響鑒定的效果。

　　四、結果分析與評價

　　【疑難點撥】

　　1.為什么加入蒸餾水能使雞血細胞破裂?

　　答：蒸餾水對于雞血細胞來說是一種低滲液體，水分可以大量進入血細胞內(nèi)，使血細胞脹裂，再加上攪拌的機械作用，就加速了雞血細胞的破裂(細胞膜和核膜的破裂)，從而釋放出DNA。

　　2.加入洗滌劑和食鹽的作用分別是什么?

　　答：洗滌劑是一些離子去污劑，能溶解細胞膜，有利于DNA的釋放;食鹽的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。

　　3.如果研磨不充分，會對實驗結果產(chǎn)生怎樣的影響?

　　答：研磨不充分會使細胞核內(nèi)的DNA釋放不完全，提取的DNA量變少，影響實驗結果，導致看不到絲狀沉淀物、用二苯胺鑒定不顯示藍色等。

　　4.此步驟獲得的濾液中可能含有哪些細胞成分?

　　答：可能含有核蛋白、多糖和RNA等雜質。

　　5.為什么反復地溶解與析出DNA，能夠去除雜質?

　　答：用高鹽濃度的溶液溶解DNA，能除去在高鹽中不能溶解的雜質;用低鹽濃度使DNA析出，能除去溶解在低鹽溶液中的雜質。因此，通過反復溶解與析出DNA，就能夠除去與DNA溶解度不同的多種雜質。

　　6.方案二與方案三的原理有什么不同?

　　答：方案二是利用蛋白酶分解雜質蛋白，從而使提取的DNA與蛋白質分開;方案三利用的是DNA和蛋白質對高溫耐受性的不同，從而使蛋白質變性，與DNA分離。

　　7. DNA的溶解度與NaCl溶液濃度的關系：

　　當NaCl溶液濃度低于0.14mol/L時，隨濃度的升高，DNA的溶解度降低;當NaCl溶液濃度高于0.14mol/L時，隨濃度升高，DNA的溶解度升高。

　　8. 制備雞血細胞液時，要在新鮮的雞血中加入檸檬酸鈉的原因

　　制備雞血細胞液時，要在新鮮的雞血中加入抗凝劑--檸檬酸鈉，防止血液凝固。其原理是檸檬酸鈉能與血漿中Ca2+發(fā)生反應，生成檸檬酸鈣絡合物，血漿中游離的Ca2+大大減少，血液便不會凝固，因為雞血紅細胞，白細胞都有細胞核，DNA主要存在于細胞核中，所以在離心或靜置沉淀后，要棄出上層清液--血漿。

　　9.提取DNA的第一步是材料的選取，其目的是一定要選取DNA含量較高的生物材料，否則會由于實驗過程中或多或少的損失而造成檢測的困難;第二步是DNA的釋放和溶解，這一步是實驗成功與否的關鍵，要盡可能使細胞內(nèi)的DNA全部溶解;第三步是DNA的純化，即根據(jù)DNA的溶解特性、對酶及高溫的耐受性的不同等特性，最大限度地將DNA與雜質分開;最后一步是對DNA進行鑒定，這是對整個實驗的結果的檢測。

　　10.在DNA的析出的步驟中用到玻璃棒攪拌時，注意動作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導致DNA分子不能形成絮狀沉淀。

　　11.盛放雞血細胞液的容器，最好是塑料容器。雞血細胞破碎以后釋放出的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于細胞內(nèi)DNA的含量本來就比較少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的DNA就會更少。因此，實驗過程中最好使用塑料的燒杯和試管，這樣可以減少提取過程的DNA的損失。

　　[典例解析]

　　本實驗中有三次過濾：

　?、胚^濾用蒸餾水稀釋過的雞血細胞液

　?、七^濾含粘稠物的0.14mol/LNaCl溶液

　?、沁^濾溶解有DNA的2mol/LNaCl溶液

　　以上三次過濾分別為了獲得( )

　　A含核物質的濾液、紗布上的粘稠物、含DNA的濾液

　　B含核物質的濾液、濾液中DNA粘稠物、含DNA的濾液

　　C含核物質的濾液、濾液中DNA粘稠物、紗布上的DNA

　　D含較純的DNA濾液、紗布上的粘稠物、含DNA的濾液

　　答案：A

　　解析:用蒸餾水稀釋雞血細胞液，使血細胞的細胞膜、核膜破裂，釋放出核物質，此時過濾只能得到含DNA和其他物質如蛋白質的濾液，這種濾液必須經(jīng)過實驗中其他步驟得相繼處理，方能得到較純的DNA。DNA在0.13mol/LNaCl溶液中溶解度最低，成絲狀粘稠物，可經(jīng)過濾留在紗布上。