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生物复习讲义1-4章

生物复习讲义1-4章
生物复习讲义1-4章

高中生物复习讲义

必修一:分子与细胞

第一章走近细胞

第1节生物圈到细胞

一、生命活动离不开细胞

1.什么是细胞?

细胞是生物体结构和功能的基本单位,除病毒外所有生物均由细胞构成。细胞可以分为原核细胞和真核细胞,两种细胞有所差异,但都具有细胞膜(细胞的边界)、细胞质(细胞生命活动的主要场所)和细胞核(或者拟核,是遗传物质的主要存在场所)。

2.细胞生物和非细胞生物包括那些?

(1)细胞生物:根据组成生物个体的细胞数目分为单细胞生物和多细胞生物。

(2)非细胞生物:只有病毒,包括动物病毒、植物病毒和微生物病毒(也叫细菌病毒或噬菌体)3.病毒有哪些特征?

(1)概念:由一个核酸分子(DNA或RNA)与蛋白质构成或仅由蛋白质构成(如朊病毒)的非

细胞形态的靠寄生生活的生命体。

(2)病毒特征:

①个体微小,结构简单(仅由蛋白质外壳和内部的核酸构成),没有细胞结构;

②只含单一核酸(只有DNA或者只有RNA,并且以这种核酸为遗传物质,如艾滋病毒、流感病毒和烟草花叶病毒等内部核酸为RNA,遗传物质就是RNA,称为RNA病毒,而噬菌体、天花病毒等内部核酸为DNA,遗传物质即为DNA,称为DNA病毒);

③专性活细胞内寄生(必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖)。

(3)病毒的繁殖过程(以T2噬菌体为例):

①吸附(亲代噬菌体吸附到大肠杆菌的表面)

②注入(亲代噬菌体将自己的DNA注入到大肠杆菌内部,并整合到大肠杆菌的DNA上)

③合成(在大肠杆菌内部以亲代噬菌体的DNA为模板,利用大肠杆菌内的物质和能量合成子代噬菌体的DNA并经转录和翻译合成子代噬菌体的蛋白质外壳)

④组装(利用合成的子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳组装成新的噬菌体)

⑤释放(子代噬菌体从大肠杆菌内被释放出来)

Q1:病毒繁殖过程需要哪些条件?

答:模板、原料、能量、酶、场所

Q2:亲代病毒提供了哪些条件?

答:亲代病毒只提供了其中的模板,而原料、能量、酶和场所都由寄主细胞提供。

4.生命活动离不开细胞的原因:

(1)病毒是没有细胞结构的生物,但必须依赖活细胞才能生活。

(2)单细胞生物的生命活动以细胞为基本单位。

(3)多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作,共同完成一系列的生命活动。

二、生命系统的结构层次(以细胞生物为例):

2. 生命系统的结构层次在不同生物中的体现。

(1)植物个体直接由根、茎、叶、花、果等器官构成,没有系统层次;

(2)单细胞生物一个细胞构成一个个体,没有组织、器官、系统三个层次。

3. 最基本的生命系统结构层次是什么?

答:细胞是最基本的生命结构层次。

4. 研究生命系统层次有什么意义?

答:从细胞到个体既体现了高等生物(多细胞)个体发育过程,又体现了生物进化过程。

第2节细胞的多样性和统一性

一、原核细胞和真核细胞

1. 分类依据:根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核,把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类。由真核细胞构成的生物叫真核生物,由原核细胞构成的生物叫原核生物。

(1)真核生物类群:动物界、植物界、真菌界、原生生物界

(2)原核生物类群:原核生物界(主要包括细菌、蓝藻、放线菌、支原体,另外还有衣原体和立克次氏体也属于原核生物)

2. 原核细胞特点:

(1)原核细胞结构(以细菌为例,由内到外):

①拟核:大型环状DNA分子,位于拟核区,是原核生物的遗传信息储存结构。

Q1:拟核与真核生物的细胞核相比有何不同?

答:与真核生物细胞核相比,拟核的主要特点是没有核膜包被;与真核生物核DNA相比,拟核DNA不与蛋白质结合,不形成染色体。

Q2:自然条件下原核生物可遗传变异有哪些?

答:通常只有基因突变,因为原核生物没有染色体,而自然状态下的基因重组和染色体变异都是建立在染色体行为的基础上的;不过一些原核生物通过转化也可以实现基因重组,如肺炎双球菌的转化实验中S型菌的DNA可以通过转化进入R型菌体内,使R型菌转化成S型菌,在这个过程中在R型菌体内就发生了类似基因工程的导入重组载体的过程,属于基因重组。

②细胞质:包括细胞质基质与细胞器。

△核糖体是原核细胞中唯一的细胞器;

△在细胞质中通常含有一些可自主复制的小型环状DNA分子,即质粒。质粒常用来做基因工程中的载体。除了原核生物,酵母菌中细胞质中也存在质粒。

Q1:原核生物没有线粒体和叶绿体,就不能进行呼吸作用和光合作用,这句话对吗?

答:不对,原核生物虽然没有线粒体,但在细胞内存在与呼吸作用和光合作用相关的酶以及必须的光合色素,所以依然能进行呼吸作用和光合作用。

③细胞膜:与真核细胞细胞膜有相似的结构和功能。

④细胞壁:几乎所有的原核生物都具有细胞壁(支原体没有细胞壁),原核生物细胞壁的成分为肽聚糖。

注:青霉素是青霉菌产生的一种抗生素,常用来做杀菌消炎的药物,主要原因是因为青霉素可以作用于肽聚糖,破环原核生物的细胞壁。

(2)原核生物的主要特点:

①没有以核膜为界限的细胞核②核糖体是原核生物中唯一的细胞器

3. 真核细胞特点:

(1)有以核膜为界限的细胞核;

(2)细胞质中除核糖体外有更多复杂的细胞器;

(3)有些生物也有细胞壁,但细胞壁成分与原核生物不同,如植物的细胞壁成分为纤维素和果胶。

二、细胞学说

1. 细胞学说内容:

(1)细胞是一个有机体,一切动植物都由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成

(2)细胞是一个相对独立的单位,既有它自己的生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。

(3)新细胞可以从老细胞中产生。

【实验1】显微镜的使用

(一)显微镜的结构(图示)

1. 机械部分:镜筒、粗准焦螺旋、细准焦螺旋、转换器、

载物台、镜臂、镜柱、镜座

2. 光学部分:目镜(常用10×)、物镜(常用10×、40

×、100×(油镜:香柏油))、遮光器(上有5个大小不

等的光圈,选用不同的光圈,通光孔的进光量不同,视野

的亮度也不同)、反光镜(分平面镜和凹面镜两面,在光强不同的环境中使用)

3. 判断目镜和物镜的方法:

无螺纹的是目镜,有螺纹的是物镜(物镜需通过螺纹固定在转换器上)

4. 目镜和物镜放大倍数判断:

目镜越短,倍数越大;物镜越长,倍数越大。

(二)制作和观察临时装片:

1. 制作临时装片:

(1)用具:载玻片、盖玻片、滴管、镊子

(2)过程:向载玻片上滴一滴清水→将处理好的材料放入清水中→盖盖玻片(用镊子夹住盖玻片一侧,使盖玻片倾斜30~45°,一侧先接触水,缓缓放下(防止产生气泡))

2. 观察:

取镜→安放→对光→放置玻片标本→低倍镜观察→高倍镜观察→收放

口诀:一取二放三安装,四转低倍五对光,六上玻片七下降,八升镜筒细观赏,看过低倍转高倍,九退整理后归箱。

(1)对光:

①目的:使目镜、物镜在一条直线上。

②过程:转动转换器,使低倍物镜对准通光孔;

转动遮光器,使大光圈正对通光孔;

左眼注视目镜,调节反光镜,是指朝向光源,直至看到明亮的视野。

注意事项:光线较暗时,应选用较大光圈和凹面镜;光线较强时相反。

(2)观察:先用低倍镜观察,再用高倍镜观察。先在低倍镜下观察清楚后将目标移到视野中央,然后换用高倍镜,因为低倍镜下看到的物象放大倍数小,但看到的实际面积大,容易找到目标,而高倍镜下看到的只是低倍镜视野中心部分。

低倍镜观察:

①把临时装片放在载物台上,材料要正对通光孔;

②调节粗准焦螺旋使镜筒缓缓下降,直至物镜距离装片2~3mm为止(在这个过程中眼睛要看着物镜与装片之间的距离);

③左眼注视目镜,同时调节粗准焦螺旋使镜筒缓缓上升,直至看到物象为止,然后调节细准焦螺旋直至物象清晰。

高倍镜观察:

①将要观察的物象移至视野中央;

②转动转换器换用高倍物镜(使高倍物镜对准通光孔);

③调节细准焦螺旋直至物象清晰。

(三)显微镜的相关问题

(1)显微镜成像特点:显微镜下观察到的是上下左右均颠倒的放大虚像。如物体形状为“p”实际观察到的物象是放大的“d”。

(2)显微镜放大倍数的含义是什么?

显微镜的放大倍数是物镜放大倍数与目镜放大倍数的乘积。并且放大倍数指的是物体的宽度或长度的放大倍数,而不是面积或体积的放大倍数。面积放大倍数等于放大倍数的平方。

(3)物象偏移与移动实物方向的关系:往哪偏往哪移

(4)低倍镜换高倍镜的操作注意事项:

①换用高倍镜之后,视野会变暗,此时可以通过调节反光镜和光圈(使用凹面镜和大光圈)进行调节。

②换用高倍镜后只能用细准焦螺旋进行调节:

在低倍镜下观察清楚后再换用高倍镜一般物象已经清晰或接近清晰,只需微调即可达到清晰,使用粗准焦螺旋调节范围太大,容易压坏玻片。

③从低倍镜换高倍镜时放大倍数的变化与视野中细胞数量的变化的关系。

△视野中为一行细胞:显微镜放大倍数增加n倍,视野中细胞数目变为原来的1/n

△视野中充满细胞:显微镜放大倍数增加n倍,视野中细胞数目变为原来的1/n2

表1:高倍镜与低倍镜比较表

(5)视野中异物位置确定(目镜上、物镜上、标本玻片上)的程序:

第一步:移动装片,异物移动,说明在装片上;移动装片,异物不动,说明在镜头上;

第二步:转动目镜,异物移动,说明在目镜上;转动目镜,异物不动,说明在物镜上。

第二章组成细胞的分子

第1节细胞中的元素和化合物

一、组成细胞的元素

组成生物体的元素和化合物大体相同,即各种生物的生命活动具有共同的物质基础。

(一)根据作用划分:

1. 最基本元素:C

承载者各种生命活动的生物大分子是以碳链为基本骨架的:多糖(储存能量的介质)、蛋白质(生命活动的主要承担者)、核酸(遗传物质)等都是生物大分子(生物大分子的种类),都是由许多基本的组成单位连接而成的(生物大分子的概念和特点),这些基本单位称为单体,这些生物大分子又称为单体的多聚体每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架,由许多单体连接成多聚体(P33)。

2. 基本元素:C、H、O、N

干重和鲜重中含量都是最高的几种元素,几乎所有的生物大分子都由这几种元素组成。

3. 主要元素:C、H、O、N、P、S

六种元素的总含量超过了细胞鲜重的97%的元素。

(二)根据含量划分:

1. 大量元素:在细胞内含量在万分之一以上的元素,包括:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。

2. 微量元素:在细胞内含量在万分之一以下的元素。包括:Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu。

(三)细胞鲜重和干重中含量最多的元素:

1. 细胞鲜重中含量最多的元素:O(65%)

2. 细胞干重中含量最多的元素:C(55.99%,在干燥过程中散失的水带走了大部分的O)

(四)生物界与非生物界的统一性与差异性:

1. 统一性和差异性的内容:

组成细胞的化学元素,在无机自然界都能够找到,没有一种化学元素为细胞所特有,这体现了生物界与无机自然界的统一性;

细胞与非生物相比,各种元素的相对含量又大不相同,这体现了生物界与无机自然界的差异性。

2. 统一性和差异性的原因:

生物体总是和外界环境进行着物质交换,生物体体内的各种元素都来自于无机自然界,又把代谢废物以及尸体等归还于自然界,所以组成细胞的化学元素,在无机自然界都可以找到。

生物和外界进行物质交换的时候是有选择性的,正是这种选择性造成了生物界与无机自然界中各种元素的含量的差异性。

(五)几种典型元素的作用:

每一种化学元素都有它们各自的重要作用,即使是含量极微的微量元素,也有其独特的作用,是生命活动必不可少的。

Fe:Fe2+是构成血红蛋白的重要成分,如果体内缺乏会导致缺铁性贫血;

Mg:Mg2+是构成叶绿素的重要成分,缺乏会导致叶片发黄;

B:促进花粉管的萌发,缺乏会导致华而不实;

I:I-是甲状腺激素的重要成分,缺碘会导致地方性甲状腺肿(大脖子病)。

二、组成细胞的化合物

(一)元素在细胞内的主要存在形式:化合物

1. 化合物的分类:

(1)无机化合物:水、无机盐

(2)有机化合物:糖类、脂质、蛋白质、核酸

2. 活细胞中含量最多的化合物:水(85%~90%)

3. 活细胞中含量最多的有机物:蛋白质(7%~10%)

第二节生命活动的主要承担者——蛋白质

一、相对分子质量

蛋白质与核酸、多糖一样,都是由许多基本单位连接而成,分子量超过1000,都是生物大分子。

二、蛋白质的结构

1. 蛋白质的元素组成:C、H、O、N、(S)

其中C、H、O、N是所有氨基酸都具有的元素(C、H是氨基酸的基本骨架、氨基酸至少在氨基中含有一个N,在羧基中含有两个O),有些氨基酸如甲硫氨酸、半胱氨酸R基中含硫。这决定了蛋白质的构成元素中至少有C、H、O、N,许多蛋白质还会含有S。

在各种生物大分子中,一般只有蛋白质中含S,所以S是蛋白质的特征元素,在生物实验中一般用S的同位素(35S)标记蛋白质,以区分于其他的生物大分子。如赫尔希和蔡司的噬菌体侵染大肠杆菌的实验中就利用了这一原理。

2. 蛋白质的基本组成单位:氨基酸

(1)组成蛋白质的氨基酸约有20种。

(2)氨基酸的结构特点:

①每种氨基酸分子至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH),并

且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子(C)上(如果一个氨基酸上

有多个氨基或羧基,多出的氨基或羧基一定在侧链基团(R基)上,这个氨基

酸的碳原子上还连接一个氢原子(—H)和一个侧链基团(—R)。

②各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。

(3)氨基酸的分类:

①必须氨基酸:生物体自身不能合成,必须从环境中直接获取的氨基酸。

对于人,必需氨基酸有8种,分别是甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸

可以将各种氨基酸第一个字连接起来谐音为“甲携(缬)来(赖)一(异)本(苯)亮色书(苏)”

②非必须氨基酸:生物体自身能合成,不需要从环境中摄取的氨基酸。

3. 蛋白质的分子结构:

△脱水缩合过程及各阶段物质的名称:

氨基酸(脱水缩合,核糖体上)→多肽(盘曲折叠形成特定空间结构,内质网上)→蛋白质(具有特定的生物学功能)

脱水缩合过程:

(1)场所:

①肽链形成:核糖体

②空间结构:内质网

(2)连接多条肽链的方式:二硫键(两个巯(qiu)基之间脱去两个H形成)

(3)肽链与蛋白质的区别:蛋白质有特定的空间结构,有生物学功能,而肽链没有空间结构,也没有生物学功能。

(4)蛋白质的变性与水解:

变性:在强酸、强碱、高温和重金属作用下,蛋白质的空间结构发生改变,变性的蛋白质肽链中氨基酸序列不会改变。

水解:在酶或其他条件作用下,蛋白质中肽链结合水分子断裂的过程。

4. 蛋白质的相关计算:

(1)氨基酸脱水缩合形成肽链时氨基酸数(n)、形成肽链数(m)、脱去的水分子数(x)、形成肽

键数(y)、蛋白质水解时需要水分子数(z)的关系: x = y = z =(n-m)

(2)设组成蛋白质的氨基酸平均相对分子质量为a,蛋白质相对分子质量(N)的计算:

N = n×a -18 ×(n-m)举例:某基因有x个碱基对,其控制合成的蛋白质的相对分子质量为多少(设组成该蛋白质的氨基酸平均相对分子质量为m)?答:含有x个碱基对的基因每条DNA单链含有x个碱基,进行转录得到的mRNA最多有有x个碱基,则翻译得到的蛋白质肽链上有x/3个氨基酸。进而得到该蛋白质相对分子质量为:x/3×m-18×(x/3-1)

(3)氨基、羧基数目与氨基酸和相关元素数量计算:

①一条多肽链(非环肽):至少(R基中不含氨基和羧基)有一个氨基和一个羧基;

氨基数(羧基数)=R基中氨基数(羧基数)+1; N原子数=氨基酸数+R基中N原子数(若N全部由氨基提供,则R基中氨基数=N原子数-氨基酸数); O原子数=(氨基酸数+1)+R基中O 原子数(若O全部由羧基提供,则R基中羧基数=[O原子数-(氨基酸数+1)]/2

5. 蛋白质的多样性:

(1)直接原因:①肽链中氨基酸的种类、数量、排列顺序不同;②肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同。

(2)根本原因:基因的多样性

四、蛋白质功能:

(1)结构蛋白:许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,如羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的主要成分是蛋白质。

(2)催化作用:绝大多数的酶是蛋白质。

(3)运输作用:有些蛋白质有运输载体的功能,如血红蛋白能运输氧气,物质跨膜运输的方式中,主动运输和协助扩散都需要载体蛋白的协助。

(4)调节作用:有些蛋白质起信息传递的作用,能够调节生命活动。如各种蛋白类激素(由下丘脑、垂体、胰岛分泌的激素成分都是蛋白质)。

(5)免疫作用:如抗体都是免疫球蛋白。

【实验2】蛋白质的鉴定

1. 原理:

在碱性条件下,Cu2+与肽键结合形成紫色化合物。所以含有肽键的有机物都可以用此方法进行检测,如二肽、多肽、蛋白质。

2. 试剂:①组成:A液(质量浓度为0.1g/ml的NaOH溶液),B液(质量浓度为0.01g/ml的CuSO4溶液)②用法:先加A液、再加B液

2. 选材:

(1)选用蛋白质含量较高的材料:容易检测到蛋白质

(2)材料颜色较浅或白色最好:材料如果颜色太深,本身颜色会干扰蛋白质与双缩脲试剂反应生成的紫色,影响结果观察与判断。

(3)双缩脲试剂先加A液再加B液,B液不宜过多,过多的B液会与溶液中氢氧化钠反应生成氢氧化铜蓝色絮状沉淀,影响实验结果观察。

第三节遗传信息的携带者——核酸

一、核酸概述

1. 核酸分类:脱氧核糖核酸,即DNA ;以及核糖核酸,即RNA

2. 核酸的元素组成:C、H、O、N、P(由其基本组成单位结构式可得)

3. 核酸的相对分子质量:大于1000,是生物大分子

二、核酸的基本组成单位:核苷酸

(一)DNA 的基本组成单位——脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)

1. 脱氧核苷酸的结构:

1磷酸

1脱氧核糖(五碳糖)

1含氮碱基(四种):

A:腺嘌呤 G:鸟嘌呤

C:胞嘧啶 T:胸腺嘧啶

2. 脱氧核苷酸的种类:根据含氮碱基不同

分为4种,命名为:xx(含氮碱基)脱氧

核苷酸

含氮碱基为A:腺嘌呤脱氧核苷酸

含氮碱基为G:鸟嘌呤脱氧核苷酸

含氮碱基为C:胞嘧啶脱氧核苷酸

含氮碱基为T:胸腺嘧啶脱氧核苷酸

(二)RNA的基本组成单位——核糖核苷酸

1. 核糖核苷酸的结构:

1磷酸

1核糖(五碳糖)

1含氮碱基(四种):

A:腺嘌呤 G:鸟嘌呤

C:胞嘧啶 U:尿嘧啶

2. 核糖核苷酸的种类:根据含氮碱基不同

分为4种,命名为:xx(含氮碱基)核糖

核苷酸

含氮碱基为A:腺嘌呤核糖核苷酸

含氮碱基为G:鸟嘌呤核糖核苷酸

含氮碱基为C:胞嘧啶核糖核苷酸

含氮碱基为U:尿嘧啶核糖核苷酸

(三)脱氧核苷酸和核糖核苷酸的比较:

1. 相同点:

①都是由1磷酸、1五碳糖和1含氮碱基构成;

②所含碱基中都有A、G、C。

2. 不同点:

①脱氧核苷酸的五碳糖是脱氧核糖,核糖核苷酸的五碳糖是核糖;

②脱氧核苷酸特有的碱基为T,核糖核苷酸特有的碱基为U。

Ps.

①细胞生物(真核生物和原核生物)体内有两种核酸(DNA和RNA),以DNA为遗传物质;

举例:菠菜和大肠杆菌都含有2种核酸(DNA和RNA),所以有2种五碳糖(脱氧核糖和核糖)、5种碱基(A、G、C、T、U)、8种核苷酸(4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸),但遗传物质都为DNA。

②病毒(动物病毒、植物病毒、噬菌体)体内只含有一种核酸(DNA或RNA),含有DNA则以DNA 为遗传物质,称为DNA病毒,如噬菌体、天花病毒,含有RNA则以RNA为遗传物质,称为RNA病

毒,如流感病毒、HIV、烟草花叶病毒。

举例:T2噬菌体只含有DNA一种核酸,所以只有1种五碳糖脱氧核糖,而不含核糖,只有A、T、

C、G 4种碱基,而不含U,并且以DNA为遗传物质。

三、核酸的结构:

1. DNA和RNA结构:

DNA由两条脱氧核苷酸相互连接而形成的长链构成,呈规则的双螺旋结构;

RNA由一条核糖核苷酸相互连接而形成的长链构成,通常为单链结构。

2. 核苷酸之间连接的方式:

(1)DNA和RNA长链中的核苷酸以磷酸二酯键连接;

(2)磷酸二酯键由一个核苷酸3’碳原子(核苷酸中的五碳糖上与碱基相连的碳原子称为1’碳原子,之后依次为2’、3’、4’、5’碳原子)上连接的羟基(—OH)与另一个核苷酸5’碳原子上连接的磷酸基脱(—○P)水缩合形成。

四、核酸的功能:

核酸是细胞内携带遗传信息的物质,在生物体内的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。

【实验3】观察DNA和RNA在细胞中的分布

1. 实验原理:

甲基绿使DNA呈现绿色,吡罗红使RNA呈现红色。利用甲基绿和吡罗红染色将细胞染色,可以观察到DNA和RNA在细胞内的分布情况。

2. 实验试剂:

质量分数为0.9%的NaCl溶液(生理盐水,与细胞內液渗透压相同,可以保持动物细胞形态)、质量分数为8%的盐酸(能够改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,同时使染色质中的DNA 与蛋白质分离,有利于DNA与染色剂结合)、吡罗红甲基绿染液(使用时现配)。

3. 方法步骤:略

4. 实验结论:真核生物的DNA主要分布在细胞核中,线粒体和叶绿体中也含有少量DNA,RNA主要分布在细胞质中。

第四节细胞中的糖类和脂质

一、细胞中的糖类

1. 作用:糖类是主要的能源物质。

2. 分子特征:

①分子都是由C、H、O三种元素构成;

②多数糖类分子中氢原子和氧原子之比是2:1,类似水分子,因而糖类又称为“碳水化合物”,如葡萄糖、果糖、半乳糖分子式都为C6H12O6、麦芽糖、蔗糖、乳糖分子式为C12H22O11。

【问题】是不是具有这种特点的分子都是糖呢?

答:不是,如甲醛分子式为CH2O、乙酸分子式为C2H4O2、乳酸分子式为C3H6O3,但不是糖。【问题】是不是糖类都具有这两种特点呢?

答:不是,如鼠李糖分子式为C6H12O5、脱氧核糖分子式为C5H10O4,并不符合碳水化合物的特点,但它们依然是糖。

【题外】不是糖的糖和不叫糖的糖。

不是糖的糖:糖精(邻苯甲酰磺酰亚胺)、木糖醇(戊五醇)

不叫糖的糖:淀粉、纤维素

3. 分类:

(1)单糖:不能水解的糖称为单糖。

①六碳糖:

葡萄糖(C6H12O6):细胞生命活动的主要能源物质,不能水解,可直接被细胞吸收;

果糖(C6H12O6):葡萄糖的同分异构体,以游离状态大量存在于水果的浆汁和蜂蜜中,通常为黏稠性液体,D-果糖是最甜的单糖;

半乳糖(C6H12O6):可在奶类产品或甜菜中找到,主要存在于动物细胞;

②五碳糖:

核糖(C5H10O5):核糖核苷酸的组成成分;

脱氧核糖(C5H10O4):脱氧核糖核苷酸的组成成分

(2)二糖(C12H22O11):由两分子单糖脱水缩合而成,也水解为组成它的两种单糖。二糖必需水解为单糖才能被细胞吸收。

蔗糖:由一分子葡萄糖和一分子果糖脱水缩合而成,也水解为这两种糖。蔗糖在甘蔗和甜菜中含量丰富。

麦芽糖:由两分子葡萄糖脱水缩合而成。麦芽糖在发芽的小麦等谷粒中含量丰富。

乳糖:由一分子葡萄糖和一分子半乳糖脱水缩合而成。乳糖在人和动物乳汁中含量丰富。

(3)多糖((C6H10O5)n):由多个单糖脱水缩合而成。必须经过消化分解成单糖才能被细胞吸收利用。

淀粉:最常见的多糖,植物体内储能物质。

糖原:主要分布在动物肝脏(肝糖原)和肌肉(肌糖原)中,是人和动物的储能物质。

纤维素:植物纤维,细胞壁的组成成分。不溶于水,在人和动物体内很难被消化,可以借助微生物分解。棉麻等纤维丰富的植物中含量较多。纤维素的合成与高尔基体有关。

还有一些多糖类物质是细胞结构的成分,如与细胞膜上的蛋白质结合形成糖蛋白,与细胞膜上的脂质(主要是固醇)结合形成糖脂。

【实验4】糖类的检测与鉴定

(一)还原糖的检测与鉴定:

1. 原理:糖类中的还原糖,与斐林试剂发生作用,在水浴加热条件下将其还原成生成砖红色沉淀(Cu2O)。

2. 选材:颜色较浅,含还原糖较多的生物材料(如苹果和梨)。

3. 试剂:斐林试剂(甲液:质量浓度为0.1g/ml的NaOH溶液,乙液:质量浓度为0.05g/ml的CuSO4溶液)

4. 实验过程:

(1)材料制成匀浆待测;

(2)将斐林试剂甲液和乙液混合均匀后再注入待测样液;

(3)将混合好的斐林试剂和待测样液放到水浴锅或50-65℃温水中水浴加热2min;

(4)观察试管中出现的颜色变化:蓝色(斐林试剂本身的颜色)→灰绿色→砖红色。

(二)淀粉的检测与鉴定:

1. 原理:淀粉遇碘变蓝色。

2. 材料:含淀粉较多、颜色较浅的生物组织或制品(如马铃薯、馒头等)

3. 实验过程:将碘液滴到材料上,观察颜色。

二、细胞中的脂质

1. 元素组成:C、H、O,有的还含有N、P

2. 分类:

(1)脂肪:

①元素组成:C、H、O

②作用:细胞内良好的储能物质;保温、绝热作用;缓冲、减压作用,保护内脏器官。

【实验五】细胞中脂肪的检测与鉴定

1. 原理:脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,或被苏丹Ⅳ染液染成红色。

2. 材料:含脂肪较多,颜色较浅的生物组织。

3. 实验过程:

(1)方法一:将材料制成匀浆,向待测组织样液滴加3滴苏丹Ⅲ染液,观察染色情况;

(2)方法二:将材料切片(方法),将切片用苏丹Ⅲ染色,制成临时装片,放在显微镜下观察。(2)磷脂:

①元素组成:C、H、O、N、P

②分布:人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆种子中含量丰富

③作用:组成细胞膜及细胞器膜的主要成分

(3)固醇:

①元素组成:C、H、O

②举例:

胆固醇:是构成动物细胞膜的重要成分,在人体内还参与脂质的运输;

性激素:促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成;

维生素D:能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。

第5节细胞中的无机物

一、细胞中的水

(一)水的含量:水是构成细胞的重要无机化合物,一般来说,水在细胞的各种化学成分中含量最高。不同细胞中水分含量会有所差异。

1. 生物体的含水量随着生物的种类不同有所差异,一般来说:水生生物>陆生生物

举例:水母97%、鱼80%~85%、高等植物60~80%、哺乳类65%

2. 生物体在不同的生长发育期,含水量也不同,一般来说年龄越大含水量越低。

举例:人:婴儿>成人>老人植物:幼嫩部位>老熟部分

3. 同种生物不同器官含水量不同:

举例:牙齿10%、骨骼22%、骨骼肌76%、心肌79%、血液83%

(二)水的存在形式:

1. 自由水:细胞中绝大部分水以游离形式存在,可以自由流动(特点)流动,叫做自由水。(1)含量:95.5%

(2)作用:

①细胞内的良好溶剂:许多种物质溶解在这部分水中;

②参与许多生物化学反应:细胞内的许多化学反应也都需要水的参与;

③为细胞生存提供液体环境:多细胞生物的绝大多数细胞,必须浸润在以水为基础的液体环境中;

④运输营养物质和代谢废物:水在生物体内的流动,可以把营养物质运送到各个细胞;同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的废物,运送到排泄器官或者直接排出体外。

2. 结合水:细胞中一部分与其它物质相结合(特点)的水,叫做结合水。

(1)含量:4.5%

(2)作用:细胞结构的重要组成成分;

3. 自由水和结合水的相互转化:

自由水和结合水在一定条件下存在着相互转化,自由水和结合水的转化受代谢强度和温度的影响。细胞内代谢越强,细胞所处的温度越高,则会有更多的结合水转化为自由水,反之亦然。

“自由水/结合水”越大,细胞代谢越旺盛;“自由水/结合水”越小,细胞抗逆性越强。

举例:种子在贮存前要先晾晒,目的是减少自由水的含量,降低种子的代谢速率;越冬植物减少灌溉,可以提高其对低温的抗性。

4. 自由水和结合水的存在及其功能验证:

①鲜种子放在阳光下曝晒,重量减轻→自由水散失;

②干种子放在试管中,用酒精灯加热,试管壁上有水珠→失去结合水;

③干种子用水浸泡后仍能萌发→种子失去自由水后仍保持其生理活性;

④干种子不浸泡则不萌发→自由水越多,代谢越旺盛;

⑤失去结合水的种子浸泡不萌发→失去结合水的细胞失去生理活性。

二、细胞中的无机物:

1. 细胞中无机盐存在的主要形式:离子

2. 细胞中无机盐的作用:

①许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用;

举例:Ca2+含量太低会出现抽搐等症状,过高肌肉乏力。

②体内无机盐离子必须保持一定的量,对维持细胞的酸碱平衡和渗透压非常重要;

③组成复杂化合物。

举例:离子与蛋白质结合、I用于合成甲状腺激素

3. 某种无机盐X生理功能验证:

①对照组:植物+完全培养液→正常生长

②实验组:植物+缺X的完全培养液→

能正常生长:X不是必须无机盐

不能正常生长→加入X→正常生长:X是必须无机盐

第三章细胞的基本结构

第一节细胞膜——系统的边界

一、细胞膜的制备

【实验】体验制备细胞膜的方法

1. 选材:最常用于获取细胞膜的细胞是哺乳动物成熟的红细胞。

(1)问题1:选用动物细胞的原因?

答:动物细胞没有细胞壁,因此选择动物细胞制备细胞膜更容易。

(2)问题2:选用哺乳动物成熟红细胞的原因?

答:细胞核和许多细胞器也有膜,这些膜会与细胞膜混合在一起。哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和众多的细胞器,分离时不会参杂核膜和细胞器膜,得到的事纯净的细胞膜。

2. 原理:

细胞内的物质是有一定浓度的,如果把细胞放在清水里,水会进入细胞,把细胞胀破,细胞内的物质流出来,这样就可以得到细胞膜了。

3. 步骤:P41

二、细胞膜成分:

细胞膜主要由脂质(50%)和蛋白质(40%)组成,此外,还含有少量糖类(2~10%)。

①组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富;

②蛋白质在细胞膜行使功能时其主要作用;

③不同种类细胞的细胞膜蛋白质的种类和数量不同,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多。

三、细胞膜的功能:P42

1. 将细胞与外界环境分隔开。保障了细胞内部环境的相对稳定。

2. 控制物质进出细胞。

3. 进行细胞间的信息交流。

△细胞间信息交流的方式:

(1)细胞分泌的化学物质随血液到达全身各处,与把细胞的细胞膜表面的受体结合,将信息传递给靶细胞;

eg. 激素从内分泌细胞分泌到体液中经体液运输到靶细胞,被靶细胞上的受体接收。

(2)相邻的两个细胞膜接触,信息从一个细胞传递给另外一个细胞;

eg. 精子和卵细胞之间的识别和结合,效应T细胞和靶细胞之间的识别。

(3)相邻两个细胞之间形成通道,携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。

eg. 高等植物细胞之间的胞间连丝。

3.2 细胞器——细胞内的分工合作

细胞膜

细胞细胞核细胞质基质:呈胶质状态,由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸细胞质和多种酶组成。是细胞中化学反应的主要场所。

细胞器:细胞质基质中具有一定结构和功能的结构,有线粒体、叶绿体、

内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、液泡、中心体等

Ps. 各种细胞器的分离方法:差速离心法

一、细胞器之间的分工

1.线粒体:

(1)分布:动植物细胞,在代谢旺盛的细胞中线粒体的数目更多。

(2)结构:双层膜,具外膜、内膜、基质。内膜向内折叠形成“嵴”,在线粒体内膜和基质中分布着多种与有氧呼吸有关的酶。

(3)功能:有氧呼吸的主要场所,为细胞各种生命活动提供能量,

是细胞的“动力工厂”。

2.叶绿体:

(1)分布:植物的绿色组织细胞,如叶肉细胞、幼嫩的茎等

(2)结构:双层膜、基粒、基质。基粒由类囊体堆叠形成。

①类囊体薄膜上存在着与光合作用有关的色素(叶绿素、类胡萝卜素等);

②基粒和基质存在着多种与光合作用有关的酶。

(3)功能:是植物光合作用的场所,是细胞内的“养料制造车间”和“能量转换站”。

【问题】线粒体和叶绿体都与能量的转换有关,它们分别是通过什么过程把能量从什么形式转化成了什么形式?

答:①线粒体通过呼吸作用把有机物中的能量释放出来,一部分合成了ATP为生命活动所利用,一部分以热能形式散失;

②叶绿体通过光合作用把先把光能转化成ATP中不稳定的化学能(光反应),再把ATP中不稳定的化学能转化成有机物中储存的稳定化学能(暗反应)。

【问题】为什么说线粒体和叶绿体都是半自主细胞器?

答:因为它们自身含有遗传表达系统(自主性);但编码的遗传信息十分有限,其RNA转录、蛋白质翻译、自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息(自主性有限)。因为它们都是半自主性细胞器,所以其中含有DNA和RNA,并且含有核糖体。

3.内质网:

(1)分布:存在于动植物细胞中

(2)结构:由单层膜连接而成的网状结构

(3)分类:

①粗面内质网:附着有核糖体的内质网;

②滑面内质网:无核糖体附着的内质网。

(4)功能:

①增大细胞内的膜面积;

②膜上附着多种酶,为各种生化反应提供有利场所;

③蛋白质合成和加工(粗面内质网)以及脂质合成(滑面内质网)的车间。

4.高尔基体

(1)分布:动植物细胞

(2)结构:由单层膜构成的扁平囊状结构组成,周围有囊泡分布。

(3)功能:

①与动物细胞分泌物的形成有关;

②对蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”

③在植物细胞分裂时,与细胞壁的形成有关。

【分泌蛋白的合成和运输】

(1)分泌蛋白:有些蛋白质在细胞内合成后,

分泌到细胞外起作用的,这类蛋白质叫做分泌

蛋白,如消化酶、抗体和一部分激素。

(2)探究分泌蛋白运输路径的方法:在豚鼠的

胰腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸,观察放射

性物质在连续时间内的出现部位。

(3)分泌蛋白运输路径:

①内质网上的核糖体:由氨基酸形成肽链;

②内质网:核糖体上合成的肽链进入内质网

进行加工,形成有一定空间结构的蛋白质;

③内质网“出芽”,即鼓出由膜形成的囊泡。

包裹着要运输的蛋白质,离开内质网,到达高尔基体,与高尔基体膜融合,囊泡膜成为高尔基体膜的一部分(说明内质网膜和高尔基体膜有成分的交流)。

④高尔基体:对蛋白质做进一步的修饰和加工,然后形成包裹着蛋白质的囊泡(分泌)。

⑤高尔基体上形成的囊泡移动到细胞膜,与细胞膜融合(说明高尔基体膜和细胞膜有成分的交流),将蛋白质分泌到细胞外。

(4)过程中能量来源:线粒体。

(5)结论:分泌蛋白合成和运输需要核糖体、内质网、高尔基体和线粒体之间的协调配合。(6)推论:细胞中各种细胞器之间不只存在分工,更能相互合作共同完成一系列生命活动。5.溶酶体:

(1)分布:动植物细胞

(2)结构:单层膜细胞器

(3)功能:内含多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌,是细胞内的“消化车间”和“安全卫士”。

6.液泡:

(1)分布:植物细胞

(2)结构:单层膜细胞器

(3)功能:调节植物细胞内部环境(控制细胞吸水与失水);充盈的液泡可以使植物细胞保持坚挺。

7.核糖体:

(1)分布:所有细胞(包括原核细胞)

(2)结构:没有膜的颗粒状细胞器,由蛋白质和r RNA组成。

(3)功能:蛋白质合成的场所。

①有的附着在内质网上,主要合成分泌蛋白(分泌到细胞外的蛋白质);

②有的游离于细胞质基质,主要合成细胞自己用的蛋白质。

8.中心体:

(1)分布:动物细胞和某些低等植物细胞

(2)结构:由两个相互垂直的中心粒及周围物质组成,成分为蛋白质,是没有膜的细胞器。(3)功能:与细胞的有丝分裂有关

表1 各种细胞器的比较:

1.实验原理:

①叶绿体分布于植物的绿色组织细胞,散布细胞质中,呈绿色、扁平的椭球形或球形。可以在高倍镜下观察它的形态和分布。观察叶绿体不需要染色。

②线粒体普遍存在于植物细胞和动物细胞中。形态多样,有短棒状、圆球状、线性、哑铃形等。由于线粒体本身没有颜色,所以观察线粒体需要染色。

③健那绿染液可以将活细胞中的线粒体染成蓝绿色,而细胞质接近无色。线粒体能在健那绿染液中维持活性数小时,所以健那绿为活体染料,染色之后细胞不死亡。

2.选材:

观察叶绿体选用新鲜藓类的叶或菠菜叶、黑藻叶等含叶绿体较多且组织较薄或容易处理的材料;观察线粒体选用较易获得和分离的无色或接近无色的动物细胞,如人的口腔上皮细胞。

3.试剂:

4.方法步骤:

(1)制作临时装片:植物细胞临时装片制作在载玻片上滴加清水,动物细胞临时装片制作在载玻片上滴加生理盐水;盖盖玻片时注意事项;染色方法。

(2)观察:高倍显微镜使用方法。

细胞器常见问题:

1.双层膜、单层膜、无膜的细胞器分别有哪些?

2.植物、动物特有的细胞器分别有哪些?共有的细胞器有哪些?

3.含有DNA、RNA、核酸的细胞器分别有哪些?

4.植物细胞是否一定含有叶绿体?中心体是否只存在于动物细胞中?

5.怎么判断一个细胞是低等植物细胞?

6.没有叶绿体的细胞是否一定不能进行光合作用?

7.没有线粒体的细胞是否一定不能进行有氧呼吸?

二、细胞的生物膜系统:

成细胞的生物膜系统。

(2)特点:这些生物膜的组分和结构很相似,在结构

和功能上紧密联系,进一步体现了细胞内各种结构之

间的协调配合。

(3)功能:

①使细胞具有一个相对稳定的内部环境,同时在细

胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性的作用。

②生物膜系统的广阔的膜面积为许多重要的化学反应所需的多种酶提供了大量的附着位点。

③将细胞分成一个个小区室,使得细胞内能同时进行多种化学反应,而互不干扰,保证了细胞

生命活动高效、有序地进行。

3.3 细胞核——系统的控制中心

一、观察:一个真核细胞有几个细胞核?

(1)绝大部分有1个细胞核;

(2)某些细胞具有多个细胞核(肝细胞、肌细胞);

(3)高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。

二、细胞核的结构

1.核膜:

(1)结构:双层膜,不连续,有核孔分布。将核内物质与细胞质分开。外膜与内质网膜相连,有时还附着有核糖体。

(2)作用:是把细胞核与细胞质分隔开,控制物质进出细胞核

①小分子物质通过核膜进出细胞核。

②大分子物质和部分小分子通过核孔进出细胞核,此过程不通过膜结构,但需要消耗能量,能量由线粒体提供。

(3)核孔:大分子物质进出的通道,有着严格的选择性。代谢越旺盛的细胞,核孔数量越多2.染色质:

(1)成分:主要是DNA和蛋白质

(2)特性:易被碱性染料染成深色

(3)染色质和染色体的关系:同种物质在细胞不同时期的两种存在状态。

3.核仁:核中物质密度极高的区域。与某种RNA合成以及核糖体形成有关,蛋白质合成旺盛的细胞,核仁较大。

三、细胞核的功能:

1. 功能:是细胞的遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。

2. 相关试验:

(1)黑白美西螈实验:将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核取出来,移

植到白色美西螈的去核卵细胞中,发育成的美西螈全部是黑色的;

结论:美西螈皮肤的颜色是由细胞核控制的。

(2)蝾螈受精卵横缢实验:有核的一半能分裂,无核的一半停止分

裂,有核一半的细胞核挤到无核一半时,无核一半也会开始分裂;

结论:细胞核控制着细胞的分裂和分化。

(3)变形虫切割实验:无核的一半虽然能消化已吞噬的食物,但不能摄取食物,对外界刺激不再发生反应,电镜下可观察到退化的高尔基体、内质网等,有何的一半照样摄食,对刺激有反应,失去的伸缩泡可以再生,还能生长和分裂;

(4)伞藻嫁接实验:

结论:生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。

四、模型构建

概念:是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。

类型:

(1)物理模型:包括形态结构模型(如结构模式图)和过程模型(如某种生化反应过程图)。

(2)概念模型:为了理清生物学概念之间的独立关系、从属关系,使分散的生物学概念系统化(如

集合、知识树等形式)。

(3)数学模型:用来描述一个系统或系统性质的数学形式(如坐标图、数学表达式等)。

生物分离工程试题

山科大生物分离工程试题( A )卷 一、填充题(40分,每小题2分) 1. 生物产品的分离包括R ,I ,P 和P 。 2. 发酵液常用的固液分离方法有和等。 3. 离心设备从形式上可分为,,等型式。 4. 膜分离过程中所使用的膜,依据其膜特性(孔径)不同可分为,和; 5. 多糖基离子交换剂包括和两大类。 6. 工业上常用的超滤装置有,,和。 7. 影响吸附的主要因素有,,,,和。 8. 离子交换树脂由,和组成。 9. 电泳用凝胶制备时,过硫酸铵的作用是;甲叉双丙烯酰胺的作用 是;TEMED的作用是; 10 影响盐析的因素有,,和; 11.在结晶操作中,工业上常用的起晶方法有,和; 12.简单地说,离子交换过程实际上只有,和三个步骤; 13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时,通常遵循Langmuir吸附方程,其形式为; 14. 反相高效液相色谱的固定相是的,而流动相是的;常用的固定相有和;常用的流 动相有和; 15.超临界流体的特点是与气体有相似的,与液体有相似的; 16.离子交换树脂的合成方法有和两大类; 17.常用的化学细胞破碎方法有,,,和; 18.等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其的不同; 19.离子交换分离操作中,常用的洗脱方法有和; 20. 晶体质量主要指,和三个方面; 三.计算题(30分) 1、用醋酸戊酯从发酵液中萃取青霉素,已知发酵液中青霉素浓度为0.2Kg/m3,萃取平衡常数为K=40,处理能力为H=0.5m3/h,萃取溶剂流量为L=0.03m3/h,若要产品收率达96%,试计算理论上所需萃取级数?(10分) 2、应用离子交换树脂作为吸附剂分离抗菌素,饱和吸附量为0.06 Kg(抗菌素)/Kg(干树脂);当抗菌素浓度为0.02Kg/m3时,吸附量为0.04Kg/Kg;假定此吸附属于Langmuir等温吸附,求料液含抗菌素0.2Kg/m3时的吸附量(10分) 3、一种耐盐细胞其能积累细胞内低分子量卤化物,适应高渗透压,能在含有0.32mol/LNaCl, 0.02mol/LMgCl2, 0.015mol/LCaCl2, 0.01mol/LFeCl3 的培养基这培养,当其从含盐量高的培养基中转移至清水中,在数分钟内能将胞内

生物分离工程期末考试试卷B

试卷编号: 一、名词解释题(本大题共3小题,每小题3分,总计9分) 1.Bioseparation Engineering:回收生物产品分离过程原理与方法。 2.双水相萃取:某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相, 并且在两相中水分均占很大比例,即形成双水相系统(two aqueous phase system)。 利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质,Albertsson于50年代 后期开发了双水相萃取法(two aqueous phase extraction),又称双水相分配法(two aqueous phase partitioning)。 3.电渗:在电场作用下,带电颗粒在溶液中的运动。 二、辨别正误题并改正,对的打√,错的打×(本大题共15小题,每小题2分,总计30分) 1.壳聚糖能应用于发酵液的澄清处理是由于架桥作用。错(不确定) 2.目前国内工业上发酵生产的发酵液是复杂的牛顿性流体,滤饼具有可压缩性。错 3.盐析仅与蛋白质溶液PH和温度有关,常用于蛋白质的纯化。错 4.超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体,可用于热敏性生物物质的分离。 对 5.膜分离时,当截留率δ=1时,表示溶质能自由透过膜。错 6.生产味精时,过饱和度仅对晶体生长有贡献。对 7.阴离子纤维素类离子交换剂能用于酸性青霉素的提取。对 8.卡那霉素晶体的生产可以采用添加一定浓度的甲醇来沉淀浓缩液中的卡那霉 素。 9.凝胶电泳和凝胶过滤的机理是一样的。错 10.PEG-硫酸钠水溶液能用于淀粉酶的提取。对 11.乙醇能沉淀蛋白质是由于降低了水化程度和盐析效应的结果。对 12.冷冻干燥一般在-20℃—-30℃下进行,干燥过程中可以加入甘油、蔗糖等作为保 护剂。对 13.反相层析的固定相和流动相都含有高极性基团,可用来分离生物物质。错 14.大网格吸附剂由于在制备时加入致孔剂而具有大孔径、高交联度,高比表面积 的特点。错(不确定) 15.PEG沉淀蛋白质是基于体积不相容性。错 三、选择题(本大题共10小题,每小题2分,总计20分) 1.对于反胶束萃取蛋白质,下面说法正确的是:A A 在有机相中,蛋白质被萃取进表面活性剂形成的极性核里 B 加入助溶剂,可用阳离子表面活性剂CTAB萃取带正电荷的蛋白质 C 表面活性剂浓度越高越好 D 增大溶液离子强度,双电层变薄,可提高反胶束萃取蛋白质的能力 2.能进行海水脱盐的是:C A 超滤 B 微滤

《生物化学》实验讲义

实验一 蛋白质及氨基酸的颜色反应 一、目的意义 1、学习几种鉴定氨基酸与蛋白质的一般方法及其原理。 2、学习和了解一些鉴定蛋白质的特殊颜色反应及其原理。 二、实验原理 1、双缩脲反应 当尿素加热到180℃左右时,2分子尿素发生缩合放出1分子氨而形成双缩脲。双缩脲在碱性溶液中与铜离子结合生成复杂的紫红色化合物,这一呈色反应称为双缩脲反应。 蛋白质分子中含有多个与双缩脲相似的键,因此也具有双缩脲的颜色反应。借此可以鉴定蛋白质的存在或测定其含量。应当指出,双缩脲反应并非蛋白质的特异颜色反应,因为凡含有肽键的物质并不都是蛋白质。 2、茚三酮反应 蛋白质与茚三酮共热,产生蓝紫色化合物,此反应为一切蛋白质及α-氨基酸(除脯氨酸 和羟脯氨酸)所共有。含有氨基酸的其他化合物也呈此反应。 该反应十分灵敏,1:浓度的氨基酸水溶液就能呈现反应。因此,此反应广泛用于氨基酸的定量测定。 3、黄色反应 含有苯环侧链的(特别是含酪氨酸)蛋白质溶液与硝酸共热时,呈黄色(硝基化合物),再加碱则变为橙黄色,此反应也称为黄蛋白反应。 OH + HNO 3 HO NO 2 + H 2O HO NO 2 + O N OH OH

三、仪器与试剂 1、试剂 (1) 蛋白质溶液:取10mL鸡蛋清,用蒸馏水稀释至100mL,搅拌均匀后用纱布过滤得上清液。 (2) 0.3%色氨酸溶液、0.3%酪氨酸溶液、0.3%脯氨酸溶液、0.5%甘氨酸溶液、0.5%苯酚溶液。 (3) 0.1%茚三酮-乙醇溶液:称取0.1g茚三酮,溶于100mL 95%乙醇。 (4) 10%NaOH溶液、1%硫酸铜溶液、尿素、浓硝酸。 2、仪器:试管及试管夹、酒精灯。 四、操作方法 1、双缩脲反应 (1) 取一支干燥试管,加入少量尿素,用微火加热使之熔化,待熔化的尿素开始变硬时停止加 热。此时,尿素已缩合为双缩脲并放出氨气(可由气味辨别)。待试管冷却,加入约1mL10%NaOH溶液,振荡使其溶解,再加入1滴1%硫酸铜溶液。混匀后观察出现的粉红色。(2) 另取1支试管,加入1mL蛋白质溶液,再加入2mL 10%NaOH溶液摇匀,然后再加入2 滴1%的硫酸铜溶液。摇匀观察其颜色变化。 (3) 注意事项 加入的硫酸铜不可过量,否则会产生蓝色的氢氧化铜,从而掩盖了双缩脲反应的粉红色。 (4) 记载上述实验过程和结果,并解释现象。 2、茚三酮反应 (1) 取3支试管,分别加入蛋白质溶液、0.3%脯氨酸溶液、0.5%甘氨酸溶液各1mL,再加0.5mL 0.1%茚三酮-乙醇溶液,混匀后在小火上加热煮沸1-2min,放置冷却,观察颜色变化。 (2) 在滤纸的不同部位分别滴上一滴0.3%脯氨酸溶液、0.5%甘氨酸溶液,风干后再在原处滴 一滴0.1%茚三酮-乙醇溶液,在微火旁烘干显色,观察斑点出现及其颜色。 (3) 记载上述实验过程和结果,并解释现象。 3、黄色反应 向6个试管中按下表加试剂,观察现象并记录。

生物分离工程期末复习

生物分离工程复习题 第一章绪论 简答题: 1、简述生物分离技术的基本涵义及内容。 答:基本涵义:生物分离技术是指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物(发酵液、培养液)及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。 内容主要包括:离心分离、过滤分离、泡沫分离、萃取分离、沉淀(析)分离、膜分离、层析(色谱)分离、电泳分离技术以及产品的浓缩、结晶、干燥等技术。 2、物质分离的本质是有效识别混合物中不同溶质间物理、化学和生物学性质的差别,利用能够识别这些差别的分离介质和扩大这些差别的分离设备实现溶质间的分离或目标组分的纯化。请从物质的理化性质和生物学性质几个方面简述生物活性物质分离纯化的主要原理。 答:生物大分子分离纯化的主要原理是: 1)根据分子形状和大小不同进行分离,如差速离心与超离心、膜分离、凝胶过滤等; 2)根据分子电离性质(带电性)差异进行分离,如离子交换法、电泳法、等电聚焦法; 3)根据分子极性大小及溶解度不同进行分离,如溶剂提取法、逆流分配法、分配层析法、盐析法、等电点沉淀及有机溶剂分级沉淀等; 4)根据物质吸附性质的不同进行分离,如选择性吸附与吸附层析等; 5)根据配体特异性进行分离,如亲和层析法等。 填空题: 1.为了提高最终产品的回收率:一是提高每一级的回收率,二是减少操作 步骤。 2、评价一个分离过程效率的三个主要标准是:①浓缩程度②分离纯化程

度③回收率。 判断并改错: 原料目标产物的浓度越高,所需的能耗越高,回收成本越大。(×)改:原料目标产物的浓度越低。 选择题: 1. B 可以提高总回收率。 A.增加操作步骤 B.减少操作步骤 C.缩短操作时间 D.降低每一步的收率2.分离纯化早期,由于提取液中成分复杂,目的物浓度稀,因而易采用( A ) A、分离量大分辨率低的方法 B、分离量小分辨率低的方法 C、分离量小分辨率高的方法 D、各种方法都试验一下,根据试验结果确定 第二章细胞分离与破碎 概念题: 过滤:是在某一支撑物上放多孔性过滤介质,注入含固体颗粒的溶液,使液体通过,固体颗粒被截留,是固液分离的常用方法之一。 离心过滤:使悬浮液在离心力作用下产生离心压力,使液体通过过滤介质成为滤液,而固体颗粒被截留在过滤介质表面,从而实现固液分离,是离心与过滤单元操作的集成,分离效率更高。 填空题: 1.在细胞分离中,细胞的密度ρ S 越大,细胞培养液的密度ρ L 越小,则细 胞沉降速率越大。 2.过滤中推动力要克服的阻力有介质阻力和滤饼阻力,其中滤饼占主导作 用。 3.重力沉降过程中,固体颗粒受到重力,浮力,摩擦阻力的作用,当 固体匀速下降时,三个力的关系重力=浮力+摩擦阻力。 4.区带离心包括差速区带离心和平衡区带离心。

生化实验讲义2010(10个)

生物化学实验讲义 赵 国 芬 2010年9月

实验之前说明 1.各班学习委员将成员分成10个大组,每个大组中2人一小组,大组采用循环实 验的方法,同时开出不同的10个实验. 2.共开出10个不同的实验 实验一温度、pH及酶的激活剂、抑制剂对酶活性的影响 实验二牛奶中蛋白质的提取与鉴定 实验三血液葡萄糖的测定-福林(Folin)-吴宪氏法 实验四双缩脲测定蛋白质的含量 实验五血清蛋白质醋酸纤维薄膜电泳 实验六植物组织中还原糖和总糖的含量测定 实验七应用纸层析法鉴定动物组织中转氨基作用 实验八植物组织中维生素C的定量测定 实验九琥珀酸脱氢酶的作用及其竞争性抑制的观察 实验十植物组织中DNA的提取和鉴定 3.穿着要利索,做好实验记录 4.注意实验室卫生和安全. 一. 实验室规则:按照实验室的规则给学生讲解. 二. 生物化学所用的实验技术 1.样品: :血液、血浆、血清、组织 植物样品:果实、花蕾、茎等 无论用什么做材料,为了提取物质,需匀浆 2.移液管的使用: 移液管吸管 移液管 奥氏吸管 读数时视线与凹面相平,取液时要用吸管嘴吸,放出液体时注意嘴部液体的残留问题。 3.离心机的使用: 平衡(管平衡、机器平衡)缓起和慢停 4.分光光度计 机器原理和测定原理(比尔定律) 5.水浴锅的使用 三、实验报告的书写(用教务处统一印刷的报告纸写) 目的、原理、仪器、药品、步骤、结果及结论、讨论

实验一、温度、pH及酶的激活剂、抑制剂对酶活性的影响 一、实验目的 通过本实验了解酶催化的特异性以及pH、温度、抑制剂和激活剂对酶活力的影响,对于进一步掌握代谢反应及其调控机理具有十分重要的意义。 二、实验原理 酶的化学本质是蛋白质。凡是能够引起蛋白质变性的因素,都可以使酶丧失活性。此外,温度、pH和抑制剂、激活剂对酶的活性都有显著的影响。酶的活性通常是用测定酶作用底物在酶作用前后的变化来进行观察的。 本实验用唾液淀粉酶作用的底物—淀粉,被唾液淀粉酶分解成各种糊精、麦芽糖等水解产物的变化来观察该酶在各种环境条件下的活性。 淀粉被酶水解的变化,可以用遇碘呈不同颜色来观察。淀粉遇碘呈蓝色;糊精按分子从大到小的顺序,遇碘可呈蓝色、紫色、暗褐色和红色;最小的糊精和麦芽糖遇碘不呈现颜色反应。 三、试剂 1.0.5%淀粉溶液 2.碘化钾-碘溶液 3.1%尿素溶液。 4.1%CuSO4溶液 5.磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液pH5.0-8.0: 6.0.5%NaCl溶液。 7.唾液淀粉酶制备每人用自来水漱口3次,然后取20m1蒸馏水含于口中,半分钟后吐入烧杯中,纱布过滤,取滤液lOml,稀释至2Oml为稀释唾液,供实验用。 四、操作步骤 一、温度对酶活性的影响 (一)淀粉酶的观察 1、取3支大试管,编号后按表操作 2、在白色比色板上,置碘液2滴于各孔中,每隔1分钟,从第二管中取出反应

生物分离工程复习题库

生物分离工程复习题 一、名词解释 1.凝聚:在电解质作用下,破坏细胞菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态,使胶体粒子聚集的过程。 2.分配系数:在一定温度、压力下,溶质分子分布在两个互不相溶的溶剂里,达到平衡后,它在两相的浓度为一 常数叫分配系数。 3.絮凝:指在某些高分子絮凝剂存在下,在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程 4.过滤:是在某一支撑物上放过滤介质,注入含固体颗粒的溶液,使液体通过,固体颗粒留下,是固液分离的常 用方法之一。 5.萃取过程:利用在两个互不相溶的液相中各种组分(包括目的产物)溶解度的不同,从而达到分离的目的 6.吸附:是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力,使其富集在吸附剂表面的过程。 7.反渗析:当外加压力大于渗透压时,水将从溶液一侧向纯水一侧移动,此种渗透称之为反渗透。 8.离心沉降:利用悬浮液或乳浊液中密度不同的组分在离心力场中迅速沉降分层,实现固液分离 9.离心过滤:使悬浮液在离心力场作用下产生的离心力压力,作用在过滤介质上,使液体通过过滤介质成为滤液, 而固体颗粒被截留在过滤介质表面,从而实现固液分离,是离心与过滤单元操作的集成,分离效率更高 10.离子交换:利用离子交换树脂作为吸附剂,将溶液中的待分离组分,依据其电荷差异,依靠库仑力吸附在树脂 上,然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来,达到分离的目的。 11.固相析出技术:利用沉析剂(precipitator)使所需提取的生化物质或杂质在溶液中的溶解度降低而形成无定 形固体沉淀的过程。 12.助滤剂:助滤剂是一种具有特殊性能的细粉或纤维,它能使某些难以过滤的物料变得容易过滤 13.色谱技术:是一组相关分离方法的总称,色谱柱的一般结构含有固定相(多孔介质)和流动相,根据物质在两 相间的分配行为不同(由于亲和力差异),经过多次分配(吸附-解吸-吸附-解吸…),达到分离的目的。 14.有机溶剂沉淀:在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂,降低溶质的溶解度,使其沉淀析出。 15.等电点沉淀:调节体系pH值,使两性电解质的溶解度下降,析出的操作称为等电点沉淀。 16.膜分离:利用膜的选择性(孔径大小),以膜的两侧存在的能量差作为推动力,由于溶液中各组分透过膜的迁 移率不同而实现分离的一种技术。 17.化学渗透破壁法:某些化学试剂,如有机溶剂、变性剂、表面活性剂、抗生素、金属螯合剂等,可以改变细胞 壁或细胞膜的通透性,从而使胞内物质有选择地渗透出来。 18.超临界流体:超临界流体是状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点——临界点后的流体。 19.反渗透:在只有溶剂能通过的渗透膜的两侧,形成大于渗透压的压力差,就可以使溶剂发生倒流,使溶液达到 浓缩的效果,这种操作成为反渗透。 20.树脂工作交换容量:单位质量干树脂或单位体积湿树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数称为树脂交换容量,在 充填柱上操作达到漏出点时,树脂所吸附的量称为树脂工作交换容量。 21.色谱阻滞因数:溶质在色谱柱(纸、板)中的移动速率与流动相移动速率之比称为阻滞因数,以Rf表示。 22.膜的浓差极化:是指但溶剂透过膜,而溶质留在膜上,因而使膜面浓度增大,并高于主体中浓度。 23.超滤:凡是能截留相对分子量在500以上的高分子膜分离过程称为超滤,它主要是用于从溶剂或小分子溶质中 将大分子筛分出来。 24.生物分离技术:是指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物(发酵液、培养液)及其生物化学产品 中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。 25.物理萃取:即溶质根据相似相溶的原理在两相间达到分配平衡,萃取剂与溶质之间不发生化学反应。 26.化学萃取:则利用脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶性复合分子实现溶质向有机相的分配。 27.盐析:是利用不同物质在高浓度的盐溶液中溶解度的差异,向溶液中加入一定量的中性盐,使原溶解的物质沉 淀析出的分离技术。 28.有机聚合物沉析:利用生物分子与某些有机聚合物形成沉淀而析出的分离技术称为有机聚合物沉析。 29.离子交换平衡:当正反应、逆反应速率相等时,溶液中各种离子的浓度不再变化而达平衡状态,即称为离子交 换平衡。 30.功能基团:离子交换树脂中与载体以共价键联结的不能移动的活性基团,又称功能基团 31.平衡离子:离子交换树脂中与功能基团以离子键联结的可移动的平衡离子,亦称活性离子。 32.树脂的再生:就是让使用过的树脂重新获得使用性能的处理过程,树脂的再生反应是交换吸附的逆反应。 33.层析分离:是一种物理的分离方法,利用多组分混合物中各组分物理化学性质的差别,使各组分以不同的程度 分布在两个相中。 34.流动相:在层析过程中,推动固定相上待分离的物质朝着一个方向移动的液体、气体或租临界体等,都称为流 动相。 35.正相色谱:是指固定相的极性高于流动相的极性,因此,在这种层析过程中非极性分子或极性小的分子比极性 大的分子移动的速度快,先从柱中流出来。

2020年高考一轮复习第一单元第1讲走近细胞讲义(必修1)(生物解析版)

[考纲明细] 1.原核细胞和真核细胞的异同(Ⅱ) 2.细胞学说的建立过程(Ⅰ) 3.实验:用显微镜观察多种多样的细胞 课前自主检测 判断正误并找到课本原话 1.单细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作,共同完成一系列复杂的生命活动。(P4—正文)(×) 2.一个分子或一个原子均属于系统,也属于生命系统。(P6—思考与讨论)(×) 3.一棵松树无系统层次,一只草履虫属于细胞和个体层次。(P6—思考与讨论)(√) 4.人工合成脊髓灰质炎病毒,认为人工制造了生命。(P6—拓展题)(×) 5.蓝藻(又名蓝细菌),包括蓝球藻、颤藻、念珠藻、发菜。(P9—图-13)(√) 6.蓝藻细胞内含有叶绿体,叶绿体中含藻蓝素和叶绿素,是能进行光合作用的自养生物。(P9—正文)(×) 7.原核细胞没有细胞核和染色体,但有一个链状DNA分子位于拟核。(P10—正文)(×) 8.细胞学说揭示细胞统一性和多样性。(P10—正文)(×) 9.施莱登和施旺总结出“细胞通过分裂产生新细胞”。(P11—资料分析)(×) 10.支原体可能是最小、最简单的细胞。(P12—科学前沿)(√) 11.除病毒以外,生物体都以细胞作为结构和功能的基本单位。(P13—本章小结)(√)

(2017·海南高考)下列关于原核生物的叙述,错误的是( ) A.大肠杆菌的细胞内有核糖体 B.细胞对物质的吸收具有选择性 C.拟核区中含有环状的DNA分子 D.蓝藻细胞的叶绿体中含有叶绿素 答案 D 解析大肠杆菌是原核生物,细胞内只有核糖体一种细胞器,A正确;细胞膜的存在,使细胞有选择性地从环境中吸收物质,B正确;原核细胞的拟核区的DNA分子是大型环状的,不与蛋白质结合,C正确;蓝藻细胞为原核细胞,不含叶绿体,D错误。 知识自主梳理 一、生命活动离不开细胞 01细胞是生物体结构和功能的基本单位。 1.□ 2.病毒□02无细胞结构,但必须依赖宿主□03活细胞才能进行正常的生命活动。 04单个细胞完成各项生命活动。 3.单细胞生物依赖□ 05各种分化的细胞密切合作,共同完成复杂的生命活动。 4.多细胞生物依赖□ 二、生命系统的结构层次 1.结构层次 01组织→□02器官→□03系统→个体→种群→□04群落→□05生态系统→生细胞→□ 物圈。 2.相互关系 06层层相依,又各自有特定的组成、结构和 (1)从生物圈到细胞,生命系统□ 07单细胞生物是地球上最早出现的生命形式。 功能。□

生物分离工程期末复习题

填空题 1. .根据吸附剂与吸附质之间存在的吸附力性质的不同,可将吸附分为物理吸附、化学吸附和交换吸附; 2. 比表面积和孔径是评价吸附剂性能的主要参数。 3. 层析操作必须具有固定相和流动相。 4. 溶质的分配系数大,则在固定相上存在的几率大,随流动相的移动速度 小。 5. 层析柱的理论板数越多,则溶质的分离度越大。 6. 两种溶质的分配系数相差越小,需要的越多的理论板数才能获得较大的 分离度。 7. 影响吸附的主要因素有吸附质的性质,温度,溶液pH值,盐的浓度和吸附物的浓度与吸附剂的用量; 8. 离子交换树脂由网络骨架(载体),联结骨架上的功能基团(活性基)和可交换离子组成。 9. 电泳用凝胶制备时,过硫酸铵的作用是引发剂(提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚合所必需的自由基);甲叉双丙烯酰胺的作用是交联剂(丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链);TEMED的作用是增速剂(催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的聚合); 10. 影响盐析的因素有溶质种类,溶质浓度,pH 和温度; 11. 在结晶操作中,工业上常用的起晶方法有自然起晶法,刺激起晶法和晶种起晶法; 12. 简单地说离子交换过程实际上只有外部扩散、部扩散和化学交换反应三步;

13. 在生物制品进行吸附或离子交换分离时,通常遵循Langmuir 吸附方程,其形式为c K c q q 0+= 14. 反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的,而流动相是 极性强 的; 15. 等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其 等电点 的不同; 16. 离子交换分离操作中,常用的洗脱方法有 静态洗脱 和 动态洗脱 ; 17. 晶体质量主要指 晶体大小 , 形状 和 纯度 三个方面; 18. 亲和吸附原理包括 配基固定化 , 吸附样品 和 样品解析 三步; 19. 根据分离机理的不同,色谱法可分为 吸附、离交、亲和、凝胶过滤色谱 20. 蛋白质分离常用的色谱法有 免疫亲和色谱法, 疏水作用色谱法 , 金属螯合色谱法 和 共价作用色谱法 ; 21. SDS-PAGE 电泳制胶时,加入十二烷基磺酸钠(SDS )的目的是消除各种待分离蛋白的 分子形状 和 电荷 差异,而将 分子量 作为分离的依据;加入二硫叔糖醇的目的是 强还原剂,破坏半胱氨酸间的二硫键 ; 22. 影响亲和吸附的因素有 配基浓度 、 空间位阻 、 配基与载体的结合位点 、 微环境 和 载体孔径 ; 23. 阳离子交换树脂按照活性基团分类,可分为 强酸性阳离子交换树脂 、 弱酸性 和 中强酸性 ;其典型的活性基团分别有 3 、 COOH - 、2)(OH PO -; 24. 阴离子交换树脂按照活性基团分类,可分为强碱性、 弱碱性 和 中强碱 性 ;其典型的活性基团分别有-+OH CH RN 33)(、2NH -、兼有以上两种基团; 25. 影响离子交换选择性的因素有 离子水合半径 、 离子价 、 离子强度 、 溶液pH ,温度 、溶液浓度 、 搅拌速率 、和 交联度、膨胀度、颗粒大小 ;

生物化学实验讲义

生物化学实验报告 姓名: 专业: 院系: 学号:

实验一蛋白质分子量测定------凝胶层析法 一、实验原理 凝胶层析法是利用凝胶把分子大小不同的物质分开的一种方法,又叫做分子筛层析法,排阻层析法。凝胶本身是一种分子筛,它可以把分子按大小不同进行分离,如同过筛可以把大颗粒与小颗粒分开一样。但这种“过筛”与普通的过筛不一样。将凝胶颗粒放在适宜溶剂中浸泡,使其充分戏液膨胀,然后装入层析柱中,加入欲分离的混合物后,再以同一溶剂洗脱,在洗脱过程中,大分子不能进入凝胶内部而沿凝胶颗粒间的缝隙最先流出柱外,而小分子可以进入凝胶内部,流速缓慢,以致最后流出柱外,从而使样品中分子大小不同的物质得到分离。 凝胶是由胶体溶液凝结而成的固体物质,无论是天然凝胶还是人工凝胶,它们的内部都具有很微细的多孔网状结构。凝胶层析法常用的天然凝胶是琼脂糖凝胶,人工合成的凝胶是聚丙烯酰胺凝胶和葡聚糖凝胶,后者的商品名为Sephadex型的各种交联葡聚糖凝胶,它具有不同孔隙度的立体网状结构的凝胶,不溶于水。 这种聚合物的立体网状结构,其孔隙大小与被分离物质分子的大小有相应的数量级。在凝胶充分溶胀后,交联度高的,孔隙小,只有相应的小分子可以通过,适于分离小分子物质。相反,交联度低得孔隙大,适于分离大分子物质。利用这种性质可分离不同分子量的物质。 以下进一步来说明凝胶层析的原理。将凝胶装载柱后,柱床总体

积称为“总体积”,以Vt表示。实质上Vt是由Vo,Vi与Vg三部分组成,即Vt=Vi+Vg+Vo。Vo称为“孔隙体积”或“外体积”又称“外水体积”,即存在于柱床内凝胶颗粒外面孔隙之间的水相体积,相应于一般层析柱法中内流动相体积;Vi为内体积,即凝胶颗粒内部所含水相的体积,Vg为凝胶本身的体积,因此Vt-Vo等于Vi+Vg。 洗脱体积与Vo及Vi之间的关系可用下式表示: Ve=Vo+KdVi 式中Ve为洗脱体积,自加入样品时算起,到组分最大浓度(峰)出现时所流出的体积;Kd为样品组分在二相间的分配系数,也可以说Kd是分子量不同的溶质在凝胶内部和外部的分配系数。它只与被分离物质分子的大小和凝胶颗粒孔隙的大小分布有关,而与柱的长短粗细无光,也就是说它对每一物质为常数,与柱的物理条件无关。Kd 可通过实验求得,上式可改写成: Kd=(Ve-Vo)/Vi 上式中Ve为实际测得的洗脱体积;Vo可用不被凝胶滞留的大分子物质的溶液通过实际测量求出;Vi可由g.Wr求得。因此,对一层析柱凝胶床来说,只要通过实际实验得知某一物质的洗脱体积Ve就可算出它的Kd值。 Vo表示外体积;Vi内体积;Ve II、Ve III分别代表组分II和III的洗脱体积。Kd可以有下列几种情况: 1、当Kd=0时,则Ve=Vo。即对于根本不能进入凝胶内部的大分子物质,洗脱体积等于空隙体积。

生物分离工程题库+答案

《生物分离工程》题库 一、填充题 1. 生物产品的分离包括R 不溶物的去除 ,I 产物分离 ,P 纯化 和P 精 制 ; 2. 发酵液常用的固液分离方法有 过滤 和 离心 等; 3. 离心设备从形式上可分为 管式 , 套筒式 , 碟片式 等型式; 4. 膜分离过程中所使用的膜,依据其膜特性(孔径)不同可分为 微滤膜 , 超滤膜 , 纳滤膜 和 反渗透膜 ; 5. 多糖基离子交换剂包括 离子交换纤维素 和 葡聚糖凝胶离子交换剂 两大类; 6. 工业上常用的超滤装置有 板式 , 管式 , 螺旋式和 中空纤维式 ; 7. 影响吸附的主要因素有 吸附质的性质 , 温度 , 溶液pH 值 , 盐的浓度 和 吸附物的浓度与吸附剂的用量 ; 8. 离子交换树脂由 网络骨架 (载体) , 联结骨架上的功能基团 (活性基) 和 可 交换离子 组成。 9. 电泳用凝胶制备时,过硫酸铵的作用是 引发剂( 提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚 合所必需的自由基) ; 甲叉双丙烯酰胺的作用是 交联剂(丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作 用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链) ; TEMED 的作用是 增速剂 (催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的 聚合 ); 10 影响盐析的因素有 溶质种类 , 溶质浓度 , pH 和 温度 ; 11.在结晶操作中,工业上常用的起晶方法有 自然起晶法 , 刺激起晶法 和 晶种起晶法 ; 12.简单地说离子交换过程实际上只有 外部扩散 、内部扩散 和化学交换反应 三步; 13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时,通常遵循Langmuir 吸附方程,其形式为c K c q q 0+= 14.反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的,而流动相是 极性强 的;常用的固定相有C 8 辛烷基 和 十八烷基C 18 ;常用的流动相有 乙腈 和 异丙醇 ; 15.超临界流体的特点是与气体有相似的 粘度和扩散系数 ,与液体有相似的 密度 ; 16.离子交换树脂的合成方法有 加聚法 和 逐步共聚法 两大类;

2018高三生物一轮复习讲义

2018高三生物一轮复习讲义 第1讲高三生物一轮复习建议 (4) 第2讲细胞的分子组成与结构经典精讲 (6) 第3讲细胞的代谢经典精讲(上) (8) 第4讲细胞的代谢经典精讲(下) (9) 第5讲细胞的增殖经典精讲 (11) 第7讲遗传的细胞基础经典精讲 (16) 第8讲遗传的分子基础经典精讲 (19) 第9讲遗传规律经典精讲(上) (21) 第10讲遗传规律经典精讲(下) (22) 第11讲生物的变异与进化经典精讲(上) (24) 第12讲生物的变异与进化经典精讲(下) (25) 第13讲人类遗传病经典精讲 (27) 第14讲植物的激素调节经典精讲 (30) 第15讲动物生命活动的调节经典精讲(上) (32) 第16讲动物生命活动的调节讲点精讲(下) (34) 第17讲人体的内环境与稳态经典精讲(上) (36) 第18讲人体的内环境与稳态经典精讲(下) (37) 第19讲种群与群落经典精讲 (40)

第20讲生态系统及生态环境的保护经典精讲 (42) 第21讲选修一:生物技术与实践精讲 (44) 第22讲选修三:现代生物科技专题经典精讲(上) (46) 第23讲选修三:现代生物科技专题经典精讲(下) (48) 第24讲高三生物一轮复习综合验收试题精讲(上) (50) 第25讲高三生物一轮复习综合验收试题精讲(下) (52) 第26讲分子与细胞2017新题赏析 (54) 第27讲遗传与进化2017新题赏析 (57) 第28讲稳态与环境2017新题赏析 (59) 第29讲综合题目2017新题赏析 (61) 讲义参考答案 (64)

第1讲高三生物一轮复习建议 试题分析 一、由点到面,将知识结构化 题一:下列过程中不属于胞吐作用的是( ) A. 浆细胞分泌抗体到细胞外的过程 B. mRNA从细胞核到细胞质的过程 C. 分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程 D. 突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程 题二:HIV属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。回答下列问题: (1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的________,以其作为模板,在________的作用下合成___________,获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞。 (2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是______,该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,检测的原理是_______。 (3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见,但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分___________细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有____________癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。 一、由点到面,将知识结构化 二、形成理性思维的能力与习惯 假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等,且对于A和a这对等位基因来说只有Aa 一种基因型。回答下列问题: (1)若不考虑基因突变和染色体变异,则该果蝇种群中A基因频率: a基因频率为______。理论上,该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为_______,A基因频率为_______。 (2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型,且比例为2:1,则对该结果最合理的解释是_______________。根据这一解释,第一代再随机交配,第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为_________。 二、形成理性思维的能力与习惯

生物分离工程期末复习资料

第一章 1.生物分离工程的一般过程P4 答:①发酵液的预处理主要采用凝聚和絮凝等技术来加速固相,液相分离,提高过滤速度。过滤、离心是其最基本的单元操作。 ②产物的提取采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作。 ③产物的精制常采用色谱分离技术,有层析、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱。 ④成品的加工处理浓缩、结晶、干燥 第二章 一、概念: 1.发酵液的预处理:指采用凝聚和絮凝等技术来加速固相、液相分离,提高过滤速度。 2.凝集(凝聚):指在投加的化学物质(如水解的凝聚剂,铝、铁的盐类或石灰等)作用下,发酵液中的 胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。 3.絮凝:指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用,使胶粒形成粗大絮凝团的过程。 4.离心分离:指在离心场的作用下,将悬浮液中的固相和液相加以分离的方法。主要用于颗粒较细的悬 浮液和乳浊液的分离。(分为差示离心、均匀介质离心、密度梯度离心、等密度梯度离心和平衡等密度离心。) 5.等电点沉淀法:利用蛋白质等两性化合物在等电点时溶解度最低,易产生沉淀的性质,用酸化剂或碱化 剂调节发酵液的pH,使其达到菌体蛋白的等电点而产生沉淀。 二、填空: 1、按过滤时料液流动方向的不同,分为常规过滤和错流过滤。 2、可溶性杂蛋白的去除法包括:等电点沉淀法、热处理法、化学变性沉淀法和吸附法 三、问答 1、发酵液的一般特征? ①组成大部分为水; ②发酵产物的浓度较低; ③发酵液中的悬浮固形物主要是菌体和蛋白的胶状物; ④含有培养基中的残留成分,如无机盐类、非蛋白质大分子及其降解产物; ⑤含有其他少量代谢副产物;

⑥含有色素、毒性物质。热原质等有机杂质。 2、常用的絮凝剂有什么? 无极絮凝剂:Al2(SO4)3·18H2O (明矾)、氯化钙、氯化镁碱式氯化铝、高分子无机聚合物等。 有机絮凝剂:壳多糖及其衍生物、明胶、丙烯酰胺类、聚苯乙烯类、聚丙烯酰类聚乙烯亚胺类。 3、影响絮凝效果的因素? 答:①絮凝剂的种类; ②絮凝剂浓度; ③ pH; 最关键因素,影响絮凝剂活性基团的解离度。 ④搅拌转速和时间。 4、发酵液预处理的方法? 答:①凝聚和絮凝方法 ②加热法 ③调节PH法 ④加水稀释法 ⑤加入助滤剂法 ⑥加吸附剂法或加盐法 ⑦高价态无机离子去除法 Ca2+——草酸、草酸钠→形成草酸钙沉淀 Mg2+——三聚磷酸钠(Na5P3P10)→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物 Fe3+——黄血盐(K4Fe(CN)6) →普鲁士蓝淀 ⑧可溶性杂蛋白的去除法 3、VB12发酵液絮凝预处理的研究 答:由正交试验确定影响絮凝的主要因素,结果表明,最佳絮凝条件:絮凝剂为聚合氯化铝、加入体积分数7%,pH6、搅拌速度14r/min、搅拌时间45s。通过加压过滤实验,得到絮凝后

生物化学实验

生物化学实验讲义 化学工程与技术学院 基础部

实验一酪蛋白的制备 一、目的 学习从牛乳中制备酪蛋白的原理和方法。 二、原理. 牛乳中主要的蛋白质是酪蛋白,含量约为35g/L。酪蛋白是一些含磷蛋白质的混合物,等电点为4.7。利用等电点时溶解度最低的原理,将牛乳的pH调至4.7时,酪蛋白就沉淀出来。用乙醇洗涤沉淀物,除去脂类杂质后便可得到纯的酪蛋白。 三、器材 1 、离心机2、.抽滤装置 3、精密pH试纸或酸度计 4、电炉 5、烧杯 6、温度计. 四、试剂与材料 1、牛奶2500mL 2、95%乙醇1200mL 3、无水乙醚1200mL

4、0.2mol/L pH 4.7醋酸—醋酸钠缓冲液3000mL 5、.乙醇—乙醚混合液2000mL 五、操作 1、将100mL牛奶加热至40℃。在搅拌下慢慢加入 预热至40℃、pH 4.7的醋酸缓冲液100 mL。用精密pH试纸或酸度计调pH至4.7。将上述悬浮液冷却至室温。离心15分钟(3 000r/min)。弃去清液,得酪蛋白粗制品。 2、用水洗沉淀3次,离心10分钟(3000r/min), 弃去上清液。 3、在沉淀中加入30mL乙醇,搅拌片刻,将全部悬 浊液转移至布氏漏斗中抽滤。用乙醇—乙醚混合液洗沉淀2次。最后用乙醚洗沉淀2次,抽干。 4、将沉淀摊开在表面皿上,风干;得酪蛋白纯晶。 5、准确称重,计算含量和得率。 含量:酪蛋白g/100mL牛乳(g%)

得率: 测得含量 100 % 理论含量 思考题 1、制备高产率纯酪蛋白的关键是什么? 实验二小麦萌发前 后淀粉酶活力的比较 一、目的 1.学习分光光度计的原理和使用方法。 2.学习测定淀粉酶活力的方法。 3.了解小麦萌发前后淀粉酶活力的变化。 二、原理 种子中贮藏的糖类主要以淀粉的形式存在。淀粉酶能使淀粉分解为麦芽糖。 2(C6H10O5)n +nH2O nC12H22O11 麦芽糖有还原性,能使3,5---二硝基水杨酸还原成棕色的3-氨基-5-硝基水扬酸。后者可用分光光度计测定。

生物分离工程总复习题

第一章复习题 1.生物分离工程在生物技术中的地位? 2.生物分离工程的特点是什么? 3.生物分离工程可分为几大部分,分别包括哪些单元操作? 4.在设计下游分离过程前,必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠? 5.生物分离效率有哪些评价指标? 第二章复习题 1.简述细胞破碎的意义 2.细胞破碎方法的大致分类 3.化学渗透法和机械破碎法相比有哪些优缺点? 第三章复习题 1.常用的蛋白质沉淀方法有哪些? 2.影响盐析的主要因素有哪些? 3.何谓中性盐的饱和度? 4.盐析操作中,中性盐的用量(40% 硫酸铵饱和度)如何计算?5.简述盐析的原理。6.简述有机溶剂沉析的原理。 7.简述等电点沉析的原理。 第四章复习题 1.膜分离技术的概念 2.膜的概念 3.根据膜孔径大小,膜分离技术的分类 4.基本的膜材料有哪些? 5.常用的膜组件有哪些? 6.何谓反渗透?实现反渗透分离的条件是什么?其特点有哪些? 7.强制膜分离的概念? 8.电渗析的工作原理? 9.膜污染的主要原因是什么?常用的清洗剂有哪些?如何选择? 10.膜分离在生物产物的回收和纯化方面的应用有哪些方面? 第五章复习题 1.什么是萃取过程? 2.液-液萃取从机理上分析可分为哪两类? 3.常见物理萃取体系由那些构成要素? 4.何谓萃取的分配系数?其影响因素有哪些? 5.何谓超临界流体萃取?其特点有哪些?有哪几种方法? 6.何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些? 7.反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理 第六章复习题 1.影响吸附的主要因素? 2.亲和吸附的原理和特点是什么? 3.常用的离子交换树脂类型有哪些? 4.影响离子交换速度的因素有哪些? 5.用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些哪些特殊要求,主要有哪几类? 第七章复习题

高中生物一轮复习:必修一复习提纲

高中生物一轮复习:必修一复习提纲 第一章走近细胞 第一节从生物圈到细胞 知识梳理: 1病毒没有细胞结构,但必须依赖(活细胞)才能生存。 2生命活动离不开细胞,细胞是生物体结构和功能的(基本单位)。 3生命系统的结构层次:(细胞)、(组织)、(器官)、(系统)、(个体)、(种群)(群落)、(生态系统)、(生物圈)。 4血液属于(组织)层次,皮肤属于(器官)层次。 5植物没有(系统)层次,单细胞生物既可化做(个体)层次,又可化做(细胞)层次。6地球上最基本的生命系统是(细胞)。 第二节细胞的多样性和统一性 知识梳理: 一、高倍镜的使用步骤(尤其要注意第1和第4步) 1在低倍镜下找到物象,将物象移至(视野中央), 2 转动(转换器),换上高倍镜。 3调节(光圈)和(反光镜),使视野亮度适宜。 4 调节(细准焦螺旋),使物象清晰。 二、显微镜使用常识 1调亮视野的两种方法(放大光圈)、(使用凹面镜)。 2高倍镜:物象(大),视野(暗),看到细胞数目(少)。 低倍镜:物象(小),视野(亮),看到的细胞数目(多)。 3物镜:(有)螺纹,镜筒越(长),放大倍数越大。

目镜:(无)螺纹,镜筒越(短),放大倍数越大。 三、原核生物与真核生物主要类群: 原核生物:蓝藻,含有(叶绿素)和(藻蓝素),可进行光合作用。细菌:(球菌,杆菌,螺旋菌,乳酸菌) 放线菌:(链霉菌) 支原体,衣原体,立克次氏体 真核生物:动物、植物、真菌:(青霉菌,酵母菌,蘑菇)等 四、细胞学说 1创立者:(施莱登,施旺) 2内容要点:P10,共三点 3揭示问题:揭示了(细胞统一性,和生物体结构的统一性)。 五、真核细胞和原核细胞的比较 第二章组成细胞的元素和化合物 第一节细胞中的元素和化合物 知识梳理: 统一性:元素种类大体相同 1、生物界与非生物界差异性:元素含量有差异 2组成细胞的元素 大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 主要元素:C、H、O、N、P、S 含量最高的四种元素:C、H、O、N 基本元素:C(干重下含量最高) 质量分数最大的元素:O(鲜重下含量最高) 3组成细胞的化合物 无机化合物水(含量最高的化合物) 无机盐 糖类 有机化合物脂质 蛋白质(干重中含量最高的化合物)

生物分离工程期末复习题

填空题 1. 为了提高最终产品的回收率一是(提高每步分离效率),二是(减少分离步骤)。 2. 评价一个分离过程效率的三个主要标准是:(浓缩率),(分离系数)和(产品回收程度) 3?生物产品的分离过程包括发酵液的预处理和(液固分离),(产品的提取),(产品的精制) 和(产品的加工处理)。 4?生化反应所起的作用是产生目的产物,指标是(产率)和(转化率),而生物分离解决的 是如何从反应液中获取这些物质,涉及的是(收率)和(纯度)。 5?生物分离的主要任务:从发酵液和细胞培养液中以(最高的效率),(理想的纯度)和(最小的能耗)把目的产物分离出来。 6?生物分离过程的特点包括:(生物分离过程的体系特殊),(生物分离过程的工艺流程特殊),(生物分离过程的成本特殊)。 7. 物质分离的本质是识别混合物中不同溶质间(物理),(化学)和(生物)性质的差别利用 能识别这些差别的(分离介质)和扩大这些差别的(分离设备) 8. 性质不同的溶质在分离操作中具有不同的(传质速率)和或(平衡状态) 9. 平衡分离是根据溶质在两相间(分配平衡)的差异实现分离;溶质达到分配。平衡为扩散 传质过程,推动力仅取决于系统的(热力学性质)。 10. 差速分离是利用外力驱动溶质迁移产生的(速度差)进行分离的方法。 1. 在细胞分离中,细胞的密度越(大),细胞培养液的密度越(小),则细胞沉降 2. 区带离心包括(差速)区带离心和(等密度)区带离心。

3. 为使过滤进行的顺利通常要加入(惰性助滤剂)。 4. 发酵液常用的固液分离方法有(离心)和(过滤)等。 5?常用离心设备可分为(离心沉降)和(离心过滤)两大类; 6?常用的工业絮凝剂有(无机絮凝剂)和(有机絮凝剂)两大类。 7. 工业生产中常用的助滤剂有(硅藻土)和(珍珠岩粉)。 8. 重力沉降过程中,固体颗粒受到(重力),(浮力),(摩擦阻力)的作用, 固体匀速下降时,三个力的关系(重力=浮力+摩擦阻力)。 9. 发酵液预处理的方法包括:(凝集),(絮凝),(加热法);(调节pH法),(加水稀释法),加入(助滤剂)和(吸附剂)。 10. 发酵液中胶粒保持稳定的原因:(双电层)和(蛋白质周围水化层)结构。 11. 发酵液预处理过程中的相对纯化主要包括去除(高价态无机离子),(可溶性杂蛋白质),(色素)和(多糖类物质)。 12. 发酵液中杂蛋白的去除方法主要有(等电点沉淀法),(热处理法)和(化学变性沉淀法)。 13. 差速区带离心用于分离(大小)不同的颗粒,与颗粒(密度)无关。等密度区带离心包 括(预形成梯度密度离心)和(自形成梯度密度离心)两种方式。离心达到平衡后,样品颗粒的区带形状和平衡位置(不再发生变化)。 1?单从细胞直径的角度,细胞(直径越小),所需的压力或剪切力越大,细胞越 2. 常用的化学细胞破碎方法有(.酸碱法),(盐法),(表面活性剂处理),(有机溶剂法)和(螯合剂)。 3. 包涵体的溶解需要打断蛋白质分子和分子间的(共价键),(离子键),疏水作用及静电 作用等,使多肽链伸展。因此,包涵体的溶解需要强的变性剂,如(8mol/L尿素)和(6mol/L 盐

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