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(2)b需长而弯曲,其目的是什么?
(3)进行醋酸发酵和酒精发酵时,对图中哪一处操作有差异?
请具体指明。
(4)图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当?
为什么?
提示
(1)a为通气口,用于向装置内通气;
b为排气口,用于排出CO2;
c为出料口,用于取样检测。
(2)b长而弯曲,其目的是防止空气中微生物的污染。
(3)使用该装置制果酒时,应该关闭充气口;
制醋时,应将充气口连接气泵,输入氧气。
(4)不恰当,因为葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3,而且排气管口离发酵液应有一段距离。
2.果酒和果醋的制作成功的关键点
说明
材料的选择与处理
选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄进行冲洗,再除去枝梗,以防葡萄汁流失及污染
防止发酵液被污染
①榨汁机和发酵瓶等都需清洗干净,且发酵瓶要进行消毒
②清洗葡萄时要先清洗后除枝梗
③发酵瓶排气管用曲颈管不用直管
3.果酒、果醋发酵条件的控制
(1)葡萄汁装入发酵瓶时,要留约1/3空间,目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,耗尽O2后再进行酒精发酵,防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
(2)严格控制温度:
18~25℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵,30~35℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。
(3)充气:
酒精发酵为无氧发酵,需封闭充气口;
醋酸发酵为有氧发酵,需适时通过充气口充气。
1.制作原理毛霉等微生物产生蛋白酶、脂肪酶,分解有机物。
(1)蛋白质
氨基酸+小分子的肽。
(2)脂肪
甘油+脂肪酸。
2.制作流程让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制。
3.影响腐乳品质的条件
水的控制
含水量约70%,用含水量过高的豆腐制腐乳,不易成形
盐的控制
盐浓度过高会影响腐乳的口味;
盐浓度过低,腐乳易腐败变质
酒的控制
酒精含量一般控制在12%左右。
酒精含量过高,使腐乳成熟期延长。
酒精含量过低,杂菌繁殖快,豆腐易腐败
温度控制
温度为15~18℃,适合毛霉生长
发酵时间
控制在6个月左右
香辛料
具有调味和杀菌的作用,也会影响腐乳的风味或质量
4.防止杂菌污染
(1)用来腌制腐乳的玻璃瓶,洗刷干净后要用沸水消毒。
(2)装瓶时,操作要迅速小心。
加放卤汤后,要用胶条将瓶口密封。
封瓶口时,最好将瓶口通过酒精灯的火焰,防止瓶口被污染。
1.泡菜的制作原理
(1)菌种来源:
附着在蔬菜上的乳酸菌。
(2)制作原理:
在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
反应式:
C6H12O6→2C3H6O3。
(3)制作流程
2.测定亚硝酸盐的含量
(1)亚硝酸盐的危害:
可转变成致癌物亚硝胺。
(2)检测原理
①NO
+对氨基苯磺酸―→反应物;
反应物+N-1-萘基乙二胺盐酸盐―→玫瑰红色染料。
②亚硝酸盐溶液的浓度高,颜色深些;
溶液浓度低,颜色浅些。
(3)检测步骤:
配制溶液―→制备标准显色液―→制备样品处理液―→比色。
下表中甲~丁为腐乳、泡菜、果醋、果酒等发酵食品制作装置图
食品
①
②
③
④
主要微生物
⑤
⑥
⑦
⑧
制作装置或操作步骤
[解读]请据甲~丁装置图分析
(1)请填出①~④食品名称
(2)请填出⑤~⑧菌种名称,并指出菌种属性(真核生物或原核生物)
(3)甲~丁装置是否存在缺陷,试具体分析指出,并说明丁装置中“放水”的作用?
(4)下图为乳酸菌的数量、乳酸和亚硝酸盐的含量随时间变化的曲线,请将三幅图分别填上“纵轴标识”。
①~③纵轴标识依次为________、________、________。
提示
(1)①—果酒 ②—果醋 ③—腐乳 ④—泡菜
(2)⑤—酵母菌 ⑥—醋酸菌 ⑦—毛霉 ⑧—乳酸菌,其中酵母菌、毛霉为真核生物、醋酸菌、乳酸菌为原核生物
(3)甲、丙装置有缺陷:
甲装置中排气管不应插入到发酵液内,丙装置接种应在“加盐”之前,不应在“加盐”后接种;
丁装置中“放水”的作用在于为泡菜坛营造“厌氧”环境。
(4)①为乳酸菌 ②为亚硝酸盐 ③为乳酸
泡菜制作成功的关键点
(1)材料的选择及用量
①蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。
②清水和盐的质量比为4∶1,盐水要煮沸后冷却。
煮沸有两大作用,一是除去水中氧气,二是杀灭盐水中的其他细菌。
(2)防止杂菌污染:
每次取样用具要洗净,要迅速封口。
(3)氧气需求
①泡菜坛要选择火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛,以创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。
②泡菜坛盖边沿的水槽要注满水,以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境,并注意在发酵过程中经常向水槽中补水。
(4)温度:
发酵过程温度控制在室温即可,最好在26~36℃。
温度过高,则易滋生杂菌;
温度过低,则发酵时间延长。
易错易混 防范清零
易错点1 混淆果酒制作中,对葡萄“先冲洗再去枝梗”与“不可反复冲洗”的目的
点拨
(1)制作果酒使用的葡萄应先冲洗,再除去枝梗,不能反过来,以免除去枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会。
(2)对于果酒的自然发酵,冲洗不要反复进行,以免使酵母菌数量减少,发酵周期加长,产生的果酒中酒精含量下降。
易错点2 不清楚现代腐乳生产与传统腐乳生产技术环节的区别
点拨 传统腐乳制作与现代腐乳生产的区别如下:
(1)条件:
传统腐乳制作不需要灭菌,现代腐乳生产必须在严格无菌条件下进行;
(2)菌种来源:
传统腐乳制作,菌种来自空气中的毛霉孢子,现代腐乳生产,菌种是经过筛选的优良毛霉菌种,并且直接接种到豆腐上。
易错点3 不明确发酵后酒精的检测与对照组的设置
①检验
―→3mol/L的H2SO43滴→振荡混匀―→重铬酸钾溶液3滴―→振荡试管―→观察
→3mol/L的H2SO43滴→振荡混匀→重铬酸钾溶液3滴―→振荡试管―→观察
②对照
两种对照方式都必须遵循单一变量原则:
前者是标准对照,后者是自身对照。
易错点4 不清楚亚硝酸盐含量检测中NaOH溶液及氢氧化铝乳液的作用,不明确比色时为何宜“静置”15分钟
点拨
(1)制备样品处理液过程中,用氢氧化钠溶液中和过量的酸。
(2)氢氧化铝乳液能吸附泡菜汁液中的杂质,使泡菜汁透明澄清,以便进行后续的显色反应。
(3)比色过程中,由于重氮化反应不稳定,显色后溶液颜色会不断加深,所以静置15min后进行比色较好。
第2讲 微生物的培养及应用
考点一 微生物的实验室培养
1.培养基
(1)概念:
人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质。
(2)营养组成:
一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。
此外,还需要满足微生物生长对pH、氧气以及特殊营养物质的要求。
(3)分类
2.无菌技术
(1)关键:
防止外来杂菌的入侵。
(2)不同对象的无菌操作方法[连一连]
3.大肠杆菌的纯化培养
(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
(2)纯化大肠杆菌的方法
①纯化培养原理:
想方设法在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的单菌落,即可获得较纯的菌种。
培养基中要添加维生素。
②纯化大肠杆菌的关键步骤:
接种。
③常用的微生物接种方法有两种
a.平板划线法:
是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的表面。
b.稀释涂布平板法:
是将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。
(3)菌种的保存方法①对于频繁使用的菌种,可以采用临时保藏的方法。
②对于需要长期保存的菌种,可以采用甘油管藏的方法。
1.实验室常用的消毒和灭菌的方法
概念
常用方法
应用范围
消毒
使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分微生物(不包括芽孢和孢子)
煮沸消毒法:
在100℃下煮沸5~6min
一般物品
巴氏消毒法:
在70~75℃下煮30min或在80℃下煮15min
一些不耐高温的液体,如牛奶
化学药剂消毒法
如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等
紫外线消毒法:
紫外灯照射30min
接种室、操作台
灭菌
使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物(包括芽孢和孢子)
灼烧灭菌:
酒精灯火焰
接种工具的灭菌和试管口的灭菌
干热灭菌:
在160~170℃下灭菌1~2h
玻璃器皿、金属工具的灭菌
高压蒸汽灭菌:
在压力为100kPa,温度为121℃的条件下,灭菌15~30min
培养基及容器的灭菌
2.两种纯化细菌的方法的比较
优点
缺点
适用范围
平板划线法
可以观察菌落特征,对混合菌进行分离
不能计数
适用于好氧菌
稀释涂布平板法
可以计数,可以观察菌落特征
吸收量较少,较麻烦,平板不干燥效果不好,容易蔓延
适用于厌氧菌和兼性厌氧菌
3.平板划线操作3个易错点
(1)灼烧接种环之后,要冷却后再进行取种,以免温度太高杀死菌种
(2)划线时最后一区域不要与第一区域相连
(3)划线用力要大小适当,防止用力过大将培养基划破
1.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
详细内容
实验原理
(1)能合成脲酶的细菌才能分解尿素
(2)配制以尿素为唯一氮源的培养基,能够生长的细菌就是能分解尿素的细菌
数量统计
(1)直接计数法(显微镜下用特定细菌计数板或血细胞计数板)
(2)间接计数法:
实验流程
土壤取样→配制土壤溶液和制备培养基→系列稀释→涂布平板与培养→菌落计数
2.分解纤维素的微生物的分离
(1)纤维素酶
①组成:
纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。
②作用纤维素
纤维二糖
葡萄糖
(2)纤维素分解菌的筛选①原理
→红色复合物
红色消失,出现透明圈
②筛选方法:
刚果红染色法,即通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
③培养基:
以纤维素为唯一碳源的选择培养基。
④实验流程
土壤取样:
富含纤维素的环境→选择培养:
用选择培养基培养,以增加纤维素分解菌的浓度→梯度稀释:
制备系列稀释液→涂布平板:
将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落
3.选择培养基与鉴别培养基的比较
种类
制备方法
原理
用途
举例
选择培养基
培养基中加入某些化学物质
依据某些微生物对某些物质或环境条件的嗜好、抗性而设计
从众多微生物中分离所需的微生物
加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌
鉴别培养基
培养基中加入某种指示剂或化学药品
依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定试剂或化学药品反应,产生明显的特征变化而设计
鉴别不同种类的微生物
伊红-美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌
4.选择培养基四种常见制备方法或实例
5.分离纤维素分解菌所用的两种培养基比较
分离纤维素分解菌的实验中先用选择培养基,
再用鉴别培养基。
(1)选择培养基中无凝固剂,为液体培养基,
以纤维素作为碳源和能源的微生物可以
正常生长,而其他绝大多数微生物不能
正常生长;
利用液体培养基能使营养成分
被充分消耗,以增加纤维素分解菌的浓度。
(2)鉴别培养基含琼脂,为固体培养基,细菌可在
培养基上形成肉眼可见的菌落。
刚果红染色法应用的就是鉴别培养基。
易错点1 混淆两种“对照组”与“重复组”
点拨
(1)两种对照组作用比较
①判断培养基中“是否有杂菌污染”,需将未接种的培养基同时进行培养。
②判断选择培养基“是否具有筛选作用”,需设立牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养,观察两种培养基上菌落数目,进行对比得出结论。
(2)重复组的设置及作用
为排除偶然因素对实验结果的干扰,在每一稀释度下宜设置3个平板作重复组,选择菌落数均在30~300且数目相差不大的三个平板,用“平均值”代入计数公式予以计算菌落数
易错点2 不明确每次划线操作中“灼烧接种环”的目的或误认为划线结束后“不必灼烧接种环”
点拨 平板划线法纯化大肠杆菌时不同阶段灼烧接种环的目的不同
①第一次操作:
杀死接种环上原有的微生物。
②每次划线之前:
杀死上次划线后接种环上残留的菌种,使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端。
③划线结束后:
杀死接种环上残存的菌种,避免细菌污染环境和感染操作者。
易错点3 不知道菌落计数比实际值“偏高”还是“偏低”
点拨 稀释涂布平板法统计样品中菌落的数目往往比实际数目“低”。
这是因为当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。
而显微计数法中由于不能区分死菌与活菌,故所得数值可能“偏高”。
第3讲 生物技术在其他方面的应用
考点一血红蛋白的提取和分离
1.蛋白质分离的原理
依据蛋白质各种特性的差异,如分子的形状和大小,所带电荷的性质和多少、溶解度、吸咐性质和对其他分子的亲和力等,可以来提取和分离不同种类的蛋白质。
2.血红蛋白的提取和分离过程
①样品处理。
②粗分离:
采用透析的方法,除去样品中相对分子质量较小的杂质。
③纯化与纯度鉴定
1.相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程可表示为①~④中的哪一种?
提示 ②,分子质量较大者先洗脱出来,分子质量较小者后洗脱出来。
2.如图所示装置可用于血红蛋白提取、分离的哪种过程?
其原理是什么?
烧杯内a溶液是蒸馏水吗?
提示 该装置为透析装置,由于透析袋是用硝酸纤维素制成的,小分子可自由进出,而大分子保留在袋内,故可用于除去小分子杂质。
烧杯中的a溶液应为20mmol·
L-1的磷酸缓冲液,不可使用蒸馏水。
3.“血红蛋白的提取和分离实验”中的注意事项
(1)红细胞的洗涤:
洗涤次数不能过少,否则无法除去血浆蛋白;
要低速、短时离心,否则会使白细胞等一同沉淀,达不到分离的效果。
(2)凝胶的预处理:
用沸水浴法不但节约时间,而且除去凝胶中可能带有的微生物,排除胶粒内的空气。
(3)色谱柱的装填:
装填时尽量紧密,减小颗粒间隙;
无气泡;
洗脱液不能断流。
(4)色谱柱成功的标志:
红色区带均匀一致地移动。
4.血红蛋白的提取和分离过程
1.实验原理
2.操作流程
3.DNA和蛋白质在不同NaCl溶液中的溶解度比较
2mol/LNaCl溶液
0.14mol/LNaCl溶液
溶解规律
DNA
溶解
析出
蛋白质
部分发生盐析沉淀
NaCl溶液浓度从
2mol/L降低过程中,溶解度逐渐增大
4.DNA粗提取与鉴定中不同试剂的用途及原理比较
试剂
浓度
主要原理或用途
蒸馏水(2次)
①加到鸡血细胞液中,使血细胞吸水涨破;
②加到含DNA的2mol/L的NaCl溶液中,使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14mol/L,使DNA析出
NaCl溶液(4次)
2mol/L
溶解DNA
DNA在NaCl溶液中的溶解度随溶液浓度的变化而改变,在0.14mol/L的NaCl溶液中DNA的溶解度最小,而在
2mol/LNaCl溶液中溶解度最大
0.14mol/L
析出DNA
溶解滤取的DNA黏稠物
鉴定时的溶剂
酒精
95%(体积分数)
除去杂质以提纯DNA
DNA不溶于酒精,但是细胞中的某些物质则可以溶于酒精
二苯胺
鉴定剂
DNA遇二苯胺(沸水浴)会变蓝色
柠檬酸钠
0.03g/mL
抗凝剂
除去血液中的钙离子,防止血液凝固
3.DNA粗提取中涉及3次用纱布“过滤”
①过滤血细胞破裂液,得到含细胞核物质的滤液;
②滤取0.14mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物);
③过滤溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液
1.玫瑰精油的提取2.橘皮精油的提取
3.胡萝卜素的提取
(1)图甲、图乙分别为何种装置?
(2)图甲装置可分左、中、右三部分,其作用有何不同?
图中a、b哪一个是进水口?
哪一个为出水口?
这与
蒸气流方向相反?
加热时为何常向液体中加入几片碎石
或瓷片?
(3)图乙的安装及拆除顺序如何?
为何常采用水浴加热?
在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是什么?
提示
(1)图甲为水蒸气蒸馏装置,图乙为萃取装置
(2)整套蒸馏装置可分为左、中、右三部分,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。
图中a为出水口,b为进水口,这与蒸气流方向相反;
加热时向液体中加入几片碎石或瓷片的目的是“防暴沸”。
(3)安装顺序是由下而上,拆除时相反。
采用水浴加热的原因:
有机溶剂都是易燃物,直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。
在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是防止加热时有机溶剂挥发。
4.植物芳香油提取成功的关键点
①水蒸气蒸馏要适当延长蒸馏时间,温度不能太高。
②用于萃取的有机溶剂必须事先精制,除去杂质。
③压榨时原料必须要浸透,这样压榨时不会滑脱,出油率高,不堵塞筛眼;
使用石灰水充分浸泡原料的目的是破坏细胞结构,分解果胶,防止橘皮压榨时滑脱,提高出油率。
5.影响萃取的因素:
①主要因素:
萃取剂的性质和使用量。
②次要因素:
原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度、萃取的时间等。
总之,溶解越充分,效果就越好。
6.水蒸气蒸馏法特点
①水中蒸馏设备简单、成本低、易操作,而水上蒸馏和水气蒸馏时间短,出油率高。
②水中蒸馏对于柑橘和柠檬等原料不适用。
因为水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解。
③水蒸气蒸馏法只适用于具有挥发性的,能随水蒸气蒸馏而不被破坏,与水不发生反应,且难溶或不溶于水的成分的提取。
易错点1 不清楚血红蛋白提取与分离中历次“除杂质”或“分离”的原理
点拨
(1)凝胶色谱法:
相对分子质量较大的分子先流出,分子质量较小的后流出,依此可对血红蛋白进行分离和纯化
(2)透析法:
利用透析袋只允许小分子透出的原理,去除小分子杂质,透析可实现对血红蛋白的“粗分离”
(3)电泳法:
利用分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状不同,使带电分子产生不同的迁移速率,从而实现样品中各种分子的分离。
即
易错点2 不清楚血红蛋白释放时蒸馏水和甲苯的作用
点拨 红细胞中依次加入蒸馏水和甲苯的作用:
加入蒸馏水的目的是使红细胞吸水涨破;
甲苯溶解细胞膜,从而使血红蛋白释放出来。
第4讲 酶的研究与应用
1.果胶酶在果汁生产中的应用
(1)果胶酶的组成和作用
多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
②作用:
分解果胶,瓦解植物的细胞壁及胞间层。
(2)酶的活性及其影响因素
①酶的活性
②影响酶活性的因素:
温度、pH和酶的抑制剂等。
(3)探究温度和pH对果胶酶活性的影响
①实验原则:
遵循单一变量原则、对照原则,严格控制变量,尽量减少无关变量的影响。
②实验原理:
果胶酶的活性受温度、pH和酶抑制剂的影响,在最适温度或pH时,活性最高。
果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。
③实验流程制备果泥
↓
设置一系列具有梯度的pH和温度
加入果胶酶反应一段时间
过滤果汁
④分析:
该实验的自变量是温度或pH,因变量是酶的活性,检测因变量是通过测定果汁的体积或比较澄清度来实现的。
2.加酶洗衣粉在洗涤中的作用
(1)加酶洗衣粉:
指含酶制剂的洗衣粉。
(2)酶制剂的种类与洗涤原理
洗涤原理
洗涤的物质种类
蛋白酶
蛋白质→小分子肽或氨基酸
血渍、奶渍等
脂肪酶
脂肪→甘油+脂肪酸
食品的油渍、人体皮脂、口红等
淀粉酶
淀粉→麦芽糖、葡萄糖
来自面条等的污垢
纤维素酶
使纤维的结构变得蓬松
棉纺品的表面浮毛
3.固定化酶和固定化细胞
(1)固定化酶
①形成:
将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上,使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
②特性:
与游离酶相比较,稳定性好,与底物和产物容易分离,易于控制,能反复多次使用;
便于运输和贮存,有利于自动化生产。
(2)固定化细胞:
是指固定在一定空间范围内的、能够进行生命活动并且可以反复使用的活细胞,又叫做固定化活细胞或固定化增殖细胞。
(3)固定技术
①概念:
利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
②方法(连线)
提示:
A—b—Ⅰ B—a—Ⅱ C—c—Ⅲ
③适用对象
一般来讲,酶更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,这是因为个大的细胞难以被吸附或结合,而个小的酶则易从包埋材料中漏出。
【归纳提炼】
(1)对加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法
判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法:
可在洗涤后比较污物残留状况,如已消失、颜色变浅、面积缩小等。
变量分析
实验
自变量
因变量
无关变量
探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果
洗衣粉种类(普通和加酶)
洗涤效果
水的用量,污物的量,实验用布的质地与大小,不同洗衣粉的用量,搅拌、洗涤时间等
探究不同种类加酶衣粉的洗涤效果
加酶洗衣粉中酶的种类
探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
(2)海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键。
若浓度高则将很难形成凝胶珠;
浓度过低,形成的凝胶珠中包埋的酵母细胞过少,影响实验效果。
融化海藻酸钠应小火或者间断加热,避免焦糊;
融化后应先冷却至室温再与酵母细胞混合,避免高温杀死细胞。
酵母细胞固定化要在无菌的条件下进行;
反复使用固定化酵母细胞时,需避免微生物的污染;
在制作固定化酵母细胞之前应先使酵母细胞活化。
(3)直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
酶的种类
一种或几种
一种
一系列酶
制作方法
/
化学结合法固定化、物理吸咐法固定化
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