“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验的改进

"探究酵母菌细胞呼吸方式"是普通高中生物学必修一中的一个重要探究实验。该实验利用酵母菌属于兼性厌氧菌的这一特性,通过设计和进行对比实验,让学生直观感知了酵母菌细胞呼吸的方式,是一个培养学生的科学探究能力和创造性思维能力的经典实验。人教版和中图版对该实验的处理方式方法不同,人教版是通过探究酵母菌在有氧和无氧条件下产物的不同来说明酵母菌的呼吸方式;中图版则是通过探究酵母菌在有氧和无氧条件下能量的释放不同来说明的。本文以人教版为例说明。     

实验探究“酵母细胞呼吸方式”

在限定的实验条件下,学生设计"探究酵母菌细胞呼吸的方式"实验装置,通过对比实验进行探究的方式,使学生在有限的教学时间内了解在不同类型的呼吸条件下,酵母菌有氧呼吸和发酵的产物不同,并容易得出酵母菌在有氧和无氧条件下均会产生CO_2,而仅在无氧条件下产生酒精的结论。改进实验装置后的实验效果明显,可作为优质实验课的参考题材,以提高教学效果。     

定量化测定酵母菌细胞呼吸CO2产量的方法

实验借助数字传感技术,在溶解氧(DO)传感器监测下论证酵母菌细胞呼吸氧气条件的创设与达成;设计了能够持久、恒定供氧的O₂发生装置;用CO₂传感器定量测定了酵母菌在有氧和无氧条件下CO₂的产量。同时还讨论了活性干酵母的用量,将实验用时控制在40 min以内,为定量化“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验进课堂先行摸索条件。     

“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验教学组织

在普通高中生物学课程标准中,“细胞代谢”是必修1“分子与细胞”模块的重要组成部分之一,细胞呼吸是细胞产能代谢的主要方式。“探究酵母菌细胞呼吸的方式”是本单元一个很重要的探究性实验,是培养学生实验和探究能力的好素材,借此实验可以培养学生设计探究实验的能力。本文主要探讨新课程中利用“探究酵母菌细胞呼吸的方式”进行实验的教学组织。     

重组酵母菌生物合成麻黄碱的特性及L-Phe对其合成的影响

目的：探讨12株重组酵母菌生物合成麻黄碱的特性及L-Phe对麻黄碱生物合成的影响。方法：以葡萄糖为碳源、NaNO3为氮源对重组酵母菌进行培养,在相同条件下,在液体培养基中添加5mg/L的L-Phe,利用反向高压液相色谱（RP-HPLC）测定重组酵母菌培养液中麻黄碱和伪麻黄碱的含量。结果：重组酵母菌培养液中麻黄碱和伪麻黄碱的最高产量分别为18.85mg/L和4.11mg/L;L-Phe对各重组菌株生物合成麻黄碱的调控作用各不相同。结论：通过L-Phe对重组酵母菌生物合成麻黄碱和伪麻黄碱调控作用的探讨,将为研究重组菌株的遗传多样性提供依据。     

氩离子注入介导麻黄基因组DNA转化获得产麻黄碱重组酵母菌

通过氩离子(Ar )注入介导蓝麻黄基因组DNA在异常汉逊酵母(Hansenula anomala)中随机转化,转化后的酵母菌经BTB指示性辅助筛选、斜面传代、液体培养、铜铬盐定性检识和RP-HPLC定量检测,获得了遗传稳定的以葡萄糖为碳源、NaNO3为氮源生物合成麻黄碱和(或)伪麻黄碱的重组酵母菌3株。液体培养72h,RP-HPLC测试胞外麻黄碱和伪麻黄碱的最高产量分别为11.87mg/L和4.11mg/L;胞内伪麻黄碱最高含量为294.86mg/g干细胞,胞内麻黄碱未检出。分析了Ar 注入介导蓝麻黄基因组DNA在酵母菌中的遗传转化效率,探讨了麻黄基因组DNA大分子的完整性对其在酵母菌中遗传转化的影响。     

低氧-酸化胁迫对大黄鱼早期发育 阶段生长及生理代谢的影响

为探究低氧-酸化胁迫对大黄鱼(Larimichthys crocea)早期发育阶段生长及生理代谢的影响,实验设置4个处理组,分别为对照组(溶解氧7.0 mg/L,pH 8.1)、低氧组(溶解氧3.5 mg/L,pH 8.1)、酸化组(溶解氧7.0 mg/L,pH 7.3)和低氧-酸化组(溶解氧3.5 mg/L,pH 7.3)。每个处理组4个重复,每个重复放置大黄鱼受精卵4.0×10~4粒。在实验开始(记录为0 d)和受精卵孵化后1 d、3 d、5 d、10 d、15 d、20 d、27 d测定其类胰岛素生长因子-1(IGF-Ⅰ)和生长激素(GH)含量,以及丙酮酸激酶(PK)、谷丙转氨酶(GPT)、碱性磷酸酶(AKP)和钠钾ATP酶(NKA)活性。并测定27 d时的体长和体高。实验结果表明,低氧和酸化胁迫在27 d均显著抑制大黄鱼体长、体高的增长,低氧-酸化双重胁迫的抑制效果更为明显。类胰岛素生长因子含量分别在3个处理组的多个时段显著低于对照组(P 0.05),其中,3个处理组类胰岛素生长因子含量在3 d时均显著低于对照组(P 0.05)。生长激素含量在不同处理组中均出现升高的趋势,27 d时3个处理组均高于对照组(P 0.05)。丙酮酸激酶活性在低氧-酸化组1～5 d时显著高于对照组(P 0.05),其他三个组的变化基本上呈现出先升后降的趋势。谷丙转氨酶活性在3个处理组中的多个时间点显著高于对照组(P 0.05)。3个处理组中碱性磷酸酶活性在3 d时显著低于对照组(P 0.05)、15 d时显著高于对照组(P 0.05)。3个处理组钠钾ATP酶活性在3 d时均显著低于对照组(P 0.05)。综合分析得出,在本实验条件下大黄鱼早期发育阶段在低氧和酸化胁迫的环境中个体生长均会受到抑制,低氧-酸化的双重胁迫对其抑制作用更显著。各处理组的代谢酶活性在多个时段与对照组相比发生显著性变化,结合本实验中大黄鱼个体生长差异和代谢酶活性差异的分析得出,低氧和酸化胁迫导致大黄鱼主要代谢酶活性产生了响应性的变化,进而最终影响了大黄鱼的个体生长。     

快速简便的“探究酵母菌细胞的呼吸方式”的实验

“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验是高中生物学的一个重要探究实验。学生通过该实验不仅能进一步掌握探究性实验的科学研究方法,而且感知了酵母菌的细胞呼吸产物和方式。     

补料方式对酵母菌生产谷胱甘肽的影响

比较了酵母菌发酵生产谷胱甘肽（GSH）的几种补料分批培养方式。实验发现补料可以明显地促进酵母菌的生长和谷胱甘肽的合成,同时还发现不同的补料方式对发酵液中的菌体浓度和GSH浓度有不同的影响。采用指数流加方式可获得极高的菌体浓度,但菌体中的GSH浓度较低;而采用恒－pH补料分批培养既可以达到较高菌体浓度,菌体中又含有较高的GSH含量,因此,其总的GSH产量最高,可达到977.8mg/L。     

低温大曲酵母菌分离和计数培养方法优化

低温大曲是清香型白酒酿造的核心因素之一,为酿造过程提供了物系、酶系和菌系。酵母菌是白酒发酵过程中最重要的功能微生物类群,研究大曲中的酵母菌种类和含量具有重要意义,对大曲质量评价也具有重要参考价值。但用常规酵母菌分离技术和培养基从大曲中分离酵母菌时易受优势丝状真菌（霉菌）的干扰,霉菌常常很快长满培养皿,将酵母菌覆盖,难以对酵母菌进行定量计数、观察和分离纯化。本研究根据酒醅发酵过程中随乙酸和乳酸含量的升高,霉菌含量急剧降低而酵母菌含量逐渐升高的现象,用常规培养基YPD为基础培养基,测试了添加不同量的乙酸、乳酸和丙酸（后者为常用食品防腐和防霉剂）,以及不同比例的乙酸乳酸组合物,对低温大曲中霉菌的抑制效果和对酵母菌生长的影响进行探究,发现在灭菌后的YPD中添加3.3mL/L乙酸、2.0mL/L丙酸或在乙酸乳酸1:3的情况下添加2.0mL/L乙酸,30℃培养3-5d之内可有效抑制低温大曲中的霉菌,实现对酵母菌的有效分离、计数和纯化培养,而单加乳酸对霉菌,特别是黄曲霉的抑制效果差。随后测试了以前我们从清香型白酒大曲和酒醅发酵过程中分离的13属18种酵母菌在这些培养基上的生长情况,发现这些酵母菌中的绝大多数,尤其是大曲和酒醅中的优势酵母菌种,均可以在这些加酸培养基上良好生长。综合考虑培养基的成本、配制的简便性及分离效果等因素,本研究推荐将灭菌后添加3.3mL/L乙酸的YPD固体培养基作为低温大曲酵母菌分离和定量计数的优化培养基。     

酵母菌相关实验的一些改进

高中生物学教学中,与酵母菌相关的实验有多个,如“探究酵母菌的呼吸方式”、“酵母菌的酒精发酵”等。下面就针对这些实验的可操作性,对实验装置进行一些改进,以利于探究实验的顺利进行。     

“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”教学设计

在"探究培养液中酵母菌种群数量的变化"一节教学中,通过调整课程顺序,优化实验环节和实验材料,结合Excel软件让学生通过实验体验构建数学模型的过程,使生物学与数学整合,有利于学生深刻理解种群数量的变化,同时培养学生简约、严密的思维品质。     

基于传感器技术的黑藻光合速率定量研究

以"探究光照强度对黑藻光合速率的影响"为例,利用溶解氧传感器、氧气传感器、温度传感器和压强传感器,定量测定黑藻光合速率值。尝试将数字化传感技术与中学生物科学探究结合,简单、直观、精确地呈现抽象的生物学概念,激发并培养学生科学探究兴趣和能力,为中学生物学探究实验提供参考。     

长江口及邻近海域富营养化指标响应变量参照状态的确定

对长江口富营养化指标中的响应变量进行了筛选,并在长江口分区的基础上,运用参照点或观测点指标频数分布曲线法,对1992年-2010年的数据进行分析,确定了长江口外海区和舟山海区富营养化指标中响应变量的参照状态.选择叶绿素a和底层溶解氧作为响应指标的必选指标,浮游植物密度和CODMn作为辅助指标.经分析,长江口口外海区叶绿素a、浮游植物密度、CODMn和底层溶解氧的春夏秋3个季节的参照状态分别为0.87mg,/m3,17.44× 103个/L,0.42mg/L,8.36mg/L;1.88mg/m3,25.96×103个/L,0.56mg/L,4.22mg/L;0.84mg/m3,12.10×103个/L,0.46mg/L,6.95mg/L;舟山海区叶绿素a、浮游植物密度、CODMn和溶解氧的春夏秋3个季节的参照状态分别为0.73mg/m3,6.77×103个/L,0.51 mg/L,8.75mg/L;1.00mg/m3,9.72×103个/L,0.37mg/L,5.94mg/L;0.78mg/m3,4.59×103个/L,0.55mg/L,7.40mg/L.本研究确定的参照状态值能较为客观的反映该海域的富营养化参照状态,且不同分区,不同季节间的指标的参照状态亦存在着显著的差异.     

“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验教学组织

“探究酵母菌细胞呼吸的方式”是一个耗时长、实施难的实验.主要从实验原理、影响实验过程的关键因素、实验过程中常见的问题3个方面进行分析,探讨如何对该实验进行教学组织,以优化实验程序、缩短实验时间、提高实验效果.     

环境铜离子对吉富罗非鱼生长性能、脂代谢、肝胰脏和脾脏组织的影响

为探究水体中Cu2+对罗非鱼(GIFT tilapia, Oreochromis niloticus)生长性能、肝胰脏脂代谢和脾脏免疫功能的影响, 实验设置水体Cu2+浓度分别为0(对照组)、0.2、0.4和0.8 mg/L, 每个浓度处理组设置3个实验重复, 选择初始体重为(0.45±0.02) g的健康罗非鱼幼体, 随机分配至12个养殖缸中, 进行4周的养殖实验。结果显示: (1) 在水体Cu2+胁迫下, 罗非鱼的存活率、增重率和特定生长率均显著下降; 0.4和0.8 mg/L Cu2+浓度组罗非鱼的肝体比显著高于对照组和0.2 mg/L处理组。(2) 0.4和0.8 mg/L处理组罗非鱼肝胰脏中甘油三酯含量显著高于对照组, 但与0.2 mg/L处理组之间无显著差异; 肝胰脏中总胆固醇含量与3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶活力在各组间无显著差异。(3) 在水体Cu2+胁迫下, 罗非鱼血清低密度脂蛋白胆固醇、总胆固醇含量和谷草转氨酶活力均显著上升; 血清甘油三酯含量呈先下降后上升的趋势, 且0.8 mg/L处理组含量显著高于0.2 mg/L处理组; 0.8 mg/L Cu2+处理组罗非鱼血清谷丙转氨酶活力显著高于0.2和0.4 mg/L处理组, 但与对照组无显著差异。(4) 组织学结果表明, 水体过量Cu2+使罗非鱼肝胰脏组织空泡化现象严重, 脂滴含量显著高于对照组; 脾脏组织出现较大面积的巨噬细胞中心, 且脂褐素含量显著增加。研究表明, 水体Cu2+暴露显著降低了罗非鱼生长性能, 并导致肝胰脏和血清脂肪沉积, 造成肝胰脏、脾脏损伤。研究为明确重金属环境下养殖鱼类腹腔脂肪蓄积及脾脏损伤机制提供了数据参考。     

滴定100mg标准维生素C片为何约需0.02 mol/L的碘液6 mL

高中《生物》全日制普通高级中学教科书(实验修订本·必修)中有一实验“实验一:几种果蔬中维生素C含量的测定”,该实验要求学生实验之前,教师必须滴定出100mg标准Vc片所需0.02mol/L的碘液量。我通过3次实验,结果所用碘液量基本相同,均约为6mL。但是,有些学生却对此结果提出了疑义,说理论上滴定100mg标准Vc片应该需要0.02mol/L的碘液约3mL。1学生认为滴定100mg标准Vc片应该需要0.02mol/L的碘液约3mL的原因他们认为Vc分子(见图1)中含有碳碳双键,所以首先想到的是碘原子在这两个位上进行加成反应。因此,他们认为此加成反应中1分子Vc需要2…     

酵母菌发酵实验的改进

从传统实验和DIS实验2个方面对"酵母菌发酵实验"进行改进,分别适合不同类型的学校,使学生理解发酵的本质,同时也体会到实验改进的一些方法,激发学生的探究兴趣和创新意识。     

提炼生活经验 引导合作探究——“探究酵母菌细胞呼吸的方式”活动课例

细胞呼吸是高中生物学的重点和难点内容。利用"蒸制馒头"和"酿制酒醅"的生活经验,引导学生提取关键信息,对"探究酵母菌细胞呼吸的方式"一节进行了"提出问题,作出假设→分析变量和绘制实验装置图,展示交流→观看操作视频,总结实验结论→教师提炼提升"的探究活动。     

酵母菌细胞呼吸方式的再探究

在实施“酵母菌细胞呼吸方式”实验教学后发现,学生对实验中的诸多环节依然存在质疑,引起了教师的反思。为消除质疑,接近真相,对该实验进行再探究,包括实验材料、实验装置、检测方法的再改进。通过对“酵母菌细胞呼吸方式”实验的改进和优化,将定性观察与定量测量相结合,使实验结果快速呈现,科学直观;增加实验教学后的再探究过程,有利于调动学生自主实验的积极性。