有关高中生物学实验若干问题的探讨(1)

笔者在高中生物学教学过程中(人教版新课程教材),在实验方面遇到许多疑问。现结合自己的教学体会并查阅有关资料,整理出来,供大家参考。1果糖为什么是还原性糖?在必修本“实验1：生物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质的鉴定”的实验原理中,明确提出了果糖是还原     

妊娠期高果糖膳食对子代胰岛素抵抗的影响

目的：探讨大鼠妊娠期高果糖膳食对子代胰岛素抵抗的影响。方法：正常饮食的成年雄性Wistar大鼠与雌性大鼠进行合笼,孕鼠随机分为5组,分别为正常对照组、正常剂量果糖组、高剂量果糖组、超高剂量果糖组和超高剂量蔗糖组,孕期每日分别给予2mL蒸馏水、2g/kg、6g/kg、18g/kg的果糖溶液以及18g/kg的蔗糖溶液灌胃,连续干预直至分娩,娩出仔鼠基础饲料喂养,并称量仔鼠体质量、检测空腹血糖。于第8周末检测空腹血糖、进行OGTT试验。于次日禁食12h后处死子代大鼠,麻醉、取血,测量血清胰岛素水平,计算胰岛素抵抗指数。结果：孕期连续干预后,娩出仔鼠出生体重：高剂量果糖组、超高剂量果糖组显著低于对照组（P＜0.05）;超高剂量果糖组娩出仔鼠空腹血糖显著高于对照组（P＜0.05）;OGTT试验：在30min处,高剂量果糖组、超高剂量果糖组以及超高剂量蔗糖组血糖值显著高于正常对照组及正常剂量果糖组（P＜0.05）,在120min处,高剂量果糖组、超高剂量果糖组及超高剂量蔗糖组血糖值显著高于正常对照组（P＜0.05）。高剂量果糖组、超高剂量果糖组及超高剂量蔗糖组的血清胰岛素含量和胰岛素抵抗指数都显著高于正常对照组和正常剂量果糖组（P＜0.05）。结论：妊娠期高果糖膳食会增加子代胰岛素抵抗及糖代谢的患病风险。     

果糖与氧嗪酸钾联用建造高尿酸血症大鼠模型

本研究采用果糖和氧嗪酸钾(oxonic acid potassium salt,OAPS)联用以期建立稳定持久肝肾损伤小的动物模型,为高尿酸血症的研究提供稳定的模型基础。将雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠40只,随机分为空白组(n=10)、5%果糖+OAPS组(n=10)、5%果糖组(n=10)、OAPS组(n=10),空白组给予标准饮食,5%果糖+OAPS组给予5%果糖水+早晚皮下注射OAPS乳悬液100 mg·kg~-1·d~-1),5%果糖组给予5%果糖水,OAPS组早晚皮下注射OAPS乳悬液100 mg·kg~-1·d~-1,持续18周,于不同时间点取血检测大鼠血尿酸、尿素氮、肌酐水平,结束时取大鼠肝、肾做病理组织切片。第1周时,5%果糖+OAPS组血尿酸即显著高于其他各组(p均0.01),持续稳定至18周,5%果糖组、OAPS组仅第2周时血尿酸高于空白组(p0.01);血清尿素氮、肌酐水平实验组与空白组比较差异均无统计学意义(p均0.05),肝、肾组织切片观察未见明显损伤。这表明5%果糖水与OAPS联用能建立稳定持久几乎未见肝肾损伤的高尿酸血症动物模型。     

孕期高果糖摄入对胚胎发育和胎盘血管因子的研究

目的：探讨孕期高果糖摄入对胚胎发育的影响及胎盘血管因子对其影响的机制。方法：成年雌性SD大鼠与正常饮食雄性大鼠进行交配,孕鼠随机分为5组,分别是对照组、正常剂量果糖组、高剂量果糖组、高剂量蔗糖组和超高剂量果糖组,在孕期分别给予1mL去离子水、1.6g/kg、4.8g/kg、4.5g/kg和8.0g/kg的果糖水和蔗糖水灌胃,连续干预3w,于第3w末处死孕鼠,麻醉、取血并剖取胎鼠,检查胎鼠的一般状况、着床、死胎、吸收胎、外观畸形等,制作子代内脏和骨骼标本,观察内脏和骨骼的情况;称量胎重和胎盘重,观察各组间胎盘血管内皮生长因子（VEGF）、血管内皮生长因子受体-1（sFlt-1）和一氧化氮（NO）的变化。结果：对孕鼠连续进行3w的果糖干预后,超高剂量果糖组子代出生体重显著低于对照组（P＜0.05）;高剂量果糖组、高剂量蔗糖组和超高剂量果糖组子代与对照组和正常剂量果糖组相比,死胎数和吸收胎数显著增加（P＜0.05）;但各组子代并没有发生骨骼畸形和内脏出血。超高剂量果糖组胎盘重量显著低于对照组（P＜0.05）;高剂量果糖组、高剂量蔗糖组和超高剂量果糖组胎盘中VEGF和NO水平显著低于对照组和正常剂量果糖组（P＜0.05）;胎盘中sFlt-1水平明显高于对照组和正常剂量果糖组（P＜0.05）。结论：孕期高果糖摄入可增加子代发生死胎和吸收胎等不良结局的风险,胎盘中VEGF、NO的水平降低和sFlt-1水平增高可能是导致子代发生不良结局的原因,具体机制值得深入研究。     

果糖和前体物质对紫杉醇生物合成的影响

研究了果糖和几种前体物质对东北红豆杉生产紫杉醇的影响,结果表明,在第12d加入6g/L果糖可以使紫杉醇产量增加63.89％,在糖协同的作用下,加入前体（0.05mmol/L乙酸钠,0.05mmol/L苯丙氨酸,0.1mmol/L苯甲酸钠）可显著提高紫杉醇的合成,同对照相比,含量分别增加49.36%、13.18%和64.26%,在第15d向培养基中加入0.05 mmol/L乙酸钠、0.1mmol/L苯甲酸钠、1mmol/L苯丙氨酸和6g/L果糖则使紫杉醇含量提高181.89％。     

蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶的表面展示及酶学性质分析

【目的】蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶催化1分子蔗糖上的果糖基转移到另一个蔗糖分子上,形成1-蔗果三糖和葡萄糖。在低聚果糖中,1-蔗果三糖益生素活性最高。本研究将该酶展示在酵母菌细胞表面上,并用于1-蔗果三糖的制备。【方法】将来自莴苣的蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶基因克隆到用于酵母细胞表面展示的表达载体上,并在解脂亚罗酵母菌中进行异源表达,表达的酶展示在该细胞表面上,然后以蔗糖为底物,研究表面展示的蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶的性质。【结果】免疫荧光实验结果表明蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶已展示在酵母菌的细胞表面上,高效液相色谱结果表明酵母表面展示的该酶具有转移酶的催化活性。该酶的最适作用温度、最适作用p H分别为45°C和7.5;该酶的催化活性受Zn2+和Cu2+的抑制,受Ca2+激活;该酶重复使用7次后,酶活下降50%。表面展示的蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶和3%蔗糖混合后在40°C条件下孵育30 min后,所产1-蔗果三糖含量最高为20.8 mmol/L。【结论】蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶在解脂亚罗酵母菌中得到成功表达,并展示在其细胞表面上,生化研究表明该重组蛋白具有果糖基转移酶活性,且催化蔗果三糖的生成。表面展示的蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶作为一种全细胞催化剂能够用于1-蔗果三糖的制备。     

利用根箱法解析转基因抗虫棉花重组DNA在土壤中的分布

利用根箱法对转基因抗虫棉花根部土壤进行分区采集,并采用新建立的土壤中转基因抗虫棉花重组DNA的半定量PCR检测方法对转基因抗虫棉花3个生长时期(播种后40、50和60d)不同根区土壤中内参磷酸果糖激酶(PFK)基因片段、35S-Cry1A构建特异性片段和35S-NPTII构建特异性片段进行分析,探索转基因抗虫棉花重组DNA在土壤中的分布特点。结果表明:播种后第40天、第50天的全部根表、根际及1个非根际土壤样品中检测到磷酸果糖激酶基因片段,第60天的全部土壤样品中检测到磷酸果糖激酶基因片段;第40天、第50天各有2个根表和1个根际土壤样品中检测到35S-Cry1A构建特异性片段,而非根际土壤样品中未检测到35S-Cry1A构建特异性片段,第60天的全部根表、根际及1个非根际土壤样品中检测到35S-Cry1A构建特异性片段,35S-Cry1A构建特异性片段相对量变化与磷酸果糖激酶基因片段基本一致;第40天、第50天和第60天全部根表土壤样品和第60天全部根际土壤样品中检测到35S-NPTII构建特异性片段,而在其他土壤样品中各有2个检测到35S-NPTII构建特异性片段,35S-NPTII构建特异性片段相对量变化与35S-Cry1A构建特异性片段基本一致;35S-Cry1A和35S-NPTII构建特异性片段与内参磷酸果糖激酶基因片段在土壤中的分布特点相似,主要分布在根表和根际土壤中,并随着棉花生长期的推进分布范围逐渐扩大。     

青霉菊粉酶的产生和性质

由淀粉通过葡萄糖异构化生产高果糖糖浆,生产上受到原料的限制。果糖另一种来源是菊粉（Inulin）。菊粉是以β-2,1果糖苷键连接的一种多聚果糖,其末端含有一个蔗糖残基,它作为贮存性多糖大量存在于菊芋（Helianthus tuberosus）、菊巨(chicoryintybus)、大丽花（Dahlia pinnata）等多种植物中,至今尚未得到很好利用。菊粉可通过化学法或酶法水解生成果糖。利用菊粉酶     

真养产碱菌利用高果糖浆积累聚β-羟基丁酸的研究

真养产碱菌(Alcaligenes eutrophus)H16能以果糖为碳源在无机合成培养基上积累聚p-羟基丁酸(PHB)。将该菌用富含果糖的高果糖浆(HFS)培养,PHB的积累可达到果糖发酵水平,但发现高浓度的果糖和葡萄糖对菌体生长及PHB积累有抑制作用。采用补料分批培养技术可降低果糖和葡萄糖的抑制。并可大幅度提高产量,菌体干重达16—20g/L,PHB产量7.0—7.6g/L,PHB的产率达0.24g/g果糖。     

真养产碱菌利用高果糖浆积累聚β-羟基丁酸的研究

真养产碱菌(Alcaligenes eutrophus)H16能以果糖为碳源在无机合成培养基上积累聚p-羟基丁酸(PHB)。将该菌用富含果糖的高果糖浆(HFS)培养,PHB的积累可达到果糖发酵水平,但发现高浓度的果糖和葡萄糖对菌体生长及PHB积累有抑制作用。采用补料分批培养技术可降低果糖和葡萄糖的抑制。并可大幅度提高产量,菌体干重达16—20g/L,PHB产量7.0—7.6g/L,PHB的产率达0.24g/g果糖。     

离子交换树脂固定化葡萄糖异构酶

世界上不少国家为寻找新的甜味剂,开辟新糖源,满足人们日益增长的食糖用量,进行了许多探索和研究,并找到了高果糖浆这一营养可口的甜味剂。随着固定化技术的发展,高果糖浆的生产发展迅速。由于葡萄糖-果糖间存在热力学平衡,平衡时果糖浓度为42％左右,从而影响葡萄糖的转化率。据文献报导,硼酸盐与果糖间的络合稳定性比它与葡萄糖间的大,从而能打破葡萄糖-果糖间的可逆平衡,增加果糖的产量;而硼酸盐易通过化学方法接到离子交换树脂上。因而本实验采用离子交换树脂作为载体,并将其转变为硼酸型树脂,通过物理吸附及离子交换作用制备固定化酶。此法简便,而且所用离子交换树脂合成工艺成熟、成本低。     

果糖是一种还原糖吗?

答:在现行的高中《生物》必修课本第1册“实验一生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的测定”中,介绍了糖类中的还原糖如葡萄糖、麦芽糖和果糖与斐林试剂发生作用,可以生成砖红色沉淀,还介绍了“分子结构中含有还原性基团(游离醛基或游离酮基)的糖,叫做还原糖。”在这里很显然是把果糖当成一种还原糖了,而在高中课本的有机化学内容里,一般称不具醛基而含酮基的有机物本身是没有还原性的,果糖属多羟基酮,不具醛基而含酮基,那么为何还称果糖为还原糖呢?其实,果糖和葡萄糖互为同分异构体。葡萄糖属多羟基醛,是一种白色晶体,易溶于水,有甜味。…     

蛇肌果糖1，6－二磷酸酯酶、果糖2，6－二磷酸、AMP的结合部位关系

腺苷－磷酸（ＡＭＰ）对４个快反应巯基被修饰的蛇肌果糖１,６－二磷酸酯酶活性的抑制作用增强,而该修饰的酶受果糖２,６－二磷酸的抑制脱敏。ＡＭＰ对酶抑制为半部位反应,酶受果糖２,６－二磷酸抑制的脱敏则表现为全部位反应。经枯草杆菌蛋白酶限制性酶解的果糖１,６－二磷酸酯酶的Ｋｉ（ＡＭＰ）增大１０倍,但受果糖２,６－二磷酸抑制的性质不变。经胰蛋白酶限制性酶解的果糖１,６－二磷酸酯酶的活性不再为ＡＭＰ抑制,但果糖２,６－二磷酸对该形式酶的抑制作用则明显增强,由于该酶失去受ＡＭＰ的抑制作用,因此ＡＭＰ促进果糖２,６－二磷酸抑制的性质亦随之丧失。据此提出在蛇肌果糖１,６－二磷酸酯酶中果糖２,６－二磷酸不是结合在ＡＭＰ结合部位上的看法。     

高果糖引起的脂肪肝大鼠肾脏脂质合成相关基因和蛋白的表达

大量研究表明,高果糖可引起脂肪肝,但对肾脏脂质代谢的影响尚不清楚。该实验研究给予10％果糖水5周后诱导的脂肪肝大鼠肾脏的脂质代谢情况,并探讨其可能机制。将16只雄性SD大鼠随机分为正常组（con）和果糖组（fru）,果糖组给予10％（W／V）果糖水,第5N末称体重、取血、处死,检测血浆GLU、TG、TC和INSULIN含量。取肾脏、肝脏和白色脂肪称重,采用形态学方法观察肝脏和肾脏脂质沉积情况,酶法测其TG、TC含量,以Real time—PCR检测肾脏、肝脏中脂质合成和脂质氧化相关基因水平,以Westemblot检测肾、肝细胞核脂质合成转录因子的蛋白表达。结果显示,果糖组大鼠血浆TG、INSULIN明显升高,并出现肥胖体征,肝脏脂质沉积严重,其调控脂质合成的两个关键的转录因子ChREBP和SREBPlcmRNA和核蛋白表达都明显升高,并且它们靶向的脂质合成相关酶FAS、ACCl、SCDlmRNA表达也显著增加。但是,在肾脏中,高果糖没有引起TG含量的变化,调控脂质重新合成的基因和蛋白的表达也未发生变化。因此,与果糖致脂肪肝不同,高果糖饮食并没有造成肾脏的脂质沉积和脂质合成相关基因、蛋白的变化。     

“群落的演替”教学设计

1教材分析“群落的演替”是人教版必修3第4章第4节的内容,教材呈现的主要内容是演替的过程。而对演替过程的分析可以逐一了解演替的概念、类型及影响演替的因素等。在章节关系上,上一节群落结构中的物种组成、种间关系、群落的空间结构等概念是学习本节的基础：在课程目标上,强调群落演替是生命系统在群落层次上发生的优势取代．     

小肠为果糖代谢主要场所

正果糖为重要单糖,是葡萄糖同分异构体,其以游离态富含于果浆和蜂蜜,为最甜的单糖。食用果糖不易导致高血糖及龋齿;果糖代谢亦不依赖于胰岛素。然而,大量食用果糖,依然会引发肥胖及非酒精性脂肪肝。在体内,果糖可经不可逆的方式合成葡萄糖或糖元。目前认为,果糖激酶可催化果糖以被机体利用,而由于果糖激酶富含于肝脏,因此,肝脏是果糖代谢的主要器官。然而,普林斯顿大学Joshua D.Rabinowitz研究团队最近发现:小肠的空肠段是果糖代谢的主要场所,而非肝脏。     

鉴定干小麦种子中含有水分的装置改进

存由北京出版礼和北京教育出版社出版的北京市义务教育课程改革实验教材《生物》第1册（7年级上学期使用）教材中,第4章“生物的营养”,第2节“人和动物的营养”一节中,安排了实验“食物中的营养成分”。     

SLC2A5基因及其在胰腺癌细胞中作用

胰腺癌是世界上恶劣的肿瘤之一,其存在早期诊断难于被发现,缺乏有效治疗手段以及预后效果较差等问题。近几年研究显示SLC2A5基因的上调、缺失与胰腺癌的发展、迁移相关。SLC2A5基因编码的果糖特异转运体Glut5参与细胞中果糖代谢的过程。果糖是日常生活中常见的糖源,过量摄入导致癌症的发生和迁移。该文总结了SLC2A5基因的来源、生物学功能以及其在胰腺癌中的代谢情况和作用机制,分析认为SLC2A5基因不仅影响胰腺癌生长迁移,而且可能成为胰腺癌治疗的潜在靶向研究。     

秸秆浸提液漂浮栽培对不结球白菜产量及相关品质特性的影响

以1/4园试营养液为对照,以腐熟发酵的农业秸秆(苋菜和番茄植株残体)浸提液模拟富含N、P的水体进行不结球白菜(Brassica campestris ssp.chinensis Makino)的漂浮栽培,对茎叶的单株鲜质量和干质量及叶片的VC、可溶性蛋白质、蔗糖、果糖、葡萄糖含量及可溶性糖总含量进行了比较分析。结果表明:在24 d的栽培周期内,随生长时间的延长,处理组和对照组茎叶的单株鲜质量和干质量均呈增加趋势,但从第10天开始,处理组茎叶的单株鲜质量和干质量均显著低于对照组。栽培初期叶片VC含量均最高且处理组叶片VC含量显著低于对照组;从第10天开始,叶片VC含量降低,但处理组叶片VC含量与对照组无显著差异。处理组与对照组叶片可溶性蛋白质含量均呈波动的变化趋势,但总体差异不显著。处理组叶片蔗糖含量总体上与对照组差异不显著,仅在第24天显著低于对照组。处理组叶片的果糖含量均高于对照组,特别是在第24天为对照组的1.81倍,差异显著。叶片葡萄糖含量均呈先升高后降低的趋势,可溶性糖总含量则呈波动的变化趋势,对照组叶片葡萄糖含量和可溶性糖总含量总体上高于处理组,但差异不显著。研究结果显示:用秸秆浸提液漂浮栽培,虽然不结球白菜的生长量(即产量)有所减少,但相关的品质指标变化不大,对果糖合成和积累还有一定的促进作用,因而,此种秸秆浸提液可用于栽培商品不结球白菜。     

紫花苜蓿果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因全长克隆及分析

根据已知的与盐胁迫相关的EST序列,采用SMART RACE方法克隆了紫花苜蓿果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(ALD)全长cDNA,命名为MsALD(GenBank accession No.FJ896113).序列分析结果表明,该cDNA全长1 487 bp,包含一个1 194 bp的最大开放阅读框,编码398个氨基酸.经同源比对和进化树分析,MsALD基因编码的氨基酸与红三叶草、马铃薯、烟草等的果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(ALD)氨基酸序列一致性高达90%以上,确定其属于第Ⅰ类果糖-1,6-二磷酸醛缩酶.半定量RT-PCR分析表明,MsALD基因可能与紫花苜蓿抗盐机理相关.