生物选修1人教版：全册精品教案（72页）

这是一份高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》本册综合教案，共72页。教案主要包含了基础知识，腐乳制作的实验设计，课题成果评价等内容，欢迎下载使用。






生物科教案
（选修一）





授课时间：
课题
果酒和果醋的制作
课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
①说明果酒和果醋的制作原理[
②设计制作果酒和果醋的装置
③完成果酒和果醋制作并掌握基本方法。K]
能力与方法目标
①提高探究意识
②提高动手操作能力、与人协作能力
③对结果进行分析与评价的能力
情感态度价值观目标
①认同我国古代劳动人民的智慧，激发学生的民族自豪感，同时渗透STS教育。
②体会到成功的乐趣
教学重点
说明果酒和果醋的制作原理，设计制作装置，制作出果酒和果醋。
教学难点
制作过程中发酵条件的控制。
教法
讲述法
教学过程
　　引言：
　　在中华民族悠久的历史长河中，很多事物都走在世界前列，酒也一样，有着它本身的光辉篇章。在酒的记载中，有许多关于酒的有趣传说。猿猴酿酒说——猿猴的主要食物就是含糖水果，猿猴在水果成熟的季节收贮大量的水果在“石洼”中，一段时间后，就有特殊香味的液体流出，这就是最早的果酒。
　　在国内市场上，近几年出现了越来越多的果酒，如枸杞酒、青梅酒等。
　　果酒与生活——果酒中虽然含有酒精，但含量与白酒、啤酒和葡萄酒比起来非常低，一般为5到10度，最高的也只有14度。因此，被很多成年人当作饭后或睡前的软饮料来喝。
　　　　下面我们来学习果酒和果醋制作的相关知识。

　　一、基础知识
（一）果酒制作的原理
知识要点：1. 酵母菌的兼性厌氧生活方式；2.发酵需要的适宜条件；3.传统发酵技术所使用的酵母菌的来源。
（二）果醋制作的原理
知识要点：1.酒变醋的原理；2.控制发酵条件的作用；3.制醋所利用的醋酸菌的来源。
（三）、实验案例
制作葡萄酒和葡萄醋
建议将实验安排在秋季的9月或10月进行。在这段时间内进行实验，有如下优点：（1）正值收获季节，葡萄的价格便宜，品种多样；（2）此时葡萄上的酵母菌数量多且生活力强，发酵酿酒的效果好；（3）温度适宜，发酵现象非常明显。实验的具体操作步骤如下。
1.对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实验用具进行清洗并消毒。先用温水反复冲洗几次,再用体积分数为75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。
2. 取葡萄500 g，去除枝梗和腐烂的子粒。
3. 用清水冲洗葡萄1～2遍除去污物，注意不要反复多次冲洗。
4. 用榨汁机榨取葡萄汁后，将其装入发酵瓶中（装置参见教材图1-4b），或将葡萄打成浆后，用洁净的纱布过滤至发酵瓶中，盖好瓶盖。如果没有合适的发酵装置，可以用500 mL的塑料瓶替代，但注入的果汁量不要超过塑料瓶总体积的2/3。
5. 将发酵瓶置于适宜的温度下发酵。
6. 由于发酵旺盛期CO2的产量非常大，因此需要及时排气，防止发酵瓶爆裂。如果使用简易的发酵装置，如瓶子（最好选用塑料瓶），每天要拧松瓶盖2～4次，进行排气。
7. 10 d以后，可以开始进行取样检验工作。例如，可以检验酒味、酒精的含量、进行酵母菌的镜检等工作。
8. 当果酒制成以后，可以在发酵液中加入醋酸菌或醋曲，然后将装置转移至30～35 ℃的条件下发酵，适时向发酵液中充气。如果找不到醋酸菌菌种或醋曲，可尝试自然接种，但效果不是很好。如果没有充气装置，可以将瓶盖打开，在瓶口盖上纱布，以减少空气中尘土等的污染。
（四）、课题成果评价
（一）果酒的制作是否成功
发酵后取样，通过嗅味和品尝进行初步鉴定。此外，还可用显微镜观察酵母菌，并用重铬酸钾检验酒精的存在。如果实验结果不理想，请学生分析失败原因，然后重新制作。
（二）果醋的制作是否成功
首先通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH作进一步的鉴定。此外，还可以通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其数量作进一步鉴定。

（一）旁栏思考题
1.你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？
答：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？
提示：需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。例如，榨汁机、发酵装置要清洗干净；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30～35 ℃？
答：温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20 ℃左右最适合酵母菌繁殖。因此需要将温度控制在其最适温度范围内。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～35 ℃，因此要将温度控制在30～35 ℃。
4.制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？
答：醋酸菌是好氧菌，在将酒精变为醋酸时需要氧的参与，因此要适时向发酵液中充气。
（二）［资料］发酵装置的设计讨论题
请分析此装置中的充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？结合果酒、果醋的制作原理，你认为应该如何使用这个发酵装置？
答：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CO2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连接，其目的是防止空气中微生物的污染，其作用类似巴斯德的鹅颈瓶。使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。
（三）练习
2.提示：大规模生产时需要进行更为全面周详的考虑，如原料的来源与选择、菌种的培育与选择、发酵的设备、发酵条件的自动化控制，以及如何严格控制杂菌污染；等等。此外，无论是葡萄酒或葡萄醋，实验时所检测的发酵液，并非商品意义上的产品。在实际生产中还需沉淀过滤、灭菌装瓶等获得成品酒或醋。葡萄酒还需在一定设施和条件下（如橡木桶和地窖）进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。
板书设计
1. 基础知识：
2. 果酒制作原理
果醋制作原理
2.实验设计：试验流程 资料
3.操作提示
4.结果分析与评价
5.课题延伸
6.相关连接
讲后语 学生通过果酒和果醋的制作，使他们的动手动脑能力得到了很大的锻炼，同时这节课也是在充分发挥学生的主体地位的思想指导下进行的
检查记录及评语
授课时间：
课题
腐乳的制作
课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
1.以制作腐乳为例，了解传统发酵技术的应用，说明腐乳制作过程的科学原理。
2.说出腐乳制作的流程，知道影响发酵的因素。
3.根据实验流程示意图和提供的资料，设计实验步骤，尝试腐乳制作的过程。
4.理解实验变量的控制，分析影响腐乳品质的条件
能力与方法目标
①提高探究意识
②提高动手操作能力、与人协作能力
③对结果进行分析与评价的能力
情感态度价值观目标
①认同我国古代劳动人民的智慧，激发学生的民族自豪感，同时渗透STS教育。
②体会到成功的乐趣
教学重点
说明腐乳制作过程的科学原理，设计并完成腐乳的制作，
教学难点
在实践中摸索影响腐乳品质的条件
教法
讲解与讨论
教学过程
引言：腐乳是中华民族独特的传统调味品，具有悠久的历史：它是我国古代劳动人民创造出的一种微生物发酵大豆制品，品质细腻、营养丰富、鲜香可口，深受广大群众喜爱，其营养价值可与奶酪相比，具有东方奶酪之称。
各地人民依据自己不同的口味，形成了各具特色的传统产品，如浙江绍兴腐乳、北京王致和腐乳、黑龙江的克东腐乳、上海奉贤的鼎丰腐乳、广西桂林的桂林腐乳、广东水江的水口腐乳、云南路南的石林牌腐乳、河南拓城的酥制...
那么腐乳是如何制作的呢？
一、基础知识 —— 腐乳的制作原理
请大家阅读书本相关内容及投影，回答以下问题 ：
1、豆腐长白毛是什么原因？
2、王致和为什么要撒许多盐，将长毛的豆腐腌起来？
3、豆腐长的毛是什么生物？
4、你认为毛霉的细胞结构有什么特点？
5、毛霉的繁殖方式是什么？
6、毛霉中起作用的酶有哪些？
（一）毛霉的相关知识
（1）毛霉是一种丝状真菌，具有发达的白色菌丝。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。
（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。
（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。
（4）优良菌种的选择：不产生毒素；生长繁殖快，且抗杂菌力强；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。
小结：豆腐乳是我国独特的传统发酵食品，是用豆腐发酵制成，多种微生物参与发酵，其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种丝状真菌具发达的白色菌丝。毛霉等微生物产生的以蛋白酶为主各种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，与醇类作用生成酯，形成细腻、鲜香等豆腐乳特色。发酵的温度为15～18 ℃ 。
了解了王致和制作腐乳的过程，你能说出腐儒制作的流程图吗？
（二）腐乳制作的流程图
让豆腐上长出毛霉
加盐腌制
加卤汤装瓶
密封腌制



请大家结合流程图和投影资料一、二、三设计腐乳的制作过程。
二、腐乳制作的实验设计
1、设备及用品
瓦罐或有盖玻璃瓶、保温容器、小刀、摇床、250ml三角瓶、超净台及接种设备、灭菌锅
2、材料
粽叶、北方豆腐、调料。
3、操作步骤
1）将豆腐切成3cm×3cm×1cm的若干块。所用豆腐的含水量为70％左右，水分过多则腐乳不易成形。
你认为将温度保持在15-18 ℃的原因是什么？ 这说明了什么？
长满毛霉的豆腐块（以下称毛坯）与盐的质量分数比为5∶1。
盐能否过多或过少，为什么？
将培养毛坯时靠近平盘没长直立菌丝的一面统一朝向玻璃瓶边，将毛坯分层盘立摆放在容器中。分层加盐，并随层加高而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些。约腌制8 d。
为什么要随层数的增加而增加盐的用量，且瓶口用的盐最多？
你认为腌制作用有哪些 ？ 腌制的时间可以变化吗？为什么？ 你能设计实验来探究腌制时间对腐乳质量的影响吗？
实验过程：
7）将黄酒、米酒和糖，按口味不同而配以各种香辛料（如胡椒、花椒、八角茴香、桂皮、姜、辣椒等）混合制成卤汤。卤汤酒精含量控制在12％左右为宜。
［注］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也越大，使腐乳成熟期延长；酒精含量过低，蛋白酶的活性高，加快蛋白质的水解，杂菌繁殖快，豆腐易腐败，难以成块。
你认为卤汤中有哪些成分可以抑制杂菌的生长？
8）将广口玻璃瓶刷干净后，用高压锅在100 ℃蒸汽灭菌30 min。将腐乳咸坯摆入瓶中，加入卤汤和辅料后，将瓶口用酒精灯加热灭菌，用胶条密封。在常温情况下，一般六个月可以成熟。
你认为在整个的操作过程中，有哪些操作可以抑制杂菌的污染？
①长毛时的温度
②加盐腌制
③卤汤中的酒精、辛香料
④对用具的消毒灭菌
⑤密封
4、腐乳的主要生产工序
酿造腐乳的主要生产工序是将豆腐进行前期发酵和后期发酵。
前期发酵所发生的主要变化是毛霉在豆腐（白坯）上的生长。
发酵的温度为15～18 ℃，此温度不适于细菌、酵母菌和曲霉的生长，而适于毛霉慢慢生长。毛霉生长大约5d后使白坯变成毛坯。
前期发酵的作用：
一、是使豆腐表面有一层菌膜包住，形成腐乳的“体”；
二、是毛霉分泌以蛋白酶为主的各种酶，有利于豆腐所含有的蛋白质水解为多肽和各种氨基酸，脂肪酶可以将脂肪分解成甘油和脂肪酸。
后期发酵主要是酶与微生物协同参与生化反应的过程。
通过腌制并配入各种辅料（红曲、面曲、酒酿），使蛋白酶作用缓慢，促进其他生化反应，生成腐乳的香气。
5、课题成果评价
1）是否完成腐乳的制作
检验腐乳是否完成制作的依据是：
能够合理地选择实验材料与用具；前期发酵后豆腐的表面长有菌丝，后期发酵制作基本没有杂菌的污染。
2）腐乳质量的评价
制作成功的腐乳应该具有以下特点：
色泽基本一致、味道鲜美、咸淡适口、无异味、块形整齐、厚薄均匀、质地细腻、无杂质。
3）能否总结不同条件对腐乳风味和质量的影响
影响腐乳品质的主要因素：
①菌种和杂菌： 菌种是生产发酵的关键，如果菌种退化则表现出生化功能的变化，如水解速率、代谢产物等都会发生变化，从而影响品质。如有杂菌污染则直接影响产品的色、香、味。
②温度： 温度影响菌丝的生长和代谢，如温度过低，则菌丝生长缓慢，不能进入豆腐块的深层；温度高，菌丝易老化和死亡，影响品质。温度还影响生化反应速度。
③ 发酵时间 发酵时间影响生化反应度及生化产物的量。
④调味品 加入的各种酒类、糖类等辅料的多少也对口感有重要影响。
你能设计实验来探究各种条件对腐乳风味和质量的影响吗？

思考：
1.你能利用所学的生物学知识，解释豆腐长白毛是怎么一回事？
答：豆腐上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.王致和为什么要撒许多盐，将长毛的豆腐腌起来？
答：盐能防止杂菌污染，避免豆腐腐败。
3.我们平常吃的豆腐，哪种适合用来做腐乳？
答：含水量为70%左右的豆腐适于作腐乳。用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形。
4.为什么发酵的温度为15～18 ℃？
此温度不适于细菌、酵母菌和曲霉的生长，而适于毛霉慢慢生长。
5.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？
答：“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝（匍匐菌丝），它能形成腐乳的“体”，使腐乳成形。“皮”对人体无害。
6.市售腐乳有时口感不好，豆腐较硬，你认为是什么原因造成的？
① 豆腐块的含水量不当，它影响毛霉菌丝的深入程度。
②发酵时间短，蛋白质未完全水解，在加盐后豆腐脱水，蛋白质变性，于是变硬。
③菌种不纯、菌种变异、菌种老化都会影响产品口感。
④调味品加入量不足等。

反馈练习：详见课件。

板书设计
基础知识
腐乳制作原理
实验设计 设计流程 资料
操作提示
结果分析与评价
相关链接
讲后语:通过本课题的学习，学生自己动手制作出了自己的第一份生活调味品，这能使他们对生活中的知识充满好奇，促使他们积极的投入到学习中去，通过学习来解决生活中的实际问题，这对于学生的某些能力的锻炼是很有好处的。教师在教学过程中，把课堂的大部分时间多放给学生，通过学生自己阅读、观察、讨论来设计实验方案，寻求最佳实验步骤，从这一点上来说，实验是最能锻炼学生的学习能力、思维能力和合作学习的能力的。通过腐乳制作的实验的开展，使学生学习到了在课堂教学中所不能学到的东西，同时也是对学生能力的一个检测。
检查记录及评语

授课时间：2011-3-5
课题
制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
1.了解泡菜制作的原理、方法，尝试制作泡菜；
2.了解亚硝酸盐对人体的危害及测定其含量的原理，尝试用比色法测定泡菜中亚硝酸盐
能力与方法目标
①提高探究意识
②提高动手操作能力、与人协作能力
③对结果进行分析与评价的能力
情感态度价值观目标
①认同我国古代劳动人民的智慧，激发学生的民族自豪感，同时渗透STS教育。
②体会到成功的乐趣
教学重点
制作泡菜并测定泡菜中亚硝酸盐含量
教学难点
泡菜中亚硝酸盐含量的测定
教法
讲解与讨论
教学过程
<一>引入新课
从课题背景入手，介绍泡菜是我国古代劳动人民创造出的一种经过微生物发酵的腌制食品。泡菜是怎样腌制的呢？在腌制过程中，为什么需要对亚硝酸盐的含量进行检测？
<二>泡菜的制作
泡菜制作是以乳酸发酵为主，同时利用食盐的高渗透压作用，兼有蛋白质分解的微生物发酵过程的冷加工方法，对蔬菜的营养成分、色香味等的保存十分有利。
千百年来，泡菜不但以其酸鲜纯正、嫩脆芳香、清爽可口、回味悠长的特点吸引众多食客，还因其开胃口、促消化、解荤腥、增强食欲的功效为世人所乐意接受。

泡菜的制作工艺如下：
选料→预处理→配制调料→泡制
泡菜的制作看上去很简单，但要泡出色香味俱佳、营养卫生的泡菜，应该掌握原料性质，注意选择容器、制备盐水、搭配调料、装坛等技术。如调料是泡菜风味形成的关键，泡菜坛的选择亦关乎泡菜的制作成败。
  教师组织学生看教材中的实验流程示意图，结合所给的案例，回答下列问题：
1.试举出日常生活中应用乳酸菌的其他实例。
 
2.在四川，人们用的是一种坛口突起，坛口周围有一圈凹形托盘（即水槽，可盛水），扣上碗可以密封的坛子。制作泡菜的坛子必须密封，试说明其道理。
 
3.为什么泡菜坛内有时会长出一层白膜？你认为这层白膜是怎么形成的？
 
  4.试讨论泡制泡菜的过程中应注意的问题及原因。
 
<三>测定亚硝酸盐的含量及测定方法
教师引导学生看课本，了解测定亚硝酸盐含量的原理。
如何测定亚硝酸盐的含量呢？
学生通过看课本，掌握测定亚硝酸盐的一般流程，及在测定中所要注意的问题。
配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色→计算
思考：
1.在配制溶液时，所配制的各种溶液的作用是什么？
2.如何制备标准显色液？
3.制备样品处理液的步骤是怎样的？ 
<四>结果分析及评价
  通过一段时间的发酵后，依据测定亚硝酸盐含量，我们对三坛泡菜分别在腌制过程中的第3 天、第5天、第7 天、第9 天、第11 天和第13 天分别对食盐浓度为4%、6%、8%的泡菜
做了亚硝酸盐含量的检测，经过多次实验检测，我们得到以下数据：

实验结果与分析： 
三种食盐浓度的泡菜中的亚硝酸盐含量与发酵天数的关系图如下。
从曲线图中我们可以看出，泡菜中亚硝酸盐含量在发酵刚刚开始的时候都处于上升趋势，在5 d或7 d的时候会达到一个最高值，之后就会慢慢下降，在发酵时间达到13 d左右的时候下降到一个相对比较稳定的数值，达到平稳状态。
板书设计
基础知识 1.乳酸菌发酵
2.亚硝酸盐
实验设计：泡菜的制作资料
测定亚硝酸盐含量的原理
操作提示：泡菜坛的选择
结果分析与评价
课题延伸
讲后语:学生通过亲自进行泡菜的制作及亚硝酸盐含量测定，使他们的动手动脑能力得到了很大的锻炼，同时这节课也是在充分发挥学生的主体地位的思想指导下进行的，在整个过程中，教师只是在引导学生，一些实验步骤、实验设计方案，都是学生自主的设计和完成的，老师在学生设计出错或无法完成实验时给以必要的指导。
在亚硝酸盐含量测定的实验中，由于用到的试剂较多，且步骤烦琐，老师对试剂的配制等是事先完成的，一是为了节约时间，再是考虑这些内容学生一般无法完成。在发酵和测定亚硝酸盐的过程中，由于用时较长，我们在课下由兴趣小组完成，最后汇总数据，进行分析。
检查记录及评语
授课时间：2011-3-9
课题
微生物的培养与应用
课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
了解有关培养基的基础知识；掌握培养基的制备、高压蒸汽灭菌和平板划线法等基本操作技术

能力与方法目标
分析实验思路的确定和形成的原因，分析实验流程，对比前面的实验设计，归纳共性，分析差异，增加印象

情感态度价值观目标
形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神

教学重点
无菌技术的操作
教学难点
无菌技术的操作
教法
讲述法
教学过程
（一）引入新课
在传统发酵技术的应用中，都利用了微生物的发酵作用，其中的微生物来自于制作过程中的自然感染。而在工业化生产中，为了提高发酵的质量，需要获得优良菌种，并保持发酵菌种的纯度。这就要涉及到微生物的培养、分离、鉴别等基本技术。现在我们开始学习微生物的培养和应用专题。
（二）进行新课
1．基础知识
1．1 培养基的种类包括 固体 培养基和 液体 培养基等。
〖思考1〗琼脂是从红藻中提取的 多糖 ，在配制培养基中用作为 凝固剂 。
【补充】培养基的类型及其应用：
C、H、O、N、P、S是构成细胞原生质的基本元素，约占原生质总量的97％以上。
【补充】碳源：如CO2、糖类、脂肪酸等有机物，构成微生物的结构物质和分泌物，并提供能量。
氮源：如N2、氨盐、硝酸盐、牛肉膏、蛋白胨等，主要用来合成蛋白质、核酸及含氮代谢物等。含有C、H、O、N的化合物既可以作为碳源，又可以作为氮源，如氨基酸等。
标准
培养基类型
配制特点
主要应用
物理性质
固体培养基
加入琼脂较多
菌种分离,鉴定,计数
半固体培养基
加入琼脂较少
菌种保存
液体培养基
不加入琼脂
工业生产，连续培养
化学组成
合成培养基
由已知成分配制而成，培养基成分明确
菌种分类、鉴定
天然培养基
由天然成分配制而成，培养基成分不明确
工业生，产降低成本
目的用途
鉴别培养基
添加某种指示剂或化学药剂
菌种的鉴别
选择培养基
添加（或缺少）某种化学成分
菌种的分离








1．2 培养基的化学成分包括 水 、 无机盐 、 碳源 、 氮源 四类营养成分。
〖思考2〗从细胞的化学元素组成来看，培养基中为什么都含有这些营养成分？

1．3 培养基除满足微生物生长的 pH 、 特殊营养物质 和 氧气 等要求。
【补充】生长因子：某些微生物正常生长代谢过程中必须从培养基中吸收的微量有机小分子，如某些氨基酸、碱基、维生素等。
〖思考3〗牛肉膏和蛋白胨主要为微生物提供 糖 、 维生素 和 有机氮 等营养物质。
〖思考4〗培养乳酸杆菌时需要添加 维生素 ，培养霉菌时需要将培养基pH调节为 酸性 ，培养细菌时需要将pH调节为 中性或微碱性 。
活动2：阅读“无菌技术”，讨论回答下列问题：
1．4 获得纯净培养物的关键是 防止外来杂菌的入侵 。
1．5 无菌技术包括：
（1）对实验操作空间、操作者的衣着和手进行 清洁和消毒 ；
（2）将培养器皿、接种用具和培养基等器具进行 灭菌 ；
（3）为避免周围微生物污染，实验操作应在 酒精灯火焰附近 旁进行；
（4）避免已灭菌处理的材料用具与 周围物品 相接触。
1．6 比较消毒和灭菌（填表）
比较项
理化因素的作用强度
消灭微生物的数量
芽孢和孢子能否被消灭
消毒
较为温和
部分生活状态的微生物
不能
灭菌
强烈
全部微生物
能





〖思考5〗无菌技术除了防止培养物被污染外，还具有的目的是 防止感染实验操作者 。
1．7 消毒方法：
（1）日常生活经常用到的是 煮沸 消毒法；
（2）对一些不耐高温的液体，则使用 巴氏 消毒法（作简要介绍）；
（3）对接种室、接种箱或超净工作台首先喷洒 石炭酸或煤酚皂 等溶液以增强消毒效果，然后使用 紫外线 进行物理消毒。
（4）实验操作者的双手使用 酒精 进行消毒；
（5）饮水水源用 氯气 进行消毒。
1．8灭菌方法：
（1）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 。
（4）表面灭菌和空气灭菌等使用 紫外线 灭菌法，所用器械是 紫外灯 。
〖思考6〗对接种环灭菌时要用酒精灯的 充分燃烧 层火焰灼烧可能伸入试管或培养皿的部位。
〖思考7〗利用干热灭菌箱对玻璃器皿灭菌时物品不能摆得太挤，目的是避免妨碍热空气流通。
〖思考8〗物品装入高压蒸汽灭菌锅灭菌后，要首先打开排气阀，煮沸并排除锅内冷空气，其目的是 有利于锅内温度升高 ；随后关闭排气阀继续加热，气压升至 100k Pa，温度为 121℃ ，并维持 15～30 min；最后切断热源，使温度自然降温，气压务必降至 零 时打开锅盖，其目的是防止 容器中的液体暴沸 。
【补充】培养基的配制原则：
①目的要明确：根据培养的微生物种类、培养的目的等确定培养基的类型和配制量。
②营养要协调：培养基中各种营养物质的浓度和比例要适宜。例如：碳氮比4∶1时，谷氨酸棒状杆菌大量繁殖而产生谷氨酸少；碳氮比为3∶1时，菌体繁殖受抑制而谷氨酸合成量大增。
③pH要适宜：细菌培养基pH中性或偏碱性，霉菌培养基呈酸性。
2．实验操作
2．1 计算：根据配方比例，计算100mL培养基各成分用量。
2．2 称量：准确称取各成分。称取牛肉膏和蛋白胨时动作要迅速，目的是防止牛肉膏吸收空气中水分。
2．3 溶化：①加水加热熔化牛肉膏；②加入蛋白胨和氯化钠继续加热；③加入琼脂；④用蒸馏水定容到100mL。整个过程不断用玻棒搅拌，目的是防止琼脂糊底而导致烧杯破裂。
2．4 调pH：用1mol/LNaOH溶液调节pH至偏碱性。
2．5 灭菌：将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加塞包扎后用高压蒸汽灭菌锅灭菌；所用培养皿用报纸包扎后用干热灭菌箱灭菌。
2．6 倒平板：待培养基冷却至50℃左右时在酒精灯火焰附近操作进行。
其过程是：
①在火焰旁右手拿锥形瓶，左手拔出棉塞；
②右手拿锥形瓶，使锥形瓶的瓶口迅速通过火焰；
③左手将培养皿打开一条缝隙，右手将培养基倒入培养皿，立刻盖上皿盖。
④待平板冷却凝固后，将平板倒过来放置。
〖思考1〗锥形瓶的瓶口通过火焰的目的是消灭瓶口的杂菌，防止杂菌感染培养基。
〖思考2〗倒平板的目的是防止培养基冷却过程中形成的水滴落到培养基表面。
〖思考3〗若皿盖和皿底之间粘有培养基，则该平板能否培养微生物？为什么？
不能。空气中杂菌会在这些粘附培养基上繁殖，并污染皿内培养基。
〖思考4〗配制斜面培养基中，试管要加塞棉塞的目的是保持通气并防止杂菌感染。
〖思考5〗试管培养基形成斜面的作用是增大接种面积。
2．7 接种
2．7．1微生物接种的最常用方法是平板划线法和稀释涂布法，另外还有穿刺接种和斜面接种等。
2．7．2平板划线法：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表面。其操作步骤是：
①将接种环在酒精灯火焰上灼烧直至烧红。
②在酒精灯火焰旁冷却接种环，并打开大肠杆菌的菌种试管的棉塞。
③将菌种试管口通过火焰达到消灭试管口杂菌的目的。
④将冷却的接种环伸入到菌液中取出一环菌种。
⑤将菌种试管口再次通过火焰后塞上棉塞。
⑥将皿盖打开一条缝隙，把接种环伸入平板内划3～5条平行线，盖上皿盖，不要划破培养基。
⑦灼烧接种环，冷却后从第一区划线末端开始向第二区域内划线。重复上述过程，完成三、四、五区域内划线。注意不要将第五区的划线与第一区划线相连。
⑧将平板倒置放在培养箱中培养。
〖思考6〗取菌种前灼烧接种环的目的是消灭接种环上的微生物；除第一次划线外，其余划线前都要灼烧接种环的目的是消灭接种环上残留菌种；取菌种和划线前都要求接种环冷却后进行，其目的是防止高温杀死菌种；最后灼烧接种环的目的是防止细菌污染环境和操作者。
〖思考7〗在第1次划线后都从上次划线末端开始的目的是获得由单个细菌形成的标准菌落。
2．7．3　稀释涂布平板法：将菌液进行一系列梯度稀释，并将不同稀释度菌液分别涂布到琼脂固体培养基上进行培养。当稀释倍数足够高时，即可获得单个细菌形成的标准菌落。
2．7．4　系列稀释操作：
①取盛有9mL水的无菌试管6支，编号101、102、103、104、105、106。
②用灼烧冷却的移液管吸取1mL菌液注入编号为101试管中，并吹打3次，使之混匀。
③从101倍液中吸取1mL菌液注入到编号为102试管内吹打均匀，获得102倍液。依此类推。
〖思考8〗操作中试管口和移液管应在离火焰1～2cm处。整个操作过程中使用了1支移液管。
板书设计
1．基础知识
1．1 培养基的种类包括 固体 培养基和 液体 培养基等
比较消毒和灭菌
1．8灭菌方法：
2．实验操作
2．1 计算：根据配方比例，计算100mL培养基各成分用量。
2．2 称量：准确称取各成分。称取牛肉膏和蛋白胨时动作要迅速，目的是防止牛肉膏吸收空气中水分。
2．3 溶化：
讲后语
本节课可以通过生产实例导入，使学生认识在微生物的培养过程中，保持培养物纯净的重要性。在课堂上可以跳出教材，充分发挥学生的主动性，让学生收集列举更多的生产生活中的实例，从中体会培养物纯净的重要性。当时由于微生物的微观性和危害性，一定要教育学生培养良好的卫生习惯。
检查记录及评语

授课时间：2011-3-11
课题
微生物的培养与应用
课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
了解有关培养基的基础知识；掌握培养基的制备、高压蒸汽灭菌和平板划线法等基本操作技术

能力与方法目标
分析实验思路的确定和形成的原因，分析实验流程，对比前面的实验设计，归纳共性，分析差异，增加印象

情感态度价值观目标
形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神

教学重点
无菌技术的操作
教学难点
无菌技术的操作
教法
讲述法
教学过程
复习提问
总结
3．结果分析与评价
3．1　培养未接种培养基的作用是对照，若有菌落形成，说明培养基灭菌不彻底。
3．2　在肉汤培养基上，大肠杆菌菌落呈白色，为圆形，光滑有光泽，边缘整齐。
3．3　培养12h和24h后的菌落大小不同（相同、不同）；菌落分布位置相同（相同、不同）。原因是时间越长，菌落中细菌繁殖越多，菌落体积越大；菌落的位置不动，但菌落数增多。
〖思考9〗在某培养基上出现了3种特征不同的菌落，原因有培养基灭菌不彻底或杂菌感染等。

〖思考10〗频繁使用的菌种利用临时保藏法保存，长期保存菌种的方法是甘油管藏法。前者利用固体斜面培养基培养后，保存在4℃冰箱中，每3～6个月转种培养一次，缺点是保存时间较短，容易发生污染和变异；后者将菌种与无菌体积等量混合后保存在－20℃冷冻箱中。

（三）课堂总结、点评
微生物的实验室培养
培养基
无菌技术
纯化大肠杆菌
培养基的配制
配制培养基的原则
配制培养基的方法
计算→称量→溶化→调pH→分装→加棉塞→灭菌→倒平板
平板划线法
稀释涂布法
系列稀释
平板涂布











（四）实例探究
例1．关微生物营养物质的叙述中，正确的是
A.是碳源的物质不可能同时是氮源 B.凡碳源都提供能量
C.除水以外的无机物只提供无机盐 D.无机氮源也能提供能量
解析：不同的微生物，所需营养物质有较大差别，要针对微生物的具体情况分析。对于A、B选项，它的表达是不完整的。有的碳源只能是碳源，如二氧化碳；有的碳源可同时是氮源，如NH4HCO3；有的碳源同时是能源，如葡萄糖；有的碳源同时是氮源，也是能源，如蛋白胨。对于C选项，除水以外的无机物种类繁多，功能也多样。如二氧化碳，可作为自养型微生物的碳源；NaHC O3，可作为自养型微生物的碳源和无机盐；而NaCl则只能提供无机盐。对于D选项，无机氮源提供能量的情况还是存在的，如NH3可为硝化细菌提供能量和氮源。
答案：D
例2．下面对发酵工程中灭菌的理解不正确的是
A.防止杂菌污染 B.消灭杂菌
C.培养基和发酵设备都必须灭菌 D.灭菌必须在接种前
解析：灭菌是微生物发酵过程的一个重要环节。A说的是灭菌的目的，因为发酵所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵过程不能混入其他微生物（杂菌），所以是正确的；B是错误的，因为灭菌的目的是防止杂菌污染，但实际操作中不可能只消灭杂菌，而是消灭全部微生物。C是正确的，因为与发酵有关的所有设备和物质都要灭菌；发酵所用的微生物是灭菌后专门接种的，灭菌必须在接种前，如果接种后再灭菌就会把所接菌种也杀死。
答案：B
综合应用
例3．右表是某微生物培养基成分，请据此回答：
编号
成分
含量
①
粉状硫
10g
②
（NH4）2SO4
0.4g
③
K2HPO4
4.0g
④
MgSO4
9.25g
⑤
FeSO4
0.5g
⑥
CaCl2
0.5g
⑦
H2O
100ml
（1）右表培养基可培养的微生物类型
是 。
（2）若不慎将过量NaCl加入培养基中。
如不想浪费此培养基，可再加入 ，
用于培养 。
（3）若除去成分②，加入（CH2O），该培
养基可用于培养 。
（4）表中营养成分共有 类。
（5）不论何种培养基，在各种成分都溶化
后分装前，要进行的是 。
（6）右表中各成分重量确定的原则是 。
（7）若右表培养基用于菌种鉴定，应该增加的成分是 。
解析：对于一个培养基，它能培养何种微生物，要看它的化学成分。当然这只适用于合成培养基，如果是一个天然培养基就不能从培养基的成分上区分它是培养何种微生物的。分析化学成分要从营养物质的类型出发。右表中的营养物质有水、无机盐、氮源三类，缺乏碳源和特殊营养物质。对特殊营养物质，有的微生物是不需要的，但没有微生物是不需要碳源的。该培养基中没有碳源，说明培养的微生物是从空气中获得碳源的，即可培养的微生物就是自养型微生物了。该培养基中加入了过量食盐，就可以成为金黄色葡萄球菌鉴别培养基，但金黄色葡萄球菌是异养型微生物，这个培养基就还需要加入有机碳源。该培养基若加入（CH2O），培养基中就有了碳源，但除去成分②，却使培养基中没有了氮源，这时就只能用于培养固氮微生物了。对于菌种鉴定，往往用的是固体培养基，而表中没有凝固剂，需要加入常见的凝固剂——琼脂。
答案：⑴自养型微生物 ⑵含碳有机物 金黄色葡萄球菌 ⑶固氮微生物 ⑷3 ⑸调整pH ⑹依微生物的生长需要确定 ⑺琼脂（或凝固剂）
（五）巩固练习
1．不可能作为异养微生物碳源的是
A．牛肉膏 B．含碳有机物 C．石油 D．含碳无机物
2．根瘤菌能利用的营养物质的组别是
A．NH3，（CH2O），NaCl B．N2，（CH2O），CaCl2
C．铵盐，CO2，NaCl D．NO2，CO2，CaCl2
3．配制培养基的叙述中正确的是
A．制作固体培养基必须加入琼脂 B．加入青霉素可得到放线菌
C．培养自生固氮菌不需氮源 D．发酵工程一般用半固体培养基
4．自养型微生物与异养型微生物的培养基的主要差别是
A．碳源 B．氮源 C．无机盐 D．特殊营养物质
5．下表是有关4种生物的能源、碳源、氮源和代谢类型的概述。其中正确的是( )
生 物
硝化细菌
根瘤菌
酵母菌
谷氨酸棒状杆菌
能 源
氧化NH3
N2的固定
分解糖类等有机物
光 能
碳 源
C02
糖类
糖类
糖类
氮 源
NH3
N2
NH4+、NO3-
尿 素
代谢类型
自养需氧型
异养需氧型
异养兼性厌氧型
自养需氧型
A．根瘤菌、谷氨酸棒状杆菌 B．硝化细菌、酵母菌
C．酵母菌、谷氨酸棒状杆菌 D．硝化细菌、根瘤菌
6．甲、乙、丙是三种微生物，下表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用来培养微生物的三种培养基。甲、乙、丙都能在Ⅲ种正常生长繁殖；甲能在Ⅰ中正常生长繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生长繁殖，甲、丙都不能。下列说法正确的是 （ ）

粉状硫
10g
K2HPO4
4g
FeSO4
0.5g
蔗糖
10g
（NH4）2SO4
0.4g
H2O
100ml
MgSO4
9.25g
CaCl2
0.5g
Ⅰ
+
+
+
+
-
+
+
+
Ⅱ
+
+
+
-
+
+
+
+
Ⅲ
+
+
+
+
+
+
+
+
A、甲、乙、丙都是异养微生物
B、甲、乙、丙都是自养微生物、丙是异养微生物
C、甲是固氮微生物、乙是自养微生物、丙是异养微生物
D、甲是异养微生物、乙是固氮微生物、丙是自养微生物
7．微生物（除病毒外）需要从外界吸收营养物质并通过代谢来维持正常的生长和繁殖。下列有关微生物营养的说法正确的是
A．乳酸菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的
B．微生物生长中不可缺少的一些微量的无机物称为生长因子
C．培养基中的营养物质浓度越高对微生物的增殖越有利
D．生长因子一般是酶或核酸的组成成分，微生物本身合成这些生长因子的能力往往不足。
8．某一种细菌株要从环境中提取现成的亮氨酸（20种氨基酸中的一种）才能生长，此菌株对链霉素敏感。实验者用诱变剂处理此菌株，想筛选出表中细菌菌株类型。根据实验年目的，选用的培养基类型是（　　）
　注：Ｌ—亮氨酸　　Ｓ—链霉素　　“＋”—加入　　“—”—不加入
　如：Ｌ—：不加亮氨酸　　Ｓ＋：加入链霉素
课后小结：

板书设计
3．结果分析与评价
（三）课堂总结、点评
（四）实例探究

（五）巩固练习

讲后语
１、收集生活中与微生物有关的实例，并通过所学知识对其进行解释
２、我们打针输液时，首先要用酒精擦拭针刺处，为什么？
检查记录及评语


授课时间：2011-3-12
课题
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
利用选择培养基分离细菌，运用相关技术解决生产生活中有关微生物的计数

能力与方法目标
分析研究思路的形成过程，找出共性和差异性

情感态度价值观目标
形成无菌不在的概念，养成讲究卫生的习惯

教学重点
对土样的选取和选择培养基的配制

教学难点
对分解尿素的细菌的计数
教法
实验法
教学过程
（一）引入新课
上节课我们学习了培养基的配置以及接种技术。下面我们来学习如何进行细菌的分离，获得所需要的目的微生物。
（二）进行新课
1．基础知识
1．1 尿素是一种重要的氮肥，农作物不能（能，不能）直接吸收利用，而是首先通过土壤中的细菌将尿素分解为 氨和CO2 ，这是因为细菌能合成 脲酶 。

1．2 科学家能从热泉中把耐热细菌筛选出来是因为 热泉的高温条件淘汰了绝大多数微生物 ，这样也适用于实验室中微生物的筛选，原理是 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 。

点评：生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用。所以通过配制选择培养基、控制培养条件等选择目的微生物。
〖思考1〗在该培养基配方中，为微生物的生长提供碳源的是 葡萄糖 ，提供氮源的的是 尿素 ，琼脂的作用是 凝固剂 。
〖思考2〗该培养基对微生物 具有 （具有，不具有）选择作用。如果具有，其选择机制是 只有能够以尿素作为氮源的微生物才能在该培养基上生长 。
1．3在统计菌落数目时，常用来统计样品中活菌数目的方法是 稀释涂布平板法 。除此之外， 显微镜直接计数 也是测定微生物数量的常用方法。
【补充】显微镜直接计数是测定微生物的方法。
公式：观察到的红细胞平均数∶观察到的细菌平均数＝红细胞含量∶细菌含量
1．4 采用稀释涂布平板法统计菌落数目时，培养基表面生长的一个菌落，来源于 样品稀释液中一个活菌 。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菌。为了保证结果准确，一般选择菌落数在 30～300 的平板进行计数。
〖思考3〗从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数的计算方法是 （平均菌落数÷涂布的稀释液体积）×稀释倍数 。
〖思考4〗利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是 恰当的稀释度 。
〖思考5〗第 二 位同学的结果接近真实值。你认为这两位同学的实验需要改进的操作是第一位同学需设置重复实验组；第二位同学统计的三个菌落数相差太大，说明操作有误，需重新实验。
1．5统计的菌落数比活菌的实际数目 低 。这是因为当两个或多个细胞在一起时，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 来表示。
1．6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。
1．7对照实验是指除了 被测试 的条件外，其他条件都 相同 的实验。满足该条件的称为 对照组，未满足该条件的称为 实验 组。
〖思考6〗请设计本实验的对照实验组：
方案1：其他同学用A同学的土样进行实验。
方案2：A同学以不接种的培养基作为空白对照。
2．实验设计
2．1 实验设计的内容包括实验方案、材料用具、实施步骤和时间安排等。
2．2 根据图示2－7填写以下实验流程：
菌落计数
配制土壤溶液
系列稀释
涂布平板与培养


2．3 土壤微生物主要分布在距地表3～8cm的近中性土壤中，约70％～80％为细菌。
2．4 分离不同的微生物采用不同的稀释度，其原因是不同微生物在土壤中含量不同，其目的是保证获得菌落数在30～300之间、适于计数的平板。细菌稀释度为104、105、106，放线菌稀释度为103、104、105，真菌稀释度为102、103、104。
2．5 培养不同微生物往往需要不同培养温度。细菌一般在30～37℃培养1～2d，放线菌一般在25～28℃培养5～7d，霉菌一般在25～28℃的温度下培养3～4d。
2．6 在菌落计数时，每隔24h统计一次菌落数目。选取菌落数目稳定时的记录作为结果，以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。
点评：菌种中有些菌体增殖快，有些菌体增值慢，所以培养时间要充足，使得每个菌体都能形成肉眼可观察到的菌落。
2．7菌落的特征包括 形状、大小、隆起程度、颜色 等方面。
〖思考8〗土壤微生物种类最多、数量最大的原因是什么？土壤中营养物质含量丰富，环境条件适宜等。
2．9 实验过程
1）取土样用的小铁铲和盛土样的的信封在使用前都要灭菌。
2）应在火焰旁称取土壤 10 g。将称好的土样倒入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，塞好棉塞。
3）在稀释土壤溶液的过程中，每一步都要在火焰旁进行。
4）实验时要对培养皿作好标记。注明培养基类型、培养时间、稀释度、培养物等。
5）为了提高效率，在操作时更加有条不紊，应当事先规划时间。
〖思考9〗在研究未知微生物时务必规范操作，以防被致病微生物感染，实验后一定要洗手。
3．结果分析与评价
3．1　对分离的菌种作进一步的鉴定，还需要借助 生物化学 的方法。
3．2　在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的 脲酶 将尿素分解成了 氨 。氨会使培养基的碱性 增强 ，PH 升高 。因此，我们可以通过检测培养基 pH 变化来判断该化学反应是否发生。
3．3　在以 尿素 为唯一氮源的培养基中加入 酚红 指示剂。培养某种细菌后，如果PH升高，指示剂将变 红 ，说明该细菌能够 分解尿素 。
〖思考10〗测定饮水中大肠杆菌数量的方法是将一定体积的水用细菌过滤器过滤后，将滤膜放到 伊红美蓝 培养基上培养，大肠杆菌菌落呈现 黑 色，通过记述得出水样中大肠杆菌的数量。你认为在该实验中至少应取 三 个水样。
（三）课堂总结、点评
实验方案
土壤中尿素分解菌的分离与计数
分离筛选微生物的原理
有利于目的菌株生长
抑制或阻止其他微生物生长
人为
条件
微生物计数方法与原理
稀释涂布平板法
显微镜直接计数
对照设置与重复设置
实验设计
实验操作
结果与分析









（四）实例探究
例1．对细菌群体生长规律测定的正确的表述是
A．在液体培养基上进行 B．至少接种一种细菌
C．接种一个细菌 D．及时补充消耗的营养物质
解析：细菌群体生长规律的测定是人们在一定条件下进行的。这些条件是：一种细菌、恒定容积的培养基，液体培养基、定时测定细菌总数。在这些条件下，才能测定出细菌的生长规律。测定时只能用一种细菌的子细胞群体的变化规律表达微生物的生长；恒定容积是给微生物提供一定的生存环境；液体培养基才能通过样品推测细菌总数。若接种多种细菌，则会发生种间斗争而不能测定一种微生物的生长规律。在接种时，要保证一定的接种量。
答案：A
例2．在微生物群体生长规律的测定中，种内斗争最显著最激烈的时期是
A．调整期 B．对数期 C．稳定期 D．衰亡期
解析：种内斗争是一种生态因素。种内斗争反应了种内生物对生存空间和生活资源的争夺。在生活空间充裕，营养充足的时候，种内斗争的程度是比较低的。随着微生物个体数目的增加，每个个体的生存空间越来越少，营养物质也越来越少，每个个体对生存空间和资源的争夺也越来越激烈，种内斗争就越来越激烈。由此可知，在稳定期的种内斗争最激烈。在衰亡期，微生物的数目已经开始减少，pH已经极度不适于微生物的生存，次级代谢产物积累到很高的程度，这时的微生物的生存斗争主要是与无机环境的斗争。
答案：C
综合应用
例3．（2005年江苏）抗生素作为治疗细菌感染的药物，其高效性和巨大的经济价值使抗生素工业经久不衰。其中青霉素的发现和应用具有划时代的意义。
⑴青霉素发酵产生青霉素。青霉菌的新陈代谢类型是 ，青霉素是青霉菌的 代谢产物。
⑵在生产和科研中，常选用处于 期的青霉菌作为菌种或研究材料，因为此时的青霉菌代谢旺盛， 和 比较稳定。
⑶对青霉菌菌体生长情况的测定：取一定体积的发酵液，经离心分离、反复洗涤后， ，再计算发酵罐中菌体的总重量。
解析：青霉菌属于真菌，其代谢类型应为异养需氧型，而青霉素作为它的代谢产物，并不是它生长、繁殖所必需的，所以青霉素应属于次级代谢产物。在测定培养基上青霉菌菌体的生长情况时，常用的方法有两种：一种是测量青霉菌的细胞数目，另一种是测重量，取一定体积的发酵液，经离心分离、反复洗涤后，称菌体的湿重，或烘干后称干重，再由此计算出其中的细胞总重量。在细菌生长的四个主要时期中，因为处于对数期的细菌代谢旺盛，个体的形态和生理特性比较稳定，常作为生产用的菌种和科研的材料。
答案：⑴异养需氧型 次级 ⑵对数 个体的形态生理特性 ⑶称菌体的湿重（称烘干后的重量）
（五）巩固练习
1．在一个“淀粉—琼脂”培养基的5个圆点位置，分别用不同方法处理，将此实验装置放在37℃恒温箱中，保温处理24h后，将碘液滴在培养基的5个圆点上，其实验结果记录于下表：（C）
淀粉圆点
实验处理方法
碘液处理后的颜色反应
①
新鲜唾液与盐酸混合
蓝黑色
②
经过煮沸的新鲜唾液
蓝黑色
③
接种面包霉
棕黄色
④
只有新鲜的唾液
？
⑤
只有一定浓度的蔗糖溶液
？
请指出④和⑤所发生的颜色反应，以及③接种的面包霉的分泌物分别是
A．棕黄色、棕黄色、淀粉酶 B.蓝黑色、棕黄色、麦芽糖酶
C．棕黄色、蓝黑色、淀粉酶 D.棕黄色、蓝黑色、麦芽糖酶

板书设计
1．基础知识
2．实验设计
2．1 实验设计的内容包括实验方案、材料用具、实施步骤和时间安排等。
2．2 根据图示2－7填写以下实验流程：
菌落计数
配制土壤溶液
系列稀释
涂布平板与培养

3．结果分析与评价
3．1　对分离的菌种作进一步的鉴定，还需要借助 生物化学 的方法。
3．2　在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的 脲酶 将尿素分解成

3．3　在以 尿素 为唯一氮源的培养基中加入 酚红 指示剂。培养某种细菌后，如果PH升高，指示剂将变 红 ，说明该细菌能够 分解尿素 。



讲后语
本节课可以从尿素在农业上的重要应用切入，介绍能分解尿素的细菌，进而说明这种细菌的作用是能够合成分解尿素的酶。在教学过程中，可以联系生产生活实际，使学生对尿素以及分解尿素的细菌形成一定的感性认识。同时通过课题背景的介绍，可以进行STS教育。对于实验中的对照原则，可以指导学生分组讨论，在掌握微生物分离技术的同时巩固实验设计的基本原则。

检查记录及评语



授课时间：20113-16
课题
分解纤维素的微生物的分离

课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
简述纤维素酶的种类及作用，从土壤中分离出分解纤维素的微生物；掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术

能力与方法目标
分析分离分解纤维素的微生物的实验流程，弄懂实验操作的原理

情感态度价值观目标
领悟科学探究的方法，发展科学思维和创新能力

教学重点
从土壤中分离分解纤维素的微生物

教学难点
从土壤中分离分解纤维素的微生物

教法
实验法
教学过程

（一）引入新课
上节课我们探讨学习了土壤中尿素分解菌的分离与计数，这节课我们以纤维素分解菌的分离与纯化为例，巩固加深对这方面技术的理解和掌握。
（二）进行新课
1．基础知识
活动1：阅读“纤维素与纤维素酶”，回答下列问题：
1．1纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是含量最丰富的多糖类物质。纤维素能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。
延伸：草食性动物是怎样消化食物中纤维素的？肠胃中的共生物生物。
1．2棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。纤维素的分解需要在纤维素酶的催化作用下完成，请完成下列过程

纤维素
纤维二糖
葡萄糖
C1酶、Cx酶
葡萄糖苷酶


〖思考1〗实验分析：投影的小实验是如何构成对照的？
在一支试管中添加纤维素酶，另一支试管不添加纤维素酶；尽管醋酸－醋酸钠缓冲液用量不同，但都能维持相同的pH。
〖思考2〗1个酶活力单位是指在温度为 25 ℃，其它反应条件最适宜情况下，在 1 min内转化 1mmol 的底物所需要的酶量。
活动2：阅读“纤维素分解菌的筛选”，回答下列问题：
1．3筛选纤维素分解菌的方法是刚果红染色法。该方法可以通过颜色反应直接筛选。
2．4其原理是：刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
2．实验设计
活动3：完成实验方案流程图，讨论回答问题：
选择培养
梯度稀释
涂布到鉴别纤维素分解菌培养基上
微生物培养
土壤取样
挑选产生透明圈的菌落
纯化培养




〖思考3〗实验流程中“选择培养”的培养基类型是什么？该培养的目的是什么？
液体选择培养基。其目的是使纤维素分解菌增殖，含量增多。
〖思考4〗本实验流程与尿素分解菌的分离实验流程有哪些异同？
尿素分解菌的分离实验流程是将土样制成的菌悬液直接涂布在选择培养基上；本课题通过选择培养使细菌增殖后，再涂布在鉴别培养基上。其它操作基本基本共同。
活动4：阅读投影资料一“土壤取样”，回答下列问题：
2．1纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中。
2．2为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？
生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用，只有在纤维素含量丰富的环境中纤维素分解菌的含量才会高于其它普通环境，从而提高获得目的微生物的几率。
2．3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？
人工设置适宜环境，使纤维素分解菌相对聚集。将纸埋于深约10cm的腐殖土壤中。
活动5：阅读投影资料二“选择培养基”，回答以下三个问题：
2．4纤维素分解菌选择培养基属于液体培养基，原因是没有添加琼脂成分。
2．5培养基选择作用机制是以纤维素粉为唯一碳源，只有纤维素分解菌才能生存。
2．6若设置一个对照实验说明选择培养的作用，应控制的变量是将纤维素粉改为葡萄糖。
活动5：阅读投影资料三“刚果红染色法”，填表比较两种染色法的各自的优缺点：
染色法
优点
缺点
方法一
颜色反应基本上是
纤维素分解菌的作用
操作繁琐
刚果红会使菌落之间发生混杂
方法二
操作简便
不存在菌落混杂问题
产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈，
有些微生物能降解色素，形成明显的透明圈。







〖思考5〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
在选择培养条件下，可使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。
3．结果分析与评价
活动6：阅读“课题延伸”，回答：
3．1为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行 发酵产纤维素酶 实验，纤维素酶的发酵方法有 液体 发酵和 固体 发酵。
3．2纤维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的 葡萄糖 含量进行定量测定。




（三）课堂总结、点评
纤维素分解微生物的分离
纤维素酶
种类、作用、最适pH、催化活力
刚果红染色
筛选原理
实验设计
土壤取样
选择培养
涂布培养
纯化培养
前置染色法
后置染色法
富含纤维素土壤
增大分解菌含量
染色鉴别
分离出分解菌












（四）实例探究
例1．有关谷氨酸发酵的叙述中正确的是
A．发酵中要不断通入空气 B．培养条件不当将不能得到产品
C．搅拌的唯一目的是使空气成为小泡 D．冷却水可使酶活性下降
解析：进行谷氨酸发酵的菌种是异养需氧型微生物，所以要在培养过程中不断通入空气，但是必须通入的是无菌空气，普通空气是不行的，容易造成杂菌污染。搅拌不但使空气成为小气泡以增加培养基中的溶氧量，还能使培养基与菌种充分接触，提高原料的利用率。在培养过程中，由于微生物的代谢产热和机械磨擦生热，会使培养基的温度升高，高到一定程度，就会使酶的结构和核酸的结构遭到破坏，培养会因此而受到影响。降低温度，是保证酶正常活性的条件之一而不会使酶的活性下降。当培养条件不恰当时，不能得到谷氨酸。如pH降低时将得到乙酰谷氨酰胺，溶氧低时将得到乳酸或琥珀酸。
答案：B
例2．温度对发酵过程的影响，不正确的是
A．温度过高，发酵周期缩短，产量降低 B．温度不影响生物合成的途径
C．温度能影响菌种对营养物质的吸收
D．菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同
解析：解答此题需要从以下几方面入手分析：第一，发酵过程需要适宜的温度，如果温度过高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期就会缩短，产量也会降低；第二，温度能影响生物合成的途径，这是因为生物合成过程需要酶，酶的活性与温度高低有关；第三，菌种吸收营养物质一部分是通过主动运输来完成的，需呼吸作用提供能量，这与温度有关；第四，菌体生长和产物合成需体内旺盛的代谢作基础，而用于生长繁殖和代谢产物生成的酶不同，因此所需的最适宜的温度也不一定相同。
答案：B
综合应用
例3、淀粉酶可以通过微生物发酵生产，为了提高酶的产最，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。①写出主要实验步骤。②根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果。
提示：生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随其生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。（2004天津理科综合能力测试）
解析：这是一道以诱变育种、选择培养和鉴别培养等知识为载体的实验设计题，综合性强，难度较大。既要求学生掌握实验原理，也要求学生具备较强的实验设计的能力及对实验结果的预测和分析能力。
答案：
①主要实验步骤：
第一步：将培养好的生产菌株分两组。一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理做对照。
第二步：制备含淀粉的固体培养基。
第三步：把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养。
第四步：比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的菌株。
②预期实验结果：
a．由于诱发突变率低，诱变组中绝大多数菌落周围的透明圈大小与对照组相同。
b．由于诱发突变不定向性，诱变组中极少数菌落周围的透明圈与对照组相比变大或变小。
（五）巩固练习
1．下面是弗来明对青霉素的早期研究过程：
发现问题：在培养细菌的器具中发现一种青霉菌，在这种青霉菌的周围有没有其它细菌生存?为什么会产生这种现象?
提出假设：
设计实验：在液体中培养青霉菌后，考察这种液体对细菌增殖的影响。
实验结果：培养液使细菌的增殖停止。
结论：下面几项最适合作为该实验假设的是
A．青霉菌与细菌之间是共生关系 B．青霉菌污染了细菌生存的环境
C．青霉菌产生了对人体有益的物质 D．青霉菌能产生抑制细菌增殖的物质
2．培养流感病毒时，应选用
A．固体培养基 B．含有多种无机盐的培养液
C．活的鸡胚 D．无菌的牛肉汤
3．以下关于微生物对氧的需求的叙述中正确的是
A．产甲烷杆菌属厌氧呼吸，但氧的存在不影响其生存
B．链球菌进行厌氧呼吸，不能接触空气
C．黄色短杆菌在氧气充足时才能产生谷氨酸
D．谷氨酸棒培育杆菌是厌氧呼吸
4．可以使微生物细胞内蛋白质、核酸发生不可逆破坏的环境加素是
A．高温 B.营养成分的变化 C.氧含量 D.温度、pH、氧的共同作用
A．15 B．48 C．1024 D．3072
答案：1—5 DCCAD 6—10 DDCBD


板书设计
1．基础知识
1．3筛选纤维素分解菌的方法是刚果红染色法。该方法可以通过颜色反应直接筛选。
2．4其原理是：刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
2．实验设计
3．结果分析与评价
讲后语 在介绍刚果红染色法之前，首先用“筛子筛沙”这一形象的比喻来说明筛选微生物的基本思想方法。在教学过程中可以结合专题2介绍的选择培养基的内容，进一步引导学生深入认识分离微生物的基本思想。刚果红染色法的知识难度并不大，学生通过自学就能够理解。
检查记录及评语

授课时间：2011-
课题
菊花的组织培养

课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
1、熟悉植物组织培养的基本过程
2、理解细胞分化的概念及离体植物细胞的脱分化和再分化
3、通过联系农业生产实际，培养学生活学活用，理论联系实际的能力
能力与方法目标
归纳MS培养基的配制方法，并设计表格比较微生物培养基与MS培养基的配方的异同。
情感态度价值观目标
通过阅读植物组织培养技术的发展史，课下查阅植物组织培养技术在生产实践中应用的资料，关注学生科学态度的教育，拓展学生视野，感受科学技术在生产实践中的重要价值。

教学重点
植物组织培养过程中使用的无菌技术
教学难点
　植物组织培养过程中使用的无菌技术
教法
讲述实验法
教学过程
（一）引入新课
上节课我们探讨学习了如何从土壤中分离出尿素分解菌和纤维素分解微生物及其计数方法。这节课我们来学习研究植物的组织培养技术。
（二）进行新课
1．基础知识
知识回顾：联系“植物细胞工程”，回答下列问题：
1．1具有某种生物全套遗传信息的任何一个活细胞，都具有发育成完整个体的能力，即每个生物细胞都具有全能性。但在生物体的生长发育过程中并不表现出来，这是因为在特定的时间和空间条件下，通过基因的选择性表达，构成不同组织和器官。

1．2植物组织培养技术的应用有：实现优良品种的快速繁殖；培育脱毒作物；制作人工种子；培育作物新品种以及细胞产物的工厂化生产等。
活动1：阅读“植物组织培养的基本过程”，讨论并完成以下问题：
1．3细胞分化：个体发育中细胞在形态、结构和生理功能上出现稳定性差异的过程。
〖思考1〗细胞分化是一种持久性的变化，它有什么生理意义？
使多细胞生物体中细胞结构和功能趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
1．4愈伤组织是通过细胞分裂形成的，其细胞排列疏松而无规则，高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞。
〖思考2〗填表比较根尖分生组织和愈伤组织的异同：
组织类型
细胞来源
细胞形态
细胞结构
细胞排列
细胞去向
根尖
分生组织
受精卵
正方形
无液泡
紧密
分化成多种
细胞组织
愈伤组织
高度分化细胞
无定形
高度液泡化
疏松
再分化成新个体
相同点
都通过有丝分裂进行细胞增殖





1．5植物组织培养的过程可简单表示为：
（脱分化）
离体细胞、组织、器官
（又叫外植体）
（再分化）
愈伤
组织
（生长）
胚状体
丛芽等
新个体


活动2：阅读“影响植物组织培养的条件”，讨论并完成以下问题：
1．6材料：植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等都会影响实验结果。菊花组织培养一般选择未开化植物的茎上部新萌生的侧枝作材料。
〖思考3〗一般来说，容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养。
〖思考4〗选取生长旺盛嫩枝进行组培的原因是嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。
1．7营养：常用的培养基是MS培养基，其中含有的大量元素是N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、I、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。
1．8激素：在培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，其浓度、使用的先后顺序、用量的比例等都影响结果。
〖思考5〗填表：激素使用的先后顺序及其用量比例对细胞分裂和分化的影响。

生长素／细胞分裂素比值与结果
比值高时
促根分化，
抑芽形成
比值低时
促芽分化，
抑根形成
比值适中
促进愈伤组织生长

使用顺序
实验结果
先生长素，
后细胞分裂素
有利于分裂但不分化
先细胞分裂素，
后生长素
细胞既分裂也分化
同时使用
分化频率提高





1.9环境条件：PH、温度、光等环境条件。菊花组培所需PH为5.8，温度为18-22℃，光照条件为每日用日光灯照射12小时。
2．实验设计
活动3：阅读“制备MS固体培养基”，回答下列问题：21
2．1配制各种母液：将各种成分按配方比例配制成的浓缩液。使用时根据母液的浓缩倍数，计算用量，并加蒸馏水稀释。
2．2配制培养基：应加入的物质有琼脂、蔗糖、大量元素、微量元素、有机物和植物激素的母液，并用蒸馏水定容到1000毫升。在菊花组织培养中，可以不添加植物激素，原因是菊花茎段组织培养比较容易。
2．3灭菌：采取的灭菌方法是高压蒸汽灭菌。
［思考6］MS培养基中各种营养物质的作用是什么？肉汤培养基相比，MS培养基有哪些特点？
大量元素和微量元素提供植物细胞所必需的无机盐；蔗糖提供碳源，维持细胞渗透压；甘氨酸、维生素等物质主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求。微生物培养基以有机营养为主，MS培养基则需提供大量无机营养。
活动4：阅读“外植体消毒”，填写下列流程图：
旺盛
嫩枝
(流水)
冲洗
刷洗，冲洗
20分钟左右
(无菌吸水纸)
吸干表面水分
(70％的酒精)
摇动2-3次6-7秒
(无菌水)清洗
(无菌吸水纸)
吸干表面水分
(氯化汞)溶液
浸泡1～2分钟
(无菌水)清洗
3次




［思考7］在此消毒过程中，是不是强度越大越好，为什么？
不是。对外植体进行表面消毒时，既要考虑到药剂的消毒效果，又要考虑到植物的耐受力。
3．发酵操作
活动5：阅读“接种、培养、移栽和栽培”，填写：
3．1前期准备：用70％的酒精消毒工作台，点燃酒精灯。注意所有接种工作都必须在酒精灯旁进行，器械使用前后都要用火焰灼烧灭菌。
3．2接种操作：接种过程中插入外植体时形态学上端朝上，每个锥形瓶接种7～8个外植体。
〖思考8〗外植体接种与细菌接种相似之处是操作步骤相同，而且都要求无菌操作。
3．3培养过程应该放在无菌箱中进行，并定期进行消毒，保持适宜的温度和光照。
3．4移栽前应先打开培养瓶的封口膜，让其在培养间生长几日，然后用流水清洗根部培养基。然后将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中生活一段时间，进行壮苗。最后进行露天栽培。
［思考9］外植体在培养过程中可能会被污染，你认为造成污染的原因有哪些？
外植体消毒不彻底；培养基灭菌不彻底；接种中被杂菌污染；锥形瓶密封性差等。
（三）课堂总结、点评
（四）实例探究
例1 甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的
A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性
解析：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间后，脱分化，通过细胞分裂，形成愈伤组织；脱分化的愈伤组织继续培养，又可重新分化成根或芽等器官；再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。由愈伤组织发育为完整的植物体体现了细胞的全能性。植物组织培养的过程是无性繁殖的过程，不涉及减数分裂，减数分裂是生物在进行有性生殖的过程中的一种分裂方式。本题解决的关键是要了解植物的组织培养过程。
答案：C
例2植物细胞表现出全能性的必要条件是
A.导入其他植物细胞的基因
B.将成熟的细胞核移植到去核的卵细胞中
C.用适当浓度的秋水仙素处理
D.脱离母体后，给予适宜的营养和适宜的温度等外界条件
解析：植物细胞只有脱离了植物体，在一定的外部因素作用下，经过细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性，由愈伤组织细胞发育、分化出新的植物体。
答案：D
☆综合应用
例3、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的
A.消毒灭菌 B.适宜的温度
C.充足的光照 D.适宜的养料和激素
解析：离体的植物器官、组织或细胞脱分化过程是在无菌条件下进行的，在愈伤组织形成过程中，需要适宜的温度、一定的营养物质和植物激素的诱导，但不需要阳光。
答案：C
★课余作业
1、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植株？
2、植物组织培养与花药培养技术有何相同点与不同点？

课堂练习
作业
板书设计
菊花的组织培养
基本原理
细胞的全能性
基本过程
脱分化
愈伤组织
再分化
影响因素
材料性质、营养物质、调节物质、环境条件
操作流程
配制MS固体培养基
外植体的消毒
接种
培养
移栽
栽培









讲后语
★教学体会
课题背景介绍了植物细胞的全能性，说明离体的植物器官或组织在一定的条件下能够发育成完整的植株。在教学过程中，教师可以从植物组织培养的发展历史导入，激发学生的学习兴趣。

检查记录及评语
授课时间：2011-
课题
课题2　月季的花药培养
课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
要点1　植物的花药培养的育种意义
要点2　被子植物的花粉发育
要点3　产生花粉植株的两种途径
能力与方法目标
学习单倍体育种有关原理，单倍体育种不仅缩短了育种周期，也为新品种的培育开辟了新途径。

情感态度价值观目标
通过阅读月季花药培养技术的发展史，课下查阅月季花药培养技术在生产实践中应用的资料，关注学生科学态度的教育，拓展学生视野，感受科学技术在生产实践中的重要价值。

教学重点
植物的花药培养的育种意义
教学难点
产生花粉植株的两种途径
教法
启发式教学
教学过程
（一）引入新课
上节课我们探讨学习了如何从土壤中分离出尿素分解菌和纤维素分解微生物及其计数方法。这节课我们来学习研究植物的组织培养技术。
（二）进行新课
1．基础知识
知识回顾：联系“植物组织培养”，回答下列问题：

1　植物的花药培养的育种意义
育种工作者采用花药培养的方法，使花粉粒发育为单倍体植株，再经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。这样的植株不仅能够正常生殖，而且每对染色体上的成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会产生性状分离。单倍体育种不仅缩短了育种周期，也为新品种的培育开辟了新途径。

2　被子植物的花粉发育
（1）被子植物的雄蕊通常包含花丝、花药两部分。花药为囊状结构，内部含有许多花粉。花粉是由花粉母细胞经过减数分裂而形成的。
（2）被子植物花粉的发育要经历四分体时期、单核期和双核期等阶段。
①在四分体时期，4个单倍体细胞连在一起。
②进入单核期时，四分体的4个单倍体细胞彼此分离，形成4个具有单细胞核的花粉粒。这时的细胞含浓厚的原生质，核位于细胞的中央（单核居中期）。随着细胞不断长大，细胞核由中央移向细胞一侧（单核靠边期）。
③进入双核期时，靠近细胞一侧的细胞核，分裂成1　个生殖细胞核和1个花粉管细胞核，进而形成两个细胞，一个是营养细胞，一个是生殖细胞。生殖细胞将再分裂一次，形成两个精子。
3　产生花粉植株的两种途径
通过花药培养产生花粉植株（即单倍体植株）一般有两种途径：
一种是花粉通过胚状体阶段分化发育成为植株；另一种是花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织，将其诱导再分化成植株。
（1）花药中的花粉 胚状体 丛芽

（2）花药中的花粉 愈伤组织 丛芽
脱分化 分化

脱分化 再分化
生根 移栽
诱导
这两种途径之间并没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。




4　影响花药培养的因素
（1）不同植物的诱导成功率很不相同。
（2）就同一植物来说，亲本植株的生理状况对诱导成功率也有直接影响。
（3）花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株。选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素。
花粉发育的过程中，只有某一个时期对离体刺激敏感。一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。为了挑选到单核期的花药，通常选择完全未开放的花蕾。
（4）亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及接种密度等对诱导成功率都有一定影响。
5　实验操作
（1）材料的选取
要通过镜检来确定花药中的花粉是否处于适宜的发育期。
确定花粉发育时期的最常用方法有醋酸洋红法和焙花青――铬矾法，焙花青――铬矾法能将花粉细胞核染成蓝黑色。
（2）材料的消毒
先将花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡大约30s→在无菌水中清洗→无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分→质量分数为0.1%的氯化汞溶液中2～4min→无菌水冲洗3～5次。
（3）接种和培养
①操作
灭菌后的花蕾，要在无菌条件下除去萼片和花瓣，并立即将花药接种到培养基上。
②操作注意事项
在剥离花药时，要尽量不损伤花药，因为花药受损后接种，容易从受伤部位产生愈伤组织；还要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。
③培养条件
培养温度控制在25℃左右，不需要光照。幼小植株形成后才需要光照。
④培养时间、培养结果以及处理措施
一般经过20～30天培养后，会发现花药开裂，长出愈伤组织或释放出胚状体。将愈伤组织及时转移到分化培养基上，以便进一步分化出再生植株。如果花药开裂释放出胚状体，则一个花药内就会产生大量幼小植株，必须在花药开裂后尽快将幼小植株分开，分别移植到新的培养基上，否则这些植株将很难分开。
⑤鉴定和筛选
在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体倍性的变化。因此还需要对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选。

课堂练习
作业
板书设计
要点1　植物的花药培养的育种意义
要点2　被子植物的花粉发育
要点3　产生花粉植株的两种途径
4　影响花药培养的因素
（1）花药中的花粉胚状体 丛芽

（2）花药中的花粉 愈伤组织 丛芽
讲后语
疑难解答
（1）为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？
花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料的消毒带来困难。
（2）植物组织培养技术与花药培养技术有何区别？
植物组织培养技术与花药培养技术的相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。
两者的不同之处在于：花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药培养的难度大为增加
检查记录及评语

授课时间：2011-
课题
果胶酶的制备与应用
课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
1、简述果胶酶的作用；
2、检测果胶酶的活性；
3、探究温度和pH对果胶酶活性的影响；
4、探究果胶酶的最适用量。
能力与方法目标
①提高探究意识
②提高动手操作能力、与人协作能力
③对结果进行分析与评价的能力
情感态度价值观目标
形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神

教学重点
温度和pH对果胶酶活性的影响
教学难点
果胶酶的最适用量。
教法
实验法
教学过程
导入：
拿着一瓶水果饮料，进入教室。问：同学们谁能回答我这瓶饮料是用什么做成的？它的透明度怎样？大批的水果是怎么做成饮料的？然后分组讨论。
新课教学：
1、关于果胶酶的作用，先由学生自己预习，然后在课堂上回答，教师进行总结，说明植物细胞壁的成分和细胞与细胞之间的胞间层成分就有果胶，是一种高分子化合物，不溶于水，在果汁加工中，果胶会影响出汁率，使果汁变浑浊。如何解决这个问题？学生自然会想到应该去除果胶；如何去除果胶？我们在前面学习过酶对某些物质的水解作用。引导学生进入课题。教师补充人教版教材有关果胶酶的知识。
2、关于影响酶活性的因素（温度和pH）这个内容，可以要求学生参照投影提示自己设计一些实验分析得出结论。

教学的时候应该注意到实验的侧重点在于定量分析。
设计的关键之一在于确定温度梯度和pH梯度。果胶酶的适宜温度范围比较宽，可以选用5℃或10℃作为温度梯度，pH可以选择5、6、7、8、9。这一点在教材内容中也有所提示。
设计的另一关键点是确定实验程序。投影中提供了一些相关的方法，还

可以引导学生想其它方法，看是否有更适合同学们自己动手做的方法来代替。
    同学们在设计实验时可能会有不同的想法，比如如何控制温度和pH，如何设置对照实验等，都是学生可能想到，但想法和设计方法不同的。那么可以开展一个小的讨论来得出结论，完善设计。
投影展示：实验具体过程：制备水果泥→配制果胶酶→将水果泥与果胶酶分别在不同温度的水浴中保温→将相同温度下保温的水果泥和果胶酶混合保温→过滤出果汁→记录果汁量→绘制出温度和pH对果胶酶活性影响的曲线图。选择出汁最多的那个温度，保持温度不变，探究pH对酶活性的影响，方法与温度探究相同。
要求学生回答问题：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别装在不同的试管中恒温处理？如果是探究pH的话，该怎么提前处理？②是否需要设置对照？如何设置？要用哪个因素作为变量，控制哪些因素不变？为什么？③度和pH是如何影响酶的活性的？请同学们根据自己的实验结果做出相应的曲线图。④想一想，为什么能够通过测定果汁的体积来判断果胶酶的活性高低?
3、探究果胶酶的用量这个内容，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。 请同学们想一想，该如何进行实验的设计？请同学们发表自己的意见，由教师组织讨论，最后确定实验操作方案。
   设计的关键之一是要注意应设置果胶酶的用量为变量，同时保持温度和pH不变。实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种深度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积进行实验。方法与温度探究相同。还可以出示果汁生产中的过程与同学们的设计相对比，体验生产实践与实验室的不同。要求学生回答问题：①大规模生产与实验室制备的主要不同点是什么？②在工业生产中，你认为比较突出的问题是什么？应该如何改进？
4、课题评价：
根据实验数据绘制出的温度和pH对果胶酶活性影响的曲线图；不同果胶酶用量对出汁量影响的曲线图；最终得到果胶酶最适温度、pH以及果胶酶的最适用量。
反馈练习：见教材及投影



板书设计
1、简述果胶酶的作用；
2、检测果胶酶的活性；
3、探究温度和pH对果胶酶活性的影响；
4、探究果胶酶的最适用量。


讲后语
教后小记：
    这个内容学生来说，并不生疏。在必修内容中就已经对酶活性的影响因素有过一定的探究，所以可以用比较短的时间分析这个内容。对于果胶酶的作用及生产原理需要进行一定的分析和探讨，以期学生对该知识有一个较深刻的认识。另外，要求不论是哪个探究内容，都要求学生能自己设计出一个合理可行的方案，因为学生在这里有基础。还要求学生思考工业生产中果胶酶价格、重复使用等问题，激发学生关注生产生活的意识。

检查记录及评语



授课时间：2011-
课题
探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
说出加酶洗衣粉的洗涤原理；
探讨温度对加酶洗衣粉洗涤的影响；
探讨不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的区别。
能力与方法目标
①提高探究意识
②提高动手操作能力、与人协作能力
③对结果进行分析与评价的能力
情感态度价值观目标
形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神

教学重点
区别不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物的洗涤效果。
教学难点
实验过程中各种变量的控制。
教法
实验法
教学过程
问题探讨，引入新课：当你自己动手洗衣服的时候，会发现衣服上油渍、汗渍或者血渍非常难洗，你是如何解决这个难题的呢？你是否知道加酶洗衣粉，它与普通洗衣粉相比有什么优点呢？据我所知,加酶洗衣粉能更好的清除顽渍,这又是为什么呢？学生讨论，带着这些问题提出本课题——了解加酶洗衣粉，探讨它所适宜的条件。
新课教学：
1、基础知识
投影：补充资料：
家用洗衣粉的成分及作用
家用洗衣粉和其他各种家用洗涤剂的成分基本相同，主要含有表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白剂和香精等成分。
表面活性剂 表面活性剂是洗衣粉的主要成分。表面活性剂有阴离子、阳离子、非离子和两性离子等四大类，但用于洗涤的表面活性剂则以阴离子和非离子为主。最普通、最传统的阴离子表面活性剂就是人类使用了几百年的肥皂（高级脂肪酸钠）。合成洗涤工业问世之后，使用最普遍的是十二烷基苯磺酸钠，非离子表面活性剂应用最广泛的是聚氧乙烯醚类。
水软化剂 水软化剂可防止水中的钙、镁离子造成的阴离子表面活性剂失活，提高表面活性剂利用率。三聚磷酸钠是最为常用的一种水软化剂，它具有软化水质、分散污垢、缓冲碱剂及抗结块性能等特点，三聚磷酸钠广泛应用于各种洗衣粉中，无磷洗衣粉中不含有三聚磷酸钠。
碱剂 在适当的碱度下，纤维和污垢可被最大限度地离子化，更易于污垢的水解和分散。一般洗衣粉配方中都含有纯碱和硅酸钠，其中硅酸钠还具有使污垢颗粒悬浮、防止再沉积的作用。
漂白剂 某些洗衣粉中含有过硼酸钠一类的漂白剂，可以延缓衣物的泛黄程度，但对衣物有一定的损伤。
酶 洗衣粉中一般添加了蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等。酶是一种专一性的生物催化剂，蛋白酶可以催化水解肉、蛋和奶渍，淀粉酶可以催化水解酱、粥等污渍，脂肪酶可以催化水解各类动植物油脂和人体皮脂腺分泌物及化妆品污垢，纤维素酶可使织物增艳（新）、去除颗粒性污垢，但过量使用，也能损伤棉、麻等天然纤维织物。
增白剂 丝、棉、毛类等天然纤维的浅色衣物容易变黄，加入增白剂后，它能够留存在衣物上，吸收阳光中的紫外线，反射出与黄光互补的蓝色光线，从而掩盖了衣物上的黄色。
香精和色素 改善洗衣粉的气味和外观，给人清新愉悦的感受，并掩盖某些化学成分的异味。
加酶洗衣粉
加酶洗衣粉就是在合成洗衣粉中，加入0.2％～0.5％的酶制剂制成的。在洗衣粉中添加的酶的种类很多，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等。我国在洗衣粉中添加的酶最主要的是碱性蛋白酶。这种酶能耐碱性条件，而且耐贮存，对皮肤、衣物没有刺激和损伤作用。碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸。衣物上附着的血渍、汗渍、奶渍、酱油渍等污物，都会在碱性蛋白酶的作用下，结构松弛、膨胀解体，稍加搓洗，污迹就会从衣物上脱落。
使用加酶洗衣粉时必须注意以下几点：（1）碱性蛋白酶能使蛋白质水解，因此，蛋白质类纤维（羊毛、蚕丝等）织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤，以免使纤维受到破坏；（2）使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度。碱性蛋白酶在35 ℃～50 ℃时活性最强，在低温下或70 ℃以上就会失效；（3）加酶洗衣粉也不宜长期存放，存放时间过长会导致酶活力损失；（4）加酶洗衣粉不宜与三聚磷酸盐共存，否则酶的活性将会丧失；（5）添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质，而使人患过敏性皮炎、湿疹等，因此，应避免与这类洗衣粉长时间地接触。
活动1：阅读投影中基础知识，讨论并完成学案
1．1加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶 、 脂肪酶 、淀粉酶 、 纤维素酶 。其中应用最广泛、效果最明显的是 碱性蛋白酶 和 碱性脂肪酶 。
〖思考1〗碱性蛋白酶为什么具有如此强的功效？它的作用机理是怎样的？请写出作用示意图。
酶具有高效性，能迅速将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质分解成可溶性小分子肽和氨基酸。
〖思考2〗你能写出脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶的作用示意图吗？
1．2．影响酶活性的因素有 温度 、 酸碱度 和 表面活性剂 。
〖思考3〗酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？科学家是如何解决这一难题的？
不能，因为洗衣粉中的表面活性物质会降低酶的活性。将基因工程生产出的酶用特殊水溶性物质包裹起来，与洗衣粉的其它成分隔离开来。
〖思考4〗为什么说加酶洗衣粉能减少对环境的污染？
加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展。
2．实验设计
活动2：投影资料一，AB两同学的实验方案
阅读“[资料一]有效地控制变量”，探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的不同。
2．1分析：A同学的实验方案存在问题吗？若有问题，请说明存在的问题。
有问题。未说明控制相同的适宜温度；玻璃棒搅拌的强度难于控制相同；为确定布料颜色等。
〖思考5〗你同意B同学观点吗？请说明理由。
不同意。B同学忽略了实验中变量的控制问题。
〖思考6〗影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有哪些？
水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的质料、大小及侵泡时间和洗涤时间等。
2．2设计：你认为应该控制的单一变量是 普通洗衣粉和加酶洗衣粉 的区别，其他条件（如洗衣粉用量、水温、水质、水量、布料的大小和颜色、洗涤方式、洗涤时间等）完全性同。
活动3：投影资料二，
阅读“[资料二]考虑实际生活中的具体情况”，探究温度对加酶洗衣粉效果的影响：
2．3水温的控制：通常情况下春、夏、秋、冬四季可分别选取 5℃ 、 15℃、 25℃ 、 35℃ 。
2．4其他条件控制：
洗涤方式有半自动和全自动，相比之下采用 全自动 方式比较好，并且应尽量使用同一型号小容量的洗衣机，其机械搅拌作用 相同 ；洗涤材料以（衣物、布料）作为实验材料比较可行，做对照实验时可以控制布料的 大小 、 颜色 以及 污物的量 （可用滴管控制）使其相同，同时也便于洗涤效果的比较；水量和洗衣粉用量与布料的大小是成 正比 的。
3．实验操作
课题一：探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果
1、实验原理
生活中的各种污渍主要是蛋白质、脂质、淀粉等多种不溶于水的有机物，这些有机物能在相应的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的作用下水解成易溶于水的小分子有机物
2、遵循原则
实验变量为洗涤剂，设计时应遵循单一变量原则、对照性原则有效的控制其他变量，如水的用量、污染物的量，所用实验用布的质地大小、两种洗衣粉的用量，搅拌及洗涤时间
3、实验操作流程
（1）实验准备
带有污染物的实验用布的制取：取一定量的污染物制成溶液，取等量的污染物滴加在相同大小、质地的新布上
称取等量的洗衣粉：用天平准确称取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉
（2）实验过程
①取两只大烧杯并编号，用量筒分别量500ml蒸馏水放入其中。放入400C的水浴锅保温。
②将制好的污染布和洗衣粉（一组为污染布和普通洗衣粉，另一组为污染布和加酶洗衣粉）分别放入两只烧杯中。
③用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。一段时间后搅拌可重复进行。
④过相同的时间后观察洗涤效果。
（3）实验结论：加酶洗衣粉的效果好

课题2：温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
实验目的：比较不同温度下加酶洗衣粉的洗涤效果
实验原理：酶的催化活性受温度影响，在适宜温度下酶的催化活性最高，温度过低或过高酶的催化能力降低
实验材料：加酶洗衣粉、天平、白色棉布、1000mL烧杯、玻棒、温度计、滴管、新鲜鸡血、水浴缸、温度分别为5℃、15℃、25℃、35℃的清水。
实验步骤：
（1）取10cm×10cm的白色棉布4块，用滴管各滴加5滴新鲜鸡血，晾干备用。
（2）取1000mL烧杯4个，用天平分别称取0.5g加酶洗衣粉，依次倒入4个烧杯中。
（3）将5℃、15℃、25℃、35℃清水各500mL依次倒入4个烧杯中，用玻棒搅拌溶化洗衣粉。
（4）取水浴缸4个，依次倒入5000mL 5℃、15℃、25℃、35℃清水，插入温度计保持恒温。
（5）将4个烧杯分别放到相同水温的水浴缸中，将带鸡血的棉布分别放到烧杯中浸泡20min。
（6）按相同方式用不同玻棒搅拌棉布各，放到水浴缸中
课题3：：探究不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的比较
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，所以对不同污渍洗涤效果不同
2、实验步骤
①取30块大小相同的白棉布，分成6组，每组5块，依次编号1a、1b、1c、1d、1e、2a、2b…6a、6b、6c、6d、6e。
（a为蛋白酶处理组，b为脂肪酶处理组，c为淀粉处理组，d为复合酶处理组，e为普通洗衣粉组)
②制取带有污染物的实验用布
给第一组白布滴加鸡血，待血渍扩散停止后，记录血渍面积
按同样的方法给第2－6组分别滴加牛奶、菜油、番茄汁、墨水、颜料，并记录污渍面积
③将上述白棉布分别放入30个已编号的烧杯中，各注入500ml蒸馏水，用玻璃棒搅拌使白棉布湿透
④温度控制
烧杯均放入温度为45度的水浴锅
⑤洗衣粉洗涤
给1a－6a号烧杯中加入等量的蛋白酶洗衣粉，给1b－6b号烧杯中加入等量的脂肪酶洗衣粉，
给1c－6c号烧杯中加入等量的淀粉酶洗衣粉，
给1d－6d号烧杯中加入等量的复合酶洗衣粉，
给1e－6e号烧杯中加入等量的普通酶洗衣粉，
各烧杯均搅拌洗涤10分钟后，用清水漂洗3次，晾干
（6）记录结果：将实验结果记入下表。
不同种类的洗衣粉对同一污渍或不同污渍洗涤效果的列表比较：













〖思考7〗请列表比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的不同
比较项
普通洗衣粉
加酶洗衣粉
不同点
 
 
相同点
 
〖思考8〗有位同学打算用丝绸做实验材料，探讨含有蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果，你认为他这样做合适吗？为什么？
课堂总结、点评
实例探究
例1下列不属于酶制剂的是
A．蛋白酶 B．脂肪酶 C．淀粉酶 D．麦芽糖酶
解析：目前常用的酶制剂有四大类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。其中，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、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使洗衣粉具有更强的去污能力。
答案：D
例2含有蛋白酶的洗衣粉的洗剂效果好，可以用丝绸作为实验材料吗？
解析：不能。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣物。

课堂练习

作业


板书设计
1、基础知识
说出加酶洗衣粉的洗涤原理；
探讨温度对加酶洗衣粉洗涤的影响；
探讨不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的区别。
2．实验设计
3．实验操作
课题一：探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果
课题2：温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
课题3：：探究不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的比较



讲后语
★教学体会
本课题探究的是加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果的区别，以及不同的加酶洗衣粉对不同污渍洗涤效果的区别。本课题与学生的生活比较接近，因此，具有较强的现实意义，同时，因为探究的结果可直接用于日常生活中衣物的洗涤，所以很容易激发学生的学习兴趣。在引导学生开展本课题的研究时，不要只注重基本原理，而忽视了本课题在现实生活中的作用。
检查记录及评语
授课时间：2011-
课题
酵母细胞的固定化

课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
1．说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。
2．尝试制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。
能力与方法目标
在教学中，可以参考课题背景提供的素材，联系生产实践和学生已有的认识，引导学生认同上述观点，并进而认识到：科学知识既来源于科学实验，也来源于生产生活实践，知识的学习应该与生产实践相联系；人们在生产实践中所发现的问题能够促进科学技术的发展。
情感态度价值观目标
课题背景简单介绍了从酶到固定化酶、再到固定化细胞的发展过程。这一过程体现了科学技术的发展是不断地提出问题和解决问题的动态过程。
教学重点
制备固定化酵母细胞。
教学难点
制备固定化酵母细胞。
教法
教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。

教学过程
温故知新，引出课题：
（1）说一说：酶的概念、特性、影响酶活性的因素、应用
（2）加酶洗衣粉中常用的酶制剂有哪些？这些酶能直接加入洗衣粉么？
（3）在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，请你归纳使用酶制剂的优点？
（4）酶制剂的使用有哪些缺陷？
师生归纳，小结：
酶制剂应用的缺陷：（1）通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；（2）溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；（3）反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。
提出问题：如果你是工程技术人员，你如何解决这些问题？
合作探究，解决问题：

资料探究1：
在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，提高了生产成本；反应后的酶会混在产物中，可能影响影响产品质量。
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。因此，酶在大规模生产中，使酶能反复使用，是很有经济价值的课题。固定化酶的使用，推动了酶在生产上的应用。固定化酶，就是将酶分子结合在特定的支持物上且不影响酶的功能。用于固定酶的底物有琼脂糖、丙烯酰胺、藻酸钠等。固定化酶技术的应用，一是可循环反复使用酶制剂。据报道，在某些情况下可使用上千次，极大地降低生产成本。二是在生产中，可通过离心法或过滤法把酶与反应液相互分开，在大规模的生产中所需工艺设备比较简单易行。三是稳定性能好等。
固定化酶(Immobilized Enzyme）是20世纪60年代发展起来的—项新技术。以往使用的酶绝大多数是水溶性的酶。这些水溶性酶催化结束后，极难回收，因而阻碍了酶工业的进一步发展。60年代后，在酶学研究领域内涌现出固定化酶。它是通过物理的或化学的手段，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚在一定的空间内，限制酶分子的自由流动，但能使酶充分发挥催化作用；过去曾称其为水不溶酶或固相酶。1953年德国科学家采用聚氨基苯乙烯树脂为载体，与胃蛋白酶、核糖核酸酶等结合，制成固定化酶。1971年第一届国际酶工程会上正式建议采用固定化酶的名称。
阅读资料1，探究：（1）解决上述问题的思路。（2）什么是固定化酶？（3）如果固定化酶制备成功，你觉得在生产上会带来哪些好处？
师生互动，解决问题。
过渡：固定化酶能否制备成功呢？我们来看看一个实例。
资料探究2：
高果糖浆是指果糖含量为42%左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人类的健康更有益。高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，它能将葡萄糖转化为果糖。这种酶的稳定性好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。
使用固定化酶技术，将这种酶固定于一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布有许多小孔的筛板。酶颗粒无法筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。目前，利用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆的规模已经超过了每年1000万吨。
阅读资料2，思考：
（1）高果糖浆的生产原理（写出反应方程式）（2）葡萄糖异构酶的固定及生产流程（识图）（3）反应柱的优点（4）固定化酶技术的优点
师生互动，解决问题。
过渡：那么如何来制备固定化酶呢？
自主学习：阅读教材P52，思考：
（1）三种方法固定化酶的原理
（2）三种制备方法的优缺点
（3）判断下列3幅图分别代表哪类制备方法？




、、



师生互动，着重探讨三种制备方法的优缺点。
拓展视野：固定化酶的应用
提出新的问题：在生产实际中使用固定化酶技术有无不足?可能在哪些方面存在不足？如有不足，可怎么办?
对比学习：固定化细胞技术
阅读教材P53，解决以下问题：
（1）参照固定化酶，给细胞固定化下个定义
（2）细胞固定化的常用方法
（3）固定化细胞技术有哪些优势？
（4）如果想把微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种技术？如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？
（5）一般来说，酶更适合用吸附法和交联法固定，而细胞多采用包埋法固定，想想看为什么？
师生互动，解决问题。
课堂归纳，提炼升华：
直接使用酶、固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点？
拓展视野：在英国曼彻斯特大学固定海藻球
课堂反馈，巩固提高：（详见PPT）

作业



板书设计
1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例；
2.固定化酶的反应柱示意图；
3.固定化酶在生产实践中的优点。
1.将酶或细胞固定化的方法；
2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别；
3.固定化酶和固定化细胞常用的载体材料。
讲后语
课后反思：
一、应突出学生在课堂上的主体地位
本节知识理论性较强，学生比较陌生，但学生关于酶的一些基础知识在必修教材种已比较熟悉。在教学过程中，教师应很清楚地知道学生已形成的知识根底；要努力通过问题唤醒学生已有的知识，并产生新的问题；不要总不放心地重复学过的内容，那样不仅会挤占了学生阅读、分析、思考、讨论、联系的时间，还会分散学生的注意力，这样必然影响到教学效果。
二、要充分发挥教师的主导作用
在课堂教学过程中，学生究竟需要什么样的帮助，哪些问题看书能解决，哪些问题需要教师作分析引导，哪些问题要在比较归纳中得出，对这些问题教师是应该很清楚的。所谓备课要备学生就在于此。实践表明，教师的主导作用发挥的越充分，学生的主动性、创造性发挥的越好。本课题中我围绕着从酶到固定化酶再到固定化细胞这根主线，逐步引导学生从已有知识开始到学习新的知识，教学效果比较明显。
三、 引导探究应结合学生实际
在生物学教育中，要改变“重科学结论，轻探究过程”的模式，要以学生的探究活动为主线，倡导探究学习，使学生认识到产生科学知识必须依赖探究，让他们像科学家从事科学探究那样来学习科学，领悟科学探究的真谛。这也是新课程大力提倡的。要实现这一点，要求教师要再现知识的发生过程，变结论式教学为过程式教学。英国学者贝尔纳在1939年就指出：“如果学生不能够以某种方式亲自参加科学发现的过程，就绝对无法使他充分了解现有科学知识的全貌。” 学生与科学家的探究思维本质上是一致的。学生在生物学学习中的探究与生物学家研究生物的科学探究有相似的特征，只不过“科学家是为了求知而探究，而学生探究是为了求知。” 科学探究要有一定的方法、策略去进行，具有一定的实践经验。学生毕竟不是成人，更不是科学家，他们的探究方式是简单的，还需要教师去教、去引导，如在本节课中，对资料一和资料二中的问题探究，教师应把握深度，能循序渐进的引导，最后把问题的答案弄明白。
四、讲清概念仍是课堂教学中最基本方式
在生物教学过程中，灵活和综合运用各种学习方式和策略都是必要的，探究不是生物课堂教学唯一的学习方式。必须看到的是，不是所有的生物课的学习主题都要用探究学习的方式来进行，对一些学习内容来说，教师用生动的语言、形象的比喻、活生生的事例讲清楚概念、机理和结论现象等内容，这是一名生物教师必须具备的能力。


检查记录及评语
授课时间：2011-
课题
DNA的粗提取和鉴定

课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
1、知识与能力目标
理解DNA的理化特性及根据其理化特性而提取和鉴定的原理，初步掌握DNA的粗提取和鉴定方法，理解相关溶液的作用机理，培养学生的分析能力，通过实验使学生能够简述科学探究的基本过程。
能力与方法目标
理解相关溶液的作用机理，培养学生的分析能力，通过实验使学生能够简述科学探究的基本过程。

情感态度价值观目标
2、情感态度与价值目标
通过探索培养科学的怀疑精神和创新精神；通过实验结果，学生树立生命物质性的观点。

教学重点
提取DNA的相关原理和步骤
教学难点
提取DNA的相关原理和步骤
教法
实验讲述法
教学过程
开门见山：
讲解本实验的目的是提取DNA和DNA的鉴定，其中提取DNA是本实验的重点和难点。
提出问题：“DNA主要存在于什么结构上？”“如何提取DNA？”“选什么材料好？”
达成共识：
1、造适宜材料：选动物细胞，易打破细胞结构
2、破坏细胞膜、核膜结构，得核物质。
3、将DNA与蛋白质等物质分开，得DNA
4、去掉DNA中杂质，提纯DNA。
探究实验原理：
屏幕展示表格1

NaCl2mo1/L
NaC10.14mo1/L
NaC10.015mo1/L
DNA



 蛋白质



表格2
 
DNA
蛋白质
杂质
95%酒精



不同浓度的NaC1溶液可溶解或析出DNA。95%酒精可提取DNA。
填表1：

NaCl2mo1/L
NaC10.4mo1/L
NaC10.015mo1/L
DNA
最大
最小
变大
蛋白质
解聚
最大
变小
填表2：

DNA
蛋白质
杂质
95%酒精
不溶
可溶
可溶
通过对实验原理的预习，表格的比较，使学生明确了各溶液的用途，保证理解实验。
请学生代表简述DNA提取实验步骤[实验设计一]
投影展示实验设计思路：
鸡血细胞液①aDNA 释放 ②bDNA与蛋白质的分离 ③cDNA析出④dDNA浓缩（提纯）
获得鸡血细胞核物质：提核物质→溶解→析出→溶解→析出
实验步骤：

引导学生讨论、回忆并回答目的①~⑨。
①防止血凝。
②加速血细胞破裂。
③溶解DNA。
④使2 mol/L的NaCl溶液稀释至0.14 mol/L，促DNA最大限度地析出。
⑤使含DNA的黏稠物被留在纱布上。
⑥使含DNA的黏稠物尽可能多地溶于溶液中。
⑦除去含DNA的滤液中的杂质。
⑧提取DNA。
⑨A：出现蓝色。B：无变化
讨论与结论：
投影给出如下讨论提纲，供学生讨论。
（1）DNA粗提取过程中的关键是哪几步？
（2）提取鸡血中的DNA时，为什么要除去血液中的上清液？
（3）DNA的直径约为2 nm，实验中出现的丝状物的粗细是否表示一个DNA分子直径的大小？
学生分组进行讨论并发表讨论结果。教师对讨论进行全程指导，并与学生一起归纳总结。
（1）a．提取鸡血细胞的核物质。应用低渗原理和机械搅拌，可得到最大量的DNA。
b．析出DNA黏稠物。加蒸馏水要慢，搅拌要轻。
c．沉淀DNA时，必须用冷酒精。
（2）提取DNA，去除杂质是关键。由于上清液是血液中的血浆部分，不含DNA，所以要除去（含蛋白质）。
（3）实验中出现的丝状物是肉眼可以观察到的，这种丝状物的直径要比DNA分子的直径2 nm大许多倍，所以实验中出现的丝状物并不表示一个DNA分子的直径。
实验结论：细胞中有DNA，DNA遇二苯胺试剂在沸水浴中变蓝色。
教学目标巩固
1．实验中步骤1和步骤3都需要加入蒸馏水，两次加入的作用相同吗？为什么？
2．实验中NaCl的物质的量浓度为2 mol/L和0.14 mol/L 对DNA有何影响？
3．DNA遇二苯胺（沸水浴）会染成 A．砖红色　B．橘黄色　C．紫色 D．蓝色
补充知识：
1、鉴定DNA的其他方法
用紫外灯照射法鉴定DNA效果很好。具体鉴定方法如下。
1．配制染色剂。用蒸馏水配制万分之五的溴化乙锭（EB）溶液。
2．将玻璃棒上缠绕的白色絮状物抹于蜡纸上，再滴一滴EB溶液染色。
3．将蜡纸放在紫外灯（260 nm）下照射（暗室中），可见橙红色的萤光（DNA的紫外吸收高峰在280 nm处）。
2、DNA粗提取与鉴定的另一种方法
1．材料用具
新鲜菜花（或蒜黄、菠菜）。
塑料烧杯，量筒，玻璃棒，尼龙纱布，陶瓷研钵，试管，试管架，试管夹，漏斗，酒精灯，石棉网，三角架，火柴，刀片，天平。
研磨液，体积分数为95%的酒精溶液，二苯胺试剂，蒸馏水。
2．方法步骤
A．DNA的粗提取
（1）准备材料：将新鲜菜花和体积分数为95%的酒精溶液放入冰箱冷冻室，至少24小时。
（2）取材：称取30 g菜花，去梗取花，切碎。
（3）研磨：将碎菜花放入研钵中，倒入10 mL研磨液，充分研磨10 min。
（4）过滤：在漏斗中垫上尼龙纱布，将菜花研磨液滤入烧杯中（有条件的学校可将滤液倒入塑料离心管中进行离心，用1000 r/min 的旋转频率，离心2~5 min；取上清液放入烧杯中）。在4℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液。
（5）加冷酒精：将一倍体积的上清液倒入两倍体积的体积分数为95%的酒精溶液中，并且玻璃棒缓缓地轻轻搅拌溶液（玻璃棒不要直插烧杯底部）。沉淀3~5 min后，可见白色的DNA絮状物出现。用玻璃棒缓缓旋转，絮状物会缠在玻璃棒上。
B．DNA的鉴定
（1）配制二苯胺试剂：取0.1 mL B液；滴入到10 mL A液中，混匀。
（2）鉴定：取4 mL DNA提取液放入试管中，加入4 mL二苯胺试剂，混匀后观察溶液颜色（不变蓝）。用沸水浴（100℃）加热10 min。在加热过程中，随时注意试管中溶液颜色的变化（逐渐出现浅蓝色）。
板书设计
探究实验原理：
实验步骤：
讨论与结论：
实验结论：细胞中有DNA，DNA遇二苯胺试剂在沸水浴中变蓝色。
教学目标巩固



讲后语
结课：这节课咱们验证了细胞是由化合物按照一定的方式组成的这一结论。从知识结构角度来说，一要加深对生物的物质性理解；二要掌握一般的物质提取方法；三要注意不同的化学物质要用不同的原理鉴定。从实验过程角度来说，要理解各种溶液和试剂的作用和目的。

检查记录及评语
授课时间：2011-
课题
多聚酶链式反应扩增DNA片段
课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
1、了解PCR技术的基本操作
2、理解PCR的原理
3、讨论PCR的应用
能力与方法目标
在多聚酶链式反应扩增DNA片段的实验过程中，应避免外源DNA污染，严格控制温度等反应条件

情感态度价值观目标
通过对PCR实验的操作及结果分析，培养学生严谨的科学态度和实事求是的科研精神

教学重点
PCR的原理和PCR的基本操作
教学难点
PCR的原理
教法
实验讲述法
教学过程
（一）引入新课
在现代生物技术中，DNA技术可谓是尖端技术。人类基因组计划、基因工程、基因诊断、基因检测、古生物鉴定等都离不开对DNA分子碱基序列的分析。而分析DNA碱基序列，就需要一定量的DNA片段。怎样迅速获得足够量的DNA片段呢？今天我们来研究学习DNA分子的扩增技术――PCR技术。
（二）进行新课
1．基础知识
PCR技术扩增DNA的过程，与细胞内DNA复制过程类似：
1．1细胞内DNA复制条件分析：
条件
组分
作用
模板
DNA的两条单链
提供复制的模板
原料
四种脱氧核苷酸
合成DNA子链的原料
酶
解旋酶
DNA聚合酶
打开DNA双螺旋
催化合成DNA子链
能量
ATP
为解螺旋和合成子链供能
引物
RNA
为DNA聚合酶提供合成的3’端起点
1．2细胞内DNA复制过程
（1）DNA的反向平行结构：（结合投影图）
核苷酸分子的结构与方向性：（分子结构模式图）
由核苷酸通过3,5-磷酸二酯键连接形成核苷酸长链：（模式图，体现方向性）。
DNA双螺旋结构的反向平行结构：
（2）DNA的复制过程:
解 旋：解旋酶、ATP，DNA两条链打开，，形成两条DNA单链。
引物结合：在DNA单链3’端与DNA反向配对结合，确保引物3’端与DNA单链准确配对。
DNA聚合酶结合：
子链合成：DNA聚合酶从引物3’端开始，将配对的脱氧核苷酸连接起来。
后续加工：DNA聚合酶I将引物切去，并合成空缺处的DNA单链，再由DNA连接酶将不连续的DNA子链连接起来（半不连续合成。先导链，滞后链）
子链合成特点：不能从头合成；合成方向为“5’→3’合成”。
感悟生命的神秘：DNA聚合酶不但能够催化磷酸二酯键的形成，还具有校对功能。它在每引入一个核苷酸后都要复查一次，只有碱基配对无误后才能继续往下聚合，它不能从头合成。RNA聚合酶没有校对功能，因此RNA的合成不需要引物，而是从头合成的，它的错配可能性较大，在RNA引物完成功能后即被DNA聚合酶I删去，代之以高保真的DNA链。
［思考］DNA分子能准确复制的原因有哪些？
DNA双螺旋结构提供模板；碱基互补配对；DNA聚合酶的复查功能。
［思考］细胞内哪些物质是从头合成的？RNA合成、蛋白质合成。
1．3DNA分子复制的人工控制
解开螺旋：在80～100℃时，DNA双螺旋打开，形成两条DNA单链，称为变性。
恢复螺旋：在50℃左右时，两条DNA单链重新形成双螺旋结构，称为复性。
复制条件：缓冲液,DNA模板,四种脱氧核苷酸,热稳定DNA聚合酶,两种引物。
反应场所：PCR仪（自动温度周期性调节）。
［思考］缓冲液相当细胞内的什么成分？（核基质）
1．4PCR的反应过程
延伸
复性
变性



变性：在95℃时DNA解旋
复性：在50℃时引物与DNA单链结合
延伸：在72℃时合成DNA子链（两个引物间的序列）
2．实验操作
2．1 PCR反应体系：缓冲液、DNA模板，四种脱氧核苷酸原料、热稳定DNA聚合酶、两种RNA引物，水
2．2 实验操作步骤
2．3 按照PCR反应体系配方配制反应液；
（2）将PCR反应体系50μL用微量移液器转移到微量离心管（0.5mL）中；
（3）将微量离心管放到PCR仪中；
（4）设置PCR仪的工作参数。
（5）DNA在PCR仪中大量扩增。
2．4 水浴法：将微型离心管依次在95℃、55℃、72℃的恒温水浴锅中循环处理相应时间。
3．实验注意事项
3．1避免外源DNA污染：所用仪器、缓冲液、蒸馏水等使用前高压灭菌。
3．2缓冲液和酶分装成小份，－20℃低温保存。
3．3每添加一种反应成分，更换一个移液器的枪头。
3．4混匀后离心处理，使反应液集中在离心管底部。
4．结果分析与评价
4．1反应液稀释：取2µLPCR反应液，添加98µL蒸馏水；2．分光光度计调零：将100µL蒸馏水添加到比色杯中，在260nm处将分光光度计调整读数为零。
4．2将100µL反应稀释液倒入比色杯中，测定在260nm处的光吸收值。
4．3计算：DNA含量＝50×光吸收值×稀释倍数
（三）课堂总结、点评
（四）实例探究
例1 在（ ）的温度范围内，DNA的双螺旋结构解开
A. 10－20℃ B. 80－100℃ C. 20－30℃ D. 40－60℃
解析：蛋白质大多不能忍受60－80℃的高温，而DNA在80℃以上才会变性。
答案：B
例2 关于DNA的复制，下列叙述正确的是（ ）
A.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从5’端延伸DNA链
B.DNA复制不需要引物
C.引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合
D.DNA的合成方向总是从子链的3’端向5’端延伸
解析：由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3’端即复制方向由3’端向5’端延伸；由于DNA分子是反向平行的，子链是依据碱基互补配对原则，在DNA聚合酶作用下合成的，其合成方向是从子链5’端向3’端延伸。
答案：C
综合应用
例3 下列有关PCR描述，不正确的是（ ）
A.是一种酶促反应
B.引物决定了扩增的特异性
C.扩增产量按y＝（1＋X）n
D.扩增对象是氨基酸序列
E.扩增对象是DNA序列
解析：PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它以极少量的DNA为模板，以四种脱氧核苷酸为原理，在引物的作用下使DNA聚合酶从引物的3’端连接脱氧核苷酸，短时间内迅速复制上百万份的DNA拷贝，其扩增产量为y＝（1＋X）n，y代表DNA片段扩增后的拷贝数，x表示平均每次的扩增效率，n代表循环次数，因此答案选D。
答案：D
课后探究
1、PCR与生物体DNA复制有何区别？
2、如果在案件侦破过程中，只收集到一根毛发，但它所含的遗传信息太少，该怎么办呢？
板书设计
多聚酶链式反应扩增DNA片段
PCR原理
DNA的复制需要酶、原料、能量、引物
DNA的变性和复性受温度影响
PCR过程
变性
复性
延伸
操作步骤
配制PCR反应体系
移入离心管
放入PCR
设置工作参数
DNA扩增
测定含量
稀释
调零
测定并读数
计算





讲后语
★教后小记
教师在教学过程中，可以先引导学生回忆必修2的有关DNA复制的知识，在此基础上，学生可加深对于PCR原理的认识。对于PCR反应过程的教学，应以读图识图为主。教材中反应过程图解详细的描绘了参与PCR的各种组成成分；每一轮反应的三个基本步骤—变性、复性、延伸；每一步骤的作用。教师在教学中可以请学生在读图的同时，结合教科书中的文字说明来加深理解。当学生遇到难以理解的地方时，教师要及时给予解答。


检查记录及评语
授课时间：2011-
课题
课题3　血红蛋白的提取和分离
课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
1、尝试从血液中提取和分离血红蛋白
2、了解色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理

能力与方法目标
学习蛋白质提取和分离的一些基本技术。可以发挥学生的主动性，让学生介绍当前有关蛋白质研究的新进展，激发学生的学习兴趣，然后指出本课题的学习意义，让学生初步体会分离纯化蛋白质的过程和方法。
情感态度价值观目标
课题背景通过当今生物科学在蛋白质研究领域的进展，说明提取、分离高纯度的蛋白质的重要性和必要性，进而明确地提出课题目的：以血红蛋白为实验材料，学习蛋白质提取和分离的一些基本技术。
教学重点
凝胶色谱法的原理和方法

教学难点
样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填

教法
实验讲述发
教学过程
（一）引入新课
蛋白质是生命活动的主要承担者，是细胞内含量最高的有机化合物。对蛋白质的研究有助于人们对生命过程的认识和理解。所以需要从细胞中提取蛋白质进行研究。怎样提取蛋白质呢？
（二）进行新课
1．基础知识
蛋白质的物化理性质：形状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等千差万别，由此提取和分离各种蛋白质。
1．1凝胶色谱法（分配色谱法）：
（1）原理：（见课件图） 分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。
（2）凝胶材料：多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖。





（3）分离过程：
混合物上柱→洗脱→大分子流动快、小分子流动慢→收集大分子→收集小分子
＊洗脱：从色谱柱上端不断注入缓冲液，促使蛋白质分子的差速流动。
1．2缓冲溶液
（1）原理：由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成（如H2CO3－NaHCO3，HC－NaC，NaH2PO4/Na2HPO4等），调节酸和盐的用量，可配制不同pH的缓冲液。
（2）缓冲液作用：抵制外界酸、碱对溶液pH的干扰而保持pH稳定。
1．3凝胶电泳法：
（1）原理：不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。
［思考］阅读投影补充材料后，填写下表：

决定运动方向
形成库仑力
形成阻力
决定运动速率
电荷性质
√



电荷量

√

√
分子形状


√
√
分子大小


√
√
（2）分离方法：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺经胶电泳等。
（3）分离过程：在一定pH下，使蛋白质基团带上正电或负电；加入带负电荷多的SDS，形成“蛋白质－SDS复合物”，使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小。
2．实验设计
2.1蛋白质的提取和分离一般分为哪些基本步骤？
样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定。
思考：是否所有种类的蛋白质的提取和分离都是这样的？为什么？
不是。因为蛋白质的来源和性质不同，分离方法差别很大。
2.2选择实验材料
（1）你认为鸟类血液和哺乳动物血液中，最好哪种血液来提取血红蛋白？为什么？
哺乳动物血液。因为该细胞中没有细胞核，血红蛋白含量高。
（2）请阅读投影资料，认识哺乳动物血液组成及血红蛋白性质。并思考回答下列问题：
血液由 和 两部分组成。
血细胞中 细胞数量最多，细胞的含量最高的化合物是 。
该化合物是由 和 构成的，其中每个亚基中都含有一个能与O2和CO2结合的 基团。
2.3从红细胞中分离出血红蛋白的过程为：洗涤红细胞、释放血红蛋白、分离血红蛋白、透析。洗涤红细胞的目的是什么？
除去血浆蛋白的杂蛋白，有利于后续步骤的分离纯化。
红细胞的洗涤过程为
血液＋柠檬酸钠→低速短时离心→吸出上层血浆→红细胞＋5倍体积生理盐水 →缓慢搅拌10min→低速短时离心→吸出上清液→反复洗涤直至上清液无黄色
思考：加入柠檬酸钠有何目的？为什么要低速、短时离心？为什么要缓慢搅拌？
防止血液凝固；防止白细胞沉淀；防止红细胞破裂释放出血红蛋白。
思考：你有什么方法将红细胞中的血红蛋白释放出来？
加入蒸馏水，用玻璃棒快速搅拌一段时间。
补充：加入蒸馏水后红细胞液体积与原血液体积要相同。加入甲苯的目的是溶解细胞膜，有利于血红蛋白的释放和分离。此时，红细胞破碎混合液中不仅含有血红蛋白，而且还含有细胞破碎物、脂质、甲苯有机溶剂等。怎样除去这些杂质呢？由于它们的密度不同，科学家采取了离心分离的方法：
红细胞破碎混合液→中速长时离心（2000c/min×10min）→滤纸过滤除去脂质→分液漏斗分离出血红蛋白
2.4如何除无机盐离子和小分子有机物质呢？。
透析。半透膜的选择透过性，大分子物质不能通过半透膜，离子和小分子能够通过半透膜。
在透析过程中，血红蛋白溶液中的离子和小分子不断通过半透膜扩散进入到pH＝7的磷酸缓冲液中。
思考：为何使用pH＝7的磷酸缓冲液？为什么缓冲液量远多于血红蛋白溶液量？
维持血红蛋白的正常特性。有利于杂质分子充分地向外扩散。
总结：通过以上四个基本过程，红细胞中的血红蛋白就被提取出来。但其中还含有其他种类的蛋白质分子（如呼吸酶等）。怎样将杂蛋白与血红蛋白分离开来呢？我们来研究蛋白质提取和分离的第二个步骤――粗分离（凝胶色谱操作）。
2.5凝胶色谱分离蛋白质包括：制作色谱柱、装填色谱柱、样品加入和洗脱。
根据教材图5－19，说出制作色谱柱需要的材料。
橡皮塞2个、打孔器、小刀、移液管、尼龙纱、尼龙网、玻璃管、尼龙管等。
色谱柱的制作过程：准备材料→加工橡皮塞→安装色谱柱
下面进行第二步――凝胶色谱柱的装填。请阅读教材：
色谱柱的装填过程。
步骤
操作要求
①
操作要求
色谱柱垂直固定在支架上
②
计算称量凝胶
根据色谱柱体积计算凝胶用量
③
配制悬浮液
凝胶颗粒＋蒸馏水→充分溶胀
凝胶颗粒＋洗脱液→沸水浴
④
装填悬浮液
一次性缓慢倒入；轻轻敲打
⑤
缓冲液洗涤平衡
立刻用磷酸缓冲液洗涤平衡12h
样品加入和洗脱。其基本过程是：
调节缓冲液面→加入蛋白质样品→调节缓冲液面→洗脱→收集分装蛋白质
至此，血红蛋白即可得到粗分离。在整个操作过程中，应当注意以下事项：
（1）红细胞的洗涤：洗涤次数不能过少；低速、短时离心。
（2）凝胶的预处理：沸水浴法时间短，还能除去微生物和气泡
（3）色谱柱的装填：装填尽量紧密，降低颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。
（4）色谱柱成功标志：红色区带均匀一致地移动。
（三）课堂总结、点评

（四）实例探究
例1 利用凝胶色谱法，什么样的蛋白质先洗脱出来（ ）
A.相对分子质量大的
B.溶解度高的
C.相对分子量小的
D.所代电荷多的
解析：凝集色谱法使根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的蛋白质，路程较短，移动速度较快，首先洗脱出来。
答案：A
例2 蛋白质提取和分离分为哪几步（ ）
A.样品处理、凝胶色谱操作、SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳
B.样品处理、凝胶色谱操作、纯化
C.样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定
D.样品处理、纯化、粗分离、纯度鉴定
解析：蛋白质的提取和分离分为样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定四步。A中凝胶色谱操作及SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳为实验操作过程中的技术
答案：C
☆综合应用
例3用凝胶色谱法分离蛋白质时，分子量大的蛋白质（ ）
A路程较长，移动速度较慢 B路程较长，移动速度较快
C路程较短，移动速度较慢 D路程较短，移动速度较快
解析：在小球体内部有许多贯穿的通道，当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢；而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。
答案：D
（五）巩固练习

板书设计
血
红
蛋
白
的

取
和
分
离

凝胶色谱法
原
理
分离过程
凝胶电泳法
缓冲溶液
组
成
作
用
蛋白质的
提取分离
样品处理
粗
分
离
纯
化
纯度鉴定
血
红
蛋
白
的
提
取
和

离
蛋白质分子的差异性
蛋白质分子的差异性
凝胶色谱法
原
理
分离过程
凝胶电泳法
凝胶色谱法
原
理
分离过程
凝胶电泳法
缓冲溶液
组
成
作
用
缓冲溶液
组
成
作
用
蛋白质的
提取分离
样品处理
粗
分
离
纯
化
纯度鉴定
蛋白质的
提取分离
样品处理
粗
分
离
纯
化
纯度鉴定





讲后语
★教后小记
本课题重在让学生了解生物科学在蛋白质领域的进展，说明提取、分离高纯度的蛋白质的重要性和必要性，并学习一些蛋白质分离和提取的基本技术。可以发挥学生的主动性，让学生介绍当前有关蛋白质研究的新进展，激发学生的学习兴趣，然后指出本课题的学习意义，让学生初步体会分离纯化蛋白质的过程和方法。

检查记录及评语

授课时间：2011-
课题
专题6　植物有效成分的提取
课题1　植物芳香油的提取
课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
本课题通过设计简易的实验装置来提取植物芳香油，使学生了解提取植物芳香油的基本原理，研究从生物材料中提取特定成分的方法，初步学会某些植物芳香油的提取技术。
能力与方法目标
在充分体现了植物芳香油与人类社会生产生活的紧密联系后，教材说明了本课题的目标：了解提取植物芳香油的原理，设计简单的实验装置，从橘皮或玫瑰花中提取芳香油。在教学中可充分利用上述素材，对学生进行生动的科学、技术、社会的教育，并激发学生动手实践的兴趣。
情感态度价值观目标
课题背景从古代人类将芳香植物或花卉制成干品，当作药物和香料使用谈起，引入到欧洲中世纪香料贸易的发展，促成了植物芳香油提取技术的诞生，反映了社会生活的需要对科学技术的推动。随着有机化学的发展，人造香料日益普及，但人们对天然植物芳香油仍情有独钟，它一方面说明了科学技术的发展赋予了人类更多的自由，同时也反映了人造物依旧很难取代自然产物的事实。
教学重点
植物芳香油的提取技术；针对原料的不同特点，采用适宜的提取方法。
教学难点
植物芳香油的提取技术；针对原料的不同特点，采用适宜的提取方法。
教法
实验讲述法
教学过程
（一）植物芳香油的来源
知识要点：1.植物芳香油的来源和发展历史；2.植物芳香油的主要化学成分。
教学：在介绍植物芳香油的来源时，宜结合教材提供的旁栏资料进行讲解，让学生对植物芳香油的广泛来源有一个初步的了解。还可以采取学生查阅资料和介绍相关的小故事等方式，使学生大致了解植物芳香油的发展历史。


（二）植物芳香油的提取方法
知识要点：提取植物芳香油的三种基本方法：蒸馏、压榨和萃取。
教学：可以通过列举日常生活中的一些具体事例，帮助学生熟悉提取植物芳香油的三种基本方法，并理解其原理。例如，实验室制备蒸馏水就用到了蒸馏的方法；超市出售的手动榨汁器，其原理与教材介绍的压榨法是类似的；等等。此外，还应引导学生分析这三种方法的优点与不足，让学生尝试根据不同的原料，选用适宜的提取方法。
实验案例
玫瑰精油的提取
5月上、中旬是玫瑰的盛开期，最好是选用当天采摘的鲜玫瑰花。将花瓣用清水冲洗，去掉上面的灰尘等杂质，沥干水分。由于玫瑰精油化学性质稳定，从玫瑰花中提取玫瑰精油可采取水中蒸馏法。本实验的具体操作步骤如下。
1.称取50 g玫瑰花瓣，放入500 mL的圆底烧瓶中，加入200 mL蒸馏水。按教科书图6-2所示安装蒸馏装置。蒸馏装置包括：铁架台两个、酒精灯、石棉网、蒸馏瓶、橡胶塞、蒸馏头、温度计、直型冷凝管、接液管、锥形瓶，以及连接进水口和出水口的橡皮管。所有仪器必须事先干燥，保证无水。整套蒸馏装置可分为左、中、右三部分，其中左边的部分通过加热进行蒸馏，中部将蒸馏物冷凝，右边的部分用来接收。安装仪器一般都按照自下而上、从左到右的顺序。拆卸仪器的顺序与安装时相反。具体安装顺序和方法如下。
（1）固定热源──酒精灯。
（2）固定蒸馏瓶，使其离热源的距离如教科书中图6-2所示，并且保持蒸馏瓶轴心与铁架台的水平面垂直。
（3）安装蒸馏头，使蒸馏头的横截面与铁架台平行。
（4）连接冷凝管。保证上端出水口向上，通过橡皮管与水池相连；下端进水口向下，通过橡皮管与水龙头相连。
（5）连接接液管（或称尾接管）。
（6）将接收瓶瓶口对准尾接管的出口。常压蒸馏一般用锥形瓶而不用烧杯作接受器，接收瓶应在实验前称重，并做好记录。
（7）将温度计固定在蒸馏头上，使温度计水银球的上限与蒸馏头侧管的下限处在同一水平线上。
2.蒸馏装置安装完毕后，可以在蒸馏瓶中加几粒沸石，防止液体过度沸腾。打开水龙头，缓缓通入冷水，然后开始加热。加热时可以观察到，蒸馏瓶中的液体逐渐沸腾，蒸气逐渐上升，温度计读数也略有上升。当蒸气的顶端达到温度计水银球部位时，温度计读数急剧上升。在整个蒸馏过程中，应保证温度计的水银球上常有因冷凝作用而形成的液滴。控制蒸馏的时间和速度，通常以每秒1～2滴为宜。蒸馏完毕，应先撤出热源，然后停止通水，最后拆卸蒸馏装置，拆卸的顺序与安装时相反。
3.收集锥形瓶中的乳白色的乳浊液，向锥形瓶中加入质量浓度为0.1 g/mL的氯化钠溶液，使乳化液分层。然后将其倒入分液漏斗中，用分液漏斗将油层和水层完全分开。打开顶塞，再将活塞缓缓旋开，放出下层的玫瑰精油，用接收瓶收集。向接收瓶中加入无水硫酸钠，吸去油层中含有的水分，放置过夜。
为了更好地将油、水两层液体分离，操作时应注意正确使用分液漏斗。分液漏斗的使用方法如下。
（1）首先把活塞擦干，为活塞均匀涂上一层润滑脂，注意切勿将润滑脂涂得太厚或使润滑脂进入活塞孔中，以免污染萃取液。
（2）塞好活塞后，把活塞旋转几圈，使润滑脂分布均匀。并用水检查分液漏斗的顶塞与活塞处是否渗漏，确认不漏水后再使用。
（3）将分液漏斗放置在大小合适的、并已固定在铁架台上的铁圈中，关好活塞。将待分离的液体从上部开口处倒入漏斗中，塞紧顶塞，注意顶塞不能涂润滑脂。
（4）取下分液漏斗，用右手手掌顶住漏斗顶塞并握住漏斗颈，左手握住漏斗活塞处，大拇指压紧活塞，将分液漏斗略倾斜，前后振荡（开始振荡时要慢）。
（5）振荡后，使漏斗口仍保持原倾斜状态，左手仍握在漏斗活塞处，下部管口指向无人处，用拇指和食指旋开活塞，使其释放出漏斗内的蒸气或产生的气体，以使内外压力平衡，这一步操作也称做“放气”。
（6）重复上述操作，直至分液漏斗中只放出很少的气体时为止。再将分液漏斗剧烈振荡2～3 min，然后将漏斗放回铁圈中，待液体静置分层。
橘皮精油的提取
课前准备
在实验前一天，需要准备新鲜的、没有霉烂的橘皮，用量可根据实验人数来决定。用清水冲洗橘皮，去掉灰尘等杂质，沥干水分后，将橘皮摊放在干燥通风处。将晾干的橘皮浸泡在pH大于12、质量分数为7%～8%的石灰水中，时间为16～24 h，中间翻动2～3次。浸泡好的橘皮呈黄色、无白芯、稍硬、脆而不断、具有弹性。这样的橘皮在压榨时不易打滑，橘油的喷射力强；压榨后的残渣呈颗粒状，残渣中的含水量低，黏稠度不太高，过滤时比较顺利，不易堵塞筛孔。
提取橘皮精油的具体步骤如下。
1.将浸泡后的橘皮，用流动的水漂洗，洗净后捞起、沥干。一定要将橘皮彻底冲洗干净。然后将橘皮粉碎至3 mm大小，放入家用榨汁机或手动压榨机中粉碎。粉碎时加入与橘皮同质量的质量分数为0.25%的小苏打和质量分数为5%的硫酸钠溶液，并调节pH为7～8。
2.在榨出的油水混合液中加入明矾，使之沉淀并变澄清，然后用布袋过滤，除去糊状残渣。再将得到的混合物，用6 000 r/min～8 000 r/min的转速进行高速离心。在正常情况下，离心后获得的香精油将是澄清透明的。
3.分离出的香精油往往带有少量水分和蜡质等杂质，为了进一步除去杂质，可以将分离的产品放在5 ℃～10 ℃的冰箱中，静置5～7 d，让杂质与水下沉。然后用吸管吸出上层澄清的油层，再通过垫有滤纸或石棉纸的漏斗进行减压抽滤，得到黄色油状的橘皮精油。
六、课题成果评价
（一）是否提取出了植物精油
观察学生提取出的玫瑰精油或橘皮精油，从颜色、气味等方面来评价所提取的精油的纯度和质量。从玫瑰花提取的芳香油是浅黄色至黄色的液体，并带有甜韵的玫瑰香；从橘皮提取的橘皮精油无色透明，具有诱人的橘香味。本课题只是对两种精油进行了初步的提取，其中仍然含有大量的杂质。
（二）出油率的计算
根据教科书提供的公式计算出油率。如果出油率高，说明实验方案设计合理；如果出油率低，可以帮助学生从实验方法的选择、实验过程的操作等各方面分析原因，改进后再作尝试。

w.w.w.zxxk.c.o.m

板书设计
（一）植物芳香油的来源
知识要点：1.植物芳香油的来源和发展历史；2.植物芳香油的主要化学成分。
（二）植物芳香油的提取方法
知识要点：提取植物芳香油的三种基本方法：蒸馏、压榨和萃取。



讲后语
教学反思：可以通过列举日常生活中的一些具体事例，帮助学生熟悉提取植物芳香油的三种基本方法，并理解其原理。例如，实验室制备蒸馏水就用到了蒸馏的方法；超市出售的手动榨汁器，其原理与教材介绍的压榨法是类似的；等等。此外，还应引导学生分析这三种方法的优点与不足，让学生尝试根据不同的原料，选用适宜的提取方法。

检查记录及评语

授课时间：2011-
课题
胡萝卜素的提取
课型
新授课
教学目标
知识与技能目标
1、了解有关胡萝卜素的基础知识
2、掌握提取胡萝卜素的基本原理

能力与方法目标
1、掌握萃取法提取胡萝卜素的技术
2、学会纸层析的操作方法

情感态度价值观目标
领悟科学探究的方法，形成严谨、创新以及勇于实践的科学态度
教学重点
胡萝卜素的提取，纸层析的操作

教学难点
胡萝卜素的提取
教法
实验讲述法 启发式教学
教学过程
（一）引入新课
上一节课我们学习了提取植物芳香油的原理、方法和提取技术，这一节我们再来学习萃取法提取胡萝卜素的原理、方法和提取技术
（二）进行新课
1．基础知识
1．1胡萝卜素的性质：橘黄色晶体，化学性质稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等。
1．2胡萝卜素的来源：植物、岩藻、微生物发酵。
1．3方法：萃取法。
影响因素：萃取剂性质、用量；原料颗粒大小、紧密程度、含水量；温度、时间等。
选择控制：溶剂：石油醚
原料：颗粒小、干燥。
条件：温度较高，时间长。
2．实验设计
2．1实验流程：阅读教材图6－6。
溶剂：应选择使用水不溶性有机溶剂，如石油醚（为什么？）。
2．2实验步骤：
①原料加工：取500g新鲜胡萝卜，清水清洗，沥干、粉碎、烘干。
②原料装填：将胡萝卜粉与200mL石油醚装入蒸馏瓶。
③加热萃取：安装萃取回流装置，沸水浴加热萃取30min。
④过滤：将萃取物过滤，除去固体物，得到萃取液。
⑤浓缩：安装水蒸气蒸馏装置，加热萃取液，萃取剂挥发，得到胡萝卜素。
＊注意事项：
烘干胡萝卜时，温度过高、时间过长，胡萝卜素会分解。
2．3胡萝卜素的纸层析鉴定：
①制备滤纸条：取18×30cm滤纸条，于距底端2cm处划基线，取ABCD四个点。
②点样：用最细注射器针头分别吸取标准样品和提取样品在AD和BC点样，吹干。
③层析：将滤纸卷成筒状并固定，放到盛有1cm深石油醚的密封容器中层析。
④观察：取出滤纸条，使石油醚充分挥发后观察层析带。
＊注意事项：
滤纸条预先干燥处理；
点样时快速细致、样点圆点尽量细小；
滤纸筒的竖直边缘不能接触；
石油醚易挥发，注意层析容器要密封。
（三）课堂总结、点评
（四）实例探究
例1.对胡萝卜素的提取通常选用
A.水 B.无机盐 C.有机溶剂 D.无机溶剂
解析:由于胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点,根据相似相溶原理,应该考虑有机溶剂,而不能选用水、无机盐及其他无机溶剂,故选C
答案：C
例2、下列有机溶剂中，不能作胡萝卜素萃取剂的是
A石油醚 B乙醚 C 乙醇 D 苯
解析：乙醇是水溶性溶剂，萃取时能与水混溶而影响萃取的效果。
答案：B
☆综合应用
例3、在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？
答：在这五种有机溶剂中，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂。
（五）巩固练习




板书设计


胡萝卜素的提取
胡萝卜素的性质和提取来源
影响萃取效率的因素
萃取胡萝卜素的过程
胡萝卜素的纸层析鉴定









讲后语
★教学体会
教师在引导学生了解胡萝卜素的化学结构和分类的基础上，要着重引导学生认识胡萝卜素在医药、食品加工等方面的广泛应用，以及胡萝卜素的提取在提高产品附加值方面所具有的重要经济意义，以激发学生的学习兴趣。值得注意的是，本课题只是对胡萝卜素进行粗提取，要获得某一特定的胡萝卜素，还需要进行进一步的分离。
★资料袋
β-胡萝卜素的应用
1831年，瓦坎罗德尔（Wackenroder）从胡萝卜中分离到了胡萝卜素，但直到20世纪30年代，胡萝卜素的化学结构才得以确定。植物中的胡萝卜素经人体吸收后，可以在体内转变为有生理活性的维生素A。通常，我们把能在体内转变为维生素的物质称为维生素原，胡萝卜素就是维生素A原，其中起主要作用的是β-胡萝卜素。胡萝卜素能够治疗因维生素A缺乏所引起的各种疾病。此外，胡萝卜素还能够有效清除体内的自由基，预防和修复细胞损伤，抑制DNA的氧化，预防癌症的发生。
β-胡萝卜素还可以作为禽畜饲料添加剂，能提高鸡的产蛋率，还可以提高牛的生殖能力。β-胡萝卜素具有优良的着色性能，着色范围是黄色、橙红，着色能力强，色泽稳定均匀，能与K、Zn、Ca等元素并存而不变色，尤其适合添加在儿童食品中。因此，被广泛作为食品、饮料及饲料的添加剂使用。β-胡萝卜素本身是油溶性的，非常适合油性产品或蛋白质类产品的开发，如人造奶油、胶囊、鱼浆制品、素食产品、速食面、调理包，等等。因此，β-胡萝卜素是联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合委员会认可的无毒、有营养的食品添加剂。研究还表明，将抗氧化维生素涂抹在皮肤上，不仅能防止紫外线的伤害，还能促进对已被伤害皮肤的修复，使皮肤保持弹性，β-胡萝卜素因而也逐渐应用于化妆品等新兴市场。
检查记录及评语