课件71张PPT。选修1
第一章 无菌操作技术实践一、微生物的分离和培养
1.培养基及其种类
(1)培养基的概念：
为人工培养_______而制备的适合微生物生长、繁殖或积累代
谢产物的_________。微生物营养基质(2)培养基的种类：
(3)培养基的基本组成：
各种培养基一般都含有水、无机盐、_____、_____等最基本的
生命物质。合成培养基固体培养基碳源氮源2.消毒和灭菌温和绝大多数强烈所有干热灭菌湿热灭菌绝大多数所有3.大肠杆菌的接种与培养
(1)配制_____________培养基。
(2)斜面接种和培养大肠杆菌。
(3)_________分离和培养大肠杆菌。
4.微生物的分离
(1)原理：
在实验室中利用_____培养基可以筛选和分离出某种微生物，
然后在高度稀释的条件下，在_____培养基上培养该微生物形
成_________，即为纯培养物。牛肉膏蛋白胨平板划线选择固体单个菌落(2)方法：
①最常用的方法：___________，又包括涂抹平板法和_______
_____。
②选择培养分离：
科学家针对某种微生物的特性，设计一个特定的环境，使之特
别_____这种微生物的生长，而抑制其他微生物的生长。这种
通过_________进行微生物纯培养分离的技术，称为选择培养
分离。平板分离法混合平板法适合选择培养5.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
(1)涂抹平板法培养和计数土壤微生物：
(2)计数方法：___________计数法。采集土壤，制备悬液计数菌落显微镜直接二、植物组织培养技术
1.植物组织培养的定义、原理及一般过程
(1)概念：
在_____和人工控制的条件下，诱导_____的植物器官、组织等
在适宜的培养条件下发育成_________的技术。
(2)原理：
植物细胞的_______，是指植物体的每个体细胞都携带来自___
_____的完整_______，并具有发育成完整植株的潜在能力。无菌完整植株全能性受精卵基因组离体(3)植物组织培养的过程：分离接种试管苗生根扦插生根后①脱分化：是由_________的植物细胞或组织产生_________的
过程。
②再分化：在一定条件下继续培养脱分化的_________，可以
重新诱导成___、___等器官分化的过程。
2.影响植物组织培养的因素
(1)植物激素：
_______、___________是启动细胞分裂、脱分化、再分化的关
键激素。已经分化愈伤组织愈伤组织根芽生长素细胞分裂素(2)环境因素：
对植物组织培养有较大影响的环境因素有pH、温度、光照等。根低愈伤组织3.天竺葵的组织培养
准备：实验器具和试剂
配制：配制_____________
灭菌
取材与接种
观察与记录：每天观察外植体的生长情况，并记录愈伤组织的
变化情况
转接培养：愈伤组织→_______的培养基→_____的培养基→炼
苗→移栽MS基本培养基分化芽生根1.在配制培养基时，一般微生物除满足营养需求外，还应该考
虑pH、氧气及特殊营养物质的要求。( )
【分析】一般微生物需要一定的营养、氧气、pH及特殊物质
(如添加维生素)，但培养厌氧微生物时，培养基就不能与氧气
接触。
2.(2012全国卷T5B)常用液体培养基分离获得细菌单菌落。
( )
【分析】菌落只能在固体培养基上形成，常用液体培养基进行
细菌培养而获得代谢产物。√×3.在选择培养纤维素分解菌的实验中，选择培养的目的是增加
纤维素分解菌的数量。( )
【分析】选择培养的过程中，其他微生物不能在培养基上生
长，纤维素分解菌的数量会增加。
4.微生物对pH的要求不同的原因是不同微生物所含的酶的最适
pH不同。( )
【分析】不同的微生物体内的酶所需的最适pH不同。
5.植物组织培养的条件之一是离体后的植物组织或器官才能表
现出全能性。( )
【分析】离体的组织或器官发育成完整个体的过程才能体现全
能性。√√√考点 一 培养基营养及种类?
1.培养基的成分2.培养基的种类
(1)按物理状态分类：(2)按功能分类：
①选择培养基：培养基中加入某些化学物质，用来抑制不需要的微生物的生长，促进需要的微生物的生长。
②鉴别培养基：培养基中加入某种指示剂或化学药品，鉴别不同种类的微生物。【高考警示】
(1)自养微生物营养≠异养微生物营养：
①自养微生物所需的碳源、氮源来自含碳、含氮的无机物;
②异养微生物需要的碳源、氮源来自含碳、含氮的有机物。
(2)选择培养基中所加的物质≠鉴别培养基中所加的物质：
①选择培养基中所加的化学物质对其他微生物起抑制作用;
②鉴别培养基所加的化学物质对其他微生物不起作用，只是对所要鉴别的微生物起指示作用。【典例1】配制的培养基成分是纤维素粉、NaNO3、Na2HPO4、KH2PO4、MgSO4、KCl、酵母膏、水解酪素，该培养基能使下面哪种微生物大量繁殖( )
A.酵母菌 B.自生固氮菌
C.各种细菌 D.纤维素分解菌【解析】选D。该培养基中加入的纤维素粉为唯一的碳源，而只有纤维素分解菌能利用纤维素粉。因此，只有纤维素分解菌能在该培养基上生长。自生固氮菌能够利用自然界中的无机氮，但是却不能利用纤维素，因此不能在该培养基上生长。【变式训练】下表是几种微生物能利用的碳源和氮源物质的描述，其中描述错误的微生物有几种( )
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种【解析】选C。硝化细菌属于化能自养型生物，以CO2为碳源，以NH3为氮源。圆褐固氮菌属于异养固氮菌，碳源为含碳有机物，氮源为分子态氮。甲烷氧化菌对碳源要求严格，只能是甲烷或甲醇。乳酸菌属于异养厌氧型菌，其碳源和氮源均为有机物。考点 二 微生物的纯化培养技术与计数?
1.原理
在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是纯化的细菌菌落。
2.微生物接种方法
(1)平板划线法：平板划线法中细胞的分离和稀释过程发生在接种环在固体平板表面上的划线和移动过程中。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可形成纯种的单个菌落。(如下图)(2)涂抹平板法：
10倍系列稀释操作
①将分别盛有9 mL水的6支试管灭菌，并按101～106的顺序编号。
②用移液管吸取1 mL培养的菌液，注入101倍稀释的试管中。用手指轻压移液管上的橡皮头，吹吸3次，使菌液与水充分混匀。③从101倍稀释的试管中吸取1 mL稀释液，注入102倍稀释的试管中，重复②步的混匀操作。依次类推，直到完成最后1支试管的稀释。3.微生物的计数方法
(1)显微镜直接计数法：
①原理：利用特定细菌计数板或血球计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。
②方法：用计数板计数。
③缺点：不能区分死菌与活菌。(2)涂抹平板法(活菌计数法)：
①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，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。
②计算公式：每克样品中的菌株数=(C÷V)×M，其中，C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数。
③操作：设置重复组，增强实验的说服力与准确性。同时为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。【高考警示】
平板划线时三次灼烧接种环的目的不同
(1)第一次灼烧：杀死接种环上所有的微生物。
(2)第二次灼烧：杀死上次划线后残留在接种环上的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端。
(3)第三次灼烧：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。【典例2】(2013·南京模拟)苯胺是致癌物质，土壤中有分解苯胺的异养型细菌，下表是筛选分解苯胺的异养型细菌的培养基配方。(1)此培养基中的成分X除了为目的菌提供能源外，还能提供
和 ，该培养基从作用看属于 。
(2)下图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图。则获得图A效果的接种方法是 ，图B效果的接种方法是 。【解析】(1)该菌是异养型细菌，则X需提供碳源、氮源和能源物质，从作用来看，该培养基属于选择培养基。
(2)如图可知，A种接种方法是涂抹平板法，B接种方法是平板划线法。
答案：(1)碳源 氮源 选择培养基
(2)涂抹平板法 平板划线法【变式训练】用平板划线法或涂抹平板法纯化大肠杆菌时
( )
①可以用相同的培养基
②都需要使用接种针进行接种
③都需要在火焰旁进行接种
④都可以用来计数活菌
A.①② B.③④ C.①③ D.②④【解析】选C。平板划线法或涂抹平板法都使用固体培养基，故①正确;平板划线法采用接种针进行操作，而涂抹平板法采用涂布器进行操作，故②错误;纯化时，要进行无菌操作，需要在火焰旁接种，避免空气中的微生物混入培养基，故③正确;平板划线法一般用于分离而不是计数，故④错误。考点 三 植物组织培养技术?
1.原理
植物细胞的全能性。
2.高度分化的植物细胞全能性表达的条件
(1)离体状态。
(2)营养物质
(3)激素
(4)适宜的外界条件。 3.植物组织培养技术
(1)理论依据：植物细胞的全能性。
(2)基本过程：
生根→移栽，培养过程均需无菌操作。
(3)影响因素：选材、营养、激素、pH、温度、光照等。
4.影响组织培养的因素
(1)不同植物的组织培养难度不同。
(2)对于同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短等也
会影响实验结果。生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分
化和再分化。(3)植物激素：
生长素和细胞分裂素是启动生长、细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，其作用及特点为：
①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。
②使用顺序不同，结果不同，具体如下：③用量比例不同，结果也不同：【高考警示】
微生物培养的培养基≠植物组织培养的培养基
①微生物培养所需营养与植物组织培养所需营养不同：微生物培养时培养基中主要是水、无机物、碳源、氮源等，而植物组织培养的营养物质是无机营养及有机营养。
②微生物培养的培养基中不含有植物激素，而植物组织培养的培养基中很多都需要添加生长素和细胞分裂素。【典例3】下图表示菊花嫩枝的离体培养过程，请回答：
(1)对菊花来说，要选取生长旺盛的嫩枝来进行组织培养，其
原因是 。(2)在植物组织培养中常用的培养基名称为 ，从物理性质来分为 培养基。培养基中都要加入一定的植物激素，在培养过程中，使用激素的顺序和比例都会影响细胞的发育，细胞分裂素/生长素的值 (填“高”“低”或“相当”)时有利于根的分化。
(3)植物组织培养都需要接种，接种前要确定培养基是否灭菌彻底，检测的方法是 ，植物组织培养无菌操作应注意 (答出两点)。
(4)图中的B过程需要 ，因为愈伤组织形成幼小植物后，植物需要叶绿素进行光合作用。【解析】(1)生长旺盛的嫩枝生理状况好，组织培养过程中容易诱导脱分化和再分化。
(2)植物组织培养中常用MS培养基，该培养基内有琼脂，为固体培养基;培养基中细胞分裂素/生长素的值低时，有利于根的分化。
(3)植物组织培养需要无菌操作，可将未接种的培养基放在30℃的培养室中观察3 d后，观察是否有菌落出现来检验灭菌是否彻底;无菌操作时要注意：外植体消毒、在酒精灯旁进行操作、操作者双手消毒等。
(4)B过程中，愈伤组织诱导形成幼小植物后，需要光照进行光合作用。答案：(1)生长旺盛的嫩枝生理状况好(或容易诱导脱分化和再分化)
(2)MS培养基 固体 低
(3)将未接种的培养基放在30℃的培养室中观察3天(或放在适宜温度下培养一段时间)后观察是否有菌落出现 外植体消毒、在酒精灯旁进行操作、操作者双手消毒等(答两点即可)
(4)光照【变式训练】草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传
播给后代，导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术可以
培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下：
请回答：
(1)微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选 作为外
植体，其依据是 。(2)在过程①中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和 ，在配制好的培养基中，常常需要添加 ，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后2～5 d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是 。
(3)在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是 。【解析】(1)因茎尖(或根尖)病毒极少，甚至无病毒，所以常用其作为外植体培育无病毒植株。
(2)在植物组织培养的培养基中，除了添加植物必需的矿质元素外，还要添加有机物，添加植物激素有利于启动细胞分裂，实现脱分化形成愈伤组织，并且可诱导愈伤组织细胞再分化过程。若对外植体消毒不彻底，会造成外植体边缘局部污染。
(3)在培养基中生长素类物质与细胞分裂素类物质的用量比值不同，诱导生根发芽结果不同，当比值低时，有利于发芽;比值高时，有利于生根。答案：(1)茎尖(或根尖) 茎尖(或根尖)病毒极少，甚至无病毒
(2)有机物 植物激素 外植体消毒不彻底
(3)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低1.(2013·徐州模拟)发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌，获得纯种的方法不包括( )
A.根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基
B.根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子C.根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸
D.根据微生物对抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗菌素
【解析】选C。向培养基中加入核酸并不能直接转化为微生物的遗传物质，对微生物的纯化没有用处。其他三项是加入某种物质抑制了其他微生物的生长，属于选择培养。2.分离土壤中分解尿素的细菌，对培养基的要求是( )
①加尿素 ②不加尿素 ③加琼脂糖
④不加琼脂糖 ⑤加葡萄糖 ⑥不加葡萄糖
⑦加硝酸盐 ⑧不加硝酸盐
A.①③⑤⑦ B.②④⑥⑧
C.①③⑤⑧ D.①④⑥⑦
【解析】选C。分离土壤中分解尿素的细菌，培养基中要有尿素、琼脂糖、葡萄糖。尿素可以为分解尿素的细菌提供氮源，不需要加入硝酸盐。3.(2013·苏州模拟)组织培养出来的植物一般很少受植物病毒的危害，其原因是( )
A.在组织培养过程中的细胞进行的是快速分裂和分化
B.人工配制的培养基上，病毒根本无法生存
C.组织培养出来的植物内水分太少，无机盐含量太高
D.进行组织培养的过程都是在无菌条件下进行的
【解析】选D。植物组织培养过程中，整个过程需要在无菌条件下操作，包括外植体的消毒、培养基的灭菌、操作环境的无菌要求。4.(多选)下图所示是胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程：下列相关叙述中，正确的是( )
A.韧皮组织中有的细胞分裂能力较强，所以更容易培育成愈伤组织
B.A过程是脱分化，B过程是再分化
C.整个培养过程中培养基无需改变
D.该培育过程说明植物细胞具有全能性
【解析】选A、B、D。韧皮组织细胞经过脱分化形成愈伤组织，又经过再分化形成试管苗，该过程体现植物细胞的全能性。由于脱分化和再分化的培养目的不同，所以需要的培养基不同。5.下列是与微生物培养有关的问题，请回答：
(1)某细菌固体培养基的组成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4、葡萄糖、尿素、琼脂和蒸馏水，其中凝固剂是 ，碳源是 ，氮源是 。已知只有能合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长，故该培养基属于 培养基。从同化作用类型上看，用该培养基培养的细菌属于 。(2)将少量细菌接种到一定体积的液体培养基中，适宜条件下培养，定时取样测定菌体数目，以时间为横坐标，以菌体数目的对数为纵坐标，可得到细菌的 曲线。该曲线中以菌体数目的对数作为纵坐标的原因是 。实验室中，为了获得形态和生理特征一致的菌体，一般应在
期取材;在生产中，常收集培养至 期的细菌用于次级代谢产物的提取。【解析】本题考查微生物的培养，主要考查理解能力。
(1)该培养基中，琼脂为凝固剂，葡萄糖为碳源，尿素为氮源;由于只有能合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长，可以用来选择出能够合成脲酶的细菌，在功能上称为选择培养基;由于其化学成分明确，故又称为合成培养基;由于该培养基中存在着有机碳源葡萄糖，故可推测从同化作用类型上看，用该培养基培养的细菌属于异养型。(2)在恒定容积的液体培养基中培养微生物，定期取样，然后以时间为横坐标，以菌体数目的对数为纵坐标，所得的曲线称为微生物的群体生长曲线，以菌体数目的对数作为纵坐标的原因是菌体数目往往非常大，且变化率也很高，直接以菌体数目为纵坐标不利于作图。实验室中，为了获得形态和生理特征一致的菌体，一般应在对数期取材;在生产中，常收集培养至稳定期的细菌用于次级代谢产物的提取。
答案：(1)琼脂 葡萄糖 尿素 选择 异养型
(2)群体生长 菌体数目往往非常大，且变化率也很高，以菌体数目的对数为纵坐标有利于作图 对数 稳定6.(2012·北京高考)高中生物学实验中，在接种时不进行严格无菌操作对实验结果影响最大的一项是( )
A.将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中
B.将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上
C.将转基因植物叶片接种到无菌培养基上
D.将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上【解析】选C。A项影响不大，在酿酒过程中，需将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中，绝大多数微生物都无法适应酿酒环境而受到抑制，但为了提高果酒品质，最好还是抑制其他微生物的生长;B项影响不大，在腐乳制作过程中，盐、酒和辛香料都具有防腐、杀菌的作用;C项影响大，在植物组织培养实验中，灭菌技术是获得成功的关键，培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃;D项影响不大，在土壤中分解尿素的细菌的分离和计数实验中，选择了选择培养基，本身会抑制或阻止其他种类微生物的生长。7.(2011·重庆高考)下列有关细菌培养的叙述，正确的是
( )
A.在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌
B.在培养基中加入青霉素可抑制真菌而促进细菌生长
C.向液体培养基中通入氧气能促进破伤风杆菌的生长
D.在半固体培养基中接种细菌培养后可以观察其运动
【解析】选D。单个菌落中只含有一种细菌;青霉素能抑制细菌生长，而对真菌没有影响;破伤风杆菌是厌氧型细菌，通入氧气会抑制其生长。观察微生物运动的培养基一般选择液体培养基，半固体培养基中培养也可用于观察。8.(2012·新课标全国卷)为了探究6-BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在MS培养基中加入6-BA和IAA，配制成四种培养基(见下表)，灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间后，统计再生丛芽外植体的比率(m)，以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)，结果如下表。回答下列问题：
(1)按照植物的需求量，培养基中无机盐的元素可分为 和
两类。上述培养基中，6-BA属于 类生长调节剂。
(2)在该实验中，自变量是 ，因变量是 ，自变量的取值范围是 。
(3)从实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是 号培养基。
(4)为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入 (选填“6-BA”或“IAA”)。【解析】(1)根据植物的需求量，无机盐元素可以分为大量元素和微量元素，6-BA属于细胞分裂素类的生长调节剂。(2)根据实验目的和实验步骤中的数据，可以看出，不同处理中6-BA的浓度不变，IAA的浓度是自变量，菊花再生丛芽外植体的比率(m)和外植体上的丛芽平均数(n)是因变量;由图表数据中可以看出IAA的浓度范围是0～0.5 mg·L-1。(3)再生丛芽的外植体数乘外植体上丛芽平均数即为丛芽总数，所以最少的是1号培养基。(4)诱导试管苗生根需要生长素用量和细胞分裂素用量的比值比较高，所以培养基中不需要加6-BA。答案：(1)大量元素 微量元素 细胞分裂素
(2)IAA浓度 再生丛芽外植体的比率(m)和再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n) 0～0.5 mg·L-1
(3)1
(4)6-BA9.(2011·新课标全国卷)有些细菌可分解原油，从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。回答问题：
(1)在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以 为惟一碳源的固体培养基上。从功能上讲，该培养基属于 培养基。
(2)纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有两种，即 和 。
(3)为了筛选出高效菌株，可比较单菌落周围分解圈的大小，分解圈大说明该菌株的降解能力 。(4)通常情况下，在微生物培养过程中，实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、 和 。无菌技术要求实验操作应在酒精灯 附近进行，避免周围环境中微生物的污染。【解析】(1)欲筛选出能高效降解原油的菌株，培养基中应只含有原油而无其他碳源，这样不能降解原油的细菌在此培养基上不能生存，这类培养基属于选择培养基。(2)分离纯化菌种时，常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法，使聚集在一起的微生物分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落，以便于纯化菌种。(3)降解原油能力越强的菌株，在菌落周围形成的分解圈越大。(4)实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌(如接种环)、干热灭菌(如培养皿)和高压蒸汽灭菌(如培养基)等。无菌技术要求在整个实验过程中的操作都在酒精灯火焰附近进行，以避免周围微生物的污染。答案：(1)原油 选择
(2)平板划线法 稀释涂布平板法
(3)强 (4)干热灭菌 高压蒸汽灭菌 火焰课件59张PPT。第二章 发酵技术实践一、果酒和果醋的制作
1.制作原理与发酵条件酵母菌醋酸菌醋酸2C2H5OHCH3COOH18℃～25℃30℃～35℃不需氧充足氧酸性2.制作流程
挑选葡萄→_____→榨汁→酒精发酵→_____发酵
↓ ↓
_____ _____冲洗醋酸果酒果醋二、腐乳的制作
1.制作原理
(1)起主要作用的微生物：_____。
(2)作用原理：
①蛋白质 _______+小分子的肽。
②脂肪 甘油+_______。毛霉氨基酸脂肪酸2.制作流程及注意事项空气中的毛霉孢子析出豆腐中的水分抑制微生物生长密封3.填出影响腐乳品质的因素腐乳风味抑制微生物生长腐败变质腐乳口味三、制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
1.制作泡菜
(1)泡菜制作的菌种：_______
(2)泡菜制作流程：乳酸菌配制调料辅料辛香料白酒辣椒片状沥干浸没密封7 d～10 d 2.测定发酵食品中有害物质——亚硝酸盐的含量
(1)亚硝酸盐的常识及作用：
①物理性质：_________________状，易溶于水。
②应用：实验室中常用作还原剂，工业上常用于生产_______
___，也作为_______使用。
③分布：广泛分布于自然环境中，在_________过程中也会产
生亚硝酸盐。
④对人体的影响：亚硝酸盐不仅是具有一定毒性的物质，还是
一种_____物质。白色或淡黄色晶体各种染料防冻剂食品加工致癌(2)亚硝酸盐含量的测定：
①测定原理：
与_______反应生成_____化合物，通过_______可以粗略地检测亚硝酸盐的含量。
②基本步骤：
配制试剂→___________→测定样品中的亚硝酸钠含量→___
___。显色剂有色比色法制备样品液比色1.在果酒自然发酵中，需人工添加酵母菌菌种。( )
【分析】自然发酵果酒时，利用的是附着在葡萄皮上的野生型
酵母菌，不需要人工添加。
2.(2010北京T1B)在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装
置适时排气。( )
【分析】酵母菌在发酵初期大量繁殖的过程中会进行有氧呼
吸，能产生二氧化碳，所以需要适时排气。×√3.卤汤中的酒含量越高，杂菌繁殖越快，豆腐块越易腐败。
( )
【分析】酒含量越高，杂菌生长繁殖速度受到抑制，同时会导
致腐乳成熟时间延长。
4.变酸的酒的表面的菌膜是酵母菌大量繁殖形成的。( )
【分析】酒变酸说明在发酵过程中形成了醋酸，醋酸菌是好氧
菌，会在发酵液的表面形成一层菌膜。××5.红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的。
( )
【分析】红色素存在于液泡中，在发酵过程中，生物膜的通透性被破坏，红色素进入发酵液导致葡萄酒变红。
6.绿色蔬菜和水果中不含有亚硝酸盐。( )
【分析】亚硝酸盐存在于几乎所有食品中，绿色蔬菜和水果中也含有，但含量较低，不会影响人体健康。√×考点 一 发酵技术中常用菌种的比较?【高考警示】
(1)孢子生殖≠无性生殖：酵母菌的孢子生殖是有性生殖，毛霉的孢子生殖是无性生殖。
(2)微生物的细胞壁≠植物细胞壁：微生物的细胞壁主要成分是肽聚糖，植物的细胞壁主要成分是纤维素和果胶。
(3)空气≠无菌空气：酿酒初期和酿醋过程中通入发酵罐中的应该是无菌空气，否则空气中含有的其他微生物会对发酵过程产生不良影响。【典例1】(2013·南京模拟)下列关于实验室果酒、果醋制作的叙述中，错误的是( )
A.果酒制作的菌种属于真核生物，而果醋制作的菌种属于原核生物
B.果酒制作需要的温度比果醋制作需要的温度高
C.果酒和果醋制作过程中，相应菌种种群数量呈“S”型增长
D.果酒制作需要密封发酵，果醋制作需要不断通入无菌空气
【解析】选B。果酒制作的适宜温度是18℃～25℃，果醋制作的适宜温度是30℃～35℃，B项错误。【互动探究】(1)A项中的两种生物最主要的区别是什么？
提示：有无以核膜为界限的细胞核。
(2)B项中，果酒和果醋制作温度不同的原因是什么？
提示：参与酒精发酵和醋酸发酵的微生物体内酶的最适温度不同。【变式训练】下列关于果酒和果醋的制作原理、发酵过程的叙述中，错误的是( )
A.果酒和果醋的发酵菌种不同，但代谢类型相同
B.制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶消毒
C.变酸果酒的表面观察到的菌膜可能是醋酸菌的菌落
D.果酒和果醋的制作可用同一装置，但需控制不同发酵条件
【解析】选A。果酒的制作菌种是酵母菌，是兼性厌氧菌，制作果醋的醋酸菌是好氧菌。果酒变酸是由于在发酵过程中通入氧气，导致醋酸菌大量繁殖。考点 二 发酵技术中的注意事项?
1.果酒和果醋制作的注意事项
(1)材料的选择与处理：
选择新鲜的葡萄，榨汁前先冲洗后去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。
(2)防止发酵液被污染：
①榨汁机要清洗干净并晾干。
②发酵瓶要洗净并用70%酒精消毒。
③装入葡萄汁后要封闭充气口。(3)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造成发酵液的溢出。
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入无菌空气。(4)制作果酒和果醋的装置图分析：
使用该装置制酒时，应该关闭充气口;制醋时，应将充气口连
接充气泵，输入无菌空气。2.腐乳制作的注意事项【思维拓展】
果酒、果醋和腐乳制作过程中可联系的知识
(1)联系原核生物与真核生物之间的不同之处：
原核生物和真核生物最主要的区别在于真核生物的细胞核有核膜包被，且真核细胞具有众多的细胞器参与生命活动调节，原核生物没有由核膜包被的细胞核，且仅具有核糖体这一种细胞器。
(2)联系细胞呼吸的方式及场所：
酵母菌等真核生物有氧呼吸的场所主要在线粒体中，醋酸菌等好氧的微生物没有线粒体，其有氧呼吸是依靠细胞质内和附着在细胞膜上的有氧呼吸酶进行的。【典例2】(2012·海南高考)回答下列关于腐乳制作的问题：
(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品，多种微生物参与了该发酵过程，其中起主要作用的微生物是 ，其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为 和 ;其产生的 能将豆腐中的脂肪水解为 和 。
(2)发酵完成后需加盐腌制，加盐还可以抑制 生长。
(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配制而成的卤汤。卤汤除具有一定的防腐作用外，还能使腐乳具有独特的
。【解析】(1)腐乳发酵过程中起作用的微生物有多种，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉，毛霉产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，产生的脂肪酶能够将豆腐中的脂肪水解为甘油和脂肪酸。
(2)发酵过程中加盐腌制，不仅可以调制风味，而且能够抑制杂菌等其他微生物的生长。
(3)腐乳制作后期加入卤汤，卤汤不仅可以防腐杀菌，还可以使腐乳具有独特的风味(或香味)。答案：(1)毛霉 小分子的肽 氨基酸 脂肪酶 甘油 脂肪酸
(2)微生物 (3)风味【变式训练】下列有关果酒发酵、果醋发酵、腐乳制作前期发酵的比较，不正确的是( )
A.都可以使用自然界微生物作为菌种
B.发酵的实质都是微生物的无氧呼吸
C.控制的发酵温度、培养基成分有所不同
D.发酵过程中必须尽可能防止杂菌污染【解析】选B。果酒发酵、果醋发酵和腐乳制作的主要微生物分别是酵母菌、醋酸菌和毛霉，它们都是自然界中的微生物。B项中只有果酒的发酵实质是微生物的无氧呼吸，其他都是有氧呼吸。C项果酒的适宜发酵温度是18℃～25℃，培养基主要是葡萄汁;果醋发酵的适宜温度是30℃～35℃，培养基中主要含乙醇;腐乳制作中毛霉生长的适宜温度是15℃～18℃，培养基中的成分主要为豆腐中的蛋白质和脂肪等。D项果酒发酵、果醋发酵、腐乳制作前期发酵中都要尽可能防止杂菌污染。1.在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，正确的操作是( )
A.让发酵装置接受光照
B.给发酵装置适时排气
C.向发酵装置通入空气
D.将发酵装置放在45℃处【解析】选B。在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵，发
酵装置不需要接受光照，也不能通入空气;发酵过程中会产
生CO2气体，所以要适时给装置排气;发酵时一般将温度控制
在18℃～25℃。2.(2013·苏州模拟)在果醋制作过程中，下列哪项操作会引起发酵液受污染( )
A.榨汁机用沸水进行清洗并晾干
B.发酵瓶用温水清洗，再用70%的酒精擦拭并晾干
C.葡萄先除去枝梗，再冲洗多次
D.每次排气时，只需拧松瓶盖，不能将盖完全揭开
【解析】选C。在果醋制作过程中，葡萄应先冲洗，然后除去枝梗，以避免除去枝梗时造成葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。3.测定三类微生物对氧气的需要，让它们在三支不同的试管中
生长，下图显示了细菌的生长层，据此判断：只能在有氧培养
基中繁殖、只能在无氧培养基中繁殖、在有氧和无氧培养基中
都能繁殖的微生物依次是( )
A.③①② B.③②① C.①②③ D.①③②【解析】选A。本题考查氧气与微生物生长繁殖的关系。③试管中，细菌在上层繁殖较多，上层含氧丰富，适于有氧呼吸;①试管中，细菌在底层繁殖较多，氧气含量少，适于无氧呼吸;②试管中，细菌在整支试管中分布较均匀，故既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。4.下列关于腐乳制作过程的叙述，不正确的是( )
A.先将豆腐切成块放在消毒的笼屉中，保持温度在15℃～18℃，并具有一定湿度
B.腐乳制作中盐、卤汤中的酒和香辛料不仅起防腐杀菌的作用，还能调制腐乳的风味
C.卤汤中酒的含量一般控制在12%左右
D.卤汤中香辛料越多，口味越好【解析】选D。盐、酒和香辛料可以调制腐乳的风味，也具有防腐杀菌的作用。可根据自己的口味来配制卤汤，但并不是香辛料越多，口味就越好。5.(多选)千百年来，腐乳一直受到人们的喜爱，腐乳生产工艺如下：下列关于此过程的说法错误的是( )
A.腌制腐乳的卤汤中应含有12%左右的酒精以抑制细菌的增殖
B.加盐量过多，腐乳硬度会变小
C.前期发酵温度过低，腐乳“皮”不易形成
D.酒的用量过多，后期成熟时间缩短
【解析】选B、D。加盐量过多，腐乳硬度变大，影响口味;酒的用量过多，后期成熟时间延长。6.杨梅是浙江省的特色水果之一，为对其进行深加工，某厂进行了杨梅酒和杨梅醋的研制，基本工艺流程如下：请回答：
(1)在制备杨梅酒过程中，为了提高杨梅的出汁率，在压榨前可加入一定浓度的纤维素酶和 酶。甲罐顶上弯管中加水的主要目的是 。发酵一定时间后，观察到发酵罐内液面不再有 ，说明发酵基本完毕。
(2)在制备杨梅醋过程中，乙罐内先填充经 处理的木材刨花，然后加入含 菌的培养液，使该菌 在刨花上，再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵，杨梅醋的pH可通过控制杨梅酒的 来调节。(3)若甲罐中的杨梅酒全部流经乙罐制成杨梅醋，则乙罐中CO2的产生量是 。
A.甲罐的两倍 B.与甲罐的相等
C.甲罐的一半 D.几乎为零
(4)在杨梅酒和杨梅醋发酵的整个过程中，某物质浓度随时间变化的示意图如下，该物质是 。【解析】(1)由于植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，所以在压榨前用一定浓度的纤维素酶和果胶酶处理。发酵过程为无氧呼吸，需要提供无氧环境，所以弯管处加水的目的是防止空气进入。发酵完成后，CO2不再产生，所以发酵罐内液面不再有气泡冒出。(2)制备杨梅醋过程需要避免其他杂菌干扰，所以乙罐内填充经灭菌处理的木材刨花。制备杨梅醋需要的菌种为醋酸菌，加刨花的目的是让醋酸菌附着在刨花上，使醋酸菌与培养液充分接触。杨梅醋的产生量与流入乙罐的杨梅酒的量有关，所以杨梅醋的pH可通过控制杨梅酒的流速来调节。 (3)当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸(C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O)。该过程并没有CO2产生，所以乙罐的CO2产生量几乎为零。(4)在酿制杨梅酒的过程中，酵母菌能进行酒精发酵，所以酒精浓度先升高，后期酒精产量减少，同时醋酸菌又消耗酒精，所以酒精浓度在整个过程中的变化如题图所示。
答案：(1)果胶 防止空气进入 气泡冒出
(2)灭菌 醋酸 附着 流速 (3)D (4)酒精7.(多选)(2012·江苏高考)下列关于制作果酒、果醋和腐乳的叙述，合理的是( )
A.在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长
B.条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸
C.果酒发酵过程中发酵液密度会逐渐减小
D.将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，底层和近瓶口处需加大用盐量【解析】选A、B、C。具体分析为：A项，在果酒发酵后期由于葡萄糖的大量消耗，酵母菌的无氧呼吸减弱，因此形成的CO2逐渐减少，所以拧开瓶盖的间隔时间可延长;B项，在氧气和葡萄糖充足时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸;C项，果酒发酵过程中随着酵母菌消耗葡萄糖量的增加导致发酵液密度逐渐减小;D项，将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，越靠近瓶口处用盐量越大。8.(2011·江苏高考)下列与果酒、果醋和腐乳制作相关的叙述，正确的是( )
A.腐乳制作所需要的适宜温度最高
B.果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵
C.使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌
D.使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA【解题指南】(1)知识储备：果酒、果醋和腐乳制作过程中使用的菌种、代谢方式和所需条件。
(2)解题关键：
①明确果醋发酵是严格的有氧发酵;
②分析酵母菌、醋酸菌和毛霉的结构特点。
【解析】选D。果醋制作所需的适宜温度最高;在制作果醋时所用的菌种为醋酸菌，是一种好氧菌，只进行有氧呼吸;腐乳制作所用的菌种主要是毛霉;酵母菌、醋酸菌、毛霉等菌种都有细胞壁，都既有DNA，又有RNA，细胞中也存在核糖体。9.(2010·江苏高考)下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变
化过程，下列叙述正确的是( )
A.过程①和②都只能发生在无氧条件下
B.过程①和③都发生在酵母细胞的线粒体中
C.过程③和④都需要氧气的参与
D.过程①～④所需的最适温度基本相同【解析】选C。本题考查果酒和果醋制作过程的反应条件等的区别。①过程有氧、无氧条件均可以发生，②过程只能发生在无氧条件下，A项错误。①在酵母菌细胞质基质中进行，③在酵母菌线粒体内进行，B项错误。③为有氧呼吸第二、三阶段，需要氧气参与，④需要氧气参与，C项正确。过程①②③为酵母菌的呼吸作用，最适宜温度为20°C左右;④的最适宜温度为30°C～35°C，D项错误。10.(2008·江苏高考)下列关于腐乳制作的描述中，错误的是
( )
A.在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶的微生物参与
B.含水量大于85%的豆腐利于保持湿度，适宜制作腐乳
C.加盐和加酒都能抑制微生物的生长
D.密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
【解析】选B。制作腐乳时，毛霉产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，在制作腐乳时，豆腐的含水量一般控制在70%左右。11.(2010·海南高考)葡萄发酵可产生葡萄酒，请利用相关的知识回答问题：
(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程中，发挥作用的微生物是
。
(2)该微生物通过无氧呼吸可分解 ，产生的终产物是
和 。
(3)甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如下图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。据图分析，甲和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是 ，导致发酵中出现的主要异常现象是 。丙同学的错误是 ，导致发酵中出现的主要异常现象是 。上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是 、 、 。
(4)在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作错误是 。【解析】葡萄酒的制作利用的是酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2的原理。甲同学的错误是未夹住发酵瓶的充气管，导致发酵液从充气管流出，并且空气会进入发酵瓶，抑制了酵母菌的发酵;醋酸菌利用乙醇有氧发酵成果醋。乙同学操作正确，得到果酒。丙同学的错误是发酵瓶中的液体过多，淹没了排气管在瓶内的管口，使生成的二氧化碳不能及时排出，发酵产品也是果酒。答案：(1)酵母菌 (2)葡萄糖 乙醇 CO2
(3)未夹住发酵瓶的充气管 发酵液从充气管中流出，发酵液变酸 瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口，产生的CO2不能及时排出 爆瓶 果醋 果酒 果酒
(4)未及时排气课件49张PPT。第三章 酶的应用技术实践一、酶的性质和酶活力
1.性质
(1)酶是_____电解质，能在电场中_____。
(2)酶的水溶液具有_____胶体的性质，不能通过_______。
(3)酶分子易受一些_____因素(如高温、紫外线等)和_____因
素(如酸、碱、有机溶剂等)的作用而变性，从而丧失活力。两性移动亲水半透膜物理化学2.酶活力的概念、表示方法及影响因素
(1)概念：酶活力也称为_______，是指酶在_____一定的化学
反应时表现出来的能力。
(2)表示方法：通常用_______________，即酶促反应过程中单
位时间内_____________或_____________来表示。
(3)影响酶活力的因素：_____、强酸、_____等都会影响酶的
活力。酶活性催化酶促反应的速率底物的减少量产物的生成量高温强碱二、酶在洗涤方面的应用
1.加酶洗衣粉的去污机理蛋白质多肽甘油脂肪酸淀粉糊精纤维的结构2.探究洗衣粉中酶制剂在洗涤中的作用500 mL奶渍布37℃已消失三、制备和应用固定化酶
1.固定化酶技术酶与固相载体酶活性吸附法包埋法反应物和产物分离新型青霉素酶试纸对尿糖2.固定化细胞技术
(1)方法：主要是吸附法和_______。
(2)实例：酶母菌细胞的固定化。
制备麦芽汁→_______________→制备固定化细胞→发酵麦芽
汁。
(3)优缺点：包埋法活化酵母菌细胞①优点
②缺点 生长、繁殖和代谢细胞内酶酶活性多酶系统细胞外酶载体营养物质和产物好氧性发酵3.固定化酵母菌细胞的制备过程酵母菌固定化蒸馏水1.固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应。( )
【分析】固定化酶只能催化一种或一类酶促反应，能催化一系
列的酶促反应的是固定化细胞技术。
2.进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果比较”的实验
中，应该设计一个不加上述两种洗衣粉的对照。( )
【分析】设置空白对照能使两种洗衣粉的洗涤效果的比较更加
明显。×√3.制作的凝胶珠放在试验台上用手挤压，若凝胶珠破裂，表明
制作成功。( )
【分析】制作的凝胶珠放在试验台上用手挤压，凝胶珠不破
裂，没有液体流出，则表明制作成功。
4.加酶洗衣粉相对于普通洗衣粉来讲，有利于保护环境。
( )
【分析】加酶洗衣粉可以降低表面活性剂的数量，使洗涤剂向
低磷、无磷的方向发展，不会使水体富营养化，利于环境保
护。×√5.在制备固定化酵母细胞时，加热海藻酸钠应该小火或间断加
热。( )
【分析】加热海藻酸钠时，应该小火或间断加热，且边加热边
搅拌，否则容易糊底。√考点 一 探究加酶洗衣粉的洗涤效果实验中的变量分析?
1.分析不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响实验
(1)实验变量：水温，必须设置温度梯度。
(2)无关变量：水量与水质、洗衣粉用量、衣物质料与大小、浸泡与洗涤时间等，应该保持不变。2.分析不同种类洗衣粉对同一污渍或不同污渍洗涤效果的实验
(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：不同种类的加酶洗衣粉。
②无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。【高考警示】
一般设置温度梯度差为5℃较为适宜，洗涤效果最好的温度不一定是该酶催化的最适温度，若要测出最适温度，则应将温度梯度差缩小到更小(1℃)。【典例1】(2012·江苏高考)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是( )
A.先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度
B.实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度
C.相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉
D.衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果【解析】选B。A项错误，温度会影响酶的活性，高温会破坏酶的结构，导致酶失去活性，且不可恢复，所以应该先将水温调节到最适温度，再溶解洗衣粉；B项正确，本实验可以通过观察相同洗涤时间内污渍的残留程度来判断不同酶的洗涤效果；C项错误，pH会影响酶的活性，只有在最适pH条件下，加酶洗衣粉洗涤效果才好于普通洗衣粉；D项错误，衣物质地和洗衣粉用量会影响实验结果，如加蛋白酶的洗衣粉不能洗涤蚕丝类衣物。考点 二 固定化技术?
1.固定化酶和固定化细胞常用的材料
固定化酶常用纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体，而固定化细胞常用琼脂、海藻酸钠(钙)、明胶和聚丙烯酰胺凝胶等。
2.直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较【高考警示】
(1)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的两点影响：
①海藻酸钠浓度过高，很难形成凝胶珠；
②浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。
(2)海藻酸钠溶液配制时的两点注意事项：
①溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞；
②固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中。【典例2】在20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术。
(1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是 。与固定化酶技术相比，固定化细胞技术固定的是 。
(2)制备固定化酵母菌细胞，常用的包埋材料是 ，使用了下图中方法[ ] (填出号码及名称)。(3)制作固定化酵母菌细胞时，充分混合均匀的酵母菌细胞溶液可在饱和 溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是 。【解析】(1)将酶固定化后，可使酶在催化反应之后不随产物流走，可以反复利用；将细胞固定化后，可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定。
(2)海藻酸钠一般不能参与化学反应，同时，在高温下容易溶化，温度降低时又形成多孔性固体颗粒，是包埋酵母菌的好材料。图①为交联法，图②为吸附法，图③为包埋法。
(3)凝胶珠是高温下溶化的海藻酸钠与酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸钠浓度过高或制凝胶珠时离液面太近，可能形成片状或长条形，而不是圆形的凝胶珠。答案：(1)酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用 多酶系统(或一系列酶、多种酶)
(2)海藻酸钠 [③]包埋法
(3)CaCl2 海藻酸钠浓度过高(或针筒离液面过近，高度不够)【互动探究】(1)上题(2)中固定化细胞常用载体的共同特点是什么？
提示：不溶于水且多孔。在固定化细胞技术中，载体的主要作用是固定细胞，不让细胞溶于产物中。当然，也要考虑固定的材料尽可能对酶的催化不产生影响或产生的影响最小。(2)在制备固定化酵母菌细胞实验中影响实验成败的关键步骤是什么？
提示：配制海藻酸钠溶液。制备固定化酵母菌细胞的关键是配制海藻酸钠溶液，如果浓度过高，将很难形成凝胶珠，如果浓度过低，形成的凝胶珠中包埋的酵母菌细胞数目少，影响实验效果。1.目前，酶已经大规模地应用于各个领域，下列属于酶应用中面临的实际问题的是( )
A.酶对有机溶剂不敏感，但对高温、强酸、强碱非常敏感
B.加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境
C.固定化酶可以反复利用，但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性
D.酶的催化功能很强，但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用【解析】选C。酶对有机溶剂、强酸、强碱、高温等条件都很敏感，容易失活；加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂，如碱性蛋白酶制剂和碱性脂肪酶制剂等，这些酶制剂不仅可以有效地清除衣物上的污渍，而且对人体没有毒害作用，并且这些酶制剂及其分解产物能够被微生物分解，不会污染环境；固定化酶是指限制在一定的空间范围内(如颗粒状的载体上等)可以反复使用的酶制剂，固定化酶的使用，既保证了产物的纯度，又降低了生产成本，但酶的活性易受环境等因素的影响，酶不是生物，发挥作用无需提供营养。2.加酶洗衣粉的酶不易失活，下列不属于其原因的是( )
A.通过基因工程生产出的特殊酶
B.用特殊化学物质将酶包裹，使其与其他成分隔离
C.加酶洗衣粉的酶是固定化酶
D.加酶洗衣粉的酶能耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度
【解析】选C。加酶洗衣粉之所以不易失活，是因为在表面用特殊的化学物质进行了包裹保护。加酶洗衣粉一旦使用，则不可回收，不属于固定化酶的应用。3.(2013·徐州模拟)研究认为，用固定化酶处理污染物是很有前途的，如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解比，其作用不需要适宜的( )
A.温度 B.水分 C.pH D.营养
【解析】选D。固定化酶发挥作用需要的条件有适宜的温度、水分和pH，不需要营养物质。4.(多选)下列有关固定化酶和固定化细胞的说法错误的是
( )
A.固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都可在细胞外起作用
B.固定化细胞技术只能固定一种酶
C.利用固定化技术的优势在于能催化一系列酶促反应
D.固定化酶技术在使用过程中会使酶活性迅速下降
【解析】选B、C、D。固定化细胞可以固定一系列酶。固定化酶只能催化一种生化反应，但其优势是酶可以被重复利用，且酶的活性不发生改变。5.下面的流程图表示制备固定化酵母细胞的过程，请据图回
答：
(1)图中酵母细胞活化就是 状态。活化前应选择
足够大的容器，因为酵母细胞活化时 。
(2)影响此实验成败的关键步骤是 。此步的操作
应采用 。(3)CaCl2溶液在形成凝胶珠时的作用原理是Ca2+与海藻酸根离子结合成不溶于水的海藻酸钙凝胶。观察形成的凝胶珠颜色和形状：如果颜色过浅，说明 ；如果形成的凝胶珠不是 ，说明实验操作失败。
(4)本实验所用的固定化技术是 ，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是 。
【解析】酵母细胞的活化是让处于休眠状态的酵母细胞恢复正常活性状态，进行酵母细胞固定化，其关键步骤是配制海藻酸钠溶液。由于酶分子很小，易从包埋材料中漏出，故不宜采用包埋法固定。答案：(1)让酵母细胞恢复正常活性 体积增大较大(多)
(2)配制海藻酸钠溶液 小火或间断加热
(3)固定化酵母细胞数目较少 圆形或椭圆形
(4)包埋法 酶分子很小，容易从包埋材料中漏出6.(2012·江苏高考)下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是( )
A.从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B.作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药
C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用
D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌【解析】选C。吸附法是利用离子键作用、物理吸附等方法，将酶固定在载体上，而化学结合法是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联，从而得到三维的交联网架结构，后者有可能影响酶活性部位，所以A正确。消化酶是在消化道中起作用的，因此蛋白酶制剂以口服方式给药，故B正确。尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶、过氧化氢酶和无色的化合物，主要是利用原子氧将某种无色化合物氧化成有色化合物，所以不可以反复使用，因此C错误。将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌，防止CaCl2导致凝胶珠硬度变大，所以D正确。7.(2012·江苏高考)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是( )
A.先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度
B.实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度
C.相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉
D.衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果
【解题指南】解答本题的关键是明确：
(1)温度和pH影响酶的活性，温度过高或过低时酶活性降低。
(2)加酶洗衣粉的洗涤效果比普通洗衣粉的效果更好。【解析】选B。A项错误，温度会影响酶的活性，高温会破坏酶的结构，导致酶失去活性，且不可恢复，所以应该先将水温调节到最适温度，再溶解洗衣粉；B项正确，本实验可以通过观察相同洗涤时间内污渍的残留程度来判断不同酶的洗涤效果；C项错误，pH会影响酶的活性，只有在最适pH条件下，加酶洗衣粉洗涤效果才好于普通洗衣粉；D项错误，衣物质地和洗衣粉用量会影响实验结果，如加蛋白酶的洗衣粉不能洗涤蚕丝类衣物。8.(2011·江苏高考)下列有关酶的制备和应用的叙述，正确的是( )
A.酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶
B.透析、电泳和酶解等方法常用于酶的分离与纯化
C.棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤
D.多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层【解析】选A。酶解法不能用于酶的分离与纯化，棉织物可以使用添加纤维素酶的洗衣粉洗涤，纤维素酶虽不能直接去除衣物上的污垢，但能使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗涤剂充分接触，使洗涤剂的去污效果更好。多酶片中的胃蛋白酶应位于片剂的最表层。9.(2008·江苏高考)为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。(1)提高洗衣粉去污能力的方法有 。甲组在洗衣粉中加入了 。乙组在洗衣粉中加入了 。
(2)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有 。
(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80℃时洗涤同一种污渍，请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由： 。
(4)加酶洗衣粉中的酶是特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由：? 。【解析】(1)通过表格比较容易得出：在10℃～50℃的范围内，随着温度的升高，酶的去污能力增强，加入酶的洗衣粉的去污能力比未加酶的强。(2)血渍的主要成分是血红蛋白，油渍中的主要成分是脂肪，根据甲、乙两组去除血渍和油渍能力的比较，能够得出甲组加入了蛋白酶，乙组加入了蛋白酶和脂肪酶，两组去污能力的差异也正好说明酶具有专一性。(3)酶在高温下会变性失活，因此甲、乙、丙三组在水温为80℃时，效果一样。酶的固定化技术是要把酶固定在不溶于水的载体上，且具有重复利用的特点。答案：(1)加酶和适当提高温度 蛋白酶
蛋白酶和脂肪酶
(2)专一性
(3)没有差异，因为高温使酶失活
(4)未运用酶的固定化技术，因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用课件41张PPT。第四章 生物化学与分子生物学技术实践一、蛋白质的分离与纯化
1.实验原理
依据蛋白质的不同特性，将不同种类蛋白质分开，再依据___
_________以及蛋白质与其他物质之间的差异进行纯化。
2.步骤
破碎细胞——研磨法、_________________
___________
蛋白质之间超声波法、酶解法释放蛋白质抽提蛋白质
离心去除固体杂质
_____________
_____：可采用___________________、电泳法
纯度鉴定：可采用_____________电泳法酸性蛋白质（稀碱性溶液）脂溶性蛋白质（有机溶剂）蛋白质粗制品透析法、离心沉降法醋酸纤维薄膜纯化二、血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳
1.原理
不同的物质在同一电场中的_________不同，泳动速度主要取
决于_______________。一般来说，带电颗粒直径_____，越接
近于球形，所带净电荷_____，在电场中的泳动速度越快。
2.步骤
配制试剂→架滤纸桥→浸泡薄膜→_________→平悬薄膜→___
_______→染色→漂洗→_____泳动速度带电颗粒的性质越小越多细心点样实施电泳脱色三、PCR扩增DNA的过程
1.参与的组分及作用提供DNA扩增的模板4种脱氧核苷酸催化合成DNA子链引物提供DNA聚合反应的离子条件2.PCR扩增过程
变性：___________________________
退火：_______________________________________________
_____________
_____：72℃左右→在Taq聚合酶作用下，4种脱氧核苷酸按碱
基互补配对原则合成新DNA双链94℃→双链DNA解旋成单链DNA40℃～ 60℃→引物与作为模板的单链DNA特定部位相互配对、结合延伸1.电泳时，带电颗粒向与其电性相同的电极方向移动。( )
【分析】电泳时，带电颗粒向与其电性相反的电极方向移动。
2.解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶的作用位点相同。( )
【分析】解旋酶作用于氢键，而其他两种酶则作用于磷酸二酯
键。
3.在电泳过程中，蛋白质分子的移动速度与分子本身大小和形
状无关，而与其所带电荷的差异有关。( )
【分析】电泳过程中，蛋白质分子的移动速度受分子本身大
小、形状和所带电荷差异的影响。×××考点 一 蛋白质的分离与纯化方法的比较?
1.透析法与离心沉降法2.凝胶色谱法与电泳法
(1)凝胶色谱法：(2)电泳法：
①含义：带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。
②原理：利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异和分子本身大小、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。
(3)缓冲溶液：
①组成：1～2种缓冲剂溶解于水中配制而成。
②作用：在一定范围内抵制外界的酸和碱对溶液pH的影响，维持pH基本不变，确保实验室条件下能准确模拟生物体内的代谢过程。【高考警示】
提取蛋白质后，只采用一种方法可能无法将蛋白质纯化，可以采用多种分离与纯化方法结合使用的措施将蛋白质进行分离、纯化。【典例1】(2010·江苏高考)某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质。下列叙述正确的是( )
A.该蛋白酶分子结构中至少含有129个氨基和129个羧基
B.该蛋白酶溶液与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应
C.利用透析法纯化该蛋白酶时，应以蒸馏水作为透析液
D.用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好【解析】选B。该蛋白酶只有一条链时，所含有的氨基和羧基数目最少，都至少含有一个，A项错误。因其本质为蛋白质，故可与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应，B项正确。用透析法纯化蛋白酶时，应用缓冲液做透析液以保持蛋白酶的活性，C项错误。因酶具有专一性，油渍为脂肪，故利用含蛋白酶的洗衣粉去油渍比用含脂肪酶的效果差。【互动探究】(1)用离心沉降法分离该蛋白酶和其水解产物的混合物时，该蛋白酶沉降在离心管的哪一部位？
提示：沉降在离心管的底部。该蛋白酶分子比其水解产物大，离心时沉降在离心管的底部。
(2)B项中鉴定时应如何使用试剂？
提示：双缩脲试剂包括A液(质量分数为0.1 g/mL的氢氧化钠溶液)和B液(质量分数为0.01 g/mL的硫酸铜溶液)，使用时要先加入A液再加入B液，然后振荡摇匀并观察颜色变化。考点 二 比较细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR)?【典例2】(2011·江苏高考)请回答基因工程方面的有关问题：
(1)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。
①从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为 。
②在第 轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。
(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如图)，请分别说明理由。①第1组： ；
②第2组： 。
(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因为 。(4)用限制(性核酸内切)酶EcoRV、MboⅠ单独或联合切割同一种质粒，得到的DNA片段长度如下图(1 kb即1 000个碱基对)，请画出质粒上EcoRV、MboⅠ的切割位点。【解析】(1)①从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为15/16。②在第三轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理，原因①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效。②引物Ⅰ'自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。(3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上。答案：(1)①15/16 ②三
(2)①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效
②引物Ⅰ'自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效
(3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上
(4)见图 【互动探究】(1)题(1)中变性、退火、延伸需要的温度分别是多少？
提示：94℃、40℃～60℃、72℃左右。当温度上升到94℃时，双链DNA解聚为单链，称之为变性；当温度下降到40℃～60℃时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；当温度上升到72℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸在TaqDNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，称为延伸。(2)PCR一般要经过三十多次循环，从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，由引物A延伸而成的DNA单链作为模板时将如何延伸？
提示：与引物B结合进行DNA子链的延伸。当引物A延伸而成的单链作模板时，此单链引物端为5'端，因此与它互补的子链应从另一端开始合成，即由引物B结合延伸的子链。【变式训练】(2013·昆山模拟)下列属于PCR技术的条件的是
( )
①单链的脱氧核苷酸序列引物
②目的基因所在的DNA片段
③脱氧核苷酸 ④核糖核苷酸
⑤DNA连接酶 ⑥DNA聚合酶
⑦限制性核酸内切酶
A.①②③⑤ B.①②③⑥
C.①②③⑤⑦ D.①②④⑤⑦【解析】选B。本题考查PCR技术的相关知识。PCR技术是目的基因扩增技术，所以要有目的基因片段，还要有单链的脱氧核苷酸引物片段、脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶。1.复旦大学的研究人员正在进行一项利用DNA技术在全国曹姓家族中寻找曹操后裔的研究。该研究中最不可能应用下列中的
( )
A.PCR技术 B.电泳技术
C.微生物培养技术 D.分子杂交技术
【解析】选C。PCR技术可以扩增DNA分子，然后通过分子杂交技术来鉴定，可利用电泳技术将DNA和蛋白质分开，便于鉴定。2.下列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，血红蛋白比相对分子质量较小的杂蛋白移动慢【解析】选D。猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少，是提纯血红蛋白的理想材料。在洗涤红细胞时，要用生理盐水反复洗涤，既要将红细胞洗涤干净，又要不破坏红细胞。血红蛋白的颜色可用于观察红色区带的移动情况，并据此判断分离效果。分离提纯血红蛋白时用凝胶色谱法，是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质，相对分子质量较大的蛋白质移动速度较快。3.下列关于PCR技术的叙述，错误的是( )
A.PCR技术和DNA体内复制所用到的酶种类有所不同
B.PCR反应过程要消耗四种脱氧核苷酸
C.PCR反应用到的引物是一小段DNA或RNA
D.原料是从子链的5′端连接上来的【解析】选D。PCR技术是在体外模拟体内DNA的复制过程，二者需要的条件基本相同，如DNA模板、DNA聚合酶、引物、需要四种脱氧核苷酸等，所不同的是体内解链是靠解旋酶，体外解链是靠高温变性，体内的引物是RNA片段，体外的引物是DNA或RNA片段；不论是体内复制还是PCR技术，原料都是从子链的3'端连接上来的。4.下图中能够表示相对分子质量不同的两种蛋白质在凝胶色谱柱中的行进过程的是( )【解析】选B。相对分子质量较大的蛋白质只能从凝胶颗粒间隙通过，路程短，速度快，先到达色谱柱的下端；相对分子质量较小的蛋白质可进入凝胶颗粒内部的通道，路程远，速度慢，后到达色谱柱的下端。5.(多选)关于蛋白质提取的叙述中，正确的是( )
A.分离与纯化蛋白质之前首先要用适当的方法使蛋白质释放出来
B.抽提时要依据蛋白质的不同特性选择不同的溶剂
C.对蛋白质的粗提取物离心可除去一些小分子杂质
D.蛋白质的粗制品可能是多种蛋白质的混合物
【解析】选A、B、D。分离细胞中的蛋白质时需要将细胞破裂使蛋白质释放出来；抽提时要依据蛋白质的不同特性选择不同的溶剂，如酸性蛋白质选用稀碱性溶液提取；对抽提得到的粗提取物离心可除去固体杂质。6.(多选)(2009·江苏高考)下列关于DNA和蛋白质提取与分离实验的叙述，正确的有( )
A.提取细胞中的DNA和蛋白质都需用蒸馏水涨破细胞
B.用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质
C.蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNA
D.蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化【解析】选B、D。提取血红蛋白时可以用蒸馏水涨破细胞，在DNA粗提取时，对于动物细胞要用蒸馏水，对于植物细胞要用洗涤剂和食盐。透析只能除去溶液中的杂质，不能除去DNA分子。7.(2008·江苏高考)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.加盐和加酒都能抑制微生物的生长
D.密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
【解析】选A。DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最小，在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度最大，利用该特性可以对DNA进行粗提取；DNA在沸水浴中，遇二苯胺试剂会呈现蓝色。
