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第一部分 微生物的利用考点 一 培养基及无菌技术
培养基
(1)概念:由适于微生物生长繁殖需要的各种营养物质人工配制而成的基质。(2)类型:(3)培养基的成分:
包括水、无机盐、碳源、氮源、生长因子等，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。2. 无菌技术
(1)实验操作过程中，应从以下几个方面注意避免外来杂菌的污染:
①对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁、消毒。
②将用于微生物培养的实验用具和培养基等进行灭菌。
③为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。
④实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。(2)消毒和灭菌:【高考警示】
不同器具选用的灭菌方法不同
(1)接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法。
(2)培养基、无菌水、玻璃器皿等使用高压蒸汽灭菌法，所用器械是高压蒸汽灭菌锅。
(3)表面灭菌和空气灭菌等使用紫外线灭菌法，所用器械是紫外灯。考点 二 大肠杆菌的培养和分离
1. 培养和分离实验步骤2. 保存菌种
用接种环取出单菌落，用划线法接种在斜面上，37 ℃培养
24 h后，置于4 ℃冰箱中保存。
3. 分离大肠杆菌的方法
(1)划线分离法(方法简单易操作):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表面(也是分离纯化的方法)。在第一次划线后都从上次划线末端开始，目的是获得由单个细菌形成的标准菌落。(2)涂布分离法(操作复杂，单菌落更易分开):将菌液进行一系列梯度稀释，并将不同稀释度菌液分别涂布到琼脂固体培养基上进行培养。当稀释倍数足够高时，即可获得单个细菌形成的标准菌落。【高考警示】
划线分离法中接种环的使用注意事项
(1)划线分离操作第一次划线及划线结束后需灼烧接种环，其目的不同:(2)灼烧接种环后，需要等接种环冷却才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。考点 三 分离以尿素为氮源的微生物
1. 实验原理
(1)以尿素为唯一氮源的培养基培养细菌时，只有含有脲酶的细菌能够正常生长，据此可分离出以尿素为氮源的微生物。
(2)细菌合成的脲酶能将尿素分解成NH3，使pH升高，使酚红指示剂变红。2. 实验步骤
制备培养基:将已灭菌的LB固体培养基和尿素固体培养基分别
倒入两个培养皿中，摇匀，平放至凝固。制备细菌悬液:用1 g土样配制不同浓度的细菌悬液。用涂布分离法分离细菌:将不同浓度的土壤稀释液分别加入到
有LB培养基和尿素培养基的培养皿中，并用玻
璃刮刀涂布到整个平面上。培养:倒置培养皿，在37 ℃恒温箱中培养24 h～48 h。观察:培养基中菌落数量。3. 实验分析
(1)样品稀释:
①稀释原因:样品的稀释程度直接影响平板上生长的菌落数目。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。因此，恰当的稀释度是成功地统计菌落数目的关键。
②稀释标准:选用一定稀释范围的样品液进行培养，保证获得菌落数在30～300之间,便于计数。(2)与涂布平板有关的问题:
①平板倒置的原因:平板冷凝后皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
②防止培养基外溅:在倒平板的过程中，不能将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。③涂布器的灭菌:玻璃刮刀用70%酒精消毒，取出时，多余酒精在烧杯中滴尽，沾有少量酒精的玻璃刮刀在酒精灯火焰上引燃。
(3)设置对照:可排除实验中非测试因素对实验结果的影响,提高实验结果的可信度。【思维拓展】
常见选择培养基的用途不同
(1)加高浓度食盐:用于筛选获得金黄色葡萄球菌。
(2)加青霉素:用于筛选获得真菌(酵母菌和霉菌)，原理是青霉素能破坏原核生物的细胞壁，杀死原核生物。
(3)缺少氮源的培养基，用于筛选得到自生固氮菌。
(4)缺少碳源的培养基，筛选自养型微生物。 类型一 培养基及无菌技术?
【典例1】请回答下列与大肠杆菌有关的问题。
(1)从生态系统的成分上看,大肠杆菌属于 。
(2)下表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方。 根据用途划分,该培养基属于 (固体、液体)培养基。该培养基中的碳源是 。(3)在微生物培养操作过程中,为防止杂菌污染,需对培养基和培养皿进行 (消毒、灭菌);操作者的双手需要进行清洗和 。空气中的细菌可用紫外线杀灭,其原因是紫外线能使蛋白质变性,还能_____________________。
(4)将配制好的培养基分装到试管中,加棉塞后若干支试管一捆,包上牛皮纸并用皮筋勒紧放入 中灭菌,温度为
,时间为 。灭菌完毕拔掉电源,待锅内压力自然降到大气压时,将试管取出。如果棉塞上沾有培养基,此试管应 。(5)使用高压蒸汽灭菌锅时注意,先向锅内倒入 。把
锅内水加热煮沸并将其中原有冷空气彻底排出后将锅密闭。若
在灭菌前,没有排尽锅内的冷空气会导致__________________。
(6)从一支试管向另一支试管接种时注意,接种环要在酒精灯
________(选填“内焰”或“外焰”)灭菌,并且待接种环
后蘸取菌种,试管口不能离开酒精灯火焰附近,将接种的
试管在适宜温度下培养,长成菌落后放入 冰箱中保
存。【解析】(1)大肠杆菌营腐生生活,从生态系统的成分来看,大肠杆菌属于分解者。
(2)表中的培养基配方中含有琼脂,是固体培养基,其中能为大肠杆菌提供碳元素的物质有蛋白胨、乳糖和蔗糖。
(3)微生物培养过程中,培养基和培养皿要进行灭菌,操作者的双手要进行消毒;紫外线杀菌的原理是紫外线不仅能使蛋白质变性,还能损伤DNA的结构。(4)玻璃器皿的灭菌应用高压蒸汽灭菌锅,在压力为1 kg/cm2、温度为121℃条件下,灭菌15 min。若棉塞上沾有培养基,易被杂菌污染,应废弃。
(5)使用高压蒸汽灭菌锅时要先加入适量水,否则没有高压蒸汽,还有可能损坏设备。
(6)酒精灯外焰温度高,灭菌效果好。灼烧后待冷却后再蘸取菌种,否则会杀死菌种造成实验失败。答案:(1)分解者
(2)固体 乳糖、蔗糖、蛋白胨
(3)灭菌 消毒 损伤DNA的结构
(4)高压蒸汽灭菌锅 121℃ 15 min 废弃
(5)适量水 锅内温度上升不到应有度数,使灭菌不彻底
(6)外焰 冷却 4℃【互动探究】(1)培养大肠杆菌除用题中所给培养基外,还可用何种培养基?
提示:培养大肠杆菌常用LB液体培养基。
(2)表中的培养基在配制时应如何操作?
提示:表中的培养基中含有琼脂成分,配制时要不断搅拌,否则易引起琼脂糊底而使烧杯炸裂。类型二 大肠杆菌的培养和分离?
【典例2】(2013·浙大附中)大肠杆菌是生活在人和高等动物体内的一种常见细菌,在饮用水的检测中常用它作为水源是否受到污染的指示菌,在遗传学上常作为实验材料,在基因工程中常用它作为受体细胞,为人类的健康和科学技术的发展作出了许多贡献。
请回答下列有关大肠杆菌的问题: (1)在大肠杆菌培养过程中,除考虑营养条件外,还要考虑
、 和渗透压等条件。由于该细菌具有体积小、结构简单、易培养、 等优点,因此常作为遗传学研究的实验材料。
(2)分离大肠杆菌时常用的接种方法是 法和
法。前者操作简单,后者 更易分开,但操作复杂些。(3)培养大肠杆菌时,在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是将未接种的培养基在适宜的温度下放置适当的时间,观察 。
(4)若用稀释涂布平板法计数大肠杆菌活菌的个数,要想使所得估计值更接近实际值,下列对操作过程说法不妥的是( )
A.严格操作、多次重复
B.保证待测样品稀释的浓度比较合适
C.倒平板培养
D.计数所有菌落,取其平均值(5)通常对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小、硬度和颜色等 对细菌进行初步的鉴定(或分类)。
(6)若用大肠杆菌进行实验,使用过的培养基及其培养物必须经过 处理后才能丢弃,以防止培养物的扩散。【解析】(1)大肠杆菌的培养除需要合适的营养条件外,还需要适宜的温度、酸碱度(pH)和渗透压。由于大肠杆菌变异类型容易选择、繁殖速度快,常作为遗传学研究的实验材料。
(2)分离微生物常用的接种方法有划线分离法和涂布分离法。前者方法简单;后者单菌落更易分开,但操作复杂些。 (3)培养大肠杆菌时,在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是将未接种的培养基在适宜的温度下放置适当的时间,观察培养基上是否有菌落产生。若固体培养基被细菌污染,在适宜条件下培养一段时间,细菌会大量繁殖,形成菌落,可根据菌落数量的多少判断污染程度。
(4)若用稀释涂布平板法计数大肠杆菌活菌的个数,要想使所得估计值更接近实际值,应该采用倒平板培养,并且严格操作、多次重复;保证待测样品稀释的浓度比较合适。(5)对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小等菌落特征对细菌进行初步的鉴定。
(6)因为有的大肠杆菌会释放一种强烈的毒素,并可能导致肠道出现严重症状,所以使用过的培养基及其培养物必须经过灭菌处理后才能丢弃,以防止培养物的扩散。
答案:(1)温度 酸碱度(pH) 生活周期短(或繁殖快) (2)划线分离 涂布分离 单菌落 (3)培养基上是否有菌落产生 (4)D (5)菌落特征 (6)灭菌【变式训练】要获得遗传特性单一的大肠杆菌菌种,一般必须对原有的大肠杆菌菌种进行扩大培养、并利用纯化技术得到单菌落的菌种。请回答下列有关大肠杆菌的培养和分离实验的相关问题:
(1)对买回来的大肠杆菌菌种进行扩大培养,一般用LB培养基,在培养基中为微生物提供碳源、氮源和能源的物质主要是 ,为调节渗透压,要加入一定量的 。为进行大肠杆菌的分离,还要加入琼脂配制成固体培养基,并进行倒平板的操作。(2)获得纯净微生物培养物的关键是_____________________,为此,必须对培养器皿、接种用具和培养基进行严格灭菌。培养器皿和培养基一般采用 法灭菌,接种环采用灼烧法灭菌。同时在接种或倒平板操作时,除了在超净台上进行操作并对实验者的衣着、手和实验空间进行严格清洁和消毒外,还必须 以防止空气中的杂菌污染。(3)大肠杆菌菌种的扩大培养一般采用液体培养基,接种后将培养基置于37℃摇床震荡条件下培养12小时。菌种的分离一般在固体培养基上采用 法,并将培养皿以 状态放置于适宜温度的恒温箱中,培养12～24小时后,__________________,接种于固体斜面培养基上,37℃培养24小时后,得到的纯化菌种在 条件下保存。【解析】(1)LB培养基的主要成分有蛋白胨、酵母提取物、氯化钠、水、琼脂,其中蛋白胨和酵母提取物为微生物提供碳源、氮源和能源,氯化钠可以调节培养基的渗透压,琼脂作为凝固剂。
(2)微生物纯培养的关键是防止外来杂菌的污染,因此操作过程中要严格灭菌,培养器皿和培养基一般采用高压蒸汽灭菌法灭菌,接种环等接种器具采用灼烧法灭菌,对操作者的相关部位进行消毒,而接种时要在酒精灯火焰旁进行。(3)大肠杆菌菌种分离采用划线分离法,接种后将培养皿置于恒温箱中倒置培养,以防培养过程中被污染;培养后菌种的保藏方法是:用接种环将单菌落挑出,接种于斜面培养基上,37℃培养24小时后置于4℃条件下保存。
答案:(1)蛋白胨和酵母提取物 氯化钠
(2)防止外来杂菌的侵入 高压蒸汽灭菌 保证操作过程在酒精灯火焰旁进行
(3)划线分离 倒置 将单菌落用接种环取出 4℃类型三 分离以尿素为氮源的微生物?
【典例3】(2012·浙江高考)幽门螺杆菌(Hp)感染是急慢性胃炎和消化性溃疡的主要致病因素。在患者体内采集样本并制成菌液后,进行分离培养。实验基本步骤如下:
配制培养基 → 灭菌、倒平板 → X → 培养 → 观察 请回答:
(1)在配制培养基时,要加入尿素和酚红指示剂,这是因为Hp含有 ,它能以尿素作为氮源;若有Hp,则菌落周围会出现
色环带。
(2)下列对尿素溶液进行灭菌的最适方法是 灭菌。
A.高压蒸汽 B.紫外灯照射
C.70%酒精浸泡 D.过滤(3)步骤X表示 。在无菌条件下操作时,先将菌液稀释,然后将菌液 到培养基平面上。菌液稀释的目的是为了获得 菌落。
(4)在培养时,需将培养皿倒置并放在 中。若不倒置培养,将导致 。
(5)临床上用14C呼气实验检测人体是否感染Hp,其基本原理是Hp能将14C标记的 分解为NH3和14CO2。 【解析】(1)幽门螺杆菌中含有脲酶,能将尿素分解成为NH3和CO2,故尿素为氮源。NH3为碱性,能使酚红呈红色,故菌落周围会出现红色环带。
(2)尿素在高温下分解,故不能用高温灭菌法,只能采取过滤的方法。
(3)由细菌和真菌培养操作步骤可知,X为接种。接种时,应将菌种均匀涂布在培养基上。为了获得单菌落,接种前应该稀释菌液。
(4)为了形成单菌落还应该将培养皿倒置在恒温箱中。
(5)用14C标记尿素,分解后标记物全部在二氧化碳中。答案:(1)脲酶 红 (2)D (3)接种 涂布 单
(4)恒温培养箱 无法形成单菌落 (5)尿素 【变式训练】下面是分离分解尿素的细菌所用的培养基配方:请根据以上配方,回答下列问题:
(1)该培养基含有微生物所需要的营养物质,其中最主要的碳源是 ,氮源是 。
(2)该培养基按物理性质划分是 培养基;按培养基的作用划分是 培养基。(3)该培养基具有选择作用的原因是_____________________。
(4)在该培养基中,可通过检测pH的变化来判断尿素是否被分解,依据的原理是________________________________________。
(5)若用该培养基来鉴定某种细菌是否能分解尿素,可在培养基中加入 指示剂,尿素被分解后指示剂变_____ 色。【解析】(1)葡萄糖是主要的碳源,为分解尿素的细菌提供能量。该细菌能分解尿素,尿素是主要的氮源。
(2)琼脂能使培养基凝固,按物理性质划分是固体培养基。该培养基用来分离分解尿素的细菌,属于选择培养基。(3)培养基中尿素是唯一氮源,其他微生物因缺乏氮元素而无法生长和繁殖,只有分解尿素的微生物才能生存。
(4)尿素分解产生氨,氨呈碱性,使培养基pH升高。
(5)碱性物质可使酚红指示剂呈现红色,尿素分解产生的氨呈碱性,可使酚红指示剂呈红色,以此检验尿素是否被分解。答案:(1)葡萄糖 尿素 (2)固体 选择
(3)该培养基中,唯一的氮源是尿素,只有能分解尿素的微生物才能在该培养基上生长和繁殖
(4)在细菌分解尿素的化学反应中,细菌合成的脲酶将尿素分解成氨,氨会使培养基的碱性增强,pH升高
(5)酚红 红1. (2013·宁波模拟)微生物指的是结构简单、形体微小的单细胞、多细胞或没有细胞结构的低等生物，绝大多数微生物是对人类有利的。请回答下列有关微生物的培养和分离的问题:
(1)在培养微生物时，培养基和各种器皿必须是无菌的，一般的灭菌方法是________________________________________。(2)“大肠杆菌的培养和分离”实验中，先用LB_____进行扩大培养，再在LB固体平面培养基上进行_____分离。在配制固体培养基时，为了使培养基凝固需用到的材料是_____。在培养基上完成接种后，需将培养皿_____，然后置于恒温箱中培养。(3)尿素是_______(物质)降解的产物，有一些细菌由于含有_______酶，便可以通过降解尿素作为其生长的氮源。
(4)在“分离以尿素为氮源的微生物”实验中，对照实验的培养基是_______，实验组与对照组最后要观察并比较______的数目。【解析】(1)培养微生物时，一般采用高压蒸汽灭菌法对培养基和各种器皿进行灭菌。
(2)一般用液体培养基进行扩大培养，用固体培养基进行菌种分离和鉴定。分离微生物时常用的方法有划线分离法和涂布分离法。配制固体培养基时，常用的凝固剂是琼脂。为防止水滴滴落在培养基上污染培养基，需将培养皿倒置，在恒温箱中培养。(3)蛋白质降解产生尿素，有一些细菌由于含有脲酶，能降解尿素，以尿素为氮源。
(4)在“分离以尿素为氮源的微生物”实验中，LB全营养培养基培养的细菌为对照，该全营养培养基上各种细菌均可生长，故其上面菌落数目多于尿素培养基上的菌落数。答案:(1)高压蒸汽灭菌
(2)液体培养基 划线(或涂布) 琼脂 倒置
(3)蛋白质 脲
(4)LB全营养培养基 菌落2. (2013·嘉兴模拟)观察下列实验操作的流程，回答相关问题:A接种 配制培养基培养观察(1)如果A是取自野生植株的植物组织，接种前需对其进行灭菌消毒，正确的方法是__________。
A. 高压蒸汽灭菌→70%酒精浸泡→5%次氯酸钠溶液浸泡
B. 高压蒸汽灭菌→5%次氯酸钠溶液浸泡→70%酒精浸泡
C. 5%次氯酸钠溶液浸泡→70%酒精浸泡→5%次氯酸钠溶液浸泡
D. 70%酒精浸泡→5%次氯酸钠溶液浸泡→5%次氯酸钠溶液浸泡(2)如果A是大肠杆菌菌种，用于扩大培养接种，配制的培养基为________。
(3)如果A是土壤稀释液，用于分离以尿素为氮源的微生物，则对照组配制的培养基为______，实验组配制的培养基使用的凝固剂是______，含尿素的溶液可以用______过滤使之无菌。将A中的细菌分离，常用的方法是_______，接种以后，将培养皿倒置，37 ℃恒温箱中培养后观察。用同浓度的土壤稀释液接种，实验组培养皿中的菌落数_______对照组。能利用尿素的细菌菌落周围，有红色环带出现，其原因是______________
____________________________________________________。【解析】(1)若用自然生长的外植体进行组织培养，灭菌、消毒顺序为先用70%的酒精浸泡，再用5%的次氯酸钠溶液浸泡
5 min，然后用另一5%的次氯酸钠溶液浸泡5 min，最后在超净台中用无菌水清洗。
(2)常用LB液体培养基扩大培养细菌，用LB固体培养基分离微生物。(3)从土壤稀释液中分离微生物时，对照组应为LB全营养培养基。制作培养基时，常用琼脂作为凝固剂。尿素在高温下易分解，不能用加热法灭菌，常用G6玻璃漏斗过滤，以除去杂菌。分离细菌常用的方法有划线分离法和涂布分离法。实验组中只有唯一氮源，并不是所有的微生物都能生存，故菌落数量少于对照组。脲酶分解尿素产生氨，氨是碱性物质，能使酚红变为红色。答案:(1)D (2)LB液体培养基 (3)LB全营养培养基 琼脂
G6玻璃漏斗 涂布分离法 少于 因为能利用尿素的细菌产生脲酶，将培养基中的尿素分解，产生氨使指示剂(酚红)呈红色3. (2013·宁波模拟)大肠杆菌是生存在人体肠道中的正常菌群，每克粪便中含有109个，且能够与致病菌混杂生长。如果食品和饮用水中出现大肠杆菌，就意味着食物可能被粪便污染而带上致病菌，因而常将大肠杆菌的数量作为食品卫生的检测指标之一。请据此回答下列问题:(1)测定街边出售的奶茶中大肠杆菌的数目，常用涂布分离法进行测定。该方法首先配制LB_______培养基，进行高压蒸汽灭菌后冷却至60 ℃，在_______旁倒在培养皿中形成平板；对奶茶样品进行一定倍数的稀释，取0. 1 mL奶茶稀释液，加在培养皿的固体培养基上，用_______涂布在培养基平面上，然后进行培养；观察统计培养皿中_______数目；该数据比实际数值要______(高、低)，原因是________________________。
实验完成后需要对培养基进行_________处理，然后才能倒掉。(2)若要对上述培养基中的菌种进行扩大培养，则需配制LB___
_____培养基，灭菌后，将_________在酒精灯火焰上烧红后冷却，然后蘸取单菌落中的菌体接种到新的培养基中，在适宜环境中培养_________h即可。【解析】(1)微生物的分离通常用固体培养基。为防止杂菌污染，要在酒精灯火焰旁倒平板。在用涂布分离法分离细菌时，为了使细菌均匀涂布在固体培养基上，常用玻璃刮刀把菌液涂布在培养基上。通过观察菌落数推算细菌数目。培养基中可能有两个或多个细菌紧挨在一起，共同形成一个菌落，因此观察到的菌落数可能比实际菌落数低。为了防止实验菌污染环境，实验完成后需要对培养基进行灭菌处理，然后才能倒掉。(2)对微生物进行扩大培养，通常使用液体培养基。一般用接种环转移带菌的培养物。接种时，先将接种环在明火上烧红后冷却，然后蘸取带菌的培养物，放到新的培养基中。在液体培养基中，只要接种培养12 h，每毫升培养基中就有几亿个细菌。答案:(1)固体 酒精灯火焰 玻璃刮刀(涂布棒) 菌落
低 培养基中可能有两个或多个细菌紧挨在一起，共同形成一个菌落 灭菌
(2)液体 接种环 124. (2013·杭州模拟)微生物与人类的生活、健康有着密切的联系。请回答下列有关微生物的问题。
(1)无菌技术主要通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。在组织培养过程中通常利用________对外植体进行消毒。
(2)在果醋、泡菜的制作过程中，需要氧气的是_______的制作；在制作果醋过程中，榨取的果汁非常浑浊，解决的方法是
__________。(3)根据微生物的特点，可以利用相应的培养基进行分离或培养，如用_______的培养基筛选能分泌脲酶的细菌；用______的培养基培养苹果青霉，以提高果胶酶的产量。
(4)在微生物培养或分离过程中，下列操作不恰当的是______。
A. 在超净台中进行接种时应该关闭紫外灯
B. 扩大培养时必须保证氧气的供应
C. 控制液体培养基中营养物质的浓度
D. 空白的平板培养基需进行无菌实验(5)从土壤中分离能分解尿素的细菌时，通常在尿素培养基中添加酚红，用以指示脲酶的分泌情况，其原理是尿素被脲酶分解产生的________可以使酚红变色。【解析】(1)在组织培养过程中通常利用次氯酸钠对外植体进行消毒。
(2)果醋的制作需要氧气，泡菜的制作需要厌氧环境。在制作果醋过程中，榨取的果汁非常浑浊，是因为细胞粘连在一起，形成组织块，应该使用果胶酶使细胞分散开。
(3)分泌脲酶的细菌能以尿素为氮源，据此可分离出此种细菌。苹果青霉中含有果胶酶，为该青霉提供充足的果胶能促进它的快速繁殖和生长，能生产更多的果胶酶。(4)为防止伤害操作者，在超净台中进行接种时，应当关闭紫外灯，A项正确。扩大培养时，根据微生物的特点确定是否该提供无菌氧气，B项错误。液体培养基中营养物质的浓度不宜过低，营养物质不充足，影响生长；也不能过高，造成细胞失水，抑制微生物生长，C项正确。空白的平板培养基可作为对照，以证明培养基中无菌，D项正确。
(5)脲酶分解尿素产生氨，氨是碱性物质，能使酚红变为红色。答案:(1)次氯酸钠 (2)果醋 果胶酶处理 (3)以尿素为唯一氮源 富含果胶 (4)B (5)氨【易错提醒】选择培养基一般只生长特定选择的微生物
培养基中加入特定条件或特定碳源或特定氮源，只有某种或某类微生物才能存活。示例如下:
(1)以尿素作为唯一氮源的选择培养基，能分离出含脲酶的微生物；
(2)高盐、强酸、无氧等特定条件选择耐盐、耐酸、厌氧的微生物；
(3)根据是否含有机碳选择自养、异养微生物。5. (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______为唯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，以避免周围环境中微生物的污染。【解题指南】解答本题时要注意以下两点:
(1)强调获取信息的能力:实验目的是筛选能高效降解原油的菌株，原油就是含碳的有机物。
(2)引导学生回顾实验室常用的灭菌方法。【解析】(1)实验目的是为了筛选出可以分解原油的高效菌株，因此在筛选时选择性培养基的碳源为原油。
(2)纯化分离微生物的方法有两种:划线分离法和涂布分离法；灭菌的方法有三种:灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌。
答案:(1)原油 选择 (2)划线分离法 涂布分离法
(3)强 (4)干热灭菌 高压蒸汽灭菌 火焰6. (能力挑战题)尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解,就不能很好地被植物利用。生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，同学们为探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌(目的菌)。培养基成分如表所示，实验步骤如图所示。请分析回答问题:(1)此培养基能否用于植物组织培养？_______________。理由是____________。
(2)培养基中加入尿素的目的是筛选_________，因此这种培养基属于__________培养基。
(3)目的菌生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的_________，实验过程中振荡培养的主要目的是___________。
(4)转到固体培养基上时，常采用_________的方法接种,获得单菌落后继续筛选。(5)下列材料或用具:①培养细菌用的培养基与培养皿，②玻璃棒、试管、三角瓶和移液管，③实验操作者的双手。其中需要灭菌的是_________________________________；需要消毒的是___________________。(填序号)
(6)简述土壤中可分解尿素的细菌的鉴定方法及原理_______________。【解题指南】(1)知识储备:微生物分离培养的方法。
(2)解题关键:①分离降解尿素的细菌的培养基与植物组织培养所需的培养基成分不同。
②以尿素为唯一氮源的培养基上只有含有脲酶的细菌能够生长。【解析】(1)筛选降解尿素的细菌的培养基不含有植物激素，而植物组织培养时需要在培养基中添加植物激素以调节植物的生长发育。(2)加入尿素的培养基能够筛选出降解尿素的细菌，属于选择培养基。(3)目的菌生长所需的碳源和氮源来源于培养基中的含碳和含氮物质，目的菌的生长过程需要氧，培养时补充氧气常用振荡方法。(4)在固体培养基上筛选细菌时，常用划线分离法或涂布分离法进行接种。(5)实验中培养基及器具需灭菌处理，操作者的双手则需消毒处理。(6)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，细菌合成的脲酶催化尿素分解为氨，pH 升高，使酚红指示剂变红，从而选择出能降解尿素的细菌。
答案:(1)不能 缺少植物激素(或缺少植物生长所需要的各种营养)
(2)目的菌(分解尿素的细菌) 选择(3)尿素、葡萄糖 为目的菌提供氧气
(4)涂布分离 (5)①和② ③
(6)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，细菌合成的脲酶催化尿素分解为氨，pH 升高，使酚红指示剂变红课件69张PPT。第三部分 生物技术在食品加工中的应用考点 一 果酒及果醋的制作
1. 与果酒有关的微生物
酵母菌是真核生物，异养，兼性厌氧型，多以出芽方式进行繁殖。
2. 与果醋有关的微生物
醋杆菌是原核生物，异养，需氧型，以分裂方式进行繁殖。
3. 写出酵母菌和醋杆菌代谢产生乙醇和醋酸的反应式
C6H12O6→2CO2+2C2H5OH
C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O4.果酒和果醋的制作
(1)果酒制作的一般过程:葡萄榨汁 活化酵母菌 →发酵 过滤 →→沉淀得上清
液(果酒)(2)果醋制作的一般过程:
连接发酵装置
↓
加入醋化醋杆菌
↓
发酵并检测pH
↓
调节活塞，控制流量
↓
检测pH，监控发酵情况5.果酒和果醋的制作原理及发酵条件比较6. 发酵装置及使用注意事项
(1)发酵装置(如图)。
(2)使用注意事项:
①充气口应插入发酵液液面
以下，排气口外接一长而弯
曲的胶管。出料口用以排出发酵液。
②果酒制作时应关闭充气口，果醋制作时应充入无菌空气。【高考警示】
果酒、果醋制作中防止杂菌污染的措施
(1)榨汁机要清洗干净并晾干，发酵瓶需要清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒。
(2)清洗葡萄时要先清洗后去除枝梗。
(3)发酵瓶排气管用曲颈管不用直管。
(4)装入葡萄汁后要封闭充气口，防止发酵液被污染。考点 二 泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定
1. 有关微生物
泡菜制作时起主要作用的微生物是假丝酵母和乳酸菌。
2. 泡菜制作原理
在无氧的条件下，微生物利用菜中的糖和其他营养物进行发酵，发酵产物有有机酸和醇类物质。3. 亚硝酸盐测定原理
亚硝酸盐可与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，这一产物再与
N-1-萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物，可用光电比色法定量。
4. 泡菜制作流程5. 操作关键
(1)泡菜坛的选择:选择的泡菜坛要无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的，目的是防止空气进入坛内。
(2)加入白酒:白酒可抑制泡菜表面杂菌的生长，它也是一种调味剂，可增加醇香感。
(3)水封闭坛口:使坛内与坛外空气隔绝，坛内蔬菜中天然存在的乳酸菌可进行乳酸发酵。
(4)加少量泡菜汁:加入一些已腌制过的泡菜汁，相当于接种已扩增的发酵菌，可减少腌制时间。6. 亚硝酸盐的定量测定流程
(1)样品处理:泡菜25 g制匀浆过滤后调pH至8. 0→加硫酸锌溶液25 mL→加氢氧化钠溶液至产生白色沉淀→水浴加热至
60 ℃→过滤取滤液定容至500 mL。
(2)测定:10 mL样品溶液+4. 5 mL氯化铵缓冲液+2. 5 mL 60%乙酸溶液+5 mL显色剂→定容至25 mL→暗处静置25 min→用光程为1 cm的比色杯在550 nm处测定光密度值(10 mL水作空白对照)(3)标准曲线的绘制:以亚硝酸钠质量为横坐标，以光密度值为纵坐标，绘制标准曲线。
(4)计算:
公式:X1=(m2×V1)/(m1×V2)
X1:样品中亚硝酸盐含量，单位mg/kg；
m1:样品质量，单位g；
m2:通过标准曲线得到的亚硝酸盐质量，单位μg；
V1:样品处理液总体积；
V2:测定用样品液体积。【思维拓展】
(1)亚硝酸盐与人体健康的关系:
①蔬菜中的硝酸盐容易被滋生的硝酸盐还原菌还原成亚硝酸盐，食用后导致红细胞内的亚铁血红蛋白氧化成高价铁血红蛋白，使血红蛋白失去携带氧气的能力，导致缺氧性中毒症状；
②膳食中绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿排出，但当摄入总量较多时，可引起中毒或死亡；
③亚硝酸盐在一定条件下可转化为致癌、致畸和致突变的物质——亚硝胺。(2)乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐含量随时间变化曲线:
(3)亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。 类型一 果酒和果醋的制作?
【典例1】(2011·浙江高考)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)纤维素酶和果胶酶能分解细胞壁中的纤维素和果胶,破坏细胞壁,以提高出汁率。酒精发酵罐顶上弯管中加水是为了防止空气进入,制造缺氧环境。发酵一段时间后,发酵罐内液面不再有气泡产生,说明发酵基本完成。
(2)在制备杨梅醋过程中,醋酸发酵罐中填充的木材刨花要经过灭菌,然后加入含有醋杆菌的培养液,使该菌附着在刨花上,通过调节杨梅酒进入乙罐的流速来调节杨梅醋的pH。(3)比较乙醇和醋酸的生成反应式即可得出答案:
①葡萄糖转化成乙醇的反应式:
C6H12O6 2CO2+2C2H5OH
②乙醇氧化成醋酸的反应式:
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O
(4)结合杨梅酒和杨梅醋的发酵全过程,分析图示曲线(先上升、后下降)可知,该物质应为乙醇。
答案:(1)果胶 防止空气进入 气泡冒出 (2)灭菌 醋杆 附着 流速 (3)D (4)乙醇类型二 泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定?
【典例2】(2013·绍兴模拟)萝卜干和泡菜是深受市场欢迎的腌制食品,如图是一般的生产流程,据图回答下列有关问题:(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料,原因是 。
(2)腌制过程加入的盐水量不能过满,否则会出现溢坛现象,其
原因是 。
(3)发酵过程主要利用了乳酸菌和 菌对萝卜中有机物
的分解作用,产生有机酸和醇类物质,使萝卜更可口美味。同时
在生产过程中通过多种措施控制其他杂菌的繁殖,以保证产品
的质量,下列不属于此种措施的是 ( )
A.加盐 B.加白酒 C.加水密封 D.加糖(4)为确保发酵所需的无氧环境,应注意 。
(5)泡菜的制作方法不当,很容易造成泡菜变质,甚至发霉变味,
试写出其中一种可能的原因:____________________________。
(6)如果在腌制过程中,加入一些已经腌制过的泡菜汁效果更好,
其原因是_____________________________________________。(7)泡菜发酵过程中,会产生多种酸,其中主要是乳酸,还有少量的亚硝酸。若发酵后期密封不当,将会促使______________菌繁殖而导致产品的酸度过大。
(8)对泡菜中亚硝酸盐的定量测定可以用_________________法。【解析】(1)新鲜的蔬菜或其他原料,亚硝酸盐的含量低,常作为制作泡菜的原料。
(2)萝卜在盐水中发生渗透失水,因此泡菜汁不断增加,为防止泡菜汁溢出,加入的盐水量不能过满。
(3)加盐制造一个高渗的外界溶液环境,使其他杂菌失水而死亡;加白酒可以杀死部分杂菌;加水密封,产生一个缺氧环境,使部分好氧菌无法生存。加糖的目的是加速发酵速率。(4)为制造缺氧环境,泡菜坛口必须加水密封。
(5)泡菜的制作方法不当,比如灭菌不彻底、坛子密封不严等,使空气中的霉菌进入坛内,很容易造成泡菜变质,甚至发霉变味。
(6)泡菜汁中含有菌种,加入泡菜汁相当于接种了发酵菌,加速发酵过程。
(7)泡菜发酵后期密封不当,空气中的醋化醋杆菌进入坛内,在有氧情况下分解有机物产生醋酸,导致产品的酸度过大。
(8)常用光电比色法测定泡菜中亚硝酸盐的含量。答案:(1)亚硝酸盐的含量低
(2)萝卜会在盐水中发生渗透失水现象
(3)假丝酵母 D
(4)将坛口用水密封(必须答出水封法)
(5)泡菜坛子密封不严或取食工具不卫生或盐的比例过小
(6)泡菜汁中含有已经扩增的一定量的发酵菌种
(7)醋化醋杆 (8)光电比色【互动探究】(1)上题图中,制备泡菜的过程中加入的盐水为什么需煮沸并冷却后才能使用?
提示:加热煮沸是为了杀灭杂菌,冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。
(2)上题(3)中提到的两种菌的细胞结构最主要的区别是什么?
提示:乳酸菌没有核膜,没有成形的细胞核。【变式训练】泡菜是人们日常生活中比较喜欢的一种食品,但
是泡菜中却含有亚硝酸盐。当人体摄入的亚硝酸盐总量达到
0.3 g～0.5 g时,会引起中毒;达到3 g时,会引起死亡。我国卫
生标准规定,亚硝酸盐的残留量在酱腌菜中不得超过20 mg/kg。
针对泡菜在发酵过程中会产生亚硝酸盐的事实,某中学生物活
动小组设计实验,探究不同食盐浓度和发酵时间对亚硝酸盐含
量变化的影响。(1)请补充实验设计的空缺内容:
①制作泡菜的原理: 。
②测量指标及方法:亚硝酸盐与某些化学物质发生反应后形成
色染料。先使泡菜样品及一系列已知浓度的亚硝酸盐溶液分别与化学物质发生显色反应,然后通过 颜色,可以估测出泡菜样品中亚硝酸盐的含量。
③确定浓度梯度:经过查找资料和初步实验,发现当食盐浓度为3%以下时,制作的泡菜容易发生腐败,而当食盐浓度在8%以上时,制作的泡菜又容易成为咸腌菜。因此,分别设计了3%、5%、7%的食盐浓度梯度来制作泡菜。④选择实验材料:红萝卜和白萝卜,哪种更适合于用作实验材
料? ,理由是_________________________________。
⑤制作泡菜:将实验材料分成3组制作泡菜,除了实验材料的重
量相同外,还要保证每组泡菜的 相同。
⑥从第3天开始,定期测定泡菜中的亚硝酸盐含量,请帮助该小
组设计一个用于实验记录的表格。(2)如图是该生物活动小组记录的三种食盐浓度的泡菜中的亚硝酸盐含量与发酵天数的关系图。①根据此图实验结果,请你给出制作泡菜的最佳指导意见
____________________________________________________。
②你给出此建议的理由是:食盐浓度为3%的泡菜中亚硝酸盐含
量总体上在3坛泡菜中 ;食盐浓度为5%的泡菜在
发酵初期亚硝酸盐含量迅速升高,且亚硝酸盐含量变化_______
,但从发酵11天后亚硝酸盐含量降到最低值;而
食盐浓度为7%的泡菜中亚硝酸盐含量变化不大,虽一直处于较
低数值,但容易成为 。【解析】(1)选择实验材料时首要是能够保证实验的顺利进行。本实验中需对比颜色,红萝卜中的色素会干扰实验结果,不是理想的实验材料。
(2)对比不同食盐浓度的泡菜中亚硝酸盐含量,从图中曲线可看出食盐浓度为3%的泡菜中亚硝酸盐含量总体上是3坛泡菜中最高的;食盐浓度为5%的泡菜中亚硝酸盐含量变化最快,它的最高值是3坛中最高的,当亚硝酸盐含量降到最低值时,也是3坛泡菜中最低的;而食盐浓度为7%的泡菜中亚硝酸盐含量变化不大,一直处于较低的数值,但容易成为咸腌菜。答案:(1)①乳酸菌在无氧的环境中大量繁殖并发酵产生乳酸 ②玫瑰红 对比 ④白萝卜 避免红萝卜中的色素对显色反应的干扰 ⑤制作(或培养、发酵)条件⑥(2)①用5%的食盐浓度制作泡菜比较适合食用,但要在发酵时间达11天以后食用才比较适宜
②最高 最快 咸腌菜1. (2009·浙江高考)下面是有关食醋和泡菜制作的实验。请回答:
(1)食醋可用大米为原料经三步发酵来制作:
第一步:大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶，将原料中的淀粉分解成________(填中间产物)，然后进一步分解成葡萄糖，这一过程可用________(填淀粉指示剂)来检测，因为该试剂遇淀粉呈蓝色，遇上述中间产物呈红色。第二步:用______菌将葡萄糖转化成乙醇，这一发酵过程中，玻璃发酵瓶不应完全密闭的主要原因是__________________。
第三步:用_______菌将乙醇转化成醋酸，这一过程_______氧气。
(2)泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是_______，还有少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用_______法，因为亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与N-1-萘基乙二胺偶联成________色化合物。进行样品测定时，还要取等量水进行同样的测定，目的是________________________________。【解析】淀粉在α-淀粉酶的作用下可先水解成糊精，然后在β-淀粉酶、糖化淀粉酶的作用下最后水解成葡萄糖。酵母菌可以进行需氧呼吸，也可以进行厌氧呼吸产生乙醇。在泡菜发酵过程中，可能产生乳酸、亚硝酸等；醋化醋杆菌在有氧条件下可以将乙醇转化成醋酸。答案:(1)第一步:糊精 碘—碘化钾溶液(KI-I2溶液)
第二步:酵母
发酵过程中会产生大量CO2，使瓶内压力升高而可能引起爆裂
第三步:醋化醋杆 需要消耗
(2)乳酸(或有机酸) 光电比色 紫红 作为对照【方法技巧】与传统发酵有关的几种微生物比较2. (2013·浙江五校联考)泡菜作为一种风味食品，广受人们欢迎，它是利用天然微生物发酵制成的。请回答下列有关泡菜制作的问题。
(1)制作泡菜的原理是微生物在________条件下利用菜中的糖类等有机物进行发酵，家庭制作泡菜时常用白酒擦拭泡菜坛的目的是_______________________________ 。(2)如果做测定泡菜中亚硝酸盐含量的实验，紫甘蓝不适合作实验材料的原因是_____________________________________
_________________。测定时，必须先制备已知浓度的亚硝酸钠标准溶液，利用光电比色法测定_____________________，绘制________________，将显色反应后的样品与其进行比对，可以大致计算出泡菜中亚硝酸盐的含量。(3)乳酸菌培养液中常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而抑制微生物的生长，原因是( )
A. 能源供应太充足
B. 细胞会发生质壁分离
C. 改变了乳酸菌的pH
D. 葡萄糖不是乳酸菌的原料【解析】(1)制作泡菜的原理是乳酸菌在缺少氧气的条件下分解有机物，产生乳酸等物质。为了防止杂菌的污染，新鲜蔬菜装入菜坛前，需对坛子进行消毒、灭菌。家庭制作泡菜时，常用白酒擦拭泡菜坛，起到消毒、灭菌作用。
(2)紫甘蓝液泡中的色素呈现紫红色，与亚硝酸盐的重氮化反应颜色相似，干扰光电比色。亚硝酸钠标准溶液用来测定光密度值，并绘制成标准光密度曲线。再利用此标准曲线，估算泡菜中亚硝酸盐的含量。
(3)当葡萄糖浓度过高时，细胞外液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离，抑制乳酸菌的生长和繁殖。答案:(1)无氧 消毒 (2)紫甘蓝中的色素会干扰显色反应所产生的紫红色 光密度值 标准曲线 (3)B3. 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)该微生物通过厌氧呼吸可分解________，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，在温度适宜的条件下进行发酵，如图所示。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】制酒常用酵母菌做菌种，其进行厌氧呼吸分解葡萄糖，产生乙醇和二氧化碳；酵母菌酒精发酵进行的是厌氧呼吸，所以甲同学未夹住发酵瓶的充气管，有氧气进入，导致葡萄糖被氧化，且需氧呼吸产生较多的二氧化碳，使发酵液从充气管流出，发酵液变酸；而丙同学的错误是瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口，一般来说，发酵液不超过容器的2/3；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葡萄醋、葡萄酒、葡萄酒。 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
排气时发酵液从排气管流出 葡萄醋 葡萄酒 葡萄酒
(4)未及时排气 4. (能力挑战题)泡菜是我国人民广泛喜爱的一种菜肴。但在
腌制过程中，由于一些硝酸盐还原菌的作用，会产生一定量的
亚硝酸盐，后者具有致癌作用。某校自然科学课外研究小组为
探究泡菜在腌制过程中亚硝酸盐含量变化及出现高峰期的时期。
进行了如下实验:①选3只容积相同的泡菜坛，分别标号为1、2、
3，并分别加入等量的新鲜蔬菜；②再在坛中加满经煮沸、冷
却的质量分数为10%的食盐溶液；③封坛前分别测量各坛中溶
液的亚硝酸盐含量；④封坛，并置于15 ℃～20 ℃环境中；
⑤以后每隔4天测量一次，直至泡菜腌好能够食用为止，周期
约为16天。所得数据如表所列:请根据上述情况，回答下列问题:
(1)在该项研究中，要同时取经同样处理的3只坛的目的是
___________________________________________________。
(2)实验中3只坛中产生的亚硝酸盐含量存在差异，最可能的原因是_______________________________________________
___________________________(举出一种即可)。
(3)仔细分析上述主要研究步骤，发现该项研究中缺乏对照组，对照组主要设计思路是_____________________。(4)试以坐标曲线表示上述实验结果，并根据曲线得出合理结论:_______________________________________________。【解题指南】
(1)考查实质:本题主要考查了泡菜的腌制以及亚硝酸盐含量的测定。
(2)解题关键:明确实验过程应遵循单一变量原则，降低无关变量对实验结果的干扰；依据单一变量来设置对照组。【解析】题中设置3只泡菜坛的目的是减小误差，准确判断亚硝酸盐含量在泡菜腌制过程中的变化。实验结果发现3只坛中亚硝酸盐含量存在一定程度的差异，主要是因为3只泡菜坛中所含的乳酸菌等微生物的种类不同。但是3只泡菜坛中亚硝酸盐含量大体的变化趋势相似，均在封坛后第4天最高，以后逐渐减少，至12天达到稳定。该实验的不足之处在于未设置1组不加食盐的对照组。答案:(1)减小实验误差，使结论更可靠
(2)各坛中微生物种类和数量可能存在差异
(3)取同样的泡菜坛，并加入同种等量新鲜蔬菜，但不加食盐溶液代之以等量的冷开水，其他实验条件相同
(4)曲线如图
泡菜腌制过程中封坛后至第4天亚硝酸盐含量最高，以后逐渐减少5. 如图为酿制葡萄酒的两个简易装置，请分析回答:
(1)葡萄酒是一种很容易消化的低度发酵酒。葡萄酒的酿制过程是先通气使酵母菌进行________，通过出芽生殖方式增加数量，然后再进行发酵获得葡萄酒。(2)喝剩的葡萄酒放置一段时间后酒味变酸的原因是_________
____________________________________________________。
(3)甲装置中，A液体是_____，Na2CO3溶液的作用是______；若用乙装置酿制葡萄酒，在发酵过程中，必须进行的操作是
______________________________________________________
___________________________________________________ 。
(4)葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，这是因为
___________________________________________________。【解析】利用酵母菌酿制葡萄酒时，为增加酵母菌数量，提高生产速度，在生产时先通气，使酵母菌进行需氧呼吸，大量繁殖，酵母菌数量达到环境容纳量后，再封闭发酵罐进行酒精发酵。葡萄酒在有氧环境中可被醋杆菌进一步发酵生成葡萄醋。酵母菌进行酒精发酵时，会产生一定量的CO2影响发酵液的pH，应用Na2CO3溶液吸收。答案:(1)需氧呼吸
(2)醋杆菌发酵产生醋酸
(3)葡萄汁 吸收酵母菌发酵产生的CO2 每隔12 h左右(一定的时间)将瓶盖拧松一次
(4)既为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，又防止发酵旺盛时汁液溢出6. (2013·浙江联考)“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。”酒自古就与人类生活息息相关。请回答下列酿制葡萄美酒的有关问题。
(1)人类酿制葡萄酒使用的微生物主要是酵母菌，它的同化作用类型是________，其厌氧呼吸的反应式是________________
____________________________________________________。
(2)酵母菌繁殖的最适温度是_____；酒精发酵一般将温度控制在______________。传统葡萄酒发酵技术所使用的酵母菌的来源是____________________________________。(3)葡萄酒呈现深红色的原因是___________________________
____________________________________________________。
(4)现在工厂化生产果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，采取的措施是________________________，并接入合适的菌种。
(5)某同学自酿葡萄酒时，在发酵后期向发酵液中通入空气，并将发酵液置于30 ℃～35 ℃ 环境中，结果发现发酵液中有
________出现，这类微生物在糖类缺乏时可以使________转化为乙醛，后者再转化为醋酸。【解析】(1)酵母菌是异养型生物，厌氧呼吸产物为酒精和CO2。
(2)酵母菌繁殖的最适温度是20 ℃左右，而酒精发酵一般将温度控制在25 ℃～30 ℃，传统葡萄酒发酵技术所使用的酵母菌来源于附着在葡萄皮上的野生酵母菌。
(3)红葡萄皮中含有大量色素，色素进入发酵液后，葡萄酒就会呈现深红色。(4)酿酒过程中可通过对原料和设备进行消毒和灭菌来抑制其他微生物的生长，提高果酒的品质。
(5)酿制葡萄酒时，发酵后期向发酵液中通入空气，并将发酵液置于30 ℃～35 ℃环境中，为醋杆菌的生长提供了最适条件，因此发酵液中有醋杆菌出现，醋杆菌在糖类缺乏时可以使乙醇转化为乙醛，乙醛再转化为醋酸。答案:(1)异养型
C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2
(2)20 ℃左右 25 ℃～30 ℃
附着在葡萄皮上的野生酵母菌
(3)红葡萄皮的色素进入发酵液
(4)对原料和设备进行消毒和灭菌
(5)醋杆菌 乙醇课件72张PPT。第二部分 酶 的 应 用考点 一 果汁中的果胶和果胶酶
果胶和果胶酶
(1)果胶是植物细胞壁的主要成分，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。
(2)果胶酶和果胶甲酯酶可水解果胶，与制取果汁有关。(3)果胶酶的应用:
①制作果汁，使细胞间的果胶分解成半乳糖醛酸，使组织细胞分散开，降低水果匀浆黏度。
②澄清果酒。
③作为洗衣粉添加剂，除去衣服上的果汁、果酱等污物。2. 探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验
(1)实验原理:
①果胶 半乳糖醛酸+半乳糖醛酸甲酯。
②果胶酶的活性受温度(或pH)的影响，处于最适温度(或pH)时活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。
③果胶不溶于乙醇。果胶酶、果胶甲酯酶(2)实验流程:(3)实验分析:
①实验用的果胶酶溶液可用黑曲霉提取液或苹果青霉提取液代替。
②制作果汁的最佳条件是在温和条件下，使最多的水果成分溶解或分散在果汁中，且对人体无害。【高考警示】
果胶酶不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。考点 二 α–淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测
1. 固定化酶
(1)概念: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)方法:吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。
2. α–淀粉酶的固定化
(1)介质:石英砂。
(2)方法:吸附法。(3)操作步骤:固定化α–淀粉酶，装入注射器中以0. 3 mL/min的流速滴加淀粉溶液过柱流出5 mL淀粉溶液后接收0. 5 mL流出液滴加KI–I2溶液，观察颜色，稀释1倍后再观察颜色以10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱，放置在4 ℃
冰箱中，几天后重复实验3. 淀粉水解作用的检测淀粉
遇碘显蓝色 α–淀粉酶 糊精
遇碘显红色 麦芽糖
遇碘不显色β–淀粉酶 糖化淀粉酶 葡萄糖 4. 直接使用酶和固定化酶比较【思维拓展】
(1)淀粉水解需要多种酶作用:α–淀粉酶只将淀粉水解为糊精，β–淀粉酶再将糊精水解成麦芽糖，最后糖化淀粉酶再将麦芽糖水解成葡萄糖。
(2)α–淀粉酶的来源:使用的α–淀粉酶通常由枯草杆菌深度发酵制备，具有较强的分解淀粉的能力，可用于制备糊精，其最适pH为5. 5～7. 5，最适温度为50 ℃～75 ℃。类型一 果汁中的果胶和果胶酶?
【典例1】我国水果生产发展迅速,由于收获的季节性强,易造成积压,腐烂变质,为了解决上述问题且满足不同人群的需求,可以加工制作果汁、果酒、果醋等。在果汁生产中用到果胶酶,某课题研究小组为了探究果胶酶的某些特性,进行了如下实验: (1)实验方法:请将图中所示的操作进行排序 。
(2)实验结果:对照组与实验组进行了相同时间的实验,结果如
图所示:①图中自变量是温度,除此之外还可用 表示。
A.酶的浓度 B.苹果泥的量
C.水的加入量 D.pH
②图中的纵坐标还可用 来表示。
③步骤d中在果胶酶和苹果泥混合前,将两者分装在不同试管中恒温保存的目的是? 。④实验小组改变了实验条件后重复做实验,得到曲线乙,苹果汁
的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是 。引起曲线乙下移的原因是 (至少答出
两条)。
(3)下表是某实验小组的详细实验结果:上述实验结果表明,当温度为 时果汁量最多。能不能确定该温度就是果胶酶的最适温度,如果不能,请设计出进一步探究果胶酶的最适温度的实验方案:_____________________
_______________________________________________。 【解析】(1)实验顺序是:准备水果泥和配制果胶酶、水果泥和果胶酶分别水浴保温、水果泥和果胶酶混合保温、过滤果汁后用量筒计量。
(2)果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响,而与底物的量、酶的浓度和水的加入量没有关系;每一种酶都有一个最适温度和最适pH且该值恒定。衡量实验结果的指标有两种:一是果汁的量,二是果汁的澄清度。为了保证实验在相应温度下进行,必须使酶和底物分别保温达到要求后再混合。在相同温度条件下,pH、酶的浓度和底物浓度也会改变反应速率。(3)根据表格中数据可看出,在40℃时产生果汁量最多,此时的温度比较接近酶的最适温度。要将温度确定得更加精确,应以40℃为中心,以更小的温差(如0.5℃)设置自变量。答案:(1)acdb
(2)①D ②苹果汁的体积 ③保证底物和酶在混合时的温度是相同的 ④同一种酶的最适温度是一定的,不会因酶的浓度、底物量不同而改变 pH、酶的浓度和苹果泥的量等因素的改变
(3)40℃ 不能。应再设置多套装置,以40℃为中心,以更小的温差(如0.5℃)测量在更小范围内的温度内的果汁的产生量,果汁产量最高的温度更接近酶的最适温度【变式训练】某同学用实验来探究pH对酶活性的影响。他准备了5支含有等量果胶酶溶液的试管,用0.1%的盐酸或氢氧化钠溶液调节至不同的pH,每支试管加五块0.1 cm3的正方体苹果块,试管均置于25℃室温条件下。
(1)请你帮助选取pH梯度 。
(2)为使实验在更短的时间内完成,请写出一处改进实验的方法 。
(3)生成果汁量与酶活性强弱的关系是 ,可根据 来判断最适pH。【解析】(1)由于酶发挥作用的最适pH在7附近,故可选择5、6、7、8、9梯度。
(2)反应温度和反应底物与酶的接触面积都会影响反应速度,故可将温度由25℃提高到大约50℃(或升高温度)或将正方体苹果块处理成苹果泥。
(3)果汁量与酶活性呈正相关,酶活性越大,果胶分解越快,生成的果汁越多。答案:(1)5、6、7、8、9(说明:其他合理答案也可)
(2)将温度由25℃提高到大约50℃(或升高温度)或将正方体苹果块处理成苹果泥
(3)酶活性越大,果胶分解越快,生成的果汁越多 生成果汁量的多少(果汁的澄清度)类型二 α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测?
【典例2】(2013·杭州模拟)(1)在工业生产中,为提高酶的使用效率和产品纯度,一般需要将酶进行固定化处理。利用石英砂固定α-淀粉酶的方法属于 。
A.吸附法 B.偶联法 C.交联法 D.包埋法(2)一定浓度的淀粉溶液流过α-淀粉酶固定化酶柱后,被水解成 ,遇碘显 色。
(3)α-淀粉酶可以通过枯草杆菌发酵生产,以下是利用诱变育种方法培育获得产生较多淀粉酶的菌株的主要实验步骤。
(原理:菌株生长过程可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉,在菌落周围形成透明圈。)第一步:将枯草杆菌菌株接种到 培养基上进行扩大培养。
第二步:将枯草杆菌菌株分成两组,A组用 处理,B组不处理(作对照)。
第三步:制备多个含淀粉的固体培养基。
第四步:将A、B组分别稀释后,分别在含淀粉的固体培养基上利用 法分离,适宜条件下培养得到单菌落。
第五步:观察A、B组各菌落周围的 。
实验结果预期:
根据诱发突变率低的特点,预期 。
根据诱发突变不定向性的特点,预期 。【解析】(1)以石英砂为介质,吸附固定α-淀粉酶的方法属于吸附法。
(2)淀粉被α-淀粉酶催化水解成糊精,糊精遇碘显红色。
(3)一般用液体培养基对微生物进行扩大培养。要诱导突变,实验组用诱变剂处理,对照组不进行处理。一般用涂布分离法分离细菌。α-淀粉酶催化淀粉水解,培养基周围出现透明圈,透明圈越大,细菌产生α-淀粉酶的能力越强;淀粉未分解的部位,不出现透明圈。因突变率低,实验组可能出现了产生较多淀粉酶的菌株,但因数量不多,故实验组中个别透明圈比对照组大。基因突变具有不定向性的特点,突变后的枯草杆菌产生α-淀粉酶的能力可能增加,也可能减弱,故实验组中有个别透明圈比对照组的大,也有个别透明圈比对照组的小,即实验组中透明圈大小不一致。答案:(1)A (2)糊精 红
(3)液体 诱变剂 涂布分离 透明圈大小 A组多数菌落周围的透明圈与B组差异不显著 A组有少数菌落周围的透明圈比B组明显小,有少数菌落周围的透明圈比B组明显大(或A组透明圈大小不一,B组较一致)【变式训练】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60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)制备固定化酵母细胞,常用的包埋材料是 ,使用了图中方法[ ] (填出号码及名称)。【解析】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。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。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1. 酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛(以植物为食)消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果，某实验小组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入6支试管中，试剂用量和实验结果如下表所示。请回答有关问题。(注:“+”越多表示绿色越深，“-”表示颜色无显著变化)(1)实验过程中，需要轻摇试管，其目的是_________________
___________________，使原生质体从叶小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。
(2)从绿色的深浅可推测:蜗牛酶液酶解效果最好，原因是蜗牛酶液含有_______等多种酶。该实验中______是空白对照组，其设置意义是___________。(3)用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀物，并用____________洗涤。
(4)原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方法是__________________________。【解析】本题考查有关酶的催化效率的实验。
(1)实验过程中，需要轻摇试管，使细胞壁与酶充分接触，可以提高酶解效果。(2)蜗牛以植物为食，所以消化腺酶中含有果胶酶和纤维素酶，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ没有添加酶溶液，为空白对照组。其目的是排除无关变量的干扰。(3)离心后收集沉淀物，并用等渗溶液清洗，目的是保持细胞的正常形态。(4)要用低渗胀破法来检验原生质体是否符合要求，若没有细胞壁则可以胀破，有则不能胀破。答案:(1)为了使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果
(2)果胶酶和纤维素酶 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 排除无关变量的干扰
(3)等渗溶液 (4)低渗胀破法2. 取甲、乙两支洁净的试管，分别注入3 mL浆糊，然后在甲试管中注入2 mL新鲜的小麦淀粉酶滤液，在乙试管中注入2 mL清水。振荡两支试管，将其下半部浸在35 ℃左右的温水中，约5 min，然后同时取出两试管，分别滴入1滴碘液。如图所示，请回答:(1)两试管中的现象是______________________，该实验的目的是证明_______________________。
(2)该实验的自变量是____________，因变量是___________。
(3)甲、乙两试管内各物质的量要求相同的目的是__________
____________________________________________________。
(4)实验过程为什么要恒温35 ℃？______________________
____________________________________________________。
(5)甲和乙构成一组_____________实验，而其中的乙试管则是_______________组。(6)若要验证温度对酶活性的影响，可设计丙试管，丙试管中的成分应和_____试管内的相同，并将该试管放入_________中，该试管内最后的颜色变化是___________________。
(7)若验证酶的专一性，可另设计试管丁和甲对比，丁试管内应先后加入____(填代号)。若验证pH对酶活性的影响，可另设计试管戊和甲对比，戊试管内应先后加入_______(填代号)。
①等量的蛋白清 ②小麦淀粉酶滤液2 mL ③适量的硝酸(硝酸与蛋白质能产生黄色反应，可作为检验蛋白质是否存在的试剂，由于酶在滤液中的含量极少，故酶与硝酸的颜色反应可忽略) ④3 mL浆糊 ⑤适量的NaOH或HCl ⑥一滴碘液【解析】本题以实验设计题的方式综合考查酶的有关特性，在该对照实验中，甲、乙两组的单一变量就是酶的加入与否，其余均为无关变量，应控制不变。在验证温度对酶活性的影响时，除温度可变外，其余应控制不变；在验证酶的专一性时，可把酶的种类作为因变量，也可以把作用底物作为因变量。在验证pH对酶活性的影响时，除pH可变外，其余应控制不变。在整个实验中，试管乙都作为空白对照。答案:(1)甲试管内未变蓝色，乙试管内变蓝色
酶的催化作用
(2)加酶与否 浆糊颜色的变化
(3)保证单一变量，消除因其他变量的不同对实验结果的影响，增加实验的严密性
(4)只有在恒温条件下，才能排除温度因素对结果的干扰；
35 ℃是小麦淀粉酶起催化作用的最适温度
(5)对照 对照
(6)甲 沸水或冰水 变成蓝色
(7)①②③ ④⑤②⑥3. (2013·宁波模拟)固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。如图显示的是部分研究结果(注:酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量)，分析并回答:(1)固定化酶技术是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使酶既能与______接触，又能与________分离，同时还能被________。常见的酶固定化的方法有多种:如对本题的小麦酯酶使用了________和_______，在“α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”这一实验中，α-淀粉酶固定在石英砂上，使用了下图中的________。(2)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图所示结果可以得出的结论是______________________________。
(3)乙图曲线表明浓度为_________的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是______________________。
(4)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酶一般可重复使用___________次后，酶活力明显下降。【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)从题干中提取有效信息:如“采用戊二醛作交联剂”“海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶”。
(2)分析曲线:对比甲图中两曲线的走势，尤其注意当温度高于最适温度后的变化，丙曲线中快速下降的点对应的使用次数。【解析】(1)固定化酶技术是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使酶既能与底物接触，又能与产物分离，可以被反复利用。从题干中可知，采用戊二醛作交联剂，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，因而使用了交联法和包埋法来固定小麦酯酶。α-淀粉酶固定在石英砂上，属于吸附法，图①②③分别为交联法、包埋法和吸附法。
(2)从图中看出，当温度超过47 ℃后，游离酶的活性比固定化酶活性下降快，所以固定化酶比游离酶对温度变化的适应性更强，应用范围比较广泛。(3)从乙图可以看出，用浓度为3%的海藻酸钠包埋时，酶活力最高，此浓度时包埋效果最好。
(4)由丙图可知，固定化酶一般可重复使用3次，酶活力明显下降。答案:(1)底物(或反应物) 产物 反复利用 交联法
包埋法 ③ (2)固定化酶的应用范围较广
(3)3% 海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足 (4)34. (能力挑战题)如图是固定化酶反应柱，请回答下列问题。(1)将α-淀粉酶溶于水中，再加入石英砂，不时搅拌，这样
α-淀粉酶就固定在了石英砂上。这种固定化的方法称为_____
_______。30 min后，装入如图所示的反应器中，构成固定化酶反应柱，并用10倍体积的蒸馏水洗涤此反应柱，洗涤的目的是____________。洗涤时，蒸馏水流速___________(填“能”或“不能”)过快。(2)实验时，将此反应柱固定在支架上，用滴管滴加可溶性淀粉溶液，并以 0. 3 mL/min 的流速过柱，控制流速的目的是_______________。在流出5 mL后接收0. 5 mL流出液，加入1～2滴______________溶液，观察颜色。为了使观察到的颜色变化明显，可___________后再观察。如果溶液呈红色，说明淀粉水解成为___________________。(3)实验后，用10倍体积的蒸馏水洗涤此反应柱，洗涤的目的是_______________________。洗涤后，放置在4 ℃冰箱中保存。几天后，可重复使用。
(4)一段时间后，某同学从冰箱中取出此反应柱，重复上述实验，却没有了相同的结果，试分析可能的原因:____________
____________________________________________________。【解析】α-淀粉酶固定化以石英砂为介质吸附固定，由于吸附过程可能仍旧存在游离的淀粉酶，所以需要先用蒸馏水洗涤反应柱，流速不能过快。淀粉水解过程中，需要控制流速，使淀粉酶能充分催化淀粉水解。淀粉水解的检测试剂为 KI-I2 溶液，一定浓度的淀粉溶液经过固定化酶柱后，可使淀粉水解成糊精。用淀粉指示剂溶液测试，流出物呈红色，表明有水解产物糊精生成。实验结束后，用10倍体积的蒸馏水洗涤此反应柱，洗涤的目的是洗去残留的反应物和产物。由于冰箱温度为4 ℃，所以酶活性、反应条件可能会受影响，最终影响实验结果。答案:(1)吸附法 除去未吸附的游离淀粉酶 不能
(2)使淀粉溶液与淀粉酶充分接触，充分反应
KI-I2 稀释 糊精
(3)洗去残留的反应物和产物
(4)从酶的活性、酶的数量、反应条件等方面分析，答案合理即可5. (2013·嘉兴模拟)Ⅰ. 如图简单表示葡萄酒的酿制过程，请据图分析:(1)葡萄酒的酿制原理是先通气进行_______，以增加酵母菌的数量，然后再进行___________获得葡萄酒。
(2)随着发酵程度的加深，液体密度会逐渐变低(可用密度计测量)，原因是________________________________________。
(3)下列叙述中不正确的是( )
A. 在甲中进行搅拌是为了增加氧溶量
B. 在甲中，酵母菌的能量来源将全部消耗
C. 甲与乙放出的气体主要是二氧化碳
D. 揭开丙容器的盖子，可能会有醋酸产生(4)如果用葡萄酒来制葡萄醋，请写出反应式_______________
___________________________________________________。
Ⅱ. (1)制备固定化α-淀粉酶的过程中，将α-淀粉酶固定在石英砂上的方法是______，一定浓度的淀粉溶液经过固定化酶柱后，可使淀粉水解为_________，遇碘呈______色，此实验的最适温度为____________。(2)关于固定化酶中的酶说法正确的是( )
A. 酶的种类多样性，可催化一系列的酶促反应
B. 酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用
C. 酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去
D. 固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一性特点【解题指南】解答本题需要注意以下两点:
(1)酵母菌是兼性厌氧型生物，在有氧情况下进行需氧呼吸，有利于快速繁殖。在无氧情况下才能产生酒精。酒精的密度比水小。
(2)酶具有高效性和专一性，固定化酶作为酶的另一种存在形式，仍然具有这些特性。【解析】Ⅰ. (1)酵母菌在有氧的情况下进行需氧呼吸，以出芽生殖的方式快速繁殖，增加酵母菌的数量。在无氧的情况下，分解有机物产生酒精。
(2)随着发酵的进行，产生的酒精越来越多，由于酒精的密度比糖水低，所以发酵液的密度会变小。
(3)甲中搅拌的目的一是使酵母菌与葡萄糖汁混合均匀；二是增加液体中的氧气含量。在甲中只消耗掉部分葡萄糖，故酵母菌的能量来源不会全部消耗。酵母菌在有氧和无氧条件下呼吸均产生二氧化碳。揭开丙容器的盖子，空气中的醋杆菌进入溶液内，分解有机物产生醋酸。Ⅱ. (1)用吸附法将α-淀粉酶固定在石英砂上。α-淀粉酶将淀粉分解为糊精，糊精遇碘变红色。α-淀粉酶的最适温度为
50 ℃～75 ℃。
(2)固定化酶只能催化一种或一类反应，A错误。酶被固定在某种介质上可以反复利用，B正确。固定化酶变性后将不能利用，C错误。固定化酶不应丧失酶的活性和特性，D错误。答案:Ⅰ. (1)需氧呼吸 发酵(厌氧呼吸)
(2)由于发酵时糖被消耗，产生酒精和CO2，酒精的密度比糖水低
(3)B (4)C2H5OH+O2→CH3COOH+ H2O+能量
Ⅱ. (1)吸附法 糊精 红 50 ℃～75 ℃ (2)B6. (2010·浙江高考)某同学进行苹果汁制作实验，工艺如图所示。(1)图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是__________________
________。黑曲霉提取液中含有的____________可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过__________方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去
_____________________________________。(2)实验中，操作流程A和B的先后顺序为________________。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速调节阀是____________。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否含有果胶，可取一定量的果汁与等量的__________混合，如果出现___________现象，说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解，应将流速调______________。
(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被___________________利用。 【解析】(1)KMnO4是强氧化剂,可以对苹果起到消毒作用,水解果胶需用果胶酶,利用吸附法将酶固定后需用蒸馏水除去未被固定的酶等。
(2)实验操作中应先加入提取液将酶固定,然后加入苹果汁,为使苹果汁中的果胶充分水解应控制苹果汁的流入速度。果胶不溶于乙醇,因此可选用等量的乙醇与果汁混合,若出现浑浊现象,则说明果汁中还含有果胶。
(3)酶作为催化剂具有高效性,完成催化作用后酶的含量及性质并未改变,因此固定化酶可被重复利用。答案:(1)消毒 果胶酶 吸附 未被固定的酶
(2)A→B 阀1 乙醇 浑浊(沉淀) 慢
(3)重复课件40张PPT。第四部分 浅尝现代生物技术考点 一 植物组织培养技术?
1.概念
取一部分植物组织,在无菌的条件下接种在培养基上,给予一定的温度和光照,使之产生愈伤组织,或进而生根发芽,培养为成熟植株的技术。
2.原理
植物细胞的全能性。
3.培养基
(1)发芽培养基:细胞分裂素浓度大于生长素浓度的培养基。
(2)生根培养基:生长素浓度大于细胞分裂素浓度的培养基。4.操作流程 考点二 影响植物组织培养的因素分析?
1.内因
(1)植物的种类;
(2)同一种植物材料的年龄、保存时间的长短、部位等。
2.外因
(1)营养物质:(2)植物激素——生长素与细胞分裂素:
两者使用比例及结果(如表):(3)外界条件:
①温度:大多数植物通常采用(25±2)℃的温度。
②光照:它对愈伤组织的生长和分化有很大影响。
③pH:进行菊花组织培养时pH应控制在5.8左右。【高考警示】
(1)植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染,确保无菌无毒。
(2)培养基中必须含有植物生长发育的全部营养物质。
(3)MS培养基与微生物培养基不同:
①微生物培养基包括水、无机盐、碳源、氮源和生长因子,以有机营养为主。
②MS培养基含有大量的无机营养,尤其是植物生长所必需的大量元素和微量元素。类型 植物组织培养技术?
【典例】(2012·山东高考)辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图。
(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的_________ 和 过程。 (2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是 。
培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值 (选填
“高”或“低”)时,有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时,
应采取的灭菌方法是 。
(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是 。
用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时,常用的酶是 和
纤维素酶。【解析】(1)由植物组织培养的过程可知,①为脱分化形成愈伤组织,②为愈伤组织再分化为根、芽。
(2)培养外植体需要用固体培养基,固体培养基的凝固剂为琼脂;生长素和细胞分裂素的比例低时利于发芽,高时利于生根;固体培养基要用高压蒸汽灭菌。
(3)外植体消毒一般用70%的酒精;由于植物细胞有细胞壁,所以将愈伤组织分离成单个细胞需要用纤维素酶和果胶酶。
答案:(1)脱分化(或去分化) 再分化
(2)琼脂 低 高压蒸汽灭菌 (3)70% 果胶酶 【互动探究】(1)上题图中过程①必须的外界条件有哪些?
提示:一定的营养物质、一定比例的激素和适宜的温度。
(2)对外植体消毒时,除上题(3)提到的物质外,还需要什么物质?
提示:5%的次氯酸钠溶液。【变式训练】如图所示,图Ⅰ为植物组织培养流程图,图Ⅱ为植物组织培养过程的部分示意图,请据图回答:(1)从理论上讲,植物细胞有形成再生植株的可能性,这是_____
的表现。
(2)图Ⅰ中外植体是指从植物 分离出来的,a、b分别
代表 和 过程。
(3)图Ⅰ中的②和图ⅡA中培养基上的培养物都是由无特定形态
与功能的细胞组成,称为 。
(4)图Ⅱ中的B中为胡萝卜根尖细胞,则培养成的新植株的叶片
的颜色是 ,这说明根尖细胞具有 。【解析】植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。植物
组织培养的基本过程是:外植体 愈伤组织 试管苗
完整的植物体;其中外植体是从植物器官、组织或原生
质体分离出来的。胡萝卜根尖细胞中含有该植物的全部基因;
其中含有控制叶片绿色性状的基因,所以由其培养成的新植株
的叶片也是绿色的。
答案:(1)植物细胞的全能性
(2)器官、组织、原生质体 脱分化 再分化
(3)愈伤组织
(4)绿色 控制叶片绿色性状的基因脱分化再分化1.如图所示为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,请据图回答下列问题:(1)图示所用技术叫 ,依据的理论基础是
。
(2)通过①产生的愈伤组织细胞与根的韧皮部细胞相比,在染色
体的数目上 ,所含基因 ;细胞的形态结构
,其原因是______________________________。
(3)①和②过程主要进行的细胞分裂方式为 ,②过程
除进行分裂外,还主要进行的生理活动是 。(4)要使愈伤组织正常分化为植物体,除营养物质、培养条件外,还必须注意植物生长素与 的比例。
(5)此过程要进行无菌操作,主要对 进行灭菌消毒,②过程需要光照的原因是___________________________。【解题指南】(1)考查实质:本题考查植物组织培养的过程及其特点。
(2)解题关键:愈伤组织是未分化的细胞集团。细胞的脱分化与再分化与植物激素的浓度有关。【解析】(1)图示技术为植物组织培养,其理论基础为植物细胞的全能性,需经过脱分化、再分化过程。
(2)(3)整个技术过程植物细胞进行有丝分裂和细胞分化,因此形成的愈伤组织与韧皮部细胞中染色体数目、基因均相同,但细胞形态、结构不同,是基因选择性表达的结果。
(4)(5)此技术应进行无菌操作,主要对外植体接种的固体培养基灭菌消毒,在培养基中除营养物质外,还应注意植物激素的种类及比例。由于愈伤组织再分化后,细胞形成叶绿体,故需要光照。答案:(1)植物组织培养 植物细胞的全能性
(2)相同 相同 不同 基因的选择性表达
(3)有丝分裂 细胞分化
(4)细胞分裂素
(5)培养基 芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照2.(2013·宁波模拟)宁夏是全国最适宜生产水果的生态区之一,生产的苹果浓缩果汁酸度优于其他地区的苹果,深受欧美市场欢迎,发展无病毒苗木成为建立高产优质商品苹果基地的重要措施。
(1)下面是宁夏农林科学院进行苹果试管苗培养的一般过程:
请填写a～c所表示的内容。
a. b. c. ?(2)实验室一般使用保存的培养基母液来制备MS固体培养基,配制母液时, 、 和有机物要浓缩5～10倍。
(3)该过程中a、c的启动关键在于培养基中所加生长素和细胞分裂素的浓度、 以及 。
(4)离体的植物细胞能发育成完整植株的原因是_____________
__________________________________________。
(5)醋杆菌是生产苹果醋必用的菌种,可以从食醋中分离得到纯化的醋杆菌。扩大培养醋杆菌时,一般采用平板倒置培养,原因是 。【解析】(1)离体的植物组织或细胞,在一定条件下培养,细胞会脱分化,形成愈伤组织。愈伤组织经植物激素诱导,再分化形成胚状体或丛芽。
(2)为便于保存,MS培养基的母液中,大量元素、微量元素和有机成分分别配成浓度为配方5～10倍的母液。(3)植物组织培养时,用植物激素诱导脱分化或再分化。生长素和细胞分裂素的浓度、使用顺序以及用量比例,是决定脱分化和再分化的关键。二者用量比例大体相同时,有利于诱导愈伤组织。生长素所占比例大时,有利于生根;细胞分裂素所占比例大时,有利于生芽。
(4)植物细胞具有本物种生物的全套遗传信息,因此可发育成一个完整的植物个体。
(5)正置的培养皿盖上会凝结水珠,水珠落入培养基造成污染,因此在培养微生物时,一般采用平板倒置培养。答案:(1)脱分化 愈伤组织 再分化
(2)大量元素 微量元素
(3)使用的先后顺序 用量比例
(4)植物细胞具有全能性
(5)防止培养皿盖上凝结的水珠落入培养基造成污染3.组织培养是近几年发展起来的一种植物无性繁殖技术,在繁殖名贵经济作物、珍稀濒危植物方面具有重要意义。以下是实验室进行植物组织培养的一般过程,请回答下列问题:(1)实验过程中涉及到的培养基有: 、生芽培养基、生根培养基。与微生物培养基相比,植物组织培养一般要添加生长素、 为生长调节剂。
(2)以下不属于植物组织培养使用到的设备和器材的是 。
①酒精灯 ②灭菌锅 ③接种环
④恒温培养箱 ⑤CO2培养箱 ⑥封口膜和橡皮圈(3)实验过程中,对自然生长的茎段进行消毒,常用的试剂是70%的乙醇和 。
(4)外植体接种后形成愈伤组织,在不同配比的激素诱导下,依次经历了 和生根两个阶段,形成试管苗。其中较高的BA/NAA配比有利于诱导愈伤组织形成 (根或芽)。
(5)在定植前需要对组培苗移栽至草炭土或蛭石中继续培养,其目的是_____________________________________________。【解析】(1)植物组织培养中涉及到多种培养基,它们是MS培养基、生芽培养基、生根培养基,这些培养基和微生物培养基不同的是要添加生长素、细胞分裂素作为生长调节剂。
(2)植物组织培养中用到的器材有:①酒精灯、②灭菌锅、④恒温培养箱、⑥封口膜和橡皮圈。
(3)外植体消毒时常用70%的乙醇和5%次氯酸钠溶液。(4)愈伤组织在植物激素的调节下,要依次经过生芽和生根两个阶段,才能形成试管苗;当BA/NAA配比高时诱导愈伤组织生芽,当BA/NAA配比低时诱导愈伤组织生根。
(5)定植前的移栽是对试管苗进行炼苗处理,使试管苗能更快地适应土壤环境。答案:(1)MS培养基 细胞分裂素
(2)③⑤ (3)5%次氯酸钠
(4)生芽 芽
(5)经过炼苗处理后,试管苗才能适应土壤种植4.(能力挑战题)回答下列有关植物组织培养的问题。
(1)用于植物组织培养的植物材料称为 。
(2)组织培养中的细胞,从分化状态转变为未分化状态的过程称为 。
(3)再分化阶段所用培养基中,含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比,未分化细胞群的变化情况如图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系:①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时,______________
___________________________________________________;
② ;
③ 。
(4)若植物激素Y是生长素,在植物组织培养中其主要作用是 ;则植物激素X的名称是 。
(5)生产上用试管苗保留植物的优良性状,其原因是_________
________________________________________________。【解析】(1)用于植物组织培养的离体植物器官、组织或细胞称为外植体。
(2)脱分化是让已经分化的细胞经过诱导后,失去其特有的结构和功能转变成未分化细胞的过程。
(3)分析图得出,植物激素X与植物激素Y浓度比等于1时,未分化的细胞群形成愈伤组织;大于1则形成芽,小于1时形成根。(4)植物组织培养中常用生长素和细胞分裂素,生长素的作用是促进细胞生长(纵向伸长)、分裂和分化。细胞分裂素的作用是促进细胞分裂。
(5)植物组织培养形成试管苗属于无性生殖,后代的遗传物质全部来自母体,不发生性状分离,便于保存优良性状。答案:(1)外植体 (2)去分化(脱分化)
(3)①未分化细胞群经分裂形成愈伤组织
②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时,未分化细胞群分化形成芽
③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时,未分化细胞群分化形成根
(4)促进细胞的生长(伸长)、分裂和分化 细胞分裂素
(5)组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖,后代不发生性状分离
