课题1植物芳香油的提取
植物芳香油的特点及提取
[自读教材·夯基础]
1．植物芳香油的来源、特点
(1)来源：植物器官，如玫瑰花用于提取玫瑰油，樟树树干用于提取樟油。
(2)特点：
①具有很强的挥发性；
②成分较复杂，主要包括萜类化合物及其衍生物。
2．植物芳香油的提取方法
(1)不同方法的选用依据：植物原料的特点。
(2)提取方法：
①蒸馏法：
a．原理：利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层。
b．分类依据：蒸馏过程中原料放置的位置。
类型：水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏。
c．局限性：由于水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题，因此对柑橘、柠檬等原料不适用。
②压榨法：主要适用于柑橘、柠檬芳香油的制备。
1．橘皮精油的提取能否选用水中蒸馏法？为什么？
提示：不可以。因为水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题。
2．玫瑰精油的提取能否用萃取法？为什么？
提示：可以。玫瑰精油不溶于水，易溶于有机溶剂。
[跟随名师·解疑难]
三种提取方法的归纳比较
项目
水蒸气蒸馏法
压榨法
萃取法
优点
简单易行，便于分离
生产成本低，易保持原料原来的结构和功能
产率高，易分离
局限性
会导致某些原料的焦糊和有效成分的水解
分离较为困难，出油率相对较低
使用的有机溶剂处理不当会影响提取物质量
实验原理
利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来
通过机械加压，压榨出植物中的芳香油
使含待提取物的原料溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获取提取物
方法步骤
水蒸气蒸馏↓分离油层↓除水过滤
石灰水浸泡、漂洗↓压榨、过滤、静置↓再次过滤
粉碎、干燥↓萃取、过滤↓浓缩
适用范围
适用于提取玫瑰精油、薄荷油等挥发性较强的芳香油
适用于柑橘、柠檬等易焦糊的原料
适用范围广、要求原料的颗粒尽可能小，能充分浸泡在有机溶剂中
[特别提醒]
(1)采用的方法是由植物原料的特点决定的。
(2)虽然三种方法的原理和操作过程不同，但都有过滤提纯这一环节。
实验设计与操作
[自读教材·夯基础]
1．玫瑰精油的提取
(1)用途：是制作高级香水的主要成分。
(2)性质：化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏。
(3)方法
(4)流程：
2.橘皮精油的提取
(1)提取方法：一般为压榨法。
(2)基本实验流程：
(3)压榨前用到的试剂及作用：
试剂是石灰水，经其浸泡有以下效果：
①能破坏细胞结构，分解果胶。
②防止橘皮压榨时滑脱。
③提高出油率。
(4)压榨时加入的试剂及作用：
①试剂：NaHCO3和Na2SO4，pH调到7～8。
②加入试剂的作用：使橘皮油与水分离。
(5)压榨液的处理：
压榨液的成分：橘皮精油、大量水分、糊状残渣、果蜡等。
具体操作：压榨液过滤液分层液粗制橘皮油橘皮精油。
①普通布袋过滤可以除去：固体物和残渣。
②用滤纸过滤可除去沉淀的杂质，但仍含有少量的水和果蜡。
[跟随名师·解疑难]
1．玫瑰精油提取操作的关键
(1)水蒸气蒸馏装置的分析：
有关蒸馏装置包括铁架台两个、酒精灯、石棉网、蒸馏瓶、橡胶塞、蒸馏头、温度计、直型冷凝管、接液管、锥形瓶，以及连接进水口和出水口的橡皮管，如下图。所有仪器必须事先干燥，保证无水。整套蒸馏装置可分为左、中、右三部分，其中左边的部分通过加热进行蒸馏，中间部分将蒸馏物冷凝，右边的部分用来接收。
①安装装置顺序：从左到右，自下而上(拆卸顺序相反)。
②温度计位置：温度计的水银球应与蒸馏烧瓶的支管口下沿保持水平。
③冷凝管中水流方向：从下方进水，上方出水，与蒸气流向相反。
④加热时防暴沸：垫石棉网，向液体中加入几片碎石或瓷片。
⑤烧瓶内液体量：烧瓶容积的1/3～2/3。
(2)除水：加入无水Na2SO4后，放置时间可适当长些。
(3)温度及时间：为提高产品质量，要严格控制蒸馏温度，可适当延长蒸馏时间。
(4)干玫瑰花也可用萃取的方法提取玫瑰精油。
2．橘皮精油提取操作的关键
(1)橘皮的处理：干燥粉碎后一定要用石灰水浸透，时间至少10
h以上。
(2)压榨液的处理：
①可在压榨液中加入明矾，促其沉淀变清。
②离心液的处理：
a．分离油层：用分液漏斗或吸管。
b．静置过滤：经离心后得到的油澄清而透明，但仍有少量水分和蜡状杂质，应在5～10
℃条件下静置5～7
d，使水分与杂质下沉，然后，将上层吸出，其余过滤，然后与上层混合。
植物有效成分提取的方法
[例1]
在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法。下列关于这三种方法的叙述，错误的是( )
A．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解出来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油
B．压榨法的实验原理是通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
C．萃取法的实验原理是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油
D．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
[解析] 蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油；压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取；萃取法使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油，它的适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中。
[答案] A
归纳拓展
水中蒸馏、水上蒸馏、水气蒸馏的区别
(1)这三种方法的基本原理相同，但原料放置位置不同。
①水中蒸馏：原料放在蒸馏容器的水中，水要完全浸没原料。
②水上蒸馏：容器中水的上方有筛板，原料放在筛板上，水量以沸腾时不浸湿原料为宜。
③水气蒸馏：蒸馏容器下方有一排气孔，连接外源水蒸气，上方有筛板，上面放原料。
(2)各自特点：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。
玫瑰精油的提取
[例2]
据图完成下列问题：
(1)水蒸气蒸馏装置，包括____________、____________、____________三部分。
(2)蒸馏过程中，要控制好________、________来提高产品质量，如果提取的是高沸点成分的芳香油，为了提高产品质量和得油率，可采取________。
(3)写出粗提取玫瑰精油的实验步骤：
①在开花的________(时期)采收玫瑰花瓣，与清水以________________的比例进行混合。
②在________________装置中进行蒸馏，在锥形瓶中收集到________(颜色)的乳浊液。
③向乳浊液中加入________，增加盐的浓度，静置出现________。
④用________将其两层分开，得到油层。
⑤向油层中加入一些________吸水，静置约________，过滤得到的液体为玫瑰精油。
[解析] 水蒸气蒸馏装置包括蒸馏装置、冷凝装置、油分离装置三部分。蒸馏过程中，要控制好温度、加热蒸馏时间来提高产品品质。如果提取的是高沸点成分的芳香油，为了提高产品质量和得油率，可采取减压蒸馏法。
[答案] (1)蒸馏装置 冷凝装置 油分离装置
(2)温度 加热蒸馏时间 减压蒸馏法
(3)①盛期 质量比为1∶4 ②水蒸气蒸馏 乳白色 ③NaCl 油水分层 ④分液漏斗 ⑤无水硫酸钠 12
h
归纳拓展
是否提取出了精油的标准
观察提取出的玫瑰精油或橘皮精油，从颜色、气味等方面来评价所提取的精油的纯度和质量。从玫瑰花提取的芳香油是浅黄色至黄色的液体，并带有甜韵的玫瑰香；从橘皮提取的橘皮精油无色透明，具有诱人的橘香味。
[随堂基础巩固]
1．植物芳香油是天然香料，下列有关说法错误的是( )
A．植物芳香油是从植物不同器官提取的
B．植物芳香油易溶于有机溶剂，具有挥发性
C．植物芳香油组成简单，主要由苯组成
D．用玫瑰花提取的玫瑰油是植物芳香油的一种
解析：选C 植物芳香油组成成分复杂，主要包括萜类化合物及其衍生物，不是苯类化合物。
2．玫瑰精油被称为“液体黄金”，其提取方法( )
A．只能用水蒸气蒸馏法
B．可用蒸馏法和压榨法
C．可用蒸馏法和萃取法
D．可用压榨法和萃取法
解析：选C 玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂。因此，用玫瑰花提取精油，根据玫瑰花的干湿情况可采用不同的提取方法，鲜玫瑰花可采用水蒸气蒸馏法，干玫瑰花可使用有机溶剂萃取法，一般不采用压榨法。
3．在玫瑰精油提取过程中，依次用到清水、氯化钠、无水硫酸钠，它们的作用分别是( )
A．溶解、萃取、除水
B．蒸馏、萃取、除颗粒杂质
C．蒸馏、油水分层、除水
D．溶解、油水分层、除水
解析：选C 在提取玫瑰精油的过程中，加入清水共沸，可以通过水分子向原料细胞中渗透，使植物中的芳香油成分向水中扩散，并随水分蒸馏出来；加入NaCl的目的是加大水的比重使油水乳化液分层，便于分液；加无水硫酸钠可以除去芳香油中的水分，提高产品纯度。
4．有一年，我国某地由于柑橘大实蝇的危害，橘农遭受了很大的损失，当地政府想尽一切办法帮助橘农尽量减少损失。
(1)有人想提取橘皮精油获取利润，一般提取橘皮精油的方法是__________法，用这种方法提取橘皮精油的主要步骤是：石灰水浸泡、漂洗、________、__________、静置、__________。
(2)橘皮精油的提取不采取水中蒸馏法，是因为水中蒸馏会导致原料__________和有效成分__________等问题。
(3)在提取橘皮精油时，橘皮在石灰水中的浸泡时间为__________以上，并且橘皮要浸透，这样才会得到高的出油率。
(4)从橘皮中提取的橘皮精油的特点是________，具有诱人的橘香味。
(5)某橘农发现自家有一株橘树具有抗虫性状，欲利用组织培养技术大量繁殖，但组织培养的选材非常关键，植物材料的选择直接关系到实验的成败。若用花药进行离体培养则应选择花粉发育至__________期的花药进行培养成功率最高。确定花粉发育时期最常用的方法有__________法，某些植物的花粉细胞不易着色，需采用______________法。
解析：(1)提取橘皮精油的方法为压榨法，主要步骤有浸泡、漂洗、压榨、过滤、静置、再次过滤。(2)水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题。(3)橘皮在石灰水中的浸泡时间为10
h以上。(4)橘皮精油的特点是无色透明。(5)单核期细胞核由中央移向细胞一侧时的花药培养成功率高。确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法。某些植物的花粉不易着色，需采用焙花青 铬矾法。
答案：(1)压榨 压榨 过滤 再次过滤
(2)焦糊 水解 (3)10
h (4)无色透明
(5)单核 醋酸洋红 焙花青—铬矾
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下列属于植物芳香油理化性质的是( )
①具有较强的挥发性 ②易溶于水 ③易溶于有机溶剂 ④具有特殊的植物香味
A．①②③
B．②③④
C．①③④
D．①②④
解析：选C 植物芳香油的特点是有特殊的植物香味和较强的挥发性，且不易溶于水，易溶于有机溶剂。
2．根据蒸馏过程中的什么标准，将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏( )
A．原料的种类
D．原料的特性
C．原料放置的位置
D．原料的成分
解析：选C 在蒸馏过程中，按照原料放置的位置，可以将水蒸气蒸馏法划分为水上蒸馏、水中蒸馏和水气蒸馏。
3．橘皮精油的主要成分及一般提取方法为( )
A．柠檬酸、萃取法
B．柠檬烯、压榨法
C．柠檬烯、水中蒸馏法
D．柠檬酸、蒸馏法
解析：选B 橘皮精油主要贮藏在橘皮部分，其主要成分为柠檬烯。由于橘皮精油的有效成分在用水气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题，所以一般采用压榨法。
4．蒸馏时要提高产品质量，应采取的措施是( )
A．提高蒸馏温度，延长蒸馏时间
B．提高蒸馏温度，缩短蒸馏时间
C．降低蒸馏温度，缩短蒸馏时间
D．严控蒸馏温度，延长蒸馏时间
解析：选D 蒸馏时许多因素都会影响产品的品质，如蒸馏温度的过高或过低、蒸馏时间太短等。如果要提高产品质量，就要严控蒸馏温度，延长蒸馏时间。
5．新鲜的柑橘皮中含有大量的果蜡、果胶和水分，压榨之前，需要将柑橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡。下列叙述错误的是( )
A．石灰水能破坏细胞结构、分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱
B．石灰水是强碱，浸泡主要是为了中和柑橘皮中的酸性物质
C．浸泡后的柑橘皮要用流水漂洗，避免与皮肤接触
D．橘皮在石灰水中的浸泡时间应在10
h以上
解析：选B 压榨法提取橘皮精油使用石灰水浸泡的原理是石灰水能够破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率，而不是与酸性物质发生中和反应；石灰水有强碱性，所以应避免与皮肤接触；为提高出油率浸泡时间要达10
h以上。
6．下列对于用蒸馏法、萃取法、压榨法来提取芳香油的适用范围的叙述，正确的是( )
A．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
B．压榨法适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中
C．萃取法适用于提取柑橘、柠檬等易焦糊的原料
D．玫瑰油、薄荷油、薰衣草油等芳香油主要通过压榨法获得
解析：选A 萃取法适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中；压榨法适用于提取柑橘、柠檬等易焦糊的原料；玫瑰油、薄荷油、薰衣草油等芳香油主要通过蒸馏法获得。
7．玫瑰精油提取的过程是( )
A．鲜玫瑰花＋水→水蒸气蒸馏→油水混合物→分离油层→除水
B．鲜玫瑰花＋水→油水混合物→水蒸气蒸馏→分离油层→除水
C．鲜玫瑰花＋水→油水混合物→除水→分离油层
D．鲜玫瑰花＋水→油水混合物→分离油层→水蒸气蒸馏→除水
解析：选A 玫瑰精油提取的一般流程是将鲜玫瑰花和清水先按1∶4的质量比混合，然后利用水蒸气蒸馏法获得油水混合物，再加入NaCl，分离油层，进而加入无水Na2SO4将油层中的水进一步除去，最后过滤获得玫瑰精油。
8．制取橘皮精油的过程，需先后进行a、b两次过滤，则橘皮精油为( )
A．经过a后的滤液
B．经过a和b后的滤液
C．经过b后的滤液
D．经过a后静置处理的上清液和b后的滤液
解析：选D 橘皮压榨先用普通布袋过滤，静置后分离出上清液M，将M在5～10
℃下静置5～7
d，使杂质沉淀，分离出上清液N，剩余部分用滤纸过滤，得到滤液P，P＋N即是最终的橘皮精油。
二、非选择题(共26分)
9．(13分)柠檬油是植物芳香油的一种，它是一种广谱性的杀虫剂，它可杀死蚊子、苍蝇、蟑螂和臭虫等害虫，以及危害粮食、蔬菜的常见害虫，包括其幼虫、蛹等，被称为一种绿色杀虫剂。
(1)柠檬油的挥发性________，易溶于________，密度比较________。
(2)提取柠檬油常用的原料是柠檬花与柠檬果皮，嫩的花朵在蒸馏过程中，精油易被水蒸气分子破坏，所以可采用________法。柠檬果皮中精油的提取宜采用________法，此种方法是通过________将液相从固液两相混合物中分离出来，必经步骤为：
①A是________，目的是________________________________________________
______________________________________________________________________。
②B是________________，目的是_________________________________________。
③C过程为________，目的是____________________________________________。
④实验过程中浸泡橘皮后，需用清水洗涤，其目的是____________________。
答案：(1)强 有机溶剂 小 (2)萃取 压榨 机械压缩力 ①石灰水 破坏细胞结构，分解果胶，防止压榨时果皮滑脱，提高出油率 ②0.25%的小苏打和5%的硫酸钠 使精油易与水分离 ③过滤 除去固体物和残渣 ④除去石灰水
10．(13分)下列是与芳香油提取相关的问题，请回答：
(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有____________的性质。
蒸馏时收集的蒸馏液________(填“是”或“不是”)纯的玫瑰精油，原因是___________________________________________________________________________。
(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和______。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是________________________________________________________________________。
(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会________，原因是________________。
(4)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度________的地方，目的是_____________________________________________________________________________。
(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如下图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为________
d左右。
(6)从薄荷叶中提取薄荷油时________(填“能”或“不能”)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)水蒸气蒸馏法的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层。玫瑰精油具有易挥发、难溶于水、化学性质稳定等性质，故适合用水蒸气蒸馏法提取，收集的蒸馏液为油水混合物。(2)蒸馏时许多因素都会影响产品的品质，如蒸馏温度、时间等。在一定范围内随着蒸馏时间的延长，精油的提取量会增加，但因原料量一定，故超过一定时间后，提取量不再增加。(3)蒸馏过程中要进行冷却，让混合物重新分出油层和水层。若不冷却则会有部分玫瑰精油随水蒸气挥发而流失，使精油提取量下降。(4)因玫瑰精油易挥发，故密封不严的瓶装玫瑰精油应存放在温度较低的地方，以减少玫瑰精油的挥发。(5)提取精油时采摘花的最适时间为花中精油的相对含量最高的时间，即a天左右。(6)因薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似：易挥发、难溶于水等，故也可用与玫瑰精油相同的方法提取。
答案：(1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定 不是 玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物
(2)蒸馏温度 在一定的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加
(3)下降 部分精油会随水蒸气挥发而流失
(4)较低 减少挥发 (5)a (6)能 薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似
1．植物芳香油具有很强的挥发性，主要包括萜类化合物及其衍生物。
2．植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等。
3．玫瑰精油的提取一般用水蒸气蒸馏法。其流程是：
4．橘皮精油的提取一般用压榨法。其流程是：石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮油。阶段质量检测(一) 传统发酵技术的应用
(A卷 学业水平达标)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．在果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作过程中，用到的主要微生物分别是( )
A．醋酸菌、酵母菌、毛霉、乳酸菌
B．酵母菌、醋酸菌、毛霉、乳酸菌
C．毛霉、醋酸菌、乳酸菌、酵母菌
D．酵母菌、乳酸菌、毛霉、醋酸菌
解析：选B 果酒制作利用的是酵母菌的无氧发酵，果醋制作利用的是醋酸杆菌的有氧发酵；毛霉是一种丝状真菌，具有发达的白色菌丝，它的菌丝可分为直立菌丝和匍匐菌丝，繁殖方式为孢子生殖，新陈代谢类型为异养需氧型，应用于腐乳等发酵工艺；制作泡菜所用微生物是乳酸菌，其代谢类型是异养厌氧型。在无氧条件下，将糖分解为乳酸。
2．下列关于果酒、果醋、腐乳、泡菜制作过程的叙述正确的是( )
A．发酵菌群均为原核细胞
B．均需高温、高压灭菌
C．均可以使用自然菌种
D．均需控制无氧条件
解析：选C 果醋发酵利用的是醋酸菌，为原核生物；果酒的制作利用酵母菌的无氧发酵、腐乳的制作需要多种菌共同作用，但毛霉起主要作用，都是真核生物；泡菜的制作原理是乳酸菌的厌氧发酵，乳酸菌是原核生物。这些制作过程都可以使用自然菌种。腐乳的制作不需要高温，制作果醋不仅需要高温高压灭菌，还需要氧气。
3．下列关于果醋制作的说法正确的是( )
A．醋酸菌是好氧菌，在制作过程中要一直打开发酵瓶
B．在制作葡萄醋的过程中，温度应严格控制在18～25
℃
C．当糖源不足时，醋酸菌可将酒精直接转变为醋酸
D．制作果醋时，中断通氧可能会引起醋酸菌死亡
解析：选D 果醋制作过程中，一直打开发酵瓶会造成杂菌污染，温度应严格控制在30～35
℃；醋酸菌是一种好氧菌，所以在制作果醋过程中需通氧气。
4．下列操作不会引起泡菜污染的是( )
A．坛盖边沿的水槽注满水，并且时常补充水槽中的水
B．腌制时温度过高，食盐量过低
C.腌制的时间过短
D．盐水入坛前不煮沸，直接入坛
解析：选A 泡菜的腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐用量。若温度过高、食盐用量过低，腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖。盐水在入坛前需先煮沸杀菌，冷却后再入坛。
5．下列关于果酒、果醋、腐乳制作的叙述，正确的是( )
A．制作果酒时应反复冲洗葡萄以避免杂菌污染
B．制作果醋时应适时通入空气以保证有关菌种正常代谢
C．制作腐乳时酒精的含量高于12%时会加快腐乳的成熟
D．三种发酵技术涉及的微生物均具有核膜包被的细胞核
解析：选B 制作果酒时的酵母菌来自葡萄的表面，为避免菌种流失，冲洗葡萄要适当。制作果醋的醋酸菌是一种好氧细菌，只有在有氧气的条件下才能生长繁殖。制作腐乳时，酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系，一般应控制在12%左右。酵母菌、毛霉是真核生物，醋酸菌是原核生物，它们结构上的最大区别在于原核生物没有核膜包被的细胞核。
6．变酸的果酒表面长的一层膜、泡菜坛内长的一层白膜、腐乳外部的一层白色致密的“皮”，它们分别是由哪种菌的繁殖形成的( )
A．醋酸菌、酵母菌、毛霉
B．酵母菌、毛霉、醋酸菌
C．醋酸菌、乳酸菌、毛霉
D．酵母菌、醋酸菌、乳酸菌
解析：选A 变酸的果酒表面长的一层膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的菌膜；泡菜坛内长的一层白膜是由酵母菌繁殖形成的；腐乳外部的一层白色致密的“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的毛霉的匍匐菌丝。
7．腐乳制作过程中，豆腐含水量、盐的用量、发酵温度和酒的用量等均会影响腐乳的风味和质量。下列相关叙述错误的是( )
A．豆腐含水量过高，腐乳不易成形
B．加盐量过多，腐乳硬度会增大
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D 制作腐乳时应选用含水量约为70%的豆腐，若豆腐含水量过高，腐乳不易成形；盐能使豆腐中水分析出，故加盐量过多，腐乳硬度会增大；前期发酵温度若过低，则毛霉的生长受到影响，腐乳“皮”(即毛霉的菌丝)不易形成；酒的用量过多会抑制蛋白酶的作用，导致后期成熟时间延长。
8．测定泡菜样品中亚硝酸盐的含量时，氢氧化铝乳液的作用是( )
A．与亚硝酸盐发生颜色反应
B．提取泡菜样品中的亚硝酸盐
C．吸附泡菜汁中的杂质，使泡菜汁透明澄清
D．用于制备标准显色液
解析：选C
测定泡菜样品中亚硝酸盐的含量时，氢氧化铝乳液的作用是吸附泡菜汁中的色素与杂质，使泡菜汁透明澄清，便于显色反应的呈现。
9．下列有关腐乳的叙述正确的是( )
①腐乳的制作主要是利用了微生物发酵的原理，主要参与的微生物是青霉
②用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形
③豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝，严格地说是直立菌丝，豆腐中还有匍匐菌丝
④决定腐乳特殊口味的是卤汤
⑤腐乳的营养丰富，是因为大分子物质经过发酵作用分解成小分子且易于消化吸收的物质
⑥卤汤中含酒量应该控制在21%左右，酒精含量过高，腐乳成熟的时间会延长；含量过低，不足以抑制微生物的生长
A．①②③④
B．②③④⑤
C．③④⑤⑥
D．①④⑤⑥
解析：选B 参与腐乳制作的微生物主要是毛霉，豆腐上生长的白毛就是毛霉的直立菌丝；毛霉产生的蛋白酶、脂肪酶能将蛋白质和脂肪分别水解为小分子的肽和氨基酸、甘油和脂肪酸；用来制作腐乳的豆腐一般含水量为70%左右；卤汤直接关系着腐乳的色、香、味，卤汤中酒的含量应该控制在12%左右。
10．下列有关叙述，错误的是
( )
A．参与果酒发酵和果醋发酵的微生物都含有线粒体
B．果酒制成后需将装置转移至温度较高的环境中并通入氧气即可制作果醋
C．在腐乳制作过程中必须有能生产蛋白酶的微生物参与
D．参与果酒、果醋和腐乳制作的主要菌种都含有细胞壁
解析：选A 参与果酒发酵和果醋发酵的微生物都可以进行有氧呼吸，但醋酸菌不含线粒体，A错误；果酒制成后需将装置转移至温度较高的环境中，同时要通入氧气，方可制作果醋，B正确；在腐乳制作过程中，必须有能生产蛋白酶的微生物(毛霉)参与，C正确；参与果酒、果醋和腐乳制作的主要菌种都含有细胞壁，D正确。
11．下列关于传统发酵技术的叙述，错误的是( )
A．家庭制作果酒、果醋、腐乳可以不用专门接种
B．制作果酒、果醋、腐乳的主要菌种都能进行有氧呼吸
C．制作果酒、果醋、腐乳的主要菌种，只有毛霉是真核生物
D．制作果酒、果醋、腐乳过程中所需温度最高的是果醋的制作
解析：选C 制作果酒、果醋、腐乳的主要菌种分别是酵母菌、醋酸菌和毛霉，三者都能进行有氧呼吸，其中酵母菌、毛霉属于真核生物。家庭制作果酒、果醋、腐乳可以不用专门接种。制作果酒、果醋、腐乳过程中所需温度分别是：18～25
℃、30～35
℃、15～18
℃，温度最高的是果醋的制作。
12．下图装置可用于生物技术实践的相关实验，下列有关叙述错误的是( )
A．两种装置都可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作
B．利用装置甲制作腐乳时，应随着豆腐块层数的加高而增加盐量
C．用装置乙制作果酒时温度应控制在30
℃左右，制作果醋时应适当降温
D．装置乙的排气口通过一个长而弯曲的胶管，可防止空气中微生物的污染
解析：选C 两种装置都可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作；利用装置甲制作腐乳时，应随着豆腐块层数的加高而增加盐量；用装置乙制作果酒时温度应控制在18～25
℃，制作果醋时温度应控制在30～35
℃；装置乙的排气口通过一个长而弯曲的胶管，可防止空气中微生物的污染。
二、非选择题(共52分)
13．(16分)(2016·全国甲卷)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。回答下列问题：
(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的__________中进行，其产物乙醇与__________试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵母菌细胞的________________中进行。与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增殖速度__________。
(2)第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，根据醋酸杆菌的呼吸作用类型，该过程需要在____________条件下才能完成。
(3)在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度__________(填“低于”或“高于”)第二阶段的。
(4)醋酸杆菌属于__________核生物，其细胞结构中______(填“含有”或“不含有”)线粒体。
解析：(1)图中过程①和②是酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇的过程，无氧呼吸的场所是细胞质基质。乙醇可用酸性重铬酸钾试剂检测，颜色由橙色变为灰绿色。过程③为有氧呼吸的第二和第三阶段，场所为线粒体。在有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸，产生更多的能量供酵母菌繁殖利用，故有氧条件下酵母菌的繁殖速度更快。(2)醋酸杆菌是好氧型细菌，因此，在醋酸杆菌作用下，将乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。(3)在生产过程中，第一阶段酵母菌产生乙醇的适宜温度为18～25
℃，第二阶段醋酸杆菌产生醋酸的适宜温度为30～35
℃，第一阶段的温度低于第二阶段的。(4)醋酸杆菌属于原核生物，原核细胞中的细胞器只有核糖体一种，不含线粒体。
答案：(1)细胞质基质 重铬酸钾 线粒体 快
(2)有氧 (3)低于 (4)原 不含有
14．(16分)(1)在腐乳的制作过程中，有多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是______。产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的________，________可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
(2)在腐乳制作时，要加盐腌制，其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
要制作出色香味俱全的腐乳，关键在于________的配制。
(3)在制作腐乳、果醋、泡菜的过程中，需要氧气的是____________。
(4)现代工厂化生产果酒，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)某同学人工自酿葡萄酒时，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______，后者再转化为________(物质)。
解析：(1)在腐乳的制作过程中，有多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉等微生物。产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。(2)在腐乳制作时，要加盐腌制，其目的是析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，同时抑制其他微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。要制作出色香味俱全的腐乳，关键在于卤汤的配制。(3)根据微生物的代谢特点，可以判断出在制作腐乳、果醋、泡菜的过程中，需要氧气的是腐乳、果醋制作过程。(4)现代工厂化生产果酒，通过对用具、原料等进行消毒灭菌来消除杂菌，以防止杂菌影响酵母菌正常发酵。(5)醋酸菌是需氧型微生物，在较高温度、有氧条件下可以将糖类、乙醇等转化成醋酸。
答案：(1)毛霉 肽和氨基酸 脂肪酶
(2)析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，同时抑制其他微生物的生长；避免豆腐块腐败变质 卤汤
(3)制作腐乳、果醋
(4)对原料和设备进行消毒和灭菌
(5)醋酸菌 乙醇 乙醛 醋酸
15．(20分)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0.3～0.5
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菜中不得超过20
mg/kg。膳食中的绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿液排出，只有在特定的条件下，才会转变成致癌物质——亚硝胺。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，可以估测出泡菜液样中亚硝酸盐的含量。
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，制作的泡菜溶液发生腐败，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，哪种更适合用作实验材料？__________。理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
⑤制作：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)下面是该生物活动小组记录的3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
d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：泡菜是乳酸菌在无氧环境下发酵产生乳酸而制作的。测定亚硝酸盐的原理是亚硝酸盐与某些化学物质反应后生成的玫瑰红色染料。由于是根据颜色反应判断亚硝酸盐含量，因此不能选用有颜色的材料。(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，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，一直处于较低的数值，但容易成为咸腌菜。
答案：(1)①利用乳酸菌在无氧的环境下大量繁殖并发酵产生乳酸而制作泡菜
②玫瑰红 目测对比
④白萝卜 可避免植物中色素对显色反应的干扰
⑤制作(或培养、发酵)条件
⑥表如下：
食盐浓度亚硝酸盐含量发酵天数
3%(1号坛)
5%(2号坛)
7%(3号坛)
第3天
第5天
第7天
……
(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 咸腌菜课题2月季的花药培养
花粉发育与花药离体培养
[自读教材·夯基础]
1．被子植物的花粉发育
(1)花粉：由花粉母细胞经过减数分裂形成的单倍体的生殖细胞。
(2)花粉发育过程及特点：
(3)被子植物花粉的发育过程图示：
2．产生花粉植株的两种途径
(1)过程图示：
(2)形成原因：主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。
3．影响花药培养的因素
(1)主要因素：
①材料的选择：
a．不同植物的诱导成功率很不相同。
b．就同一种植物来说，花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株。
c．一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。
②培养基的组成：培养基的成分及比例对花药培养也有影响。
(2)其他因素：亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度等。
1．花粉发育时期的单核期细胞具有哪些特征？
提示：细胞含有浓厚的原生质，核位于细胞的中央；随着细胞不断长大，细胞核由中央移向细胞一侧并分裂成一个生殖细胞核和一个花粉管细胞核，进而形成两个细胞——营养细胞和生殖细胞。
2．选取材料时，为什么要选取处于适宜时期的花药？
提示：因为花粉发育的过程中，只有某一时期对离体刺激敏感。选择单核期以前的花药接种，质地幼嫩，极易破损；选择单核期以后的花药接种，花瓣已有松动，又给材料的消毒带来困难。
[跟随名师·解疑难]
1．花粉发育的“四分体”与动物细胞减数分裂过程中“四分体”的比较
(1)被子植物花粉发育过程中的“四分体”是指由1个花粉母细胞经过减数分裂产生的连在一起的4个单倍体细胞，即“四分体”中的“四”指的是4个小孢子细胞。
(2)减数分裂中的“四分体”是指在联会状态下的一对同源染色体，因为含有4条染色单体，所以叫做“四分体”，即“四分体”中的“四”指的是4条染色单体。
2．菊花茎段组织培养与月季花药培养比较
项目内容
菊花组织培养
月季的花药培养
理论依据
细胞的全能性
基本过程
脱分化→再分化
外植体细胞类型
体细胞
生殖细胞
操作流程
制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培
选材→消毒→接种→培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育
影响因素
选材、营养、激素、pH、温度、阳光等
培养结果
正常植株
单倍体植株
生殖方式
无性生殖
有性生殖
可育性
可育
高度不育，秋水仙素处理，使染色体加倍后可育
[特别提醒] 花粉是小孢子母细胞先经过减数分裂再经有丝分裂形成的，因此，花粉是单倍体的生殖细胞。两个精子和一个营养细胞的细胞核的基因型相同。
花药培养的操作过程
[自读教材·夯基础]
1．在剥离花药时，为什么要尽量不损伤花药，还要彻底去除花丝？
提示：损伤花药接种后容易从受伤部位产生愈伤组织；与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。
2．培养形成的植株还需要怎样处理才能发育成正常植株？为什么要作进一步的鉴定和筛选？
提示：用秋水仙素处理幼苗。因为花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体倍性的变化。
[跟随名师·解疑难]
1．镜检花粉发育时期的方法比较
项目
醋酸洋红法
焙花青—铬矾法
不同点
方法的使用
常用的方法
花粉细胞核不易着色时，使用该方法
步骤
将花药放在载玻片上→滴1滴1%醋酸洋红→用镊柄捣碎花药→盖上盖玻片→镜检
花药在卡诺氏固定液中固定20
min→取出，放在载玻片上→焙花青—铬矾溶液染色→盖上盖玻片→镜检
现象
花粉细胞核染成深红色
花粉细胞核染成蓝黑色
相同点
都可通过镜检来确定花粉是否处于适宜的发育期
2．花粉植株出现染色体组数目变化的原因分析
在花药培养过程中，尤其是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体组数目的变化，其原因有以下几个方面：
(1)花粉细胞的融合。
(2)接种花粉过程中混有小孢子母细胞。
(3)在材料的低温预处理时低温抑制了纺锤体的形成。
(4)在双核期时，生殖细胞核和花粉管细胞核并没有形成两个细胞，而是两个核发生了融合。
[特别提醒] 与菊花外植体消毒相比较，月季花蕾在酒精消毒前，不需要预先用流水冲洗、洗衣粉洗涤和软刷刷洗。
被子植物的花粉发育
[例1]
关于被子植物花粉的形成，说法正确的是( )
A．花粉的发育要经历四分体期、单核期和双核期
B．花粉是花粉母细胞经有丝分裂形成的
C．花粉发育经历的四分体期和减数第一次分裂的四分体时期的含义相同
D．花粉母细胞形成花粉粒中精子的过程是一系列减数分裂的过程
[解析] 花粉是花粉母细胞经减数分裂及有丝分裂形成的，经历四分体期、单核期和双核期等阶段。花粉粒中的生殖细胞经有丝分裂产生2个精子。四分体期指4个小孢子连在一起，而减数分裂的四分体时期是指同源染色体配对后，1个四分体含4条染色单体的阶段。
[答案] A
归纳拓展
花粉粒的类型
(1)二核花粉粒：成熟的花粉粒中，只含花粉管细胞核和生殖细胞核(精子在花粉管中形成)。
(2)三核花粉粒：有些植物的花粉，在成熟前，生殖细胞进行一次有丝分裂，形成两个精子，这样的花粉在成熟时，含有一个营养核和两个精子核。
花药离体培养
[例2]
下列有关花药离体培养的几种说法，错误的是( )
A．材料的选择最常用的方法是焙花青—铬矾法，这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色
B．材料消毒时需先用酒精浸泡，然后用氯化汞或次氯酸钙溶液浸泡，最后用无菌水冲洗
C．接种花药后一段时间内不需要光照，但幼小植株形成后需要光照
D．若接种的花药长出愈伤组织或形成胚状体后，要适时转换培养基，以便进一步分化成再生植株
[解析] 确定花粉发育的时期最常用的方法是醋酸洋红法，有些植物细胞核不易着色时，需采用焙花青—铬矾法。在形成愈伤组织或胚状体前，没有叶绿素的形成，不进行光合作用，不需要光照；幼小植株形成后开始进行光合作用，需要光照。花药离体培养的不同阶段，对主要营养的需求不一样，所以要适时转换培养基。
[答案] A
归纳拓展
月季组织培养中的三种培养基及使用顺序
(1)脱分化培养基：1
000
mL
MS培养基加入0.4
mg
2，4 D、0.2
mg
KT、4
mg
IAA。
(2)生芽培养基：MS培养基中添加GA、IBA和BA，质量浓度分别为0.1
mg/L、0.5
mg/L和1
mg/L。
(3)生根培养基：MS培养基各成分用量减半，添加IAA，质量浓度为1.5
mg/L。
三者使用的顺序为：先用脱分化培养基，再用生芽培养基，然后用生根培养基。如果先用生根培养基，再用生芽培养基，则不能生芽。
[随堂基础巩固]
1．下列有关被子植物花粉发育的说法，错误的是( )
A．被子植物精子的形成是直接减数分裂的结果
B．花粉粒是在花药中的花粉囊中形成的
C．花粉粒在发育过程中，核先位于细胞中央，然后再移到细胞的一侧
D．被子植物花粉的发育要经历四分体时期、单核期和双核期等阶段
解析：选A 花粉母细胞(小孢子母细胞)先经减数分裂形成4个小孢子，核位于细胞中央，取得营养，不断长大。随着细胞扩大，细胞核由中央移至细胞的一侧，然后每个花粉粒的细胞核再经有丝分裂形成双核的花粉粒，进一步形成一个营养细胞和一个生殖细胞。生殖细胞再进行一次有丝分裂，形成两个精子。
2．下列关于花药培养过程中应注意的事项中正确的是( )
A．花药培养成功与否与材料选择无关
B．花药培养成幼苗后，一定不能分瓶培养
C．花药培养成幼苗的过程中，除了适宜的温度、pH等，还要始终进行光照
D．一般地讲，材料选在单核期的花药其培养成功率较高
解析：选D 花粉植株能否培养成功受多种因素影响，其中材料的选择与培养基组成是主要影响因素；对一般植物来讲选择单核期往往成功率最高；在花粉培养到幼苗阶段的前期，不需光照；当培养获得愈伤组织或幼小植株时必须分瓶培养，才能诱导愈伤组织分化或幼苗分开。
3．在花药培养过程中，需要对培育出来的植株作进一步的鉴定和筛选，目的是看其( )
A．是否有染色体丢失
B．是否有基因突变
C．是否出现染色体倍性变化
D．是由哪种形式形成的
解析：选C 在花药离体培养过程中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体倍性的变化，因此还需要对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选。
4．请回答下列与植物组织培养有关的问题：
(1)被子植物的雄蕊通常包含花丝、花药两部分，后者为囊状结构，内部含有许多花粉。一个成熟花粉粒可形成两个细胞即________、________。
(2)被子植物花粉的发育要经历____________、____________和__________等阶段。正常情况下，一个基因型为AaBb(两对基因分别位于两对同源染色体上)的小孢子母细胞能形成________个精子，精子的基因型有________种。
(3)月季的花药培养中，花药发育期的选择很重要，一般用________法染色，然后通过镜检确定花粉是否处于适宜的发育期。
(4)获取的花蕾需要消毒，常用的消毒剂有________________(至少写出两种)。
(5)消毒后的花蕾，在剥离花药时，要彻底去除花丝，这是因为________________________________________________________________________。
解析：(1)一个成熟花粉粒可形成生殖细胞和营养细胞。(2)被子植物花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期等阶段；基因型为AaBb的小孢子母细胞经减数分裂形成4个小孢子，再经有丝分裂形成8个精子，共有2种基因型。(3)一般选用醋酸洋红染色法确定花粉发育的时期。(4)常用70%的酒精、0.1%的氯化汞溶液(或1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液)对获取的花蕾进行消毒。(5)与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。
答案：(1)生殖细胞 营养细胞 (2)小孢子四分体时期 单核期 双核期 8 2 (3)醋酸洋红 (4)70%的酒精、0.1%的氯化汞溶液(或70%的酒精、1%的次氯酸钙溶液，或70%的酒精、饱和漂白粉溶液) (5)与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．月季的花药培养过程的难点之一是材料的选择。下列有关材料选择的叙述，正确的是( )
A．从花药来看，应当选择盛花期的花药
B．从花粉来看，应当选择小孢子四分体期的花粉
C．从花蕾来看，应当选择略微开放的花蕾
D．从检测花粉的实验方法看，应当用显微镜观察已染色的花粉样品临时装片
解析：选D 从花药来看，应当选择初花期的花药；从花粉来看，应当选择单核期的花粉；从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾。
2．某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是( )
A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗
B．采用花粉粒组织培养获得单倍体苗
C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上
D．采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养
解析：选B 利用扦插、嫁接的方法也能快速繁殖，且保持亲代的优良性状；花粉粒为雄配子，其离体培养可获得单倍体幼苗，但获得的单倍体植株是高度不育的，且不能保持亲代的优良性状；用植物的体细胞进行植物组织培养，可快速繁殖且保持亲本优良性状。
3．接种和培养花药时应注意的事项全对的一组是( )
①不损伤花药 ②彻底去除花丝 ③幼小植株形成后需要光照 ④花药开裂释放出的幼小植株会分别发育成单倍体，无需分开
A．①②③
B．①②④
C．②③④
D．①③④
解析：选A 花药受损伤，易从受损部位产生愈伤组织；与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成；幼小植株形成后需见阳光，由异养转变为自养；花药开裂释放出的胚状体要尽快分开，分别移植到新培养基上，否则这些植株将难以分开。
4．下列影响花药培养因素的叙述，错误是( )
A．材料的选择和培养基的组成是主要因素
B．处于单核期的花粉是最佳的选择材料
C．亲本植株的生长条件、材料的低温处理以及接种密度都影响着花药培养能否成功
D．实验的操作时间不会影响培养结果
解析：选D 影响花药培养的主要因素是材料的选择和培养基的组成。花粉发育过程中，只有单核期的花粉对离体刺激敏感，此时进行花药培养成功率最高。亲本植株的生长条件、材料的低温处理以及接种密度都对花药培养产生一定的影响。实验的操作时间越长，被污染的机会就越大，实验成功率就越低。
5．下列有关花药培养基配制的说法中，错误的一项是( )
A．花药培养可在同一培养基上培养至长出幼小植株再更换培养基继续培养
B．花药培养的各个阶段，培养基配方不完全一样
C．诱导生根的培养基配方比诱导丛芽或胚状体的培养基配方中的IAA浓度高
D．诱导愈伤组织分化是先分化出芽再分化出根
解析：选A 花药培养在长出愈伤组织或释放出胚状体后，应及时转换到分化培养基上继续培养。
6．选择花药时，一般要通过镜检来确定花粉的发育时期，以下说法正确的是( )
A．确定花粉发育时期最常用的方法是焙花青—铬矾法
B．对某些植物的花粉细胞核不易着色时应采用醋酸洋红法
C．焙花青—铬矾法能将细胞核染成蓝黑色
D．醋酸洋红法和焙花青—铬矾法染色过程完全一样
解析：选C 在选择花药时，镜检确定花粉的发育时期中，最常用的方法为醋酸洋红法；对于某些植物的花粉细胞，因细胞核不易着色，可采用焙花青—铬矾法；焙花青—铬矾法可将细胞核染成蓝黑色，醋酸洋红法与焙花青—铬矾法染色过程不同，前者需将花药用镊柄捣碎，后者在染色前需用卡诺氏固定液进行固定。
7．下图中①②③④代表产生花粉植株的过程或中间结构，其中在两种途径中代表的内容不相同的是( )
A．①②
D．①④
C．②③
D．③④
解析：选C 通过花药培养产生花粉植株(即单倍体植株)一般有两种途径：一种是花粉脱分化形成胚状体，再由胚状体分化发育成为植株；另一种是花粉在诱导培养基上先经过脱分化形成愈伤组织，然后再将其诱导再分化成植株。图示①在两种途径中都代表脱分化；②在两种途径中分别代表胚状体和愈伤组织；③在两种途径中分别代表分化和再分化；
④在两种途径中都代表丛芽。
8．下图表示某植物的花药培养过程，请据图判断下列说法错误的是( )
A．A→F不能体现细胞的全能性
B．C中是高度液泡化的薄壁细胞
C．植株A和F中的染色体组数不同
D．植株F一般不能直接应用于生产
解析：选A 由花粉细胞发育为完整植株，该过程体现了细胞的全能性。
二、非选择题(共26分)
9．(12分)下面是植物组织培养过程的示意图，请据图回答下列有关问题：
(1)外植体若是菊花茎段组织，则在配制MS固体培养基时，__________(填“必需”或“不必”)添加植物激素。
(2)外植体若是月季的花药，则图中的①过程__________(填“需要”或“不需要”)光照，而经②③④过程培养出的植物一般称为________植株。该植株产生的途径除了图中所示外，还可以是花粉通过__________阶段发育而来。
(3)外植体若是菊花的根尖组织，则在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是____________，这一过程体现了植物细胞具有__________的特点。
(4)生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂和分化的关键性激素，在植物组织培养过程中：
①若先使用细胞分裂素，后使用生长素，实验结果是细胞____________。
②当同时使用这两种激素时，生长素用量与细胞分裂素用量的比值________(填“高”“低”或“适中”)时，将会促进愈伤组织的形成。
解析：(1)菊花茎段组织培养较容易，因此培养基中不必添加植物激素。(2)植物组织培养的脱分化阶段不需要光照，而通过花药离体培养获得的是单倍体植株，该植株产生的途径除了图中所示以外，还可以是花粉经胚状体阶段发育而来。(3)外植体若是菊花的根尖组织，由于植物细胞具有全能性，根尖细胞具有全套的遗传信息，则在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色为绿色。(4)在植物组织培养过程中若先使用细胞分裂素后使用生长素，细胞既分裂又分化。当生长素用量与细胞分裂素用量的比值适中时，促进愈伤组织的形成。
答案：(1)不必 (2)不需要 单倍体(花粉) 胚状体 (3)绿色 全能性 (4)①既分裂也分化
②适中
10．(14分)某二倍体植物是杂合体，下图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答：
(1)图中①表示的是该花粉培养过程中的______过程，②表示的是____________过程，X代表的是__________，③表示的是________过程，④表示的是诱导________过程。
(2)图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中____________的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为________植株(甲)。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有________。
(3)对植株甲进行________，才能使其结实产生后代(乙)，否则植株甲只有通过________的方式才能产生后代(丙)。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是________植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为________种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为__________种。花药培养在育种上的特殊意义是
________________________________________________________________________，从而开辟育种新途径。
解析：愈伤组织到底是分化成胚状体还是丛芽，主要取决于培养基中激素的种类和比例，当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导根原基形成，当细胞分裂素的含量高于生长素时，则主要诱导芽原基的形成；如果用来培养的材料是花粉细胞，则培养后的植物含有本物种配子染色体的数目，属于单倍体植株。由于甲植株是单倍体，单倍体植株在减数分裂形成配子时联会紊乱，不能产生正常配子，所以高度不育，要使之产生可育后代，需用秋水仙素处理幼苗，使染色体加倍，加倍后的植株减数分裂时可产生正常的配子，否则只能通过无性繁殖产生后代；乙、丙植株中能产生可育花粉的是乙植株，并且是纯合子，所以其花粉的基因型种类为一种。但该群体中由于每个个体的基因型可能不同，导致群体产生的可育花粉的基因型有多种；单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。
答案：(1)脱分化 再分化 胚状体 分化(或发育) 生根 (2)激素 单倍体 细胞全能性 (3)染色体加倍(其他合理答案亦可) 无性繁殖 乙(经过染色体加倍) 一 多 缩短育种周期
1．通过花药培养产生花粉植株有两条途径：一是胚状体途径，二是愈伤组织途径，这两种途径主要取决于激素的种类及浓度配比。
2．影响花药培养的主要因素是材料的选择与培养基的组成。
3．选择单核靠边期的花药培养成功率最高。
4．确定花粉发育时期的方法有醋酸洋红法(最常用)和焙花青—铬矾法(花粉细胞核不易着色时)。
5．对培养出来的植株作进一步鉴定和筛选的原因是在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体倍性的变化。阶段质量检测(二) 微生物的培养与应用
(B卷 能力素养提升)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．从土壤中分离能分解尿素的细菌，可以利用选择培养基，其成分中一定有( )
①尿素 ②有机氮化物 ③无机盐 ④有机碳化物 ⑤水 ⑥无机碳化物
A．①③④⑤
B．②③④⑤
C．①③⑤⑥
D．②③⑤⑥
解析：选A 分离能分解尿素的细菌，培养基中一定有尿素且是唯一氮源。另外，水、无机盐和碳源、能源也是细菌生长所必不可少的。有机碳在这里既是碳源又是能源，因为分解尿素的细菌是异养微生物，不能利用无机碳化物。一定没有有机氮化物，因为其他异养型微生物可利用有机氮化物作氮源而能和分解尿素的细菌共同生长，起不到选择培养的作用。
2．稀释涂布平板法是微生物培养中的一种常用的接种方法。下列相关叙述错误的是( )
A．操作中需要将菌液进行一系列的浓度梯度稀释
B．需将不同稀释度的菌液分别涂布到固体培养基表面
C．不同浓度的菌液均可在培养基表面形成单个的菌落
D．操作过程中对培养基和涂布器等均需进行严格灭菌处理
解析：选C 稀释涂布平板法是将菌液进行一系列的浓度梯度稀释，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，在适宜条件下培养。只有在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物才被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。
3．“筛选”是生物学中培育生物新类型常用的手段，下列有关技术过程中不可能筛选成功的有( )
A．在无氮培养基上筛选圆褐固氮菌
B．在不含精氨酸的培养液中筛选能合成精氨酸的杂交细胞
C．用含青霉素的培养基筛选酵母菌和霉菌
D．用不含碳源的培养基筛选根瘤菌
解析：选D 圆褐固氮菌可以固定氮气，所以可以在无氮培养基上生长；青霉素可抑制细菌细胞壁的形成，而对酵母菌和霉菌无抑制作用；根瘤菌是异养生物，在不含碳源的培养基上不能生长。
4．大肠杆菌能够在哪种培养基上生长繁殖( )
A．无氮培养基
B．分解尿素的细菌的选择培养基
C．纤维素分解菌的选择培养基
D．牛肉膏蛋白胨培养基
解析：选D 大肠杆菌在含碳源、氮源、水、无机盐的培养基上才能生长，A中没有氮元素，B、C中的氮元素和碳元素不能被大肠杆菌利用。
5．在平板划线操作中，错误的是( )
A．将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环烧红
B．将烧红的接种环在火焰旁边冷却
C．接种环在平板上划线位置是随机的
D．在挑取菌种前和接种完毕后均要将试管口通过火焰
解析：选C 接种环灼烧及接种前后试管口要通过火焰，其目的是为了防止杂菌污染，将接种环先冷却再接种可以避免高温杀死菌种，因此都是正确的。在平板上划线时，要划3～5条平行线，而不是随机划线。
6．含氨苄青霉素的LB培养基在基因工程中有很重要的应用。该培养基能杀死一切不抗氨苄青霉素的细菌，只有对氨苄青霉素具有抗性的细菌才能正常生长繁殖。由其作用可知该培养基是一种( )
A．固体培养基
B．合成培养基
C．天然培养基
D．选择培养基
解析：选D 该培养基由于含有氨苄青霉素，能杀死一切不抗氨苄青霉素的细菌，只有对氨苄青霉素具有抗性的细菌才能正常生长繁殖。因此氨苄青霉素起到了选择作用。
7．下列有关分解纤维素微生物的分离的叙述，错误的是( )
A．纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵
B．对分解纤维素的微生物进行了初步筛选后，无需再进行其他实验
C．纤维素酶的测定方法，一般是对所产生的葡萄糖进行定量地测定
D．纤维素酶是一种复合酶
解析：选B 初步筛选只是分离纯化的第一步，为确定得到的是纤维素分解菌，还需进行发酵产生纤维素酶的实验；纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种；纤维素酶的测定方法，一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。
8．尿素是尿素分解菌的氮源，因此在配制培养基时( )
A．葡萄糖在培养基中含量越多越好
B．尿素在培养基中含量越少越好
C．尿素分解菌有固氮能力，故培养基中尿素为无机氮
D．尿素分解菌无固氮能力，故培养基中的尿素为化合态氮
解析：选D 尿素分解菌为异养型微生物，培养基中含葡萄糖是必要的，但不是越多越好，葡萄糖的含量过多会使细菌失水过多而不能生长。尿素分解菌没有固氮能力，不能利用游离态的氮，只能利用化合态的氮。尿素在培养基中含量过多或过少都不利于细菌的正常生长。尿素为小分子有机物。
9．除了高温加热以外，其他灭菌方法还有( )
A．紫外线照射
B．真空包装
C．用保鲜膜密闭
D．添加防腐剂
解析：选A 灭菌是使用强烈的理化因素杀死物体内外所有微生物(包括芽孢和孢子)。本题中真空包装、添加防腐剂、用保鲜膜密闭都起到了抑菌作用，紫外线照射使细菌的蛋白质变性，核酸受破坏，是灭菌方法。
10．下列关于统计菌落数目方法的叙述，错误的是( )
A．采用平板计数法获得的菌落数往往少于实际的活菌数
B．当样品的稀释度足够高时，一个活菌会形成一个菌落
C．为了保证结果准确，一般采用密度较大的平板进行计数
D．在某一浓度下涂布三个平板，若三个平板统计的菌落数差别不大，则应以它们的平均值作为统计结果
解析：选C 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，因此统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。一般选择菌落数在30～300的平板计数，密度过大会使计数结果偏小，影响结果的准确性。涂布3个平板，作为重复组，取其平均值计数能增强实验的说服力和准确性。
11．在培养微生物的培养基中加入某些物质能分离出所需的微生物。下列前项是在培养基中加入的物质，后项是能分离出的微生物，正确的是( )
A．氢氧化钠；酵母菌
B．盐酸；放线菌
C．适量的青霉素；霉菌
D．适量的伊红和美蓝；大肠杆菌
解析：选C 氢氧化钠、盐酸为强碱、强酸，酵母菌和放线菌都不能生存；加入伊红和美蓝的培养基是鉴定大肠杆菌，但不能分离出大肠杆菌；适量的青霉素对原核生物有抑制作用，对真核生物的生命活动并不影响，霉菌为真核生物，因此可利用加入青霉素的培养基分离霉菌。
12．下列与生物技术实践相关实验的叙述，正确的是( )
A．制作果酒的温度一般要略高于果醋的制作温度
B．制作固定化酵母细胞实验中，需将凝胶珠置于CaCl2溶液中处理适宜的时间
C．制作固定化酶的最佳方法是采用海藻酸钠溶液进行包埋固定
D．腐乳制作的全过程都离不开以毛霉为主的微生物发挥作用
解析：选B 制作果酒的温度一般要低于果醋的制作温度；由于细胞较大，适于用包埋法固定，而酶分子较小，故制作固定化酶的最佳方法用吸附法或交联法；腐乳制作的过程中密封腌制时毛霉不再发挥作用，起作用的是前期产生的各种酶。
二、非选择题(共52分)
13．(16分)无菌操作是微生物接种技术的关键。传统发酵技术和微生物分离、纯化、应用过程及植物组织培养和动物细胞培养过程中，均要无菌操作。回答下列相关问题：
(1)消毒和灭菌是两个不同的概念，灭菌是指彻底杀灭微生物使其永远丧失生长繁殖的能力，消毒仅指杀死一部分对人体有害的病原菌而对被消毒的物体基本无害。下列哪些事物适用于消毒处理( )
①皮肤 ②饮用水 ③牛奶 ④注射器
⑤培养皿 ⑥接种环 ⑦培养基 ⑧果汁 ⑨酱油 ⑩手术刀
A．①②③⑧⑨
B．④⑤⑥⑦⑩
C．①②③④⑤⑥⑧
D．以上全部
(2)配制培养基时各种成分在溶化后分装前必须进行____________，接种前要进行____________，在整个微生物的分离和培养中，一定要注意在无菌条件下进行。
(3)
在微生物的实验室培养中，获得纯净培养物的关键是
____________________________________________________
__________________________________________________。
如图是利用________法进行大肠杆菌接种，把聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。为达到这一目的，操作上应注意：
①每次划线前要________________________________________；
②冷却后从上一区划线末端开始划；
③首尾区______________________。
(4)培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。对固体培养基应采用的检测方法是__________________________________________________________，
观察培养基上是否有菌落产生。
(5)利用培养基不仅可以分离培养大肠杆菌，也可以进行植物组织培养。与大肠杆菌培养明显不同的是，用于组织培养的培养基中还需要加入
________________________________________________________________________。
(6)有位同学在家制作泡菜时，为避免杂菌污染而向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是__________________________________________________________。
解析：(1)皮肤、饮用水、牛奶、果汁、酱油应消毒处理，注射器、培养皿、接种环、培养基、手术刀应灭菌处理。(2)配制培养基时各种成分在溶化后分装前必须进行调整pH，接种前要进行高压蒸汽灭菌，在整个微生物的分离和培养中，一定要注意在无菌条件下进行。(3)在微生物的实验室培养中，获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵。微生物的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线进行时应每次划线前要灼烧接种环，冷却后从上一区划线末端开始划，首尾区不连接。(4)接种前检测培养基是否被污染的方法为将未接种(接种等量无菌水)的培养基在适宜的温度下放置适当时间，观察培养基上是否有菌落产生。(5)与大肠杆菌培养明显不同的是，用于组织培养的培养基中还需要加入植物激素(或生长素和细胞分裂素)。(6)制作泡菜利用的是乳酸菌的乳酸发酵，但乳酸菌对青霉素敏感，会导致死亡。
答案：(1)A (2)调整pH 高压蒸汽灭菌
(3)防止外来杂菌的入侵 平板划线 灼烧接种环 不连接(不重叠) (4)将未接种(接种等量无菌水)的培养基在适宜的温度下放置适当时间
(5)植物激素(或生长素和细胞分裂素) (6)青霉素杀死了乳酸菌
14．(20分)某小组同学为了调查湖水中细菌的污染情况而进行了实验。实验包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察计数。请回答与此实验相关的问题：
(1)培养基中含有蛋白胨、淀粉，分别为细菌培养提供了氮源和________。除此之外，培养基还必须含有的基本成分是________和________。
(2)对培养基进行灭菌，应该采用的方法是______________________________________________________________________。
(3)为了尽快观察到细菌培养的实验结果，应将接种了湖水样品的平板置于________中培养，培养的温度设定在37
℃。要使该实验所得结果可靠，还应该同时在另一平板上接种________作为对照进行实验。
(4)培养20
h后，观察到平板上有形态和颜色不同的菌落，这说明湖水样品中有________种细菌。一般说来，菌落总数越多，湖水遭受细菌污染的程度越________。
(5)如果提高培养基中NaCl的浓度，可以用于筛选耐____________细菌，这种培养基(按功能分)被称为____________。
(6)从以下哪些微生物中可以提取到能够分解玉米秸秆的酶？________。(多选)
A．酿制果醋的醋酸菌
B．生长在腐木上的霉菌
C．制作酸奶的乳酸菌
D．生产味精的谷氨酸棒状杆菌
E．反刍动物瘤胃中生存的某些微生物
答案：(1)碳源 无机盐 水 (2)高压蒸汽灭菌
(3)恒温培养箱 无菌水 (4)多 高
(5)盐(或NaCl) 选择培养基 (6)B、E
15．(16分)利用微生物分解淀粉生产糖浆具有广阔的应用前景。某研究所为了从长期种植马铃薯的土壤中分离出能够高效分解淀粉的细菌，进行了如下实验。请进一步完善实验内容并回答相关问题：
(1)实验步骤：
①配制以____________为碳源的固体培养基，为了使培养基凝固成固体，应该向培养基中加入的物质是________。
②将土壤样品接种到已灭菌的培养基上，在恒温培养箱中培养一段时间后，培养基上会出现________。
③将接种针用________法灭菌后，从②中培养基上挑取一定量细菌，接种至________(填“固体”“半固体”或“液体”)培养基，在恒温摇床上培养24
h，使细菌大量繁殖。
④取与①培养基中相同的成分及配比，并加入少量碘液，使制作的培养基呈蓝紫色，灭菌并调节pH，用______________法将③过程所获得大量繁殖的细菌接种到该培养基上。
⑤培养一段时间后，观察菌落周围培养基的颜色变化及其范围的大小，周围出现__________的菌落即为初选菌落，经进一步分离、纯化后即可达到实验目的。
(2)上述实验步骤中，倒平板和接种的操作都应在超净台上的__________________附近进行。
(3)上述实验步骤中，从用途看，①所用培养基属于____________培养基，④和⑤所用培养基属于________培养基。
解析：(1)①欲筛选出能高效分解淀粉的菌株，培养基中应只有淀粉一种碳源，而无其他碳源。②将土壤样品接种到已灭菌的培养基上，在恒温培养箱中培养一段时间后，培养基上会出现菌落。③为了避免杂菌的污染，接种过程中要进行无菌操作，如对接种针进行灼烧处理。从②中的培养基上挑取一定量细菌，接种至液体培养基进行有氧发酵。④用稀释涂布平板法将③过程所获得大量繁殖的细菌接种到该培养基上。⑤培养一段时间后，淀粉分解菌菌落周围会出现透明圈。(2)整个实验操作应是无菌的，倒平板和接种的操作都应在超净台上的酒精灯火焰附近进行。(3)从用途看，①所用培养基属于选择培养基，④和⑤所用培养基属于鉴别培养基。
答案：(1)①淀粉 琼脂 ②菌落 ③灼烧 液体
④稀释涂布平板(涂布分离) ⑤较大透明圈(浅色范围大) (2)酒精灯火焰 (3)选择 鉴别(鉴定)阶段质量检测(四) 酶的研究与应用
(A卷 学业水平达标)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．用加酶洗衣粉洗涤衣物时，下列说法正确的是( )
A．可用加入碱性蛋白酶的洗衣粉洗涤毛料衣服
B．一般先用热水浸开，然后调至适宜温度
C．水温太低使洗衣粉中的酶丧失活性后不能再恢复
D．使用添加了碱性蛋白酶的洗衣粉洗衣服后应立即冲洗双手
解析：选D 加酶洗衣粉含有蛋白酶，不能洗涤毛料衣服(含蛋白质)；在热水中，酶容易失活，使用时不能用热水浸开；水温太低使洗衣粉中的酶的活性降低，但还能再恢复；碱性蛋白酶会损伤皮肤。
2．啤酒等放久后易产生蛋白质沉淀而变浑浊，加入少量菠萝蛋白酶可以分解产生的蛋白质沉淀，防止变浑浊，而加入其他种类的酶则无济于事，这可作为验证什么的实例( )
A．酶的催化作用受环境的影响
B．酶的化学成分主要是蛋白质
C．酶的催化作用具有高效性
D．酶的催化作用具有专一性
解析：选D 菠萝蛋白酶可以分解蛋白质，防止浑浊，加入其他种类的酶则无济于事，说明酶的催化作用具有专一性。
3．下列说法正确的是( )
A．加酶洗衣粉就是将酶直接加到洗衣粉中
B．目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、蔗糖酶
C．温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶的活性
D．普通洗衣粉只是缺少酶，不会污染环境
解析：选C 加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶；普通洗衣粉中含有磷，含磷的污水排放可造成水体污染。
4．下列说法错误的是( )
A．在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的实验思路是不变的
B．植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶
C．通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低
D．人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题
解析：选C 在探究果胶酶的用量实验中，参照“探究温度和pH对酶活性的影响”实验，采用梯度测定法，只是将原实验中的pH梯度、温度梯度改成酶的用量梯度而已，基本实验思路不变；植物、霉菌、酵母菌和细菌在其生活过程中，都会有分解果胶的过程，因此，它们都能产生果胶酶；在制作果汁过程中，由于果胶、纤维素的存在，影响榨出的果汁量及果汁的透明度，加入纤维素酶和果胶酶后，果汁榨出量及透明度均有提高；在使用梯度测定法测定酶的用量及活性时，可以通过榨出的苹果汁的体积大小来判断。
5．市场上出售的加酶洗衣粉有多种，有去油污的，有去奶渍的，有去除棉纤起“毛”的，等等。因此，洗涤各种污渍要考虑不同情况，有针对性地选择加酶洗衣粉，其主要原因是( )
A．酶具有专一性
B．酶具有高效性
C．酶具有多样性
D．酶容易受环境条件影响
解析：选A 由题意可知，生活中的污渍有油污，可选用脂肪酶；有奶渍或血渍，可选用蛋白酶；若是淀粉污物，则可选用淀粉酶；若去除棉纤衣物的“毛刺”，可选用纤维素酶。
6．关于探究果胶酶最适用量的实验，下列叙述错误的是( )
A．配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液
B．调节pH，使各组中的pH相同而且处于适宜状态
C．用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不同
D．在相同且适宜的温度条件下进行实验
解析：选C 探究果胶酶最适用量的实验是一个对照实验，必须遵循单一变量原则和等量原则。唯一的变量是果胶酶的用量，其余无关变量如pH、温度、搅拌时间、反应时间都应相同。
7．下列属于固定化酶在利用时的特点的是( )
A．有利于酶与产物分离
B．制成的加酶洗衣粉可以被反复利用
C．能自由出入依附的载体
D．能催化一系列的酶促反应
解析：选A 加酶洗衣粉不属于固定化酶的应用；固定化酶的主要优点是能够与产物分离、重复使用；固定化细胞才能催化一系列的酶促反应。
8．下列关于配制海藻酸钠溶液的叙述，错误的是( )
A．加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环
B．海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量
C．海藻酸钠的浓度越高，越易形成凝胶珠
D．海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠内包埋的细胞过少
解析：选C 海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。
9．下列叙述正确的是( )
A．一种固定化酶能催化一系列的化学反应
B．固定化细胞能产生一系列酶
C．固定化细胞产生的酶，其活性更容易受影响
D．固定化酶只有在细胞内才能发挥作用
解析：选B 固定化酶一般只能催化一种化学反应；而固定化细胞则能产生一系列酶，故能催化一系列化学反应；固定化细胞和固定化酶的作用原理是相同的，且固定化细胞能不断地产生酶和催化反应所需要的辅助因子，效果更好。固定化酶主要在细胞外发挥作用。
10．研究认为，用固定化酶技术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，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的( )
A．温度
B．pH
C．水分
D．营养
解析：选D 酶的催化作用与微生物一样需要适宜的温度、pH，且需要水分，但固定化酶技术不需要适宜的营养。
11．在“探究不同温度条件下加酶洗衣粉的洗涤效果”的实验中，变量控制方法正确的是( )
A．实验材料的污染程度属于本研究的无关变量，实验过程中不必考虑
B．若采用手洗法进行去污操作，需尽可能保证各组的洗涤用力程度、时间等基本相同
C．水温属于本研究的因变量，实验过程中必须保证各组实验温度相同且恒定
D．水的用量和布料的大小是成正比的，实验用的布料越大、水量越多实验效果越好
解析：选B 根据实验设计的对照原则和单一变量原则，水温是本研究的自变量，要有温度梯度，各组实验温度不能相同，其他的无关变量要保持适宜且相同。该实验用的布料大小、水量要适中，不是布料越大、水量越多实验效果越好。
12．下列有关酶的应用的叙述，正确的是( )
A．酶对重金属盐不敏感，但对低温、强酸、强碱非常敏感
B．加酶洗衣粉因为添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境
C．固定化酶可以反复利用，但反应物与酶接触受影响而会降低反应效率
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 酶对重金属、高温、强酸、强碱都非常敏感。加酶洗衣粉易分解，不易污染环境。
二、非选择题(共52分)
13．(16分)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：
水温(℃)
10
20
30
40
50
组别
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
清除血渍时间(min)
67
66
88
52
51
83
36
34
77
11
12
68
9
11
67
清除油渍时间(min)
93
78
95
87
63
91
82
46
85
75
27
77
69
8
68
(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、乙两组洗涤效果的差异，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用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。此现象是否运用了酶的固定化技术，并说明理由。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)血渍中含有蛋白质，油渍中含有脂肪。为加速蛋白质和脂肪的分解，需要加入酶或适当提高温度。对比同一温度下的三组实验可知：甲加入了一种酶，乙加入了两种酶。(2)甲、乙两组洗涤效果的差异，说明酶具有专一性。(3)水温为80
℃时，酶失活，因此三组实验效果没有差异。(4)固定化酶是利用物理或化学的方法将酶固定在某种载体上，可以重复利用。
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。
14．(16分)某校生物兴趣小组为探究不同浓度果胶酶对苹果匀浆出汁率的影响，进行了如下实验。
实验步骤：
①制备苹果匀浆。将苹果洗净，切成小块，用榨汁机打碎成苹果匀浆。加热苹果匀浆到100
℃，再冷却至50
℃左右。
②配制不同浓度的酶液。取5支10
mL的试管，依次编号为2～6号。分别加入不同量的质量浓度为10
g/L的果胶酶溶液，再分别加入苹果酸定容至10
mL，获得质量浓度分别为2
g/L、4
g/L、6
g/L、8
g/L、10
g/L的果胶酶溶液，备用。
③降解苹果匀浆(如下图所示)。
④沉淀。向上述6只烧杯中添加明胶、活性炭等物质搅拌处理，充分混匀后静置，分别过滤。记录并处理结果：用量筒测量澄清滤液(即苹果汁)的体积，记入表格，并计算出汁率。请回答下列问题：
(1)果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)步骤①中，将苹果匀浆加热到100
℃的目的是________________________________________________________________________。
(3)步骤②中，在2～6号试管中加入10
g/L果胶酶溶液的量分别是____________________；步骤③中，在1号烧杯中加入1
mL________。
(4)根据预期结果，请在右图中绘制出苹果匀浆出汁率与果胶酶浓度之间大致的关系曲线，并在坐标轴上标出苹果匀浆最高出汁率所对应的果胶酶最佳浓度。
解析：(1)果胶酶能分解果胶，瓦解植物细胞壁及胞间层，使苹果出汁率提高，并使果汁澄清。(2)实验前先将苹果汁匀浆加热到100
℃，可以使苹果汁匀浆中原有的酶失去活性，防止对实验结果造成干扰。(3)步骤②中，要在2～6号试管中配制果胶酶质量浓度分别为2
g/mL、4
g/mL、6
g/mL、8
g/mL、10
g/mL的溶液，每支试管中溶液总量为10
mL，则相应的试管中加入的10
g/mL的果胶酶溶液的量分别为2
mL、4
mL、6
mL、8
mL、10
mL。(4)1号烧杯作为对照，加入的是不含果胶酶的苹果酸。(5)绘制曲线时，要注意曲线的起点不是原点，因为不加果胶酶时，也能得到苹果汁。在一定的果胶酶浓度范围内，随着酶浓度的升高，苹果的出汁率升高，超过一定范围后，即使酶浓度升高，出汁率也不再升高。达到最大出汁率的最低酶浓度就是所需的果胶酶的最佳浓度。
答案：(1)果胶酶能分解果胶，瓦解细胞壁及胞间层
(2)使苹果中的酶失活，防止对实验结果产生干扰
(3)2
mL、4
mL、6
mL、8
mL、10
mL 苹果酸
(4)如下图所示(要求标明坐标含义和最佳浓度)
15．(20分)为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响，以及固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验，流程及结果如下。请回答下列问题：
―→―→
图1
图2
(1)实验中的海藻酸钠作用是______________，CaCl2的作用是________________________。
(2)为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻活性，宜采用________洗涤。图1中1.0%海藻酸钠组培养24
h后，移动凝胶球，溶液呈绿色，原因是____________________。
(3)为探索固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，应选用浓度为________海藻酸钠制备凝胶球。
(4)图2中空白凝胶球组Zn2＋浓度下降的原因是____________________。结合图1和图2分析，固定化藻的实验组24～48
h间Zn2＋浓度下降速度较快的主要原因是________________________；72～96
h间Zn2＋浓度下降速度较慢的原因有________________________________________________________________________。
解析：(1)绿球藻为单细胞生物，可用包埋法固定化，实验中海藻酸钠的作用是包埋绿球藻。配制好的海藻酸钠和绿球藻混合溶液需要滴入CaCl2溶液中，与CaCl2反应形成凝胶球，刚形成的凝胶球应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，有利于形成稳定的结构。(2)将固定好的凝胶球用绿球藻的培养液(生理盐水)清洗2～3次，能够洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻的活性。如果包埋绿球藻用的海藻酸钠浓度过低，或形成的凝胶球孔径过大，在培养过程中会有绿球藻从包埋材料中漏出来，使溶液呈绿色。(3)分析图绿球藻数量变化曲线可知，浓度为2.0%的海藻酸钠对绿球藻的包埋效果最好，凝胶球中包埋的绿球藻数量最多，故应选用该浓度的海藻酸钠制备凝胶球。(4)由Zn2＋浓度变化曲线可知，空白凝胶球组Zn2＋浓度下降的原因是凝胶对Zn2＋有一定的吸附作用。培养初期，绿球藻生长(增殖)速度较快，导致Zn2＋浓度下降速度较快；培养后期，由于绿球藻生长(增殖)速度减慢、溶液中Zn2＋浓度较低等，Zn2＋浓度下降速度较慢。
答案：(1)包埋绿球藻(包埋剂) 与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂) (2)培养液(生理盐水) 海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大) (3)2.0% (4)凝胶吸附Zn2＋ 绿球藻生长(增殖)速度快 绿球藻生长(增殖)速度减慢，溶液中Zn2＋浓度较低课题1果胶酶在果汁生产中的作用
果胶酶的作用及酶活性
[自读教材·夯基础]
1．果胶
(1)作用：植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一；在果汁加工中，会影响出汁率，并使果汁浑浊。
(2)成分：是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。
(3)特点：不溶于水。
2.果胶酶
(1)来源：植物、霉菌、酵母菌和细菌等。
(2)组成：果胶酶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。
(3)作用：
①分解果胶成可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变得澄清。
②瓦解植物细胞的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更加容易。
3．酶的活性
(1)概念：指酶催化一定化学反应的能力。
(2)表示方法：用一定条件下酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。
(3)酶反应速度的表示方法：用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
(4)酶活性的影响因素：温度、pH和酶的抑制剂等。
果胶酶是一种酶吗？它与纤维素酶有何不同？
提示：不是。果胶酶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。纤维素酶是一种复合酶，它至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。果胶酶中的各种酶都可单独分解果胶，而纤维素酶必须三种组分同时发挥作用才能分解纤维素。
[跟随名师·解疑难]
1．纤维素与果胶的比较
项目
相同点
不同点
纤维素
①都是高分子化合物②都不溶于水③都参与细胞壁的组成
①组成的基本单位：葡萄糖②分解所需的酶：纤维素酶
果胶
①组成的基本单位：半乳糖醛酸②分解所需的酶：果胶酶
2．纤维素酶与果胶酶的比较
项目
组 成
作 用
纤维素酶
C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶
纤维素在C1酶、Cx酶的作用下分解生成纤维二糖，再在葡萄糖苷酶的作用下将纤维二糖分解为葡萄糖
果胶酶
多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等
将不溶性的果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸
3．果胶酶的应用范围
(1)水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于压榨并提高出汁率。
(2)在进行果汁沉降和离心时，能破坏果汁中悬浮物的稳定性，使其凝聚沉淀，果汁得到澄清。
(3)经果胶酶处理的果汁比较稳定，不再发生浑浊，在制备浓缩果汁时，果胶酶的作用显得尤为重要。
(4)在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起澄清作用，还可促进葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。
(5)果胶酶可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。
(6)果胶酶与纤维素酶、半纤维素酶等配合，可降解植物细胞壁中的果胶和纤维素，促使淀粉、脂质、维生素和蛋白质等释放出来，从而提高了饲料的营养价值。
(7)果胶酶可降低饲料的黏度，促进饲料在动物消化道内的消化吸收。
探究温度、pH对酶活性的影响及果胶酶的用量
[自读教材·夯基础]
1．探究温度和pH对果胶酶活性的影响
(1)实验流程：
(2)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澄清度来实现的。
2.探究果胶酶的用量
(1)影响因素：
该实验的自变量是酶的用量，除此之外，影响果汁产量的因素还有温度、pH、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。
(2)判断的思路：
①如果随着酶的用量增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；
②如果当酶的用量增加到某个数值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够。
1．在探究温度或pH对酶活性的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？
提示：需要设置对照实验。不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。只有设置对照才能说明酶的最适温度或最适pH。
2．为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？
提示：将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，防止温度影响果胶酶活性。
3．阅读教材P44上部的内容思考：A同学将哪个因素作为自变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？B同学呢？
提示：A同学将温度或pH作为自变量，控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题。B同学对于变量的处理应该与A同学相同，只是观察因变量的角度不同。
4．想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？
提示：果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越高，苹果汁的体积就越大。
5．当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是自变量，哪些因素应该保持不变？
提示：温度是自变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。
[跟随名师·解疑难]
1．探究温度对果胶酶活性的影响
(1)实验原理：
果胶酶活性受温度影响。处于最适温度时，酶活性最高。在一定范围内，果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正相关。
(2)操作步骤：
实验温度
℃
30
35
40
45
50
55
60
65
70
果汁量(mL)
(3)操作提示：
①在混合苹果泥和果胶酶之前要进行恒温处理，目的是保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免混合后的温度变化，确保实验结果的准确性。
②通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的原因是果胶酶将果胶分解为小分子物质，这些小分子物质可通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶能力的大小。
③本实验的探究对象是酶的活性，温度作为自变量，属于探究的定量。自变量温度可设置梯度来确定最适值。温度梯度越小，实验结果越精确。
2．探究pH对果胶酶活性的影响
(1)实验原理：
果胶酶的活性受pH影响，其催化作用具有最适pH，在低于或高于此值时，酶活性都会减弱，过酸或过碱则导致酶变性失活。
(2)实验步骤：
(3)实验结果记录：
pH
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
果汁量/mL
(4)注意事项：
①本实验是对照实验，其变量是pH。每支试管中加入的苹果泥和果胶酶的量应相等，温度也应相同(可取上一实验测出的最适温度)。
②pH梯度调节时可用体积分数均为0.1%的NaOH溶液或HCl溶液。
③为了使果胶酶充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物。
④可通过比较果汁体积大小来判断酶活性的高低，也可以通过观察果汁的澄清度来判断果胶酶活性的强弱。
3．探究果胶酶的用量
(1)实验原理：
在一定的条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，再增加酶的用量，果汁的体积不再改变，此值即是酶的最适用量。
(2)实验方案：可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积。需要注意的是，反应液的pH必须相同，否则将影响实验结果的准确性。
(3)操作步骤：
影响果胶酶活性的因素
[例1]
如图曲线表示的是温度与果胶酶活性之间的关系，此曲线不能说明的是( )
A．在b点之前，果胶酶的活性和温度呈正相关；之后，呈负相关
B．当温度达到b′点时，果胶酶的活性最高、酶的催化作用最强
C．a点时，果胶酶的活性很低，但随着温度升高，果胶酶的活性可以上升
D．c点时，果胶酶的活性很低，当温度降低时，酶的活性可以恢复上升
[解析] 从图中可以看出随着温度的不断升高，果胶酶的活性在上升，达到b点时，酶的活性达到最高；随后，随着温度的继续上升，酶的活性迅速下降。a点和c点相比，虽然酶的活性都很低，但是a点是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其活性也会不断上升，而c点是高温条件，当温度过高时，会破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化。
[答案] D
有关果胶酶的实验设计分析
[例2]
在验证“果胶酶在果汁生产中的作用”的实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥、试管中分别加入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下列两种操作：
第一种：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的pH分别调至4,5,6……10。
第二种：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的pH分别调至4,5,6……10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。
请回答下列问题：
(1)哪一种方法更为科学？__________。请说明理由：________________________。
(2)实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使___________，以减少实验误差。
(3)如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示pH，纵坐标表示________，实验的操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图：________。
[解析] 方法二是将试管中的果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pH分别调至4,5,6，…，10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。这样操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的pH。否则，由于酶有高效性，在升高或降低pH过程中把果胶分解了，造成实验误差。实验中玻璃棒搅拌的目的，是使酶和果胶充分地接触，以减少实验误差。对于实验结果以坐标图的形式表示，以横坐标表示pH，纵坐标表示果汁体积较恰当。根据在一定范围内，随着pH的增加，酶的活性增强，果汁体积增大，当超过最适pH，随着pH的增加，酶的活性减弱，果汁体积减小。
[答案] (1)第二种 第二种的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的pH(或第一种操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应)
(2)酶和反应物(果胶)充分地接触
(3)果汁体积 甲
易错提醒 在探究温度、pH对果胶酶影响的实验中，易误操作为酶与底物混合后再保温或调pH。由于酶的催化具有高效性，酶与底物一旦接触便立即催化反应的进行。因此在混合前酶与底物的温度或pH应先达到实验预设的温度或pH，然后再混合。
[随堂基础巩固]
1．下列关于果胶酶的说法正确的是( )
A．果胶酶可以分解细胞壁的主要成分——纤维素
B．果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物
C．果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称
D．果胶酶的化学本质是蛋白质或RNA
解析：选C 果胶酶并不特指某一种酶，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。果胶酶的化学本质是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸。果胶酶作为酶的一种，具有一般酶的特性，即专一性、高效性、受温度与酸碱度的影响，因此它只能将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，而不能将纤维素分解成葡萄糖。
2．果胶酶的反应速度可用哪一项来表示( )
A．单位时间内果胶的减少量
B．单位体积内半乳糖醛酸的增加量
C．单位时间内半乳糖醛酸的增加量
D．单位时间内、单位体积中果胶的减少量或半乳糖醛酸的增加量
解析：选D 酶所催化的某一化学反应的反应速度可以表示酶活性的高低，而酶促反应速度可以用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
3．在探究温度对果胶酶活性影响的实验中，下列说法错误的是( )
A．可准备一组烧杯，分别盛有不同温度的水
B．将苹果泥和果胶酶混合后放在不同温度的烧杯中恒温水浴处理
C．不同温度之间可形成相互对照
D．温度过高时，果胶酶会变性失活
解析：选B 探究温度对酶活性的影响时，要分别把酶溶液和反应物的温度控制好，然后再将它们混合。否则，实验缺乏严密性，结果不可靠。
4．在探究pH对果胶酶活性影响的实验中，下列说法错误的是( )
A．自变量是不同的pH
B．控制不变的量有温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等
C．可通过测定滤出的果汁体积判断果胶酶的最适pH
D．pH过低时，果胶酶活性变小，但不失活
解析：选D 该实验中自变量为不同的pH，其他无关变量如温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等要控制相同，以排除无关变量对实验结果的影响。在某种pH下滤出的果汁体积最多，则该pH为最适pH。pH过低和pH过高，都能使酶变性失活。
5．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。
实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布等；苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。
实验目的：验证果胶酶在果汁生产中的作用。
实验方法及步骤：
(1)将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。
(2)取两个100
mL洁净的烧杯，编号1、2按相应程序进行操作，请把表中未填写的内容填上。
操作顺序
项目
烧杯
1
2
①
在烧杯中加入苹果泥
20
mL
20
mL
②
a.____________
2
mL
\
③
注入蒸馏水
\
b.______
④
在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不时搅拌
10
min
10
min
(3)取两个烧杯，同时进行过滤。观察(或比较)____________________，并记录结果。
(4)实验结果的预测及结论：如果是________________________________，则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。
解析：实验目的很明确，“验证果胶酶可以提高出汁率和澄清度”，不难找出对照实验的单一变量是“果胶酶溶液和蒸馏水”，且都为2
mL。由于是验证性实验，结果应与前面的实验目的相对应，即相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高。
答案：(2)a.注入果胶酶溶液
b．2
mL
(3)相同时间内滤出的果汁体积和果汁的澄清度
(4)相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．某物质常温下能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产出量，使果汁变得清亮。下列对该物质的叙述正确的是( )
A．该物质由氨基酸和核苷酸组成
B．该物质能分解果肉细胞壁中的纤维素
C．该物质在低温条件下会失去活性
D．该物质在蛋白酶作用下可能会被降解
解析：选D 果胶是细胞壁的主要组成成分，能水解果胶的物质应该是果胶酶，果胶酶的化学本质是蛋白质，蛋白质由氨基酸组成，具有专一性，不能分解纤维素，在低温下活性被抑制，能被蛋白酶水解。
2．果胶酶的作用底物是果胶，下列有关叙述正确的是( )
A．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一
B．果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖，使得浑浊的果汁变澄清
C．果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物
D．果胶酶就是果胶分解酶的简称
解析：选A 果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物；果胶被果胶酶分解后的产物是半乳糖醛酸；果胶酶是一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
3．下列说法错误的是( )
A．酸碱度和温度是通过影响酶活性来影响果汁产量的
B．只要温度适宜，酶的活性一定高
C．酶的催化反应时间能够影响果汁的产量
D．苹果泥的数量也能够影响果汁的产量
解析：选B 酶的活性受温度和酸碱度的影响，只有在最适温度和pH下，酶的催化效率才最高。另外，果汁的产量与原料的多少以及反应时间有关。酶的活性不只与温度有关，还与pH等因素有关。
4．探究温度对果胶酶活性的影响、pH对酶活性的影响、果胶酶的用量三个实验中，实验变量依次为( )
A．温度、酶活性、酶用量
B．苹果泥用量、pH、果汁量
C．反应时间、酶活性、酶用量
D．温度、pH、果胶酶用量
解析：选D 首先要明确实验变量、反应变量等基本概念，在此基础上，针对三个探究实验进行分析。实验一为探究果胶酶的最适温度，实验二为探究果胶酶的最适pH，实验三为探究果胶酶的最适用量。
5．下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究有关的叙述正确的是( )
A．探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果
B．果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等
C．应将果泥与果胶酶先混合均匀后再放置预设定温度的水浴锅中
D．可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来定量表示果胶酶的活性
解析：选D 探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果，pH、温度应相同且适宜；果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等；应将果泥与果胶酶分装在不同试管中放置预设定温度的水浴锅中，几分钟后再混合均匀。
6．在“探究果胶酶的用量”实验中，下列说法错误的是( )
A．实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液
B．底物浓度一定时，酶用量越大，滤出的果汁越多
C．本实验应控制在适宜温度和pH条件下
D．反应液和pH必须相同
解析：选B 本实验中的实验变量是酶的用量，温度和pH属于无关变量，因此实验应控制在适宜的温度和pH条件下。实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以配制一种浓度的果胶酶溶液，使用不同体积的酶溶液进行实验。在其他条件固定不变的情况下，在一定范围内，随着酶用量的增多，酶促反应速率加快，滤出的果汁也增多，当酶的用量达到一定值，底物成为限制因素时，再增加酶的用量，反应速率也不再增大，滤出的果汁也不再增多。
7．在观察果胶酶对苹果匀浆的作用的实验中，将苹果匀浆放在90
℃恒温水中保温4
min的目的是( )
A．杀灭苹果匀浆中的微生物
B．使果胶分解，从而提高出汁率
C．使苹果中的果胶酶变性失活，以排除对实验的干扰
D．果胶酶的最适温度为90
℃
解析：选C 本实验属于对照实验，其实验目的是证明果胶酶能将果胶分解。因此，首先对苹果匀浆进行加热处理，使苹果匀浆中的果胶酶变性失活，排除干扰，然后再分别加入果胶酶和等量的蒸馏水，观察实验现象。
8．下列关于果胶酶的叙述正确的是( )
①是由具有分泌功能的细胞产生的
②凡是活细胞都能产生果胶酶
③果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸
④植物、霉菌、酵母菌和细菌均可能产生果胶酶
⑤果胶酶特指分解果胶的一种酶
⑥纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁
⑦组成果胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸
A．①②⑤
B．②③⑦
C．③④⑥
D．③④⑤⑦
解析：选C 所有活细胞都能产生酶，但不同细胞产生的酶不一定相同，产生果胶酶的生物有植物、霉菌、酵母菌和细菌等，所以①②不正确；果胶酶的作用是将果胶分解成半乳糖醛酸；植物细胞壁由纤维素和果胶组成，可用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，所以③④⑥正确。果胶酶的成分是蛋白质，其组成单位只能是氨基酸，所以⑦不正确。果胶酶特指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，所以⑤不正确。
二、非选择题(共26分)
9．(12分)下图是果胶酶在不同温度条件下的酶活性变化曲线，请回答下列问题：
(1)在35
℃时，果胶酶的活性________。
(2)在________和________时，果胶酶的活性都降为0，但恢复至35
℃时，________图的催化活性可望恢复，请在图中画出恢复曲线，由此表明______图中所示酶的结构已受到破坏。
解析：从图中看出，果胶酶在35
℃时催化效率最高，当温度降至0
℃或升高至100
℃时，催化效率均降至0。果胶酶的化学本质是蛋白质，当温度升高至100
℃时，果胶酶的分子结构发生改变，从而使酶变性失活，当温度再恢复到35
℃时，酶也不会恢复活性。而温度降至0
℃时，酶的结构并没有发生变化，再恢复到35
℃时，活性还会恢复。
答案：(1)最高
(2)0
℃ 100
℃ 甲 曲线如右图中虚线所示 乙
10．(14分)生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁率。回答下列相关问题：
(1)某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶的活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是____________________________。
(2)现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取试管16支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为4组，分别置于0
℃、5
℃、10
℃、40
℃下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。该实验温度设置的不足之处有______________和______________。
(3)某同学取5组试管(A～E)分别加入等量的同种果泥，在A、B、C、D
4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同；E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后，测定各组的出汁量。通过A～D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中，若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，E组设计________(填“能”或“不能”)达到目的，其原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)根据题意，用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶的
活性的平均值并进行比较，可见实验的自变量是果胶酶的来源不同，因变量是果胶酶的活性，所以该实验目的是探究不同来源果胶酶的活性。
(2)根据实验设计可知，该实验是探究果胶酶的最适温度，所以自变量是温度，因变量是果胶酶的活性，用出汁量进行衡量，出汁量越多则果胶酶活性越高。该实验方案中，温度应该在常温范围内设置系列温度梯度且梯度差值相等，所以4组的温度应分别设置为15
℃、20
℃、25
℃、30
℃；另外探究温度对酶活性的影响时，应保证酶促反应只能在设定的温度下进行，同一实验组的反应温度只能是一个，所以实验操作应该是将各组盛有果胶酶的试管与盛有果泥的试管分别在设定温度下处理一定时间后再将两只试管混合，才能保证实验在设定的温度下进行。
(3)根据题意，本实验的自变量是果胶酶的量，因变量是出汁量，对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则，根据实验设置，通过A～D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，则E组应加入缓冲液而不是蒸馏水，使试管中液体体积与实验组相同，才符合实验设计应遵循的单一变量原则。
答案：(1)探究不同来源果胶酶的活性 (2)4组的温度设置不合适 各组的酶促反应受两个不同温度影响(每一设定温度的两只试管应先达到预定温度，然后再混合)(其他答案合理也可)
(3)不能 E组加入蒸馏水而不是缓冲液违背了单一变量原则
1．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，在果汁生产中，果胶会影响出汁率和澄清度。
2．果胶酶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。
3．酶活性可用一定条件下酶所催化的化学反应的反应速度来表示。
4．酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
5．影响果胶酶活性的因素有温度、pH和酶的抑制剂等。
6．探究温度对果胶酶活性的影响时，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件相同。阶段质量检测(三) 植物的组织培养技术
(A卷 学业水平达标)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．下列关于植物组织培养的说法错误的是( )
A．在进行植物组织培养时，需要适宜的温度、营养、氧气和pH
B．由外植体形成愈伤组织的过程中需要光
C．不同植物进行组织培养时，所需的温度有所不同
D．由外植体形成幼苗的过程中，培养基中的营养成分会减少
解析：选B 植物组织培养需要一定的条件。除需要营养、适宜的温度、酸碱度和渗透压外，还需要光。但由外植体形成愈伤组织的过程中不需要光。
2．下列有关植物组织培养的叙述，正确的是( )
A．愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B．二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株
C．用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子
D．植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
解析：选D 愈伤组织是一种高度液泡化的无定形状态的薄壁细胞；二倍体植株的花粉经脱分化和再分化得到的植株为单倍体，一般高度不育。用人工薄膜将植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽等分别包装可制成人工种子，但不能用愈伤组织。
3．某同学在进行组织培养过程中，发现只分裂而不分化出芽和根，可能原因是( )
A．未见阳光
B．培养时间不到
C．培养基营养过多
D．细胞分裂素和生长素配比不对
解析：选D 愈伤组织产生根或芽，取决于生长素和细胞分裂素的浓度比值，当细胞分裂素/生长素的比值低时，诱导根的分化；两者比值处于中间水平，愈伤组织只生长不分化；两者比值高时，诱导芽的形成。
4．下列有关植物组织培养过程中的细胞脱分化的说法，错误的是( )
A．已经分化的细胞失去特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程
B．已经分化的细胞转变成为具有分生能力的薄壁细胞，进而形成植物的愈伤组织的过程
C．离体的植物组织在一定的培养条件下的分化出根和芽的过程
D．离体的植物组织在脱分化形成愈伤组织的过程中必须经过有关激素的诱导
解析：选C 离体的植物组织在一定的培养条件下，先脱分化形成植物的愈伤组织，才可以再分化出根和芽，形成完整的植株。而分化出根和芽的过程属于再分化。
5．下列不属于植物组织培养特点的是( )
A．快速繁殖
B．不受生长季节的限制
C．不改变原植物的基因型
D．不需要营养成分
解析：选D 植物组织培养的特点：不受生长季节的限制、不携带病毒、培养周期短、可诱导分化成需要的器官等。组织培养过程也需要营养来供给细胞的分裂和分化。
6．关于操作后出现培养物被污染的情况，下列叙述正确的是( )
①可立即打开培养瓶，进行清洗 ②先将所有被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶，进行清洗 ③按要求操作一定不出现培养物被污染 ④细菌污染可能是由接种人员未戴口罩、接种时说话等引起的 ⑤真菌污染可能是植物材料灭菌不当引起的
A．②③⑤
B．②③④⑤
C．①③④⑤
D．②④⑤
解析：选D 引起污染的细菌可能是由接种人员未戴口罩、接种时说话等引起的，真菌污染可能是植物材料灭菌不当引起的。为了避免再次污染，应先将所有被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶，进行清洗。
7．下列选项中，不需要采用植物组织培养技术的是( )
A．利用细胞工程培育“番茄－马铃薯”杂种植株
B．利用花药离体培育得到单倍体植株
C．利用基因工程培育抗棉铃虫的植株
D．利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株
解析：选D “番茄－马铃薯”杂种植株是利用植物细胞杂交技术形成杂种细胞，再对杂种细胞进行组织培养而获得的。单倍体育种需对花药细胞进行组织培养。抗虫棉的培育是利用基因工程获得带有抗虫基因的体细胞再经组织培养而获得的。利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗获得多倍体植株的过程不需要植物组织培养。
8．下列有关月季花药培养的实验操作，错误的是( )
A．花药培养可在同一培养基上培养至长出幼小植株再更换培养基继续培养
B．镜检花粉时可用醋酸洋红法或焙花青—铬矾法染色，后者能将花粉细胞核染成蓝黑色
C．在剥离花药时，要尽量不损伤花药，否则易从受伤部位产生愈伤组织
D．如果接种的花药长出愈伤组织并分化成幼小植株，还需对植株作进一步的鉴定和筛选
解析：选A 花药培养形成愈伤组织或胚状体后，要转移到分化培养基上进行再分化生芽、生根、发育成小植株；由于花粉植株染色体组的数目常会发生变化，需对再生植株作进一步的鉴定和筛选。
9．下列关于花药培养过程的说法，正确的是( )
A．花药中的花粉在培养基上发育成胚状体还是愈伤组织是随机的，不受环境的影响
B．接种后的花药需要每天用日光灯照射12
h
C．花药培养过程中，诱导形成愈伤组织时不需要光照，幼小植株形成后需要光照
D．如果花药开裂释放出胚状体，则一个花药将产生一个幼小植株
解析：选C 在花药培养过程中，花药在培养基上的发育方向由培养基中生长素和细胞分裂素含量及比例决定；在脱分化形成愈伤组织的过程中，花药的同化作用为异养，即从培养基中获取营养物质，不需要光照；当幼小植株形成后，需照光，进行光合作用制造有机物；花药开裂后释放出的多个胚状体要尽快分开，分别移植到新培养基上，否则以后将难以分开。
10．下图为某二倍体植株花药中未成熟的花粉在适宜培养基上形成完整植株的过程。下列有关叙述正确的是( )
A．过程①②表示脱分化，过程③表示再分化
B．过程①②需要照光
C．过程①②③说明花粉细胞具有全能性
D．通过过程③获得的完整植株自交后代不会发生性状分离
解析：选C 过程①表示脱分化，过程②表示再分化。通常幼小植株形成后才需要照光。通过过程①②③，花粉细胞形成了完整的植株，体现了花粉细胞的全能性。通过过程③获得的完整植株是单倍体，高度不育。
11．植物组织培养和花药离体培养都是在实验室条件下快速得到大量幼苗的方法(以二倍体植物为例)。下列关于二者的比较中，错误的是( )
A．植物组织培养和花药离体培养的理论前提是细胞具有全能性
B．花药能诱导为单倍体植株的原因是花药细胞中含有本物种全部遗传信息，尽管遗传物质是体细胞的一半，仍具有全能性
C．植物组织培养获得的试管苗必须经过移栽炼苗后，才能在大田栽培，而花药培养不需要
D．植物组织培养中若发生突变，则其后代可能表现其突变性状，但是花药培养中的突变，一定表现相应突变性状
解析：选C 花药培养和组织培养的理论依据都是细胞的全能性，尽管花药细胞中遗传物质是体细胞的一半，但仍含有本物种生长发育所需的全部基因(或遗传信息)，因此仍具有全能性。在组织培养过程中，若发生隐性的基因突变，由于基因成对存在，所以不一定表现其突变性状，但仍能保持亲代的性状；而花药中基因单个存在，若有突变，则性状就发生变化。两种方法所得到的试管苗，都必须通过移栽、炼苗后方可进行大田栽培。
12．无菌技术是植物组织培养能否获得成功的关键，以下说法正确的是( )
①由于植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对无菌操作的要求非常严格 ②对培养基及器械用高压蒸汽灭菌 ③对培养材料进行表面灭菌时一方面要考虑药剂的消毒效果，另一方面还要考虑植物材料的耐受能力 ④不同药剂、不同植物材料甚至不同器官要区别对待
⑤对培养材料可用高压蒸汽灭菌
⑥如果不小心导致污染，将可能造成培养工作的前功尽弃
A．①②③④⑤
B．①②③④
C．①②③④⑥
D．①②③④⑤⑥
解析：选C 由于植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对无菌操作的要求非常严格，对培养材料进行表面灭菌时一方面要考虑药剂的消毒效果，另一方面还要考虑植物材料的耐受能力，不同药剂、不同植物材料甚至不同器官要区别对待，如果不小心导致污染，将可能造成培养工作的前功尽弃，对培养材料消毒可用质量分数为0.1%的氯化汞溶液，用高压蒸汽灭菌会杀死植物细胞。
二、非选择题(共52分)
13．(16分)下图表示菊花的嫩枝和月季的花药离体培养的过程，请回答：
(1)对菊花来说，要选择生长旺盛的嫩枝来进行组织培养，其原因是________________________________________________________________________。
(2)在培养嫩枝组织和花药的培养基中都要加入一定的植物激素，常用的植物激素有________________________。
(3)两种植物材料的培养在进行接种时应注意：
①接种室要消毒；②材料可用________进行浸泡，取出用无菌水冲洗后，再用0.1%的氯化汞溶液消毒；③接种操作要在________进行；④接种完毕后立即盖好瓶盖。
(4)月季的花药培养过程中，花粉植株的形成除图中所示途径外，还可以通过________阶段发育而来。
(5)图中花粉植株属于________倍体，要使其能繁殖后代可采取的措施是________________________________________________________________________。
解析：菊花的组织培养，一般选取未开花植株的茎上部新萌生的侧枝，主要是因为其分裂能力强。组织培养过程中要求进行严格的无菌操作，因为一旦出现细菌和真菌污染，就会导致实验失败。
答案：(1)生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化 (2)生长素和细胞分裂素
(3)②70%的酒精 ⑤酒精灯火焰旁
(4)胚状体 (5)单 用一定浓度的秋水仙素处理幼苗
14．(20分)将基因型为AaBb的水稻(具有24条染色体)的某种细胞通过无菌操作接入含有营养成分全面的培养基的试管中，在一定条件下培养形成试管幼苗，其过程如下图所示：
―→
(1)图中的①过程为__________，图中的②过程为__________。
(2)在形成愈伤组织的过程中，细胞必须不断地从培养基中获得________、________和小分子有机物等营养物质。
(3)如果④是无病毒植株，则“水稻的某种细胞”应选用__________或__________细胞，培养成的植株的基因型为____________。
(4)如果某种细胞选用的是水稻花粉细胞，则④称为________植株，基因型可能是________________________________________________________________________，
植株特点为______________________________，需用______________________处理，使其恢复正常体细胞染色体数，对应的基因型为________________________________________________________________________。
解析：(1)组织培养过程包括脱分化和再分化两个过程，其中①是脱分化，②是再分化。(2)愈伤组织的形成过程中，不断地从培养基中吸取营养物质，供细胞生活的营养物质主要有无机物(水、无机盐)、小分子有机物等。(3)若取材是植物体细胞，则整个过程是植物组织培养，最后得到的植株属于正常的二倍体植株。(4)若取材是花粉(配子)，则整个过程是花药离体培养，最后得到的植株是单倍体植株，其特点是植株弱小、高度不育等，需用秋水仙素处理使染色体数目加倍，恢复可育的特性，得到的植株有四种基因型aaBB、aabb、
AAbb、
AABB。
答案：(1)脱分化 再分化 (2)水分 无机盐 (3)茎尖 根尖 AaBb (4)单倍体 aB、ab、Ab、AB 植株弱小，高度不育 秋水仙素 aaBB、aabb、AAbb、AABB
15．(16分)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。
培养基编号
浓度/(mg/L)
m/%
n/个
6 BA
IAA
1
0.5
0
76.7
3.1
2
0.1
77.4
6.1
3
0.2
66.7
5.3
4
0.5
60.0
5.0
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________(填“6 BA”或“IAA”)。
解析：按照植物的需求量，在培养基中加入的无机盐可分为大量元素和微量元素。6 BA是细胞分裂素类生长调节剂，由于该实验探究的是6 BA和IAA对菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，而6 BA的浓度在各实验组中相同，因此实验的自变量是IAA浓度，取值范围是0～0.5
mg·L－1，因变量是再生丛芽外植体的比率及再生丛芽外植体上的丛芽平均数，即表中的m和n。再生外植体数乘以外植体上的丛芽平均数即为丛芽总数，计算可知诱导丛芽总数最少的是1号培养基。在植物组织培养中，生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化，细胞分裂素主要促进细胞分裂和分化出不定芽，因此为了诱导生根，培养基中一般不加6 BA(细胞分裂素类生长调节剂)而加入IAA(生长素类生长调节剂)。
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 (3)1 (4)6 BA课题3酵母细胞的固定化
固定化酶和固定化细胞技术
[自读教材·夯基础]
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
(1)包埋法：多适于细胞的固定化；
(2)多适于酶的固定化。
3．载体
包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
4．优点
(1)固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，可以反复利用。
(2)固定化细胞技术制备的成本低，操作容易。
5．实例——高果糖浆的生产
(1)原理：葡萄糖果糖。
(2)生产过程：
①将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入。
②使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触。
③转化成的果糖，从反应柱的下端流出。
(3)反应柱：酶固定在一种颗粒状的载体上，再将其装入反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由通过。
(4)优点：反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。
1．酶能加快化学反应速率，但溶液中的酶难以回收，不能利用。要想既降低生产成本，又不影响产品质量，该如何解决这一问题？
提示：将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与反应物分离，还可重复利用。
2．固定化酶和固定化细胞一般采用什么方法？为什么？
提示：固定化酶常用化学结合法或物理吸附法。因酶分子小，易从包埋材料中漏出，故一般不用包埋法进行固定。固定化细胞常用包埋法，因个大的细胞难以被吸附或结合。
3．从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？
提示：固定化细胞技术。固定化细胞技术。
4．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？
提示：一系列酶；固定化细胞技术。
5．如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？为什么？
提示：固定化酶技术。因为大分子物质不容易进入细胞内，如果采用固定化细胞技术会使反应效率下降。
[跟随名师·解疑难]
直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
项目
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
常用载体
无
高岭土、皂土、硅胶、凝胶
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺
制作方法
无
化学结合固定化、物理吸附固定化
包埋法固定化
是否需要营养物质
否
否
是
催化反应
单一或多种
单一
一系列
反应底物
各种物质(大分子、小分子)
各种物质(大分子、小分子)
小分子物质
优点
催化效率高，低耗能、低污染等
被固定的酶可重复使用
成本低，操作更容易
缺点
①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高，影响产品质量
不利于催化一系列的酶促反应
反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降
[特别提醒]
(1)固定化细胞使用的都是活细胞，在反应时需要适宜的生存条件。
(2)由于被固定的细胞保证了完整性，酶的环境改变较小，所以对酶活性影响不大。
酵母细胞固定化的实验操作
[自读教材·夯基础]
1．制备固定化酵母细胞
2．用固定化酵母细胞发酵
(1)操作步骤：将用蒸馏水冲洗过的固定好的酵母细胞(凝胶珠)用于发酵的葡萄糖溶液中。
(2)现象
1．在配制海藻酸钠溶液时，用小火加热并不断搅拌的目的是什么？
提示：防止海藻酸钠焦糊。
2．为什么海藻酸钠溶液要冷却后才能加入酵母细胞？
提示：防止温度过高杀死酵母菌。
3．将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30
min的作用是什么？
提示：使胶体聚沉，以便形成稳定的结构。
[跟随名师·解疑难]
1．制备固定化酵母细胞的注意事项
(1)在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。酵母细胞需要的活化时间较短，一般为0.5～1
h，但实验时需要提前做好准备。
(2)酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出。
(3)加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，关系到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。
(4)海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。
(5)溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否则会因温度过高而导致酵母菌死亡。
(6)可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，用作对照。
(7)刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡30
min左右，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。
2．实验结果分析与评价
(1)如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再做尝试。
(2)利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味，而不含酵母菌的凝胶珠所做的对照实验则无此现象。
固定化酶和固定化细胞
[例1]
下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是( )
A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显
B．在固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧
C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件
D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物
[解析] 固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么高，耐受性也比较好，和溶解氧没什么关系；利用固定化酶降解水体中有机磷农药，不需要提供营养条件；利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类不仅是反应底物，同时也作为碳源来提供能量和营养。
[答案] A
归纳拓展
(1)固定化酶是指限制或固定于特定空间位置的酶，具体来说，是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂，不会比一般酶制剂的生物活性更强。
(2)固定化细胞仍能进行正常的生长、繁殖和代谢，可以像游离的细胞一样用于发酵生产。
制备固定化酵母细胞
[例2]
根据下面制备固定化酵母细胞实验的流程回答问题：
酵母细胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞
(1)在________状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物恢复________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时________________。
(2)影响实验成败的关键步骤是________________________________________。
(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目________。
(4)观察形成的凝胶珠的颜色和形状：如果颜色过浅，说明______________；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明________________________________________。
(5)制备固定化酶不宜用包埋法，为什么？_________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] (1)酵母菌在干燥时，处于休眠状态，需加水活化，否则制成的固定化酵母菌在发酵时酶活性较低且酵母菌增殖缓慢。(2)该实验的关键是海藻酸钠溶液的配制。(3)如果海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞的数目减少，影响实验效果。(4)如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母菌数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再做尝试。(5)由于酵母菌细胞个体较大，不易从包埋材料中漏出，故细胞的固定化一般采用包埋法。
[答案] (1)缺水 正常的生活 体积增大 (2)配制海藻酸钠溶液 (3)减少 (4)固定的酵母细胞数目较少 海藻酸钠浓度偏高，制作失败 (5)因为酶分子很小，容易从包埋材料中漏出
易错提醒
(1)选用的干酵母要具有较强的活性，而且物种要单一。
(2)溶解CaCl2时勿用自来水，以免杂质离子影响实验结果。
(3)固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠与酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。
[随堂基础巩固]
1．下列关于固定化酶技术的说法，正确的是( )
A．固定化酶技术就是固定反应物，使酶依附着载体围绕反应物旋转的技术
B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应
C．固定化酶中的酶无法重复利用
D．固定化酶是将酶固定在一定空间的技术
解析：选D 固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术，其优点是酶被固定在一定装置内可重复利用，不足是无法催化一系列酶促反应。
2．分析下图，与用海藻酸钠作载体制备固定化酵母细胞相似的是( )
解析：选D A是吸附法，B是化学结合法，C、D是包埋法，C一般是将酶包埋在细微网格里，D是将酶包埋在凝胶中。制备固定化酵母细胞采用包埋法，即将酵母菌包埋在海藻酸钠制成的凝胶中，与D相似。
3．下列说法错误的是( )
A．固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法
B．固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法
C．由于细胞个大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定
D．反应物是大分子物质时应采用固定化酶
解析：选C 由于细胞个大，酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。因此，细胞多采用包埋法固定，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定。
4．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是
( )
A．可用包埋法制备固定化酵母细胞
B．反应产物对固定化酶的活性没有影响
C．葡萄糖异构酶在固定前后专一性不同
D．固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应
解析：选A 细胞难以被吸附或结合，固定化细胞多采用包埋法；反应产物积累能影响酶的结构，从而使酶的活性下降；葡萄糖异构酶在固定前后专一性不变；固定化细胞固定的是一系列的酶，可以催化一系列的反应，但不能催化各种反应底物的一系列反应。
5．某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下：
①活化酵母细胞：称取定量干酵母与定量蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化。
②配制CaCl2溶液：将无水CaCl2溶解在定量蒸馏水中，配制成一定浓度的CaCl2溶液。
③配制海藻酸钠溶液：用定量的海藻酸钠直接溶解在定量的蒸馏水中，配制成溶液。
④海藻酸钠溶液和酵母细胞混合：将活化的酵母细胞迅速加入刚配制成的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混合均匀。
⑤固定化酵母细胞：用注射器以恒定的速度缓慢将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察凝胶珠的形成。
(1)请你改正其中两处错误的操作：
第一处：_________________________________________________________________
________________________。
第二处：________________________________________________________________
______________________。
(2)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30
min左右，目的是__________________。
(3)如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度________(填“过低”或“过高”)。
(4)研究发现，固定化强度强的酵母颗粒发酵效果好，且稳定性高、使用寿命长。某机构利用上述装置，将2%、2.5%、3%的海藻酸钠分别用2%、3%、4%的X溶液进行凝胶化处理，所得到的固定化酵母颗粒的强度及在28
℃下发酵48
h后的酒精产量见下表：
海藻酸钠(%)
2
2.5
3
2
2.5
3
2
2.5
3
X溶液(%)
2
2
2
3
3
3
4
4
4
固定化强度(g/30个)
930
950
990
1
030
1
100
1
140
1
170
1
170
1
160
酒精量(%)
6.7
6.5
6.5
6.7
6.4
6.2
6.7
6.4
6.3
可以看出，随着X溶液浓度的增加，__________增加；凝胶固定化效果较好的海藻酸钠与X溶液的浓度分别是__________、__________。
解析：溶解海藻酸钠时需注意用小火间断加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后，再加入酵母菌充分搅拌混合均匀，以防止高温杀死酵母菌。分析表格可知，随着X溶液浓度的增加，酵母细胞的固定化强度增加，固定化强度和产酒精量都较大的海藻酸钠与X溶液浓度分别是2%、4%。
答案：(1)③海藻酸钠溶解应小火或间断加热至完全溶化 ④海藻酸钠溶液应冷却至室温再加入已活化的酵母细胞 (2)让凝胶珠形成稳定的结构 (3)过低 (4)固定化强度 2% 4%
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下图中所示的固定化酶技术中属于包埋法的一组是( )
A．①②
B．①③④
C．①④
D．③④
解析：选D 包埋法即将酶包埋于网格或胶囊中(如图中③④所示)，图中①为吸附法，②为化学结合法。
2．下列关于固定化酶的说法正确的是( )
A．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用
B．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
C．酶由于被固定在载体上，所以丧失了高效性和专一性
D．被固定化的酶其活性部位完整，所以不受高温、强碱、强酸等条件影响
解析：选A 固定化酶可以被反复利用，但并非能永远利用下去；固定化酶是将酶分子结合在特定支持物上且不影响酶的功能，不会使酶丧失高效性和专一性；固定化酶的活性仍受温度、pH等环境条件的影响。
3．酶的固定化是将酶束缚或限制于一定区域内，使其进行酶促反应后可回收及重复利用的一类技术。下列关于固定化酶技术的叙述，错误的是( )
A．为使葡萄糖液与葡萄糖异构酶充分接触生产果糖，葡萄糖液应从固定化酶反应柱下端注入
B．制备固定化酶的方法主要有化学结合法和物理吸附法
C．固定化酶固定时可能会对酶造成损伤而影响其活性
D．用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆可以大幅度提高产量
解析：选A 葡萄糖液应从固定化酶反应柱的上端注入，使葡萄糖液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖。制备固定化酶的方法主要有化学结合法和物理吸附法。固定化酶固定时可能会对酶造成损伤而影响其活性。
4．下列关于固定化酶和一般酶制剂应用效果的说法中，错误的是( )
A．固定化酶生物活性强，可长久使用
B．一般酶制剂应用后和产物混在一起，产物的纯度不高
C．一般酶制剂参加反应后不能重复利用
D．固定化酶可以反复利用，以降低生产成本，并能提高产品的产量和质量
解析：选A 固定化酶是因为可回收重新利用而可以较长时间使用的，并不是因为生物活性强而长久使用。单纯从生物活性方面分析，固定化酶与一般酶制剂的活性差别不大。
5．下列关于使用固定化酶技术生产高果糖浆的说法正确的是( )
A．高果糖浆的生产需要使用果糖异构酶
B．在反应柱内的顶端装上分布着许多小孔的筛板，防止异物进入
C．将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，果糖从反应柱下端流出
D．固定化酶技术复杂，成本较高
解析：选C 生产高果糖浆时所用的酶应为葡萄糖异构酶，将这种酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由通过。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本。
6.右图为某同学利用海藻酸钠固定化酵母细胞的实验结果，出现此结果的原因不可能是( )
A．海藻酸钠溶液浓度过高
B．酵母细胞已经死亡
C．注射器推进速度过快
D．注射器距离CaCl2溶液液面太近
解析：选B 题图中把海藻酸钠与酵母细胞混合后注射到CaCl2中形成的凝胶珠大小不均匀，可能是由A、C、D选项中的原因造成的，但酵母细胞死亡不会导致此结果。
7．用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产生酒精，下列措施错误的是( )
A．向瓶内泵入氧气
B．应将装置放于适宜的条件下进行
C．瓶内应富含葡萄糖等底物
D．将瓶口密封，效果更好
解析：选A 在无氧条件下酵母细胞才能发酵产生酒精和CO2，保证无氧条件的措施是将瓶口密封。酵母细胞无氧发酵产生酒精时需要适宜的条件，如温度、pH以及底物葡萄糖等。
8．下图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述错误的是( )
A．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液
B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
C．图2发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母菌充分接触
D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中
解析：选A 在该实验中，将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞，否则高温会导致酵母细胞死亡；实验中氯化钙溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠；固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2～3次，再将其转移至10%的葡萄糖溶液中，并用搅拌器搅拌，目的是使培养液与固定化酵母细胞充分接触，有利于发酵的正常进行。
二、非选择题(共26分)
9．(14分)某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验材料及用具齐全。请回答下列问题：
(1)制备固定化酵母细胞的过程为：
①使干酵母与________混合并搅拌，使酵母菌活化；
②将无水CaCl2溶解在蒸馏水中，配成CaCl2溶液；
③用酒精灯加热配制海藻酸钠溶液；
④海藻酸钠溶液冷却至常温再加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀；
⑤用注射器将______________的混合物缓慢滴入CaCl2溶液中。
(2)该实验小组用右图所示的装置来进行葡萄糖发酵。a是固定化酵母，b是反应柱。
①从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是____________________________________。
②要想得到较多的酒精，加入反应液后的操作是________活塞1和________活塞2。(填“关闭”或“打开”)
③为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复利用，实验过程一定要在____________条件下进行。
④装置中的长导管起的作用是________________________________________________________________________
________________。
解析：活化即使干酵母恢复生活状态。可通过加入蒸馏水，使其活化。若溶液浓度过高，酵母细胞会发生渗透失水。酵母细胞固定化操作应在无菌条件下进行。
答案：(1)①蒸馏水 ⑤海藻酸钠和酵母细胞
(2)①葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡 ②关闭 关闭 ③无菌 ④释放CO2，防止空气中的杂菌进入反应柱
10．(12分)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。下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)，分析回答下列问题：
(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，由甲图所示结果可以得出的结论是______________________________________________。
(2)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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用________次，之后酶活力明显下降。
(4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，而且用戊二醛作交联剂，这是因为________________________________________________。
解析：(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图反映了固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广。(2)乙图曲线表明浓度为3%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。(3)由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后酶活力明显下降。(4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，而且用戊二醛作交联剂，这是因为酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出。
答案：(1)固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广 (2)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 (3)3 (4)酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出
1．固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而固定化细胞则常采用包埋法。
2．制备固定化酵母细胞的基本步骤是：酵母细胞的活化―→配制CaCl2溶液―→配制海藻酸钠溶液―→海藻酸钠与酵母细胞混合―→固定化酵母细胞。
3．配制海藻酸钠溶液浓度过高，则难以形成凝胶珠；若浓度过低，则固定的酵母细胞少，影响实验效果。
4．配制海藻酸钠溶液应小火加热或间断加热。
5．固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶的重复利用，降低了成本，又提高了产品质量。阶段质量检测(一) 传统发酵技术的应用
(B卷 能力素养提升)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．如图是草莓酒制作的步骤，下列分析中错误的是( )
―→―→―→―→―→―→
A．步骤②是对草莓进行灭菌处理
B．步骤⑤为加入酵母菌液
C．发酵过程中放气量先增加后减少
D．利用重铬酸钾溶液检测酒精
解析：选A 步骤②是对草莓进行冲洗，不能进行灭菌，否则会杀死草莓上的野生型酵母菌，A错误；步骤⑤为加入酵母菌液或含酵母菌的凝胶珠，B正确；酒精发酵过程中除了产生酒精，还会产生大量的二氧化碳，但随着发酵的进行，由于营养物质逐渐减少等原因，酵母菌酒精发酵的速率减慢，产生的二氧化碳也随之减少，因此发酵过程中放气量先增加后减少，C正确；酒精可用重铬酸钾溶液鉴定，D正确。
2．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
解析：选D 果醋制作所需要的适宜温度最高，为30～35
℃；果醋制作所用的菌种(醋酸菌)为好氧细菌，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、毛霉等菌种都具有细胞壁，都既有DNA又有RNA，细胞中都有核糖体。
3．利用果汁制作果醋的原理是( )
A．醋酸菌将乙醇还原为醋酸
B．醋酸菌将乙醇氧化为醋酸
C．醋酸菌将乙醇分解为CO2、水和醋酸
D．醋酸菌直接将乙醇氧化为醋酸，不需其他中间转化过程
解析：选B 醋酸菌在氧气充足的条件下进行发酵产生醋酸，有两条途径：一是在氧气、糖源都充足时，可直接将葡萄汁中的葡萄糖氧化为醋酸；二是在糖源不足时，可以利用酵母菌发酵产生的乙醇为原料，先在氧气的作用下，将乙醇氧化为乙醛，再进一步将乙醛氧化为乙酸，进而生成醋酸。因此只有B项叙述正确。
4．泡菜制作过程中，下列对不同时期泡菜坛中乳酸菌含量的叙述，正确的是( )
A．制作泡菜初期并无乳酸菌的存在
B．腌制过程中乳酸菌含量会逐渐增多并达到最高峰，然后下降
C．腌制后期乳酸菌含量会急剧下降
D．腌制的全过程乳酸菌的含量不变，活性不同
解析：选B 泡菜的制作是利用蔬菜表面的乳酸菌的代谢，将糖类转化成乳酸，因此发酵初期就有乳酸菌，由于发酵条件的变化，乳酸菌大量繁殖，达到一定量后由于酸度过大，乳酸菌数量会下降。
5．利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的适宜原料和在生产酒精阶段要控制的必要条件分别是( )
A．玉米粉和有氧
B．大豆粉和有氧
C．玉米粉和无氧
D．大豆粉和无氧
解析：选C 酵母菌在有氧时进行有氧呼吸，把糖类等有机物彻底氧化分解成CO2和水，不产生酒精。大豆粉主要含蛋白质，用作酿酒不合适，原因有二：一是酵母菌含有更多的直接把糖类转化为酒精的酶类，发酵快，而蛋白质转化复杂，并且会产生含氮副产物，对酵母菌生命活动不利；二是成本高。
6．在制作果酒、果醋、腐乳、泡菜时，发酵过程对氧气的需求，下列叙述正确的是( )
A．四个过程中，均需氧气参与，无氧时不能完成这四个过程
B．四个发酵过程中只有果酒制作是在完全无氧的条件下完成的
C．泡菜发酵和果酒制作是应用微生物的无氧发酵，而醋酸菌和毛霉则需在有氧条件下才能正常繁殖
D．腐乳制作时进行的是无氧发酵
解析：选C 果酒制作原理是利用酵母菌的无氧发酵，但在最初阶段需供一定氧气，促使酵母菌大量繁殖，获取一定数量菌体后再密封；泡菜制作是利用乳酸菌的无氧呼吸产生乳酸，有氧条件下发酵受抑制；而酿醋和腐乳的制毛坯阶段都需在有氧条件下完成。
7.
下列关于生产措施或生活现象的分析，错误的是( )
A．零度以上低温贮存果蔬，可降低呼吸酶活性，减少有机物的分解
B．提倡慢跑，可防止因肌细胞无氧呼吸积累乳酸而导致的酸胀乏力
C．若H7N9禽流感病毒侵入人体，机体的T细胞会合成并分泌淋巴因子
D．由于亚硝酸盐含量先减少后增加，故应在其含量增加前尽快食用泡菜
解析：选D 温度降低，酶活性降低，有机物分解减少，A正确；慢跑属于有氧运动，可以避免肌肉细胞无氧呼吸产生乳酸而导致的酸胀乏力，B正确；流感病毒侵入人体，机体的免疫系统受抗原刺激，T细胞产生淋巴因子，促进免疫反应过程，C正确；在腌制泡菜过程中，亚硝酸盐含量先增加后减少，因此应在腌制一定时间后食用泡菜，D错误。
8．测定泡菜中亚硝酸盐含量的实验操作中，用不到的试剂是( )
A．对氨基苯磺酸溶液
B．N－1－萘基乙二胺盐酸盐溶液
C．氯化镉和氯化钡溶液
D．双缩脲试剂
解析：选D 双缩脲试剂用于检测蛋白质。
9．果酒的制作离不开酵母菌，在配制酵母菌的培养基时，常添加一定浓度的葡萄糖液。如果葡萄糖浓度过高，反而会抑制酵母菌的生长，其原因最可能是( )
A．葡萄糖被合成了淀粉
B．酵母菌细胞失水
C．改变了培养液的pH
D．酵母菌发生了变异
解析：选B 葡萄糖溶液浓度过高，酵母菌细胞会发生渗透失水。
10．在制果酒、果醋、腐乳、泡菜的发酵过程中，菌种是由原料自身提供，而不是接种或来自空气的是( )
①果酒 ②果醋 ③腐乳
④泡菜
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
解析：选D 果酒发酵的酵母菌来自附着于葡萄皮上的野生型酵母菌；果醋发酵的菌种来自空气或接种；腐乳发酵的毛霉孢子来自空气；泡菜发酵的乳酸菌来自菜叶的表面。
11．为了使测定亚硝酸盐含量的准确性较高，关键是( )
A．样品处理
B．标准显色液的制备
C．比色
D．泡菜的选择
解析：选B 亚硝酸盐含量是通过与标准显色液进行目测比较而估算出的，所以只有标准显色液制备标准才能比较出正确的结果。
12.将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是( )
A．探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a
B．经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况
C．实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查
D．改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通
解析：选B 打开阀a可保证氧气的供应，A项正确；经管口3取样只能检测酒精的产生情况，B项错误；实验开始前整个装置需进行气密性检查，确保有氧、无氧条件只是通过管口1控制的，C项正确；管口2连通装有澄清石灰水的试剂瓶，通过观察澄清石灰水的混浊程度来检测CO2的产生情况，D项正确。
二、非选择题(共52分)
13．(16分)果酒和果醋发酵借助了两种典型的微生物，它们是微生物发酵工程中典型的应用实例。如图甲是果醋发酵装置，图乙是其发酵过程中培养液pH的变化曲线，请回答下列问题：
(1)发酵初期不通气，溶液中________(填“有”或“没有”)气泡产生；中期可以闻到酒香，说明进行了________发酵；后期接种醋酸菌，适当________并将温度保持在30～35
℃。
(2)图乙中能正确表示果醋发酵过程中pH变化的曲线是________。
(3)果酒和果醋的发酵菌种________(填“相同”或“不同”)，代谢类型__________(填“相同”或“不同”)。
(4)果酒发酵的基本操作步骤包括：选料→______→粉碎→灭菌→接种→发酵→______→果酒。
解析：(1)果醋发酵过程中，发酵初期不通气，酵母菌无氧呼吸仍能产生二氧化碳，溶液中有气泡产生。中期由于无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，故能闻到酒香。后期接种醋酸菌后，由于醋酸菌属于好氧菌，进行有氧呼吸，所以应适当通气并将温度保持在30～35
℃。(2)果醋发酵过程中产生的醋酸使pH下降，图乙中能正确表示此过程中pH变化的曲线是④。(3)果酒发酵以酵母菌为菌种，果醋发酵以醋酸菌为菌种，故两种发酵选用的菌种不同。酵母菌既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸，属于异养兼性厌氧型，而醋酸菌只进行有氧呼吸，属于异养需氧型，故两者代谢类型不同。(4)果酒生产的工艺流程为：选料、冲洗、粉碎、灭菌、接种、发酵、过滤。
答案：(1)有 酒精 通气 (2)④ (3)不同 不同 (4)冲洗 过滤
14．(16分)完成下列传统发酵技术中的相关问题：
Ⅰ.据制作果酒和果醋的发酵装置填空：
(1)装置中a为充气口，用于向装置内____________；b为______________，用于排出CO2；c为出料口，用于____________。
(2)b长而弯曲，目的是防止________________的污染。
(3)葡萄汁装入发酵瓶时，要留出约1/3空间，目的是：先让酵母菌进行____________快速繁殖，耗尽O2后再进行____________；防止发酵过程中产生的____________造成发酵液溢出。
(4)使用该装置制作果酒时，应________充气口a，制果醋时，应将充气口a连接气泵，输入____________。
Ⅱ.下图为腐乳制作的流程示意图，请据图分析回答下列问题：
―→―→―→
(1)现代科学研究表明，许多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是________。
(2)传统的制作过程中，豆腐块上生长的“霉”来自____________________。而现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的菌种接种在豆腐上，这样可以____________________，保证产品的质量。
解析：Ⅱ.(1)参与豆腐发酵的微生物有青霉、酵母、曲霉、毛霉等多种，其中起主要作用的是毛霉。(2)传统的制作过程中，腐乳制作中的菌种来自空气中的毛霉孢子。而现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的菌种接种在豆腐上，这样可以避免其他菌种的污染，保证产品的质量。
答案：Ⅰ.(1)通气 排气口 取样检测 (2)空气中微生物 (3)有氧呼吸 酒精发酵 CO2
(4)关闭 氧气
Ⅱ.(1)毛霉 (2)空气中的毛霉孢子 避免其他菌种的污染
15．(20分)家庭中泡菜的制作方法：新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封后置于温度适宜的地方。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”，前者是用盐过多，后者是用盐过少。
(1)用白酒擦拭泡菜坛的目的是________。密封泡菜坛的原因是：①_____________________________________________________________________；
②________________________________________________________________。
(2)若制作的泡菜“咸而不酸”，最可能的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)加入“陈泡菜水”的作用是________________________________________________________________________。
(4)制作泡菜的过程中，有机物的干重将________；菜坛内有机物的种类将____________。
(5)乳酸菌与酿制果醋的菌种在代谢方式上的主要区别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)有位同学在家制作泡菜时，为避免杂菌污染而向泡菜坛中加入了青霉素。结果发酵失败，原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(7)若要获得大量乳酸菌菌种，应选用培养基培养，培养基中应有________、________、________和________等营养物质。
解析：(1)用白酒擦拭泡菜坛的目的是消毒。乳酸菌是厌氧生物，泡菜坛密封后造成缺氧环境，同时密封可以防止杂菌进入。(2)制作泡菜时，若放入的食盐过多，则抑制了乳酸菌的发酵造成泡菜“咸而不酸”。(3)“陈泡菜水”中含有大量的乳酸菌菌种，制作泡菜时加入“陈泡菜水”可以实现接种乳酸菌菌种的目的。(4)制作泡菜的过程中，由于乳酸菌呼吸作用的消耗，有机物的干重将减少，但坛内有机物的种类将增加。(5)乳酸菌是厌氧型细菌，醋酸菌是好氧型细菌。(6)青霉素可以杀死乳酸菌，故制作泡菜时加入了青霉素，会造成发酵失败。(7)若要获得大量乳酸菌菌种，应选用培养基培养，培养基中应有碳源、氮源、水和无机盐等营养物质。
答案：(1)消毒 ①乳酸菌是厌氧生物，密封后造成缺氧环境 ②防止杂菌进入 (2)大量的食盐抑制了乳酸菌发酵(大量的食盐杀死了乳酸菌) (3)提供乳酸菌菌种(接种) (4)减少 增加 (5)乳酸菌是厌氧型细菌，醋酸菌是好氧型细菌 (6)青霉素杀死了乳酸菌 (7)碳源 氮源 水 无机盐阶段质量检测(六) 植物有效成分的提取
(A卷 学业水平达标)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．提取玫瑰精油的过程中，油水混合物中要加入氯化钠，下列选项不属于其目的的是( )
A．增大玫瑰精油的溶解度
B．使玫瑰精油和水分开
C．利于玫瑰精油的纯化
D．利于玫瑰精油的回收
解析：选A 加入氯化钠溶液可使乳化液分层，有利于水油的分层及玫瑰精油的纯化与回收。
2．提取胡萝卜素和提取玫瑰油时都需要加热，但用萃取法提取胡萝卜素时，采用的是水浴加热法，而用水蒸气蒸馏法提取玫瑰油时是直接加热。其原因是( )
A．前者需保持恒温，后者不需要恒温
B．前者容易蒸发，后者不容易蒸发
C．胡萝卜素不耐高温，玫瑰精油耐高温
D．前者烧瓶里含有机溶剂，易燃易爆，后者是水
解析：选D 用萃取法提取胡萝卜素时，由于在烧瓶中加入的萃取剂石油醚为有机溶剂，因为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，所以采取水浴加热。用水蒸气蒸馏法提取玫瑰油时，烧瓶内加入的是水，直接加热不会出现燃烧、爆炸现象。
3．胡萝卜素提取过程中，对材料处理正确的是( )
A胡萝卜要放置几天后再做实验
B．烘干胡萝卜时，温度越高越好
C．为充分干燥胡萝卜，故干燥时间越长越好
D．要把烘干的胡萝卜用研钵研成胡萝卜干粉备用
解析：选D 鲜胡萝卜含有大量水分，干燥时要控制温度，温度太高，干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。
4．从胡萝卜中提取胡萝卜素时，首先要将原料粉碎、干燥，其目的主要是( )
A．胡萝卜太大，不能放入烧杯中
B．整个胡萝卜不能溶于有机溶剂
C．使原料充分与有机溶剂接触，增大溶解度和脱水
D．减少萃取的时间，从而提高效率
解析：选C 影响萃取的因素主要有萃取剂的性质和使用量，此外，原料颗粒的大小及含水量也能影响萃取效率。因此，先将胡萝卜粉碎，并干燥脱水，使之与萃取剂充分接触，提高溶解度，效果就越好。另外，萃取时间一般要长一些，效果也会好些。
5．以下关于选用纸层析法鉴定制取的胡萝卜素粗品的操作，错误的是( )
A．在18
cm×30
cm滤纸下端距底边2
cm处划一基线，在基线上取A、B、C、D四点，做点样
B.用最细的注射器针头分别吸取0.1～0.4
mL溶解在石油醚中的标准样品和提取样品，在A、D和B、C点上点样
C．每次点样后，可用吹风机将溶剂吹干，注意保持滤纸干燥，待干后，将滤纸卷成圆桶状
D．将滤纸置于装有3
cm深的石油醚的密封瓶中
解析：选D 应将滤纸置于装有1
cm深的石油醚的密封瓶中。
6．在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法的叙述错误的是( )
A．蒸馏法和萃取法都需要水浴加热
B．压榨法适用于易焦糊原料的提取，如柑橘、柠檬等
C．萃取法适用范围较广，一般来说，原料颗粒小、萃取温度高、时间长，萃取效果好
D．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
解析：选A 蒸馏法适用于提取挥发性强的芳香油，其操作过程中不需要水浴加热，萃取法需要水浴加热。压榨法适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取。萃取法适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中。
7．提取植物芳香油是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，然后冷却，将混合物重新分出油层和水层，以此来获得植物芳香油。在此方法中，运用了哪些操作手段( )
①蒸馏 ②压榨 ③萃取 ④干馏 ⑤分液
A．①③
B．①③④
C．①⑤
D．①③⑤
解析：选C 在提取植物芳香油的过程中，利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物的过程属于蒸馏，然后冷却，重新分出油层和水层，并将油层提取出来的过程属于分液。
8．分离出的橘皮精油一般要在5～10
℃下静置5～7
d，其主要目的是( )
A．低温保持橘皮精油的活性
B．低温降低精油的挥发性
C．去除水和蜡质等杂质
D．低温使精油凝固
解析：选C 用分液漏斗分离得到的橘皮油还含有少量的水和果蜡，需要在5～10
℃下，静置5～7
d，使杂质沉淀，以利于去除。
9．下列用蒸馏法提取玫瑰精油的有关叙述错误的是( )
A．蒸馏温度高，水和玫瑰精油挥发得就容易，所以在高温下蒸馏效果好一些
B．为了充分蒸馏玫瑰精油，应该在较低温度下延长蒸馏时间
C．在乳浊液分层的时候，为了利于水和油层的分开，可向乳化液中加入氯化钠
D．水和油层分开后，应在初提取的玫瑰精油中加入适量的无水硫酸钠吸去残留的水分，放置过夜，经过滤除去固体硫酸钠后，就可以得到较纯的玫瑰精油
解析：选A 蒸馏温度太高、时间太短，玫瑰精油的品质就比较差，如果要提高品质，就需要在较低温度下延长蒸馏时间。向乳浊液中加入氯化钠，增加盐的浓度，有利于水和油分层，通过分液漏斗排去水，得到初提取的玫瑰精油，再加入适量的无水硫酸钠吸去残留的水分，放置过夜，过滤除去固体硫酸钠后，就可以得到较纯的玫瑰精油了。
10．下列有关玫瑰精油、橘皮精油两种植物芳香油提取方法的叙述，正确的是( )
A．二者均可以用水中蒸馏法来提取
B．提取过程中均需加入Na2SO4，该药品在两提取过程中所起作用不同
C．二者所用原料均需做干燥去水处理
D．为使两种植物精油与水分离，需向混合乳液中加入NaCl
解析：选B 橘皮精油不适于用水中蒸馏的方法提取，因为采用水中蒸馏法会导致原料焦糊和有效成分水解，因此常用压榨法提取。两种植物芳香油提取过程中使油水分离的方法不同：向玫瑰精油混合液中加入NaCl，向橘皮精油混合液中加入NaHCO3和Na2SO4。分离得到的玫瑰精油中加入无水Na2SO4是为了去除其中的水分。提取玫瑰精油需用鲜玫瑰花，提取橘皮精油需干燥去水。
11．某同学设计的提取玫瑰精油的实验流程如下图所示，据图分析错误的是( )
A．在②步中使用水气蒸馏更简便易行
B．在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片防止暴沸
C．提取精油时，向混合物中加入NaCl更利于油水分层
D．加入无水Na2SO4，再用过滤法可除去分离的油层中的水分
解析：选A 由于玫瑰精油难溶于水，易溶于有机溶剂，因此在②步中使用水中蒸馏更简便易行；在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片，目的是防止暴沸；提取精油时，为了使油水分层更彻底，要向油水混合物中加入NaCl；分离的油层还含有一定的水分，需加入无水Na2SO4，再用过滤方法将其除去。
12．胡萝卜素可用于治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病，下面是提取胡萝卜素的实验流程示意图，相关说法正确的是( )
A．图中干燥处理时的温度越高、时间越长，越利于胡萝卜素提取
B．图中甲过程表示萃取，此过程用到的有机溶剂具有较低的沸点
C．图中乙过程表示浓缩，浓缩之前进行过滤的目的是除去萃取液中的不溶物
D．只能从植物中提取天然β 胡萝卜素
解析：选C 新鲜胡萝卜素含大量水分，提取时应干燥，但要控制干燥时间和温度，若温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。图中甲是萃取，所用萃取剂应具有较高的沸点，并能充分溶解胡萝卜素。工业生产上β 胡萝卜素的提取方法主要有三种：一是从植物中提取，二是从岩藻中获得，三是利用微生物发酵生产。
二、非选择题(共52分)
13．(20分)回答下列有关从生物材料中提取某些特定成分的问题：
(1)薄荷油和玫瑰精油的化学性质相似，因此适合选用__________法来提取。用此方法收集到的液体________(填“是”或“不是”)纯的薄荷油，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
在此过程中，影响薄荷油提取量的主要因素有__________和__________。
(2)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是________法。用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：
粉碎、干燥、萃取、________、________。
(3)如图是某同学对萃取的胡萝卜素样品所做的鉴定实验的结果。图中实验组是______，
实验得出的结论是____________________________
_______________________________________________________。
解析：(1)薄荷油和玫瑰精油都是芳香油，具有易挥发、难溶于水、化学性质稳定等特点。因此可用水蒸气蒸馏法进行提取。由于薄荷油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物，不是纯的薄荷油。蒸馏温度太高、时间长，产品品质就比较差。(2)胡萝卜素易溶于有机溶剂，可用有机溶剂进行萃取，步骤是：粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩。(3)由于色素萃取后溶于有机溶剂，萃取样品不溶于有机溶剂，所以实验组是B、C，对照组是A、D。
答案：(1)水蒸气蒸馏 不是 薄荷油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物 蒸馏时间 蒸馏温度 (2)萃取 过滤 浓缩 (3)B、C 萃取样品中不含β 胡萝卜素
14．(16分)请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题：
(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、________和________。
(2)芳香油溶解性的特点是不溶于______，易溶于________，因此可用________作为提取剂来提取芳香油。
(3)橘子果实含有芳香油，通常可用________作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)对材料压榨后可得到糊状液体，为除去其中的固体物获得乳状液可采用的方法是________________________________________________________________________。
(5)得到的乳状液加入氯化钠并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的________层，原因是__________________。加入氯化钠的作用是_______________________________。
(6)从乳状液中分离得到的芳香油中要加入无水硫酸钠，此试剂的作用是____________________________________。
解析：(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、蒸馏法、萃取法。(2)芳香油溶解性的特点是不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用有机溶剂作为提取剂来提取芳香油。(3)一般采用新鲜的橘子皮来提取橘皮精油，因为新鲜的橘皮中含有芳香油多。(4)除去液体中的固体常用方法是过滤。(5)芳香油密度比水小，且不溶于水，会浮在液体的表面。加入氯化钠会增加水层密度，使油和水分层。(6)无水硫酸钠的作用是吸收芳香油中残留的水分。
答案：(1)蒸馏法 萃取法 (2)水 有机溶剂 有机溶剂(其他合理答案也可) (3)橘子皮 新鲜的橘皮中芳香油含量较高 (4)过滤(其他合理答案也可) (5)上 油的密度比水小(其他合理答案也可) 增加水层密度，使油和水分层
(6)吸收芳香油中残留的水分
15．(16分)阅读以下材料，完成相关问题：
从玫瑰花中提取出的玫瑰精油被称为“液体黄金”，是世界香料工业不可取代的原料，多用于制造高级香水、化妆品等。提取出的玫瑰精油不含有任何添加剂或人工合成的化学原料，是纯天然的护肤品，具有极好的抗衰老和止痒作用，能够促进细胞再生、防止肌肤老化、抚平肌肤细纹，还具有使人放松、愉悦心情的功效。玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，挥发性较强。
(1)根据材料中介绍的玫瑰精油的性质，要提取玫瑰精油可以用水中蒸馏和________________________法，但一般采用水中蒸馏的方法，其原因是该法具有
___________________________________________________________的优点。
(2)某同学在实验中设计了如下图所示装置提取玫瑰精油，请指出该装置中的两处错误，并予以改正。
①错误1：____________________________________________。
改正：____________________________________________。
②错误2：___________________________________________________。
改正：__________________________________________________________。
解析：(1)应根据原料特点来选择提取方法。根据玫瑰精油挥发性强，化学性质稳定，可以用蒸馏法，又因玫瑰精油不溶于水，易溶于有机溶剂，故对干玫瑰花还可以用有机溶剂萃取的方法。
(2)蒸馏装置中，温度计测的是水蒸气温度，应使其下端与支管口下沿相平；冷凝管进水口在下，出水口在上，与水蒸气的流向相反。
答案：(1)萃取 设备简单、成本低、易操作
(2)①温度计位置过低 温度计的下端与蒸馏烧瓶的支管口下沿保持水平
②冷凝管进水口、出水口接错 冷凝管进水口在下，出水口在上，与水蒸气的流向
相反课题2胡萝卜素的提取
胡萝卜素的基础知识
[自读教材·夯基础]
1．种类
(1)划分依据：双键的数目。
(2)类型：分为α、β、γ三类，最主要的组成成分是β—胡萝卜素。
2．用途
(1)治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病。
(2)广泛地用作添加剂。
(3)使癌变细胞恢复成正常细胞。
3．性质
胡萝卜素是橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。
4．提取途径
(1)一是从植物中提取；
(2)二是从大面积养殖的岩藻中获得；
(3)三是利用微生物的发酵生产。
胡萝卜素有防治癌症的作用，能否快速大量生产胡萝卜素？采用什么技术？
提示：能。发酵技术。
[跟随名师·解疑难]
1．胡萝卜素的分布
胡萝卜素广泛存在于植物的叶、茎和果实中，最早是在胡萝卜中分离得到的。除胡萝卜外，绿色蔬菜和黄玉米、小米等粮食中也含有一定量的胡萝卜素。
2．胡萝卜素的理化性质
胡萝卜素为橘黄色结晶，不溶于水，易溶于石油醚等有机溶剂，在橄榄油和苯中的溶解度为0.1
g/100
mL，在氯仿中的溶解度为4.3
g/100
mL。胡萝卜素在弱碱条件下比较稳定，在酸中不稳定，在光照和含氧条件下也不稳定。胡萝卜素低浓度时为黄色，高浓度时为橙红色。重金属离子，特别是铁离子，可促使胡萝卜素退色。胡萝卜中的胡萝卜素85%为β—胡萝卜素，其结构式为：
胡萝卜素提取的实验设计
[自读教材·夯基础]
1．提取方法与流程
(1)提取方法：根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，可以采用有机溶剂萃取的方法来提取。
(2)流程：
胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。
2．萃取剂的选择
(1)种类：有机溶剂分为水溶性和水不溶性两种。
(2)原则：萃取胡萝卜素的有机溶剂应具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。此外，还要对人体无毒性、不易燃、易与产品分离除去、不影响产品质量等。
3．影响萃取的因素
(1)萃取剂的性质和使用量。
(2)原料颗粒的大小、紧密程度、含水量。
(3)萃取的温度和时间。
4．提取装置的设计
(1)萃取过程避免明火加热，应采用水浴加热，因为直接使用明火加热易引起燃烧、爆炸。
(2)在加热瓶口安装回流冷凝装置，以防止有机溶剂挥发。
(3)萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置，在浓缩之前还要进行过滤，除去萃取液中的不溶物。
5．操作提示
(1)在干燥时要注意控制温度，温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。
(2)胡萝卜干燥的速度和效果与破碎程度、干燥方式有关。
6．结果分析与评价
(1)方法：可通过纸层析进行鉴定。
(2)步骤：
1．乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？
提示：不能。因为乙醇和丙酮是水溶性有机溶剂，且丙酮对人体有毒性。
2．在石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？
提示：在这五种有机溶剂中，乙醚沸点较低，不宜选取，苯和四氯化碳有毒性，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂，其次可选乙酸乙酯。
3．萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置，蒸发出去的物质是萃取剂还是胡萝卜素？
提示：是萃取剂，胡萝卜素留在蒸馏瓶中。
[跟随名师·解疑难]
实验结果的分析与评价
1．确定提取胡萝卜素的最佳方案
在进行本实验时，可以分为若干合作小组，每组可以采用不同的有机溶剂和时间进行萃取，比较各组的实验结果，确定提取胡萝卜素的最佳方案。
2．是否出现对应的层析带
(1)采用的方法：纸层析法，可与必修课本中“绿叶中色素的提取和分离”相联系，比较其异同点。
(2)鉴定步骤：量做基线→对照点样→干燥层析→对比观察。
①如果提取到的胡萝卜素含杂质，则层析后在滤纸上会出现多个不同高度的色素点样。
②如果萃取样品中出现了和标准样品一样的层析带，说明提取胡萝卜素的实验成功。由于提取物中含有杂质，萃取样品的颜色可能比标准样品的颜色浅，所以也可以通过颜色的比较，初步确定提取的胡萝卜素的量。
胡萝卜素的提取分析
[例1]
下面为胡萝卜素的提取装置示意图，回答有关问题：
(1)胡萝卜素提取的效率主要取决于________________________。
(2)在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这五种有机溶剂中，最适宜用于萃取胡萝卜素的是________，这是因为_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在①处安装回流冷凝装置的目的是___________________________________。
(4)在胡萝卜素的萃取过程中，萃取过程的加热方式一般应采用水浴加热，避免明火加热，这是因为_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
得到的萃取液经过过滤后直接使用________装置进行浓缩。
[解析] 胡萝卜素易溶于有机溶剂，所以选用萃取的方法。萃取的效率与原料和萃取剂有密切关系，但主要取决于萃取剂的性质和使用量，其次还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响；萃取剂是有机溶剂，具有加热易燃、易挥发的特点，所以萃取装置的设置要特别注意；萃取剂的选择要注意以下特点：较高的沸点、能够充分溶解萃取物等；提取过程中一般要避免明火加热，而采用水浴加热，这是因为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。
[答案] (1)萃取剂的性质和使用量 (2)石油醚 石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发 (3)防止加热时有机溶剂挥发 (4)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 蒸馏
归纳拓展
提取胡萝卜素时应注意的事项
用萃取法提取胡萝卜素时，由于加入的萃取剂含石油醚等有机溶剂，因此应避免明火加热；萃取的效率取决于萃取剂和原料两方面，因此在萃取时，要先将胡萝卜粉碎并干燥脱水，使之与萃取剂充分接触，这样可以提高溶解度，萃取效果会更好。另外，萃取时间长，萃取效果也会更好。
胡萝卜素的鉴定
[例2]
图甲为胡萝卜素粗品鉴定装置示意图，图乙为胡萝卜素的纸层析结果示意图，请据图回答下列问题：
(1)图甲中b的名称是______________，a的作用是_______________________________，
e为________，对于e实验时应注意______________________________________，
f为________，常用______________，如果层析液没及e会导致__________________________________________________________________。
(2)图乙中A、B、C、D四点中，属于标准样品的样点是________，属于提取样品的样点是________。基线一般距底边________cm；在图中的层析谱中，①代表的物质是________，②代表的物质是________。
[解析] 对胡萝卜素提取粗品进行鉴定采用的是纸层析法，其原理是色素在层析液中的溶解度不同，导致其在滤纸上的运动速度不同，从而使各成分分开。因层析液易挥发，故应在色谱容器上方用玻璃盖盖严。在进行点样时，应注意点样要快速细致，并保持滤纸干燥。层析液高度不得超过滤纸基线，否则点样处的有机成分会溶于层析液中，导致实验失败。
[答案] (1)色谱容器 防止层析液挥发 样品原点 点样应该快速细致并保持滤纸干燥 溶剂 石油醚 胡萝卜素溶解在层析液中，致使鉴定失败 (2)A和D B和C 2 β—胡萝卜素 其他色素和杂质
归纳拓展
用纸层析法鉴定时应注意的问题
(1)选择干净的滤纸，为防止操作时污染滤纸，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。
(2)点样时注意样斑不能太大，如用吹风机吹干，温度不宜过高，否则斑点会变黄。
(3)点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意两边不能互相接触，以免因毛细现象而导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响效果。
[随堂基础巩固]
1．下列关于胡萝卜素的叙述，错误的是( )
A．胡萝卜素可以辅助治疗因缺乏维生素A而引起的疾病
B．胡萝卜素可用作食品色素
C．天然胡萝卜素还具有预防癌症的功能
D．胡萝卜素可以治疗人体色素缺乏症
解析：选D 胡萝卜素在人体内可转化成维生素A，因此可以辅助治疗因缺乏维生素A而引起的疾病。胡萝卜素还是食品、饮料、饲料的添加剂，是一种天然色素。此外还具有预防癌症、提高人体免疫力、预防感冒等功能。但不能治疗人体色素缺乏症。
2．胡萝卜素的提取实验流程正确的是( )
A．胡萝卜→粉碎→萃取→干燥→浓缩→过滤→胡萝卜素
B．胡萝卜→粉碎→过滤→干燥→萃取→浓缩→胡萝卜素
C．胡萝卜→粉碎→过滤→萃取→干燥→浓缩→胡萝卜素
D．胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素
解析：选D 干燥应该在萃取前，过滤应该在浓缩前。
3．以下说法不正确的是( )
A．石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂
B．乙醇和丙酮不能够用于胡萝卜素的萃取，虽然它们也是有机溶剂，但它们与水混溶
C．萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置
D．对提取出的胡萝卜素进行纸层析鉴定时，可用滴管吸取少量的样品进行点样
解析：选D 点样时应用最细的注射器针头，而不能用滴管。
4．根据从胡萝卜中提取胡萝卜素的相关知识及胡萝卜素的性质，回答下列问题：
(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素，常用____________作为溶剂，原因是________________________________________________________________________。
(2)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是________法。用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：胡萝卜→粉碎→干燥→________→________→____________→胡萝卜素。
(3)萃取的效率主要取决于__________________，同时也受_____________________等条件的影响。
(4)提取的胡萝卜素可通过________法进行鉴定，在鉴定过程中需要用________________进行对照。
(5)一般情况下，提取胡萝卜素时，提取效率与原料颗粒的含水量成________比。
解析：(1)胡萝卜素是橘(橙)黄色的结晶，属于脂类物质，其化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。(2)提取胡萝卜素最常用的方法是萃取法，即让胡萝卜素溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得胡萝卜素。(3)萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，同时也受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。(4)提取到的胡萝卜素可通过纸层析法进行鉴定，在鉴定中应与标准样品进行对照。(5)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。因此，原料颗粒中含水量应很少，否则会影响提取的效率。
答案：(1)亲脂性有机溶剂(或有机溶剂) 胡萝卜素是脂溶性色素 (2)萃取 萃取 过滤 浓缩
(3)萃取剂的性质和使用量 原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间 (4)纸层析 标准样品 (5)反
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下列关于胡萝卜素的叙述，错误的是( )
A．胡萝卜素可用于治疗幼儿生长发育不良、干皮症等
B．胡萝卜素可从大面积养殖的岩藻中提取
C．天然胡萝卜素能使癌细胞恢复成正常细胞
D．提取胡萝卜素时，可采用石油醚、苯、酒精、丙酮等作溶剂
解析：选D 提取胡萝卜素时常用石油醚；酒精与水互溶，苯、丙酮沸点低。
2．下列有关胡萝卜素提取的叙述不正确的是( )
A．萃取剂可以选用石油醚
B．萃取过程用酒精灯直接加热
C．装置与玫瑰油提取装置不同
D．最后得到的胡萝卜素不纯
解析：选B 胡萝卜素提取时，萃取过程用酒精灯隔水加热，防止有机溶剂挥发遇明火燃烧。
3．影响胡萝卜素提取的因素有( )
①温度 ②胡萝卜的干燥程度 ③萃取剂的性质
④萃取剂的用量 ⑤胡萝卜粉碎块大小 ⑥加热时间
A．①②③④⑤⑥
B．①③④⑥
C．①②④⑥
D．①②③⑤
解析：选A 萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。
4．在用纸层析法鉴定所提取的色素时，下列叙述错误的是( )
A．在纸层析过程中，滤纸可放在普通烧杯中
B．层析液所用的试剂为石油醚
C．有时萃取样品的颜色比标准样品的颜色浅
D．如果萃取样品中出现了和标准样品一样的层析带，说明提取胡萝卜素的实验成功
解析：选A 待滤纸上的点样液自然挥发干后，把滤纸卷成圆筒状，置于装有1
cm深的石油醚的密封玻璃瓶中；若提取的胡萝卜素比较少，则萃取样品的颜色比标准样品的浅。若萃取样品与标准样品扩散结果相同，则说明提取色素较多且较纯，实验成功。
5．关于提取β—胡萝卜素的实验流程，下列叙述错误的是( )
A．萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶
B．乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取
C．萃取过程中在瓶口安装冷凝回流装置，是为了防止加热时有机溶剂的挥发
D．浓缩的过程是为了把萃取剂与胡萝卜素分开
解析：选B 乙醇和丙酮是水溶性有机溶剂。因能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它们作萃取剂。
6．有同学想研究萃取胡萝卜素的最佳温度，在设计实验时应注意( )
A．萃取时间不用考虑是否相同
B．使用不同的萃取剂，但量要相同
C．原料颗粒大小不同
D．除温度外，其他因素相同，以保证单一变量
解析：选D 本实验的目的是研究提取胡萝卜素的最佳温度，温度就应该是本实验中的实验变量，也是唯一变量，为了排除其他因素对实验结果的干扰，应保证其余条件相同。
7．胡萝卜素的纸层析操作中错误的是( )
A．选择干净的滤纸
B．点样时点样斑点不能太大
C．点样后用吹风机吹干，温度不宜过高
D．点好样的滤纸卷成圆筒状，且滤纸的两边要相互接触
解析：选D 将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意滤纸的两边不能互相接触，以免由于溶剂沿滤纸两边的移动速度加快，导致溶剂前沿不齐，影响分离效果。
8．下列对胡萝卜素提取过程的分析，正确的是( )
A．把新鲜的胡萝卜切成米粒大小的颗粒，置于烘箱中烘干时，温度越高、干燥时间越长，烘干效果越好
B．在萃取过程中在瓶口安装冷凝回流装置，是为了防止加热时有机溶剂的挥发
C．在浓缩前，没有必要进行过滤
D．将滤液用蒸馏装置进行蒸馏，要收集蒸发出去的液体，蒸发出去的是胡萝卜素，留下的是有机溶剂
解析：选B 在烘干胡萝卜时要控制好温度和时间，温度太高、干燥时间太长，会导致胡萝卜素分解；浓缩前要进行过滤，除去不溶物；将过滤液用蒸馏装置进行蒸馏，蒸发掉有机溶剂，留下浓缩的胡萝卜素提取液，而在萃取过程中，在瓶口安装冷凝回流装置是为了防止加热时有机溶剂的挥发。
二、非选择题(共26分)
9．(14分)胡萝卜素可用于治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病；还是常用的食品色素；还具有使癌变细胞恢复为正常细胞的作用。下图是提取胡萝卜素的实验流程示意图，请回答下列问题：
―→―→―→―→―→―→
(1)除了可以从植物中提取天然胡萝卜素外，还可以从养殖的岩藻中获得或者利用________生产。
(2)新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在胡萝卜素的提取过程中，要对新鲜的胡萝卜进行________处理，但要注意控制________和时间，这是因为
________________________________________________________________________。
(3)图中A过程表示________，此过程用到的有机溶剂应该具有较高的________，能够充分________胡萝卜素，并且不与水混溶。
(4)图中B过程表示________，浓缩之前进行过滤的目的是________________________________________________________________________。
解析：提取天然β—胡萝卜素的方法主要有三种：一是从植物中提取，二是从岩藻中获得，三是利用微生物发酵生产。提取胡萝卜素时要干燥，但要注意控制温度和时间。图中A表示萃取，B表示浓缩。
答案：(1)微生物的发酵 (2)干燥 温度 温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解 (3)萃取 沸点 溶解 (4)浓缩 除去萃取液中的不溶物
10．(12分)胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得，流程如下：
(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用________或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需先灼烧接种环，其目的是________________________________________________________________________。
(2)培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌R的生长提供____________和____________。
(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和________，以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用________方式加热，以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素。鉴定过程中需用胡萝卜素标准品作为________。
解析：(1)接种微生物的方法主要是稀释涂布平板法和平板划线法；为了避免杂菌的污染，接种过程中要进行无菌操作，如对接种环进行灼烧处理。(2)蔗糖可作为碳源，硝酸盐含有氮元素，可作为氮源。(3)温度过高、干燥时间过长会导致胡萝卜素分解；由于萃取剂都是易燃物，直接使用明火加热易引起燃烧、爆炸，故应采用水浴加热。(4)鉴定胡萝卜素时，胡萝卜素标准品主要起一个对照的作用。
答案：(1)稀释涂布平板法(或稀释混合平板法) 灭菌(或防止杂菌污染) (2)碳源 氮源
(3)时间 水浴 滤去不溶物 (4)(实验)对照
1．胡萝卜素不溶于水，易溶于石油醚等有机溶剂，可用萃取法提取。
2．胡萝卜素有α、β、γ三类，其中β—胡萝卜素是最主要的组成成分。
3．提取胡萝卜素的流程：胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。
4．萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，原料颗粒的大小、含水量、萃取的温度和时间等条件对萃取的效率也有影响。
5．萃取过程避免明火加热，应采用水浴加热。
6．对提取的胡萝卜素可通过纸层析进行鉴定。课题3血红蛋白的提取和分离
蛋白质分离的原理和方法
[自读教材·夯基础]
1．蛋白质分离的理论依据
2．分离的方法
(1)凝胶色谱法：
①概念：也称作分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。
②凝胶
③原理：相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢，通过凝胶的时间较长；相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快，通过凝胶的时间较短。
(2)电泳：
①概念：指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。
②原理：在一定的pH下，多肽、核酸等生物大分子的可解离基团会带上正电或负电，在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。
③影响电泳速率的因素：
④方法：常用的电泳方法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。
3．缓冲溶液
(1)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。
(2)配制：由1～2种缓冲剂溶解于水中配制而成，通过调节缓冲剂的使用比例就可以得到不同pH范围内使用的缓冲液。
[跟随名师·解疑难]
1．凝胶色谱法
(1)凝胶：是一些微小多孔的球体，内含许多贯穿的通道，具有多孔的凝胶，又称为分子筛。
(2)原理：
项目
相对分子质量大
相对分子质量小
直径大小
大于凝胶颗粒空隙直径，被排阻在外面
小于凝胶颗粒空隙直径，可以进入颗粒内部
运动方式
垂直向下移动
无规则扩散进入凝胶颗粒
运动速度
较快
较慢
运动路程
较短
较长
洗脱次序
先从凝胶柱洗脱出来
后从凝胶柱洗脱出来
2．电泳的常用方法
(1)琼脂糖凝胶电泳：由于琼脂糖本身不带电荷，所以，各种分子在电场中的迁移速率因各种分子的带电性质差异、分子大小、形状不同而不同，从而得以分离。
(2)聚丙烯酰胺凝胶电泳：
①凝胶形成：
②加入SDS的作用：使蛋白质发生完全变性，解聚成单条肽链，与各种蛋白质形成蛋白质 SDS复合物，SDS所带负电荷的量远远超过了蛋白质分子原有电荷量，掩盖了不同蛋白质间的电荷差别，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。
[特别提醒] 测定蛋白质相对分子质量通常用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳，原因是在一定浓度范围内聚丙烯酰胺对热稳定性强，可用检测仪直接测定。
实
验
操
作
[自读教材·夯基础]
1．样品处理
(1)红细胞的洗涤：
①目的：去除杂蛋白，以利于后续步骤的分离纯化。
②过程：
(2)血红蛋白的释放：
①目的：使红细胞破裂释放血红蛋白。
②过程：
(3)分离血红蛋白溶液混合液离心用滤纸过滤除去脂溶性沉淀层―→分液漏斗中静置片刻―→分离出下层红色透明液体。
2．粗分离——透析
(1)方法：将血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入一定量适宜浓度的磷酸缓冲液中，透析12
h。
(2)目的：将相对分子质量较小的杂质除去。
(3)原理：透析袋能使小分子自由进出，而将大分子物质保留在袋内。
3．纯化
(1)通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂质蛋白除去。
(2)过程：
4．纯度鉴定
在鉴定的方法中，使用最多的是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
1．洗涤红细胞时能否用蒸馏水代替生理盐水？
提示：不能。生理盐水能保持红细胞的渗透压稳定而不至于破裂，在未洗净血浆中的杂质蛋白前，红细胞如果提前破裂，就可能使血红蛋白与杂质血浆蛋白混在一起，加大了分离的难度。
2．在血红蛋白释放的过程中加入蒸馏水和甲苯的目的是什么？
提示：加入蒸馏水使红细胞吸水涨破。细胞膜的主要成分中含磷脂，磷脂易溶于甲苯等有机溶剂，加入甲苯能加速红细胞破裂以释放血红蛋白。
3．血红蛋白呈现红色，这一特点对进行蛋白质的分离有什么意义？
提示：血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液。这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。
[跟随名师·解疑难]
1．分离血红蛋白溶液的结果
2．样品处理、分离与纯化的目的不同
操作
目 的
红细胞洗涤
去除杂质，如血浆蛋白
血红蛋白释放
使红细胞破裂，释放血红蛋白
分离血红蛋白溶液
经过离心使血红蛋白与其他杂
质分离开透析的杂质
除去样品中相对分子质量较小
纯化
除去相对分子质量较大的蛋白质
3．实验结果分析与评价
(1)对血液样品处理后样品发生的变化：
①正常现象：由于血红蛋白与氧气结合呈鲜红色，与二氧化碳结合呈暗红色，所以刚分离的血红蛋白溶液呈红色。
②分层不明显的原因：洗涤次数少，未完全除去血浆蛋白。
②红细胞不纯净的原因：离心速度过高或时间过长，使白细胞和淋巴细胞一同沉淀而造成。
(2)判断装填的凝胶色谱柱成功与否：
①方法
(3)对分离效果的判断：
①若血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整地随洗脱液缓慢流出，则装填成功，分离操作正确。
②若血红蛋白的红色区带歪曲、散乱、变宽，则说明分离效果不好，装填不成功。
[特别提醒] 洗脱液的流速是影响分离效果的重要因素之一，如果样品出现浑浊、有沉淀，可离心或过滤后再加样，洗脱液应维持流速的恒定，即维持洗脱液加在色谱柱上的压力恒定。
凝胶电泳法原理分析
[例1]
右图表示对某蛋白质溶液进行SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的结果(相似于纸层析法分离色素)，下列相关叙述错误的是( )
A．蛋白质上某些基团解离后可使蛋白质带电，电场中带电的蛋白质分子(或多肽)会向着与其所带电荷相反的电极移动
B．蛋白质在SDS—聚丙烯酰胺凝胶中的迁移速度完全取决于其所带净电荷多少
C．蛋白质在SDS—聚丙烯酰胺凝胶中的迁移速度基本取决于相对分子质量的大小
D．电泳结果表明溶液中蛋白质可能有两种，但也可能只有一种
[解析] 蛋白质的氨基与羧基可发生解离，使其带正电或负电，在电场中发生迁移。SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳所加的SDS可完全掩盖蛋白质本身所带电荷，故其移动速度与本身所带电荷无关，而由其分子大小决定。SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳会使蛋白质水解成肽链，故结果所示可能只有一种蛋白质(有两种肽链)，也可能是两种蛋白质。
[答案] B
归纳拓展 蛋白质在凝胶色谱柱中行进的速度和途径主要与蛋白质分子的大小相关；在电场中的运动速度和方向除了与蛋白质的分子大小相关外，蛋白质的带电性质、电量、形状都影响其在电场中的运动方向和运动速度。
凝胶色谱法的原理与操作
[例2]
凝胶色谱技术是一种快速而又简单的分离技术，由于设备简单、操作方便，不需要有机溶剂，对高分子物质有很高的分离效果，目前已经被生物化学、分子生物学、生物工程学、分子免疫学以及医学等有关领域广泛应用，不但应用于科学实验研究，而且已经大规模地用于工业生产。据图回答问题：
(1)a、b均为蛋白质分子，其中先从层析柱中洗脱出来的是__________，原因是___________________________________________________。
(2)自己制作凝胶色谱柱时，在色谱柱底部d位置相当于多孔板的结构可由________________________替代。
(3)装填凝胶色谱柱时，色谱柱内不能有气泡存在，原因是_____________________________________________________
____________________________________________________________。
(4)洗脱用的液体应尽量与浸泡凝胶所用的液体________(填“相同”或“不同”)，洗脱时，对洗脱液的流速要求是________________________。
(5)若选用SephadexG 75，则“G”表示____________________________，75表示____________________________。
[解析] 本题主要考查凝胶色谱法的原理和操作注意事项，可按以下思路进行分析作答。
(1)原理：由于不同蛋白质其相对分子质量不同，相对分子质量较大的蛋白质不能进入凝胶内部通道，只能在凝胶外部移动，路程短，速度快，易洗脱；相对分子质量较小的则进入凝胶内部通道，路程长，速度慢。
(2)注意事项：①凝胶色谱柱的制作：底部橡皮塞的凹穴上覆盖尼龙网和100目的尼龙纱，相当于多孔板。②凝胶色谱柱的装填：装填时尽量紧密，不得有气泡存在，因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。③装填材料即交联葡聚糖凝胶的特点及表示方法。④样品的加入和洗脱：洗脱时和浸泡凝胶所用液体均是物质的量浓度为20
mmol/L的磷酸缓冲液，洗脱时，对洗脱液的流速要求保持稳定。
[答案] (1)a a相对分子质量较大，无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快 (2)尼龙网和尼龙纱 (3)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果 (4)相同 保持稳定 (5)凝胶的交联程度，膨胀程度及分离范围 凝胶得水值，即每克凝胶膨胀时吸水7.5
g
归纳拓展
凝胶色谱操作注意事项分析
(1)实验结果如果不理想，需要重做时，必须进行凝胶色谱柱的重新装填。一般情况下，凝胶不会与其他溶质发生任何作用，因此，在一次分离以后，稍加平衡就可以进行下一次的操作。平衡时，需用3倍柱体积的洗脱液过柱。
(2)如果实验操作中有一些杂质污染了色谱柱，可以用物质的量浓度为0.2
mol/L的氢氧化钠和物质的量浓度为0.5
mol/L的氯化钠混合液处理交联葡聚糖凝胶。
(3)如果凝胶长期不用，可以加入抑菌剂低温保存，使用时再进行充分的平衡。
[随堂基础巩固]
1．在使用凝胶色谱法分离蛋白质实验中，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( )
解析：选B 蛋白质相对分子质量越大，越容易通过凝胶间隙而先被洗脱出来
，蛋白质相对分子质量越小越易进入凝胶内部而后被洗脱出来。
2．以下关于猪血红蛋白提纯的描述，错误的是( )
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，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢
解析：选D 相对分子质量越大的通过凝胶色谱柱的速度越快。
3．下列关于蛋白质的提取与分离的叙述，正确的是( )
A．在凝胶色谱柱内，分子质量较大的蛋白质路程较长，但移动速度较快
B．从凝胶色谱柱中最后分离出来的是分子质量较小的蛋白质
C．蛋白质的分离使用最多的方法是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法
D．分离血红蛋白溶液时，离心管的第三层是脂类物质
解析：选B 在凝胶色谱柱内，分子质量大的蛋白质不能进入凝胶内，路程短，移动速度快，而分子质量小的蛋白质会进入凝胶内，路程长，移动速度慢，最后洗脱出来的是分子质量较小的蛋白质；SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法是蛋白质纯度鉴定使用最多的方法；分离血红蛋白溶液时，离心管中将出现四层，其中第三层就是血红蛋白溶液，而不是脂类物质。
4．下列关于电泳的说法，错误的是( )
A．电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程
B．带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动
C．蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的多少
D．用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳，蛋白质的电泳迁移率完全取决于分子的大小
解析：选C 蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的多少以及分子的大小等因素，SDS能与各种蛋白质形成蛋白质—SDS复合物，SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同种蛋白质间的电荷差异，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。
5．红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的功能主要是由血红蛋白完成的，血红蛋白的主要功能是携带O2或CO2。血红蛋白可以从猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液中提取和分离。请回答下列有关问题：
(1)血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：________、________、________和______________。
(2)实验前取新鲜的血液，切记要在采血容器中预先加入柠檬酸钠，取血回来，马上进行离心，收集血红蛋白溶液。
①加入柠檬酸钠的目的是___________________________________________。
②以上所述的过程即是样品处理，它包括________________________、________________________、分离和收集血红蛋白溶液。
(3)收集的血红蛋白溶液在透析袋中可以经过透析，这就是样品的粗分离。
①透析的目的是__________________________________________________
__________________________。
②透析的原理是__________________________________________________。
(4)纯度鉴定时最常用的方法是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
①样品纯化的目的是_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
②血红蛋白有什么特点？_______________________________________________。
这一特点对进行蛋白质的分离有什么意义？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：本题主要考查蛋白质提取和分离的相关知识，具体分析如下：
答案：(1)样品处理 粗分离 纯化 纯度鉴定
(2)①防止血液的凝固 ②红细胞的洗涤 血红蛋白的释放 (3)①除去相对分子质量较小的杂质 ②透析袋能使小分子物质自由进出，而大分子物质被保留在袋内
(4)①通过凝胶色谱法将相对分子质量与血红蛋白不同的杂质蛋白除去 ②血红蛋白呈现红色 在用凝胶色谱法分离时可以通过观察颜色来判断什么时期应该收集洗脱液；同时通过观察颜色使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下列有关“血红蛋白的提取和分离”的相关叙述中，正确的是( )
A．用蒸馏水进行红细胞的洗涤，其目的是去除细胞表面的杂蛋白
B．将血红蛋白溶液进行透析，其目的是去除相对分子质量较大的杂质
C．血红蛋白释放时加入有机溶剂，其目的是使血红蛋白溶于有机溶剂
D．血红蛋白的提取和分离一般分为样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定
解析：选D A项是用生理盐水洗涤；B项中的血红蛋白质为大分子，透析的目的是为了除去小分子物质；C项的目的是使细胞破裂释放出血红蛋白。
2．下列说法错误的是( )
A．在释放红细胞中的血红蛋白时，加蒸馏水到原血液的体积，再加40%体积的甲苯，充分搅拌10
min，红细胞破裂释放出血红蛋白
B．血红蛋白溶液离心后分为4层，第1层为白色薄层固体
C．血红蛋白溶液离心后分为4层，第4层为暗红色沉淀物
D．血红蛋白溶液离心后分为4层，第3层为红色透明液体，这是血红蛋白的水溶液
解析：选B 血红蛋白溶液离心后分为4层，第1层为无色透明的甲苯层。
3．在蛋白质的提取和分离中，下列关于对样品处理过程的分析，无误的是( )
A．洗涤红细胞的目的是去除血浆中的葡萄糖、无机盐
B．洗涤时离心速度过低，时间过短，白细胞等会沉淀，达不到分离的效果
C．洗涤过程选用0.1%的生理盐水
D．透析的目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质
解析：选D 洗涤红细胞的目的是去除血浆中的杂蛋白；洗涤时离心速度过大，时间过长，白细胞等会沉淀，达不到分离的效果；洗涤过程选用0.9%的生理盐水。
4．细胞破碎后，各种蛋白质就会释放出来，再根据蛋白质的不同特性进行提取。下列关于蛋白质抽提的措施中，错误的是( )
A．酸性蛋白质可用稀碱性溶液抽提
B．水溶性蛋白质可用透析液(中性缓冲液)抽提
C．脂溶性蛋白质可用有机溶剂抽提
D．碱性蛋白质可用强酸性溶液抽提
解析：选D 抽提蛋白质的基本原理是根据蛋白质的理化性质，加入不同的试剂后，使蛋白质溶于试剂中而抽提蛋白质。强酸、强碱都会使蛋白质变性而沉淀。
5．以下关于血红蛋白提取和分离的过程及原理的叙述，正确的是( )
A．红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的蒸馏水，重复洗涤3次
B．将血红蛋白溶液放在质量分数为0.9%的NaCl溶液中透析12
h
C．凝胶装填在色谱柱内要均匀，不能有气泡存在
D．蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较大的移动速度慢
解析：选C 红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的生理盐水，重复洗涤3次目的是除去杂蛋白。透析时使用物质的量浓度为20
mmol/L的磷酸缓冲液，而不是用0.9%的NaCl溶液。蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较大的在凝胶外部移动，移动速度快。在装填凝胶柱时，不得有气泡存在，气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。
6．取1
mL血红蛋白溶液装入透析袋中进行透析，下列相关说法错误的是( )
A．透析液为300
mL
20
mmol/L的磷酸缓冲液
B．透析时间至少为1～2
h，时间过长血红蛋白也会渗漏出去
C．除去了相对分子质量较小的杂质，实现了样品的粗分离
D．透析也可用于更换样品的缓冲液
解析：选B 透析过程除去了相对分子质量较小的杂质，实现了粗分离过程，也用于更换样品的缓冲液；透析时烧杯中加入300
mL
20
mmol/L的磷酸缓冲液，透析时间为12
h，让小分子杂质与血红蛋白充分分离。
7．在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理的目的是( )
①防止血红蛋白被氧气氧化
②血红蛋白是一种碱性物质，需要酸进行中和
③防止色谱柱内产生气泡，影响洗脱效果
④让血红蛋白处在稳定的pH范围内，维持其结构和功能
A．①②
B．②③
C．②④
D．③④
解析：选D 在血红蛋白的提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理的目的是防止色谱柱内产生气泡，影响洗脱效果，同时也为了让血红蛋白保持在体内所处的环境，以维持其结构和功能。
8．下图是用除去DNA的滤液进行血红蛋白的提取和分离实验的装置，下列有关叙述错误的是( )
A．首先用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较大的杂质
B．图乙装置的试管中收集到的液体中最先得到的是相对分子质量较大的蛋白质
C．用图乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每管收集5
mL，连续收集
D．图丙装置中电泳法分离提纯血红蛋白的原理是血红蛋白带有一定量的电荷，在电场的作用下向一极移动
解析：选A 用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较小的杂质。图乙装置表示通过凝胶色谱法分离蛋白质的过程。蛋白质的相对分子质量较大，被排阻在凝胶颗粒的外面，在颗粒之间迅速通过。
二、非选择题(共26分)
9．(10分)PCR技术可扩增DNA分子，电泳技术是将待测样品放在光滑的凝胶薄膜上，并加上直流电场，可利用分子带电荷不同分离和分析氨基酸和多核苷酸片段等有机物。这两项技术综合应用于现代刑侦，可以获得最可靠的证据。下图是一次寻找嫌犯的测试结果：图甲是把遗迹中含有21个氨基酸的多肽进行水解，将氨基酸混合物进行电泳的结果；图乙是通过提取罪犯B遗迹DNA和四位嫌犯的DNA进行扩增，并采用特定限制酶处理后进行电泳所得到的一组DNA指纹图谱。
(1)在同一电场下，由于蛋白质或DNA的________以及________、________不同而产生不同的迁移方向或速度，从而实现样品的分离。
(2)由图甲得知，多肽由________种氨基酸组成；由图乙可知B最可能的对象是________。
解析：(1)在同一电场下，由于各种分子的带电性质及分子本身大小、形状不同，而产生不同的迁移方向或速度，从而实现样品中各种分子的分离。(2)不同种类氨基酸所带电荷不同，在电场力的作用下会做定向移动。同种氨基酸在匀强电场中的运动方向和移动距离相同，所以七条带则表明21个氨基酸的多肽分解形成7种氨基酸。同理，不同的DNA片段的带电荷的数量及链的长短不同，电泳时也可以将样品分成不同组分的条带，比较条带的异同程度，可以鉴别出罪犯为F2。
答案：(1)带电性质 本身大小 形状 (2)7 F2
10．(16分)红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的，血红蛋白的主要功能是携带O2或CO2。我们可以选用猪、牛、羊或其他哺乳动物的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白。根据材料回答下列问题：
(1)实验前取新鲜血液，要在采血器中预先加入柠檬酸钠，取血回来，立即进行离心，收集血红蛋白溶液。加入柠檬酸钠的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在对样品进行处理时，主要包括________、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析等步骤。透析的原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)同学乙利用凝胶色谱法进行血红蛋白的分离(如图1)，他在操作中加样的正确顺序是________。
(4)图2、图3分别是同学甲、乙利用同一种样品分离得到的结果，则图3中与图2中蛋白质P对应的是______________。
解析：(1)加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固。(2)对样品的处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析等步骤。其中透析的原理是小分子可以自由通过透析袋(半透膜)，而大分子不能通过。(3)正确的加样顺序可依据样品在色谱柱及凝胶层中的渗入量进行分析，可以得出是④①②③。(4)SDS凝胶电泳装置是垂直的装置，此种电泳方法主要取决于蛋白质相对分子质量的大小，与电荷无关，同时加样在“－”极，通电后，样品蛋白质向“＋”极移动，相对分子量小的，移动距离大，因此从图2的电泳结果分析，P比N、M移向“＋”距离大，说明P的相对分子质量比较小，因此洗脱出来的时间比较长，符合图3中的丙。
答案：(1)防止血液凝固 (2)红细胞的洗涤 小分子可以自由通过透析袋(半透膜)，而大分子不能通过 (3)④①②③ (4)丙
1．透析法分离蛋白质的目的是除去小分子杂质。
2．利用凝胶色谱法分离蛋白质时，相对分子质量大的先洗脱出来，相对分子质量小的后洗脱出来。
3．在电泳中，待分离样品中分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状都会影响分子的迁移速度。
4．SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的迁移速率完全取决于分子的大小。
5．蛋白质提取和分离的一般步骤是：样品处理与粗分离、纯化和纯度鉴定。
6．在对蛋白质进行纯度鉴定时，使用最多的方法是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。课题2腐乳的制作
腐乳制作的原理和流程
[自读教材·夯基础]
1．发酵菌种
(1)主要菌种：毛霉。
(2)形态特征：丝状真菌。
(3)代谢类型：异养需氧型。
2．发酵原理
(1)蛋白质小分子的肽和氨基酸。
(2)脂肪甘油和脂肪酸。
3．腐乳的制作流程
1．制作腐乳利用的是哪些生物？
提示：毛霉、青霉、曲霉等，其中主要是毛霉。
2．腐乳味道鲜美，试说明“鲜”“香”的原因。
提示：毛霉等微生物产生的蛋白酶将豆腐中蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，其中的氨基酸与钠盐作用形成氨基酸钠，故味道鲜美；脂肪酶将豆腐中的脂肪水解成的甘油和脂肪酸则又使其带有脂香气。
[跟随名师·解疑难]
1．腐乳制作的具体操作步骤
2．发酵机理
以大豆为原料制作腐乳的过程主要是豆腐所含的蛋白质发生生物化学反应的过程。制作腐乳的主要生产工序是将豆腐进行前期发酵和后期发酵。
(1)前期发酵：
①主要变化：毛霉在豆腐(白坯)上的生长。
②条件：发酵温度为15～18
℃。
③作用：
a．使豆腐表面被一层菌膜包住，形成腐乳的“体”。
b．毛霉分泌以蛋白酶为主的各种酶，有利于将豆腐所含有的蛋白质水解为各种氨基酸和小分子的肽。
(2)后期发酵：
①实质：酶参与生化反应的过程，如下图。
②结果：通过腌制并加入各种辅料(红曲、酒糟等)，使蛋白酶作用缓慢，促进其他生化反应，生成腐乳的香气。
3．用盐腌制的目的
(1)调味：适宜的食盐能给腐乳以必要的口味。
(2)防止毛霉继续生长，减少营养成分的消耗。
(3)能够浸提毛霉菌丝上的蛋白酶，使毛霉不能生长，而其产生的蛋白酶却仍不断发挥作用。
(4)降低豆腐的含水量，使豆腐块保持良好的形态，不易松散坍塌。
影响腐乳品质的因素
[自读教材·夯基础]
1．控制好材料的用量
(1)盐的用量
(2)酒的含量
2．防止杂菌污染
(1)所用玻璃瓶洗刷干净后要用沸水消毒。
(2)装瓶时要迅速小心；封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，以防止瓶口被污染。
在腐乳的制作过程中，需要各种各样的因素，其中包括微生物的培养过程、严格的消毒过程以及腐乳风味的调制和长期的腌制过程，各种独特风味的腐乳制作使这项传统技术有了很大的发展。
(1)在整个制作过程中，有哪些防止杂菌感染的措施？
提示：玻璃瓶用沸水消毒；装瓶过程中操作要迅速小心；装瓶后用胶带密封；密封后用酒精灯消灭瓶口杂菌；加盐腌制、卤汤中的酒精和香辛料等均有杀灭杂菌的作用。
(2)发酵温度对腐乳制作有什么影响？
提示：温度过低或过高会影响毛霉的生长和酶的作用，从而影响发酵的过程和发酵质量。
(3)发酵时间对腐乳制作有什么影响？
提示：时间过短，发酵不充分；时间过长，豆腐会软化不易成形，从而影响腐乳的口味。
[跟随名师·解疑难]
1．影响腐乳品质的主要因素
(1)菌种和杂菌：菌种是发酵生产的关键，如果菌种退化则表现出生化功能的变化，如水解速率、代谢产物等都会发生变化，从而影响品质。如有杂菌污染则直接影响产品的色、香、味。
(2)水、盐、酒、温度和发酵时间：
①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。
②盐的控制：盐浓度过高，会影响腐乳的口味，浓度过低，腐乳易腐败变质。
③酒的控制：酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系，一般控制在12%左右。酒精含量越高，对蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延长。酒精含量过低，蛋白酶的活性高，加快蛋白质的水解，杂菌繁殖快，豆腐易腐败，难以成块。
④温度的控制：温度15～18
℃，适合毛霉生长。发酵时间宜控制在6个月左右。
(3)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。加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封。封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。
2．成果分析与评价
(1)是否完成腐乳的制作的依据：能够合理地选择实验材料与用具；前期发酵后，豆腐的表面长有菌丝，后期发酵制作基本没有杂菌的污染。
(2)腐乳质量的评价：制作成功的腐乳应色泽基本一致、味道鲜美、咸淡适口、无异味、块形整齐、质地细腻、无杂质。
(3)总结不同因素对腐乳风味和质量的影响：可从盐、酒的用量，发酵的温度，发酵时间的长短，以及香辛料等因素中的某一因素分析，说明其对腐乳风味或质量的影响。
腐乳制作的原理
[例1]
下列关于腐乳制作原理的叙述，错误的是( )
A．腐乳发酵是多种微生物协同作用的结果
B．制作初期，主要是毛霉在发挥作用
C．红腐乳散发出的酒香是由毛霉产生的
D．现代食品企业是在无菌条件下接种毛霉生产豆腐乳的
[解析] 腐乳发酵过程需要青霉、酵母菌、曲霉、毛霉等多种微生物的共同参与，其中起主要作用的是毛霉。腐乳制作的前期发酵所发生的主要变化是毛霉在豆腐(白坯)上的生长。红腐乳散发出的酒香应该是由卤汤或酵母菌代谢产生的，毛霉代谢不能产生酒精。现代的腐乳生产是在无菌条件下，将优良毛霉菌种直接接种在豆腐上，这样可以避免其他菌种的污染，保证产品质量。
[答案] C
归纳拓展
传统腐乳制作与现代腐乳生产的区别
方式项目
传统腐乳制作
现代腐乳生产
是否灭菌
不需灭菌
严格无菌条件
接种方式
菌种来自空气中的毛霉孢子
将经过筛选的优良毛霉菌种，直接接种在豆腐上
腐乳制作的流程及影响因素
[例2]
腐乳是通过微生物发酵制成的佐餐食品，其制作流程如下：
让豆腐上长出毛霉―→( )―→加卤汤装瓶―→密封腌制
请回答有关问题：
(1)请把制作流程补充完整：____________________________________________。
(2)制作腐乳的原料中有机物含量比较高的是________。毛霉可利用体内的酶将其分解成小分子有机物________________________。
(3)在腐乳制作中，加盐的目的是(写三个)______________、______________、______________。
(4)卤汤中酒的含量控制在12%左右的原因：________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] 制作腐乳的原料中蛋白质含量比较高；毛霉可利用体内产生的蛋白酶将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸。在用盐腌制腐乳的过程中，加盐可以抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质；在初期也可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，在后期制作过程中不会过早酥烂；有调味作用。卤汤中酒的含量要控制在12%左右，若酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，导致豆腐腐败变质；含量过高，腐乳成熟的时间将会延长。
[答案] (1)加盐腌制 (2)蛋白质 肽和氨基酸 (3)抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质 析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，在后期制作过程中不会过早酥烂 有调味作用
(4)酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，导致豆腐腐败变质；含量过高，腐乳成熟的时间将会延长
[随堂基础巩固]
1．下列关于毛霉菌形态结构的叙述，正确的是( )
①毛霉属于真菌
②菌丝分为直立菌丝和匍匐菌丝
③豆腐坯上的白毛主要是它的直立菌丝
④时间过长，白毛变灰或黑是其孢子成熟的表现
⑤毛霉属于细菌
A．①②③④⑤
B．②③④⑤
C．①②③④
D．③⑤
解析：选C 从分类上讲，毛霉是典型的真菌，营腐生生活，有分化的直立菌丝和匍匐菌丝。
2．豆腐长出了毛霉之后，下一步要加盐腌制，其中不属于加盐作用的是( )
A．调味
B．可使豆腐析出水分，豆腐块变硬
C．促进毛霉的继续生长
D．抑制微生物的生长，避免豆腐变质
解析：选C 加盐可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，在后期的制作过程中不会过早酥烂。同时，盐能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。
3．下列关于腐乳酿制的原理的叙述，错误的是( )
A．腐乳酿制，其实质就是利用发酵技术，将大分子有机物分解为小分子有机物的过程
B．腐乳发酵中，起作用的微生物多为异养真菌
C．腐乳酿制过程中，不能有细菌参与，因此必须严格灭菌
D．家庭自酿腐乳时，一般不需单独接种菌种
解析：选C 在腐乳制作中除毛霉、根霉、曲霉、青霉等真菌参与发酵外，还有酵母菌和其他多种细菌参与反应，但是以毛霉为主；这些微生物多营腐生生活，是异养型，广泛分布在空气中，因此，家庭酿制腐乳，一般不需特别灭菌和单独接种菌种。腐乳的酿制过程，就是在适宜条件下，微生物合成的各酶系将不易吸收的大分子蛋白质、脂质、糖类等降解为易吸收的小分子有机物的过程。
4．下列关于中学“腐乳的制作”实验，叙述正确的是( )
A．加盐主要是为了调节水分，利于毛霉生长
B．加料酒主要是为了灭菌，避免腐败变质
C．发酵过程中起主要作用的是乳酸杆菌
D．实验室制作的腐乳不宜直接食用
解析：选D 加盐主要是为了抑制杂菌的生长，同时也可析出水分，有利于腐乳成形，而不是调节水分，利于毛霉生长；加料酒可以抑制微生物的生长，同时能使腐乳具有独特的风味，但不能灭菌；在腐乳制作的发酵过程中起主要作用的是毛霉；实验室制作的腐乳因未经质量鉴定，不宜直接食用。
5．绍兴腐乳独具特色，它采用优质黄豆作为原料，经严格筛选，再经浸泡、冲洗、磨煮、滤渣、点浆、压坯、划坯成型，再将白坯放入竹笼后喷洒万分之二的毛霉菌种，在20
℃左右的气温下，经5
d左右的前期发酵，即可腌制，加盐量为毛坯的30%，一层毛坯加一层盐，在室温20
℃左右的情况下，经10
d腌制即成腌坯。正常腌坯色泽黄亮、坚硬，四角方整，由毛霉形成一层表皮，即可装入坛中，进行后期发酵。入坛时加入佐料即黄酒、红曲浆、酱籽及花椒等，用荷叶封口后堆叠，经5～6个月即可成熟。请结合以上材料，回答下列问题：
(1)请总结出做腐乳的制作流程图：
―→―→―→―→
①__________________；②__________________。
(2)腐乳制作的原理主要利用了微生物产生的________，通过发酵使豆腐中营养物质的种类增加，且更易于消化和吸收。
(3)制作腐乳时含水量为________左右的豆腐较适宜；用盐腌制时，注意控制盐的用量是因为______________________________________________________________________。
(4)若你完成了腐乳制作，则可以从_______________________________________等方面评价腐乳的质量。
解析：腐乳制作的原理是毛霉等微生物产生的多种酶的分解作用。含水量的多少影响腐乳的形状及口感，盐的作用可从杀菌、析出水和口味三个方面来考虑。
答案：(1)①让豆腐上长出毛霉 ②加卤汤装瓶
(2)蛋白酶等酶类 (3)70% 盐的浓度过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高会影响腐乳的口味 (4)色泽、口味、块形
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下列关于毛霉的叙述，错误的是( )
A．毛霉是一类有细胞壁但没有成形细胞核的生物
B．毛霉属于异养生物，在生态系统中属于分解者
C．毛霉的菌丝有直立菌丝和匍匐菌丝
D．豆腐上长出的白毛主要是毛霉的直立菌丝
解析：选A 毛霉是一种丝状真菌，其菌丝有直立菌丝和匍匐菌丝之分。
2．在多种微生物的协同作用下，普通的豆腐转变成我们爱吃的腐乳，其中起主要作用的酶是( )
A．淀粉酶、蛋白酶
B．淀粉酶、脂肪酶
C．蛋白酶、果胶酶
D．蛋白酶、脂肪酶
解析：选D 腐乳制作过程中，利用了多种微生物产生的多种酶的作用将豆腐中的营养物质转化成小分子有机物，使腐乳具有一定的风味。由于豆腐中的营养物质主要是蛋白质和脂肪，因此起主要作用的酶是蛋白酶和脂肪酶。
3．下列有关腐乳制作的叙述，正确的是( )
A．参与腐乳发酵的微生物主要是青霉、曲霉和毛霉
B．在温度较高的夏季制作腐乳可大大缩短制作时间
C．在腐乳发酵的全过程中必须保持毛霉的活性
D．制作成功的腐乳色泽基本一致、味道鲜美、咸淡适口、无异味
解析：选D 腐乳发酵所用的微生物主要是毛霉；腐乳发酵所需的最适温度是15～18
℃；让毛霉在豆腐上生长时需要保持活性，而腌制过程中毛霉失去活性；制作成功的腐乳色泽一致，味道鲜美。
4．在腐乳发酵过程中具有防腐杀菌作用的是( )
①花椒 ②食盐 ③酒 ④茴香 ⑤红曲霉红素
A．①②⑤
B．③④⑤
C．②③④⑤
D．①②③④
解析：选D 腐乳制作过程需要多种防腐杀菌的物质，多采用天然食品添加剂，如香辛料、料酒等，而不用抗生素类。
5．下列对腐乳实验操作过程的叙述，错误的是( )
A．卤汤中并非香辛料越多，豆腐的口味越好
B．豆腐块分层摆放，逐层加盐，层数加高盐量不变
C．卤汤中的酒量应控制在12%左右
D．腌制腐乳的玻璃瓶冲洗后要用沸水消毒，装瓶后密封，瓶口通过酒精灯火焰
解析：选B 在做腐乳时，豆腐块分层摆放，逐层加盐，层数增高，盐量增加，因为越接近瓶口，感染杂菌的可能性越大，在接近瓶口的表面需要将盐铺厚一些，以有效防止杂菌的污染。
6．吃腐乳时，腐乳外部有一层致密的“皮”，它是由什么形成的( )
A．腐乳外层蛋白质凝固形成
B．细菌繁殖形成
C．人工加配料形成
D．霉菌菌丝繁殖于表面而形成
解析：选D 在一定温度、湿度条件下，毛霉生长繁殖于腐乳表面，形成大量的菌丝，便形成一层柔韧而致密的菌膜，对人体无害，同时可以防止腐乳变质。
7．关于“腐乳的制作”实验，下列叙述错误的是( )
A．将腐乳坯堆积起来会导致堆内温度升高，影响毛霉生长
B．腐乳坯若被细菌污染，则腐乳坯表面会出现黏性物
C．勤向腐乳坯表面喷水，有利于毛霉菌丝的生长
D．装坛阶段加入料酒，可有效防止杂菌污染
解析：选C 腐乳坯应分层整齐排放并留有一定空隙，以保证氧气供应，利于毛霉生长。毛霉有氧呼吸能释放大量能量，大部分以热能形式散失，堆内温度过高会影响毛霉生长。毛霉是丝状真菌，若腐乳坯表面出现黏性物，可能是被其他杂菌污染。毛霉是好氧真菌，经常向腐乳坯表面喷水，不利于毛霉菌丝的生长。料酒能抑制微生物的生长，故能有效防止杂菌污染。
8．下面为腐乳制作过程的流程图，相关说法错误的是( )
A．毛霉为好氧型真菌，为避免其无氧呼吸，码放豆腐时要留出一定缝隙
B．加盐腌制的目的是析出豆腐中的水分使之变硬，同时能抑制微生物的生长
C．加卤汤、密制腌制中，毛霉不断增殖，并产生大量的酶，分解蛋白质
D．密封瓶口时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，以防止瓶口污染
解析：选C 从图示可以看出，毛霉在加盐腌制前就已长成，加卤汤、密封腌制中，毛霉不再增殖。
二、非选择题(共26分)
9．(12分)某品牌腐乳独具特色，它采用优质黄豆作为原料，经严格筛选后用传统工艺制成。请回答下列问题：
(1)在腐乳腌制过程中起主要作用的是毛霉，与细菌相比，毛霉在结构上的主要特点是________________________________________________________________________。
现代科学研究表明，除毛霉外，还有多种微生物参与了豆腐的发酵，如________________________(写出两种即可)等。
(2)毛霉等多种微生物产生的______酶和______酶，使制作的腐乳更加鲜美且易于消化吸收。
(3)腐乳制作过程中需要加盐腌制8
d，加盐可以________________，使豆腐块变硬，并且在接近瓶口表面的盐要铺厚一些，避免________________，装瓶时加入的卤汤中的________和________也有相同的作用。
(4)当我们品尝腐乳时会发现腐乳的表面有一层致密的“皮”，它其实是________________。
解析：(1)多种微生物参与了豆腐的发酵，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。毛霉属于真核生物，具有核膜包被的细胞核。(2)毛霉等微生物产生的蛋白酶将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸，使腐乳味道鲜美，易于消化吸收。(3)加盐腌制时盐可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，还能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。卤汤中的酒和香辛料也具有防腐杀菌的作用。(4)腐乳表面的“皮”是前期发酵时在豆腐表面生长的匍匐菌丝，它能形成腐乳的“体”，使腐乳成形。
答案：(1)有核膜包被的细胞核 青霉、酵母、曲霉
(2)蛋白 脂肪 (3)析出豆腐的水分 豆腐块腐败变质(其他合理答案也可) 香辛料 酒 (4)毛霉的(匍匐)菌丝
10．(14分)请完成制作腐乳实验的相关内容：
(1)目的要求：
①说明腐乳制作过程的科学原理，设计并完成腐乳的制作。
②在实践中摸索______________________________________________________。
(2)实验步骤：
①将豆腐切成3
cm×3
cm×1
cm的若干块。所用豆腐的含水量为70%左右，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②将豆腐块平放在铺有干粽叶的盘内，粽叶可以提供菌种。每块豆腐等距离排放，周围留有一定的空隙。豆腐上面再铺上干净的粽叶。气候干燥时，将平盘用保鲜膜包裹，但不要封严，原因是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
③将平盘放入温度保持在15～18
℃的地方。毛霉逐渐生长，大约5
d后豆腐表面丛生着__________________________。
④当毛霉生长旺盛并呈淡黄色时，应去除包裹平盘的保鲜膜以及铺在上面的粽叶，目的是______________，这一过程一般持续36
h以上。
⑤当豆腐凉透后，将豆腐间连接在一起的菌丝拉断，并整齐排列在容器内，准备腌制。
⑥长满毛霉的豆腐块(以下称毛坯)与盐的质量分数比为5∶1。将培养毛坯时盘没长直立菌丝的一面统一朝向玻璃瓶边，将毛坯分层摆放在容器中。分层加盐，并随层数加高而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，目的是__________________________。腌制约8
d成咸坯。
⑦将黄酒、米酒和糖，按口味不同而配以各种香辛料(如胡椒、花椒、八角、茴香、桂皮、姜、辣椒等)混合制成卤汤。
⑧将广口玻璃瓶刷干净后，高压蒸汽灭菌30
min，目的是__________________________，将腐乳咸坯摆入瓶中，加入卤汤和辅料后，将瓶口用酒精灯加热灭菌，用胶条密封。在常温情况下，一般6个月可以成熟。
解析：本题考查腐乳的制作原理，完成腐乳制作并探究影响腐乳品质的条件。腐乳制作中既要保证毛霉等正常生长繁殖，又要防止杂菌污染。
答案：(1)②影响腐乳品质的条件
(2)①水分过多腐乳不易成形，且透气性差，影响毛霉的生长繁殖 ②毛霉为需氧型生物，封严不利于其生长 ③直立菌丝 ④使豆腐块的水分和热量迅速散失，同时散去霉味 ⑥防止杂菌从瓶口进入 ⑧彻底杀灭杂菌
1．腐乳制作的主要菌种是毛霉，其在15~18
℃生长迅速。
2．毛霉产生的蛋白酶和脂肪酶将蛋白质和脂肪分解成小分子肽和氨基酸、甘油和脂肪酸。
3．豆腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子。
4．腐乳制作的实验流程：让豆腐上长出毛霉―→加盐腌制―→加卤汤装瓶―→密封腌制。
5．加盐既可析出豆腐中的水分，又能抑制微生物的生长。
6．卤汤是由酒和香辛料配制而成的，既能防腐杀菌，又能调味。
7．豆腐含水量以70%为宜；卤汤中酒的含量一般控制在12%左右。专题2
微生物的培养与应用
专题
培养基与微生物的分离
一、培养基的类型和作用
划分标准
培养基种类
特点
用途
物理性质
液体培养基
不加凝固剂
工业生产
半固体培养基
加凝固剂，如琼脂
观察微生物的运动、分类、鉴定
固体培养基
微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种
化学成分
天然培养基
含化学成分不明确的天然物质
工业生产
合成培养基
培养基成分明确(用化学成分已知的化学物质配成)
微生物的分类、鉴别
用途
选择培养基
允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他微生物生长
培养、分离出特定微生物，如培养酵母菌或霉菌，可在培养基中加入青霉素；培养金黄色葡萄球菌，可在培养基中加入高浓度食盐
鉴别培养基
根据微生物的代谢特点，在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，如用伊红—美蓝培养基鉴别饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌(若有，菌落呈深紫色，并带有金属光泽)
二、微生物的分离与鉴定
微生物的分离方法有很多种，本专题中常用的是：平板划线法、稀释涂布平板法、微生物的选择培养等。针对不同微生物的特点选择不同的方法，对目的微生物进行筛选。以下是尿素分解菌和纤维素分解菌的分离与鉴定比较。
项目
尿素分解菌的分离与鉴定
纤维素分解菌的分离与鉴定
分离选择条件
利用尿素为唯一氮源
利用纤维素为唯一碳源
鉴定原理
细菌等微生物合成脲酶，将尿素分解产生NH3，使pH升高，加入酚红变红色
分解纤维素的微生物产生纤维素酶，将纤维素分解为纤维二糖或葡萄糖，使纤维素—刚果红复合物降解而出现透明圈
步骤
土壤取样→制备培养基→样品梯度稀释→涂布平板→培养观察→进一步鉴定
土壤取样→制备培养基→选择培养→富集培养→梯度稀释→涂布培养→刚果红染色→挑取菌落→进一步鉴定
1．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。
2．生物乙醇是以生物为原料生产的可再生能源。我国利用农作物废弃物(秸秆)生产乙醇，其技术流程为纤维素酶分解―→酵母菌发酵―→蒸馏―→成品。纤维素酶可以从能分解纤维素的细菌培养液中提取。某同学设计了从土壤中分离纤维素分解菌的实验流程：土壤取样―→选择培养―→梯度稀释―→鉴别培养。请分析回答下列问题。
(1)最好选择________________环境采集土样。
(2)配制培养基时，各种成分在分装前必须进行________，接种前要进行____________。在整个微生物的分离和培养过程中，一定要注意在无菌条件下进行。在制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的倒平板操作时，平板冷凝后，应将平板________放置，这样做的目的是_________________________________________________________。
(3)以下是两种培养基配方：
A．培养基配方：
KH2PO4
Na2HPO4
MgSO4·7H2O
纤维素酶
葡萄糖
尿素
琼脂
1.4
g
2.1
g
0.2
g
1
g
10.0
g
1.0
g
15.0
g
B．培养基配方：
KH2PO4
NaNO3
Na2HPO4·7H2O
MgSO4·7H2O
KCl
纤维素粉
酵母膏
水解酪素
0.9
g
1
g
1.2
g
0.5
g
0.5
g
5
g
0.5
g
0.5
g
如果要分离提纯土壤中的纤维素分解菌，应选择________(填编号)培养基配方，从功能看该培养基属于________培养基。
(4)为了鉴别纤维素分解菌和进一步纯化菌种，可以在鉴别培养基中加入__________，将筛选获得的菌液稀释后用__________法接种到鉴别培养基上，然后挑选产生________的菌落作为菌种进行进一步的扩大培养。
解析：纤维素分解菌生活在纤维素丰富的土壤环境，故应选择这样的环境采集土样。B培养基中纤维素是主要碳源，有利于纤维素分解菌生长，同时抑制其他微生物生长，能够分离提纯纤维素分解菌。在鉴别培养基上加入刚果红染液，可鉴别纤维素分解菌和进一步纯化菌种。将筛选获得的菌液稀释后用涂布平板法方法接种到鉴别培养基上，然后挑选产生透明圈的菌落作为菌种进行扩大培养。
答案：(1)纤维素含量丰富的土壤 (2)调整pH 高压蒸汽灭菌 倒过来 防止冷凝水污染培养基 (3)B 选择 (4)刚果红染液 涂布平板 透明圈
3．下面的甲图表示酵母菌、硝化细菌和乳酸菌在半固体培养基中的生长情况，乙图表示这三种菌的增殖速度与氧气浓度之间的关系，请据图回答：
(1)乙图中a、b、c三条曲线依次表示甲图________号试管中微生物在不同氧气浓度中的增殖速度。
(2)研究发现，青霉素能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用。如果培养基中混杂了这三类微生物，请设计实验，利用改变培养基成分等培养条件，将酵母菌和硝化细菌分离出来。
①主要步骤：
a．分别配制不含____________的培养基(A)和加入____________的培养基(B)，分别灭菌。
b．分别接种混合液放在适宜条件下培养。
c．观察结果。
②结果：在A培养基上生存的是________，在B培养基上生存的是________。
(3)微生物培养过程中，获得纯净培养物的关键是________________________。
(4)若想对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数，可采用的接种方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：从甲图试管中微生物的分布和数量分析，乳酸菌分布在缺氧的下层，酵母菌在缺氧的底部和氧含量高的上层均匀分布，而硝化细菌主要分布在上层，因此可以判断出a、b、c曲线表示3、2、1号试管中的微生物增殖速度。青霉素破坏细菌的细胞壁，而酵母菌属于真菌，青霉素不能起到杀灭的作用，硝化细菌属于自养生物，不需要添加葡萄糖作为能源物质和碳源。
答案：(1)3、2、1 (2)①有机碳源 青霉素 ②硝化细菌 酵母菌 (3)防止杂菌污染(无菌技术) (4)稀释涂布平板法
培养基与微生物的分离阶段质量检测(三) 植物的组织培养技术
(B卷 能力素养提升)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．下列有关植物细胞与组织培养的叙述中，错误的是( )
A．花药、胚不能作为组织培养的材料
B．植物细胞具有全能性
C．外植体指用于离体培养的植物组织片段或器官
D．外植体可诱导出愈伤组织
解析：选A 在进行植物组织培养的过程中，从供体植株上取下来用于培养的细胞、组织和器官都叫做外植体。外植体可用于繁殖植株个体；花药、胚细胞也具有全能性，在特定条件下也可发育为完整的植株个体。
2．生物体上的器官、组织、细胞，没有表现出全能性，其原因是( )
A．细胞的全能性丧失
B．基因发生了变化
C．基因的表达有选择性
D．不同的器官、组织、细胞的遗传物质不同
解析：选C 细胞的全能性必须在离体的情况下，在营养物质、激素诱导及其他条件适宜的情况下才能表达；而植物体的细胞由于基因的调控，结构和功能发生了稳定性的分化。
3．下列关于植物组织培养的叙述，错误的是( )
A．外植体可以来自于植物的任何细胞
B．培养应在无菌条件下进行
C．以花粉作为外植体可得到单倍体植株
D．不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同
解析：选A 植物组织培养的原理是细胞的全能性，所以作为植物组织培养的细胞必须有完整的细胞核。
4．茎的组织培养和花药离体培养是在实验室条件下快速得到大量幼苗的两种方法。下列关于二者的比较，错误的是( )
A．茎的组织培养和花药离体培养的理论依据是细胞具有全能性
B．花药能被诱导为单倍体植株的原因是花药细胞中含有本物种全套遗传信息
C．茎的组织培养获得试管苗必须经过移栽壮苗后才能进行大田栽培，而花药培养不需要
D．茎的组织培养与花药离体培养不同，前者为无性生殖，后者为有性生殖
解析：选C 花药离体培养和茎的组织培养的理论依据都是细胞具有全能性，尽管花药细胞中的遗传物质是体细胞的一半，但仍含有本物种生长发育所需的全部基因(或遗传信息)，因此仍具有全能性。茎细胞为体细胞，花粉为生殖细胞，组织培养过程分别为无性生殖和有性生殖。两种方法所得到的试管苗，都必须通过移栽壮苗后方可进行大田栽培。
5．下列关于影响花药培养的因素的说法，错误的是( )
A．材料选取和消毒是花粉植株诱导成功的关键
B．选择盛开或略微开放的花作实验材料
C．亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度都对实验有影响
D．应选择完全未开放的花蕾作实验材料
解析：选B 选择盛开的或略微开放的花作实验材料，花瓣有所松动，微生物有可能侵入到花药中，给材料消毒带来困难。
6．愈伤组织细胞，在包含有必需物质的培养基中培养了几小时，其中一种化合物具有放射性(3H)标记。当这些细胞被固定后，进行显微镜检，利用放射自显影发现：放射性集中于细胞核、线粒体和叶绿体，可以有理由肯定标记的化合物是( )
A．一种氨基酸
B．尿嘧啶核苷酸
C．胸腺嘧啶脱氧核苷酸
D．葡萄糖
解析：选C 放射性集中于细胞核、线粒体和叶绿体，说明被标记物质同时存在于这3种结构中，由此可推断含有标记的物质为DNA，胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA特有的基本单位之一。
7．如图是通过花药培养产生花粉植株的两种途径，下列有关叙述错误的是( )
A．一般来说，单核期细胞核由中央移向细胞一侧的花药培养成功率最高
B．图示的两种途径主要取决于培养基中植物激素的种类和比例
C．花粉植株为单倍体植株，能体现生殖细胞具有全能性
D．经愈伤组织阶段形成的花粉植株不需要进行染色体倍性的鉴定，经胚状体阶段形成的花粉植株需要鉴定
解析：选D 在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的植株常常会出现染色体倍性的变化，所以需要进行染色体倍性的鉴定。
8．如图表示应用植物组织培养技术培育优质玉米的过程。对此过程的相关描述错误的是( )
A．B→E过程中细胞全能性的高低发生了改变
B．C试管中形成的是高度液泡化的薄壁细胞
C．A植株和F植株体细胞中的染色体组数相同
D．培养出的F植株一般不能直接应用于扩大种植
解析：选C 分化程度越低的细胞，其全能性越高，因此经脱分化获得的细胞全能性高于经再分化获得的细胞的全能性；A是正常植株，而F是经过花粉离体培养获得的单倍体植株，染色体组数减少一半；培养出的F植株是单倍体植株，具有植株弱小、高度不育等特点，一般不能直接应用于扩大种植。
9．某高等植物体细胞内假设有6条染色体，它们是AaBbDd，那么，一个花粉管的两个精子的染色体可能是( )
A．ABD和abd
B．AbD和abd
C．AaB和Bbd
D．Abd和Abd
解析：选D 一个花粉管中的两个精子是由同一个生殖细胞经有丝分裂而来，所以它们的染色体是相同的。
10．组织培养出来的植物一般很少有植物病毒危害，其原因在于( )
A．在组织培养过程中经过了脱分化和再分化，进行的是快速分裂和分化
B．人工配制的培养基上，植物病毒根本无法生存
C．进行组织培养用的材料是刚分裂产生的茎尖、根尖或芽尖
D．接种组织培养之前进行了严格的消毒处理
解析：选C 进行组织培养用的材料是刚分裂产生的茎尖、根尖或芽尖，很少含有植物病毒。
11．外植体接种前，需要将接种室、接种箱灭菌和对外植体消毒，某同学依次进行了如下操作：
①接种前一天，将接种室的四个角用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸
②将接种室和接种箱内用紫外灯灭菌
③接种前，操作者用肥皂清洗双手、擦干、再用酒精棉球擦拭双手
④接种前1
h，在接种室内用喷雾器喷洒来苏水；桌椅也用来苏水擦拭；接种箱内用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸
⑤用次氯酸钠溶液将外植体消毒
你认为合理的操作步骤依次是( )
A．①④②③⑤
B．①②④③⑤
C．①④③②⑤
D．①②③④⑤
解析：选B 灭菌和消毒的顺序应该是接种室、接种箱、操作工具、操作者、外植体。
12．为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了如图所示的方法，图中两对相对性状独立遗传。据图分析，错误的是( )
A．过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高
B．过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料
C．过程③包括脱分化和再分化两个过程
D．图中筛选过程不改变抗病基因频率
解析：选D 筛选过程就是不断淘汰不符合人们要求的个体，随着个体的淘汰，基因频率会发生改变。
二、非选择题(共52分)
13．(16分)如图是植物组织培养的简略表示，据此回答：
①②③―→④
(1)①表示________，它能被培养成为④的根本原因是_________________________
________________________________________________________________________。
(2)②表示______________，它与①相比分化程度________、全能性________。
(3)在此过程使用的植物激素最主要的是__________和__________。
(4)若该图是花药离体培养，则通过花药培养产生④________一般有两种途径：一是花粉通过________分化发育成植株，二是在诱导培养基上先形成________，再将其诱导分化成植株。这主要取决于培养基中____________________。
答案：(1)外植体(离体的植物细胞、组织或器官) 植物细胞具有全能性 (2)愈伤组织 低 高 (3)生长素 细胞分裂素 (4)单倍体植株 胚状体 愈伤组织 激素的种类及其浓度配比
14．(16分)为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。
请回答下列问题：
(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为_________________________。
(2)在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如图所示。细胞干重在12
d后下降的原因有_______________________；培养液中蔗糖的作用是________________、__________________。
(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经________处理，会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目，压片前常用纤维素酶和________酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后，观察到染色体数为8n的细胞，合理的解释是________________________________________________、
________________________。
(4)为了更好地获得次生代谢产物，生产中采用植物细胞的固定化技术，其原理与酵母细胞固定化类似。
下列说法正确的有__________(填序号)。
①选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋
②必须在光照条件下培养
③培养过程中需通空气
④固定化后植物细胞生长会变慢
解析：(1)外植体是植物体离体的组织、器官或细胞，诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化。(2)在培养过程中，蔗糖浓度下降，可见蔗糖被消耗，为细胞提供能源。随着蔗糖的消耗，营养供应减少，同时，细胞代谢产物、废物增加，使pH降低(偏酸)，不利于细胞生长。培养基中的蔗糖还具有调节渗透压的作用。(3)秋水仙素或低温处理都可诱导细胞染色体数目加倍。纤维素酶和果胶酶处理细胞壁，可以使细胞之间易于分离(解离)。(4)愈伤组织细胞进行有氧呼吸，故需要通气，愈伤组织没有叶绿体，产生次生代谢产物的过程不需要光照。
答案：(1)脱分化 (2)蔗糖浓度下降，pH降低 提供能源 调节渗透压 (3)秋水仙素(低温) 果胶 经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期 经加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期
(4)①③④
15．(20分)现有高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)的两个小麦品种，这两对性状是完全显性。
(1)现要用最短时间培育出矮秆抗病植株纯合子，最好采用___________________
_____________________________________________________方法，其主要步骤是________________________________________________________________________。
(2)育种过程首先将高秆抗病纯合子与矮秆不抗病纯合子杂交得F1，其基因型是____________。
(3)将F1种下去，取F1的花粉进行离体培养，为了提高花粉诱导成功率，选择______________花药作实验材料。对所选择的花药一般要通过进一步的镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。确定花粉发育期最常用的方法是____________________。
对不易着色的花粉细胞核需用______________________________________________
法，这种方法能将花粉细胞核染成________色。
(4)F1花粉基因型理论上有4种，分别是_____________________________________
________________________。若这些花粉都有可能长成植物体，这些植物体的基因型是____________，这些植物体称____________，在花粉发育成植物体过程中细胞分裂方式是________________________________________________________________________。
(5)假如每种基因型的花粉细胞都有机会发育成植物体，如何对这些幼苗进行筛选？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)对筛选出的矮秆抗病幼苗用________处理即可得到所需要的纯合子品种。
解析：花药离体培养得到的是单倍体植株，要想获得稳定遗传的个体，需对单倍体幼苗用秋水仙素进行处理，单倍体植株与亲本相比可能会发生性状分离，如DdTt的单倍体有4种，即DT、Dt、dT、dt。
答案：(1)单倍体育种 花药单倍体纯合子 (2)DdTt (3)单核期 醋酸洋红法 焙花青－铬矾 蓝黑 (4)DT、Dt、dT、dt
DT、Dt、dT、dt 单倍体 有丝分裂 (5)高茎与矮茎通过观察区分即可，抗病与不抗病需借助于病原体感染 (6)秋水仙素课题1DNA的粗提取与鉴定
DNA粗提取、分离与鉴定的原理
[自读教材·夯基础]
1．思路与方法
(1)思路：选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。
(2)方法：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。
2．提取DNA的原理
(1)DNA的溶解性：
①DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离的目的。
②DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质则溶于其中，利用这一原理可以将DNA与蛋白质进一步分离。
(2)DNA的耐受性：
①蛋白酶能水解蛋白质，但对DNA没有影响。
②大多数蛋白质不能忍受60～80
℃的高温而发生变性，而DNA在80_℃以上才会变性。
③洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。
3．DNA的鉴定
DNA＋二苯胺蓝色
根据教材P54图5 1“DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线”，思考下列问题：
(1)描述DNA在NaCl溶液中溶解度的变化情况。
提示：在物质的量浓度为0.14
mol/L的NaCl溶液中，DNA的溶解度最小。在NaCl溶液浓度低于0.14
mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加而逐渐降低；当NaCl溶液浓度继续增加时，DNA的溶解度又逐渐增大。
(2)如何通过控制NaCl溶液的浓度使DNA在盐溶液中溶解或析出？
提示：用物质的量浓度高于或低于0.14
mol/L的NaCl溶液可溶解DNA，用物质的量浓度为0.14
mol/L的NaCl溶液可析出DNA。
[跟随名师·解疑难]
DNA的溶解度
溶解规律
2
mol/LNaCl溶液
0.14
mol/LNaCl溶液
DNA
溶解
析出
蛋白质
NaCl溶液浓度从2
mol/L降低的过程中，蛋白质溶解度逐渐增大
部分发生盐析沉淀
溶解
总结
①DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。在NaCl溶液浓度低于0.14
mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加而逐渐降低；在0.14
mol/L时，DNA溶解度最小；当NaCl溶液浓度继续增加时，DNA的溶解度又逐渐增大②选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的
实验设计
[自读教材·夯基础]
1．过程
2.操作提示
(1)以血液为实验材料时，每100
mL血液中需要加入3
g柠檬酸钠，防止血液凝固。
(2)加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤的操作。加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂絮状，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。
(3)二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定效果。
1．可否选用哺乳动物成熟红细胞作实验材料？为什么？
提示：不可以。因为哺乳动物成熟红细胞无细胞核。
2．提取洋葱的DNA时，需在切碎的洋葱中加入一定量的洗涤剂和食盐，并进行充分的搅拌和研磨。请思考下列问题：
(1)加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？
提示：洗涤剂能溶解细胞膜，释放出DNA；食盐有利于DNA的溶解。
(2)如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？
提示：提取的DNA量少，导致看不到丝状沉淀物，用二苯胺试剂鉴定结果不明显等。
3．提纯时，为什么要选用体积分数为95%的冷酒精？
提示：冷酒精提纯效果更好。
[跟随名师·解疑难]
1．实验材料的选取
(1)鸡血适宜作为实验材料的两个原因：一是因为鸡血细胞核中的DNA含量丰富，材料易得；二是因为鸡血细胞易吸水涨破。
(2)材料的处理(以鸡血为例)：
2．实验过程中的几点注意事项
(1)两次使用蒸馏水的作用：第一次用蒸馏水是使鸡血细胞吸水涨破，提取核DNA；第二次用蒸馏水稀释NaCl溶液，使DNA析出。
(2)实验中三次过滤操作的比较：
次数
过滤液
过滤后
纱布上
滤液中
1
加蒸馏水的细胞滤液
细胞膜、核膜、糖类、蛋白质等
含杂质的DNA
2
浓度为2
mol/L的NaCl溶液
不溶于2
mol/L
NaCl溶液的杂质
含杂质较少的DNA
3
浓度为0.14
mol/L的NaCl溶液
DNA
溶于0.14
mol/L
NaCl溶液的杂质
(3)用玻璃棒搅拌时，动作要缓慢且沿同一方向进行，目的是防止DNA被破坏。
(4)实验过程中最好使用塑料烧杯和试管，可减少提取过程中DNA的损失。
3．结果分析及评价
(1)现象是否明显及可能原因：
若实验结果不明显，可能的原因是：
①材料中核物质没有充分释放出来，如研磨不充分或蒸馏水的量不够。
②加入酒精后摇动或搅拌时过猛，DNA被破坏。
③二苯胺最好现配现用，否则二苯胺变成浅蓝色，影响鉴定效果。
④析出含DNA的黏稠物时，蒸馏水要沿烧杯内壁慢慢地加入，不能一次快速加入，否则会影响实验结果。
⑤实验中有多次搅拌，但是其目的及操作方法是不同的，要注意区分，否则也会影响结果。
(2)分析DNA中的杂质：
本实验提取的DNA粗制品中有可能仍然含有核蛋白、多糖等杂质。
DNA粗提取与鉴定的原理
[例1]
关于“DNA的粗提取与鉴定”的实验，该实验依据的实验原理不是( )
A．DNA在NaCl溶液中的溶解度，随着NaCl溶液浓度的不同而不同
B．利用DNA不溶于酒精的性质，可除去细胞中溶于酒精的物质而得到较纯的DNA
C．DNA是大分子有机物，不溶于水而溶于某些有机溶剂
D．在沸水中DNA遇二苯胺会出现蓝色反应
[解析] 本实验依据的原理是A、B、D项三个方面。必须明确的是NaCl的浓度为0.14
mol/L时，DNA的溶解度最小，具体操作时用2
mol/L的NaCl溶液，再加水稀释至黏稠物(主要是DNA)不再增多时，此时该溶液浓度即为0.14
mol/L。C项是DNA的性质，不能作为该实验的原理。
[答案] C
归纳拓展
DNA鉴定的其他方法
(1)甲基绿染色法：DNA＋甲基绿染液―→绿色。
(2)紫外灯照射法：用蒸馏水配制质量分数为0.05%的溴化乙啶(EB)溶液，将玻璃棒上缠绕的白色絮状物抹到蜡纸上，再滴1滴EB溶液染色。将蜡纸放在紫外灯(260
nm)下照射(暗室中)，可呈现橙红色的荧光(DNA的紫外吸收高峰在260
nm处)。
(3)电泳法：此方法适合鉴定纯度较高的DNA。
DNA粗提取的实验分析
[例2] 某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动，具体步骤如下：
材料处理：
称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10
g。剪碎后分成两组，一组置于20
℃，另一组置于－20
℃条件下保存24
h。
DNA粗提取：
第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15
mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。
第二步：先向6只小烧杯中分别注入10
mL滤液，再加入20
mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。
第三步：取6支试管，分别加入等量的2
mol/L
NaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测：
在上述试管中各加入4
mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于沸水中加热5
min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如下表：
材料保存温度
花菜
辣椒
蒜黄
20
℃
＋＋
＋
＋＋＋
－20
℃
＋＋＋
＋＋
＋＋＋＋
注：“＋”越多表示蓝色越深。
分析上述实验过程，回答下列问题：
(1)该探究性实验的课题名称是__________________________________________。
(2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少__________________。
(3)根据实验结果，得出结论并分析。
①结论1：与20
℃相比，相同实验材料在－20
℃条件下保存，DNA的提取量较多。
结论2：____________________________________________________________。
②针对结论1，请提出合理的解释：________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度，依据氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是：__________________________________________________________________，
然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。
[解析] 如果DNA断裂，就不容易被提取出来；温度主要是通过影响酶的活性来影响生理过程。粗提取得到的DNA中含有少量的蛋白质，可以通过氯仿的特殊功能来去除蛋白质，提高DNA纯度。
[答案] (1)探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响 (2)DNA断裂
(3)①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄提取的DNA量最多
②低温抑制了相关酶的活性，DNA降解速度慢
(4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液
归纳拓展
实验过程中3次加氯化钠溶液的作用
第一次加氯化钠溶液后，必须充分晃动烧杯，使二者混合均匀，加速染色质中DNA与蛋白质分离，使DNA充分游离并溶解在氯化钠溶液中。第二次加氯化钠溶液也是为了DNA的再溶解，这时溶液中的蛋白质含量已很少。第三次加氯化钠溶液还是为溶解DNA。
[随堂基础巩固]
1．下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是( )
A．酵母和菜花均可作为提取DNA的材料
B．DNA既溶于2
mol/L
NaCl溶液也溶于蒸馏水
C．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物
D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝
解析：选C 原则上含DNA的生物材料都可用来提取DNA，只是选用DNA含量高的生物组织，成功的可能性更大；DNA在2
mol/L
NaCl溶液和蒸馏水中溶解度都较大；向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会吸水破裂，但在蒸馏水中不会析出DNA；DNA溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热，待冷却后溶液变蓝。
2．在进行DNA的粗提取实验中，若选择的是植物细胞，在破碎细胞时，加入一定量的洗涤剂和食盐，则加入洗涤剂与食盐的目的分别是( )
①有利于DNA溶解 ②分离DNA和蛋白质
③溶解蛋白质 ④溶解细胞膜
A．①②
B．④①
C．②③
D．④②
解析：选B 洗涤剂是一种离子去垢剂，可以溶解细胞膜，有利于细胞内含物(DNA)的释放；食盐的主要成分是NaCl，可以加速核蛋白解聚，游离出DNA分子，并使DNA分子充分溶解于NaCl溶液中。
3．与析出DNA黏稠物有关的叙述，错误的是( )
A．操作时缓缓滴加蒸馏水，降低DNA的溶解度
B．在操作时，用玻璃棒轻缓搅拌，以保证DNA分子完整
C．加蒸馏水可同时降低DNA和蛋白质的溶解度，两者均可析出
D．当丝状黏稠物不再增加时，此时NaCl溶液的浓度相当于0.14
mol/L
解析：选C 向含有DNA的溶液中加入蒸馏水后，NaCl溶液的浓度会变小，当NaCl溶液的浓度为0.14
mol/L时，DNA的溶解度最小而被析出，而蛋白质的溶解度是增大的，不会析出。
4．在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，操作正确的是( )
A．取制备好的鸡血细胞液5～10
mL注入烧杯中，迅速加入浓度为0.14
mol/L的NaCl溶液20
mL，同时用玻璃棒沿同一方向快速搅拌5
min，可使鸡血细胞破裂，释放出DNA
B．整个DNA提取过程中，两次加蒸馏水的目的都是为了降低溶液中NaCl的浓度，使DNA分子的溶解度达到最低，析出DNA分子
C．整个DNA提取操作中，两次加入2
mol/L的NaCl溶液，目的都是使DNA尽可能多地溶解在NaCl溶液中
D．DNA鉴定操作中，只要向溶有DNA的NaCl溶液中加入4
mL的二苯胺试剂，即可出现蓝色
解析：选C 取制备好的鸡血细胞液注入烧杯中，迅速加入蒸馏水并用玻璃棒沿同一方向搅拌，使鸡血细胞破裂，将DNA释放出来；整个DNA提取过程中，两次使用蒸馏水，第一次是使鸡血细胞吸水涨破，释放DNA，第二次是用来稀释NaCl溶液，使DNA析出；在DNA鉴定操作中，DNA遇二苯胺试剂呈蓝色需在沸水浴条件下完成。
5．下面为“DNA的粗提取与鉴定”实验的一些重要操作示意图，据图回答下列有关该实验的问题：
(1)正确的操作顺序是__________________________________________________。
(2)上图C、E步骤都加入蒸馏水，但其目的不同，分别是__________________和________________________________________________________________________。
(3)上图A步骤中所用酒精必须是经过________才能使用，该步骤的目的是________________________________________________________________________。
(4)为鉴定A中所得到的丝状物的主要成分为DNA，可滴加________试剂，沸水浴，如果出现________，则该丝状物的主要成分为DNA。
解析：熟记DNA提取和鉴定的步骤，并了解蒸馏水和酒精的作用是解答本题的关键。两次加入蒸馏水的作用：第一次是使鸡血细胞吸水涨破，DNA从细胞中释放出来进入滤液；第二次是使溶解于物质的量浓度为2
mol/L的NaCl溶液中的DNA析出，与杂质分离。本题还涉及DNA的鉴定，DNA可在沸水浴条件下与二苯胺试剂作用，被染成蓝色。
答案：(1)C→B→E→D→A (2)加速血细胞的破裂 降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出 (3)充分冷却 提取含杂质少的DNA (4)二苯胺 蓝色
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．在DNA的粗提取过程中，初步析出DNA和提取较纯净的DNA所用的药品分别是( )
①0.1
g/mL的柠檬酸钠溶液 ②2.00
mol/L的NaCl溶液 ③0.14
mol/L的NaCl溶液 ④体积分数为95%的冷酒精溶液
A．①③
B．②③
C．②④
D．③④
解析：选D 在DNA的粗提取过程中，初步析出DNA时所用试剂为0.14
mol/L的NaCl溶液，此浓度下DNA的溶解度最低；由于DNA不溶于酒精，而某些蛋白质可溶于酒精，因此可用体积分数为95%的冷酒精获取较纯净的DNA。
2．下列关于“DNA的粗提取和鉴定”实验依据原理的叙述，错误的是( )
A．利用DNA不溶于酒精溶液，而蛋白质能溶于酒精溶液，可将DNA与蛋白质分离
B．利用高温能使蛋白质变性，却对DNA没有影响的特性，可将DNA与蛋白质分离
C．利用DNA和蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，可将DNA与蛋白质分离
D．在DNA滤液中加入嫩肉粉，通过木瓜蛋白酶的作用，可将DNA与蛋白质分离
解析：选B 高温能使蛋白质、DNA变性，蛋白质在60～80
℃发生变性，而DNA在80
℃以上才变性。
3．在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，下列相关叙述正确的是( )
A．用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14
mol/L，滤去析出物
B．调节NaCl溶液浓度或加入木瓜酶，都可以去除部分杂质
C．将丝状物溶解在2
mol/L
NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色
D．用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同
解析：选B 在0.14
mol/L的NaCl溶液中DNA溶解度最低，DNA在析出物中，所以析出物不能丢弃；DNA鉴定时加入二苯胺试剂后还需经沸水浴才能出现蓝色；用菜花作为实验材料时需要先用洗涤剂溶解细胞膜。
4．若从植物细胞中提取DNA，发现实验效果不好，如看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定时不显示颜色反应等。其可能的原因是( )
①植物细胞中DNA含量低 ②研磨不充分
③过滤不充分 ④95%冷酒精的量过大
A．①②
B．③④
C．①④
D．②③
解析：选D 研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少；过滤不充分，也会导致提取的DNA量过少；若用于沉淀DNA的酒精量过少，也会导致DNA的沉淀量少，都会影响实验效果。
5．用过滤的方法得到含DNA的氯化钠溶液后，还要用酒精处理，才可以得到较纯的DNA，这是因为( )
A．DNA易溶于酒精，而滤液中某些杂质不易溶于酒精
B．DNA不易溶于酒精，而滤液中某些杂质易溶于酒精
C．DNA和滤液中其他成分更易溶于酒精
D．DNA和滤液中其他成分都不溶于酒精
解析：选B DNA不易溶于酒精，而滤液中某些杂质易溶于酒精，利用这个特点可去除溶于酒精的杂质，得到较纯的DNA。
6．在DNA的粗提取实验过程中，对DNA提取量影响较小的是( )
A．使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，释放出DNA等核物质
B．搅拌时要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动
C．在析出DNA黏稠物时，要缓缓加入蒸馏水，直至黏稠物不再增多
D．要用冷酒精沉淀DNA，甚至可将混合液再放入冰箱中冷却
解析：选B A项的做法是为了充分释放出核中的DNA分子，使进入滤液中的DNA尽量地多；C项是让DNA充分沉淀，保证DNA的提取量；D项的道理同C项。而B项的操作并不能使DNA增多或减少，但是要注意它影响DNA的长度。
7．将粗提取的DNA丝状物分别加入0.14
mol/L
NaCl溶液、2
mol/L
NaCl溶液、体积分数为95%的酒精溶液中，然后用放有纱布的漏斗过滤，分别得到滤液P、Q、R以及存留在纱布上的黏稠物p、q、r，其中由于含DNA少可以丢弃的是( )
A．P、Q、R
B．p、q、r
C．P、q、R
D．p、Q、r
解析：选C DNA在0.14
mol/L
NaCl溶液中溶解度最小，过滤后DNA在黏稠物p中，可以丢弃P；DNA在2
mol/L
NaCl溶液中溶解过滤后，DNA在滤液中，可以丢弃q；DNA不溶于体积分数为95%的酒精溶液，所以过滤后DNA在黏稠物r中，可以丢弃R。
8．下表是关于“DNA的粗提取与鉴定”实验中所使用的材料、操作及其作用的表述，正确的是( )
试剂
操作
作用
A
柠檬酸钠溶液
与鸡血混合
有利于血液凝固
B
蒸馏水
与鸡血混合
保持细胞形状
C
蒸馏水
加入到溶解有DNA的NaCl溶液中
析出DNA丝状物
D
冷却的酒精
加入到过滤后含DNA的NaCl溶液中
产生特定的颜色反应
解析：选C 在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，柠檬酸钠可以防止血液凝固；鸡血中加入蒸馏水可以使细胞膜和核膜破裂；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在0.14
mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，有利于DNA析出；DNA不溶于酒精，可以获得较纯的DNA；DNA遇二苯胺(沸水浴加热)被染成蓝色。
二、非选择题(共26分)
9．(12分)实验中对DNA进行鉴定时，做如下操作：
(1)根据下图，完成表格空白处的实验内容。
试管步骤
A
B
1
加入2
mol/L的NaCl溶液5
mL
加入2
mol/L的NaCl溶液5
mL
2
不加
加入提取的DNA丝状物并搅拌
3
加入4
mL二苯胺试剂，混匀
加入4
mL二苯胺试剂，混匀
4
沸水浴5
min
沸水浴5
min
实验现象
①____________
②__________
实验结论
③______________________
(2)对B试管，完成1、2、3的操作步骤后溶液颜色如何变化？
________________________________________________________________________。
(3)在沸水浴中加热的目的是______________，同时说明DNA对高温有较强的________。
(4)A试管在实验中的作用是______________。
(5)B试管中溶液颜色的变化程度主要与________________________________________________________________________
________________有关。
解析：A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。本实验强调反应条件是沸水浴加热5
min，目的是加快颜色反应的速率；颜色的深浅程度主要取决于DNA的含量。
答案：(1)①溶液不变蓝色 ②溶液逐渐变蓝色 ③DNA在沸水浴中遇二苯胺会显蓝色 (2)溶液颜色基本不变 (3)加快颜色反应速率 耐受性 (4)对照 (5)加入试管中的DNA(丝状物)的多少
10．(14分)真核生物细胞内，大量DNA和蛋白质以及一些RNA等混杂在一起，难以分离。生物兴趣小组的同学为了获得纯度相对较高的DNA展开了实验探究。
(1)分离各种物质的基本思路是根据DNA和其他物质理化性质的不同而采取一定的方法，下图是从各种物质之间____________的差异角度开展研究：
①取鸡血细胞悬液10
mL，加蒸馏水20
mL，同时用玻璃棒__________(填“轻轻搅拌”或“快速搅拌”)。过滤，取滤液，转移到塑料材质的大烧杯中。
②沿大烧杯内壁持续、缓慢地加入饱和硫酸铵溶液，用玻棒沿一个方向______________(填“轻轻搅拌”或“快速搅拌”)，同时不断收集析出的物质。
下图是根据鸡血中几种物质的析出情况绘制的曲线，据图分析：
③如果只收集纤维蛋白，可采取的措施是________________________________________。
④DNA在饱和度约为________________的硫酸铵溶液中溶解度最小，与此同时析出的物质还有______________________。
(2)如果要进一步去掉其他杂质，尽可能提高获得的DNA纯度，可采取的两种办法有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：分析曲线图可知，不同物质在不同浓度的硫酸铵中析出的相对量有所差别，即分离各种物质的基本思路是根据DNA与其他物质之间溶解度的差异角度开展研究：①此时应快速搅拌，以加速血细胞的破裂。②为了防止DNA絮状物的断裂，此时应用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌，同时不断收集析出物。③由图中看出，硫酸溶液浓度为20%时，纤维蛋白开始析出；在浓度为30%时析出最快，超过30%后球蛋白也开始析出，因此，如果只收集纤维蛋白，应在硫酸铵溶液浓度达到30%之前收集析出物。④由图中看出，DNA在饱和度约为65%的硫酸铵溶液中的溶解度最小，与此同时析出的还有球蛋白和纤维蛋白，及少量的tRNA。
答案：(1)溶解度 ①快速搅拌 ②轻轻搅拌
③在硫酸铵浓度达到30%之前收集析出物
④65% 球蛋白、纤维蛋白(tRNA)
(2)将DNA与球蛋白的混合物加入到冷却酒精中，收集再次析出物；用嫩肉粉(木瓜蛋白酶)处理溶有DNA与蛋白质的溶液；将溶有DNA与蛋白质的溶液放在60～75
℃的恒温水浴箱中保温一段时间(答出两点即可)
1．DNA在物质的量浓度为0.14
mol/L的NaCl溶液中溶解度最低。
2．DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可利用酒精将DNA和蛋白质分开。
3．DNA对蛋白酶、高温和洗涤剂有耐受性。
4．在加热条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。
5．哺乳动物成熟的红细胞不含细胞核，不能作为提取DNA的实验材料。若选取肝脏细胞或植物细胞，则必须充分研磨。
6．实验中加入柠檬酸钠的作用：作为抗凝剂，防止血液凝固。阶段质量检测(五) DNA和蛋白质技术
(B卷 能力素养提升)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．蛋白酶能将蛋白质水解而使染色质中的DNA分离出来，下列药品可达到上述同一目的的是( )
A．蒸馏水
B．NaCl溶液
C．NaOH溶液
D．盐酸
解析：选B 染色质中的主要成分是DNA和蛋白质，可以利用蛋白酶水解杂质蛋白质，从而使提取的DNA与蛋白质分开。DNA在2
mol/L
NaCl溶液中溶解度最高，而蛋白质则不能溶解在2
mol/L
NaCl溶液中，通过过滤除去不能溶解的杂质蛋白。由此可看出两种方法虽然原理不同，但目的是一样的。
2．下列关于蛋白质性质的叙述中，不会影响到蛋白质在凝胶电泳中运动速度的是( )
A．蛋白质分子的大小
B．蛋白质分子的密度
C．蛋白质分子的形状
D．蛋白质分子所带电荷量
解析：选B 电泳是利用了待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．下列有关PCR的描述错误的是( )
A．是一种酶促反应
B．引物决定了扩增的特异性
C．PCR反应中的目的片段一般以2n的方式积累(假设扩增效率为100%)
D．扩增对象是氨基酸序列
解析：选D PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它以极少量的DNA为模板，以四种脱氧核苷酸为原料，在引物作用下使DNA聚合酶从引物的3′端连接脱氧核苷酸，短时间内迅速复制上百万份的DNA拷贝。
4．下列关于血红蛋白的提取和分离操作的叙述，错误的是( )
A．色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现有气泡，必须重装
B．凝胶用自来水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液
C．为加快凝胶膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴加热，逐渐升温至接近沸腾，通常只需1～2
h
D．在血红蛋白提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理，是让血红蛋白处在稳定的pH范围内，维持其结构和功能
解析：选B 由于装填凝胶柱时用到的是商品凝胶，为干燥的颗粒，使用前需要用蒸馏水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液，再用洗脱液进行充分洗涤平衡，使凝胶装填紧密，也可在沸水浴中加热膨胀，既可节约时间，也可除去凝胶中的微生物，排出胶粒内的空气。
5．DNA具有半保留复制的特性，但是在DNA分子复制的过程中需要一些引物，其主要原因是( )
A．可加快DNA的复制速度
B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合
C．引物的5′端有助于DNA聚合酶延伸DNA链
D．DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链
解析：选D DNA的两条链是反向平行的，DNA聚合酶不能从5′端开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此，DNA的复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链，故DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。
6．在蛋白质和DNA的混合液中，要想得到较纯的DNA，可采用的方法有( )
①向混合液中加入足量的蒸馏水 ②向混合液中加入DNA水解酶 ③向混合液中加入冷的95%的酒精 ④向混合液中加入蛋白酶
A．①②
B．③④
C．①③
D．②④
解析：选B DNA分子在冷的酒精中可析出，据此可将DNA和蛋白质分离；而蛋白酶则能将蛋白质水解成可溶性的多肽，从而将蛋白质与DNA分离。
7．PCR技术是在遗传实验室中常见的一种DNA片段进行体外扩增的方法，利用它能快速得到大量的目的基因或DNA分子片段。在PCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水使用前必须进行的关键步骤是( )
A．反复洗涤
B．不被外源DNA污染
C．高压灭菌
D．在－20
℃保存
解析：选C 通过对PCR实验中所用仪器和试剂进行高压灭菌，可以避免外源DNA等因素的污染。
8．某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验，操作错误的是
( )
A．加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨
B．用蛋白酶纯化过滤后的研磨液中的DNA
C．加入酒精后用玻璃棒轻缓搅拌
D．加二苯胺试剂摇匀后沸水浴加热
解析：选A 加入洗涤剂后研磨动作要轻缓、柔和，否则容易产生许多泡沫，不利于后续步骤的操作，A项错误；蛋白酶能够分解蛋白质，因此能起到纯化DNA的目的，B项正确；加入酒精后用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免引起DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀，C项正确；DNA可与二苯胺试剂在沸水浴条件下呈蓝色，D项正确。
9．将经处理破裂后的红细胞混合液以2
000
r/min的速度离心10
min后，离心管中的溶液分为4层，从上到下的顺序依次是( )
A．血红蛋白、甲苯层、脂类物质层、沉淀层
B．甲苯层、沉淀层、血红蛋白、脂类物质层
C．脂类物质层、血红蛋白、甲苯层、沉淀层
D．甲苯层、脂类物质层、血红蛋白、沉淀层
解析：选D 混合液经离心后，按密度大小排列，在离心管中从上到下的顺序依次是：第1层为无色透明的甲苯层；第2层为白色薄层固体，是脂溶性物质沉淀层；第3层是红色透明液体，这是血红蛋白的水溶液；第4层是其他杂质的暗红色沉淀物，主要是红细胞破碎物沉淀。
10．PCR又称多聚酶链式反应，现在已成为分子生物学实验室的一种常规手段，它可以在体外很短的时间内将DNA大量扩增。你认为下列符合在体外进行PCR反应条件的一组是( )
①稳定的缓冲液环境 ②DNA模板 ③合成引物 ④四种脱氧核苷酸 ⑤DNA聚合酶
⑥DNA解旋酶 ⑦限制性核酸内切酶 ⑧温控设备
A．①②③④⑤⑥
B．①②③④⑤⑥⑦⑧
C．③④⑤⑥⑧
D．①②③④⑤⑧
解析：选D 体外DNA扩增(PCR技术)是模拟生物细胞内DNA复制的条件，只是无需解旋酶(可热变性)，也不需要基因工程的工具酶(限制性核酸内切酶)，但需要耐高温的DNA聚合酶。
11．某考古学家在西伯利亚泰加林地区的冰中发现了一种冰冻的已灭绝的巨型动物的肌肉。他想了解该巨型动物的DNA与现今印度大象的DNA的相似性，于是做了如下检测工作，其中正确的操作步骤及顺序是( )
①降低温度，检测处理后的杂合DNA双链
②通过PCR技术扩增巨型动物和大象的DNA
③把巨型动物的DNA导入大象的细胞中
④在一定温度条件下，将巨型动物和大象的DNA水浴共热
A．②④①
B．②④③① C．③④① D．②④③
解析：选A PCR技术是分子生物学发展史上的一个里程碑，它大大简化了基因克隆的步骤，已广泛应用于生物学研究的各个领域。PCR反应通过变性、复性、延伸三个循环步骤，使目标DNA片段呈指数扩增。因此，PCR系统是一个极其灵敏的信号放大系统，能将极微弱甚至是单拷贝的基因信号检测出来。通过PCR技术扩增巨型动物和大象的DNA，然后利用DNA分子在高温时解螺旋的特点，将巨型动物和大象的DNA水浴共热，再降低温度，检测处理后的杂合DNA双链。
12．PCR技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程。下列说法错误的是( )
A．甲过程高温使DNA变性解旋，该过程不需要解旋酶的作用
B．丙过程用到的酶在高温下失活，因此在PCR扩增时需要再添加
C．如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“94
℃～55
℃～72
℃”温度循环3次，则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占25%
D．PCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变
解析：选B 丙过程用到的酶是Taq
DNA聚合酶，其特点是耐高温。
二、非选择题(共52分)
13．(20分)CTAB法是一种从高等真核生物细胞中制备基因组DNA(总DNA)的技术。CTAB能跟核酸形成复合物，在高盐溶液(＞0.7
mol/L的NaCl溶液)中可溶并且稳定存在，当降低溶液中盐的浓度(＜0.3
mol/L的NaCl溶液)时，CTAB－核酸的复合物就会因溶解度降低而沉淀，再用70%酒精浸泡可洗脱掉CTAB；氯仿能使蛋白质发生变性而沉淀。提取和检测水稻基因组DNA的操作步骤如下：
①在50
mL离心管中加入20
mL的CTAB抽提缓冲液(主要成分是1.4
mol/L的NaCl、2%的CTAB)，于65
℃水浴中预热；
②将20
g新鲜的水稻幼嫩叶片剪成小段后放于研钵中，用液氮速冻并研磨成粉末，加入上述离心管中，于65
℃水浴中保温30
min；
③取出离心管，冷却至室温，加入20
mL的氯仿，轻轻混匀20
min；
④在室温下以12
000
r/min的转速离心10～20
min；
⑤将上清液移入另一个离心管中，加入2/3体积的经冷却的异丙醇，用玻璃棒轻轻搅动，小心取出聚集于玻璃棒上的CTAB－核酸的复合物沉淀；
⑥将沉淀移入另一个离心管中，加入70%酒精洗涤，重复洗涤1～2次；
⑦吹干酒精后，将DNA溶于适量的TE缓冲液中，在0.8%的琼脂糖凝胶上电泳分离并在核酸紫外检测仪上观察。
请回答下列问题：
(1)植物基因组DNA(总DNA)的提取通常采用机械研磨的方法。常温下研磨时，植物细胞匀浆中含有的多种酶会对DNA的提取产生不利影响。用液氮速冻，材料在研磨时易破碎，同时还能__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验步骤③④的目的是________________________________________________________________________。
(3)实验步骤⑤中，玻璃棒上出现沉淀的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)对DNA进行定性检测常用的试剂是____________。DNA在260
nm的紫外线波段有一强烈的吸收峰，利用核酸紫外检测仪可以进行________________________________________________________________________
______________________。
解析：低温下酶活性降低，由题干信息可知，氯仿能使蛋白质变性而沉淀，因此步骤③④的目的是去除溶液中的蛋白质。当盐浓度＜0.3
mol/L时，CTAB－核酸的复合物会沉淀。
答案：(1)降低细胞匀浆中酶的活性，避免对DNA的提取产生不利的影响
(2)去除溶液中的蛋白质(使蛋白质变性和沉淀)
(3)NaCl溶液的浓度＜0.3
mol/L，CTAB－核酸的复合物因溶解度降低而沉淀
(4)二苯胺 DNA含量的测定(或检测DNA)
14．(16分)PCR技术是把一DNA片段在体外酶的作用下，合成许许多多相同片段的一种方法，利用它能快速而特异性地扩增任何目的基因或DNA片段。它的基本过程如图所示：
注：图中短线表示每次扩增过程中需要的引物。每个引物约含20个核苷酸，并分别与两条单链DNA结合，其作用是引导合成DNA子链。
(1)PCR技术的原理是模拟生物体内________的过程。
(2)PCR扩增过程中需要对DNA片段进行高温处理，其目的是________________________________________________________________________，
此过程在生物体内称为________，需________酶的参与。
(3)假如引物都用3H标记，从理论上计算，所得DNA分子中含有3H标记的占________。
解析：由图可知高温变性的过程就是DNA在高温条件下解旋的过程，在生物体内则需要解旋酶催化才能进行；低温复性时两个DNA分子都需要引物。
答案：(1)DNA复制 (2)使DNA的两条链彼此分开 解旋 解旋 (3)100%
15．(16分)如图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请回答下列问题：
(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有______功能。
(2)甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是__________；乙装置中，C溶液的作用是________________________________________________________________________。
(3)甲装置用于________，目的是________________________________________________________________________。
用乙装置分离蛋白质的方法叫____________，是根据____________________分离蛋白质的有效方法。
(4)用乙装置分离血红蛋白时，待____________________________时，用试管收集流出液，每5
mL收集一管，连续收集。
解析：甲装置为透析过程，即对蛋白质的粗分离阶段，除去的是能通过透析袋的小分子物质。乙装置为凝胶色谱操作，可以将相对分子质量大小不同的蛋白质分离，血红蛋白呈红色，具有运输氧气的功能。
答案：(1)运输 (2)磷酸缓冲液 洗脱血红蛋白 (3)透析(粗分离) 去除样品中相对分子质量较小的杂质 凝胶色谱法 相对分子质量的大小 (4)红色的蛋白质接近色谱柱底端专题6
植物有效成分的提取
专题
几种物质提取的归纳比较
一、五种物质的提取方法、原理和步骤的比较
提取物质
提取方法
提取原理
步骤
DNA
盐析法、冷酒精进一步提取
①在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同；②不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精
①溶解在2
mol/L的NaCl溶液中；②加水稀释至0.14
mol/L的NaCl溶液使DNA析出，过滤；③再用2
mol/L的NaCl溶液溶解DNA，过滤；④加入冷却酒精析出
血红蛋白
凝胶色谱法、电泳法
①根据相对分子质量的大小；②各种分子带电性质差异
①样品处理；②粗提取；③纯化；④纯度鉴定
玫瑰精油
水蒸气蒸馏法
利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来
①水蒸气蒸馏；②分离油层；③除水过滤
橘皮精油
压榨法
通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
①石灰水浸泡、漂洗；②压榨、过滤、静置；③再次过滤
胡萝卜素
萃取法
使提取物溶解在有机溶剂中，蒸发后得到提取物
①粉碎、干燥；②萃取、过滤；③浓缩
二、不同物质的提取分离方法
提取方法
方法步骤
适用范围
水蒸气蒸馏
水蒸气蒸馏、分离油层、除水过滤
适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
压榨法
石灰水浸泡、漂洗、压榨、过滤、静置、再次过滤
适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取
有机溶剂萃取
粉碎、干燥、萃取、过滤、浓缩
适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中
1．下列关于“DNA和蛋白质提取与分离”实验的叙述，正确的是( )
①提取细胞中的DNA和蛋白质都需用蒸馏水涨破细胞 ②用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质 ③蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNA ④蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化
A．①②
B．②③
C．②④
D．①③
解析：选C 提取细胞中的DNA要用蒸馏水涨破细胞，提取蛋白质要用蒸馏水和甲苯使红细胞破裂；蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除相对分子质量较小的杂质，而将大分子保留在袋内。DNA也是大分子，故不能用透析法去除。
2．生物组织中有机物的提取方法有很多种。例如凝胶色谱法、电泳法、蒸馏法、压榨法和萃取法等，不同的有机物提取的方法各有不同。
(1)玫瑰精油被称为“液体黄金”，是世界香料工业不可取代的原料，提取出的玫瑰精油要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是________________。
(2)杏仁油富含矿物质和维生素，是一种质地轻柔、高渗透性的保湿剂，主要通过________法提取。
(3)萃取胡萝卜素前，要将胡萝卜彻底粉碎的主要目的是_____________________。
(4)血红蛋白的提取方法可以采用____________，该方法主要是利用血红蛋白的哪一特性将它与其他物质分开的？________________________。
(5)DNA提取时，可以利用DNA在______________________而析出。为了纯化提取的DNA，向DNA滤液中加入嫩肉粉(主要成分是蛋白酶)，目的是______________。DNA鉴定时，可以使用________试剂，并在沸水中加热产生蓝色现象。
解析：(1)玫瑰精油不能含有任何化学原料，所以不能用萃取法，而其又具有挥发性较强等特点，适于用水蒸气蒸馏法。(2)杏仁油的提取原料为种子，一般用于食用，应采用压榨法。(3)萃取法的萃取效率在原料相同时取决于萃取剂的性质和使用量，粉碎原料可增加原料与萃取剂的接触面积，提高萃取效率。(4)血红蛋白相对分子质量大小与成熟红细胞中其他成分相差较大。(5)DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，可以利用这一特点使DNA溶解或析出，从而与其他物质分开。
答案：(1)水蒸气蒸馏法 (2)压榨 (3)使原料颗粒变小，增大萃取效率 (4)凝胶色谱法 相对分子质量的大小与其他物质不同 (5)浓度为0.14
mol/L的NaCl溶液中溶解度最低 分解蛋白质 二苯胺
3．已知蛋白质混合液中硫酸铵浓度的不同可以使不同种类的蛋白质析出(或沉淀)，随着硫酸铵浓度增加，混合液中蛋白质析出的种类和总量增加。下表是某蛋白质混合液中的不同蛋白质从开始析出到完全析出所需要的蛋白质混合液中的硫酸铵浓度范围。
蛋白质混合液中的硫酸铵浓度(%)
析出的蛋白质
15～20
甲蛋白
23～30
乙蛋白
25～35
丙蛋白
38～40
丁蛋白
请据表回答：
(1)若只完全析出甲蛋白，混合液中最合适的硫酸铵浓度应为________。
(2)向该蛋白质混合液中加入硫酸铵溶液(或硫酸铵)，使混合液中的硫酸铵浓度逐渐达到30%，会析出若干种蛋白质，它们分别是_______________________________________。
(3)通过改变混合液中的硫酸铵浓度________(填“能”或“不能”)从混合液中得到所有的、不含有其他蛋白质的乙蛋白，原因是_____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)简要写出从该蛋白质混合液中分离出全部丁蛋白的实验设计思路。
(5)如果蛋白质析出物中还含有一定量的硫酸铵，可用半透膜除去析出物中的硫酸铵。用半透膜能除去析出物中硫酸铵的原理是________________________________________
__________________。
解析：(1)从表中可以看出，只完全析出甲蛋白，混合液中最合适的硫酸铵浓度为20%。(2)表中信息反映混合液中的硫酸铵浓度逐渐达到30%的过程中，会析出甲蛋白、乙蛋白、丙蛋白三种蛋白质。(3)由于乙蛋白和丙蛋白析出所需的硫酸铵浓度范围有重叠，因此改变混合液中的硫酸铵浓度，不能只得到乙蛋白。
答案：(1)20% (2)甲蛋白、乙蛋白、丙蛋白
(3)不能 硫酸铵浓度较低时不能得到所有的乙蛋白，浓度较高时乙蛋白和丙蛋白析出所需的硫酸铵浓度范围有重叠
(4)向该蛋白质混合液中加入硫酸铵溶液(或硫酸铵)，使其浓度达到35%(或35%≤硫酸铵浓度＜38%范围内的任意一个浓度)，分离析出物与溶液，保留溶液。取保留溶液，再加入硫酸铵溶液(或硫酸铵)，使硫酸铵在溶液的浓度达到40%(或40%以上)，分离析出物与溶液，析出物即为丁蛋白。
(5)半透膜是一种选择性透过膜，只允许小分子的硫酸铵通过，不允许大分子蛋白质通过课题1果酒和果醋的制作
果酒和果醋的制作原理
[自读教材·夯基础]
1．果酒的制作原理
(1)菌种是酵母菌，其代谢类型为兼性厌氧型。
(2)反应式：
①有氧条件下：C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O。
②无氧条件下：C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2。
(3)条件
(4)菌种来源：自然发酵过程中，来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。
2．果醋的制作原理
(1)菌种是醋酸菌，其代谢类型为需氧型。
(2)有关反应：
①当氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。
②当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，其反应式为：C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O。
(3)发酵所需条件：
①最适温度为30～35_℃。
②适时通气，保证充足的氧气。
1．众多品种果酒中，葡萄酒醇厚、浓郁，耐人寻味。果酒的制作以酵母菌发酵为主。葡萄酒的制作流程如下：
葡萄酒还需在一定设施和条件下(如橡木桶和地窖)进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。
(1)为什么在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”？
提示：“通气”是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，“密封”是使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。
(2)酒精发酵过程中会发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？
提示：酵母菌先进行有氧呼吸产生水，再进行无氧呼吸产生酒精。
(3)葡萄酒呈现深红色的原因是什么？
提示：在发酵过程中，葡萄皮的色素进入到发酵液中，使葡萄酒呈现深红色。
(4)在发酵过程中，为什么其他微生物不能生存？
提示：在缺氧、呈酸性条件下，绝大多数微生物无法适应而受到抑制。
2．欧洲民谚有“日食一苹果，医生远离我”。中国俗语有“饭后一苹果，老头赛小伙”。苹果醋既有苹果的口感，又具有醋的各种保健功能。
(1)醋在我国有三千多年的悠久历史，你知道醋有哪些保健功能吗？
提示：调味、杀菌消毒、增强免疫力、治疗疾病等。
(2)影响醋酸发酵的环境因素主要有哪些？
提示：温度、氧气和pH等。
(3)醋瓶子、未喝干的啤酒瓶子放置久了，在醋和啤酒表面会形成一层“白膜”。它是怎样形成的？
提示：醋酸菌大量繁殖形成的。
[跟随名师·解疑难]
1．果酒和果醋制作的比较
项目
果酒制作
果醋制作
菌种
酵母菌
醋酸菌
原理
C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2
①C6H12O6＋2O2―→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O②C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O
发酵温度
18～25
℃
30～35
℃
pH
4.0～5.8
5.4～6.3
氧气(空气)
通气一段时间后再密封或预留发酵容器的1/3空间，无氧环境
需氧(空)气，不间断通气
联系
果醋制作时如果缺少糖源，空气(氧气)充足时，醋酸菌可将乙醇转化为乙醛，进而转化为醋酸，产生果醋
2．制作果醋的关键
果醋制作过程中要始终通氧，因为醋酸菌是好氧菌，缺氧时醋酸菌的生长、增殖会受到影响，另外醋酸的生成也会受到影响。
果酒和果醋的制作过程
[自读教材·夯基础]
1．制作流程
2.检测
可用重铬酸钾检验果汁发酵是否产生酒精，现象是呈现灰绿色。
1．在冲洗葡萄时，为什么不能反复多次冲洗葡萄？为什么要先冲洗，再去除枝梗？
提示：菌种来源于附着在葡萄皮上的野生酵母菌，反复冲洗会减少菌种数量。去枝梗时容易引起葡萄破损，被杂菌污染。
2．发酵瓶中注入的果汁量不能超过总体积的2/3，为什么？
提示：为酵母菌初期进行有氧呼吸提供氧气；暂时储存发酵产生的CO2。
3．在果酒发酵旺盛期要及时排气，试说明原因。
提示：由于发酵旺盛期CO2产生量大，因此需及时排气，以防止发酵瓶爆裂。
4．果醋是在果酒生产基础上产生的。在制果酒时需无氧发酵，在无氧条件下，好氧型的醋酸菌会大量死亡。请问：后期果醋发酵哪来的醋酸菌？
提示：前期厌氧发酵产生酒精时，并不是严格厌氧，会有少量醋酸菌存留，当转入有氧发酵时，残存的醋酸菌会大量繁殖，产生醋酸。同时，在实验条件下，并不是严格无菌，通入的空气中会有一些醋酸菌带入发酵液中。在工业生产中，后期醋酸发酵需接种醋酸菌。
[跟随名师·解疑难]
1．果酒和果醋的发酵装置
(1)各部位的作用：
①充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。
②排气口：排出酒精发酵时产生的CO2。
③出料口：是用来取样的。
④与瓶身相连的长而弯曲的胶管：加水后防止空气中微生物的污染。
(2)该装置的使用方法：
使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。
2．果酒和果醋制作的操作流程比较
项目
制果酒
制果醋
相同点
①选材和材料处理：选择新鲜的葡萄，先用清水冲洗葡萄1～2遍除去污物后，再去枝梗②制作发酵液，防止杂菌污染③发酵：将葡萄汁注入发酵瓶，注意葡萄汁量不要超过塑料瓶总体积的2/3
不同点
将温度严格控制在18～25
℃，时间控制在10～12
d。发酵旺盛期的CO2产量非常大，要及时排气，防止发酵瓶爆裂
将温度严格控制在30～35
℃，时间控制在7～8
d，并注意适时通过充气口充气
检测指标：7～10
d以后，可以开始进行取样检验。例如，可以嗅味和品尝、用重铬酸钾检验酒精含量、进行酵母菌的镜检、测定pH等工作
检测指标：果醋的制作是否成功可以通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝初步鉴定，再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH进一步鉴定
3.实验结果分析与评价
(1)发酵液的变化：
①放出气体：由于发酵作用，葡萄汁中糖分大部分转变为CO2、C2H5OH及少量的发酵副产品。CO2排出越来越旺盛，使发酵液出现沸腾，CO2从排气口排出，在发酵10
d左右，现象最明显。
②放热：发酵过程产热，会使发酵液温度上升，但酒精发酵温度应严格控制在18～25
℃。
③颜色变化：发酵过程中，果皮上的色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中。
(2)要证实葡萄汁转化成葡萄酒是由于酵母菌的作用，需要设置对照组，将葡萄汁进行高压灭菌，分别装入A、B两个发酵瓶，并各留有1/3空间，A组加入酵母菌，B组不加，同时进行发酵。证明葡萄酒中有无醋酸生成，简单易行的方法是品尝或用pH试纸鉴定。
(3)正常情况下，葡萄酒色泽鲜艳、爽口、醇厚、有浓郁的果实香味；果醋呈琥珀色或棕红色，具有特有的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。
果酒和果醋制作的过程及原理
[例1]
下面是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题：
(1)完成图1中的实验流程。
(2)冲洗的主要目的是________，冲洗应特别注意不能____________，以防止菌种的流失。
(3)图2装置中的充气口在________时关闭，在______时连接充气泵，并连续不断地向内________。
(4)排气口在果酒发酵时排出的气体是由________产生的________，在果醋发酵时排出的是________________________________________________________________________。
(5)写出与(4)题有关的反应方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(6)若在果汁中就含有醋酸菌，在果酒发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？请说明原因。______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(7)在酒精发酵时瓶内温度一般应控制在__________。醋酸发酵时温度一般应控制在________。
[解析] 酵母菌是兼性厌氧型生物，其反应式为：有氧时：C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O；缺氧时：C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2。因此在制作果酒时，应在缺氧的环境中进行。醋酸菌是好氧菌，在有氧时能够利用糖生成醋酸；在糖源不足时，能将乙醇变为醋酸，即C6H12O6＋2O2―→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O，C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O。因此在果酒制作过程中出气口排出的是CO2，而在果醋制作过程中因醋酸菌是好氧细菌，需要连续充气，因而排气口排出的既有CO2，又有含氧量较低的空气。
[答案] (1)醋酸发酵
(2)洗去浮尘 反复冲洗
(3)果酒发酵 果醋发酵 泵入空气(氧)
(4)酵母菌 CO2 剩余(含氧量少)的空气、CO2
(5)①C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2
②C6H12O6＋2O2―→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O，
C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O
(6)不能。因为果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长，且醋酸菌发酵条件是氧气充足。
(7)18～25
℃ 30～35
℃
影响果酒和果醋发酵的因素
[例2]
下图表示各种因素对醋酸菌发酵产生醋酸的影响，其中错误的是( )
[解析] 温度可以通过影响酶的活性来改变醋酸的产生速率，在最适温度时产生速率最大，高于或低于该温度都会使活性降低(甚至丧失)。同理，pH对醋酸产生速率的影响也是这样的，因而A、D都正确；醋酸菌是好氧菌，随着溶氧量的增加(一定范围内)，醋酸会随着该菌生长繁殖速率的加快而增加，但当溶氧量增大到一定值时由于受其他条件(发酵的数量与活性等)的限制不可能继续增加而达到最大产生速率，所以B是正确的；醋酸产生速率随时间的变化在最初阶段可能不断加快，当活菌数目达到最多时其产生总量会继续增加，而产生速率则不再有明显加快的现象，即C项不正确。
[答案] C
易错提醒 本题易混淆“醋酸产生速率”和“醋酸产生量”两个概念，只有在最适条件下产生速率才最大，而只有当发酵过程停止后，产生量才最大。
某研究性学习小组以樱桃番茄为材料进行果酒、果醋发酵实验。下列相关叙述正确的是( )
A．酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度较高
B．先供氧进行果醋发酵，然后隔绝空气进行果酒发酵
C．与人工接种的发酵相比，自然发酵获得的产品品质更好
D．适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖
解析：选D 醋酸菌是嗜热菌，果醋发酵所需的最适温度较高；进行果酒、果醋发酵实验，要先隔绝空气进行果酒发酵，再供氧进行果醋发酵；人工接种菌种单一，自然发酵菌群丰富，故与人工接种的发酵相比，自然发酵获得的产品风味及品质较差；适当加大接种量，让菌体快速形成优势菌群，可以抑制杂菌生长，提高发酵速率。
[随堂基础巩固]
1．下列有关酵母菌和醋酸菌的叙述，错误的是( )
A．两者的正常繁殖都离不开氧气
B．在无氧条件下，利用酵母菌可以生产酒精，而醋酸菌则不能用于生产醋酸
C．两者都是异养生物，它们的生存都离不开葡萄糖
D．醋酸菌可以以酵母菌的某种代谢产物为原料来合成醋酸
解析：选C 醋酸菌是好氧型生物，在氧气充足的环境中才能完成其正常的生命活动(包括繁殖和代谢产生醋酸)；酵母菌属于兼性厌氧型生物，在有氧和无氧环境中都能生存，但其无氧呼吸产生的能量少，不足以满足其自身繁殖对能量的需求，所以两者的正常繁殖都离不开氧气。酵母菌在无氧环境中能产生酒精(乙醇)。而醋酸菌在缺乏糖源时，能把乙醇氧化成乙醛，再将乙醛氧化成乙酸。
2．下列对葡萄酒和葡萄醋发酵条件控制的相关叙述，错误的是( )
A．葡萄汁装入发酵瓶时，要留有约1/3的空间
B．用清水冲洗葡萄除去污物时，应反复多次冲洗
C．制葡萄酒的过程中，需将时间控制在10～12
d
D．制葡萄醋的温度要比制葡萄酒的温度高些，但时间一般控制在7～8
d
解析：选B 制作葡萄酒所用的菌种来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌，所以，对选择的葡萄应冲洗1～2次，清除污物即可，以免造成菌种流失。
3．下列鉴定果酒和果醋制作是否成功的方法中，不合理的是( )
A．通过向果酒发酵液中加入重铬酸钾试剂进行鉴定
B．通过检测果酒发酵前后杂菌的数量变化进行鉴定
C．对于果醋通过品尝的方法进行鉴定
D．通过检测果醋发酵前后发酵液的pH变化进行鉴定
解析：选B 通过检测果酒发酵前后杂菌的数量变化不能鉴定果酒制作是否成功。
4．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都只能发生在缺氧条件下
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 过程①是葡萄糖分解为丙酮酸，在有氧和无氧条件下都可进行，过程②是丙酮酸转化为乙醇，只发生于无氧条件下；过程①发生于细胞质基质中，过程③发生于线粒体中；酒精发酵的最适温度为18～25
℃，醋酸发酵的最适温度为30～35
℃；过程③是有氧呼吸第二、三阶段，过程④是醋酸发酵，都需要O2参与。
5．果酒和果醋含丰富的有机酸、氨基酸、维生素，有良好的营养、保健作用，正日益受到消费者的喜爱。请根据果酒和果醋的制作流程和装置回答有关问题：
(1)图中A过程指__________，B过程是指__________，去除葡萄的枝梗应在A过程__________(填“之前”或“之后”)。
(2)图中酒精发酵和醋酸发酵中涉及的主要微生物在细胞结构上的主要区别是________________________________________________________________________。
(3)按照操作要求，把果浆倒入发酵瓶后，影响发酵产物的主要因素有________、________、________。
(4)从装置图可以看出，加入发酵瓶中的果浆只占发酵瓶的2/3，目的是________________________________________________________________________。
(5)制果醋时，要适时通过[ ]__________进行充气的原因是____________________。
(6)果酒的制作离不开酵母菌，在配制酵母菌培养基时，常添加一定浓度的葡萄糖。若葡萄糖浓度过高会抑制酵母菌的生长，其原因最可能是_____________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)从制作的流程可知，A过程是冲洗，B过程是酒精发酵，去除葡萄的枝梗应在A过程之后。(2)酒精发酵过程中起作用的酵母菌是真核生物；醋酸发酵过程起作用的醋酸菌是原核生物，因此在细胞结构上的主要区别是“是否有成形的细胞核”。(3)温度、时间、菌种都能影响发酵产物。(4)进行酒精发酵时，发酵瓶要留有1/3的空间，目的是让酵母菌在有氧条件下大量繁殖。(5)装置图中①是充气口，生产果醋时打开充气口是因为醋酸菌是需氧型细菌，发酵过程需要氧气的参与。(6)在配制酵母菌培养基时，常添加一定浓度的葡萄糖，若葡萄糖浓度过高会导致酵母菌细胞失水而部分死亡。
答案：(1)冲洗 酒精发酵 之后 (2)是否有成形的细胞核 (3)温度 时间 菌种 (4)让酵母菌在有氧条件下大量繁殖 (5)① 充气口 醋酸菌是需氧型细菌，将酒精变成醋酸时需要氧气的参与 (6)葡萄糖浓度过高，导致酵母菌细胞失水
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
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 酵母菌发酵产生CO2，故应适时排气。酵母菌无氧发酵不需要氧气、光照。45
℃温度太高，不适合酵母菌的生存。
2．下列关于果酒和果醋制作的叙述，正确的是( )
A．在制作果酒和果醋的实验中，应该一直保持厌氧环境
B．当氧气、糖源充足时，醋酸菌能将果汁中的糖发酵为醋酸
C．由于酵母菌的繁殖能力很强，不需对所用装置进行消毒处理
D．温度对酵母菌酒精发酵的影响很大，而对醋酸菌的发酵影响不大
解析：选B 果酒制备用的菌种是酵母菌，属于兼性厌氧型细菌，进行无氧呼吸产生酒精，温度一般控制在18～25
℃。果醋制备用的菌种是醋酸菌，属于好氧型细菌，发酵时需要持续通入空气，温度应控制在30～35
℃；果酒和果醋制作时都要对制作工具进行消毒，消除杂菌影响。
3．红葡萄酒呈现红色的原因是( )
A．发酵过程中有红色物质生成
B．发酵过程中，某些产物与葡萄糖反应，显示红色
C．红色葡萄皮上的色素溶于酒精，酒精浓度越高，色素溶解量越大
D．发酵过程中产生的CO2遇指示剂变红色
解析：选C 随发酵反应的进行，酒精浓度越来越高，葡萄皮中的色素溶解于发酵液中，使酒呈红色。
4．下列叙述能够防止发酵液被污染的是( )
①榨汁机要清洗干净并晾干
②发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%的酒精消毒
③装入葡萄汁后，封闭充气口
④发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接
A．①②
B．②④
C．①③④
D．①②③④
解析：选D 榨汁机、发酵瓶都可能含有杂菌，因此应清洗、消毒。空气中含有杂菌，因此排气口要通过长而弯曲的胶管与瓶身相连，以防止杂菌污染。
5．将少量的酵母提取液加入到足量的葡萄汁中进行果酒制作，15
℃条件下密封保温一段时间之后，检测到反应体系含有少量的酒精。如对上述实验的某个因子进行改动，实验的结果也会发生相应的变化。以下分析正确的是( )
A．增加酵母提取液的量，则产生相同酒精所需的时间延长
B．增加葡萄汁量，则相同时间内酒精浓度升高
C．保温温度提高到23
℃，则相同时间内酒精浓度升高
D．连续通入无菌空气，则相同时间内酒精浓度升高
解析：选C 葡萄汁足量，增加酵母提取液的量，则产生相同酒精所需的时间缩短；由于葡萄汁已经足量，而酵母提取液的量一定，故增加葡萄汁的量，酒精浓度不会增加；酵母菌无氧呼吸才产生酒精，连续通入无菌空气不会产生酒精；制葡萄酒时，酒精发酵控制的温度为18～25
℃，升高温度到23
℃，相同时间内酒精浓度升高。
6．果酒和果醋制作过程中，发酵条件的控制至关重要，下列相关措施正确的是( )
A．葡萄汁要装满发酵瓶，造成无氧环境，有利于发酵
B．在葡萄酒发酵过程中，每隔12
h左右打开瓶盖一次，放出CO2
C．果酒发酵过程中温度控制在30
℃，果醋发酵过程中温度控制在20
℃
D．在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，有利于醋酸菌的代谢
解析：选D 葡萄汁不能装满发酵瓶，否则会导致发酵液溢出及发酵瓶的爆裂；放出瓶中的CO2时不需要打开发酵瓶，只需拧松瓶盖即可；果酒发酵过程中温度控制在18～25
℃，果醋发酵过程中温度控制在30～35
℃。
7.如右图所示，在一普通的锥形瓶中，加入含有酵母菌的葡萄糖溶液，则下列有关坐标中表述正确的是( )
A．①②③
B．①③④
C．②③④
D．①②④
解析：选B 随着时间的推移，酵母菌的数量先上升后达到稳定；酵母菌的代谢由有氧呼吸转变为无氧呼吸，从而使酒精的浓度增加，葡萄糖浓度下降，溶液pH因CO2的产生而降低。
8.某同学设计了如右图所示的发酵装置，下列有关叙述错误的是( )
A．该装置可阻止空气进入，用于果酒发酵
B．该装置便于果酒发酵中产生的气体排出
C．去除弯管中的水，该装置可满足果醋发酵时底层发酵液中大量醋酸菌的呼吸
D．去除弯管中的水后，该装置与巴斯德的鹅颈瓶作用相似
解析：选C 该装置中注水的弯曲部分可阻止空气进入，能用于果酒发酵；果酒发酵产生的CO2可溶解在弯管的水中，进一步通过水排出；醋酸菌是好氧菌，因没有通入无菌空气，去除弯管中的水后也不能满足底层发酵液中醋酸菌的呼吸需求；去除弯管中的水后，该装置的弯管部分也能防止空气中的微生物进入，与巴斯德的鹅颈瓶作用类似。
二、非选择题(共26分)
9．(14分)下图简单表示了葡萄酒的酿制过程，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________获得葡萄酒。
(2)随着发酵程度的加深，液体密度会逐渐变小(可用密度计测量)，原因是________________________________________________________________________。
(3)下列叙述中错误的是( )
A．在甲中进行搅拌是为了增加溶氧量
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：
________________________________________________________________________。
醋酸菌最适生长温度范围是________
℃。
解析：果酒酿制的原理是先通气使酵母菌进行有氧呼吸，以使酵母菌繁殖，增加酵母菌的数量。然后再密封发酵使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。随着发酵程度加深，糖被消耗，酒精含量增加，酒精的密度比糖水低，液体密度会逐渐降低。在通气使酵母菌大量繁殖时，酵母菌的能量主要来自于葡萄糖，不可能被全部消耗，否则缺少原料，酵母菌不能进行无氧呼吸产生酒精。当氧气充足，糖源不足时，葡萄酒可转化为葡萄醋。醋酸菌最适生长温度范围是30～35
℃。
答案：(1)有氧呼吸 密封
(2)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＋O2CH3COOH＋H2O 30～35
10．(12分)天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。
(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度，这是因为酶________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在酒精发酵阶段，需添加酵母菌。在操作过程中，发酵罐先通气，后密闭。通气能提高________的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物。
(3)在醋酸发酵阶段，独流老醋采用独特的分层固体发酵法，发酵30天。工艺如下：
①发酵过程中，定期取样测定醋酸杆菌密度变化，趋势如右图。据图分析，与颠倒前相比，B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是______________________，由此推测，影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是____________________________。
②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中，发酵缸中________层的醋醅有利于乳酸菌繁殖，积累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变，加剧了不同种类乳酸菌的____________，淘汰了部分乳酸菌种类。
解析：(1)酶的活性受温度的影响，在最适温度下酶的催化能力最强。(2)发酵过程中先通气的目的是让酵母菌大量繁殖，使发酵液中的酵母菌总数达到一定程度，有利于发酵的进行。(3)①醋酸杆菌是好氧菌，据图分析，第15天将A、B层颠倒，颠倒后使原来处于下层缺氧状态的醋酸杆菌分布在上层有氧的环境，醋酸杆菌大量繁殖，其数量上升，后来因为培养液中营养物质被逐渐消耗以及呼吸产物对pH的影响，导致其数量不再增长而趋于稳定。由此推测影响醋酸杆菌密度变化的主要因素是氧气、营养物质、pH。②因为乳酸菌是厌氧菌，故下层(未颠倒前B层处于下层，颠倒后A层处于下层)有利于乳酸菌繁殖。③由题目信息可知，由于营养物质消耗、发酵环境发生改变等，生物个体之间的斗争、不同种类之间的竞争会加剧。
答案：(1)在最适温度条件下催化能力最强
(2)酵母菌
(3)①先快速增长后趋于稳定 氧气、营养物质、pH ②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动，或下) ③种间竞争(或竞争)
1.用于果酒和果醋制作的菌种分别是酵母菌和醋酸菌。
2．在葡萄酒的自然发酵中，菌种来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。
3．当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变成乙醛，再将乙醛变成醋酸。
4．制作果酒、果醋的实验流程：
5．果酒制作中应先通气再密闭，将温度控制在18~25
℃；而果醋的制作应始终在有氧条件下进行，温度控制在30~35
℃。课题1菊花的组织培养
植物组织培养的基本过程及影响因素
[自读教材·夯基础]
1．植物组织培养的基本过程
(1)理论基础：植物细胞具有全能性。
(2)基本过程：
离体的植物组织或细胞愈伤组织根、芽植物体
(3)相关概念：
①愈伤组织：由离体的植物组织或细胞经脱分化形成的一团排列疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。
②脱分化：又叫去分化，是由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程。
③再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。
2．影响植物组织培养的因素
(1)材料选取：
①不同的植物组织，培养的难易程度差别很大。
②同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短也有影响。
③菊花的组织培养一般选择未开花植株茎上部新萌生的侧枝。
(3)植物激素：生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，两者的浓度、使用的先后顺序及用量的比例等都会影响组织培养的结果。
(4)pH、温度、光照等。
1．你能说出各种营养物质的作用吗？同专题2中微生物培养基的配方相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？
提示：微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐；蔗糖提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压；甘氨酸、维生素等物质主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求。微生物培养基以有机营养为主。而MS培养基则需提供大量无机营养，主要包括植物生长必需的大量元素和微量元素。
2．生长素和细胞分裂素在植物组织培养过程中的作用关系，说明了什么问题？
提示：在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素相互作用共同调节植物体的生命活动。
3．菊花的组织培养，为什么一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝？
提示：外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一，生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。
[跟随名师·解疑难]
1．细胞的全能性
(1)原因：生物体的每个细胞都含有本物种生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。
(2)实现全能性的条件：离体状态和适宜的环境条件(如营养物质、激素、温度等)。
(3)细胞全能性大小与细胞种类的关系：
①受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞；分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞。
②一般地说，离体后的植物细胞的全能性在一定条件下可充分体现。
③离体的动物细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性可借助卵细胞的细胞质体现出来。
④未离体的细胞的全能性不能表达，只是在机体的调控下进行定向分化。
2．植物激素对组织培养的影响
在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。植物激素的浓度、使用的先后顺序以及用量的比例等都会影响实验结果。
(1)使用顺序不同，实验结果不同：
使用顺序
实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素
有利于细胞分裂，但细胞不分化
先使用细胞分裂素，后使用生长素
细胞既分裂也分化
同时使用
分化频率提高
(2)使用的量及比例不同，实验结果不同：
使用的量及比例
实验结果
比例适中
促进愈伤组织的生长
生长素＞细胞分裂素
有利于根的形成
生长素＜细胞分裂素
有利于芽的形成
菊花组织培养的实验操作
[自读教材·夯基础]
菊花组织培养的操作过程
(1)制备MS固体培养基
(2)外植体消毒：嫩枝―→流水冲洗体积分数为70%的酒精中摇动2～3次，持续6～7
s―→无菌水清洗放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中
1～2
min―→无菌水至少清洗3次。
(4)培养：最好在无菌箱中培养。培养期间应定期消毒，培养温度控制在18～22_℃，且每日用日光灯光照12
h。
(5)移栽和栽培：移栽前应先打开培养瓶的封口膜，让试管苗在培养间生长几日。然后用流水清洗根部的培养基，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中。
1．外植体为什么要经过消毒才能接种？
提示：外植体上残留的杂菌会和外植体争夺培养基中的营养物质，并且产生大量对外植体有害的物质，导致外植体死亡，所以要先消毒再接种。
2．试管苗在栽培之前为什么要进行移栽？
提示：移栽的主要目的是壮苗。
[跟随名师·解疑难]
1．试管苗的培养过程中应注意的问题
(1)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，然后进行生根培养，如果顺序颠倒，就不好诱导生芽了。
(2)试管苗应该进行见光培养。
(3)试管苗一般在高湿、弱光、恒温下异养生长，移出瓶后一定要保温、保湿。
(4)试管苗光合作用能力低，在移栽前应给予较强光照且进行闭瓶炼苗，以促进小苗向自养转化。
2．实验结果分析与评价
(1)对接种操作中污染情况的分析：
接种3～4
d后，在接种操作中被杂菌污染的培养物会表现出被污染的现象。统计污染率，分析原因：一般情况下，细菌污染可能是由接种人员造成的，如未戴口罩，接种时说话，或手及器械消毒不严等。
(2)是否完成植物组织的脱分化和再分化：
观察实验结果，看是否培养出愈伤组织，记录愈伤组织的出现时间，统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成根和芽的比例和时间。
(3)是否进行了统计、对照与记录：
做好统计和对照，填好结果记录表，从第一步开始做好实验记录。可以分组配制不同培养基，如诱导愈伤组织直接分化丛芽的培养基，做不同培养基配方的实验比较。
(4)生根苗的移栽技术：
关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般先使用无土栽培的办法，培养基要提前消毒，苗壮后再移植到土壤。可通过统计成活率来衡量移栽水平。
影响植物组织培养的因素
[例1]
下列关于影响植物组织培养的因素，说法正确的是( )
A．不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料培养的难易程度相同
B．在植物组织培养中，培养基中必须添加植物激素
C．植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是互相独立的
D．pH、温度、光照条件等对植物组织培养也特别重要
[解析] 不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料也会因年龄、保存时间的长短等导致实验结果不同，故A错误；在植物组织培养中，培养基中常常要添加植物激素，但不是都必须添加植物激素，如菊花茎段组织培养不必添加植物激素，故B错；各种植物激素的作用是相互联系的，而不是互相独立的，故C错。
[答案] D
归纳拓展植物组织培养时一般使用人工合成激素的原因
组织培养时不用天然激素而是用人工合成的激素，是因为植物中存在相应的分解天然激素的酶而没有分解相应的人工合成激素的酶，所以天然激素在植物体内作用和存在的时间短，人工合成激素的作用和存在的时间长，作用效果明显。
植物组织培养的过程
[例2] 请回答下列与菊花茎段组织培养实验操作有关的问题：
(1)由于菊花茎段组织培养比较容易，故在配制MS固体培养基时，____________(填“必须添加”或“不必添加”)植物激素。培养基配制完毕后，还需进行__________灭菌。
(2)应选用生理状况好的菊花嫩枝茎段作为________，这是因为其更容易被诱导________________________________________________________________________。
(3)菊花茎段在接种前要用适当浓度的______________溶液进行表面消毒。
(4)接种前，工作台要用体积分数为70%的酒精擦拭一遍。之后，所有的接种操作都必须在____________旁进行，并且每次使用器械后，都需要用__________灭菌。
(5)接种后的锥形瓶最好放在__________中培养。培养期间应注意的事项主要有：定期________、控制好____________，并每日给予适当时间光照。
[解析] (1)菊花茎段自身能合成植物激素，因此培养基中不必添加植物激素，培养基配制完毕后需进行高压蒸汽灭菌。(2)外植体的选择直接关系到实验的成败，因此应选择容易被诱导脱分化和再分化的菊花嫩枝作为外植体。(3)为防止微生物污染，菊花茎段在接种前要用适当浓度的酒精和氯化汞溶液进行表面消毒。(4)为避免接种前、接种中污染外植体以及接种后污染环境，因此接种前，工作台要用体积分数为70%的酒精擦拭一遍，接种过程中所有的接种操作都必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用器械后，都需要用火焰灼烧灭菌。(5)外植体在培养过程中要保持无菌环境，控制好温度，并给予适当光照。
[答案] (1)不必添加 高压蒸汽 (2)外植体 脱分化和再分化 (3)酒精和氯化汞 (4)酒精灯火焰 火焰灼烧 (5)无菌箱 消毒 培养温度
[随堂基础巩固]
1．下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是( )
A．玉米种子萌发长成新植株
B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
解析：选D 玉米种子萌发长成新植株不能体现细胞全能性。小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞，并没有发育成个体，所以不能体现细胞全能性。小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株体现的是植物生殖细胞的全能性。
2．影响植物组织培养的因素包括( )
①培养基的配制 ②外植体的选取 ③激素的运用 ④消毒 ⑤温度、pH、光照
A．①②③④⑤
B．①②③
C．①②③④
D．①②③⑤
解析：选A 培养基是组织培养的营养来源；外植体的选取决定培养的难易程度；激素决定培养物的生长及发育情况；消毒是否成功决定培养的成败；温度、pH、光照决定植物组织的生长状况。
3．在植物组织培养过程中，关于接种时应注意的事项，全部正确的是( )
①接种室要消毒
②只要戴口罩，操作时可说话
③外植体可预先用体积分数为70%的酒精消毒，取出用无菌水清洗后，再用0.1%的氯化汞溶液消毒，并用无菌水清洗干净
④接种操作要在酒精灯火焰旁进行
⑤接种完毕后立即盖好瓶盖
A．①②③④⑤
D．①②③④
C．①③④⑤
D．②③④⑤
解析：选C 组织培养过程中，要求进行严格的无菌操作，因为一旦出现细菌或真菌污染，就会导致实验失败，其要求除题目中提到的①③④⑤项外，工作人员即使戴上口罩，也不许说话。
4．试管苗在移栽前进行一系列操作，使幼苗生长健壮，耐环境变化能力增强，这一过程叫“炼苗”。下列关于移栽的叙述，正确的是( )
A．培养后的试管苗，打开封口膜后，直接移栽至大田
B．试管苗在移栽时不需在培养间进一步培养
C．试管苗在培养间培养一段时间后，用无菌水清洗根部培养基后，移栽入大田
D．幼苗在培养间培养一段时间后，最好用无菌水清洗根部培养基，再移入消过毒的蛭石、珍珠岩等环境炼苗
解析：选D 试管苗光合作用能力低，对不良环境的耐受能力差，一定要保温、保湿。在培养一段时间后，由异养苗向自养转化，并且要在蛭石、珍珠岩等无毒环境中培养一段时间，以适应外界环境后，再移至大田栽培。
5．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：
外植体愈伤组织芽、根―→植株
请回答：
(1)微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取______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)茎尖(根尖)病毒少，甚至无病毒，所以常作为外植体。(2)植物组织培养的培养基中，除添加矿质元素外，还含有有机物和植物激素。(3)生长素与细胞分裂素的用量比值不同，诱导生根、发芽的结果不同。
答案：(1)茎尖(或根尖) 茎尖(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
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下列关于植物组织培养的叙述错误的是( )
A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因型都相同
解析：选D 植物细胞全能性要在离体、一定的营养物质、激素及其他适宜的条件下才能表现出来，基本过程是离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成根、芽，进而发育成新植株个体。同一株绿色植物的体细胞与生殖细胞(精子或卵细胞)的染色体数目不同，因此基因型也就不相同，由它们经有丝分裂培养成的愈伤组织的基因型也是不同的。
2．下列哪组符合菊花组织培养的基本步骤( )
A．制备MS培养基―→外植体消毒―→接种―→培养―→移栽―→栽培
B．制备MS培养基―→外植体消毒―→接种―→培养―→栽培―→移栽
C．制备MS培养基―→外植体消毒―→接种―→栽培―→培养―→移栽
D．制备MS培养基―→外植体消毒―→接种―→移栽―→培养―→栽培
解析：选A 移栽是指将培养基上培养的幼苗长壮后移栽到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境下，栽培是对移栽到土壤中的幼苗进行精细管理培养的过程，应先移栽后栽培。
3．下列关于植物组织培养中植物激素使用的说法，错误的是( )
A．植物组织培养中关键性激素是生长素和细胞分裂素
B．先使用生长素，后使用细胞分裂素，有利于细胞分裂和分化
C．先使用细胞分裂素，后使用生长素，细胞既分裂也分化
D．同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向
解析：选B 在植物组织培养中，先使用生长素，后使用细胞分裂素，有利于细胞分裂，但细胞不分化；先使用细胞分裂素后使用生长素，对细胞的分裂和分化均有利。
4．下列关于植物组织培养的说法错误的是( )
A．一般来说，容易进行无性繁殖的植物，也容易进行组织培养
B．对菊花茎段进行组织培养，不加植物激素也能成功
C．接种后的锥形瓶放入无菌箱中，给予适宜的温度和光照即可
D．移栽生根的试管苗之前，先打开瓶口，让试管苗在培养间生长几日
解析：选C 在植物组织培养过程中，分化程度越低的材料，越容易脱分化形成愈伤组织，接种后的锥形瓶放入无菌箱中，给予适宜的温度和光照进行培养，培养期间应定期消毒，防止细菌等微生物污染。
5．在下列选项中，需要采用植物组织培养技术的是( )
①利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株 ②获取大量的脱毒苗 ③利用基因工程培育抗棉铃虫的植株 ④单倍体育种
⑤无子西瓜的快速大量繁殖
A．①②③
B．②③④⑤
C．①②④⑤
D．②③④
解析：选B 植物组织培养是指从植物体分离出符合需要的组织、器官或细胞、原生质体等，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术，主要用于获取脱毒苗、培育转基因的植株、单倍体育种、快速大量繁殖植株等方面。利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株属于多倍体育种，不需要植物组织培养技术。
6．在菊花的组织培养操作完成3～4
d后，观察同一温室中的外植体，发现有的瓶内外植体正常生长，有的瓶内外植体死亡，你认为外植体死亡的原因不可能是( )
A．外植体来自衰老的植物组织，其中细胞活性低或结构不完整
B．接种时培养基灭菌不彻底，接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体
C．培养过程中保持温度、pH的适宜，没有及时调整各种营养物质、激素的比例
D．愈伤组织形成初期没有给予充足的光照
解析：选D 愈伤组织形成过程中，细胞还没有开始再分化，没有叶绿素和叶绿体的形成，也不可能进行光合作用，所以愈伤组织形成初期不需要充足的光照。
7．下面为植物组织培养过程的流程图，以下相关叙述错误的是( )
A．上述过程中脱分化发生在步骤b，在此过程中植物激素发挥了重要作用
B．再分化发生在步骤d，是愈伤组织重新分化形成根或芽等器官的过程
C．从叶组织块到种苗形成的过程利用的原理是植物叶片细胞具有全能性
D．人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
解析：选B 植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性；再分化发生在步骤c，为愈伤组织重新分化形成根或芽等器官的过程；植物激素在启动细胞分裂、脱分化和再分化中发挥重要作用。
8．某组织培养实验室的愈伤组织被真菌严重污染，为查找污染原因设计了四个实验，实验条件除图示外其他均相同。下列各图表示实验结果，据图不能得出的初步结论是( )
A．污染的主要原因不是培养基灭菌时间短
B．污染不可能来源于组织培养所用的离体组织
C．调节培养基pH不能解决污染问题
D．调节培养温度不能解决污染问题
解析：选B A、C、D图解所示的信息是随培养基灭菌时间、培养基pH和培养温度的增加，污染率在90%上下波动，说明污染源不是这三方面的原因；而B图解中随离体组织消毒时间的增加污染率急剧下降，因而，该曲线表明组织培养所用的离体组织是污染的主要因素。
二、非选择题(共26分)
9．(14分)利用植物组织培养技术的有关知识回答以下问题：
(1)植物组织培养所用到的培养基为固体培养基，原因是培养基中添加了________，培养基的主要成分是________、________和有机物。
(2)培养基中添加有机物，说明外植体的“代谢”是______(填“自养”或“异养”)型。
(3)培养基中常要添加____________________，且这两种激素的________影响植物细胞的分化方向。如果外植体是菊花的茎段，则________(填“要”或“不必”)添加植物激素。
(4)除以上因素外，__________等外界因素对植物细胞的正常发育也起到很重要的作用。
(5)外植体要经过________(填“消毒”或“灭菌”)后，才能接种。
(6)在工作台上接种时，为了避免细菌等污染，接种过程要在________旁进行。
解析：植物组织培养常用MS培养基，其主要成分包括大量元素、微量元素、有机物和植物激素等。外植体在培养到愈伤组织的过程中其代谢类型为异养需氧型。培养基中生长素和细胞分裂素的配比决定培养物的分化方向。菊花的茎段培养可以不添加植物激素，因为菊花茎段组织培养比较容易。pH、温度、光照等外界因素对培养的植物组织的生长情况有很重要的作用。无菌操作是植物组织培养成功的关键。整个操作过程中所使用的材料(除植物组织)、用具和试剂都要进行灭菌处理。但不同的材料用不同的方法进行灭菌，如培养基用高压蒸汽灭菌，同时在接种时，要在酒精灯火焰旁进行，以防细菌污染。
答案：(1)琼脂(凝固剂) 大量元素 微量元素
(2)异养
(3)生长素和细胞分裂素 用量比例 不必
(4)pH、温度、光照
(5)消毒
(6)酒精灯火焰
10．(12分)植物组织培养的培养基中加有激素。下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果。请分析回答：(其中6 BA是一种细胞分裂素，IAA是一种生长素)
实验组别
1
2
3
4
激素种类及含量关系
6 BA
6 BA＞IAA
6 BA＝IAA
6 BA＜IAA
结果
组织块产生愈伤组织
组织块分化出芽
愈伤组织不断生长
愈伤组织有生根趋势
(1)促进愈伤组织产生的条件是____________，愈伤组织不断生长的条件是________。
(2)芽的分化条件是__________________，根的分化条件是____________________。
(3)在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验________和实验________中的激素含量关系，再分化时可用的激素组合是实验________和实验________中的激素含量关系。整个实验表明，植物的生根、发芽等生命活动是________的结果。
(4)植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有__________，它的成分至少应该含有______________________________________________、____________等。
(5)判断愈伤组织的依据是___________________________________________________
__________________。
解析：从表中数据可以看出，只有靠细胞分裂素和生长素的共同作用及适当的比例，才能使组织培养过程顺利进行。培养基中必须具备植物激素、无机物(矿质元素)、有机物等营养物质。而愈伤组织的特点是细胞排列疏松而无规则，高度液泡化，呈无定形状态。
答案：(1)必须有细胞分裂素 细胞分裂素和生长素含量相等 (2)细胞分裂素的含量大于生长素 生长素的含量大于细胞分裂素 (3)1 3 2 4 多种激素共同作用 (4)营养物质 无机物(矿质元素) 有机物 (5)细胞排列疏松而无规则，呈无定形状态
1．植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。
2．植物组织培养的基本过程：
外植体eq
\o(――→,\s\up7(脱分化))愈伤组织eq
\o(――→,\s\up7(再分化))根、芽―→新植物体。
3．影响植物组织培养的因素有：植物材料、营养物质、植物激素及pH、温度、光照等。
4．菊花茎段组织培养一般选择未开花的植株茎上部新萌生的侧枝，且培养基中不必添加植物激素。
5．组织培养中，生长素的使用量大于细胞分裂素时，有利于根的分化，抑制芽的形成；反之，则利于芽的分化，抑制根的形成；比例适中时，促进愈伤组织生长。课题3分解纤维素的微生物的分离
纤维素酶及纤维素分解菌的筛选
[自读教材·夯基础]
1．纤维素
(1)基本组成单位：葡萄糖。
(2)含量：是地球上最丰富的多糖类物质。
(3)分布：棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。
2．纤维素酶
(1)组成：纤维素酶是一种复合酶，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
(3)实验验证：
试管
滤纸条
缓冲液pH＝4.8
纤维素酶(70～80
U/mL)
条件
结果
1
1
cm×6
cm
10
mL
?1_mL
将两支试管固定在50
mL的锥形瓶中，在摇床上以140
r/min的转速振荡反应1
h
?完全分解
2
1
cm×6
cm
?11
mL
?基本无变化
3.纤维素分解菌的筛选
(1)方法：刚果红染色法，常用的有两种。一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应；另一种是在倒平板时就加入刚果红。
(2)原理：
[跟随名师·解疑难]
纤维素分解菌的筛选
(1)筛选原理：
刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖反应。当纤维素被纤维素酶分解后，该复合物无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。
(2)筛选方法：
方法一
方法二
操作
先培养微生物，再加入刚果红
倒平板时加入刚果红
优点
显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用
操作简便，不存在菌落混杂的问题
缺点
操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂
①由于在纤维素粉、琼脂和土豆汁中都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微生物出现透明圈较为模糊的假阳性反应②有些微生物具有降解色素的能力，长时间培养会降解刚果红而形成明显的透明圈
实验设计和课题延伸
[自读教材·夯基础]
1．实验设计流程
2．课题延伸——纤维素分解菌的鉴定
(1)为确定得到的透明圈中的菌落是纤维素分解菌，需要进行发酵产纤维素酶的实验。纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种。
(2)纤维素酶的测定方法，一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。
1．阅读教材P29旁栏中的纤维素分解菌选择培养基的成分回答下列问题。
(1)旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？
提示：是液体培养基，因为配方中无凝固剂。
(2)这个培养基对微生物是否具有选择作用？如果有，是如何进行选择的？
提示：有选择作用。本配方中的唯一碳源是纤维素粉，所以能分解纤维素的微生物可以大量繁殖，而不能分解纤维素的微生物被抑制。
(3)你能否设计一个对照实验，说明选择培养的作用？
提示：用接种了的牛肉膏蛋白胨培养基进行对照，若牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数大于选择培养基上的菌落数，说明选择培养基具有筛选作用。
2．在实验过程中，为什么要进行梯度稀释？
提示：通过梯度稀释使聚集在一起的微生物分散成单个细菌，在培养基表面形成单个的菌落。
3．分离分解纤维素的微生物实验，只是分离纯化的第一步，为确保得到的是纤维素分解菌，还需要做什么工作？
提示：还需要进行发酵产纤维素酶的实验。
[跟随名师·解疑难]
1．纤维素分解菌的筛选过程中所用两种培养基的成分和作用
(1)纤维素分解菌的选择培养基：
组分
含量
提供的主要营养物质
纤维素粉
5
g
碳源、能源
NaNO3
1
g
无机盐
Na2HPO4·7H2O
1.2
g
KH2PO4
0.9
g
MgSO4·7H2O
0.5
g
KCl
0.5
g
酵母膏
0.5
g
特殊营养成分、碳源、氮源
水解酪素
0.5
g
氮源、特殊营养成分
上述物质溶解后，用蒸馏水定容至1
000
mL
(2)鉴别纤维素分解菌的培养基：
组分
含量
提供的主要营养物质
CMC Na
5～10
g
碳源
酵母膏
1
g
碳源、氮源、特殊营养成分
KH2PO4
0.25
g
无机盐
琼脂
15
g
凝固剂
土豆汁
100
mL
碳源
上述物质溶解后，用蒸馏水定容至1
000
mL
2.纤维素分解菌的筛选过程中所用两种培养基的比较
(1)纤维素分解菌的选择培养基为液体培养基，利用液体培养基能使营养成分充分消耗，以增加纤维素分解菌的浓度。
(2)纤维素分解菌的鉴别培养基为固体培养基，因为需要在培养基上形成我们肉眼可见的菌落。
(3)在上述选择培养基中能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；而在上述鉴别培养基中，绝大多数微生物都可以正常生长。
[特别提醒]
(1)判断某个培养基是否具有选择作用时，应设立基础培养基进行对照。
(2)判断所使用的培养基是否被杂菌污染时，应设立不接种该菌种的培养基进行空白对照。
刚果红染色法分析
[例1]
下列有关刚果红染色法的叙述，错误的是( )
A．刚果红可以在细菌菌落形成前倒平板时加入
B．刚果红可以在菌落形成后加入
C．在菌落形成前倒平板时加入，刚果红不需要灭菌
D．在菌落形成后加入刚果红时，刚果红不需要灭菌
[解析] 利用刚果红筛选纤维素分解菌时，刚果红可以在细菌菌落形成前倒平板时加入，也可以在菌落形成后加入。在细菌菌落形成前倒平板时加入，要进行灭菌，以防杂菌的侵入，影响纤维素分解菌菌落的形成；在菌落形成后加入刚果红，则不需要灭菌。
[答案] C
实验的拓展应用
[例2]
某实验小组欲从土壤中筛选出能分泌淀粉酶的芽孢杆菌，设计实验步骤如下，请给予合理的补充。
(1)采样与培养：将采集的土样混匀后称取1
g，置于经过________________法灭菌处理的________(填“固体”或“液体”)培养基中，28
℃振荡培养。
(2)接种与选择：为避免培养液中菌体浓度过高，需将培养液进行________处理。之后，将菌液涂布接种于以________为唯一碳源的固体培养基上，30
℃条件下培养。为避免污染，需将培养皿呈________状态放置。此外，为排除其他因素的影响，提高实验可信度，本步骤需设计________________________作为空白对照。
(3)筛选与纯化：将适量的碘液滴加在平板中的菌落周围，如果菌落周围的现象是________________，则说明此种菌能够____________________________。从平板中挑取实验效果明显的目的菌株，采用____________法接种于新的培养基平板上，可对菌株进行进一步的纯化。
[解析] (1)对培养基的灭菌方式是高压蒸汽灭菌，因为后面要进行涂布，所以应该用液体培养基来培养。(2)减小培养液菌体浓度一般用稀释方法。由于题目要求选出能分泌淀粉酶的芽孢杆菌，所以培养基中的碳源就应只有淀粉。倒置可以减少培养基受污染，为排除其他因素影响，需要设置未接种的空白的培养基作对照组。(3)淀粉被水解，培养基会出现透明圈的现象。用平板划线法来培养，可进一步纯化菌种。
[答案] (1)高压蒸汽灭菌 液体
(2)系列稀释(或梯度稀释) 淀粉 倒置 未接种的空白培养基(或接种等量无菌水的培养基)
(3)出现透明圈 分泌淀粉酶使淀粉发生水解 平板划线
归纳拓展
选择培养的“浓缩”作用
在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。
[随堂基础巩固]
1．下列关于纤维素的叙述错误的是( )
A．纤维素是由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物
B．纤维素能被土壤中某些微生物分解利用，是因为这些微生物能产生纤维素酶
C．植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素
D．自然界中的各种生物均能把纤维素分解成葡萄糖，从而作为生物体的能量来源
解析：选D 自然界中许多生物都不能分解纤维素，只有能合成纤维素酶的生物才能分解纤维素。
2．在加入刚果红的培养基中会出现透明圈，产生的透明圈是( )
A．刚果红与纤维素形成的复合物
B．刚果红与纤维二糖形成的复合物
C．纤维素分解后形成的葡萄糖导致的
D．以纤维素分解菌为中心形成的
解析：选D 刚果红可以与纤维素结合形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红－纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。
3．微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是( )
A．C1酶和Cx酶
B．C1酶和葡萄糖苷酶
C．Cx酶和葡萄糖苷酶
D．C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶
解析：选A 纤维素酶包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。前两种酶将纤维素分解为纤维二糖。
4．纤维素酶的测定方法一般是( )
A．对纤维素进行定量测定
B．对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖量进行测定
C．对纤维素酶分解纤维素后所产生的纤维二糖进行定量测定
D．对纤维素分解菌进行定量测定
解析：选B 纤维素分解菌的鉴定常用发酵产纤维素酶的实验，即对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。
5．(2014·新课标Ⅰ)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题：
(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将________分解成________。
(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时，CR可与纤维素形成________色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的________。
(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见下表)：
酵母膏
无机盐
淀粉
纤维素粉
琼脂
CR溶液
水
培养基甲
＋
＋
＋
＋
－
＋
＋
培养基乙
＋
＋
＋
－
＋
＋
＋
注：“＋”表示有，“－”表示无。
据表判断，培养基甲________(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是____________________________________；培养基乙________(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是____________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)纤维素酶包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，C1酶、Cx酶催化纤维素分解成纤维二糖，葡萄糖苷酶将纤维二糖分解成葡萄糖。(2)CR能与培养基中的纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，CR—纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌的菌落为中心的透明圈。(3)培养基甲中未添加琼脂，为液体培养基，液体培养基上不能形成单菌落，故不能用于分离和鉴别纤维素分解菌。培养基乙中未添加纤维素，不能和CR形成红色复合物，即使出现单菌落也不能确定为纤维素分解菌。
答案：(1)纤维二糖 葡萄糖 (2)红 透明圈 (3)不能 液体培养基不能用于分离单菌落 不能 培养基中没有纤维素，不会形成CR—纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．在加入刚果红的培养基中出现透明圈的菌落是( )
A．分解尿素的细菌
B．硝化细菌
C．分解纤维素的细菌
D．乳酸菌
解析：选C 分解纤维素的细菌能将纤维素分解，则刚果红－纤维素的复合物就无法形成，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。
2．使用刚果红染色时，加入刚果红应在( )
①制备培养基时 ②梯度稀释时 ③倒平板时
④涂布时 ⑤长出菌落时
A．①③
B．②⑤
C．③⑤
D．④⑤
解析：选C 常用的刚果红染色法有两种：一种是先培养微生物，长出菌落后再加入刚果红进行颜色反应；另一种是倒平板时就加入刚果红。最终，两种染色法都可以在培养基上观察到以纤维素分解菌为中心的透明圈。
3．下列关于纤维素酶的叙述，错误的是( )
A．纤维素酶只有一种，只能将纤维素分解为葡萄糖
B．纤维素酶是一种复合酶，至少包括C1、Cx和葡萄糖苷酶三种
C．纤维素可被纤维素酶水解成葡萄糖，为微生物提供营养物质
D．分解纤维素的细菌、真菌、放线菌，都是通过产生纤维素酶来分解纤维素的
解析：选A 纤维素酶是一种复合酶，一般认为至少包括三种组分，C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。其中C1酶和Cx酶将纤维素分解为纤维二糖，葡萄糖苷酶将纤维二糖分解为葡萄糖。纤维素可以为以纤维素为碳源的真菌、细菌、放线菌提供营养物质。
4．分离土壤中纤维素分解菌用到的方法是( )
①稀释平板法 ②涂布平板法 ③单细胞挑取法
④选择培养分离法
A．①②
B．②③④
C．②③
D．①③④
解析：选B 分离土壤中的纤维素分解菌，先进行选择培养，增加纤维素分解菌的浓度，然后梯度稀释，涂布平板、培养，最后单细胞挑取以获得纯种培养。稀释平板法是先进行梯度稀释，然后分别取不同稀释液少许，与已熔化并冷却至50
℃左右的琼脂培养基混合摇匀后，倾入灭菌的培养皿中，制成可能含菌的琼脂平板，保温一定时间即可出现菌落。但此方法只适用于耐高温微生物的分离，不能用来分离纤维素分解菌。
5．要将能分解纤维素的细菌从土壤中分离出来，应将它们接种在( )
A．加入指示剂的鉴别培养基上
B．含有蛋白胨的固体培养基上
C．只含纤维素粉而无其他碳源的选择培养基上
D．含四大营养要素的培养基上
解析：选C 分解纤维素菌的选择条件是以纤维素为唯一碳源。
6．下列关于分离纤维素分解菌实验过程的操作，有误的是( )
A．经选择培养后将样品直接涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
B．富集培养这一步可省略，但培养的纤维素分解菌少
C．经稀释培养后，用刚果红染色
D．对照组可用同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上
解析：选A 经选择培养后，再经稀释，才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上；富集培养可省略；经稀释培养后，用刚果红染色；设置对照能证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物。
7．利用农作物秸秆为原料可生产乙醇，生产过程中可采用微生物将秸秆水解或用酶水解，其主要技术流程如下图所示，下列相关说法错误的是( )
秸秆―→秸秆碎屑反应罐水解压滤出渣酒精发酵真空分馏
A．可用刚果红染色法筛选过程①所需的纤维素分解菌
B．过程①加入的纤维素酶是葡萄糖苷酶
C．酒精发酵接种的酵母菌需在无氧条件下发酵
D．酒精发酵前需对培养基进行高压蒸汽灭菌
解析：选B 筛选纤维素分解菌可采用刚果红染色法；纤维素酶为复合酶，至少包含三种组分，C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶；酒精发酵需在无氧条件下进行；酒精发酵前需对培养基进行高压蒸汽灭菌。
8．下表资料表明在各种培养基中细菌的生长情况，(S、C、M)为简单培养基，U、V、X、Y、Z代表加入培养基的不同物质，问哪一种物质细菌不能合成( )
培养基
生长状态
S、C、M
－
S、C、M＋V＋Z
－
S、C、M＋U＋Y
＋
S、C、M＋Z＋X
－
S、C、M＋V＋Y
＋
S、C、M＋U＋X
－
S、C、M＋Y＋Z
＋
注：表中“＋”表示能生长，“－”表示不能生长。
A．U
B．V
C．Y
D．Z
解析：选C 从表中可以看出，凡是能生长的均有Y，而不能生长的均无Y。因此，Y是细菌不能合成的物质。
二、非选择题(共26分)
9．(12分)有些微生物能合成纤维素酶，通过对这些微生物的研究和应用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。研究人员成功地从土壤中筛选到能产生纤维素酶的微生物。分析回答问题：
(1)在将样品稀释涂布到鉴别培养基之前，可以通过______(填“固体”或“液体”)培养基进行______以增加纤维素分解菌的浓度。
(2)刚果红可以与纤维素等多糖形成红色复合物，但并不与纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。常用的刚果红染色法有两种，第一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应；第二种是在________时就加入刚果红。________(填“第一种”或“第二种”)方法会使菌落之间发生混杂。
(3)如果观察到产生________的菌落，说明可能获得了纤维素分解菌。为了确定是纤维素分解菌，还需要进行________产纤维素酶的实验。纤维素酶的测定方法一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的________进行定量的测定。
(4)实验结束后，使用过的培养基应该进行灭菌处理才能倒掉，这样做的目的是________________________________________________________________________。
解析：(1)在将样品稀释涂布到鉴别培养基之前，可以通过液体培养基进行选择培养以增加纤维素分解菌的浓度。
(2)常用的刚果红染色法有两种，一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，另一种是在倒平板时就加入刚果红。但第一种方法会使菌落之间发生混杂。
(3)如果观察到产生透明圈的菌落，说明可能获得了纤维素分解菌。为了确定是纤维素分解菌，还需要进行发酵产纤维素酶的实验。纤维素酶的测定方法一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定。
(4)实验结束后，使用过的培养基应该进行灭菌处理才能倒掉，以免菌种对环境造成污染。
答案：(1)液体 选择培养 (2)倒平板 第一种
(3)透明圈 发酵 葡萄糖 (4)防止造成环境污染
10．(14分)进入冬季，部分城市出现严重雾霾，与秸秆野外焚烧有一定关系。为破解秸秆处理瓶颈，微生物专家力图通过微生物降解技术使秸秆能尽快腐烂掉，增加土壤肥力。缓解环境污染。试分析并回答有关问题：
(1)专家研制的降解秸秆的催腐剂是十余种能分解纤维素的霉菌、细菌和酵母菌的组合。其中________在细胞结构上与其他两者不同。
(2)纤维素酶是一种复合酶，其中的葡萄糖苷酶可以将__________分解为______________。
(3)微生物专家为从发黑的树干上分离出有分解纤维素能力的高产菌株，制备了选择培养基，将菌液进行一系列__________，从而得到单个菌落，再采用_________________法进行鉴定，得到如图所示的菌落。那么，图中降解纤维素能力最强的菌株是___________(填图中序号)。
(4)图中所示培养基从物理状态上看，属于____________培养基。
(5)为探究催腐剂在不同条件下对玉米秸秆的分解作用，将经过灭菌处理的秸秆平分成下表的甲、乙、丙三组，均放在无菌环境条件下进行培养，得到如下实验现象：
组别
催腐剂
温度/℃
实验现象
甲
无
25
第25天落叶还没变化
乙
有
25
第25天落叶完全腐烂
丙
有
35
第18天落叶完全腐烂
该实验还存在不完善之处，请说出其中一点______________________________________________________________。
解析：(1)霉菌和酵母菌属于真核生物中的真菌，细菌属于原核生物，原核细胞和真核细胞在结构上最主要的区别是原核细胞没有核膜包被的成形的细胞核。(2)纤维素酶是一种复合酶，其中的葡萄糖苷酶可以将纤维二糖分解为葡萄糖。(3)将菌液进行一系列梯度稀释，可以得到单个菌落，再采用刚果红染色法进行鉴定。纤维素酶的量越多，活性越强，分解的纤维素越多，透明圈越大，所以图中降解纤维素能力最强的菌株是①。(4)图中所示培养基从物理状态上看，属于固体培养基。(5)设计实验应遵循单一变量和对照性原则，分析实验表格可知，该实验还存在不完善之处，即缺少35
℃无催腐剂的对照组。
答案：(1)细菌 (2)纤维二糖 葡萄糖 (3)梯度稀释 刚果红染色 ① (4)固体 (5)缺少35
℃无催腐剂的对照组
1．纤维素酶是复合酶，包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶等组分。
2．纤维素酶的作用：纤维素eq
\o(――――→,\s\up7(C1酶和Cx酶),\s\do5( ))纤维二糖eq
\o(――――→,\s\up7(葡萄糖苷酶),\s\do5( ))葡萄糖。
3．刚果红与纤维素形成红色复合物。当纤维素被分解后，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。
4．分离分解纤维素的微生物的实验流程：土壤取样―→选择培养―→梯度稀释―→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。
5．分离后，为确定得到的是纤维素分解菌，还需进行发酵产纤维素酶的实验。阶段质量检测(五) DNA和蛋白质技术
(A卷 学业水平达标)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．在血红蛋白的提取和分离实验中，下列操作正确的是( )
A．分离红细胞时需去除上层透明的黄色血浆
B．红细胞释放出血红蛋白时只需加入蒸馏水
C．分离血红蛋白溶液是低速短时间离心
D．洗脱时，待红色蛋白质下移即开始收集流出液
解析：选A 分离红细胞时要及时除去血浆蛋白，红细胞释放血红蛋白时需要加入蒸馏水和甲苯。分离血细胞时，要短时低速离心，即一般为500
r/min，离心2
min，否则白细胞会一同沉淀，达不到分离效果。分离血红蛋白时要高速长时间离心，以2
000
r/min的速度离心10
min。洗脱时待红色的蛋白质接近色谱柱底端时用试管收集流出液。
2．下列属于PCR技术条件的是( )
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 ⑦DNA限制性内切酶
A．①②③⑤
B．①②③⑥
C．①②③⑤⑦
D．①②④⑤⑦
解析：选B PCR技术需要DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶。
3．下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是( )
A．洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度
B．将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
C．常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取
D．用玻棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少
解析：选C 提取植物细胞中DNA时加入洗涤剂可瓦解植物细胞的细胞膜，利于DNA的释放，但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度；含DNA的丝状物应先溶解在物质的量浓度为2
mol/L的NaCl溶液中，再加入二苯胺试剂在沸水浴条件下检测，冷却后观察变成蓝色；菜花匀浆中含有DNA水解酶，常温下其活性较高，可催化DNA水解从而影响DNA的提取；用玻璃棒缓慢搅拌滤液不会使DNA分子断裂，即不会减少DNA的提取量。
4．样品的加入和洗脱的操作错误的是( )
A．加样前，打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到凝胶面的下面
B．加样后，打开下端出口，使样品渗入凝胶床内
C．等样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口
D.用吸管小心地将1
mL透析后的样品加到色谱柱的顶端，不要破坏凝胶面
解析：选A 加样前，打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝胶面平齐。
5．关于DNA的实验，叙述正确的是( )
A．用兔的成熟红细胞可提取DNA
B．PCR的每个循环一般依次经过变性—延伸—复性三步
C．DNA溶液与二苯胺试剂混合，沸水浴后生成蓝色产物
D．用甲基绿对人的口腔上皮细胞染色，细胞核呈绿色，细胞质呈红色
解析：选C 兔属于哺乳动物，其成熟的红细胞中无细胞核，不适合作为提取DNA的材料。PCR技术的每个循环一般依次经过变性—复性—延伸三步。DNA溶液在沸水浴条件下，遇二苯胺呈蓝色。用甲基绿吡罗红混合染色剂对细胞进行染色时，细胞核(含DNA)呈绿色，细胞质(含RNA)呈红色，仅用甲基绿无法对细胞质进行染色。
6．下列关于有关实验的叙述正确的是( )
A．最先从凝胶色谱柱中分离出来的是相对分子质量较大的蛋白质分子
B．向初步纯化的DNA中加入二苯胺溶液，可直接观察到溶液呈蓝色
C．加酶洗衣粉中常用的酶制剂包括碱性脂肪酶、酸性蛋白酶等
D．装填凝胶色谱柱时，下端的尼龙管应先关闭后打开
解析：选A 采用凝胶色谱法分离蛋白质时，最先从凝胶色谱柱中分离出来的是相对分子质量较大的蛋白质分子；用二苯胺鉴定DNA时需要水浴加热；加酶洗衣粉中常用的酶制剂是碱性脂肪酶、碱性蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶；装填凝胶色谱柱时，下端的尼龙管应始终处于开启状态。
7．PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同，它们是( )
①PCR过程常用的引物是人工合成的DNA单链
②PCR过程不需要DNA聚合酶 ③PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的 ④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制
A．③④
B．①②
C．①③
D．②④
解析：选C PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同。第一，PCR过程常用的引物是人工合成的DNA单链，其长度通常为20～30个脱氧核苷酸。第二，PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的。
8．下列关于现代生物技术应用的叙述，正确的有( )
①在蛋白质的提取和分离实验中，凝胶色谱法可将不同相对分子质量的蛋白质分离出来 ②在PCR中，引物的结构和长度决定DNA子链从5′端向3′端延伸 ③在蛋白质的提取和分离实验中，透析的目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质 ④在多聚酶链式反应中，TaqDNA聚合酶只能特异性地复制整个DNA的部分序列
A．1项
B．2项
C．3项
D．4项
解析：选C DNA复制时，DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸，和引物的结构和长短没有关系，故②错误。
9．DNA的粗提取与鉴定实验中有三次过滤：
(1)过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液；
(2)过滤含黏稠物的0.14
mol/L
NaCl溶液；
(3)过滤溶解有DNA的2
mol/L
NaCl溶液。
以上三次过滤分别为了获得( )
A．含核物质的滤液、纱布上的黏稠物、含DNA的滤液
B．含核物质的滤液、滤液中DNA黏稠物、含DNA的滤液
C．含核物质的滤液、滤液中DNA黏稠物、纱布上的DNA
D．含较纯的DNA滤液、纱布上的黏稠物、含DNA的滤液
解析：选A 用蒸馏水稀释鸡血细胞液，使血细胞的细胞膜、核膜破裂，释放出核物质，此时过滤得到含核物质的滤液。第二次过滤是因DNA在0.14
mol/L
NaCl溶液中溶解度最小，DNA析出成丝状黏稠物，经过滤留在纱布上。第三次，是将第二次获得的黏稠物溶解在2
mol/L的NaCl溶液后，过滤除去杂质获得含DNA的滤液。
10．聚合酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温复性及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，其简要过程如下图所示。
下列关于PCR技术的叙述，不正确的是( )
A．PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术
B．反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板
C．PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增
D．应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变
解析：选C PCR的原理就是DNA的复制，原料应该是脱氧核糖核苷酸而不是核糖核苷酸。
11．下列关于DNA的粗提取实验和血红蛋白的提取实验的叙述，正确的是( )
A．前者选择鸡血细胞作为材料较好，后者选择哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料较好
B．样品预处理时，前者静置1
d处理除去上清液；后者需要加入清水，反复低速短时间离心洗涤，至上清液无黄色
C．在DNA粗提取实验中，往2
mol/L
氯化钠溶液中加入蒸馏水析出DNA时，应该缓慢加入，直到出现黏稠物为止
D．洗涤红细胞的目的是去除血浆中的葡萄糖、无机盐等
解析：选A 鸡血细胞有细胞核，适于提取DNA；哺乳动物成熟红细胞无细胞核和众多细胞器，适用于提取血红蛋白。提取血红蛋白的实验中，洗涤红细胞时，不能加清水，应该加入生理盐水，否则细胞提早释放出血红蛋白与杂质混合，加大提取难度。DNA初次析出时，加蒸馏水至黏稠物不再增加为止。洗涤红细胞的目的是去除杂质蛋白，以利于血红蛋白的分离和纯化。
12.已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，其分子大小、电荷的性质和数量情况如右图所示。下列有关蛋白质分离的叙述正确的是( )
A．将样品装入透析袋中透析12
h，若分子乙保留在袋内，则分子丙也保留在袋内
B．若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子甲移动速度最快
C．若将样品以2
000
r/min的速度离心10
min，分子戊存在于沉淀中，则分子甲也存在于沉淀中
D．若用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质分子，则分子甲和分子戊形成的电泳带相距最远
解析：选A 透析袋可使小分子物质透过，而大分子物质不能透过，丙的相对分子质量大于乙，若乙留在袋内，则丙一定也留在袋内，故A项正确。B选项中甲相对分子质量最小，在凝胶色谱柱中移动的速度应最慢。C选项戊沉淀，甲不一定沉淀。D选项利用分子大小的差异将其分离，故相距最远的应为丙和甲。
二、非选择题(共52分)
13．(18分)下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作。
(1)图中实验材料A可以是________等，研磨前加入的B应该是________。
(2)通过上述所示步骤得到滤液C后，再向滤液中加入2
mol/L的NaCl溶液的目的是____________________，再过滤得到滤液D，向滤液D中加入蒸馏水的目的是________________________________________________________________________。
(3)在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2
mL的4种溶液中，经搅拌后过滤，获得如下表所示的4种滤液，含DNA最少的是滤液________。
1
B液中
搅拌研磨后过滤
滤液E
2
2
mol/L的NaCl溶液中
搅拌后过滤
滤液F
3
0.14
mol/L的NaCl溶液中
搅拌后过滤
滤液G
4
冷却的95%的酒精溶液中
搅拌后过滤
滤液H
(4)DNA鉴定的原理是_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)用洋葱、菜花等的破碎细胞作实验材料时，加入一定量的洗涤剂和食盐，洗涤剂可以溶解细胞膜，有利于DNA的释放，食盐主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。(2)在含有DNA的滤液中，加入2
mol/L的NaCl溶液，可以使DNA溶解而杂质析出；在滤液D中加入蒸馏水，当NaCl溶液浓度0.14
mol/L时，DNA溶解度最小而被析出。(3)在滤液E中，只是除去了部分杂质，则含DNA较多；在滤液F中，除去了较多的蛋白质等，则含DNA最多；在滤液G中，因DNA析出，则含DNA较少；在滤液H中，因DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精，则含DNA最少。(4)DNA遇二苯胺(沸水浴)会被染成蓝色。
答案：(1)洋葱(菜花等) 洗涤剂和食盐
(2)使DNA溶解 使DNA(溶解度下降而沉淀)析出 (3)H (4)在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色
14．(16分)PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的方法，用于放大特定的DNA片段，数小时内可使目的基因片段扩增到数百万个拷贝的分子生物学技术。PCR需要模板DNA、引物、脱氧核糖核苷酸和DNA聚合酶等条件。下图为模板DNA分子及2种引物，请回答相关问题：
(1)PCR的全称是________。PCR与体内DNA复制的不同之处主要表现在温度环境的不同，在PCR中先用95
℃高温处理的目的是________；而这一过程中在细胞内是通过_______实现的。
(2)在PCR技术中所需要的引物实质上是一种____________。请在图中绘出引物结合的位置。
(3)若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲液中至少加入________个引物。
(4)DNA子链复制的方向是________，这是由于___________________________。
解析：PCR技术又称多聚酶链式反应，在PCR中先用95
℃高温处理的目的是使DNA分子中的氢键断裂，两条链解开，即使DNA分子变性。引物是一种单链DNA或RNA分子，它能与解开的DNA母链的3′端结合，为DNA聚合酶提供吸附位点，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，从而决定了DNA子链复制的方向是5′端到3′端。在DNA分子扩增时，需要2种引物，由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA子链数目，即(2×210－2)＝211－2(个)。
答案：(1)多聚酶链式反应 使DNA变性(使DNA的两条链解开) 解旋酶的催化
(2)单链DNA或RNA分子
见右图
(3)211－2 (4)5′端到3′端 DNA聚合酶只能从引物的3′端拼接单个脱氧核苷酸分子
15．(18分)某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的“血红蛋白提取、分离流程图”如下：
试回答下列有关问题：
(1)样品处理中红细胞的洗涤要用________反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH＝7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是________________________________________________________________________。
(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是__________________________________，若要尽快达到理想的透析效果，可以________(写出一种方法)。
(3)电泳利用了待分离样品中各种分子的____________等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。
(4)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如图所示。由图可知，携带者有________种血红蛋白，从分子遗传学的角度作出的解释是________________
________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水；根据渗透作用原理，将红细胞置于低渗溶液中，红细胞会吸水涨破，释放出血红蛋白。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的小分子杂质；可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等
方法缩短透析时间，能尽快达到理想的透析效果。(3)由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中产生了不同的迁移速度，实现各种分子的分离。(4)根据图示可知，镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白，原因是携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，分别控制合成两种不同的蛋白质。
答案：(1)生理盐水 渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)
(2)除去小分子杂质 增加缓冲液的量或及时更换缓冲液 (3)带电性质以及分子大小、形状
(4)2 携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段
PCR扩增的原理和过程
[自读教材·夯基础]
1．细胞内DNA复制的条件
原料
4种脱氧核苷酸
模板
2条DNA母链
酶
解旋酶和DNA聚合酶
引物
使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸
2．PCR扩增的原理及条件
(1)PCR技术：即多聚酶链式反应，是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。它能以极少量的DNA为模板，在短时间内复制出上百万份的DNA拷贝。
(2)引物：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物。
(3)扩增方向：总是从子链的5′端向3′端延伸。
(4)原理：DNA的热变性原理，即：
双链DNA单链DNA
(5)条件
3．PCR的反应过程
(1)过程：
(2)结果：DNA聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增。
1．DNA复制时为什么需要引物？
提示：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链。
2．PCR扩增DNA过程中是否还需要解旋酶？
提示：不需要。
3．PCR缓冲液相当于细胞内的什么成分？
提示：因为缓冲液为DNA的复制提供场所，相当于细胞内DNA复制的场所，所以缓冲液相当于核基质。
4．PCR循环之前，常要进行一次预变性，预变性的目的是什么？
提示：预变性的目的是增加大模板DNA彻底变性的概率。
5．利用PCR技术扩增1个DNA分子n次，所得DNA分子中，不含引物的脱氧核苷酸链所占的比例是多少？含引物的DNA分子所占的比例是多少？
提示：1/2n；100%。
[跟随名师·解疑难]
1．细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR技术)的比较
项目
细胞内DNA复制
PCR
不同点
解旋
解旋酶，边解旋边复制
80～100
℃高温解旋，双链完全分开
酶
DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶
TaqDNA聚合酶
引物
RNA
DNA或RNA
温度
体内温和条件
高温
子链合成
一条链连续(先导链)，另一条链不连续，先合成片段，再由DNA连接酶连接(滞后链)
两条子链均连续合成
相同点
①提供DNA模板②四种脱氧核苷酸作原料③子链延伸的方向都是从5′端到3′端
2．PCR反应过程
(1)变性：当温度上升到90
℃以上时，双链DNA解聚为单链，如图：
(2)复性：系统温度下降至50
℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，如下图：
(3)延伸：当系统温度上升至72
℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、G、C)在DNA聚合酶的作用下，据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如下图：
[特别提醒]PCR反应的结果
①PCR一般要经历三十多次循环，每次循环都包括变性、复性、延伸三步。
②两引物之间的固定长度的DNA序列呈指数扩增。
实验操作及DNA含量的测定
[自读教材·夯基础]
1．实验操作程序
2．DNA含量的测定
(1)原理：利用DNA在260_nm的紫外线波段的吸收峰曲线来测定相应含量。
(2)计算公式：DNA含量(μg/mL)＝50×(260
nm的读数)×稀释倍数。
[跟随名师·解疑难]
1．实验操作注意事项
(1)为避免外源DNA等因素的污染，实验中使用的一些用具在使用前必须进行高压灭菌。
(2)所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在－20
℃储存。
(3)在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须更换。所有成分都加入后，通过手指轻轻弹击管的侧壁，使反应液混合均匀。
2．结果分析与评价
DNA在260
nm的紫外线波段有一强烈的吸收峰，可以利用DNA的这一特点进行DNA含量的测定，以判断DNA片段的扩增是否成功。具体方法如下：
(1)稀释：取2
μL
PCR反应液，加入98
μL蒸馏水，即将样品进行50倍稀释。
(2)对照调零：以蒸馏水作为空白对照，在波长260
nm处，将紫外分光光度计的读数调节至零。
(3)测定：取DNA稀释液100
μL至比色杯中，测定260
nm处的光吸收值。
(4)计算：检测DNA片段的扩增情况，可以通过计算DNA含量来评价扩增的效果，计算公式为：
DNA含量(μg/mL)＝50×(260
nm的读数)×稀释倍数
如果扩增不成功，则要分析失败原因。可能的原因有：漏加了PCR的反应成分，各反应成分的用量不当，PCR程序设置不当等。
[特别提醒] 公式中的50代表在波长260
nm紫外波段照射下，吸收峰为1时，DNA含量为50
μg/mL。
PCR技术的原理
[例1]
多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述三十多次循环：95
℃下变性(使模板DNA解旋)→55
℃下复性(引物与DNA模板链结合)→72
℃下延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述中错误的是( )
A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，生物体内复制时是通过解旋酶实现的
B．复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的
C．延伸过程中需要DNA聚合酶和四种核糖核苷酸
D．PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高
[解析] 变性是为了使DNA内部的氢键断裂，双螺旋打开，体内复制时借助解旋酶来实现；借助碱基互补配对原则，引物可与DNA模板链结合；延伸时是形成新的DNA分子，需要以脱氧核苷酸为原料；PCR过程的温度高，会导致一般的DNA聚合酶失活，需特定的耐高温DNA聚合酶。
[答案] C
归纳拓展
(1)DNA母链的3′端对应着子链的5′端，即DNA的两条链是反向平行的。
(2)解旋酶的作用是使DNA两条链的氢键断开，而DNA聚合酶与DNA连接酶都是催化形成磷酸二酯键的。
(3)DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的单链片段的3′端上，需要模板；而DNA连接酶连接的是两条DNA片段的缺口，不需要模板。
PCR反应过程及产物
[例2]
在遗传病及刑侦破案中常需要对样品DNA进行分析，PCR技术能快速扩增DNA片段，在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝，有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题。据图回答相关问题：
a链
5′－G－G……T－C－3′ 5′－G－G－OH(引物Ⅰ)
b链3′－C－C……A－G－5′ (引物Ⅱ)
95
℃↓
5′－G－G……T－C－3′ 3′－C－C……A－G－5′
55
℃↓
5′－G－G……T－C－3′ 3′－C－C……A－G－5′
5′－G－G－OH
72
℃↓
________________
________________
(1)在相应的横线上写出引物Ⅱ，并在复性这一步骤中将引物Ⅱ置于合适的位置。
(2)在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。
(3)若将作为原料的四种脱氧核苷酸用32P标记，请分析循环一次后生成的DNA分子的特点是______；循环n次后生成的DNA分子中不含放射性的单链占总单链的比例为______。
[解析] (1)DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链，引物就提供了3′端。子链延伸方向为5′→3′，引物Ⅰ与b链部分碱基互补，引物Ⅱ则与a链部分碱基互补，且连接到a链的3′端，故引物Ⅱ的结构为5′－G－A－OH，复性结果为：
HO－A－G－5′
5′－G－G……T－C－3′。
(2)经过一次循环后，产生的两个DNA分子分别含有引物Ⅰ和引物Ⅱ。(3)由于作为原料的四种脱氧核苷酸被32P标记，所以新合成的子链均含有放射性，一次循环后的两个DNA各有一条链含32P，若复制n次，产生子链共2n×2，其中只有亲本的两条母链不含32P，则其所占比例为2/(2n·2)＝1/2n。
[答案] (1)5′－G－A－OH
a链5′－G－G……T－C－3′
HO－A－G－5′
(2)5′－G－G……T－C－3′ 3′－C－C……A－G－5′
3′－C－C……A－G－5′ 5′－G－G……T－C－3′
(3)每个DNA分子各有一条链含32P标记 1/2n
[随堂基础巩固]
1．下列说法错误的是( )
A．一条DNA母链只有一个3′端，即羟基末端
B．DNA的两个3′端位于相反的两端
C．Taq
DNA聚合酶只能与引物的3′端结合并延伸子链
D．DNA的合成方向是从子链3′端向5′端延伸的
解析：选D 我们通常将DNA单链的羟基(—OH)末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端，一个DNA分子有两个3′端和两个5′端，它们分别位于DNA分子的两端，即每一端都有一个3′端和一个5′端。Taq
DNA聚合酶只能与引物的3′端结合并开始延伸DNA链，即子链总是从5′端向3′端延伸。
2．标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是( )
A．92
℃、50
℃、72
℃
B．72
℃、50
℃、92
℃
C．50
℃、92
℃、72
℃
D．80
℃、50
℃、72
℃
解析：选A 当温度上升到90
℃(90～96
℃)以上时，双链DNA解聚为单链，称之为变性；当温度下降到50
℃(40～60
℃)左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，称为复性；当温度上升到72
℃左右(70～75
℃)时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在Taq
DNA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。
3．使用PCR仪的具体实验操作顺序应为( )
①设计好PCR仪的循环程序
②按配方准备好各组分
③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分
④进行PCR反应
⑤离心使反应液集中在离心管底部
A．②③⑤④①
D．①⑤③②④
C．②③⑤①④
D．④②⑤③①
解析：选C PCR反应的操作步骤一般分为准备(包括配制配方及将各配方放于实验台上)―→移液―→混合―→离心―→反应。因PCR仪是一种自动控制温度的仪器，设计好循环程序就可以进行反应了。
4．下列对操作过程的叙述，错误的是( )
A．PCR反应中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌
B．PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在－20
℃储存
C．PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后，迅速融化
D．在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的吸液枪头都必须更换
解析：选C 为了防止外源DNA等因素的污染，PCR反应中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌；所用的缓冲液及酶应分装成小份保存，并使用一次性吸液枪头，即A、B、D均正确。在冰箱中放置的缓冲液和酶取出后应放在冰块上缓慢融化，而不能迅速融化，故C错误。
5．PCR(多聚酶链式反应)技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，下图表示合成过程，请据图分析回答问题：
(1)A过程高温使DNA变性解聚，对该过程原理的叙述，正确的是________。
A．该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键
B．该过程用到限制酶破坏磷酸二酯键
C．该过程不需要解旋酶的作用
D．该过程与人体细胞的过程完全相同
(2)C过程要用到的酶是________________。这种酶在高温下仍保持活性，因此在PCR扩增时可以________加入，________(填“需要”或“不需要”)再添加。PCR反应除提供酶外，还需要满足的基本条件有：______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“94
℃―→55
℃―→72
℃”温度循环3次，则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占_____。
解析：PCR技术用高温使DNA两条链解开，该过程不需要解旋酶的作用。C过程是链的延伸，需要DNA聚合酶参与；PCR反应除提供酶外，还需要满足的基本条件有：DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种引物，四种脱氧核苷酸，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行等。循环3次共形成8个DNA分子，其中两个DNA分子含15N标记，占总数的25%。
答案：(1)C (2)DNA聚合酶 一次 不需要 DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种引物、四种脱氧核苷酸、同时要控制好温度 (3)25%
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下列有关PCR技术的叙述，不正确的是( )
A．PCR技术利用的是碱基互补配对原则
B．PCR技术可用于基因诊断，判断亲缘关系等
C．PCR技术需在体内进行
D．PCR技术可分为变性、复性、延伸三个阶段
解析：选C PCR技术是聚合酶链式反应的简称，是在体外快速大量复制DNA片段的一种新技术。
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Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时将( )
A．仍与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸
B．与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸
C．同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链延伸
D．无需与引物结合，在酶的作用下从头合成子链
解析：选B 当由引物Ⅰ延伸而成的DNA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，即与引物Ⅱ结合延伸DNA的子链。
3．在PCR扩增实验中，引物是很重要的。下列属于引物特点的是( )
①引物长度一般是80～100个碱基对(bp)为宜
②DNA聚合酶能从引物的5′端开始延伸DNA链
③引物是一小段DNA或RNA
④引物能与DNA母链的一段碱基序列互补配对
A．①②
B．③④
C．①③
D．②④
解析：选B 引物长度一般以20～30个碱基对(bp)为宜，包括引物Ⅰ和引物Ⅱ两种。引物太短或太长，都可能降低产物的特异性。引物是一小段DNA或RNA，它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对；DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链，当引物与DNA母链结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链。
4．在PCR扩增DNA的实验中，根据设计，一分子DNA经30次循环后，应得到约230个DNA分子，但结果只有约210个DNA分子。出现该现象的原因可能是( )
①循环次数不够
②Taq
DNA
聚合酶活力不够或其活性受到抑制
③引物不能与母链结合
④系统设计欠妥
A．①②③
D．①②④
C．①③④
D．②③④
解析：选B 解答本题应从PCR扩增过程的条件进行分析：
①循环次数过少，产物的量比预期的少；
②Taq
DNA聚合酶活力不够或其活性受到抑制，导致催化效率降低，得到的产物比预期的少；
③如果引物设计不合理，则无法进行扩增；
④PCR系统设置不妥，达不到预期的效果。
5．下列有关PCR技术的叙述，不正确的是( )
A．聚合酶链式反应，是用DNA聚合酶在体外扩增DNA片段的技术
B．在用PCR技术扩增DNA时，DNA的复制过程与细胞内DNA的复制类似
C．PCR反应需在一定的缓冲溶液中进行，只需提供DNA模板以及四种脱氧核苷酸即可
D．PCR一般经历三十多次循环，每次循环均分为变性、复性和延伸三个阶段
解析：选C PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行，需提供DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。
6．右面为DNA变性和复性示意图，下列相关说法不正确的是( )
A．向右的过程为加热(80～100
℃)变性的过程
B．向左的过程是DNA双链缓慢降温复性
C．变性与在生物体内解旋过程的条件、实质都相同
D．图中DNA片段共有2个游离的磷酸基、2个3′端
解析：选C DNA体外的变性同体内的解旋实质是相同的，都是使氢键断裂，DNA双螺旋打开，只是体内需解旋酶，体外是高温条件。
7．复性温度是影响PCR特异性的较重要因素。变性后温度冷却至40～60
℃，可使引物和模板发生结合。PCR的结果可不考虑原来解旋开的两个DNA模板链的重新结合，原因不包括( )
A．由于模板DNA比引物复杂得多
B．引物和模板之间的碰撞结合机会远远高于模板互补链之间的碰撞
C．加入引物的量足够多而模板链数量少
D．模板链加热解旋已经变性不可能再次结合
解析：选D 复性的原理是碱基互补配对，解旋后DNA分子变成单链，碱基序列未发生改变，冷却后仍可以进行复性。
8.“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，需在PCR反应中加入两种引物，两种引物及其与模板链的结合位置如图1所示。经4轮循环后产物中有五种不同的DNA分子，如图2所示，其中第⑤种DNA分子有几个( )
图1
图2
A．2
D．4
C．6
D．8
解析：选D PCR技术扩增时，由两种引物决定所扩增的片段的特定序列，上一次循环的产物为下一次循环的模板。第一次循环形成①和②，第二次循环形成①②③④四个DNA，以此类推4次循环后共形成16个DNA，其中①②各一个，③④各三个，⑤共8个。
二、非选择题(共26分)
9．(13分)资料显示，近十年来，PCR(聚合酶链式反应)技术成为分子生物实验的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制的特性，在试管中进行DNA的人工复制(如下图)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使分子生物实验所需的遗传物质不再受限于活的生物体。请据图回答下列有关问题：
(1)加热至95℃的目的是使DNA样品的________键断裂，此过程在生物体细胞内是通过________酶的作用来完成的。
(2)新合成的DNA分子与模板DNA分子完全相同的原因是____________________和________________________________________________________________________。
(3)通过PCR技术使DNA分子大量复制时，若将一个用15N标记的模板DNA分子(第一代)放入试管中，以14N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制到第五代时，含15N标记的DNA分子单链数占全部DNA总单链数的比例为________。
(4)PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利，而且改进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒，你认为可用PCR技术扩增他血液中的( )
A．白细胞DNA
D．病毒的蛋白质
C．血浆中的抗体
D．病毒的核酸
解析：通过PCR技术使DNA分子大量复制时，同样遵循碱基互补配对原则，其复制方式仍然是半保留复制；复制到第5代即复制了4次；检测一个人是否感染了艾滋病病毒，可以通过检测该人的血液中是否含有病毒核酸来判定。
答案：(1)氢 解旋 (2)DNA分子独特的双螺旋结构 复制过程中严格遵循碱基互补配对原则
(3) (4)D
10．(13分)请回答PCR技术方面的有关问题：
(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(如下图)，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___________________________________________________。
解析：(1)①依据图解特点，第四轮循环产物中可以得到16个DNA分子，其中有15个含引物A的单链，以及一个不含引物A的模板链。②从图解原DNA与引物A、B的比例关系分析，经三次复制后开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)比较第一组引物的碱基顺序，可以发现引物Ⅰ与引物Ⅱ有两对碱基能发生互补配对形成局部双链结构而失效；而第二组引物中，引物Ⅰ′折叠后会发生碱基互补配对而导致失效。(3)在PCR反应体系中，引物首先与模板DNA单链互补配对形成局部双链DNA片段，然后在DNA聚合酶的作用下将单个脱氧核苷酸依次连接到引物链上。
答案：(1)① 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
1．DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链。
2．DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。
3．PCR反应需要DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶等条件。
4．PCR原理：DNA热变性的原理。
5．PCR每次循环都包括变性、复性和延伸三步。
6．PCR扩增DNA片段可以使目的片段呈指数增长。课题3制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
泡菜的制作
[自读教材·夯基础]
1．制作原理
(1)制作泡菜的菌种是乳酸菌。
(2)乳酸菌
2．泡菜的腌制
(1)制作流程：
(2)腌制的条件：
在腌制过程中，要控制腌制的时间、温度和食盐的用量。温度过高、食盐用量不足10%、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。
1．在四川，人们制作泡菜用的是一种坛口突起，坛口周围有一圈凹形托盘，扣上扣碗可以密封的坛子。制作泡菜的坛子必须密封，请说明其原因。
提示：乳酸菌为厌氧菌，发酵应在无氧条件下进行。
2．为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？你认为这层白膜是怎么形成的？
提示：形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌繁殖。
[跟随名师·解疑难]
1．乳酸发酵
(1)同型乳酸发酵：发酵产物中只有乳酸的发酵类型。
反应式：C6H12O62C3H6O3
(2)异型乳酸发酵：发酵产物中除乳酸外，还有其他产物，如乙醇、CO2等的发酵类型。
反应式：C6H12O62C2H5OH＋2CO2
C6H12O62C3H6O3
2．泡菜制作流程
3．泡菜发酵过程
泡菜在发酵期间，由于乳酸菌的发酵作用，发酵产物乳酸不断累积，因此可以根据微生物的活动情况和乳酸积累量，将泡菜发酵过程分为三个阶段：
(1)发酵前期：蔬菜刚入坛时，表面带入的微生物，主要是以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等较为活跃，它们进行异型乳酸发酵和微弱的酒精发酵产生较多的乳酸、酒精、醋酸和二氧化碳等，二氧化碳以气泡形式从水槽内放出，逐渐使坛内形成无氧状态。此时泡菜液的含酸量约为0.3%～0.4%，是泡菜初熟阶段，其菜质咸而不酸、有生味。
(2)发酵中期：由于前期乳酸的积累，pH下降，缺氧状态的形成，乳酸杆菌进行活跃的同型乳酸发酵，乳酸积累，pH达3.5～3.8，大肠杆菌、酵母菌、霉菌等的活动受到抑制。这一时期为完全成熟阶段，泡菜有酸味且清香，品质最好。
(3)发酵后期：继续进行乳酸发酵，乳酸积累达1.2%以上时，乳酸杆菌的活性受到抑制，发酵速度逐渐变缓甚至停止。此阶段泡菜酸度过高，风味不协调。
亚硝酸盐含量的测定
[自读教材·夯基础]
1．亚硝酸盐
物理性质
?白色粉末，易溶于水
应用
在食品生产中常用作食品?添加剂
分布
分布广泛，存在于?蔬菜、咸菜和豆粉等食品中
危害
人体摄入总量达到?0.3～0.5_g时会引起中毒；摄入总量达到?3_g时会引起死亡
代谢
绝大多数?随尿排出，但在特定条件下，会转变为致癌物——?亚硝胺
2．测定亚硝酸盐含量的原理
3．测定亚硝酸盐含量的操作流程
配制溶液―→制备标准显色液―→制备样品处理液―→比色
1．有人说：“‘千沸水’喝不得，长期饮用会导致癌症。”请分析其道理。
提示：水中本含有少量硝酸盐和亚硝酸盐，在烧水过程中硝酸盐不断分解，导致亚硝酸盐不断上升。
2．结合pH试纸的作用原理，简要说明测定亚硝酸盐的方法和原理。
提示：测定亚硝酸盐用比色法。原理为一定浓度的亚硝酸盐与试剂反应后的颜色与标准显色液比较后，可确定其浓度。
3．在测定亚硝酸盐含量的实验中，提取剂、氢氧化钠溶液、氢氧化铝乳液的作用分别是什么？
提示：①提取剂：增加亚硝酸盐的溶解度，利于泡菜中亚硝酸盐的提取。
②氢氧化钠：中和过多的乳酸，制造弱碱环境。
③氢氧化铝乳液：吸附样品滤液中的杂质，使泡菜汁透明澄清，以便后续的显色反应。
[跟随名师·解疑难]
1．亚硝酸盐测定原理
2．计算亚硝酸盐含量
亚硝酸盐含量＝
泡
菜
制
作
[例1]
下面是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图回答：
(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料，原因是___________________________。
(2)制作泡菜盐水时清水与盐的质量比约为________。盐水需煮沸并冷却后才能使用，写出原因：__________________________________________；试说明盐在泡菜制作中的作用：__________________。
(3)泡菜风味形成的关键在于________的加入。
(4)泡菜的制作方法不当，很容易造成泡菜变质，甚至发霉变味，试分析可能的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量，原因是___________________________
________________________________________________________________________。
[解析] 清水、盐比例应控制为4∶1，盐的主要作用是抑制微生物的生长、渗出蔬菜中的多余水分和调味。盐过多会影响泡菜口味，盐过少会滋生杂菌。坛子密封不严或取食工具不清洁也会造成泡菜被杂菌污染，发酵的不同时期亚硝酸盐含量会有变化，取食时应选择最佳时机。
[答案] (1)亚硝酸盐的含量低
(2)4∶1 加热煮沸的目的是杀灭杂菌，冷却后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响 盐有灭菌、渗出蔬菜中过多水分以及调味的作用
(3)调味料
(4)泡菜坛子密封不严，或取食工具不卫生，或盐和水的比例不适当，都会引起杂菌滋生、泡菜变质
(5)发酵不同时期亚硝酸盐含量会发生变化，及时测定是为了把握取食泡菜的最佳时机
归纳拓展 泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量随时间的变化，如下图所示：
亚硝酸盐含量的测定
[例2]已知泡菜中亚硝酸盐含量与泡制时间有关。为了测定不同泡制天数泡菜中亚硝酸盐的含量，某同学设计了一个实验，实验材料、试剂及用具包括：刻度移液管、比色管、不同浓度的亚硝酸钠标准溶液、亚硝酸盐的显色剂、不同泡制天数的泡菜滤液等。
回答相关问题：
(1)请完善下列实验步骤。
①标准管的制备：用______________________和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管。
②样品管的制备：用刻度移液管分别吸取一定量的________________________________，加到不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管。
③将每个____________分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅____________的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管亚硝酸盐的含量。
(2)下图表示的是泡菜中______________的变化趋势。
(3)泡菜制作过程中产酸的细菌主要是________________________________________________________________________
(填“醋酸杆菌”或“乳酸菌”)。
[解析] (1)在亚硝酸盐的含量测定中，用不同浓度亚硝酸钠标准溶液和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管；用刻度移液管分别吸取一定量的不同泡制天数的泡菜滤液，加到不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管；将每个样品管分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅相近的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管中的亚硝酸盐含量。(2)据图可知，该图表示亚硝酸盐含量随发酵时间的变化曲线。(3)制泡菜时使用的微生物是乳酸菌。
[答案] (1)①不同浓度的亚硝酸钠标准溶液
②不同泡制天数的泡菜滤液 ③样品管 相同(相近) (2)亚硝酸盐含量 (3)乳酸菌
[随堂基础巩固]
1．下列叙述错误的是( )
A．醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸
B．酵母菌在无氧条件下利用葡萄汁产生酒精
C．泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸发酵
D．腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶
解析：选A 醋酸菌是好氧细菌，只有当氧气充足时，才利用乙醇发酵产生醋酸；酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行无氧呼吸产生酒精；泡菜制作利用的原理是乳酸菌在无氧条件下将葡萄糖分解成乳酸；毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
2．下列关于亚硝酸盐的叙述，正确的是( )
A．亚硝酸盐为白色粉末，易溶于水，在食品生产中用作食品添加剂，可多加
B．绿色食品不会含有亚硝酸盐
C．亚硝酸盐在人体胃中可变成亚硝胺
D．水煮得越久亚硝酸盐的含量越少
解析：选C 亚硝酸盐分布广泛，在土壤、水、鱼、谷、绿色蔬菜中都有。水煮沸越久，亚硝酸盐浓度会越大，含量不会减少。亚硝酸盐在食品生产中可作食品添加剂，但量过多会使人中毒。亚硝酸盐在动物和人体胃的酸性环境中可转变为亚硝胺。
3．有关测定亚硝酸盐含量的叙述，错误的是( )
A．亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应需在盐酸酸化条件下进行
B．重氮化反应后，与N 1 萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料
C．对显色反应样品进行目测，可精确算出泡菜中亚硝酸盐含量
D．配制溶液所用的提取剂为氯化镉与氯化钡
解析：选C 通过比色法来测定亚硝酸盐含量，只能是大致估算出其含量，并不能精确计算出其多少。
4．回答下列有关泡菜制作的问题：
(1)制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是____________。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是________________。
(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行__________的过程。该过程发生在乳酸菌细胞的__________中。
(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有________、____________和____________等。
(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸。这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是________________________________________________，原因是________________________________________________________________________
____________________________。
解析：(1)细菌分布广泛，制作泡菜时，需要乳酸菌进行发酵，为防止杂菌污染，所需盐水需要煮沸；加入陈泡菜液，可以增加乳酸菌数量，加速乳酸产生。(2)乳酸菌为原核生物，可进行无氧呼吸将葡萄糖分解为乳酸，其无氧呼吸的过程发生在乳酸菌的细胞质中。(3)在泡菜制作过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量等。(4)由于乳酸菌比杂菌更为耐酸，所以在酸性环境中，乳酸菌能够正常地增殖，而其他杂菌繁殖将受到抑制，所以在此过程中，乳酸菌数量增多，杂菌数量减少。
答案：(1)杀灭杂菌 增加乳酸菌数量 (2)无氧呼吸 细胞质 (3)温度 腌制时间 食盐用量 (4)乳酸菌数量增多，杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更为耐酸
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下列有关乳酸菌代谢的叙述，正确的是( )
A．乳酸菌没有细胞器，只能进行无氧呼吸
B．乳酸菌的蛋白质合成在自身的核糖体上进行
C．乳酸菌的代谢终产物也是CO2和H2O
D．乳酸菌的细胞壁与植物细胞壁的组成相同
解析：选B 乳酸菌为原核生物，其细胞内除核糖体外不具有其他细胞器，只能进行无氧呼吸，但蛋白质的合成可在自身的核糖体上进行，其代谢的终产物为乳酸。乳酸菌的细胞壁的组成是蛋白质和糖类，而植物细胞壁的组成成分是纤维素和果胶。
2．下列有关泡菜发酵过程的叙述，正确的是( )
A．发酵时间越长，亚硝酸盐的含量越高
B．发酵过程中只有乳酸菌的发酵起作用
C．发酵过程中乳酸菌可分解蛋白质和果胶
D．发酵过程中要经常补充水槽中的水
解析：选D 泡菜制作发酵过程中，亚硝酸盐的含量会先增加后下降；发酵过程主要为乳酸菌的作用，还有酵母菌的发酵作用，酵母菌有改善产品风味的作用；发酵中的乳酸菌不分解蛋白质和果胶，保持蔬菜脆嫩而不软化腐败；发酵过程中要经常补充水槽中的水，以保持坛内无氧状态。
3．有关膳食中的亚硝酸盐对人体健康的影响，下列说法正确的是( )
A．膳食中的亚硝酸盐在人体内会随尿液全部排出
B．亚硝酸盐在人体内积累有致癌作用
C．亚硝酸盐只有在特定条件下才转变成致癌物质
D．亚硝酸盐毒性很大，食入微量即可致死
解析：选C 研究表明膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，当人体摄入的亚硝酸盐总量达到某一数值时会引起中毒。亚硝酸盐本身无致癌作用，在特定条件下转变成的亚硝胺有致癌作用。
4．某人利用乳酸菌制作泡菜，因操作不当导致泡菜腐烂。下列原因中正确的是( )
①罐口密闭缺氧，抑制了乳酸菌的生长繁殖
②罐口封闭不严，氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖
③罐口封闭不严，氧气抑制了其他腐生菌的生长和繁殖 ④罐口封闭不严，促进了需氧腐生菌的生长和繁殖
A．①③
B．②④
C．②③
D．①④
解析：选B 制作泡菜要注意坛口的密封，封闭不严，氧气进入会抑制乳酸菌的生长繁殖，也会导致需氧腐生菌的生长，使泡菜腐烂。
5．下列关于腐乳、泡菜制作的描述，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．密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
C．制作泡菜时按照清水与盐的质量比为5∶1的比例配制盐水
D．制作泡菜时在坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证坛内的无氧环境
解析：选C 制作泡菜时清水与盐的质量比为4∶1，若食盐量不足，易造成细菌大量繁殖。
6．下列关于测定亚硝酸盐含量原理的叙述，错误的是( )
A．亚硝酸盐经一定方式显色反应后，呈玫瑰红色
B．显色反应后亚硝酸盐的理化性质没有发生改变
C．不同浓度的亚硝酸盐显色深浅不同
D．样品液显色后，通过与已知浓度的标准液比色后，可大致估算出样品液中亚硝酸盐的含量
解析：选B 亚硝酸盐测定的原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与氨基苯磺酸发生重氮化反应，与N 1 萘基乙二胺盐酸盐反应生成玫瑰红色物质，因此显色反应后，亚硝酸盐理化性质发生了改变。不同浓度的亚硝酸盐显色深浅不同，因此可大致估算出样品中亚硝酸盐的含量。
7．下列关于泡菜制作的叙述，错误的是( )
A．泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即乳酸菌进行无氧呼吸的过程
B．制备样品处理液时，加入氢氧化铝乳液的目的是除去色素等杂质，得到澄清溶液
C．腌制时，温度过高、食盐量过低、腌制的时间过短易引起细菌大量繁殖
D．制作泡菜的过程中亚硝酸盐的含量变化规律是先减少后增加
解析：选D 制作泡菜过程中，亚硝酸盐的含量变化为先增加后减少。
8．家庭制作泡菜并无刻意的灭菌环节，在发酵过程中，乳酸菌产生的乳酸可以抑制其他微生物的生长，当环境中的乳酸积累到一定浓度时，又会抑制乳酸菌自身的繁殖。下面对这些现象的描述，错误的是( )
A．在发酵初期，泡菜坛内微生物的种内关系主要表现为种内互助
B．在发酵初期，泡菜坛内密闭的发酵环境使乳酸菌在种间斗争中占据优势
C．随着发酵过程的进行，由于乳酸量的积累，种内斗争趋于激烈
D．发酵后期，泡菜坛内各种微生物的数量相等
解析：选D 在发酵初期，营养物质较丰富，乳酸菌的数目增加较快，种内关系主要表现为种内互助；另外，初期密闭的发酵环境使乳酸菌在种间斗争中占据优势。在发酵过程中，随着营养物质的消耗，次级代谢产物的积累，种内斗争趋于激烈。发酵后期占优势的微生物是乳酸菌。
二、非选择题(共26分)
9．(12分)以下是有关泡菜发酵过程中的相关问题，请回答：
(1)蔬菜刚入坛时，其表面带有不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等微生物。其中的酵母菌最初的呼吸作用方式是____________，请写出相关反应式______________________________。
(2)在发酵初期会有气泡从坛沿水槽内的水中间歇性溢出，试说明这些气泡的来源____________________________________。
(3)到发酵中期，无氧状态形成，乳酸菌开始活跃，并产生大量乳酸，使乳酸积累量达到0.6%～0.8%，pH为3.5～3.8，试分析此时坛内其他微生物的活动情况及原因：__________________________________________。
(4)发酵后期，乳酸含量继续增加，当达到1.2%以上时，发酵速度逐渐变缓甚至停止，主要原因是________________________________。
(5)请在坐标图中画出该过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化趋势。
解析：在泡菜发酵过程初期，由于发酵坛内有少量氧气，所以酵母菌会进行有氧呼吸，并产生CO2，随着氧气耗尽，开始进行无氧呼吸，该过程也会产生CO2，且此时产生的气体会增大坛内气压，使产生的气体和剩余空气从坛沿水槽内溢出。随着发酵过程的进行，乳酸不断积累，当积累到一定程度时会抑制其他微生物的生长，甚至杀死微生物。到发酵后期，乳酸含量过高，pH过低会抑制乳酸菌的生长。在整个过程中，亚硝酸盐含量的变化是先升高后降低。
答案：(1)有氧呼吸 C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O＋能量
(2)微生物呼吸作用产生的气体、剩余空气
(3)其他微生物活动减慢甚至停止，因为pH不适宜
(4)pH过低抑制了乳酸菌的生长
(5)如下图：
10．(14分)泡菜是我国的传统食品之一，但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害。某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”，查阅资料得到下图。
(1)制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是
____________________________________________________。乳酸菌发酵第一阶段的产物有________________________________________________________________________。
(2)据图，与第3天相比，第8天后的泡菜更适于食用，因为后者_________________________；pH呈下降趋势，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)该小组得到一株“优选”乳酸菌(亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍)，拟参照资料的实验方案和食盐浓度(4%～10%)，探究与普通乳酸菌相比用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定其最适条件。请你设计一个实验结果记录表，并推测实验结论。
解析：(1)制作泡菜时，泡菜坛要选择密封性好的容器，一般用水密封，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。乳酸菌发酵第一阶段的产物有丙酮酸、[H]和少量ATP。(2)第3天时，泡菜中亚硝酸盐含量达到最高，在第8天后的泡菜中亚硝酸盐含量降到最低，故第8天后的泡菜更适于食用。乳酸菌无氧呼吸产生的乳酸会导致pH下降。(3)设计的记录表中要包含乳酸菌类型、食盐浓度和发酵时间等自变量，因变量为亚硝酸盐的含量。通过相互对照确定用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定最适发酵条件。
答案：(1)创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵 丙酮酸、[H](少量ATP) (2)亚硝酸盐含量低 乳酸菌无氧呼吸产生了乳酸 (3)两种乳酸菌在泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化表
乳酸菌类型
及食盐浓度亚硝酸盐含量(mg/kg)发酵时间(d)
普通乳酸菌
“优选”乳酸菌
4%
5%
6%
……
9%
10%
4%
5%
6%
……
9%
10%
1
2
3
……
10
推测实验结论：与普通乳酸菌相比，“优选”乳酸菌制作泡菜时，相同条件下产生的亚硝酸盐含量低。
1.制作泡菜的主要菌种是乳酸菌，为厌氧菌，在无氧条件下可将葡萄糖分解为乳酸。
2．测定亚硝酸盐含量用比色法。即在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐遇到对氨基苯磺酸溶液和N 1 萘基乙二胺盐酸盐溶液时会呈现玫瑰红色。将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行目测比较，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
3．在泡菜的腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量。
4．亚硝酸盐含量的测定步骤：配制溶液―→制备标准显色液―→制备样品处理液―→比色。
5．在发酵过程中，亚硝酸盐含量先增加后降低。阶段质量检测(四) 酶的研究与应用
(B卷 能力素养提升)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．对果胶酶作用的叙述，错误的是( )
A．果胶酶是一种催化剂，可以改变反应速度
B．果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层
C．在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清
D．果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸
解析：选D 果胶酶是一种生物催化剂，可以改变反应速度，缩短达到平衡的时间，并不改变化学平衡。由于酶具有专一性，在果胶酶的作用下，不溶性的果胶被分解为可溶性的半乳糖醛酸，因此用果胶酶处理细胞壁，可以使细胞壁瓦解，处理果汁可以使果汁变得澄清。
2．欲分离筛选出能分泌脂肪酶的细菌，应选择下列固体培养基(仅列出了碳、氮源)中的( )
A．蛋白胨、柠檬酸铁铵
B．橄榄油、硫酸铵
C．乳糖、酵母膏
D．葡萄糖、蛋白胨
解析：选B 分离筛选出能分泌脂肪酶的细菌，就要在培养基中加入特定的碳氮源，而分泌脂肪酶的细菌能在含橄榄油、硫酸铵的培养基上生长。
3．在设计生物实验时，往往要科学地设计对照实验，在研究温度和pH对果胶酶活性的影响时，是否设置了对照实验，是什么对照实验( )
A．不需要对照实验
B．有对照，空白对照
C．有对照，相互对照
D．有对照，自身对照
解析：选C 在探究温度和pH对果胶酶活性的影响实验中，分别设计了温度梯度或pH梯度的反应液对酶活性进行研究，其他条件相同，在各种实验中，只有一个变量(温度或pH)，因此在温度或pH梯度实验中各种条件的实验相互之间可以形成对照。
4．在探究pH对果胶酶活性的影响的实验中，需要制备pH梯度溶液，用来调节pH的溶液一般是( )
A．0.1
mol/L的冰乙酸
B．体积分数为0.1%的NaOH和盐酸
C．10%的NaCl
D．体积分数为95%的乙醇
解析：选B 在探究pH对酶活性的影响的实验中，制备pH梯度溶液需用体积分数为0.1%的NaOH和盐酸。
5．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．固定化细胞技术一次只能固定一种酶
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 利用酶解法和吸水涨破法使细胞解体，用于制备胞内酶；纤维素酶能去除棉纺织品表面的浮毛，平整织物表面，故可用添加纤维素酶的洗衣粉洗涤棉织物；多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的最外层，保证其他酶在胃中不被破坏。
6．下列关于酶的说法，正确的是( )
A．蛋白酶能催化淀粉酶和脂肪酶的水解
B．加酶洗衣粉需用不溶于水的化学物质将酶包裹起来
C．酶通过给反应物供能和降低活化能来提高反应速率
D．酶制剂作为药物时只能以注射的方式给药
解析：选A 淀粉酶和脂肪酶的本质都是蛋白质，酶具有专一性，蛋白酶能催化淀粉酶和脂肪酶的水解。
7．如果脂肪酶的产业化需要其活性在固定化处理时不受损失，且在多次重复使用后仍能维持稳定的酶活性，则应选择的固定化工艺是( )
解析：选C 由于需要其活性在固定化处理时不受损失，且在多次重复使用后仍能维持稳定的酶活性，图中只有C组符合要求。
8．下列说法中，不属于在应用酶的过程中常遇见的一些实际问题的是( )
A．酶与反应物混合，产品难以提纯
B．酶在生物化学反应中往往难以回收
C．酶遇强酸、强碱、高温等条件易失活
D．酶作为催化剂，绝大多数酶是蛋白质
解析：选D 酶的作用条件比较温和，易受温度、酸碱度的影响；酶在生物化学反应中与反应物、产物混合在一起，很难回收，影响产品质量。
9．在制备固定化酵母细胞的实验中，CaCl2溶液的作用是( )
A．用于调节溶液pH
B．用于进行离子交换
C．用于胶体聚沉
D．用于为酵母菌提供Ca2＋
解析：选C 海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质溶液的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，其作用机理是由于盐离子的电荷与胶体微粒电荷相互吸引，形成更大的胶体颗粒。
10.关于酶的应用的叙述，正确的是( )
A．果胶酶的主要作用是分解细胞壁中的果胶和纤维素，促使细胞中物质的释放
B．固定化酶的优势在于能催化一系列的反应
C．固定化细胞技术与固定化酶技术相比，成本更高，操作更难，但能连续性生产
D．图中AB段、BC段酶反应速度的主要限制因素分别是底物浓度、酶浓度(量)
解析：选D 果胶酶使细胞壁分离后，细胞中的物质并没有释放出来；固定化细胞的优点是成本低，操作更容易，能催化一系列的反应。
11．下列关于酶和固定化酶的研究与应用的叙述，正确的是( )
A．酶的固定化技术因改变了酶的空间结构而提高了酶的催化效率
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而可以反复使用
D．通过包埋法固定的酶的活性不再受温度和pH等因素的影响
解析：选B 酶的固定化不会改变酶的空间结构，A项错误；消化酶在人体消化道内发挥作用，蛋白酶制剂一般在外面加上糖衣后通过口服方式给药，B项正确；尿糖试纸是一种由葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和某种无色化合物固定于滤纸上制成的酶试纸，不能反复利用，C项错误。
12．下列有关固定化酶和固定化细胞的说法中错误的是( )
A．与普通酶相同，固定化酶活性的发挥需要适宜的温度和pH
B．固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、pH外，还需要有机营养的供应
C．固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都在细胞外起作用
D．固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性可能下降
解析：选C 固定化酶的活性受温度、pH等因素的影响，固定化细胞发挥作用受温度、pH和有机营养等因素的影响；固定化细胞所固定的酶是在细胞内起作用的；固定化酶和固定化细胞都能反复使用，原则上酶的活性不变，但在现实操作中，受环境等因素的影响，酶的活性可能下降。
二、非选择题(共52分)
13．(18分)在日常洗涤中，普通洗衣粉已经逐渐被加酶洗衣粉代替，加酶洗衣粉中的碱性蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、淀粉酶等可以将黏附在衣物上的奶渍、汗渍、血渍等快速、彻底地清除掉，因此非常受人们的欢迎。
(1)某班同学为探究某种复合加酶洗衣粉的最佳洗涤温度，设计了一个探究实验，该实验的自变量应为________。实验过程中，不同的小组选用了含不同污染物的衣物作为实验材料，最终结果汇总如下表：
不同温度下除去不同污渍所需的时间
水温(℃)用时(min)
5
15
25
35
45
55
65
75
85
植物油
225
110
98
78
49
35
22
46
109
牛奶
200
103
70
42
11
34
49
91
100
糨糊
143
99
65
31
21
6
34
97
148
由上表可知，在洗涤不同污染物的衣服时要________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某大型洗涤公司为降低生产成本研制了一种能多次重复使用加酶洗衣粉的设备，他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，洗涤完衣物后，经过简单处理，这些酶还可以多次重复使用，这种方法制成的酶叫________________________________________________________________________。
(3)加酶洗衣粉中的淀粉酶可以从霉菌中提取，用固体培养基分离、纯化霉菌的方法是________________________________________________________________________
________________________。
(4)土壤中有很多微生物能分泌纤维素酶，在分离这类微生物的过程中应该将________作为唯一碳源。
解析：(1)生物实验探究的基本原则是单一变量原则及对照原则，该实验的目的为探究某种复合加酶洗衣粉的最佳洗涤温度，很容易找出该实验的单一变量为温度。(2)固定化酶的优点是既能与反应物接触，又能与产物分离，可以反复利用。(3)微生物接种方法很多，如平板划线法、稀释涂布平板法，此外还有平面接种或穿刺接种等，但前两种是最常用的。最终目的是使聚集在一起的菌种分散到培养基表面，形成肉眼可见的细胞群体，即菌落。(4)若要分离纤维素分解菌，可以使用只含纤维素作为唯一碳源的选择培养基。
答案：(1)温度 使用不同温度的水 (2)固定化酶 (3)平板划线法、稀释涂布平板法(任选一种即可) (4)纤维素
14．(16分)工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出果汁率。为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如下实验：
Ⅰ：将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在10
℃水浴中恒温处理10
min(如图A)。
Ⅱ：将步骤Ⅰ处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10
℃水浴中恒温处理10
min(如图B)。
Ⅲ：将步骤Ⅱ处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图C)。
Ⅳ：在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：
温度(℃)
10
20
30
40
50
60
70
80
出汁量(mL)
8
13
15
25
15
12
11
10
根据上述实验，请分析回答下列问题：
(1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解，其产物是________。
(2)实验结果表明，当温度为________左右时，果汁量最多，此时果胶酶的活性________。
(3)为什么该实验能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？
解析：果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物，其水解产物为半乳糖醛酸。由表可知，在40
℃时出汁率最高。
答案：(1)半乳糖醛酸 (2)40
℃ 最大 (3)果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力。
15．(18分)下面是某同学所做的啤酒酿造实验，请根据其实验过程，回答相关的问题：
实验原理：利用固定化啤酒酵母分解麦芽汁，生成啤酒。
实验步骤：
(1)啤酒酵母细胞活化的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第二步中注意火候指的是________________________________________________________________________。
第三步中为什么要等海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入活化的酵母细胞？________________________________________________________________________
________________________。
(2)海藻酸钠的主要作用是________________________________________________________________________；
上述固定化细胞的方法称为________，形成的凝胶珠颜色为________色。
(3)与固定化酶相比，该方法的优点是________________________________________________________________________
______________________________________。
解析：活化是让处于休眠状态的酵母菌恢复生活状态。在配制海藻酸钠溶液时应用小火或间断加热。固定化酵母细胞常用包埋法。
答案：(1)让处于休眠状态的啤酒酵母细胞恢复到生活状态 用小火或间断加热，反复几次 防止高温杀死啤酒酵母细胞
(2)固定啤酒酵母细胞 包埋法 浅黄
(3)省去酶的分离、提纯等工序，同时酶的活性更稳定课题1微生物的实验室培养
培养基及无菌技术
[自读教材·夯基础]
1．培养基
(1)概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养物质。
(3)营养成分：水、无机盐、碳源、氮源，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质及氧气的要求。
2．无菌技术
(1)目的：获得纯净培养物。
(2)关键：防止外来杂菌的入侵。
(3)不同对象的无菌操作方法[连线]：
1．下面是查氏培养基(培养霉菌所用)的主要成分，请根据下述培养基，回答下列问题：
蔗糖
15
g
NaNO3
3
g
K2HPO4
1
g
KCl
0.5
g
MgSO4·7H2O
0.5
g
FeSO4
0.01
g
琼脂
15～20
g
水
定容至1
000
mL
(1)该培养基根据物理性质划分应是什么培养基？为什么？
提示：固体培养基。因为该培养基加入了凝固剂琼脂。
(2)该培养基包含微生物生长和繁殖所需要的几类营养物质？分别是什么？
提示：4类物质。分别是碳源、氮源、无机盐和水。
(3)蔗糖提供的是哪类营养物质？NaNO3提供的是哪类营养物质？
提示：蔗糖提供的是碳源。NaNO3提供的是氮源和无机盐。
(4)在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物所需要的哪些条件？
提示：满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需要。
2．探讨培养基、培养皿、接种环、实验者的双手、空气和牛奶所采用的灭菌或消毒方法。
提示：分别为高压蒸汽灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌、化学消毒、紫外线灭菌、巴氏消毒法。
3．消毒与灭菌的相同点与区别分别是什么？
提示：消毒是杀灭病原微生物和有害微生物，并不要求杀灭一切活的微生物；而灭菌则是杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子。
[跟随名师·解疑难]
1．培养基的成分
营养物质
定义
作用
主要来源
碳源
凡能提供所需碳元素的物质
构成生物体的细胞物质和一些代谢产物，有些是异养生物的能源物质
无机化合物：CO2、NaHCO3等；有机化合物：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等
氮源
凡能提供所需氮元素的物质
合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物
无机化合物：N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；有机化合物：尿素、牛肉膏、蛋白胨等
生长因子
生长必不可少的微量有机物
酶和核酸的组成成分
维生素、氨基酸、碱基等
水
在生物体内含量很高
不仅是优良的溶剂而且可维持生物大分子结构的稳定
外界摄入
无机盐
为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括大量元素
细胞内的组成成分，生理调节物质，某些化能自养菌的能源，酶的激活剂
无机化合物
2.实验室常用的消毒和灭菌方法
项目
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
℃煮沸5～6
min
一般物品
巴氏消毒法：在70～75
℃煮30
min或在80
℃煮15
min
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30
min
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1～2
h
玻璃器皿、金属工具的灭菌
高压蒸汽灭菌：在压力为100
kPa，温度为121
℃的条件下，灭菌15～30
min
培养基及容器的灭菌
大肠杆菌的纯化培养
[自读教材·夯基础]
1．制备固体培养基
2．纯化大肠杆菌
(1)方法：
①平板划线法：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。
②稀释涂布平板法：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。
(2)鉴定：将接种后的培养基和一个未接种的培养基都放入37_℃恒温箱中，培养12
h和24
h后，分别记录观察。
(3)菌种保存：
对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏法；对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏法。
1．培养基灭菌后，需要冷却到50
℃左右时，才能用来倒平板，你用什么办法来估计培养基的温度？
提示：可以用手触摸，感觉上以刚不烫手为准。
2．如果需要调节培养基的pH，应在哪一步骤后进行？
提示：溶化后，灭菌前。
3．在用平板划线法接种大肠杆菌时，第一次划线前、每次划线前及划线操作结束后，都要灼烧接种环，请分析其目的分别是什么。
提示：
第一次灼烧
每次划线前灼烧
划线结束灼烧
目的
避免接种环上可能存在的微生物污染培养物
杀死上次划线结束后接种环上残留的微生物，使每次划线的微生物来自上次划线末端
杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者
4．在纯化大肠杆菌操作中，如何验证培养基灭菌是否彻底？
提示：将接种后的培养基和一个未接种的培养基，都放在37
℃恒温箱中培养，观察并记录结果。
[跟随名师·解疑难]
1．微生物培养中有关实验操作的注意事项
(1)倒平板操作：
①培养基灭菌后，需冷却至50
℃左右时才能倒平板，原因是琼脂在44
℃以下凝固。
②培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不要完全打开。
③整个操作过程要在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。
④平板冷凝后要倒置的原因：防止皿盖上的冷凝水珠落入培养基，造成污染。
⑤若倒平板时，培养基溅在皿盖和皿底之间的部位，这个平板应丢弃。
(2)平板划线操作：
①第一次划线及每次划线之前都需灼烧接种环灭菌，划线操作结束仍需灼烧接种环。
②灼烧接种环之后，要等其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。
③划线时最后一区域不要与第一区域相连。
④划线用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破。
2．稀释涂布平板操作
(1)稀释操作时：每支试管及其中9
mL水、移液管均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰1～2
cm处。
(2)涂布平板时：稀释涂布平板的操作比较复杂，且各个细节均需保证“无菌”，应特别注意：
①酒精灯与培养皿的距离要合适。
②吸管头不要接触任何其他物体。
③吸管要在酒精灯火焰周围使用。
3．平板划线法和稀释涂布平板法的比较
项目
优点
缺点
适用范围
平板划线分离法
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
4.两种菌种保存方法的比较
项目
临时保藏法
甘油管藏法
适用对象
频繁使用的菌种
长期保存的菌种
培养基类型
固体斜面培养基
液体培养基
温度
4
℃
－20
℃
方法
菌落长成后于冰箱中保存，每3～6个月将菌种从旧的培养基转移到新鲜培养基上
将培养的菌液与等体积灭菌后的甘油混合均匀后于冷冻箱内保存
缺点
菌种易被污染或产生变异
培养基的成分
[例1]
下列描述正确的是( )
A．同一种物质不可能既作碳源又作氮源
B．除水以外的无机物仅提供无机盐
C．凡是碳源都能提供能量
D．有些无机氮源也能提供能量
[解析] 对异养型微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。如蛋白胨既是碳源又是氮源和能源，葡萄糖是碳源同时又是能源。除水以外的无机物种类繁多，如CO2和N2是无机物，但也是某些微生物的碳源和氮源。CO2是光能自养细菌的碳源，但不能提供能量。NaHCO3可作为自养型微生物的碳源和无机盐。硝化细菌所利用的氮源是无机氮源氨，同时氨也为硝化细菌提供用于化能合成作用的能源。
[答案] D
归纳拓展 几种微生物的营养能量来源
微生物类型
碳源
氮源
能源
举例
化能异养型
糖类、蛋白质等有机物
蛋白质等
有机物
大肠杆菌
化能自养型
CO2
NH3
NH3
硝化细菌
光能自养型
CO2
NH、NO等
光能
蓝藻
共生固氮微生物
糖类等有机物
N2
有机物
根瘤菌
自生固氮微生物
CO2
N2
光能
固氮蓝藻
纯化大肠杆菌的方法
[例2] 下列有关平板划线的操作，正确的是( )
A．使用已灭菌的接种环、培养皿，操作过程中不再灭菌
B．打开含菌种的试管需通过火焰灭菌，取出菌种后需马上塞上棉塞
C．将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划3～5条平行线即可
D．最后将平板倒置，放入培养箱中培养
[解析] 在培养基上接种时，一定要做到无菌操作，以防止杂菌污染影响实验或研究的结果。微生物无处不在，包括空气中也充满了各种微生物，所以无菌操作显得很困难，但在酒精灯火焰附近约10
cm的四周为无菌区，因而菌种试管和待接种试管管口不能离开火焰附近，接种环、棉塞也不能离开火焰附近。接种完毕之后为了防止菌体污染，要在火焰上灼烧管口和接种环。为防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染，应将平板倒置。
[答案] D
易错提醒 要建立有菌观念，接种用具、器皿、空气中都充满了微生物，都有被污染的可能，必须严格地消毒灭菌。同时，在实验室中，不可吃东西、喝水，离开时一定要洗手，以防被微生物感染。使用过的培养基要经过高压蒸汽灭菌后才能丢弃，以免污染环境。
[随堂基础巩固]
1．下列叙述正确的是( )
A．培养基是为微生物的生长繁殖提供营养的基质
B．培养基只有两类：液体培养基和固体培养基
C．固体培养基中加入少量水即可制成液体培养基
D．微生物在固体培养基上生长时，可以形成肉眼可见的单个细菌
解析：选A 培养基是人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。培养基的种类根据划分依据的不同而不同，如根据化学成分可分为天然培养基和合成培养基。固体培养基是液体培养基添加凝固剂形成的，其他成分均相同。单个的微生物形体微小，肉眼无法看到，必须借助仪器才能看到，在固体培养基上用肉眼观察到的是一个菌落。
2．下列操作错误的是( )
A．用酒精擦拭双手
B．用氯气消毒水源
C．实验室用紫外线进行消毒
D．玻璃器皿(吸管、培养皿)用酒精直接擦拭即可达到彻底灭菌的目的
解析：选D 玻璃器皿、金属用具等耐高温、需要保持干燥的物品，应采用干热灭菌法进行灭菌，而用酒精直接擦拭达不到彻底灭菌的目的。
3．下列关于牛肉膏蛋白胨固体培养基的制备，叙述错误的是( )
A．操作顺序为计算、称量、溶化、倒平板、灭菌
B．将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯
C．待培养基冷却至50
℃左右时进行倒平板
D．等平板冷却凝固约5～10
min后将平板倒过来放置
解析：选A 制备牛肉膏蛋白胨固体培养基时，其操作顺序为计算―→称量―→溶化―→灭菌―→倒平板；由于牛肉膏比较黏稠，称量时可连同称量纸一同放入烧杯；待培养基冷却至50
℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板；平板冷凝后，应将平板倒过来放置，以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
4．某研究小组从有机废水中分离微生物用于废水处理。下列叙述正确的是( )
A．培养基分装到培养皿后进行灭菌
B．转换划线角度后需灼烧接种环再进行划线
C．接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养
D．培养过程中每隔一周观察一次
解析：选B 培养微生物过程中应先灭菌再倒平板；每一次划线前都要进行接种环的灼烧灭菌；接种后的培养皿应在恒温培养箱中进行培养，光照会影响温度等条件；培养过程中观察间隔的时间一般不超过24
h。
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下列关于平菇培养的操作程序，正确的是( )
A．配制牛肉膏蛋白胨培养基，接种，高压蒸汽灭菌，培养
B．配制牛肉膏蛋白胨培养基，高压蒸汽灭菌，接种，培养
C．配制棉子壳培养基，接种，高压蒸汽灭菌，培养
D．配制棉子壳培养基，高压蒸汽灭菌，接种，培养
解析：选D 培养平菇常用的培养基有棉子壳、花生饼、玉米芯等，具体的操作程序是：配制培养基，高压蒸汽灭菌，接种，培养。
2．下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养微生物营养的描述错误的是( )
A．氮源物质为该微生物提供必要的氮素
B．碳源物质也是该微生物的能源物质
C．无机盐是该微生物不可缺少的营养物质
D．水是该微生物的营养要素之一
解析：选B 该碳源是CO2，属于无机物，不能作为微生物的能源物质。
3．无菌技术包括以下几个方面的叙述，其中错误的是( )
A．对培养操作的空间、操作者的衣着和手进行灭菌
B．对培养器皿、接种用具和培养基等进行灭菌
C．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
D．实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品相接触
解析：选A 灭菌是采用强烈的理化因素对用于微生物培养的培养皿、接种用具和培养基进行处理，使物体内外一切微生物，包括芽孢和孢子都要被杀死；实验操作者的衣着和手以及操作空间只能进行消毒。
4．关于实验室培养和纯化大肠杆菌过程中的部分操作，下列说法正确的是( )
A．配制培养基、倒平板、接种需要在酒精灯火焰旁进行
B．倒平板时，倒入的培养基冷却后盖上培养皿的皿盖
C．划线接种时，灼烧接种环后立即进行再次划线
D．划线接种结束后，需将平板倒置后放入培养箱中培养
解析：选D 倒平板、接种需要在酒精灯火焰旁进行，配制培养基不需要在酒精灯火焰旁进行，A错误；倒入培养基后应立即盖上培养皿的皿盖，冷却后将平板倒过来放置，B错误；划线接种时，灼烧接种环后要待其冷却后才能进行再次划线，C错误；划线接种结束后，需将平板倒置后放入培养箱中培养，D正确。
5．将接种后的培养基和一个未接种的培养基都放入37
℃恒温箱的目的是( )
A．对比观察培养基有没有被微生物利用
B．对比分析培养基是否被杂菌污染
C．没必要放入未接种的培养基
D．为了下次接种时再使用
解析：选B 放入未接种的培养基，起到对照作用，可确定培养基是否被杂菌污染。
6．为了保存菌种的纯净需要进行菌种的保藏，下列有关叙述错误的是( )
A．对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法
B．临时保藏的菌种一般是接种到试管的斜面培养基上
C．临时保藏菌种容易被污染或发生变异
D．对于需要长期保存的菌种，可以采用低温－4
℃保藏的方法
解析：选D 对于需要长期保存的菌种，可采用甘油管藏法，即在3
mL甘油瓶中加入1
mL的甘油后灭菌，将1
mL的菌液转移到甘油瓶中，放在－20
℃的冷冻箱中保存。
7．平板划线法和稀释涂布平板法是接种微生物的两种常用方法，下列描述正确的是( )
A．都要将菌液进行一系列的梯度稀释
B．平板划线法是将不同稀释度的菌液通过接种环连续划在固体培养基表面
C．稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液倒入液体培养基上进行培养
D．都会在培养基表面形成单个的菌落
解析：选D 平板划线法不需要进行梯度稀释，稀释涂布平板法需要将不同稀释度的菌液涂布到固体培养基的表面。平板划线法和稀释涂布平板法都能在培养基表面形成单个的菌落。
8.右面是微生物平板划线示意图。划线的顺序为①②③④⑤。下列叙述正确的是( )
A．在五个区域中划线前后都要对接种环和培养基进行灭菌
B．划线操作时完全打开皿盖，划完立即盖上
C．接种时不能划破培养基，否则难以达到分离单菌落的目的
D．第①区和第⑤区的划线最终要连接起来，以便比较前后的菌落数
解析：选C 在每次划线前后都要对接种环进行灭菌；进行划线操作时，左手将皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖；注意接种时不能划破培养基，否则难以达到分离单菌落的目的；划线时第①区和第⑤区的划线不能相连。
二、非选择题(共26分)
9．(12分)回答下列微生物培养的问题：
(1)如表是某培养液的成分及含量，该培养液培养的微生物同化作用类型是________；若用此培养液培养固氮微生物，则应除去的成分是__________，应加入的物质是________。
编号
①
②
③
④
⑤
⑥
成分
(NH4)HCO3
KH2PO4
CaSO4
FeCl2
维生素
水
含量
0.5
g
3.0
g
0.5
g
0.5
g
少许
1
000
mL
(2)下表为牛肉膏蛋白胨培养基的成分列表，据此回答：
成分
牛肉膏
蛋白胨
NaCl
H2O
含量
0.5
g
1
g
0.5
g
100
mL
①牛肉膏、蛋白胨在培养基中的作用是提供__________、________、________等营养。
②要用表中所给材料配制观察细菌菌落状况的培养基，还需添加的成分是________。
③表中各成分含量确定的原则是________________________________________________________________________。
④培养基配制好后，分装前应进行的工作是__________。
⑤从配制培养基直到培养完成，所采用的预防杂菌感染的方法0是______________、______________、______________等。
(3)微生物接种的方法很多，最常用的是______________和________。
解析：(1)培养基中不含有机碳源，可判断培养的生物同化作用类型为自养型；若用此培养液培养固氮微生物，则应除去氮源(NH4)HCO3，但需加入有机物提供碳源。(2)根据所培养微生物对各营养成分的需要量配制培养基的成分，若要观察细菌菌落状况需用固体培养基，还需添加琼脂；微生物培养时需对培养基、接种工具进行无菌处理，并进行严格的无菌操作。(3)常用的微生物接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。
答案：(1)自养型 (NH4)HCO3(或①) 有机物
(2)①碳源 氮源 维生素(或磷酸盐等) ②琼脂(凝固剂) ③所培养微生物对各营养成分的需要量 ④调整pH ⑤高压蒸汽灭菌 烧灼接种环 酒精棉擦手(或棉塞塞试管口、在火焰旁接种) (3)平板划线法 稀释涂布平板法
10．(14分)炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患传染病。炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列，菌落呈卷发状。对炭疽病疑似患者，可根据噬菌体的宿主专一性，通过实验确诊。
(1)细菌培养：采集疑似患者的样本，分离培养，获得可疑菌落。
(2)细菌鉴定：实验流程如图所示：
①对配制的液体培养基等需采取________方法灭菌；实验所用液体培养基的碳源为________(填“无机碳”或“有机碳”)。
②挑选可疑菌落制片后，用____________观察，可看到呈竹节状排列的杆菌。
③接种可疑菌后，35
℃培养24
h，液体培养基变浑浊，原因是________________。对照组试管中应加入________，与实验组同时培养6
h后，若实验组液体培养基的浑浊度比对照组________(填“高”或“低”)，则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染；反之则排除。
④对排除的疑似患者及易感人群，可接种炭疽杆菌疫苗，刺激机体产生相应抗体，与产生抗体相关的细胞除T细胞、B细胞外，还有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：①培养基应用高压蒸汽方法进行灭菌。炭疽杆菌同化类型为异养型，应选有机碳作为其碳源。②微生物个体小，肉眼观察不到，必须借助显微镜才能观察到菌体特征。③在液体培养基中，细菌大量繁殖会导致培养液变浑浊；该实验中实验变量为是否加入噬菌体，所以对照组除不加噬菌体外，其他处理都应该和实验组保持一致(即应加入不含噬菌体的生理盐水)。噬菌体可破坏细菌细胞，从而使培养液变清。④在特异性免疫的感应阶段，吞噬细胞参与了对抗原的摄取、处理和呈递，效应B(浆)细胞是直接产生抗体的细胞。
答案：(2)①高压蒸汽(98
kPa蒸汽) 有机碳
②显微镜
③细菌大量繁殖 等量生理盐水 低
④吞噬细胞、效应B(浆)细胞
1.培养基中含有水、无机盐、碳源、氮源和生长因子等营养物质。
2．实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌等。
3．固体培养基的配制过程为：计算―→称量―→溶化―→灭菌―→倒平板。
4．平板划线法和稀释涂布平板法是微生物接种的常用方法。
5．消毒的目的是杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物；灭菌则是杀死物体内外所有的微生物，包括孢子和芽孢。阶段质量检测(二) 微生物的培养与应用
(A卷 学业水平达标)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．平板冷凝后，要将平板倒置，其原因是( )
A．接种时再拿起来方便
B．在皿底上标记日期等方便
C．正着放置容易破碎
D．防止皿盖上的冷凝水珠落入培养基造成污染
解析：选D 平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面湿度也比较高。将平板倒置，可以使培养基表面的水分更好地挥发，防止皿盖上水珠落入培养基，造成污染。
2．产生标准形态菌落的细菌的最初数目和培养基分别是( )
A．一个细菌、液体培养基
B．许多细菌、液体培养基
C．一个细菌、固体培养基
D．许多细菌、固体培养基
解析：选C 菌落是一个或几个细菌的子细胞群体，在固体培养基上有一定的形态，肉眼可见，而液体培养基不具备该条件。
3．需要在火焰旁操作的有( )
①土壤取样 ②称取土壤 ③稀释土壤溶液
④涂布平板 ⑤微生物的培养
A．①②③④⑤
B．②③④⑤
C．③④⑤
D．②③④
解析：选D 为了防止杂菌污染，称取土壤、稀释土壤和涂布平板均应在酒精灯火焰旁进行，土壤取样不用在火焰旁进行，但所用器具均应先灭菌再使用；微生物的培养在恒温箱中进行，无需灭菌。
4．下列关于微生物培养的叙述，错误的是( )
A．获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌入侵
B．高温灭菌的目的是杀死微生物的细胞、孢子、芽孢
C．划线分离可在培养基上获得均匀分布的单菌落
D．稀释涂布平板法易获得单菌落和计数活菌数目
解析：选C 获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌入侵；高温灭菌的目的是杀死微生物的细胞、孢子、芽孢；稀释涂布平板法易获得单菌落和计数活菌数目；划线分离可在培养基上获得单菌落，但不是均匀分布的。
5．下列有关平板划线接种法的操作错误的是( )
A．将接种环放在火焰上灼烧
B．将已冷却的接种环伸入菌液中蘸取一环菌液
C．在挑取菌种前和接种完毕后均要将试管口通过酒精灯火焰
D．划线时要将最后一区的划线与第一区的划线相连
解析：选D 划线时最后一区的划线与第一区的划线不能相连。
6．制备各种牛肉膏蛋白胨固体培养基，倒平板的具体描述正确的是( )
①待培养基冷却至40
℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板
②将灭过菌的培养皿放在桌面上，左手拔出棉塞
③右手拿锥形瓶，使瓶口迅速通过火焰
④用左手的拇指和食指打开皿盖
⑤右手将锥形瓶中培养基倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖
⑥等待平板冷却5～10
s，将平板倒过来放置，使皿盖在下，皿底在上
A．①③④⑤
B．④⑤⑥
C．③⑤
D．①②④⑥
解析：选C 待培养基冷却至50
℃左右，在酒精灯火焰附近倒平板；将灭过菌的培养皿放在火焰旁的桌面上，左手拔出棉塞，用左手将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，等待平板冷却凝固5～10
min后，将平板倒过来放置。
7．在农田土壤的表层自生固氮菌较多。将用表层土制成的稀泥浆接种到特制的培养基上培养，可将自生固氮菌与其他细菌分开，对培养基的要求是( )
①加抗生素 ②不加抗生素 ③加氮素 ④不加氮素 ⑤加葡萄糖 ⑥不加葡萄糖 ⑦37
℃恒温箱中培养 ⑧28～30
℃温度下培养
A．①③⑤⑦
B．②④⑥⑧
C．②④⑤⑧
D．①④⑥⑦
解析：选C 自生固氮菌有固氮功能，因此培养基中不需要加氮素；细菌对抗生素敏感，因此，不能加抗生素；自生固氮菌是异养型的，应加葡萄糖；其生长繁殖的适宜温度是28～30
℃。
8．若将酵母菌和圆褐固氮菌混合在一起，可采用下列哪组培养基将它们分开( )
A．加食盐的培养基和牛肉膏、蛋白胨培养基
B．固体培养基和液体培养基
C．加伊红—美蓝的培养基和含硝酸盐的培养基
D．加青霉素的培养基和无氮培养基
解析：选D 青霉素可杀死原核生物如细菌，酵母菌为真菌，因而不会被杀死。圆褐固氮菌是固氮菌，无氮源也能存活，但酵母菌无法存活，借此可分离两种微生物。
9．细菌分离与计数实验操作过程应注意( )
①无菌操作 ②做好标记 ③规划时间 ④土样灭菌
A．①②③④
B．②③④
C．①②③
D．①②
解析：选C 由于本实验操作复杂，目的是对细菌进行分离和计数，整个过程需要无菌操作，如取土样时用到的小铁铲和盛土样的信封及容器等均需灭菌，土样称量、样品稀释及涂布平板等操作均在火焰旁进行；本实验用到的平板和试管比较多，为避免混淆，最好在使用前就做好标记；本实验耗时较长，需事先规划好时间，以便提高工作效率，在操作时更加有条不紊。
10.在涂布有大肠杆菌的培养基上进行抑菌实验，在a、b、c处分别贴浸有不同抗生素(浓度相同)的无菌滤纸片，d处滤纸片浸有无菌水。培养后的结果如图所示。以下判断错误的是( )
A．a处抑菌效果小于b处
B．b处的滤纸片没有沥干
C．c处抗生素无效
D．d为对照
解析：选A 培养皿中不同滤纸片四周透明圈的大小不同，透明圈越大，说明浸有的抗生素抑菌效果越好。a处的透明圈并不小于b处；b处不是圆形的透明圈，可能是滤纸片没有沥干，抗生素流出滤纸片；c处无透明圈，说明c处抗生素对大肠杆菌无效；d为空白对照。
11．做“微生物的分离与培养”实验时，下列叙述正确的是( )
A．高压灭菌加热结束时，打开放气阀使压力表指针回到零后，开启锅盖
B．倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上
C．为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落
D．用记号笔标记培养皿中菌落时，应标记在皿底上
解析：选D 在高压灭菌的操作过程中，加热结束后应让灭菌锅内温度自然下降，待压力表的指针指到零时，打开放气阀，旋松螺栓，打开盖子。倒平板时，用左手将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，而不是完全取下放到一边。接种环经火焰灼烧灭菌后应在火焰旁冷却后，再用其挑取菌落。在微生物的培养中，一般将培养皿倒置，在皿底上用记号笔做标记。
12．漆酶属于木质素降解酶类，在环境修复、农业生产等领域有着广泛用途。下图是分离、纯化和保存漆酶菌株的过程，相关叙述错误的是( )
A．生活污水中含有大量微生物，是分离产漆酶菌株的首选样品
B．筛选培养基中需要加入漆酶的底物，通过菌落特征挑出产漆酶的菌落
C．在涂布平板上长出的菌落，再通过划线进一步纯化
D．若要长期保存菌株可采用甘油管藏的方法
解析：选A 生活污水中含木质素的物质相对较少，产漆酶菌株也较少，不宜作为分离产漆酶菌株的样品；产漆酶菌株可降解木质素，在筛选培养基中加入木质素可筛选产漆酶的菌株，筛选时可通过菌落特征挑出产漆酶的菌落；在涂布平板上生长的菌落可能还有其他杂菌，可再通过平板划线法进一步纯化；对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法，即在－20
℃的冷冻箱中保存。
二、非选择题(共52分)
13．(16分)莠去津是一种含氮农药，在土壤中不易降解，为修复被其污染的土壤，可按下面程序选育能降解莠去津的细菌(目的菌)。请据图回答(已知莠去津在水中溶解度低，含过量莠去津的固体培养基不透明)。
(1)由图推断，从A瓶到C瓶液体培养的过程称为______________，目的是__________________________。
(2)在将C瓶菌种接种到固体培养基之前通常要进行________________，将菌种接种到固体培养基的方法有平板划线法和__________________法，从图中看本实验采用的是__________(填“前者”或“后者”)。
(3)一段时间后，培养基出现无透明圈和有透明圈两种菌落，我们筛选的目的菌是菌落中________的细菌，该菌落生长所需的氮元素主要来自__________。
(4)为弄清固体培养基中的非目的菌落来自C瓶菌种还是培养基，应如何设置对照组？__________________________________________________________________________。
解析：(1)图中从A瓶到C瓶液体培养的过程称为选择培养，目的是初步选择能降解莠去津的细菌(目的菌)并提高其密度。(2)将菌种接种到固体培养基的方法有平板划线法和稀释涂布平板法两种，由图中固体培养基上的菌落分布可知，该接种方法是稀释涂布平板法，包括梯度稀释操作和涂布平板操作。(3)根据题目信息“莠去津在水中溶解度低，含过量莠去津的固体培养基不透明”可知，能够降解莠去津的目的菌会使菌落周围出现透明圈，因此可以选择菌落周围存在透明圈的细菌。由于培养基中只有莠去津一种氮源，因此分解莠去津的微生物所需的氮元素主要由莠去津提供。(4)为弄清固体培养基中的非目的菌落来自C瓶菌种还是培养基，应设置灭菌后不接种菌种的培养基，与实验组放在相同条件下培养，若培养基上无菌落出现，则非目的菌落一定来自C瓶菌种，若培养基上出现菌落，则说明非目的菌落可能来自培养基。
答案：(1)选择培养 初步选择能降解莠去津的细菌(目的菌)并提高其密度 (2)梯度稀释 稀释涂布平板 后者 (3)有透明圈 莠去津 (4)配制的培养基灭菌后不接种菌种，与实验组放在相同条件下培养
14．(16分)临床使用抗生素前，有时需要做细菌耐药实验。实验时，首先要从病人身上获取少量样本，然后按照一定的实验步骤操作，以确定某致病菌对不同抗生素的敏感性。回答下列问题：
(1)为了从样本中获取致病菌单菌落，可用______法或__________________________________法将样本接种于固体培养基表面，经过选择培养、鉴别等步骤获得。
(2)取该单菌落适当稀释，用________法接种于固体培养基表面，在37
℃培养箱中培养24
h，使其均匀生长，布满平板。
(3)为了检测该致病菌对于抗生素的敏感性，将分别含有A、B、C、D四种抗生素的滤纸片均匀置于该平板的不同位置上，培养一段时间后，含A的滤纸片周围出现透明圈，说明该致病菌对抗生素A________；含B的滤纸片周围没有出现透明圈，说明该致病菌对抗生素B__________；含C的滤纸片周围的透明圈比含A的小，说明________________________________；含D的滤纸片周围的透明圈也比含A的小，且透明圈中出现了一个菌落，在排除杂菌污染的情况下，此菌落很可能是抗生素D的________。
(4)根据上述实验结果，为达到抗菌目的，最好选用抗生素________。
解析：(1)微生物的常用分离方法为划线法和稀释涂布平板法。(2)能够使菌落均匀生长、布满平板的接种方法为涂布法。(3)(4)含A的滤纸片周围出现透明圈，说明该致病菌对抗生素A敏感；含B的滤纸片周围没有出现透明圈，说明该致病菌对抗生素B不敏感；含C的滤纸片周围的透明圈比含A的小，说明该致病菌对C的敏感性比对A的弱；含D的滤纸片周围的透明圈比含A的小，且透明圈中出现了一个菌落(排除杂菌污染)，说明该致病菌可能对抗生素D产生了抗药性。
答案：(1)划线 稀释涂布平板(或涂布) (2)涂布 (3)敏感 不敏感 该致病菌对C的敏感性比对A弱 耐药菌 (4)A
15．(20分)人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃，可用来发酵处理秸秆，提高秸秆的营养价值。为了增强发酵效果，研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株，并对其降解纤维素能力进行了研究。请回答下列问题：
(1)在样品稀释和涂布平板步骤中，下列选项不需要的是________(填序号)。
①酒精灯 ②培养皿 ③显微镜 ④无菌水
(2)在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是________________________________________________________________________
________________________。
(3)向试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口粘附有培养基，需要用酒精棉球擦净的原因是________________________________________________________________________
________________________。
(4)刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。研究人员在刚果红培养基平板上，筛到了几株有透明降解圈的菌落(见右图)。图中降解圈大小与纤维素酶的____________有关。图中降解纤维素能力最强的菌株是______(填图中序号)。
(5)研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4，在不同温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果见下图，推测菌株________更适合用于人工瘤胃发酵，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)在样品稀释和涂布平板过程中，需要在酒精灯火焰附近进行操作，培养皿用于盛放培养基并培养细菌，无菌水做稀释的溶剂，此处唯一用不到的是显微镜。(2)在涂布平板时，要取少量菌悬液滴加到培养基表面，因为如果滴加菌悬液量过多，菌悬液就会堆积在培养基表面，影响分离效果。(3)在向试管内分装含琼脂的培养基时，如果试管口粘附有培养基，就很容易使棉塞受到污染，因此，需要用无菌的酒精棉球将试管口擦拭干净。(4)因为刚果红可以与纤维素形成红色复合物，且不与纤维素降解产物反应。所以在刚果红培养基平板上，菌落周围有透明降解圈是纤维素被降解的结果，降解圈大小由纤维素酶的活性和量决定。图中菌落①周围的降解圈最大，因此其降解纤维素的能力最强。(5)考虑到人工瘤胃的发酵过程会使发酵液酸性增加，温度升高，在这个前提下观察在不同温度和pH条件下测得的发酵液中酶活性的结果图，从图中可以看出，在高温和低pH条件下都是J4菌株中的纤维素酶的活性较高，因而该菌株更适合用于人工瘤胃发酵。
答案：(1)③ (2)培养基表面的菌悬液会出现积液，导致菌体堆积，影响分离效果 (3)避免培养基污染棉塞 (4)量与活性 ① (5)J4 发酵过程会产热和产酸，J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
筛选菌株的思路及计数
[自读教材·夯基础]
1．筛选菌株的思路
(1)自然界中目的菌株的筛选：
①依据：根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。
②实例：PCR技术过程中用到的耐高温的Taq
DNA聚合酶，就是从热泉中筛选出来的Taq细菌中提取出来的。
(2)实验室中目的菌株的筛选：
①原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时抑制或阻止其他微生物的生长。
②方法：利用选择培养基分离。
a．选择培养基：允许特定微生物生长，同时阻止或抑制其他种类微生物生长的培养基。
b．实例：选择分解尿素的细菌的培养基，以尿素作为唯一氮源，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。
2．统计菌落数目
(1)常用方法：稀释涂布平板法。
①原理
②计数原则：一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。
③结果分析：统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。原因是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。
(2)其他方法：利用显微镜直接计数。
1．阅读教材P22第一段旁栏中的相关内容，并思考回答下列问题。
(1)从物理性质上划分，此培养基属于哪类培养基？从功能上划分呢？
提示：固体培养基，因为加入了凝固剂琼脂。从功能上看属于选择培养基。
(2)在培养基的配方中，为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是什么物质？
提示：碳源主要是葡萄糖，氮源是尿素。
(3)该培养基对微生物是否具有选择作用？如果具有，是如何进行选择的？
提示：该培养基对微生物有选择作用。该培养基以尿素为唯一氮源，只允许能以尿素作为氮源的微生物生长。
2．阅读教材P22中部楷体字部分，思考：
哪位同学的结果更接近真实值？他们的实验需要改进吗？如果需要，如何改进？
提示：第一位同学只涂布了1个平板，没有设置重复组，因此结果不具有说服力。第二位同学考虑到设置重复组的问题，涂布了3个平板，但是，其中1个平板的计数值结果与另2个相差太远，说明在操作过程中可能出现了错误，因此，不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值，这两位同学的实验都需要改进。在设计实验时，一定要涂布至少3个平板作为重复组，才能增强实验的说服力与准确性。在分析实验结果时，一定要考虑所设置的重复组的结果是否一致。结果不一致，意味着操作有误，需要重新实验。
3．阅读教材P23上部的楷体字部分，请帮助A同学设置对照实验，以排除其他同学所质疑的可能影响实验结果的因素。
提示：
可能原因
实验验证
结 论
所取土样不同
其他同学用与A同学一样的土样进行实验
若结果与A同学的一致，则说明A无误；若结果与A同学的不一致，则说明A同学操作失误或培养基配制有问题
培养基污染或操作失误
将A同学配制的培养基在不加土样的情况下进行培养，作空白对照
若有菌落出现，则说明培养基污染；若无菌落出现，则说明未被污染
[跟随名师·解疑难]
1．选择培养基的类型及作用
(1)在培养基中加入某种化学物质。如加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌；加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌。这里的加入指的是在培养基的培养成分的基础上加入。
(2)改变培养基中的营养成分。如培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物，因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。
(3)改变微生物的培养条件。如将培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物。
2．统计菌落数目
(1)稀释涂布平板法：
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。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。
②注意事项：
a．设置重复组：同一稀释度下，至少涂布3个平板作为重复组，才能增强实验的说服力与准确性。分析结果时，需考虑重复组的结果是否一致，结果不一致，意味着操作有误，需要重新实验。
b．设置对照：目的是排除实验中非测试因素对实验结果的影响，提高实验的可信度。
③计算公式：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M。
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。
M：代表稀释倍数。
(2)显微镜直接计数法：
①原理：此法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缺点：不能区分细菌的死活。
③方法：用计数板计数。计数板是一块特制的载玻片，上面有一个特定的面积为1
mm2和高为0.1
mm的计数室，在1
mm2的面积里又被划分成25个(或16个)中格，每个中格进一步划分成16个(或25个)小格，但计数室都是由400个小格组成的。如下图所示：
④计算公式：每毫升原液所含细菌数＝每小格平均细菌数×400×10
000×稀释倍数。
实验设计及操作提示
[自读教材·夯基础]
1．实验设计流程
2．菌种鉴定
(1)原理：分解尿素的细菌合成的脲酶将尿素分解为氨，使培养基的碱性增强。
(2)方法：在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂培养细菌，若指示剂变红，可确定该种细菌能够分解尿素。
1．为什么分离不同的微生物要采用不同的稀释度？
提示：土壤中各类微生物的数量不同，因此，为获得不同类型的微生物，就需要按不同的稀释度进行分离，同时还应当有针对性地提供选择培养的条件。
2．当第一次测定时为什么要将稀释的范围放宽一些？
提示：为确保能从中选择出菌落数在30～300之间的平板进行计数。
3．为什么要选取菌落数目稳定时的记录作为结果？
提示：防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。
[跟随名师·解疑难]
1．操作中的注意事项
(1)无菌操作：铁铲和信封都要灭菌。称取土壤、将称好的土样倒入锥形瓶、稀释土壤溶液，每一步都要在酒精灯的火焰旁进行。
(2)做好标记：如在培养皿上注明培养基种类、培养日期以及培养样品的稀释度等。
2．结果分析与评价
内 容
现 象
结 论
有无杂菌污染的判断
未接种的培养基上无菌落生长
未被杂菌污染
选择培养基的筛选作用
牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数大于选择培养基上的菌落数
选择培养基具有筛选作用
样品的稀释操作
得到2个或2个以上菌落数目在30～300的平板
操作成功
重复组的结果
若选择同一种土样，统计结果应接近
选择培养基的特点和应用
[例1] 下表是某微生物培养基的配方。请分析回答下列问题：
编号
①
②
③
④
⑤
成分
(NH4)2SO4
KH2PO4
FeSO4
CaCl2
H2O
含量
0.4
g
4.0
g
0.5
g
0.5
g
100
mL
(1)从培养基的营养成分看，此培养基可用来培养的微生物同化作用类型是________。利用该培养基培养微生物时，微生物所需要的碳源来自__________________________。
(2)此表中含有的微生物的营养成分包括________________________。
(3)若除去该培养基中的①后再加入不含氮元素的有机物，则此培养基可培养的微生物种类是________________________。
(4)培养基若加入氨基酸，则它可充当的营养成分是_________________________。
(5)若要观察微生物的菌落的特点，培养基中还应添加的成分是____________________。
[解析] 自养型微生物可以利用空气中的二氧化碳作为碳源，故培养基中可以不含碳源；自生固氮微生物则可以利用空气中的氮气作为氮源，培养基中可以不含氮源；氨基酸中含碳元素和氮元素，可作为微生物的碳源和氮源，还可以满足微生物对特殊营养物质的需求；若要观察微生物的菌落特点，必须使用固体培养基，因此培养基中还应添加凝固剂，如琼脂。
[答案] (1)自养型 空气中的CO2 (2)水、无机盐、氮源 (3)自生固氮微生物 (4)碳源、氮源和特殊营养 (5)凝固剂(琼脂)
归纳拓展 几种常见微生物的分离方法
根据选择培养的菌种的生理代谢特点，加入某种物质或不加入某种物质以达到选择的目的。常见微生物的分离举例如下：
①酵母菌、霉菌等真菌：用含青霉素的培养基分离；
②金黄色葡萄球菌：用含高浓度食盐水的培养基分离；
③固氮微生物：用缺乏氮源的培养基分离；
④自养型微生物：用含无机碳源的培养基分离；
⑤厌氧型和兼性厌氧型微生物：用普通培养基在无氧条件下分离。
微生物的分离与计数
[例2]
自然界中的微生物往往是混杂生长的。人们在研究微生物时一般要将它们分离提纯，然后进行数量的测定。下面是对大肠杆菌进行数量测定的实验，请回答有关问题。
实验步骤：
(1)制备稀释倍数为102、103、104、105、106的系列稀释液。
(2)选用______________法接种样品。
(3)适宜温度下培养。
结果分析：
(1)测定的大肠杆菌数，在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下几种统计结果，正确可信的是( )
A．一个平板，统计的菌落数是23
B．两个平板，统计的菌落数分别是22和26，取平均值24
C．三个平板，统计的菌落数分别是21、5和52，取平均值26
D．四个平板，统计的菌落数分别是21、30、24和25，取平均值25
(2)一同学在稀释倍数为105的培养基中测得平板上菌落数的平均值为23.4，那么每毫升样品中的菌株数是(涂布平板时所用稀释液的体积为0.2
mL)____________。
(3)用这种方法测定密度，实际活菌数量要比测得的数量________，因为________________________________________________________________________。
(4)某同学在测定大肠杆菌的密度时发现，在培养基上还有其他杂菌的菌落，能否肯定该大肠杆菌的品系被污染了？为什么？
[解析] 实验步骤：(2)若要对大肠杆菌进行计数，常用稀释涂布平板法接种样品。
结果分析：(1)在选取样品时，应选取多个菌落数相差不大的平板计数，取其平均值。
(2)每毫升样品中菌株数＝×稀释倍数，
即23.4÷0.2×106＝1.17×108。
(3)由于菌落可能由1个或多个细菌连在一起生长而成的，所以实际活菌数量比测得数量多。
(4)污染的原因可能是菌种不纯，也可能是培养基灭菌不彻底或接种过程操作不当。
[答案] 实验步骤：(2)稀释涂布平板
结果分析：(1)D (2)1.17×108 (3)多 当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察的是一个菌落 (4)不能。因为不能排除杂菌来自培养基或培养过程。
易错提醒 本题易错原因是不理解菌落数目的统计规则。实验时，每一个浓度至少涂布三个平板，以增强实验的说服力和准确性。当样品的稀释倍数足够高时，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。计数时选择菌落数在30～300的平板计数，若某两个或多个稀释浓度下获得的菌落数符合条件时，再看两者菌落数的比值：若小于2，则取两者的平均值；若大于2，则取小者。
[随堂基础巩固]
1．在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基称作( )
A．鉴别培养基
B．加富培养基
C．选择培养基
D．基础培养基
解析：选C 鉴别培养基是在培养基中加入某种特殊化学物质，微生物的代谢产物与特殊化学物质发生特定化学反应，产生明显特征变化；加富培养基一般用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物；基础培养基是含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基，例如牛肉膏蛋白胨培养基；选择培养基是在培养基中加入特殊营养物质或化学物质，抑制不需要微生物的生长，有利于所需微生物生长的培养基。
2．请选出下列正确的操作步骤( )
①土壤取样 ②称取10
g土壤，加入盛有90
mL无菌水的锥形瓶中 ③吸取0.1
mL进行平板涂布 ④依次稀释至101、102、103、104、105、106、107稀释度
A．①→②→③→④
D．①→③→②→④
C．①→②→④→③
D．①→④→②→③
解析：选C 在分离土壤中某细菌时，应先选取土样(10
g)，然后加无菌水获得土壤浸出液，并进行不同倍数稀释，最后将稀释液涂布到培养基表面进行培养，并分离和计数。
3．某研究小组欲研究被石油污染过的土壤中细菌的数量，并从中筛选出能分解石油的细菌。下列操作错误的是( )
A．称取和稀释被污染的土壤时应在火焰旁
B．用以石油为唯一碳源的培养基进行筛选
C．分离菌种时可采用稀释涂布平板法接种
D．对细菌进行计数时宜采用平板划线法接种
解析：选D 微生物的分离和培养的关键技术是无菌操作，因此在微生物的分离和培养的过程中称取和稀释土壤时应在火焰旁进行；阅读题干可知实验目的是筛选出能分解石油的细菌，培养基的配方应以石油为唯一碳源；对微生物进行分离和计数，应该用稀释涂布平板法；分离菌种常用的接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法，但对活菌进行计数常用稀释涂布平板法而不能用平板划线法。
4．(2014·新课标Ⅱ)为了调查某河流的水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌分离等工作。回答下列问题：
(1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是________________________________；然后，将1
mL水样稀释100倍，在3个平板上用涂布法分别接入0.1
mL稀释液；经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为39、38和37。据此可得出每升水样中的活菌数为________________________________________________________________________。
(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环通过________灭菌，在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线。这样做的目的是_________
________________________________________________________________________。
(3)示意图A和B中，________表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。
(4)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。结果发现：振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是：振荡培养能提高培养液中____________的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高________的利用率。
解析：(1)为了检测培养基平板灭菌是否合格，可在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间。0.1
mL稀释液中平均有38个活菌，可推测每升水样中的活菌数＝38×10×100×1
000＝3.8×107(个)。(2)接种环、接种针或其他金属用具直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，可以迅速彻底地灭菌。在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，其目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。(3)比较两图可以看出，A是用平板划线法接种培养后得到的结果，B是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。(4)由于振荡培养可以提高培养液中溶解氧的含量，还可以使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率，因此振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。
答案：(1)检测培养基平板灭菌是否合格 3.8×107 (2)灼烧 将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落 (3)B (4)溶解氧 营养物质
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下列关于土壤取样的叙述错误的是( )
A．土壤取样，应选取肥沃、湿润的土壤
B．先铲去表层土3
cm左右，再取样
C．取样用的小铁铲和信封在使用前不用灭菌
D．应在火焰旁称取土壤
解析：选C 微生物的培养要注意无菌操作，土壤取样用的小铁铲和信封在使用前需灭菌，后续稀释等操作均需在火焰旁进行。
2．可以鉴定出分解尿素的细菌的方法是( )
A．以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂
B．以尿素为唯一氮源的培养基中加入二苯胺试剂
C．以尿素为唯一氮源的培养基中加入苏丹Ⅲ试剂
D．以尿素为唯一氮源的培养基中加入双缩脲试剂
解析：选A 在以尿素为唯一氮源的培养基中，不能分解尿素获得氮源的细菌不能生长，而分解尿素的细菌能以尿素为氮源，将尿素分解为氨，使pH升高。若培养基中加入酚红指示剂，指示剂将变红。此培养基既属于选择培养基，又属于鉴别培养基。
3．用来判断选择培养基是否起到了选择作用需要设置的对照是( )
A．未接种的选择培养基
B．未接种的牛肉膏蛋白胨培养基
C．接种了的选择培养基
D．接种了的牛肉膏蛋白胨培养基
解析：选D 选择的目的是为了分离、筛选，对照遵循的原则是单一变量，因此用接种了的普通培养基和选择培养基进行对照，在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显多于选择培养基上的数目。
4．在土壤中分解尿素的细菌的分离与计数实验操作中，对使用的平板和试管要进行标记，以下说法正确的是( )
A．对培养皿仅需注明培养基的种类即可
B．一般在使用之后进行标记
C．由于试管用得较多，只需对试管进行标记即可
D．标记的目的主要是为了防止实验中平板、试管等的混淆
解析：选D 本实验使用的平板和试管较多，为避免混淆，应在使用前就做好标记。标记时要注明培养基种类、培养日期以及平板上培养样品的稀释度等。
5．下列关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述，错误的是( )
A．用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板
B．取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1
mL，分别涂布于各组平板上
C．将实验组和对照组平板倒置，37
℃恒温培养24～48
h
D．利用稀释涂布平板法只能分离微生物不能对微生物进行计数
解析：选D 检测土壤中细菌总数，用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板；取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1
mL，分别涂布于各组平板上；将实验组和对照组平板倒置，37
℃恒温培养24～48
h；用稀释涂布平板法可以分离微生物也可以对微生物进行计数。
6．通过选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物。在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌的生长；在培养基中加入10%的酚可以抑制细菌和霉菌的生长。利用上述方法能从混杂的微生物群体中分别分离出( )
①大肠杆菌 ②霉菌 ③放线菌 ④固氮细菌
A．④②③
B．①②③
C．①③④
D．只有③④
解析：选A 缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长，而固氮细菌能生长；在培养基中加青霉素可以抑制细菌和放线菌等原核生物细胞壁的合成，而霉菌属于真核生物，故能生长；在培养基中加入10%的酚可以抑制细菌和霉菌的生长，对放线菌的生长无影响。
7．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 ④不加琼脂
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 分离分解尿素的细菌，应该以尿素为唯一氮源，不能加硝酸盐来提供氮源。另外还要加葡萄糖提供碳源，加琼脂作为凝固剂，制成固体培养基，利于细菌的分离、鉴定、计数等。
8．实验测定链霉素对3种细菌的抗生素效应，用3种细菌在事先准备好的琼脂平板上画3条等长的平行线(3条线均与图中的链霉素带接触)，将平板置于37
℃条件下恒温培养3天，结果如图所示。从实验结果分析，以下叙述错误的是( )
A．链霉素能阻止结核菌的生长
B．链霉素对结核菌比对霍乱菌更有效
C．链霉素对结核菌比对伤寒菌更有效
D．链霉素可以用于治疗伤寒病人
解析：选D 图中细菌生长区离链霉素带越远，说明该菌对链霉素越敏感，即链霉素越能阻止该菌的生长。读题图可知伤寒菌生长区与链霉素带相连接，说明链霉素不能阻止伤寒菌的生长。
二、非选择题(共26分)
9．(12分)图甲是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程，图乙是脲酶基因转录的mRNA部分序列。
(1)图中选择培养基应以________为唯一氮源；鉴别培养基还需添加________作指示剂，产脲酶细菌在该培养基上生长一段时间后，其菌落周围的指示剂将变成________色。
(2)在5个细菌培养基平板上，均接种稀释倍数为105的土壤样品溶液0.1
mL，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。
该过程采取的接种方法是__________________，每克土壤样品中的细菌数量为________×108个；与血细胞计数板计数法相比，此计数方法测得的细菌数较________。
解析：(1)脲酶能够催化尿素分解释放出氨和二氧化碳，因此选择培养基中应以尿素为唯一氮源。挑取单菌落接种到加有酚红指示剂的鉴别培养基中，培养一段时间后，菌落周围的氨增加，pH升高，酚红指示剂将变红。(2)该过程采取的接种方法为稀释涂布平板法。利用稀释涂布平板计数法对细菌进行计数时，应选择菌落数在30～300的平板，因此平板上长出的细菌菌落平均数为(156＋178＋191)÷3＝175个。每克土壤样品中的细菌数为175÷0.1×105＝1.75×108个。血细胞计数板计数法能将死细胞计算在内，而稀释涂布平板计数法只能计数活细胞(只有活细胞才能在平板上生长)，故一般血细胞计数板计数法要比稀释涂布平板计数法的结果大。
答案：(1)尿素 酚红 红 (2)稀释涂布平板法 1.75 少
10．(14分)尿素是一种重要的农业氮肥，不能直接被农作物吸收，只有当土壤中的微生物将尿素分解后才能被植物吸收利用。因此，对土壤中分解尿素的微生物进行分离和鉴定具有重要意义。回答下列问题：
(1)对土壤中分解尿素的微生物的分离过程如下：
第一步：土壤取样。取土样用的工具和盛土样的信封等在使用前都需要__________(填“消毒”或“灭菌”)。
第二步：样品稀释。通常分离不同种类的微生物要采用不同的稀释度，原因是________________________________________________________________________。
第三步：微生物的培养与观察。将一定稀释度的样品接种在以尿素为唯一氮源的培养基上，并在适宜的条件下培养。分解尿素的微生物能在该培养基上生长繁殖，而______________________则不能生长繁殖。
(2)若对土壤悬液进行梯度稀释时，未经振荡而直接取上层悬液进行梯度稀释，用稀释倍数为104的样液涂布到平板上进行培养和计数，统计出的菌落数往往比正确操作统计出的菌落数________。
(3)若要对上述初步筛选出的分解尿素的微生物作进一步的鉴定，需在如表所示培养基配方中添加的物质是________、________。若分离得到的是尿素分解菌，则培养基中pH升高使酚红指示剂变为红色，pH升高的原因是____________________________________________________________________ 。
成分
KH2PO4
Na2HPO4
MgSO4·7H2O
酚红指示剂
尿素
蒸馏水
培养基(含量)
1.4
g
2.1
g
0.2
g
0.01
g
1.0
g
1
000
mL
答案：(1)灭菌 土壤中各类微生物的数量不同 不能利用尿素的微生物 (2)偏高 (3)葡萄糖 琼脂 尿素分解菌合成的脲酶将尿素分解成氨
1.测定微生物数量的常用方法有稀释涂布平板法和显微镜直接计数法。
2．稀释涂布平板法常用来统计活菌的数目，但统计结果往往比活菌数目低。
3．为确保结果准确，一般选择菌落数在30~300的平板上进行计数。
4．只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，因此可用尿素作唯一氮源的选择培养基分离该细菌。
5．鉴定分解尿素细菌的方法是在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，据是否变红进行判断。模块综合检测
(满分：100分 时间：60分钟)
一、选择题(每小题2.5分，共50分)
1．市售腐乳有时口感不好，豆腐较硬，产生此现象的原因不包括( )
A．豆腐块的含水量太低
B．发酵时间太长
C．调味品加入量不足等
D．菌种不纯、菌种变异、菌种老化等
解析：选B 发酵时间长，蛋白质水解彻底，腐乳较软。
2．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 在植物组织培养过程中，如果灭菌不彻底，杂菌会迅速繁殖，与外植体争夺养料，并产生对外植体有毒害的物质，导致实验失败，对实验结果影响最大。不进行严格灭菌对A、B、D项实验结果也有影响，但影响不大。
3．下列不属于微生物常用的分离、纯化方法的是( )
A．单细胞挑取法
B．平板划线法或稀释涂布平板法
C．接斜面法
D．选择培养基分离法
解析：选C 从混杂的微生物群体中获得只含有某一种微生物的过程称为微生物的分离与纯化，常用的分离、纯化方法有：单细胞挑取法、平板划线法等。接斜面法一般是将得到的单菌落接种到试管的固体斜面培养基上，以便做鉴定或扩大培养或保存之用。
4．下列关于培养基的叙述，错误的是( )
A．氮源、无机盐、水等是微生物生长不可缺少的营养要素
B．根据微生物对碳源需要的差别，使用不同碳源的培养基
C．可在培养基中加入磷酸氢二钾或磷酸二氢钾，用于维持pH的相对稳定
D．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的操作顺序为计算、称量、溶化、倒平板、灭菌
解析：选D 制备牛肉膏蛋白胨固体培养基正确的操作顺序为计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。
5．下列分离纤维素分解菌的实验过程中操作有误的是( )
A．经选择培养后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
B．选择培养这一步可省略，但培养的纤维素分解菌少
C．加刚果红染色后，可在实验组菌落周围出现明显的透明圈
D．对照组可用同样的培养液涂布到不含纤维素的培养基上
解析：选A 选择培养能够增加纤维素分解菌的浓度，经选择培养后的样品浓度较高，需稀释后，才可涂布到鉴别培养基上，以便分离。
6．生物体内的酶很容易降解、失活。洗衣粉中的酶却能较长时间保持活性的原因是( )
A．生物体内的酶活性受温度影响，洗衣粉中的酶不受温度影响
B．洗衣粉中的酶外层有特殊的化学物质层层包裹，保持其活性
C．生物体内的酶是蛋白质，洗衣粉中的酶是无机物
D．以上全部正确
解析：选B 洗衣粉中的酶的催化作用受温度影响，因此用加酶洗衣粉洗涤衣物时，水温要适宜；洗衣粉中的酶用特殊的化学物质层层包裹，使之与洗衣粉中的其他成分隔离，因而能较长时间保持活性；不论是生物体内的酶还是洗衣粉中的酶，都属于有机物，是生物催化剂。
7．下列植物芳香油的提取所选取的原料、相应精油的名称及适宜的提取方法错误的是( )
A．玫瑰花、玫瑰精油、压榨法
B．橘皮、橘皮精油、压榨法
C．茉莉花、茉莉浸膏、萃取法
D．薰衣草茎叶、薰衣草油、蒸馏法
解析：选A 蒸馏法一般适用于提取玫瑰油、薄荷油、薰衣草油等挥发性强的芳香油；压榨法一般适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取；萃取法适用范围较广。
8．下列关于果酒制作过程的叙述，正确的是( )
A．应先去除葡萄的枝梗，再进行冲洗，这样洗得更彻底
B．使发酵装置的温度维持在20
℃左右最好
C．在发酵过程中，需从充气口不断通入空气
D．由于酵母菌的繁殖能力很强，不需对所用装置进行消毒处理
解析：选B 在选葡萄时应先冲洗1～2次，再去除枝梗，以防止葡萄破损被杂菌污染；酵母菌的繁殖力虽然很强，但仍要对所用装置进行消毒处理，因为若含有有害的微生物，会影响酒的品质；酵母菌在20
℃左右的无氧条件下进行酒精发酵，效率最高。
9．下列关于泡菜制作的叙述错误的是( )
A．制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜，主要是因为它们的亚硝酸盐的含量低
B．制作泡菜的盐水中清水与盐的质量比约4∶1
C．引起杂菌滋生的原因往往是泡菜坛子密封不严或盐的比例过大
D．制作泡菜液的关键是配制调料，调料是泡菜风味形成的关键，包括佐料和香料
解析：选C 泡菜制作过程依靠的是乳酸菌的无氧呼吸，在制作时一定要将泡菜坛子密封，防止杂菌污染；盐的比例过大不会引起杂菌大量繁殖。
10．下面两图是某研究人员研究甘蓝自然乳酸发酵过程中硝酸盐、亚硝酸盐、pH的变化曲线。图中各曲线代表的物质是( )
A．①硝酸盐 ②亚硝酸盐 ③亚硝酸盐
④pH
B．①亚硝酸盐 ②硝酸盐 ③亚硝酸盐 ④pH
C．①硝酸盐 ②亚硝酸盐 ③pH ④亚硝酸盐
D．①亚硝酸盐 ②硝酸盐 ③pH ④亚硝酸盐
解析：选C 植物体内含有的硝酸盐，在发酵初期，具有还原能力的大肠杆菌等杂菌，能将硝酸盐转化成亚硝酸盐；随着乳酸菌产生乳酸量的不断增加，环境pH不断下降，杂菌生长受到抑制，亚硝酸盐的生成量减少，约在pH为4.0左右时，亚硝酸盐已达到最大积累量，而后，随着pH降低，亚硝酸盐迅速分解。
11．下列关于菊花组织培养技术与月季花药培养技术的叙述错误的是( )
A．两者的培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同
B．花药培养的选材很重要，需选择适宜时期的花蕾
C．若某二倍体植物同时进行这两项技术，结果都能得到纯种
D．前者是后者操作的基础
解析：选C 植物组织培养得到的植株基因型与母本一致，不一定是纯合的。
12．花药培养技术与植物组织培养技术不同，下列说法错误的是( )
A．花药培养需选择发育时期适宜的花蕾
B．花药培养对培养基配方的要求更为严格
C．培养基配制方法完全不同
D．花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体要及时更换培养基
解析：选C 植物组织培养技术与花药培养技术相同之处：培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。不同之处：花药培养的选材非常重要，需事先摸索适宜时期的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体要及时更换培养基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药培养技术的难度大为增加。
13．污染是植物组织培养过程中技术难题，可发生于不同的对象和不同阶段，某同学按照教材中的实验操作，结果发现在培养基中出现白色晕圈或有色菌落，下列关于此项分析错误的是( )
A．可能是锥形瓶口密封不严
B．组织培养的每一个环节都有可能出现污染
C．可在培养基中添加生长素等物质来避免污染
D．先初培养，挑出无污染的物质再进行培养，可减少污染
解析：选C 可在培养基中添加抗生素或杀菌物质来避免污染。
14．下列关于电泳技术分离蛋白质原理的叙述，正确的是( )
A．蛋白质中含有游离的氨基，是碱性电解质
B．蛋白质中含有游离的羧基，是酸性电解质
C．蛋白质在电场中可以向与其自身所带电荷相同的电极方向移动
D．蛋白质在电场中可以向与其自身所带电荷相反的电极方向移动
解析：选D 蛋白质中既含有游离的氨基，又含有游离的羧基，属于两性电解质；蛋白质在电场中可以向与其自身所带电荷相反的电极方向移动。
15．对“DNA的粗提取和鉴定”实验的叙述，错误的是( )
A．将滤液放在60～75
℃的恒温水浴箱中保温10～15
min能去除滤液中的杂质，其原理是利用了DNA和蛋白质对高温耐受性的不同
B．在盛有血细胞的塑料烧杯中加蒸馏水，快速搅拌后过滤是为了获得滤液
C．取材时，一般不用鸡全血，而是用血细胞液
D．利用DNA在0.14
mol/L
NaCl溶液中溶解度最大的特点，可将DNA与杂质分离
解析：选D 大多数蛋白质不能忍受60～80
℃的高温，而DNA在80
℃以上才会变性；DNA在0.14
mol/L
NaCl溶液中溶解度最小。
16．下列操作过程中需要利用水浴加热的一组是( )
①胡萝卜素的萃取 ②橘皮精油的提取
③亚硝酸盐含量的测定 ④DNA的鉴定
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
解析：选D 提取胡萝卜素时，用水浴加热可以避免发生燃烧或爆炸等事故；含DNA的丝状物与二苯胺混合后，为了使两者充分反应，需要用沸水浴加热；橘皮精油用压榨法提取，亚硝酸盐含量用比色法测定，这两个实验都不用水浴加热。
17．某实验小组从超市购得两种含不同酶的洗衣粉，进行了如下实验，通过观察布料污染物消失的时间来判断酶的催化效率。
洗衣粉品牌
布料污染物
布料规格大小
水温
A品牌
血渍布料
相同
40
℃
B品牌
奶渍布料
相同
40
℃
下列分析正确的是( )
A．该小组能得出正确的结论，自变量唯一
B．该小组不能得出正确的结论，自变量不唯一
C．该小组能得出正确的结论，因变量相同
D．该小组不能得出正确的结论，因变量不相同
解析：选B 该实验有两个自变量，即酶的种类和污染物的种类，所以不能得出正确的结论。该实验的因变量是相同的，即都是布料上污染物消失的时间。
18．(2014·全国卷)某同学在①、②、③三种条件下培养大肠杆菌，这三种条件是：
①以葡萄糖为碳源的培养基，不断补充培养基，及时去除代谢产物
②以葡萄糖为碳源的培养基，不补充培养基，不去除代谢产物
③以葡萄糖和乳糖为碳源的培养基，不补充培养基，不去除代谢产物
根据培养结果绘制的一段时间内菌体数的对数随时间变化的趋势图如下：
假设三种培养基中初始总糖量相等，则①、②、③三种条件依次对应的趋势图是( )
A．甲、乙、丙
B．乙、丙、甲
C.丙、甲、乙
D.丙、乙、甲
解析：选C 以葡萄糖为碳源的培养基，不补充培养基，不去除代谢产物，随着营养物质的消耗和次级代谢产物的积累，大肠杆菌的生长环境不断恶化，生存阻力增大，因此种群数量达到稳定期后会出现衰亡期，故甲图对应②，反之丙图对应①；若培养基里加入葡萄糖和乳糖，大肠杆菌先利用葡萄糖，葡萄糖消耗完以后，大肠杆菌会经过短期的调整，诱导合成乳糖苷酶，接着继续分解利用乳糖，最后衰亡，因此乙图对应③。
19．某研究人员研究温度与时间对香薷芳香油出油率的影响，按100
℃、120
℃、140
℃三种不同温度和1
h、2
h、3
h三种不同时间进行组合，共9种处理，每个处理有3个重复，测定出油率如表(单位：%)。
从以上结果看，当温度达到120
℃，时间在3
h时，平均出油率为( )
A．2.34%
D．3.51%
C．3.85%
D．21.02%
解析：选B 从表中结果可推知，温度为120
℃、时间为3
h时的平均出油率为(3.25%＋3.85%＋3.44%)/3＝3.51%。
20．为了使牛仔裤呈现“穿旧”效果，在工业洗衣机中用酶洗代替传统的浮石擦洗，是目前重要的生产手段(工艺流程见下图)。下列叙述中错误的是( )
A．纤维素酶在仿旧中的作用机理与其在洗衣粉中去污的机理相似
B．在上述工艺中，为重复使用纤维素酶，可选用吸附法或化学结合法固定化酶
C．在上述工艺中，通过调节温度、酸碱度、处理时间可控制仿旧颜色的深浅
D．纤维素酶催化葡萄糖残基间磷酸二酯键的水解分解纤维素
解析：选D 纤维素酶在仿旧中的作用机理是适当分解布料中的纤维素成分，洗衣粉中添加纤维素酶的作用机理是适当分解布料中的纤维素成分使织物膨松，有利于去污，两者作用机理相似；酶分子较小，容易从包埋材料中漏出，一般采用化学结合法或物理吸附法固定化酶；调节温度、酸碱度可控制纤维素酶的活性，控制处理时间可影响水解程度，进而控制仿旧颜色的深浅；纤维素分子中不含磷酸二酯键。
二、非选择题(共50分)
21．(10分)某同学在学习了传统发酵技术的应用后，进行了酸奶制作的实践。制作步骤如下：
准备原料：市场上购得纯牛奶、原味酸奶。
工具：带盖瓶子、勺子、可调温电饭锅。
制作方法：
①将瓶子(连同盖子)、勺子放在电饭锅中加水煮沸10
min。
②瓶子稍冷却后，向瓶子中倒入牛奶，再放入电饭锅中沸水浴加热10
min。
③待牛奶冷却至40
℃左右(不烫手)时倒入牛奶量1/5的酸奶作“引子”，用勺子搅拌均匀，拧紧瓶盖。
④将电饭锅温度调至40
℃，继续保温7～8
h。
请回答：
(1)将瓶子等煮沸的目的是___________________________________________________。
(2)“引子”指的是酸奶中的________________，其在发酵过程中完成的主要化学反应是________________________________________________________________________
__________________________。
(3)待牛奶冷却后才能倒入酸奶的原因是____________________。将瓶盖拧紧的目的是
________________________________________________________________________。
(4)适量饮用酸奶有利于改善腹胀、消化不良等症状，其原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)另一名同学在重复相同实验时，为避免杂菌污染而向牛奶中加入了青霉素，结果发酵失败，原因是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)对瓶子等进行灭菌，防止杂菌污染影响发酵
(2)乳酸菌 C6H12O6―→2C3H6O3(乳酸)＋能量(反应前后的物质写对即可)
(3)防止温度过高而将菌种杀死 乳酸菌是厌氧型细菌，在无氧条件下才能进行发酵
(4)乳酸菌能分解肠道中的部分食物并且在代谢过程中不产生气体
(5)青霉素能抑制乳酸菌增殖
22．(10分)请分析回答下列有关生物技术实践方面的问题：
(1)植物组织培养技术基本操作的正确顺序是________。
①外植体消毒 ②制备MS培养基 ③接种
④培养 ⑤栽培 ⑥移栽
A．①→②→③→④→⑤→⑥
B．②→①→③→④→⑤→⑥
C．②→①→③→④→⑥→⑤
D．①→②→③→④→⑥→⑤
(2)植物组织培养中，在配制好的MS培养基中常需添加________，除此之外，________________________________________________________________________
等也是影响植物组织培养的重要因素。
(3)PCR反应过程中除DNA模板、引物、原料和酶外，还需要一定的________等条件。
(4)根据果胶酶在果汁生产中的作用的系列实验结果回答下列问题：
①能正确表示温度对果胶酶活性影响的曲线是__________。
②能正确表示pH对果胶酶活性影响的曲线是__________。
③在原材料有限的情况下，能正确表示相同时间内果胶酶的用量对果汁产量影响的曲线是________。
④果汁发酵后是否有酒精产生，可用_______________________________________
来检验。在酸性条件下，该试剂与酒精反应呈现____________。
解析：植物组织培养的基本操作为制备MS培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培。在MS培养基中除含营养物质外，还含有植物激素。
答案：(1)C (2)植物激素 pH、温度、光照
(3)温度、pH (4)①乙 ②乙 ③丙 ④重铬酸钾 灰绿色
23．(10分)玉米是重要的粮食作物，经深加工可生产酒精、玉米胚芽油和果糖等。流程如下：
(1)玉米秸秆中的纤维素经充分水解后的产物可被酵母菌利用发酵生产酒精。培养酵母菌时，该水解产物为酵母菌的生长提供________。发酵过程中检测酵母菌数量可采用______________法或稀释涂布平板法计数。
(2)玉米胚芽油不易挥发，宜选用__________法或______法从玉米胚芽中提取。
(3)玉米淀粉经酶解形成的葡萄糖可在葡萄糖异构酶的作用下转化成果糖。利用________技术可使葡萄糖异构酶重复利用，从而降低生产成本。
(4)利用PCR技术扩增葡萄糖异构酶基因时，需用耐高温的________催化。PCR一般要经历三十次以上的循环，每次循环包括变性、________和________三步。
解析：(1)纤维素的水解产物是葡萄糖，可为酵母菌提供碳源。发酵过程中可用显微镜直接计数法对酵母菌进行计数。(2)玉米胚芽油不易挥发，不能利用蒸馏法提取，故可利用萃取法或压榨法提取。(3)可使酶重复利用的技术是固定化酶技术。(4)PCR技术进行扩增时，由于温度较高，因此需要利用耐高温的(Taq)DNA聚合酶。PCR的每次循环包括变性、(低温)复性(或退火)和(中温)延伸三步。
答案：(1)碳源 显微镜直接计数 (2)压榨 萃取 (3)固定化酶 (4)(Taq)DNA聚合酶 (低温)复性(或退火) (中温)延伸
24．(10分)鸭梨醋饮属绿色健康饮品，既保存了鸭梨中的多种氨基酸、维生素、矿物质、有机酸等营养成分又兼具果醋醒酒护肝、助消化、降低血脂、软化血管等养生保健功能，深受广大消费者青睐。下图为鸭梨醋饮的制作流程简图，请据图回答问题。
(1)若得到的鸭梨汁非常浑浊，解决的方法是______________________________
__________________________。
(2)过程①所用的微生物是________，为了提高该微生物的利用率，最好用____________法对其进行固定，而固定化酶一般不选用此方法，理由是
________________________________________________________________________
______________________。
(3)过程②所用的微生物是________，它属于________(填“需氧型”或“厌氧型”)生物，此过程发酵温度需要控制在________。
(4)为获得高纯度的果酒，需要对过程①所用微生物进行分离和纯化，其过程为：
第一步：配制培养基：该培养基必须含有微生物生长所需要的________________________________________________________________________
等基本营养成分，原料称重溶解后需进行________，然后进行灭菌操作，常用的灭菌方法是______________________。
第二步：接种。
第三步：恒温培养：温度控制在________。
第四步：挑选符合要求的菌落。
解析：(1)实验过程中，用果胶酶处理可使浑浊的果汁变得澄清。(2)过程①为果酒发酵，是利用酵母菌发酵，固定化酵母菌细胞常用包埋法；由于酶分子较小容易从包埋材料中漏出，故固定化酶一般不用包埋法，而常用物理吸附法或化学结合法。(3)过程②为果醋发酵，用到的微生物是醋酸菌，为需氧型生物；果醋发酵的温度应控制在30～35
℃。(4)微生物生长所需要的基本营养成分为碳源、氮源、水、无机盐和生长因子，原料称量溶解之后，首先要调节pH，然后灭菌，常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌法；微生物常用的接种方法有平板划线法、稀释涂布平板法；酵母菌生长的最适温度范围为18～25
℃。
答案：(1)用果胶酶处理
(2)酵母菌 包埋 酶分子较小，容易从包埋材料中漏出
(3)醋酸菌 需氧型 30～35
℃
(4)碳源、氮源、生长因子、水、无机盐(答出其中三项即可) 调节pH 高压蒸汽灭菌 18～25
℃
25．(10分)(2015·全国卷Ⅰ)已知微生物A可以产生油脂，微生物B可以产生脂肪酶。脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。回答有关问题：
(1)显微观察时，微生物A菌体中的油脂通常可用________染色。微生物A产生的油脂不易挥发，可选用__________(填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”)从菌体中提取。
(2)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物B的单菌落，可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样，并应选用以________为碳源的固体培养基进行培养。
(3)若要测定培养液中微生物B的菌体数，可在显微镜下用________________直接计数；若要测定其活菌数量，可选用______________法进行计数。
(4)为了确定微生物B产生的脂肪酶的最适温度，某同学测得相同时间内，在35
℃、40
℃、45
℃温度下降解10
g油脂所需酶量依次为4
mg、1
mg、6
mg，则上述三个温度中，______
℃条件下该酶活力最小。为了进一步确定该酶的最适温度，应围绕________
℃设计后续实验。
解析：(1)油脂可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，被苏丹Ⅳ染液染成红色，因此油脂通常用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染色。不易挥发的物质大多采用萃取法进行提取，水蒸气蒸馏法一般用来提取易挥发的物质。(2)能产生脂肪酶的微生物B能利用脂肪(油脂)作为碳源，所以在制备选择微生物B的培养基时，应将油脂作为唯一的碳源。(3)用显微镜直接对微生物进行计数，需要用血细胞计数板。如果对活菌进行计数，则要用稀释涂布平板法涂布平板，培养后统计菌落数目，然后计算出活菌数量。(4)降解等量的油脂，需要的酶量越多，说明此温度下的酶的活力越小。所以三种温度中45
℃下酶的活力最小。从三种温度下的实验结果可知，40
℃下酶的活力最大，所以要想测定该酶的最适温度，应围绕该温度设计不同温度梯度，进行后续实验。
答案：(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ) 萃取法 (2)油脂
(3)血细胞计数板 稀释涂布平板 (4)45 40阶段质量检测(六) 植物有效成分的提取
(B卷 能力素养提升)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．工业生产上，植物芳香油常采用水蒸气蒸馏法，原因是( )
A．利用水蒸气可将挥发性强的植物芳香油携带出来
B．水蒸气蒸馏法可划分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏
C．植物芳香油挥发性强，易溶于有机溶剂
D．操作最简单，成本较低
解析：选D 选项A是原理，B为蒸馏法的类型，C为萃取的原理。
2．在玫瑰精油提取中，收集锥形瓶中的乳白色的乳浊液后，需要向锥形瓶中加入下列哪种物质( )
A．氯化钠
B．硫酸铜
C．石灰水
D．无水硫酸钠
解析：选A 加入氯化钠是使乳化液分层，然后将其倒入分液漏斗。无水硫酸钠用来除去油层中剩余的水分。
3．玫瑰油称为“液体黄金”之称，下面是提取玫瑰精油的实验流程，相关分析错误的是( )
A．提取玫瑰精油的方法是水蒸气蒸馏法
B．①和②操作要求分别加入氯化钠和无水硫酸钠
C．③操作是萃取，以除去固体硫酸钠
D．该实验流程也可用于从薄荷叶中提取薄荷油
解析：选C 加入氯化钠是为了增大水层的密度，利于玫瑰油与水的分层，加入无水硫酸钠是为了吸收精油中残留的水分。③操作是利用过滤的方法除去固体硫酸钠。
4．对用萃取法来提取芳香油的解释错误的是( )
A．用萃取法来提取芳香油，要求原料尽可能细小
B．用萃取法提取的芳香油要易溶于有机溶剂
C．在浸泡植物材料时，要选用低沸点的有机溶剂
D．芳香油充分溶解于有机溶剂后，再把芳香油蒸发出来，剩余有机溶剂，从而使芳香油和有机溶剂分离
解析：选D 萃取法是使植物芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发出溶剂即可获得提取物，此方法要求原料尽可能细小，而且有机溶剂的沸点要低于芳香油的沸点。
5．对于胡萝卜素的提取过程，叙述错误的是( )
A．萃取前，要将胡萝卜素进行粉碎和干燥
B．为了防止加热时，有机溶剂的挥发，还需要在加热瓶口安装冷凝回流装置
C．萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置
D．在浓缩前，不需要过滤，因为萃取液中没有不溶物
解析：选D 萃取剂易挥发，为防止挥发在加热时需要安装冷凝回流装置；萃取液浓缩时，可使用蒸馏装置；浓缩前需要进行过滤，除去不溶物。
6．炒胡萝卜时要多加油主要是因为( )
A．炒出来的胡萝卜香
B．油能使胡萝卜素变成维生素A
C．胡萝卜素易吸收
D．油多产生的胡萝卜素多
解析：选C 胡萝卜素能溶于油，溶解的胡萝卜素易被人体吸收。
7．以下对植物有效成分提取方法的叙述，错误的是( )
A．萃取法提取胡萝卜素
B．纸层析法鉴定提取胡萝卜素的样品
C．水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油
D．压榨法提取胡萝卜素
解析：选D 由于胡萝卜素不溶于水，微溶于乙醇，易溶于有机溶剂，所以对胡萝卜素的提取应采用萃取法。
8．压榨完橘皮后，处理压榨精油时，离心的目的是( )
A．除去质量较小的残留固体物
B．除去水分
C．除去固体物和残渣
D．除去果蜡、果胶
解析：选A 将榨出的油水混合液用布袋过滤，除去糊状残渣。再将得到的混合物用6
000～8
000
r/min的转速进行高速离心，以除去质量较小的固体残留物。
9．下列是提取橘皮精油的实验流程图，下列有关的说法中错误的是( )
①石灰水浸泡→②漂洗→③压榨→④过滤→⑤静置→⑥再次过滤→橘皮油
A．①步之前一般对橘皮进行干燥去水处理
B．为了使橘皮油与水容易分离，需分别加入相当于橘皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，调节pH到7～8左右
C．⑥再次过滤时，用纱布过滤即可
D．若对橘皮直接进行压榨，出油率会较低
解析：选C 由于鲜橘皮油中含有大量的果腊、果胶、水，若直接压榨，出油率会很低，故应先干燥去除水分，且用石灰水破坏细胞，水解果胶。压榨中要使油和水分离，应加入相当于橘皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，调节pH到7～8左右。该过程中两次过滤的目的不同，第一次过滤是用普通布袋除去固体物和残渣，第二次则是用滤纸除去少量水分和蜡质等杂质。
10.如图为胡萝卜素的纸层析结果示意图。下列有关的说法中，正确的是( )
A．A、B、C、D
4点中，属于标准样品的样点是B和C，提取样品的样点是A和D
B．点样的要求是点样应该快速细致，圆点要小，每次点样时滤纸都要干燥
C．在图中的层析谱中，①和②代表的物质分别是其他色素和杂质、β 胡萝卜素
D．该层析的目的是β 胡萝卜素的鉴定
解析：选B 胡萝卜素鉴定的方法一般采用纸层析法，其基线一般距底边2
cm。点样时，应该快速细致，圆点要小，每次点样时滤纸都要干燥。A、B、C、D
4点中，属于标准样品的样点是A和D，提取样品的样点是B和C。在图中的层析谱中，①和②代表的物质分别是β 胡萝卜素、其他色素和杂质，该层析的目的是胡萝卜素粗品的鉴定。
11.
萃取前往往要将胡萝卜烘干，粉碎，并且原料颗粒越小越好，这样做的目的是( )
A．让胡萝卜尽快溶解成胡萝卜素
B．让原料与萃取剂充分接触，提高萃取效率
C．让原料颗粒尽快溶于萃取剂中
D．节省萃取剂的使用量
解析：选B 这样做的目的是让原料形成尽量小的颗粒，以便原料颗粒能与萃取剂发生充分的接触，保证萃取的彻底性，提高萃取的效率。
12．生物组织中有机物的提取方法有多种，如电泳、压榨、萃取等，不同的有机物提取方法各不相同。下列有关的说法中错误的是( )
A．香料工业中“液体黄金”玫瑰精油的提取中要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是水蒸气蒸馏
B．杏仁油富含矿物质和维生素，主要通过压榨法提取
C．用萃取法提取胡萝卜素，萃取的效率只受萃取剂的性质和使用量的影响
D．为了纯化提取的DNA，往DNA滤液中加入嫩肉粉，其目的是让木瓜蛋白酶分解蛋白质
解析：选C 用萃取法提取胡萝卜素时，萃取的效率主要受萃取剂的性质和使用量的影响，还受到原料颗粒大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。
二、非选择题(共52分)
13．(16分)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所示：
(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________(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。
(4)提取辣椒素过程中，萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是________________________________________________________________________。
解析：(1)由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化或去分化。脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。(2)培养基中常用的凝固剂是琼脂。同时使用生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化；反之则有利于根的分化。培养基应用高压蒸汽灭菌法灭菌。(3)外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是果胶酶和纤维素酶。(4)用萃取法提取植物的有效成分时，应安装冷凝回流装置，目的是防止加热时有机溶剂挥发。
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
(4)防止有机溶剂的挥发
14．(16分)对生物组织进行研磨、过滤，能分离提取细胞中的某些物质进行更深入地研究。请分析回答：
Ⅰ：科学家发现了叶片颜色为黄绿色的玉米变异植株。此变异植株因光合作用不足，在开花前死亡：有研究者提出：玉米叶片为黄绿色的原因是叶绿素含量减少。取________的黄绿色叶片和正常的绿色叶片，分别加入________作为提取液，研磨、过滤得到滤液：再用________法分离滤液中的色素。甲图为正常绿色叶片的色素分离实验结果，若上述假设成立，请参照甲图在乙图中绘出黄绿色叶片色素分离的实验结果。
Ⅱ：某同学将马铃薯块茎磨碎、过滤得到提取液进行实验：在温度30
℃的条件下，取等量提取液分别加到四支盛有等量过氧化氢溶液、pH分别为3,5,7,9的试管中，结果每一支试管都产生气体。请回答：
(1)该实验的主要目的是____________________________________________。
(2)该实验中观测指标是________________________________________________。
(3)实验在30
℃下进行的原因是：①______________________；②________________________________________________________________________。
解析：Ⅰ：取等(质)量的黄绿色叶片和正常的绿色叶片作为对照实验，色素可溶解在有机溶剂中，故可用无水乙醇或者丙酮进行提取。玉米叶片为黄绿色的原因是叶绿素含量减少，甲图各色素含量正常，乙图叶绿素含量减少，结果图示见答案：
Ⅱ：(1)(2)分析题干可知，该实验中的自变量是pH，因变量是过氧化氢酶的活性(或过氧化氢含量、产生气泡的数目)，故该实验主要探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响。
(3)实验在30
℃下进行的原因是：①30
℃是过氧化氢酶的适宜温度；②排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响。
答案：Ⅰ：等(质)量 无水乙醇(丙酮) (纸)层析 从点样处数起第一第二柱比甲图低可得(第一第二之间柱的高低可忽略)，第三第四柱与甲图的位置、高度相近可得
Ⅱ：(1)探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响(探究过氧化氢酶的最适宜pH)
(2)单位(相同)时间产生气泡的数目(产生气泡的速度)或卫生香复燃的程度
(3)①30
℃是过氧化氢酶的适宜温度 ②排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响
15．(20分)天然香料的主要来源是动物和植物，但植物来源更为广泛。胡萝卜素是常用的食品色素，也可治疗许多疾病。市场上人工合成的胡萝卜素价值不如天然胡萝卜素，因此人们常从植物中提取。请回答下列问题。
(1)根据植物原料和有效成分的不同，各种物质有具体的提取方法。
①玫瑰精油易挥发，可采用________法提取，原理是利用________将其携带出来。
②提取橘皮精油一般采用______法，原因是蒸馏法加热时会导致______和有效成分水解等问题。
③胡萝卜素不溶于水，微溶于酒精，常用______(溶剂)进行萃取。
(2)鉴定胡萝卜素粗品时，可用________法，点样应该________，才会形成细小的圆点。分析结果时，判断标准样品点与萃取样品点的依据是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)水蒸气蒸馏适用于提取玫瑰精油、薄荷油等挥发性强的芳香油，利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来；压榨法适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取，通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油；根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，可以用有机溶剂萃取的方法。(2)鉴定胡萝卜素粗品时，可用纸层析法，点样应该快速细致，才会形成细小的圆点。由于提取物中含有杂质，萃取样品在滤纸上的色带点数比标准样品的多，从而确定标准样品点与萃取样品点。
答案：(1)①蒸馏 水蒸气 ②压榨 水中原料焦糊 ③石油醚 (2)纸层析 快速细致 层析后的色带点数不一样课题2探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
加酶洗衣粉的基础知识
[自读教材·夯基础]
1．概念
加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。
2．酶制剂
(1)常用种类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶。
(2)应用最广泛、效果最明显的是：碱性蛋白酶、碱性脂肪酶。
(3)作用原理：难溶性大分子物质可溶性小分子物质。
(4)影响因素：温度、酸碱度和表面活性剂。
3．优点
降低了表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷无磷的方向发展，减少对环境的污染。
1．能否用丝绸作为实验材料，探讨含有蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果？为什么？
提示：不合适。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣物。
2．酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？科学家是如何解决这一难题的？
提示：不能。因为温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶活性，使酶失活，所以不能直接添加到洗衣粉中。科学家通过基因工程生产了能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和耐高温的酶，并且通过特殊方法将酶包裹，使之与其他成分隔离。
[跟随名师·解疑难]
1．加酶洗衣粉的洗涤原理及影响因素
(1)常用酶制剂的种类及洗涤原理和实例：
种类
洗涤原理
洗涤实例
蛋白酶
可将蛋白质分解为易溶解或分散于洗涤液中的多肽或氨基酸
血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢
脂肪酶
把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸
食品的油渍、人体皮脂、口红
淀粉酶
能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等
来自面条、巧克力等的污垢
纤维素酶
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衣粉充分接触，达到更好的去污效果
棉麻类衣物的洗剂
(2)加酶洗衣粉的类型：
根据加入洗衣粉中酶制剂的不同，将加酶洗衣粉分为以下两种：
①单一加酶洗衣粉：只加入一种酶制剂的洗衣粉。
②复合加酶洗衣粉：加入了多种酶制剂的洗衣粉。由于酶制剂之间可以发挥其独特的“协同效应”，因此与单一加酶洗衣粉相比对各种污渍都有较好的洗涤效果。
(3)影响洗涤效果的因素：
酶制剂的种类，污物的类型，水温、水量、水质，衣物的质料、大小，洗衣粉的用量，浸泡、洗涤时间等。
2．普通洗衣粉和加酶洗衣粉的比较
[特别提醒] 酶作为一种生物催化剂，具有一定的寿命，时间长了，酶的活性就会降低或丧失，因此加酶洗衣粉不能放置时间太久。
有关加酶洗衣粉的实验设计分析
[自读教材·夯基础]
1．遵循原则
单一变量原则和对照原则。
2．探究问题
(1)普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍洗涤效果的区别：
①单一变量：洗衣粉的类型。
(2)加酶洗衣粉的最适洗涤温度：
①单一变量：温度。
②对照实验：不同实验组之间形成相互对照。
(3)不同类型的加酶洗衣粉的洗涤效果：
①单一变量：加酶洗衣粉的种类。
②无关变量：污渍的种类、程度等。
1．阅读教材P47“[资料一]如何有效地控制变量”，探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉洗涤效果的不同。回答下列问题：
(1)分析：A同学的实验方案存在问题吗？若有问题，请说明存在什么问题。
提示：有问题。例如：①未说明控制相同的适宜温度；②玻璃棒搅拌的强度难以控制相同等。
(2)你同意B同学的观点吗？请说明理由。
提示：不同意。B同学忽略了实验中变量的控制问题，如水温、洗衣粉用量、洗涤时间等。
2．阅读教材P47“[资料二]考虑实际生活中的具体情况”，分析这个方案是否完善、妥当，并提出改进建议。
提示：选择什么样的水温进行实验，需要实验者根据当地一年中的实际气温变化来确定，通常情况下，冬季、春季、秋季和夏季可分别选取5
℃、15
℃、25
℃和35
℃的水温，因为这4个水温是比较符合实际情况的，对现实生活也有指导意义。
3．探究“在什么温度下使用加酶洗衣粉效果最好”的实验中，影响洗涤效果的因素除温度外还有哪些？如何控制这些因素？
提示：水质、水量、洗衣粉的用量、白棉布的质料和大小、植物油的类型和用量、浸泡时间和洗涤时间等。这些因素应控制相同且适宜。
4．在本课题中你打算使用什么方法和标准判断洗涤效果？
提示：可在洗涤后比较污物的残留状况，如已消失、颜色变浅、面积缩小等，最好能进行定量的比较。
[跟随名师·解疑难]
1．探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果
(1)实验原理：
生活中的各种污渍主要是蛋白质、脂肪、淀粉等大分子有机物，它们能在相应的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的作用下水解成易溶于水的小分子物质，进而与衣物分离。
(2)遵循原则：
实验设计时应遵循单一变量原则、对照原则、科学性原则，有效地控制其他变量，如水的用量，污染物的量，实验用布的质地、大小，两种洗衣粉的用量，搅拌及洗涤时间等。
(3)实验变量：洗衣粉的类型。
(4)实验准备：
①带有污染物的实验用布的制取：称取一定量的污染物制成溶液，取等量污染物滴加在大小相同、质地相同的新布上。
②称取等量的洗衣粉：用天平准确称取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉。
(5)实验步骤：
①取大烧杯两个，用量筒量取等量水放入其中。
②将制好的污染布块和洗衣粉(一组为污染布块与普通洗衣粉，一组为污染布块与加酶洗衣粉)分别放入两个烧杯中。
③用玻璃棒同时充分搅拌，一段时间后搅拌可重复进行。
④相同的时间后观察洗涤效果。
(6)实验结果：
加酶洗衣粉的洗涤效果比普通洗衣粉好。
(7)实验注意事项：
①加酶洗衣粉的种类较多，要注意实验用的加酶洗衣粉说明书，是单一加酶洗衣粉还是复合加酶洗衣粉，要用能分解污染物的加酶洗衣粉。
②搅拌的力度要尽可能保持一致，时间相等。
③水温保持自然温度。
2．探究加酶洗衣粉使用时的最适温度
(1)实验变量：温度，其他条件相同且适宜。
(2)实验原理：温度影响酶的活性，从而影响加酶洗衣粉的洗涤效果。
(3)洗涤效果的判断：比较洗涤后污染物的残留情况，如已消失、颜色变浅、面积缩小等。
(4)实验准备：
①制取带有污染物的实验用布：将等量的鸡血滴到7块大小相同、质地相同的新布上。
②称取加酶洗衣粉：用天平准确地称取等量的同种加酶洗衣粉。
(5)实验步骤：
①配制系列温度梯度水溶液。
取大烧杯7只，用量筒量取500
mL的蒸馏水放入其中。然后将7只烧杯分别放入25
℃、30
℃、35
℃、40
℃、45
℃、50
℃、55
℃的恒温水浴锅中。
②将制好的带有污染物的实验用布和称好的洗衣粉分别放入7只烧杯中。
③用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。
④经过相同的时间后观察洗涤效果。
3．探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果
(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：加酶洗衣粉的种类。
(3)实验步骤：
步骤
烧杯编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
注入自来水
500
mL
500
mL
500
mL
加入物质(等量)
奶渍布
奶渍布
奶渍布
控制水温
37
℃
37
℃
37
℃
加入洗衣粉(等量)
蛋白酶洗衣粉
复合酶洗衣粉
脂肪酶洗衣粉
用玻璃棒搅拌
5
min
5
min
5
min
观察实验现象
[特别提醒] 该实验探究的是多种加酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果，依此方法也可以探究同一种加酶洗衣粉对于不同污渍的洗涤效果。
加酶洗衣粉的洗涤原理
[例1]
下表是加酶洗衣粉的部分说明，有关叙述错误的是( )
成分：碱性蛋白酶0.2%，清洁剂15%?
用法：洗涤前先将衣物浸于洗衣粉水中15
min，使用温水效果更佳
①这种洗衣粉较容易清除衣物上的奶渍、蛋清污渍等
②温水条件下蛋白酶的活性最强
③该洗衣粉可以洗涤各种污渍
④该碱性蛋白酶能够将蛋白质水解成氨基酸或小分子的肽
⑤羊毛、丝质类衣物可以用该洗衣粉洗涤
A．①②
B．①⑤
C．②③
D．③⑤
[解析] 奶渍、蛋清污渍的主要成分是蛋白质，用这种洗衣粉(成分中含碱性蛋白酶)较容易清除掉，①正确。这种洗衣粉不含有脂肪酶，对带有油渍的衣物洗涤效果不明显，③错误。羊毛、丝质类衣物中含蛋白质，不可以用该洗衣粉洗涤，⑤错误。
[答案] D
归纳拓展
加酶洗衣粉使用时应注意的问题
(1)碱性蛋白酶能使蛋白质水解，因此，蛋白质类纤维(羊毛、蚕丝等)织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤，以免使衣物受到损坏。
(2)使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度。碱性蛋白酶在35～50
℃时活性最强，在低温下或60
℃以上就会失效。
(3)加酶洗衣粉也不宜长期存放，存放时间过长会导致酶活力降低。
探究加酶洗衣粉的洗涤效果
[例2] 某同学为探讨加酶洗衣粉的洗涤效果，按下表的步骤进行操作：
步骤
项 目
烧杯(1
000
mL)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
1
注入自来水
500
mL
500
mL
500
mL
500
mL
2
放入带油迹的衣服
一件
一件
一件
一件
3
控制不同水温
10
℃10
min
30
℃10
min
50
℃10
min
70
℃10
min
4
加入等量加酶洗衣粉
0.5
g
0.5
g
0.5
g
0.5
g
5
用玻璃棒搅拌
5
min
5
min
5
min
5
min
6
观察现象
(1)该实验的目的是__________________________________。
(2)请分析该同学的实验设计中存在的问题，并提出改进措施。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)步骤3和步骤4能否调换？并说明理由。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(4)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号烧杯中加入的自来水、洗衣粉、含油渍的衣服及保温时间、搅拌速度和时间均相同，这是为了___________________________________________________
_________________________________________________________，以便得出科学结论。
[解析] 根据题干中的实验操作顺序，可以判断出该实验的自变量是温度，即探究不同温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响。其他条件应保持一致，如水量、水质、洗衣粉的量、衣物的质料、大小、污渍量、浸泡时间和洗涤时间等。在做实验时，应先让每一个实验组处于所设置的温度且恒温，再加入洗衣粉，以保证酶发挥作用时的温度，故步骤3与步骤4不能调换。
[答案] (1)探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响 (2)应选用大小相同的白布，分别滴加4滴同种的植物油，使油渍大小相同；选择的水温不合适，考虑洗涤成本，应根据当地一年中的实际气温变化来确定水温梯度，如选取5
℃、15
℃、25
℃、35
℃的水温 (3)不能调换，因为加酶洗衣粉中的酶在常温时会分解部分油渍 (4)避免因水量、水质、洗衣粉的量、衣物的质料、大小、污渍量及浸泡时间和洗涤时间不同给实验结果带来误差。
[随堂基础巩固]
1．下列关于加酶洗衣粉的叙述，正确的是( )
A．高温易使酶失活，因此冷水洗涤去污效果应该比温水好
B．洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进作用
C．在pH低于7.0的自来水中，碱性蛋白酶依然能起作用
D．洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用
解析：选C 酶有最适温度，加酶洗衣粉中的酶在温水中更能充分发挥洗涤效果；洗衣粉中的表面活性剂能影响碱性蛋白酶的活性，会使酶失活；加酶洗衣粉中的酶主要是通过分解衣物上的污渍发挥作用。
2．加酶洗衣粉能除去衣物上的奶渍和血渍，主要是因为它含有( )
A．脂肪酶
D．蛋白酶
C．淀粉酶
D．氧化酶
解析：选B 奶渍、血渍的主要成分是蛋白质，应用蛋白酶方能使其水解。
3．在探究“温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响”实验中不变因素是( )
①水量、水质 ②洗衣粉的用量 ③衣物的材料、大小及浸泡时间 ④洗涤方式和时间
A．①②
D．①②③
C．②③④
D．①②③④
解析：选D 在探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响时，根据单一变量原则，在设置的几组实验中，除温度变化外，影响洗涤效果的其他因素均应为不变因素。
4．为了进一步增强洗衣粉对血渍、奶渍、油污、土豆泥等衣物上常见污垢的去除能力，洗衣粉中常常会添加各种酶类。请回答有关问题：
(1)根据衣物上常见的污垢，加酶洗衣粉中添加的酶类有碱性蛋白酶、____________。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的_________。
(2)下表为加酶洗衣粉的包装袋上的产品说明，根据你所学习的有关知识，解释注意事项③的原因：________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
注意事项
①请将本品置于阴凉、干燥处，避热、避湿、避光②不慎溅入眼中，立即用水冲洗③水温以30～50
℃为宜，切忌用60
℃以上的热水
(3)下面表格数据是洗衣粉洗涤效果的有关探究实验结果，请据表回答：
脸盆编号
洗涤物(等量)
洗涤温度
洗衣粉(等量)
水量
洗净所需时间
1
油污布
45
℃
加酶
2
L
4
min
2
油污布
45
℃
普通
2
L
7
min
3
油污布
5
℃
加酶
2
L
9
min
4
油污布
5
℃
普通
2
L
8
min
该实验要探究的问题是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：从表格数据可以看出：本实验的自变量有两个，即洗衣粉的种类和温度；所以该实验要探究的问题也有两个：①温度对洗涤效果的影响；②洗衣粉的种类对洗涤效果的影响。
答案：(1)(碱性)脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶 多肽(氨基酸)
(2)酶的活性受温度影响，30～50
℃是洗衣粉中的酶适宜的温度范围，60
℃以上的热水会使酶变性失活
(3)温度对洗涤效果的影响；洗衣粉的种类对洗涤效果的影响
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下列关于加酶洗衣粉的说法，错误的是( )
A．加酶洗衣粉的洗涤效果总比普通洗衣粉的洗涤效果好
B．加酶洗衣粉洗涤效果的好坏受很多因素的影响
C．加酶洗衣粉中目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶
D．加酶洗衣粉相对普通洗衣粉更有利于环保
解析：选A 由于酶具有专一性，只有洗衣粉中的酶与污渍相对应时，其优势才能发挥出来；如果不对应，加酶洗衣粉的洗涤效果可能不如普通洗衣粉。
2．下列说法错误的是( )
A．通过基因工程可生产能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度的加酶洗衣粉
B．加入复合酶的洗衣粉能够有效去除油渍、汗渍和血渍
C．衣服的洗涤只需考虑洗涤效果
D．科学探究中，研究变量的思路是一致的，只是在不同的问题情境下，具体做法不同
解析：选C 衣物的洗涤，不仅要考虑洗涤效果，还要考虑衣物的承受能力、洗涤成本等因素。
3．下列有关加酶洗衣粉使用注意事项的叙述正确的是( )
①蛋白质类织物一般不能用加酶洗衣粉来洗涤
②加酶洗衣粉使用的水温一般在50
℃以下
③加酶洗衣粉不宜存放太久，加酶洗衣粉有保质期
④碱性蛋白酶洗衣粉会分解人体皮肤表面蛋白质，从而损伤人体皮肤，因此应避免与这类洗衣粉长时间接触
A．①②
B．②③④
C．①③④
D．①②③④
解析：选D 加酶洗衣粉一般含有碱性蛋白酶，能将蛋白质类织物及皮肤表面蛋白质分解；酶的活性受温度等因素影响，一般酶的活性在35～50
℃，高温会破坏酶的结构，使酶的活性丧失；酶存放太久，会使酶丧失活性，所以加酶洗衣粉有保质期。
4．下图是围绕加酶洗衣粉洗涤效果进行的研究结果，下列有关叙述错误的是( )
A．本实验的自变量有温度和洗衣粉是否加酶
B．本实验的因变量可能是污渍残留量
C．两类洗衣粉的最佳使用温度都为t1
D．温度超过t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活
解析：选C 该图示为多因子变量曲线，从图示可以看出本实验的自变量有温度和洗衣粉是否加酶，因变量可能是污渍残留量，温度超过t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活。从图示可以看出普通洗衣粉的最佳使用温度为t2，而加酶洗衣粉的最佳使用温度为t1。
5．某同学探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响，选择了10
℃、20
℃、30
℃、40
℃、50
℃、60
℃和70
℃的温度梯度，在其他条件都一致的情况下，发现40
℃时洗涤效果最好，由此可以得出( )
A．40
℃为该酶的最适温度
B．40
℃不是该酶的最适温度
C．40
℃酶活性最高
D．不能确定该酶的最适温度
解析：选D 探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响，该同学选择了10
℃、20
℃、30
℃、40
℃、50
℃、60
℃和70
℃的温度梯度，10
℃的温度梯度太大了，虽然40
℃时洗涤效果最好，但不能确定该酶的最适温度，还应再围绕40
℃为中心设置更小梯度的实验，进一步确定该酶的最适温度。
6．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 由于温度会影响酶的活性，高温会导致加酶洗衣粉中的酶变性失活；本实验的目的是探究两种洗衣粉的洗涤效果，所以观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度或达到同样洗涤效果所需时间的长短；在适宜的pH下，加酶洗衣粉的洗涤效果高于普通洗衣粉，但pH过高或过低时酶都会变性失活，两者洗涤效果相似；酶具有专一性，加有蛋白酶的洗衣粉不能用于洗涤真丝、羊毛等衣料，适当增加洗衣粉的用量会使洗涤效果增强。
7．下列有关探究某种加酶洗衣粉的最适温度的实验叙述，正确的是( )
A．取一系列不同温度、其他条件都相同的水，加入相同的污物及等量加酶洗衣粉，看哪一温度下的洗涤效果最好
B．在不同温度的水中，加入不等量洗衣粉，看哪种洗涤效果好
C．将加酶洗衣粉加入30
℃水中，发现不如加到45
℃水中洗涤效果好，说明45
℃为最适温度
D．将加酶洗衣粉与普通洗衣粉分别加入到37
℃的水中洗涤同样的污物，发现加酶洗衣粉洗涤效果好，说明加酶洗衣粉的最适温度为37
℃
解析：选A 本实验的自变量为温度，在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应保持相同；C选项可以说明加酶洗衣粉在45
℃时比30
℃时洗涤效果好，但不能说明45
℃为最适温度；D选项只能比较加酶洗衣粉与普通洗衣粉的洗涤效果，不能得出加酶洗衣粉的最适温度。
8．下面围绕加酶洗衣粉进行的探究实验中，最合理的是( )
A．探究加酶洗衣粉的最适使用温度时，设置0
℃、37
℃、100
℃三组自变量
B．探究加酶洗衣粉的洗涤效果时，设置不同种类加酶洗衣粉进行相互对照
C．探究加酶洗衣粉的最适用量时，要注意控制实验中衣物的污染程度、洗涤时间和洗涤方式等无关变量
D．探究不同水质对加酶洗衣粉洗涤效果的影响时，一定要设置蒸馏水这一实验组
解析：选C 探究加酶洗衣粉的最适温度应以40
℃为中心，设置更小梯度的实验，进一步确定该酶的最适温度；探究加酶洗衣粉的洗涤效果时，实验的对照组应用普通洗衣粉洗涤；在探究不同水质对加酶洗衣粉洗涤效果的影响实验中，不同种类的水形成相互对照即可，生活中没有使用蒸馏水洗衣的。
二、非选择题(共26分)
9．(10分)回答下列问题：
(1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常，用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，不应该使用开水，原因是________________________________________________________________________。
若要去除衣服上的血渍，应选择含有___________(填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”)的碱性洗衣粉，理由是________________________________________________________________________。
(2)某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同学的做法___________(填“合理”或“不合理”)，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)已知溶液的pH可以影响酶的活性，请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中_________________(填“羧基和氨基”“氨基和甲基”“羧基和甲基”或“甲基和甲基”)等基团的解离状态。
解析：(1)用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，如果使用开水，会使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗。使用碱性洗衣粉去除衣服上的血渍，碱性条件下只有蛋白酶丙有活性，应选择含有蛋白酶丙的碱性洗衣粉。(2)脂肪酶的化学成分为蛋白质，会被蛋白酶水解。(3)蛋白酶和其作用的蛋白质类污渍的氨基和羧基均会发生解离，pH会影响其解离状态。
答案：(1)开水使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗 蛋白酶丙 碱性条件下只有蛋白酶丙有活性 (2)不合理
蛋白酶会降解脂肪酶 (3)羧基和氨基
10．(16分)加酶洗衣粉是人们生活中所必需的，但如何使用加酶洗衣粉，尤其是水温多少才算合适，却不为人们所熟知。多数人认为用得越多，衣服洗得越干净、越快；有人看到洗衣粉袋上标有“冷水洗衣粉”的字样，便用冷水洗衣服，却洗不干净；还有人无论洗什么污渍都用同一种加酶洗衣粉，结果无法去除污渍。下面我们就对加酶洗衣粉的最适洗涤温度进行探究。
实验原理：略。
实验器材：烧杯(500
mL)、温度计、天平、加酶洗衣粉、植物油、蓝墨水、牛奶、玻璃棒、秒表、布料和水浴锅等。
实验过程：
(1)用天平称取加酶洗衣粉若干份，每份5
g。
(2)分别用植物油、蓝墨水、牛奶处理过的同种棉布料各若干份(污渍大小以滴管滴数为准)。
(3)_____________________________________________________________________。
(4)____________________________________________________________________。
(5)水浴锅中的水温依次为20
℃、30
℃、40
℃、50
℃、60
℃、70
℃、80
℃。在不同水温下再重复步骤(3)(4)，分别记录除去污渍所需要的时间。结果如下表：
不同温度下除去不同污渍所需要的时间(s)
水温
0
℃
20
℃
30
℃
40
℃
50
℃
60
℃
70
℃
80
℃
植物油
48
39
30
20
11
13
17
20
蓝墨水
93
86
80
72
67
68
81
105
牛奶
48
43
28
12
4
7
12
17
①请分析实验结果并得出结论：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③从以上实验可得出酶具有________________和____________。
解析：该题主要考查了影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素。洗衣粉中酶制剂的种类、污渍的类型、浸泡时间、洗涤时间、水温等都会影响洗涤效果。同时还考查了实验设计的原则：单一变量原则和对照性原则。
答案：实验过程：(3)在3个编号为甲、乙、丙的烧杯中分别注入200
mL水和一份称量好的加酶洗衣粉，放入0
℃水浴锅中并搅拌
(4)将3块分别用植物油、蓝墨水、牛奶处理过的同种布料各一份分别同时放入上述烧杯中，用玻璃棒搅拌，并用秒表记录除去污渍的时间
(5)①加酶洗衣粉必须在适宜温度下，即50
℃时才会达到最佳洗涤效果，在此温度下，对奶渍的洗涤效果最好，其次是油渍，对蓝墨水的洗涤效果最差
②奶渍的主要成分是蛋白质和脂肪，油渍的主要成分是脂肪，蓝墨水的主要成分是胶体，而加酶洗衣粉中主要含有蛋白酶和脂肪酶
③高效性 专一性
1．加酶洗衣粉常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。
2．洗衣效果最明显的酶制剂是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
3．碱性蛋白酶能将大分子蛋白质水解为可溶性的氨基酸或小分子的肽，所以蛋白类纤维织物不能用此种加酶洗衣粉洗涤。
4．温度、酸碱度和表面活性剂都会影响加酶洗衣粉的洗涤效果。
5．比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中，实验变量为不同的洗涤剂，设计时应遵循单一变量原则和对照原则，有效地控制其他变量，如水的用量、搅拌及洗涤时间等。
