生物技术在食品加工与其他方面应用.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、,植物组织培养,1植物组织培养的过程,(1)菊花组织培养过程,(2)月季的花药培养,1,第一页，共51页。,注意：,(1)菊花的组织培养实验中，应选择,未开花植物的茎上部新萌生的侧枝,；月季花药的离体培养实验中，应选择花粉发育过程中的,单核靠边期,的花粉进行培养。,(2)植物组织培养过程应该在,无菌,的条件下进行，,外植体消毒,所用消毒剂为体积分数为,70%的酒精,和,质量分数为0.1%的氯化汞溶液,，所使用的清洗液是,无菌水,。,(3)组织培养时,不用天然激素而是用人工合成的激素,，是因为植物中存在相应的分解天然激素的酶而没有分解相应的人工合成激素的酶，所以天然激素在植物体内作用和存在的时间短，人工合成激素的作用和存在的时间长，作用效果明显。,(4)在,初期,，,菊花,的组织培养,需光照,，,月季花药,的离体培养,不需光照,，而在后期均需光照。,2,第二页，共51页。,2植物激素与组织培养,(1),生长素,和,细胞分裂素,是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点：,在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。,使用顺序不同,，结果不同，具体如下：,用量比例不同,，结果也不同,有利于细胞分裂，,但细胞不分化,细胞既分裂又分化,分化频率提高,3,第三页，共51页。,3影响植物组织培养的因素,(1),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。一般来说，容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养。嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。,(2),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、I、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。,提醒,培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。,(3),环境条件,：pH、温度、光照等环境条件。如菊花组织培养所需pH为5.8，温度为1822，光照条件为每日用日光灯照射12小时。,4,第四页，共51页。,1下列有关植物组织培养的叙述，正确的是()A愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞 B二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株C用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子D植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得,对位训练,D,细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞；,二倍体植株的花粉经离体培养后得到单倍体植株，高度不育，不能稳定遗传,；,5,第五页，共51页。,1影响果汁产量的物质 纤维素和果胶是组成水果的重要物质，这两种物质的存在使制作果汁时存在两个问题：一是果肉的,出汁率低，耗时长,；二是,榨取的果汁浑浊、黏度高，容易发生沉淀,。2处理方法,酶解法,常用的酶及其作用特点如下：,二、,影响果汁产量的物质及处理方法,提醒,果胶酶和纤维素酶都是复合酶，并不特指某一种酶，而是一类酶的总称,6,第六页，共51页。,5用果胶酶处理苹果泥是为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是()A加大苹果泥用量 B大幅度提高反应温度 C换成大型号容器 D用玻璃棒进行搅拌,对位训练,解析,为了使果胶酶能够充分地,催化反应，应采取的措施是增大酶和反应物的接触面积，搅拌可以达到此目的,，只换大型号容器不一定加快反应。大幅度提高温度有可能会出现温度过高而使酶活性降低的现象，如果反应物够多，增加反应物不改变反应速率。,D,7,第七页，共51页。,三、,探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果,1实验原理,酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。,2.实验变量,(1)自变量：,。,(2)无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等),加酶洗衣粉,8,第八页，共51页。,提醒,洗衣时，水温控制过高或过低都会影响酶活性，进而影响洗涤效果,。,3实验步骤,9,第九页，共51页。,4,常用酶制剂的种类及洗涤原理,蛋白质,小分子肽,氨基酸,脂肪,淀粉,10,第十页，共51页。,1,能将葡萄糖转化为果糖的酶是,_,，该酶稳定性好。,2,反应柱上的孔应满足,_,无法通过，反应溶液可以自由通过。,固定化酶和固定化细胞技术,1,概念：利用,_,或,_,方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。,葡萄糖异构酶,酶颗粒,物理,化学,四、固定化酶的应用实例,11,第十一页，共51页。,2,方法：包括,_,、化学结合法和,_,。细胞多采用,_,固定化，而酶多采用,_,和物理吸附法固定化。,3,载体：包埋法固定化细胞常用的是,_,载体材料，如明胶、琼脂糖、,_,、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺。,4,优点,(1),固定化酶既能与,_,接触，又能与,_,分离，可以反复利用。,(2),固定化细胞技术制备的成本更低，操作更容易。,包埋法,物理吸附法,包埋法,化学结合,海藻酸钠,反应物,产物,微生物细胞,12,第十二页，共51页。,思考感悟,为什么酶适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化？,【提示】,细胞体积大，而酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。,13,第十三页，共51页。,实验操作程序,1,酵母细胞的,活化,：向干酵母中加入,_,，使其恢复正常的,_,。,2,配制,CaCl,2,溶液。,3,配制海藻酸钠溶液。在加热时要用小火或,_,。,4,海藻酸钠溶液与,_,混合。,5,固定化酵母细胞。,6,用固定化酵母细胞发酵：将凝胶珠加入用于发酵的,_,溶液后，发现有,_,产生，同时有酒味散发。,蒸馏水,生活状态,间断加热,酵母细胞,葡萄糖,气泡,注意;,干燥的酵母水分含量较少，酵母菌处于休眠状态，此时酶的活性较低。,CaCl,2,的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。,14,第十四页，共51页。,1直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较,化学结合法、,物理吸附法,包埋法,否,否,是,单一或多种,单一,一系列,15,第十五页，共51页。,特别提醒,(1),固定化细胞使用的都是,活细胞,，因而为了保证其生长、增殖的需要，应该为其提供一定的,营养物质,。,(2),固定化细胞由于保证了细胞的完整性，因而酶的环境改变小，所以对酶的活性影响较小。,16,第十六页，共51页。,1、,下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述中，正确的是,(,),A,固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显,B,固定化酶的应用中，要控制好,pH,、温度和溶解氧,C,利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件,D,利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物,对位训练,A,也可以作为碳源来调节酵母菌的代谢方式。,17,第十七页，共51页。,2、,下列关于固定化酶的说法，错误的是,(,),A,固定化酶不能催化一系列反应,B,固定化酶可以再次利用，降低了生产成本,C,固定后的酶既能与反应物接触，又能与产物分离,D,固定化酶易溶于水,解析：,酶在水溶液中以自由的游离状态存在，被固定后便从游离状态变为牢固地结合于载体的状态，不溶于水；固定化酶催化反应单一，与反应物可以多次作用，有的达几十、几百次，甚至连续使用几年。,D,18,第十八页，共51页。,3、,下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：,酵母细胞的活化,配制,CaCl,2,溶液,配制海藻酸钠溶液,海藻酸钠溶液与酵母细胞混合,固定化酵母细胞。,(1),在,_,状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复,_,状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时,_,。,体积会增大,缺水,正常的生活,(,2),影响实验成败的关键步骤是,_,。,(3),如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的,酵母细胞数目,_,。,配制海藻酸钠溶液,少,19,第十九页，共51页。,(4),观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明,_,；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明,_,。,(5),固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是,_,。,(6),该实验中,CaCl,2,溶液的作用是,_,。,海藻酸钠浓度偏低,海藻酸钠浓度偏高，制作失败,细胞个体大，不易从包埋材料中漏出,使胶体聚沉，形成凝胶珠。,20,第二十页，共51页。,五、,DNA的粗提取与鉴定,1原理、方法和目的,溶解度不同,最低,不,二苯胺,2 mol/L,0.14 mol/L,DNA,沸水浴,21,第二十一页，共51页。,2.实验步骤及注意事项,22,第二十二页，共51页。,(1)步骤：,提取血细胞核物质,(蒸馏水涨破),溶解,(2 mol/L的NaCl溶液),过滤,(除杂质),析出,(滴蒸馏水，降NaCl溶液浓度至0.14 mol/L),过滤,再溶解,(2 mol/L的NaCl溶液),过滤,进一步提纯,(体积分数为95%的冷却酒精),鉴定,。(2)鉴定,不变蓝,对照组,溶液逐渐,变蓝,丝状物(DNA),均加入：,4 mL二苯胺试剂,2 mol/L,NaCl溶液,5 mL,实验组,图示,结果,加入物质,比较,23,第二十三页，共51页。,(3)注意事项,制备鸡血细胞液时，要在取鸡血的同时加入,，静置后上层是血,浆,，下层为所需要的血细胞。两次加蒸馏水的目的不同，一是,，二是,。鉴定DNA时需,加热。二苯胺试剂要,，否则会影响鉴定的效果。,涨破细胞,稀释溶液,柠檬酸钠,沸水浴,现配现用,24,第二十四页，共51页。,注意：,(1)实验材料,动物,鸡血红细胞、白细胞中都有细胞核，含大,量的DNA,既经济又易取,鸡血细胞液的,优点,提醒：,人和哺乳动物成熟的红细胞中,不含细胞核，也没有DNA，,不适于作为DNA提取的材料，但,却是提取血红蛋白的理想材料。,植物：新鲜菜花、蒜黄、菠菜等。,(2)步骤中注意问题：实验中有多个步骤要用到玻璃棒搅拌，使用时注意玻璃棒不要碰到烧杯底。,实验中所用的,二苯胺是一种有毒性,的试剂，使用时注意不要让药液接触到皮肤或身体的其他部位。,25,第二十五页，共51页。,对位训练,2在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，相关叙述正确的是 ()A用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L，滤去析出物 B调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质 C将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色 D用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同,B,滤取析出物,需沸水浴加热几分钟,需要,用洗涤剂溶解,细胞,膜，有利于DNA的释放。,26,第二十六页，共51页。,六、蛋白质分离和提取的原理,根据蛋白质各种特性的差异：,2、电荷性质和多少,3、溶解度,4、吸附性质,5、对其他分子亲和力,1、分子的形状、大小,27,第二十七页，共51页。,高温灭菌和酒精灭菌分别利用蛋白质的何种作用，作用结果是什么被破坏？,变性、变性、空间结构,人们用鸡的红细胞提取,DNA,，用人的红细胞提取血红蛋白的原因是什么？,鸡的红细胞具有细胞核，含有,DNA,，便于进行,DNA,的提取，人的红细胞无细胞核，结构简单，血红蛋白含量丰富便于提取血红蛋白,28,第二十八页，共51页。,1.,凝胶色谱法,2,）材料：,(,分配色谱法,),根据,相对分子质量的大小,分离蛋白质的有效方法.,凝胶是,微小的多孔性球体,，如,葡聚糖或琼脂糖,。内部有许多贯穿的,通道,。,（二）蛋白质提取和分离的方法,1,）概念,凝胶,29,第二十九页，共51页。,3.,凝胶色谱法的原理,分子筛效应,大分子,通过多孔凝胶颗粒的,间隙,，路程,短,，流动,快,；,小分子,穿过多孔凝胶颗粒的,内部,，路程,长,，流动,慢,。,30,第三十页，共51页。,31,第三十一页，共51页。,2.,电泳,1),概念,带电粒子在电场作用下发生迁移的过程,2),原理,利用了待分离样品中各分子,带电性质,的差异以及分子本身的,大小、形状,的不同，使带电分子产生不同的,迁移速度,，从而实现样品中各种分子的分离。,32,第三十二页，共51页。,3),类型,:,琼脂糖凝胶电泳,聚丙稀酰胺凝胶电泳,4),实例：,SDS,聚丙稀酰胺凝胶电泳,用途,:,测定蛋白质的分子量,鉴定蛋白质的纯度,SDS,能与各种蛋白质形成蛋白质,SDS,复合物，,SDS,所带负电荷的量大大超过了蛋白质,分子原有电荷量。使电泳,迁移速率完全取决于分子的大小。,原理：,33,第三十三页，共51页。,5,.,实验操作,血液组成,(1),红细胞的洗涤,(2),血红蛋白的释放,(3),分离血红蛋白溶液,样品处理,粗分离,纯化,纯度鉴定,透析,除去分子较小的杂质,通过,凝胶色谱法,将分子量较大的杂质蛋白质除去,通过,聚丙烯酰胺凝胶电泳,鉴定血红蛋白纯度,幻灯片 26,34,第三十四页，共51页。,血液组成成分,阅读思考：,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,O,2,和,CO,2,结合的,_,基团。,血浆,血细胞,红细胞,血红蛋白,2,条,-,肽链,2,条,-,肽链,亚铁血红素,35,第三十五页，共51页。,选材,本课题可选用猪、牛、羊或其他,脊椎动物,的血液来分离血红蛋白,36,第三十六页，共51页。,1,）,.,洗涤红细胞,洗涤过程：,血液,100mL,3g,柠檬酸钠,低速离心,2 min,红细胞,血 浆,吸出血浆,红细胞,5,倍体积,生理盐水,搅拌,10min,重复洗涤,3,次，直至上清液没有黄色,阅读思考：,洗涤的目的是什么？,除去其中的杂蛋白，以利于后续血红蛋白的分离纯化,37,第三十七页，共51页。,2,）,.,释放血红蛋白,阅读思考：,释放血红蛋白过程中，在洗涤好的红细胞加入,了哪些物质？,2.,为了加速释放过程，采取了什么措施？,目的分析：,蒸馏水的作用是,_,。,加入甲苯的作用是,_,。,充分搅拌的目的是,_,。,使红细胞大量吸水胀裂,溶解红细胞的细胞膜,加速红细胞的破裂,38,第三十八页，共51页。,3,）,.,分离血红蛋白,分离过程,红细胞破,碎混合液,高速离心,10min,离心管,滤纸,过滤,脂类物质,烧杯,39,第三十九页，共51页。,取,1ml,的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有,300ml,的物质的量浓度为,20mmol/l,的,磷酸缓冲液,中（,pH,为,7.0,），透析,12,小时,粗分离,透析,除去样品中分子量较小的杂质,过程,透析目的,40,第四十页，共51页。,41,第四十一页，共51页。,4以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是()A洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂 B猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少 C血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测 D在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢,对位训练,D,42,第四十二页，共51页。,5、,下列叙述中错误的是()A改变NaCl溶液的浓度只能使DNA溶解而不能使其析出 B在沸水浴中，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色 C用电泳法可分离带电性质、分子大小和形状不同的蛋白质 D用透析法可去除蛋白样品中的小分子物质,对DNA粗提取与鉴定原理和蛋白质提取分离模糊不清,错因分析,对两项技术手段的原理模糊不清。,A,43,第四十三页，共51页。,纠错笔记,DNA与蛋白质提取的比较,44,第四十四页，共51页。,七、,PCR扩增技术,1原理：,。2条件：,。3场所：体外PCR扩增仪。4方向：DNA的合成方向总是从子链的,端向,端延伸。,DNA复制,模板、原料、酶、ATP,等,5,3,45,第四十五页，共51页。,5过程,(1),变性,：当温度上升到90以上时，双链DNA解旋为单链，如下图：,(3)延伸,：温度上升到72左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如下图：,(2),复性,：温度下降到50左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，如下图：,46,第四十六页，共51页。,47,第四十七页，共51页。,6,PCR技术的应用,PCR技术模拟细胞内DNA的复制过程，实现对某一段DNA的扩增。PCR技术能在几小时内将极微量的DNA特异性地扩增上百万倍，从而有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的难题，大大提高了对DNA分子的分析和检测能力，被广泛地应用于,基因克隆、基因序列分析、遗传病诊断、古生物学研究以及刑侦破案、亲子鉴定,等诸多方面。,48,第四十八页，共51页。,3多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题。(1)DNA的两条链是反向平行的，通常将_的末端称为5端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的开始延伸DNA链。(2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到_，它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫_。,对位训练,磷酸基团,3端,耐高温的,Taq,DNA聚合酶,选择培养基,49,第四十九页，共51页。,(3)PCR的每次循环可以分为三步。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有个这样的DNA片段。(4)请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。(5)简述PCR技术的主要应用。,遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定(要求3项以上)。,变性、复性和延伸,32,50,第五十页，共51页。,注意,PCR扩增技术和DNA复制的比较,细胞核内,生物体外,碱基互补配对,DNA聚合酶、解旋酶,耐热的DNA聚合酶(,Taq,酶),四种脱氧核苷酸,51,第五十一页，共51页。,