课题1 果酒和果醋的制作
一、选择题
1．与酵母菌相比，醋酸菌具有的特点是( )
A．无线粒体，只能通过无氧呼吸获得能量
B．无核糖体，只能依靠宿主细胞合成蛋白质
C．无细胞核，只能通过出芽生殖方式繁殖后代
D．无染色体，只能在DNA水平上产生可遗传变异
解析：醋酸菌是原核生物，虽无线粒体，但仍可进行有氧呼吸；无论原核生物还是真核生物，均含有核糖体，核糖体是合成蛋白质的场所；醋酸菌是原核生物，无成形的细胞核，其增殖方式是二分裂；醋酸菌是原核生物，无染色体，不可能产生染色体变异，只能在DNA水平上产生可遗传变异。
答案：D
2．可用来检验果汁酒精发酵产物的是( )
①酸性重铬酸钾溶液 ②碱性重铬酸钾溶液 ③澄清的石灰水 ④斐林试剂
A．①③ B．②③
C．②③④ D．①②④
解析：果汁发酵的产物有酒精和CO2。酒精可以用酸性重铬酸钾溶液进行检验，呈现灰绿色；CO2可使澄清的石灰水变浑浊。
答案：A
3．果酒以其独特的风味、制作方便和绿色环保等特点深受人们的喜爱。下列有关果酒制作的叙述，不正确的是( )
A．接种酵母菌后，应先通气一段时间，再隔绝空气
B．为了避免杂菌污染，在实际生产过程中可以直接接种纯种的酵母菌
C．为防止葡萄腐烂，可将发酵装置存放在4 ℃的环境中
D．在适宜的条件下，时间应控制在10～12 d
解析：果酒制作过程中应先通入空气，使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖，然后再密封使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精；果酒发酵应将温度控制在18～25 ℃，时间一般控制在10～12 d。
答案：C
4．下列关于果酒和果醋制作的叙述，错误的是( )
A．制作果酒时瓶口需密闭，而制作果醋时中断通氧可能会引起醋酸菌死亡
B．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
C．在变酸的果酒的表面观察到的菌膜可能是醋酸菌在液面大量繁殖形成的
D．制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶消毒并注意无菌操作
解析：温度对酵母菌和醋酸菌的发酵都有影响，在制作果酒时温度要控制在18～25 ℃，而在制作果醋时则要将温度控制在30～35 ℃。
答案：B
5．某研究性学习小组以樱桃为材料进行果酒、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：果酒发酵一般将温度控制在18～25 ℃，而果醋发酵的适宜温度为30～35 ℃，因此果醋发酵所需的最适温度较高；应该先隔绝空气进行果酒发酵，然后植入醋酸菌，通入空气，进行果醋发酵，因为醋酸菌可以将酒精转变为醋酸；与人工接种的发酵相比，自然发酵过程中菌种量比较少，且菌种本身品质不好，因此，自然发酵获得的产品品质较差；适当加大接种量，能提高发酵速率，其代谢过程产生的代谢产物可以抑制杂菌生长繁殖。
答案：D
6.将右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：题图中管口1为进气口，管口2为排气口，管口3为出料口，可以检查液体中的成分。打开阀a可保证O2的供应；经管口3取样只能检测酒精的产生情况；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；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浑浊程度来检测CO2的产生情况。
答案：B
7．下图表示果酒和果醋生产过程中的物质变化情况，有关叙述错误的是( )
A．需要O2参与的是过程③④⑤
B．导致过程④⑤差异的原因是糖源是否充足
C．过程②④所需要的最适温度相同
D．过程①②在酵母菌细胞中的场所相同
解析：过程①为细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，过程②为无氧呼吸的第二阶段，发生在细胞质基质中；过程③为有氧呼吸的第二、第三阶段，发生在线粒体中；过程②④所需要的最适温度不同；过程④是醋酸菌在缺少糖源时，将酒精变成乙醛，再将乙醛变成醋酸，过程⑤是醋酸菌在O2、糖源充足时，将葡萄糖转变成醋酸的过程。
答案：C
8．下图甲是果醋发酵装置，图乙是发酵过程中培养液pH变化曲线图。相关叙述正确的是( )
A．发酵初期不通气，溶液中没有气泡产生
B．中期可以闻到酒香，说明进行了酒精发酵
C．后期接种醋酸菌，适当通气并保持原有温度
D．图乙中能正确表示pH变化的曲线是③
解析：果酒发酵首先接种酵母菌，初期需要通气，目的是使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖，然后密闭使其进行无氧呼吸产生酒精，因此果酒发酵中期会闻到酒香；产生酒精后，接种醋酸菌使酒精转化为醋酸，醋酸菌和酵母菌的发酵温度不同；酵母菌进行无氧呼吸和有氧呼吸都产生CO2，会导致培养液pH下降，接种醋酸菌后，产生的醋酸会使pH进一步下降，图中②符合。
答案：B
9．在适宜的温度条件下，如图所示装置中都放入干酵母(内有活酵母菌)，其中适于产生酒精的装置是( )
解析：B、C装置虽密封，但B中无水，C中无葡萄糖，所以两瓶中的酵母菌都不能完成酒精发酵。D装置没有密封，并且不断搅拌通气，酵母菌无法进行无氧呼吸，因此也不能产生酒精。
答案：A
10．下列实验装置可用于生物技术实践的相关实验，有关叙述错误的是( )
A．装置甲可用于果酒制作，装置乙不能用于果酒制作
B．装置乙可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作
C．装置乙中设置出料口是用于取样
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：装置甲密封时可用于制作果酒，但制作果酒时要定时拧松瓶盖以放出产生的二氧化碳；装置乙的充气口关闭时可用于制作果酒，充气口打开时可用于制作果醋，为防止空气中微生物的污染，排气口可通过一个长而弯曲的胶管，出料口设置开关的目的是便于取样。
答案：A
11．下列评价果酒和果醋制作是否成功的方法中，不合理的是( )
A．通过取样观察相关微生物是否存在或数量变化进行鉴定
B．通过向果酒取样发酵液中加入几滴H2SO4后再加入重铬酸钾试剂进行鉴定
C．通过检测果醋发酵前后发酵液的pH变化进行鉴定
D．通过检测果酒发酵前后发酵液的温度变化进行鉴定
解析：果酒、果醋的制作过程中都伴随着微生物数量的变化，以及发酵液pH的变化等。由于发酵过程应控制温度的变化，因此发酵液发酵前后温度的变化不能反映发酵是否成功。
答案：D
12.在一普通锥形瓶中，加入含有酵母菌的葡萄糖溶液，如图所示。下图的相关坐标曲线图中，正确的是( )
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：开始时锥形瓶中有氧气存在，所以酒精浓度是零，很快氧气消耗尽，酒精浓度增加，但葡萄糖是有限的，最后被消耗尽，酒精浓度不会继续增加，酵母菌数量也不会一直增加。由于发酵过程中产生CO2，故会导致pH下降。
答案：C
二、非选择题
13．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.如图是利用果酒制果醋的发酵装置，请据图回答下列问题：
(1)果酒制作的原材料通常是葡萄，但对葡萄不能进行反复冲洗，其原因是__________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________。
(2)乙中遗漏了一个装置，请以文字加以补充：_____________________________________________________________。
(3)如果将该装置改为酒精的发酵装置，则温度应该控制在________。此时装置需要修改的地方是______________。
(4)果汁发酵后是否有酒精产生，可以用________溶液来检测，在酸性条件下，该溶液与酒精反应呈现________色。在果醋发酵过程中，用______________检测是否有醋酸生成。
解析：(1)果酒是以葡萄为原料，通过酵母菌发酵获得的，而酵母菌主要存在于果实的表面，所以不能对葡萄进行反复冲洗，以免酵母菌数量减少，导致发酵周期延长，酒精产量下降。(2)乙中没有排气管道，所以应添加排气口，并连上一根长而弯曲的管子，排出醋酸发酵产生的CO2和含氧量少的空气。(3)酵母菌生成酒精需进行无氧呼吸，所以生产酒精不需通入空气。酵母菌细胞内酶的活性在18～25 ℃时最高，所以装置中温度应控制在18～25 ℃。(4)在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液能与酒精反应呈现灰绿色。用pH试纸检测装置中培养液的pH，可检测是否有醋酸生成。
答案：(1)葡萄表面存在酵母菌，反复冲洗会使酵母菌数量减少，导致发酵周期延长，酒精产量降低 (2)应补上一个排气口装置，并连上一根长而弯曲的管子 (3)18～25 ℃ 不需要持续通入空气 (4)重铬酸钾 灰绿 pH试纸
15．下面是果酒和果醋制作的实验流程以及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)图A中方框内的实验流程是________________________________________________________________________。
(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B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)排气口在酒精发酵时排出的气体是由________产生的________，在醋酸发酵时排出的是________________________________________________________________________。
(5)写出与(4)题有关的反应式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(6)若果汁中就含有醋酸菌，在酒精发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的葡萄糖发酵为醋酸？说明原因。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：酵母菌是兼性厌氧型微生物，有氧时进行有氧呼吸，将葡萄糖彻底氧化分解，无氧时进行酒精发酵，反应式分别为C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O，C6H12O62C2H5OH＋2CO2。因此在制作果酒时，应在缺氧的环境中进行。醋酸菌是好氧细菌，能够利用糖在有氧时生成醋酸；在糖源不足时，将乙醇变为醋酸，反应式为C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O。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菌，需要连续充气，因此排气口排出的既有CO2，又有含氧量较低的空气。
答案：(1)醋酸发酵 (2)除去污物 反复冲洗
(3)酒精发酵 醋酸发酵 泵入空气(氧) (4)酵母菌 CO2 (含氧量少的)空气、CO2 (5)①C6H12O62C2H5OH＋2CO2 ②C6H12O63CH3COOH，C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O (6)不能。因为酒精发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长，且醋酸菌的发酵需要充足的氧气
课题2 腐乳的制作
一、选择题
1．参与豆腐发酵的毛霉等微生物产生的酶类主要有( )
A．蛋白酶和淀粉酶 B．蛋白酶和脂肪酶
C．脂肪酶和淀粉酶 D．肽酶和麦芽糖酶
解析：毛霉等微生物在参与豆腐发酵过程中产生的酶主要是蛋白酶和脂肪酶。
答案：B
2．下列关于腐乳发酵原理的叙述，不正确的是( )
A．腐乳发酵有多种微生物参与，如毛霉、青霉、曲霉等
B．发酵后期需要密封腌制，由此可推知毛霉为厌氧型生物
C．发酵过程中蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸
D．发酵过程中毛霉和青霉为竞争关系
解析：A正确，腐乳发酵过程中有多种微生物(如毛霉、曲霉、青霉等)参与，其中发挥主要作用的是毛霉；B项错误，毛霉为异养需氧型生物，后期发酵利用的是其在生长过程中产生的酶；C项正确，发酵过程中蛋白质被蛋白酶分解为小分子的肽和氨基酸；D项正确，毛霉和青霉共同生活在豆腐上，它们之间是竞争的关系。
答案：B
3．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：在一定温度、湿度条件下，毛霉生长繁殖于豆腐块表面，形成大量的菌丝体，进而形成一层致密的“皮”；它对人体无害，该致密的“皮”可防止腐乳变质。
答案：D
4．下列关于腐乳制作中温度控制的叙述不正确的是( )
A．前期发酵将笼屉的温度控制在15～18 ℃
B．发酵过程中温度过低则会导致菌丝生长缓慢
C．发酵过程中温度过高菌丝易老化和死亡
D．装瓶前，要将腐乳进行高温灭菌避免杂菌污染
解析：A项正确，前期发酵要将笼屉中的温度控制在15～18 ℃，此温度适于毛霉生长；B项正确，发酵过程中温度过低，则菌丝生长缓慢，不易进入豆腐的深层；C项正确，发酵温度过高，菌丝易老化和死亡，从而影响腐乳的品质；D项错误，腐乳上含有发酵所需的毛霉，不能进行高温灭菌。
答案：D
5．下列关于腐乳的制作原理的叙述，错误的是( )
A．腐乳制作，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．腐乳制作过程中，不能有细菌参与，因此必须严格灭菌
D．家庭自制腐乳时，一般不需单独接种菌种
解析：在腐乳制作中除毛霉、根霉、曲霉、青霉等真菌参与发酵外，还有酵母菌等参与反应，但是以毛霉为主；这些微生物多为营腐生生活，属异养型，广泛分布在空气中，因此家庭制作腐乳一般不用严格灭菌和单独接种菌种。腐乳的制作过程，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、脂肪等降解为易吸收的小分子有机物。
答案：C
6．腐乳制作过程中，前期发酵后要将毛坯加盐腌制，盐的作用是( )
①抑制毛霉生长，防止杂菌污染和繁殖 ②渗透盐分，析出水分，使毛坯变硬，不易过早酥烂 ③调节口味，使腐乳有一定咸味 ④浸提毛霉菌丝上的蛋白酶，催化蛋白质水解
A．①③④ B．①②③④
C．②④ D．①②③
解析：豆腐坯用食盐腌制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。同时，盐能抑制微生物的生长，避免腐败变质，能够浸提毛霉菌丝上的蛋白酶。
答案：B
7．某同学在制作腐乳的过程中，发现豆腐腐败变质，下列不属于其原因的是( )
A．用盐腌制时，加盐量太少
B．用来腌制腐乳的玻璃瓶没有用沸水消毒
C．制作卤汤时，料酒加的量较多
D．装瓶后，没有将瓶口密封
解析：豆腐腐败变质是杂菌污染造成的。用来腌制腐乳的玻璃瓶，没有用沸水消毒，装瓶后没有将瓶口密封，用盐腌制时加盐量太少或制作卤汤时加料酒量太少都会导致杂菌大量繁殖。相反，如果料酒加入过多，则不会导致杂菌大量繁殖，但会使发酵时间延长。
答案：C
8．下列关于腐乳制作的描述，错误的是( )
A．在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶和脂肪酶的微生物参与
B．含水量大于85%的豆腐利于保持湿度，适宜制作腐乳
C．加盐和加酒都能抑制微生物的生长
D．密封瓶口前最好将瓶口通过酒精灯火焰以防杂菌污染
解析：腐乳制作的原理是利用蛋白酶和脂肪酶分解豆腐中的蛋白质和脂肪等，故在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶和脂肪酶的微生物如毛霉等参与；含水量为70%的豆腐适宜制作腐乳，含水量过高的豆腐不易成形；加盐和加酒都能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质；密封腌制属于后期发酵，需要严格无菌，密封瓶口前最好将瓶口通过酒精灯的火焰，以防杂菌污染。
答案：B
9．在腐乳的实验室制作过程中，不需要严格杀菌的步骤是( )
①让豆腐上长出毛霉 ②加盐腌制 ③加卤汤装瓶 ④密封腌制
A．①② B．②③
C．③④ D．①②③④
解析：传统腐乳的生产中，豆腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子，加盐腌制时，盐分抑制了杂菌的生存，这两个时期都不需要严格杀菌；但加卤汤装瓶和密封腌制时，为了防止杂菌污染，需要严格无菌操作。
答案：A
10．下图为腐乳制作过程的流程图，相关说法不正确的是( )
→→→
A．毛霉为好氧型真菌，因此码放豆腐时要留出一定缝隙，以利于其进行有氧呼吸
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、密封腌制中，毛霉不断增殖，并产生大量的酶，分解蛋白质
D．用胶条密封瓶口时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，以防止瓶口污染
解析：制作腐乳时，码放豆腐要留出一定缝隙，这是为了利于好氧型的毛霉进行有氧呼吸；码放豆腐时要加盐，加盐的目的一是析出豆腐中的水分使之变硬，二是抑制微生物的生长；毛霉为好氧菌，密封腌制中，毛霉不能继续增殖；加卤汤装瓶后，应将瓶口通过酒精灯的火焰，并用胶条密封瓶口，目的是防止瓶口污染。
答案：C
11．腐乳因口感好、营养丰富等特点，成为人们喜爱的食品之一。下列有关腐乳制备的说法正确的是( )
A．逐层加盐可以析出豆腐中的水分也可以防止杂菌污染
B．装瓶时操作要缓慢以防止豆腐碎裂
C．毛霉菌丝大量繁殖时形成的“硬皮”有害，不能食用
D．不同颜色的腐乳制备过程有很大不同
解析：A项，逐层加盐可以析出豆腐中的水分也可以防止杂菌污染；B项，装瓶时操作要快速，以防止微生物污染；C项，毛霉菌丝大量繁殖时形成的“硬皮”无害，可以食用；D项，不同颜色的腐乳制备过程基本相同，只是加入的辅料有所区别。
答案：A
12．家庭制作腐乳时，常将豆腐平放在铺有干净的粽叶的盘内，豆腐块摆好后，再在豆腐上铺上干净的粽叶，将盘置于15～18 ℃的地方，大约5 d后，豆腐表面就会长满白色的菌丝，这里的粽叶所起的作用是( )
A．提供菌种 B．杀菌作用
C．吸水作用 D．增加视觉效果
解析：粽叶上附着有毛霉孢子或毛霉，在豆腐发酵过程中可以为其提供菌种，同时还有一定的隔热保温作用。
答案：A
二、非选择题
13．回答下列关于腐乳制作的问题。
(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。多种微生物参与了该发酵过程，其中起主要作用的微生物是________，其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为________和________；其产生的________能将豆腐中的脂肪水解为________和________。
(2)发酵完成后需要加盐腌制，加盐还可以抑制________生长。
(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配制而成的卤汤。卤汤除具有一定的防腐作用外，还能使腐乳具有独特的________。
解析：(1)在制作腐乳时，发酵过程中起作用的微生物有多种，如毛霉、曲霉、酵母菌等，其中起主要作用的是毛霉。毛霉产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，产生的脂肪酶能够将豆腐中的脂肪水解为甘油和脂肪酸。(2)发酵过程中加盐腌制，不仅可以调制风味，而且能够抑制其他微生物的生长繁殖，以免豆腐腐败变质。(3)腐乳制作后期可以加入卤汤，卤汤不仅可以防腐，还可以使腐乳具有独特的风味。
答案：(1)毛霉 小分子的肽 氨基酸 脂肪酶 甘油
脂肪酸 (2)微生物 (3)风味(其他合理答案也可)
14．红方是腐乳的一种，请回答下列与其制作有关的问题。
(1)补充制作红方的实验流程：①________________→②加盐腌制→③________________→④密封腌制。
(2)在实验流程①中，首先将豆腐块平放在笼屉内，笼屉中的温度应控制在________ ℃，并保持一定的________。5天后豆腐块表面布满毛霉菌丝，这些毛霉来自空气中的________。
(3)在实验流程②中，向长满毛霉的豆腐块加盐，其作用除了析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬外，还能________________，避免豆腐块腐败变质。
(4)在实验流程③用到的辅料中，卤汤是由________及各种________配制而成的。此外，红方因加入了________而呈深红色。
解析：(1)制作腐乳的实验流程是：让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制。(2)让豆腐上长出毛霉：将豆腐块平放在笼屉内，将笼屉中的温度控制在15～18 ℃，并保持一定的湿度。豆腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子。(3)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。(4)卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的；红方因加入红曲而呈深红色。
答案：(1)让豆腐上长出毛霉 加卤汤装瓶
(2)15～18 湿度 毛霉孢子
(3)抑制微生物的生长
(4)酒 香辛料 红曲
15．腐乳又称乳腐或豆腐乳，是我国著名的民族特色发酵食品之一。其滋味鲜美，酱香宜人，制作历史悠久，品种多样，主要有红方腐乳、酱腐乳和白腐乳等，而红曲酱腐乳既具有红方腐乳适宜的天然红曲色泽，又具有酱腐乳特有的浓郁的酱醋香味，深受人们的喜爱，具有广阔的市场前景。某兴趣小组按照以下工艺流程制作红曲酱腐乳，请据图回答：
(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毛霉。毛霉是一种________状真菌。
(2)在腐乳制作的过程中，毛霉等微生物产生的蛋白酶将豆腐中的蛋白质分解成________和________，________将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
(3)传统的制作过程中，豆腐块上生长的毛霉来自__________________。而现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的毛霉菌种接种在豆腐上，这样可以________________________________________________________________________。
(4)搓毛是将长满菌丝的白坯用手扶抹，让菌丝裹住坯体，其目的是________________________________________________________________________。
(5)在逐层加盐腌坯的过程中，随层数的加高而________盐量，接近瓶口要________铺一些。
(6)红曲酱卤是由红曲、面酱、黄酒按一定的比例配制而成的，加入黄酒的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)豆腐发酵有多种微生物参与，其中毛霉起主要作用，毛霉是一种丝状真菌。(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。在多种微生物的协同作用下，豆腐转变成腐乳。(3)传统制作中，豆腐上的毛霉来自空气中的毛霉孢子，现代腐乳生产是在无菌条件下，将优良的毛霉菌种接种在豆腐上，避免其他菌种的污染，保证产品的质量。(4)搓毛促进毛霉覆盖整块腐乳，以防止其他微生物的污染导致腐乳烂块。(5)加盐的作用是析出豆腐中的水分，使豆腐变硬，在后期制作中不会过早酥烂。同时盐能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。(6)加酒可以抑制微生物的生长，以防腐乳烂块，同时使腐乳具有独特的香味。
答案：(1)丝 (2)小分子的肽 氨基酸 脂肪酶 (3)空气中的毛霉孢子 避免其他菌种的污染，保证产品的质量 (4)防止腐乳烂块 (5)增加 多
(6)抑制微生物的生长，使腐乳具有独特的香味
课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
一、选择题
1．下列有关乳酸菌代谢的叙述中，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：乳酸菌属原核生物，植物属真核生物。原核生物无成形的细胞核，细胞器只有核糖体，细胞壁由肽聚糖组成。植物细胞的细胞壁由纤维素和果胶组成。乳酸菌是厌氧细菌，只能通过无氧呼吸产生乳酸，代谢终产物不会有二氧化碳和水。
答案：B
2．泡菜不是什么时候都可以腌制，在东北至少要在立冬以后才可以，其原因是( )
A．冬天温度低，其他细菌不易大量繁殖
B．冬天原料丰富
C．冬天乳酸菌易生长
D．冬天的泡菜可长期保存
解析：泡菜的制作过程中，很容易受其他厌氧菌污染，冬天温度低，其他细菌不易大量繁殖，泡菜不易腐败，质量好。
答案：A
3．某人利用乳酸菌制作泡菜时由于操作不当，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：乳酸菌是厌氧型的细菌，在有氧时它的发酵过程受到抑制；氧气促进了需氧腐生菌的生长和繁殖，这些需氧型微生物分解泡菜中的有机物而使泡菜腐烂。
答案：B
4．含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶，原因是( )
A．抗生素能够杀死乳酸菌或抑制乳酸菌的生长
B．抗生素呈碱性，会与乳酸发生中和反应
C．抗生素能够抑制酵母菌的生长
D．抗生素在酸性环境中会被分解破坏
解析：乳酸菌属于细菌，抗生素能杀死或抑制乳酸菌的生长。
答案：A
5．泡菜发酵的微生物主要是乳酸菌，而在发酵初期，水槽内经常有气泡产生，这些气泡产生的原因及成分分别是( )
A．乳酸菌是兼性厌氧型微生物，初期进行有氧呼吸产生CO2；气体为CO2
B．因腌制过程中的盐进入蔬菜使蔬菜体积缩小，气体被排出；气体为空气
C．发酵初期活动强烈的是酵母菌，其利用氧产生CO2；气体为CO2
D．乳酸菌在发酵过程中产生了热量，使坛内温度升高，空气受热膨胀排出；气体为空气
解析：乳酸菌发酵产生乳酸，不产生气体；发酵早期的气泡是某些酵母菌活动产生的CO2。
答案：C
6．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会转变成致癌物质
D．亚硝酸盐的平均含量蔬菜中比豆粉中的高
解析：研究表明膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，当人体摄入量达到某一数值后才会致病。亚硝酸盐绝大部分随尿液排出体外，其本身无致癌作用，但在特定条件下会转变成致癌物质。豆粉中的亚硝酸盐含量比蔬菜中的高。
答案：C
7．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：醋酸菌是好氧型细菌，能在氧气充足的情况下将乙醇转化为醋酸；酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖产生酒精；泡菜利用的是乳酸菌的发酵；腐乳的制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶。
答案：A
8．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，在食品生产中常用作食品添加剂，可多加
B．绿色食品中不会含有亚硝酸盐
C．亚硝酸盐在人体胃内可转变成亚硝胺
D．水煮沸越久，亚硝酸盐的含量越少
解析：亚硝酸盐在食品生产中可用作食品添加剂，但量多会使人中毒。亚硝酸盐分布广泛，在土壤、水、鱼、谷物、绿色蔬菜中都有。亚硝酸盐在动物和人体胃的酸性环境中，在催化剂的催化作用下可转变为亚硝胺。水煮沸越久，亚硝酸盐含量会越多。
答案：C
9．下列有关泡菜的制作和亚硝酸盐含量的测定的实验叙述，正确的是( )
A．泡菜制作需要配制盐水，其中盐与水的质量比为4∶1
B．在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应形成玫瑰红色染料
C．制备样品处理液，加入氢氧化铝乳液的目的是去色素等杂质，得到澄清溶液
D．泡菜腌制时间长短会影响亚硝酸盐含量，但温度和食盐的用量不影响其含量
解析：盐和清水的质量比为1∶4；在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与N1萘基乙二胺盐酸盐反应形成玫瑰红色染料；制备样品处理液时，加入氢氧化铝乳液的目的是除去滤液中的杂质，使滤液变得无色透明；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，亚硝酸盐含量增加。
答案：C
10．下列有关泡菜发酵过程的叙述，正确的是( )
A．在制作泡菜的过程中，亚硝酸盐的含量变化情况是逐渐增加的
B．在发酵过程中，只有乳酸菌具有发酵作用，香辛料具有增香、除异味的功效
C．在发酵过程中，乳酸菌可分解蛋白质和果胶，使泡菜变软
D．在发酵过程中，要经常补充水槽中的水，盐水入坛前要煮沸再冷却，以防污染
解析：泡菜制作发酵过程中，随着泡菜发酵中产生的乳酸增加，亚硝酸盐的含量会先增加，后逐渐下降；发酵过程主要是乳酸菌起作用，乳酸菌不能分解蛋白质和果胶，因此可保持蔬菜脆嫩而不软化腐败；发酵过程中要经常补充坛盖边沿水槽中的水，以保持坛内处于无氧状态。
答案：D
11．法国拉古杰波尔多AOC干红葡萄酒，是波尔多地区最大的葡萄酒生产商生产的优质红酒。该酒选用上等优质葡萄酿制而成。利用葡萄酿酒的过程中，不可能出现的现象是( )
A．有酒精大量产生
B．发酵液pH升高
C．发酵液中有大量气泡产生
D．发酵液红色加深
解析：葡萄酿制果酒的过程中，酒精的含量不断上升，葡萄皮中的色素进入发酵液中使发酵液呈现红色，并且会产生大量气泡(二氧化碳)，二氧化碳可使发酵液pH降低。
答案：B
12．在制作果酒、果醋、腐乳、泡菜时，发酵过程对氧气的需求的叙述正确的是( )
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．腐乳制作时密封发酵进行的是无氧发酵
解析：果酒制作原理是利用酵母菌的无氧发酵，但在最初阶段需提供一定氧气，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过程都需在有氧条件下完成；毛坯腌制后装瓶发酵，是利用了毛霉产生的蛋白酶、脂肪酶等的催化作用。
答案：C
二、非选择题
13．下图是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图回答问题。
(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料，目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)制作泡菜所用的盐水，清水与盐的质量比约为______________，盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
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，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
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)测定亚硝酸盐含量的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)制作泡菜时选用新鲜蔬菜，有利于降低泡菜中的亚硝酸盐的含量。(2)制作泡菜所用的盐水，清水与盐的质量比应控制在4∶1，盐的主要作用是抑制微生物的生长、渗出蔬菜中的水分和调味。(3)泡菜能形成不同风味，关键在于加入的调味料不同。(4)泡菜变质，可能是因为泡菜坛密封不严，或取食工具不卫生，或盐的浓度过低。(5)发酵的不同时期，亚硝酸盐的含量会发生变化，及时测定亚硝酸盐的含量，可以把握取食的最佳时间。(6)在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐可与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，这一产物再与N1萘基乙二胺盐酸盐结合，形成玫瑰红色染料。可用比色法测定亚硝酸盐的含量。
答案：(1)亚硝酸盐含量低 (2)4∶1 杀灭杂菌并保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响 盐有抑制微生物的生长、渗出蔬菜中过多的水以及调味的作用 (3)调味料 (4)泡菜坛密封不严，或取食工具不卫生，或盐的浓度过低，这些都会引起杂菌滋生、泡菜变质 (5)发酵的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 (6)比色法
14．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__________________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，可利用亚硝酸盐与显色剂发生颜色反应，根据颜色的深浅可确定亚硝酸盐含量的多少。用不同浓度的亚硝酸钠标准溶液与显色剂可制成颜色深浅不同的系列标准管，不同颜色深浅对应的亚硝酸钠浓度是已知的；用不同泡制天数的泡菜滤液与显色剂反应，制备一系列的样品管，将样品管的颜色与标准管进行颜色比对，找到与样品管颜色深浅最接近的标准管，所对应的亚硝酸钠浓度即可代表样品管中的亚硝酸盐含量。(2)图示曲线横轴为时间，纵轴为亚硝酸盐含量，则该曲线表示泡菜中亚硝酸盐含量随发酵时间的变化趋势。(3)泡菜制作的原理是乳酸发酵，产酸的细菌主要是乳酸菌。
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(或接近) (2)亚硝酸盐含量随泡制时间的变化 (3)乳酸菌
15．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)据图分析，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。学生用书留空
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
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。
课题1 微生物的实验室培养
一、选择题
1．下列关于培养基的说法，正确的是( )
A．任何培养基都必须含有碳源、氮源、矿质元素、水及生长因子
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．配制培养基时要注意各种养分的浓度和比例
解析：不同微生物对营养物质的需求不同，如自养微生物的培养基不需要加碳源，自生固氮菌的培养基不需要加氮源。按不同的分类标准，培养基可有不同的种类和作用，其中固体培养基是在液体培养基里加入琼脂等凝固剂配制而成的。配制培养基时要注意各种养分的浓度和比例。
答案：D
2．下列操作与消毒灭菌无关的是( )
A．接种前用酒精灯火焰灼烧接种环
B．接种前用酒精擦拭双手
C．将平板倒置，放入培养箱中培养
D．接种在酒精灯的火焰旁完成
解析：接种用具、器皿、空气中都存在大量微生物，必须严格地消毒灭菌。A、B、D三项都是实验操作过程中消毒或灭菌的措施。将平板倒置，放入培养箱中培养与灭菌无关。
答案：C
3．培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶所采用的灭菌或消毒方法依次是( )
①化学消毒 ②灼烧灭菌 ③干热灭菌 ④紫外线消毒 ⑤高压蒸汽灭菌 ⑥巴氏消毒
A．⑤③②①④⑥ B．①②③④⑤⑥
C．⑥②③④①⑤ D．③④②①⑥⑤
解析：培养基用高压蒸汽灭菌；培养皿耐高温，需用干热灭菌；接种环可用灼烧灭菌达到迅速彻底地灭菌的效果；实验操作者的双手可用化学药剂进行消毒，如用酒精擦拭双手；空气可用紫外线消毒；为不破坏牛奶中的营养成分，可采用巴氏消毒。
答案：A
4．采用干热灭菌、灼烧灭菌、高压蒸汽灭菌、紫外线照射等几种方法，可分别杀死哪些部位的杂菌( )
A．接种环、吸管、培养基、接种室
B．吸管、接种环、培养基、接种箱
C．培养基、吸管、接种环、接种箱
D．培养皿、吸管、培养基、双手
解析：干热灭菌是将灭菌物品放入干热灭菌箱内，在160～170 ℃下加热1～2 h，适用于耐高温且需要保持干燥的物品，如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等；灼烧灭菌是利用酒精灯火焰的充分燃烧层灭菌，如接种针、接种环等；高压蒸汽灭菌用高压蒸汽灭菌锅，一般在压力为100 kPa，温度为121 ℃的条件下，维持15～30 min，主要用于培养基灭菌；紫外线照射适用于物体表面灭菌和空气灭菌，如接种室、接种箱、超净工作台等，使用前用紫外线照射约30 min。
答案：B
5．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：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，待压力表的压力降到零时，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，一般在皿底上用记号笔做标记。
答案：D
6．下列有关平板划线法操作的叙述，不正确的是( )
A．第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物
B．每次划线前，灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种
C．在每一区域内划线时，接种环上的菌种直接来源于菌液
D．划线结束后，灼烧接种环能及时杀死接种环上的菌种，避免细胞污染环境和感染操作者
解析：在用平板划线法分离大肠杆菌的实验中，接种环取菌种前灼烧的目的是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；以后每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线后残留的菌种；划线结束后仍需灼烧接种环，是为了避免细菌污染环境和感染操作者。从第二次划线开始，每次划线时接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端。
答案：C
7．为了保持菌种的纯净需要进行菌种的保藏，下列有关叙述不正确的是( )
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产生变异
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：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甘油后灭菌，将1 mL培养的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充分混匀后，放在－20 ℃的冷冻箱中保存。
答案：D
8．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：对未接种的培养基进行培养，起到对照作用，可确定培养基是否被杂菌污染。
答案：B
9．用平板划线法或稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时( )
①可以用相同的培养基 ②都需要使用接种针进行接种 ③都需要在酒精灯火焰旁进行接种 ④都可以用来计数活菌
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
解析：平板划线法或稀释涂布平板法都使用固体培养基；平板划线法采用接种针或接种环进行操作，而稀释涂布平板法采用涂布器进行操作；进行接种操作时，要进行无菌操作，需要在酒精灯火焰旁接种，避免空气中的微生物污染培养基；平板划线法一般用于分离菌体而不能计数活菌。
答案：C
10．下面是微生物平板划线示意图，划线的顺序为1、2、3、4、5。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：在每次划线前后都要对接种环进行灭菌；进行划线操作时，左手将培养皿的皿盖打开一条缝隙，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；第1区和第5区的划线不能相连。
答案：C
11．下列关于倒平板及对菌种纯化的说法正确的是( )
A．倒平板时左手将灭过菌的培养皿盖完全打开，右手将锥形瓶中培养基倒入培养皿(约10～20 mL)，左手立即盖上培养皿盖
B．使用已灭菌的接种环，培养基不需要再灭菌
C．平板冷凝后要将平板倒置，以防皿盖上的冷却水倒流入培养基
D．涂布器用火焰灼烧灭菌
解析：倒平板时用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙而不是直接将盖完全打开；使用灭过菌的接种环，培养基仍需进行灭菌处理，以免污染环境或感染操作者；涂布器灭菌时需沾少量酒精引燃。
答案：C
12．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：在配制培养基的过程中要先灭菌后倒平板；转换划线角度后要对接种环进行灼烧灭菌，杀灭接种环上残留的菌种，再进行划线；接种后的培养皿应放置在恒温培养箱中培养；微生物生长、繁殖较快，在培养过程中一般要隔天观察一次。
答案：B
二、非选择题
13．请回答下列有关微生物培养与分离的问题：
(1)微生物的培养都需要培养基，在配制固体培养基时加入的凝固剂一般是________________________________________________________________________。
(2)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的一般流程包括：
―→―→―→―→
上述流程中A代表______________，实验室中这个步骤常用的方法有________________________________________________________________________；
流程中B代表________，该步骤进行的适宜温度是________ ℃左右。
(3)某微生物纯化培养的结果如下图甲，在________(填图中编号)区域出现了单个菌落，产生每个菌落的最初细菌数目是________个，据图分析，在培养基上划线接种时，划线的顺序依次是________(用编号表示)。某研究者接种培养后得到的平板如图乙所示，推测接种时可能的操作失误是________________________________________________________________________。
(4)将分离纯化的菌种进行临时保存时，可在低温下使用试管斜面保存，但该方法除保存时间短外，菌种还易________________；若需较长时间保存菌种，可用的方法是________。
解析：(1)琼脂是制备固体培养基最常用的凝固剂。(2)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的流程包括：计算―→称量―→溶化―→灭菌―→倒平板；灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌是实验室中常用的灭菌方法。(3)从图甲可知，②号区域出现了单个菌落；1个菌落由1个细菌繁殖形成；根据线条数量可判断，划线的顺序依次是①―→③―→②。由图乙可知，菌落分布不均匀，推测接种时可能的操作失误是涂布不均匀。(4)试管斜面保存菌种，菌种易被污染或产生变异，若需较长时间保存菌种，可采用甘油管藏法。
答案：(1)琼脂 (2)灭菌 灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌 倒平板 50 (3)② 1 ①―→③―→② 涂布不均匀 (4)被污染或产生变异 甘油管藏法
14．在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是一个纯化的细菌菌落。实验基本步骤如下：
―→―→―→
请回答下列有关问题：
(1)配制培养基时，各成分含量确定的原则是________________。不论何种培养基，在各种成分都溶化后分装前，要进行的是________________________________________________________________________。
(2)倒平板的适宜温度是50 ℃左右，原因是__________________。待平板冷凝后，要将平板倒置，这样既可使培养基表面的水分更好地挥发，又可防止________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)纯化菌株时，若使用稀释涂布平板法进行接种，应选择的涂布工具是图中的________；若使用平板划线法进行接种，应选择的接种工具是图中的________。
(4)划线的某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌落，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落。造成划线无菌落可能的操作失误有________________________________________________________________________。
(5)若用大肠杆菌进行实验，使用过的培养基及培养物必须经过________处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。
解析：培养基中各成分含量要根据微生物的生长需要来确定。微生物生长需要一定的pH，所以培养基装瓶前需要调节pH。由图可知，A为接种环，B为涂布器，C为胶头滴管，D为接种针，故稀释平板法应选择的涂布工具应是B，平板划线法应选择的接种工具是A。由题意分析可知，造成此现象的原因可能有两个，一是接种环灼烧后未冷却，菌种接触到高温的接种环而死亡；二是划第二划线区域第一条线时未从第一区域末端开始。有的大肠杆菌会释放一种强烈的毒素，因此，使用过的培养基及其培养物必须经过灭菌处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。
答案：(1)所培养微生物对各营养成分的需要量 调整pH (2)温度过高会烫手，过低培养基又会凝固 皿盖上的水珠落入培养基，造成污染 (3)B A (4)①接种环灼烧后未冷却 ②划线未从第一区域末端开始 (5)灭菌
15．苯酚是工业生产排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。某工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如图所示，①为土壤样品。
请回答下列问题：
(1)②中培养目的菌株的选择培养基中应加入________作为碳源，②中不同浓度碳源的培养基________(填“影响”或“不影响”)细菌的数量，如果要测定②中活细菌数量，常采用________法。
(2)④为对照，微生物在④中不生长，在⑤中生长，④与⑤培养基的主要区别在于________________________________________________________________________；
使用________法可以在⑥上获得单菌落。采用固体平板培养细菌时进行倒置培养的原因是________________________________________________________________________。
(3)试述比较不同菌株降解苯酚能力的大小的实验设计思路：________________________________________________________________________。
(4)实验过程中如何防止其他微生物的污染？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据微生物对营养物质的需求，在培养基中加入或不加某些物质以达到促进目的菌生长，抑制或阻止其他杂菌生长的目的，然后用稀释涂布平板法、平板划线法或其他方法筛选出单个目的菌落，再接种培养即可获得纯目的菌。本实验的目的是筛选降解利用苯酚的细菌菌株，因此实验所用的培养基应是以苯酚为唯一碳源的培养基，②中的培养基中应加入苯酚作为碳源；②中不同浓度的碳源影响细菌数量；可用稀释涂布平板法来测定②中活菌数目。(2)若④是对照组，⑤是实验组，由于⑤中培养基中苯酚为唯一碳源，④中培养基中没有加入苯酚做碳源，故微生物在⑤中生长，在④中不生长；获得单菌落常用的方法是稀释涂布平板法或平板划线法。为防止冷凝后形成的水珠落入培养基中污染培养基，要将培养皿倒置。(3)本实验的目的是比较不同菌株降解苯酚能力的大小，因此本实验的自变量是不同的菌株，苯酚的起始浓度是无关变量，因此实验的设计思路是：用同样浓度的苯酚培养液培养不同菌株，一定时间后测定培养液中苯酚的含量。(4)在设计实验中要注意单一变量原则和对照原则，从制备培养基到接种与培养等全部实验过程要严格灭菌，无菌操作可有效防止实验过程中的杂菌污染。
答案：(1)苯酚 影响 稀释涂布平板 (2)④的培养基没有加入苯酚作为碳源，⑤的培养基加入苯酚作为碳源 稀释涂布平板法或平板划线 防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基 (3)用同样浓度的苯酚培养液培养不同菌株，一定时间后测定培养液中苯酚的含量 (4)培养基灭菌，接种环境灭菌，接种过程无菌操作
课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
一、选择题
1．下列关于土壤取样的叙述，错误的是( )
A．土壤取样时，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．应在酒精灯火焰旁称取土壤
解析：在“分解尿素的细菌的分离与计数”实验中，必须在含微生物丰富的湿润、肥沃土壤中取样，所用小铁铲和信封必须灭菌。
答案：C
2．用以尿素为唯一氮源加入酚红指示剂的培养基，培养尿素分解菌后，指示剂将( )
A．变蓝色 B．变红色
C．变黑色 D．变棕色
解析：尿素分解菌合成的脲酶将尿素分解成了氨，会使培养基的碱性增强，pH升高，加入酚红指示剂将变红。
答案：B
3．测定土壤中细菌的数量一般选104、105和106倍的稀释液进行平板培养，而测定真菌的数量一般选用102、103和104倍稀释液，其原因是( )
A．细菌个体小，真菌个体大
B．细菌易稀释，真菌不易稀释
C．细菌在土壤中的含量比真菌高
D．随机的，没有原因
解析：细菌在土壤中的含量多于真菌，因此稀释涂布时，细菌的稀释倍数要大于真菌的稀释倍数，这样才能使平板上培养出的菌落清晰易辨。
答案：C
4．下列能分离出分解尿素的细菌的培养基是( )
A．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、葡萄糖、尿素、琼脂、水
B．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、葡萄糖、琼脂、水
C．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、尿素、琼脂、水
D．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、牛肉膏、蛋白胨、琼脂、水
解析：要想分离尿素分解菌，应把尿素作为培养基中的唯一氮源，而B项中无氮源，C项中无碳源，D项中牛肉膏、蛋白胨都可作为氮源。
答案：A
5．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．接种了的牛肉膏蛋白胨培养基
D．接种了的选择培养基
解析：将菌液稀释相同的倍数并接种，牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目应明显多于选择培养基上的菌落数目，因此，应选择接种菌种的牛肉膏蛋白胨培养基作为对照。对照实验遵循的原则是单一变量原则。
答案：C
6．在做分离分解尿素的细菌实验时，一同学从对应稀释倍数为106的培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只筛选出大约50个菌落。该同学的结果产生的原因可能有( )
①土样不同 ②培养基被污染 ③操作失误 ④没有设置对照
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：实验结果不同，最可能的原因是土样不同，其次是操作失误或培养基被污染，而与是否设置对照没有关系。
答案：A
7．抗生素可由微生物产生，具有抑菌作用，能在琼脂培养基中扩散。在筛选产生抗生素的菌种时，先在琼脂培养基平板上划线接种一种从土壤中获得的甲菌，在27 ℃下培养3天，形成菌落。然后接种乙、丙、丁三种致病菌(图A)，继续在同样条件下培养3天，结果如图B。分析结果，得出的结论是( )
①甲菌产生了抗生素
②丁菌的生长被丙菌产生的抗生素抑制
③乙菌的生长被甲菌产生的抗生素抑制
④丙菌产生的抗生素抑制了乙菌的生长
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
解析：乙、丙、丁三种致病菌不会产生抗生素，否则靠近乙、丙、丁的甲菌落不能生长。从图B来看，乙菌的生长被抑制，最可能的原因是甲菌产生了抗生素，此种抗生素只能抑制乙菌的生长，而对丙、丁两种致病菌没有影响。
答案：A
8．下列关于微生物分离和培养的叙述，错误的是( )
A．可采用干热灭菌法对微生物培养基进行灭菌
B．测定土壤样品中的细菌数目，常用菌落计数法
C．分离土壤中不同的微生物，要采用不同的稀释度
D．分离能分解尿素的细菌，要以尿素作为培养基中唯一的氮源
解析：培养基灭菌通常用的是高压蒸汽灭菌法，而干热灭菌法通常适用于玻璃器皿、金属用具等耐高温且不适合其他方法的物品；分离能分解尿素的细菌，用的选择培养基里尿素是唯一的氮源，这样才能分离出分解尿素的细菌。
答案：A
9．下列有关土壤中微生物的分离与计数的说法，不正确的是( )
A．因为土壤中各类微生物的数量不同，所以为获得不同类型的微生物要按不同的稀释倍数进行分离
B．测定土壤中不同微生物的数量，选用的稀释范围不同
C．如果得到了2个或2个以上菌落数目在30～300的平板，则说明稀释操作比较成功，并能够进行菌落的计数
D．牛肉膏蛋白胨培养基的菌落数目明显小于选择培养基的数目，说明选择培养基已筛选出一些细菌菌落
解析：样品的稀释度直接影响平板上生长的菌落数目。实际操作中，通常选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落在30～300之间适于计数的平板。土壤中不同类型的微生物的数量不同，因此在测定其数量时，选用的稀释范围也不同。将菌液稀释相同的倍数，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，从而说明选择培养基的筛选作用。
答案：D
10．欲从土壤中分离出能分解尿素的细菌，下列实验操作不正确的是( )
A．将土壤用无菌水进行一系列的梯度稀释
B．同一浓度的土壤稀释液应至少涂布三个平板
C．可将未接种的培养基在相同条件下培养作为对照
D．用加入刚果红指示剂的培养基可筛选出分解尿素的细菌
解析：欲从土壤中分离出能分解尿素的细菌，要将土壤用无菌水进行一系列的梯度稀释，同一浓度的土壤稀释液应至少涂布三个平板，同时要将未接种的培养基在相同条件下培养作为对照，以检查培养基灭菌是否彻底；筛选分解尿素的细菌要用酚红指示剂。
答案：D
11．下列能选择出分解尿素的细菌的培养基是( )
A．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、葡萄糖、尿素、琼脂、蒸馏水
B．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、葡萄糖、琼脂、蒸馏水
C．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、尿素、琼脂、蒸馏水
D．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、牛肉膏、蛋白胨、琼脂、蒸馏水
解析：在A项的培养基中既有尿素作为唯一氮源，又有其他各种成分，可以选择出分解尿素的细菌；而C项中缺少碳源，B项中无尿素作氮源，D项中有牛肉膏可提供氮源的成分。
答案：A
12．某同学对101、102、103倍稀释液计数的平均菌落数分别为2 760、295和16，则菌落总数为(所用稀释液体积为0.1 mL)( )
A．2.76×104 个/mL B．2.95×105 个/mL
C．4.6×104 个/mL D．3.755×104 个/mL
解析：菌落计数法是计算不同稀释度的平均菌落数。首先选择平均菌落数在30～300之间的平板，以该平均菌落数与体积之比乘以稀释倍数即为该样品的细菌总数。若所有稀释倍数的菌落数均不在30～300之间，则应以最接近300或30的平均菌落数进行计算。
答案：B
二、非选择题
13．下表为培养某种微生物的培养基配方，请回答有关问题：
KH2PO4
Na2HPO4
MgSO4·7H2O
葡萄糖
尿素
蒸馏水
1.4 g
2.1 g
0.2 g
10.0 g
1.0 g
定容至
1 000 mL
(1)该培养基按作用划分属于________培养基，该培养基具有选择作用的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若要通过统计培养基中菌落数来估计样品中的细菌数，上述培养基中还需要添加的成分是________，接种时应采用______________法，该方法接种培养后的菌落，不可能是图中的________。
(3)某同学用0.1 mL稀释液在稀释倍数为106的平板中测得菌落数的平均值为163，则每毫升样品中的细菌数是________。
(4)从土壤中分离出分解尿素的细菌后，要对其做进一步的鉴定，可在上述培养基中加入________指示剂，培养该菌后，如果指示剂变________，可初步鉴定该种细菌能够分解尿素。
解析：(1)由于尿素是该培养基的唯一氮源，只有能分解尿素的微生物才能在上面生存，因此该培养基具有选择作用，属于选择培养基。(2)若要通过统计培养基中的菌落数来估计样品中的细菌数，应使用固体培养基，并采用稀释涂布平板法进行接种，因此需加入凝固剂如琼脂；D为平板划线法得到的平板。(3)每毫升样品中的细菌数＝(C÷V)×M＝163÷0.1×106＝1.63×109。(4)尿素分解会产生氨，氨能使酚红指示剂变红，据此可以推测培养基中的尿素是否被分解。
答案：(1)选择 该培养基中唯一的氮源是尿素，只有能分解尿素的微生物才能在此培养基上生长繁殖 (2)琼脂 稀释涂布平板 D (3)1.63×109 (4)酚红 红
14．下面是探究如何从土壤中分离出自生固氮菌与计数的实验，完成下列问题：
实验原理：农田的表层土壤中，自生固氮菌的含量比较多。将用表层土壤制成的稀泥浆，接种到无氮培养基上进行培养。在这种情况下，只有自生固氮菌才能生长繁殖。用这种方法，可以将自生固氮菌与其他细菌分离。
材料用具：农田的表层土壤、无氮培养基、牛肉膏蛋白胨培养基、盛有9 mL无菌水的试管、无菌吸管、无菌涂布器、无菌培养皿、盛有90 mL无菌水的锥形瓶、恒温箱。
(1)方法步骤：
①倒平板：分别将无氮培养基、牛肉膏蛋白胨培养基倒平板，应在______________操作。
②制备土壤稀释液：取土样10 g加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。用无菌吸管吸取上清液1 mL，转至盛有9 mL的无菌水的试管中，依次稀释到107稀释度。
③涂布：按照由103～107稀释度的顺序分别吸取0.1 mL进行平板涂布，每个稀释度下，无氮培养基应至少涂布________个平板，牛肉膏蛋白胨培养基涂布________个平板。
④培养：放入恒温箱内，在28～30 ℃下培养3～4 d。⑤细菌的计数：当菌落数目稳定时，选取菌落数在________的平板进行计数。如果测定的平均值为50，则每克样品中的菌株数是________。(稀释度是105)
(2)预期结果：相同稀释度下，牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数________(填“多于”或“少于”)无氮培养基上的数目。原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)在酒精灯火焰旁倒平板，可以避免杂菌的污染。为了保证实验结果准确，一般设置3～5个平板，选择菌落数在30～300的平板进行计数，并取平均值，则每克样品中的菌株数为(50÷0.1)×105＝5×107个。(2)牛肉膏蛋白胨培养基作为对照，以消除无关变量对实验结果的影响，该培养基适合土壤中几乎所有细菌生存，所以它比无氮培养基上的菌落数目多。
答案：(1)①酒精灯火焰旁 ③3 1 ⑤30～300 5×107 (2)多于 无氮培养基上只有土壤中的自生固氮菌能生存繁殖，而牛肉膏蛋白胨培养基上几乎允许土壤中所有菌类生存
15．在农业生产中发现一种广泛使用的除草剂(含氮有机化合物)在土壤中不易降解，长期使用可污染土壤。为修复被该除草剂污染的土壤，可按下面程序选育能降解该除草剂的细菌(已知该除草剂在水中溶解度低，含一定量该除草剂的培养基不透明)。
(1)制备土壤浸出液时，为避免菌体浓度过高，需将浸出液进行________处理。
(2)要从长期使用该除草剂的土壤中分离目的菌，从物理性质、用途方面来看，上述培养皿中培养基的特点是_______________________。
(3)在划线培养时，只有很少菌落出现，大部分细菌在此培养基上不能生长的主要原因是__________________或有氧条件抑制了这些细菌的生长。
(4)在固体培养基上形成的菌落中，无透明带菌落利用的氮源主要是________，有透明带菌落利用的氮源主要是________，据此可筛选出目的菌。
(5)科研人员用放射线处理该细菌获得两个突变株A和B，然后对突变株A和B进行实验，结果如下表所示：
该种的菌种
一般培养基
实验处理及结果
A
不生长
添加营养物质甲，能生长
B
不生长
添加营养物质乙，能生长
A＋B
能生长
不添加营养物质甲、乙就能生长
突变株A不能在一般培养基上生长的原因是______________________。突变株A和B混合在一起接种于一般培养基中能生长的最可能原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)制备土壤浸出液时，为避免菌体浓度过高，需将浸出液进行稀释处理。(2)从物理性质来看，题图培养皿中培养基属于固体培养基；从用途方面来看，该培养基是以含氮除草剂为唯一氮源的选择培养基。(3)在以该除草剂为唯一氮源的培养基上，不能降解该除草剂的细菌(除具有固氮能力的细菌外)是不能生长的。(4)含一定量该除草剂的培养基不透明，菌落周围形成透明带是由于该除草剂被某些细菌降解导致的。(5)突变株A的生长依赖于营养物质甲，突变株B的生长依赖于营养物质乙。不添加营养物质甲和乙，二者混合培养时都能生长，最可能的原因是突变株A为突变株B提供了营养物质乙，突变株B为突变株A提供了营养物质甲。
答案：(1)稀释 (2)以该除草剂为唯一氮源的固体培养基 (3)培养基中缺少这些细菌可利用的氮源 (4)氮气 该除草剂 (5)突变株A缺乏合成营养物质甲所需要的酶 突变株A生长需要营养物质甲，突变株B可以提供；突变株B生长需要营养物质乙，突变株A可以提供
课题3 分解纤维素的微生物的分离
一、选择题
1．寻找纤维素分解菌应到( )
A．湿润的环境中 B．富含纤维素的环境中
C．富含无机盐的环境中 D．池塘中
解析：在寻找目的菌株时，要根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找，因此寻找纤维素分解菌应到富含纤维素的环境中寻找。
答案：B
2．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：分解纤维素的细菌能将纤维素分解，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。
答案：C
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：纤维素酶属于复合酶，至少包含C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分。其中C1酶和CX酶能将纤维素分解成纤维二糖，葡萄糖苷酶则将纤维二糖分解成葡萄糖。
答案：A
4．筛选出纤维素分解菌后还需要用下列哪项实验来确定( )
A．发酵产纤维素酶
B．发酵产纤维素
C．纤维素酶分解滤纸
D．纤维素分解产生葡萄糖
解析：为确定得到的透明圈中的菌落是否是纤维素分解菌，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。
答案：A
5．下列有关刚果红染色法的叙述，不正确的是( )
A．刚果红可以在倒平板时加入
B．刚果红可以在菌落形成后加入
C．刚果红在菌落形成前倒平板时加入，加入的刚果红不需要灭菌
D．在菌落形成后加入刚果红时，刚果红不需要灭菌
解析：在细菌菌落形成前倒平板时加入刚果红，则所加刚果红要进行灭菌，以防杂菌污染，影响纤维素分解菌菌落的形成；若在菌落形成后加入，则刚果红不需要灭菌。
答案：C
6．下列关于分离纤维素分解菌的实验操作的叙述，错误的是( )
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，但得到的纤维素分解菌会较少
C．可通过定时测定葡萄糖产量的变化来衡量纤维素分解菌培养液中的纤维素酶产量
D．对照组可用等量的纤维素分解菌培养液涂布到不含纤维素的培养基上
解析：经选择培养后，需经稀释后才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。
答案：A
7．使用液体选择培养基培养纤维素分解菌的目的是( )
①用液体选择培养基可获得大量纤维素分解菌
②用液体培养基便于稀释涂布平板
③纤维素分解菌只能在液体培养基中生长
④用液体培养基可鉴别纤维素分解菌
A．①② B．①③
C．②④ D．③④
解析：使用液体选择培养基培养纤维素分解菌，一方面可以获得大量纤维素分解菌，另一方面便于稀释涂布平板。纤维素分解菌也可以在固体培养基上生长；鉴别纤维素分解菌使用的是固体培养基。
答案：A
8．在分离分解纤维素的微生物的实验中，关于土壤取样的叙述中，不正确的是( )
A．可选取深层的土壤作为样品
B．可选取树林中多年落叶形成的腐殖土作为样品
C．可选取树林中多年积累的枯枝败叶作为样品
D．可把滤纸埋在土壤中经过30天左右，再选取已腐烂的滤纸作为样品
解析：纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中，因此采样时可选择B、C两项所述的环境，或者将富含纤维素的物质如滤纸埋在土壤中经过30天左右，再从已腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。绝大多数细菌分布在距地表3～8 cm的土壤层，而深层土壤中的微生物较少。
答案：A
9．刚果红是一种酸性染料，能将下列哪些物质染色( )
①纤维二糖 ②葡萄糖 ③纤维素 ④弹性纤维
A．①③ B．①②
C．②③ D．③④
解析：刚果红是一种酸性染料，可与纤维素类的多糖反应形成红色复合物。
答案：D
10．下列有关纤维素酶作用的验证实验的叙述，不正确的是( )
A．可用报纸、复印纸来代替滤纸条
B．两支试管中所加缓冲液的量相等
C．在一定范围内，滤纸条的分解速度会随着纤维素酶含量的增加而加快
D．振荡会加快滤纸条的分解
解析：在验证纤维素酶作用的实验中，两支试管所加缓冲液的量分别为10 mL和11 mL，加入10 mL缓冲液的试管中还需滴加1 mL的纤维素酶，而另一支试管则不加。
答案：B
11．下列对刚果红染色法的叙述，不正确的是( )
A．可以先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应
B．可以在倒平板时就加入刚果红
C．既可以先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，也可以在倒平板时就加入刚果红
D．可以将刚果红与培养基中的其他物质混合后再灭菌倒平板
解析：刚果红染色法一般有两种，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；一种是配制好培养基灭菌后，倒平板时加入经灭菌处理的刚果红，再接种微生物培养，直至产生透明圈。
答案：D
12．在从土壤中分离出分解纤维素的微生物的实验中，先进行选择培养，再进行刚果红染色法筛选。先进行选择培养的目的是( )
A．增加纤维素分解菌的浓度
B．除去杂菌，获得能分解纤维素的纯菌种
C．杀灭不需要的微生物
D．在形成的菌落上获得纤维素分解菌种
解析：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，因此选择培养可以起到增加纤维素分解菌的浓度作用，但是不能得到单一菌种；该实验所用的选择培养基中的化学成分不能起到杀灭不需要的微生物的作用；该实验的选择培养基是液体培养基，微生物在培养液中繁殖，不能获得目标菌落。
答案：A
二、非选择题
13．分析下面纤维素分解菌的鉴别培养基的配方，回答问题：
成分
含量
CMC-Na
5～10 g
酵母膏
1 g
KH2PO4
0.25 g
琼脂
15 g
土豆汁
100 mL
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL
(1)此培养基配方中为微生物提供碳源的是________。
(2)此配方为________培养基(根据物理状态划分)。
(3)若用此培养基鉴别纤维素分解菌，还应加入________染料。
(4)纤维素分解菌能否在不含纤维素但富含其他有机质的环境中生存？________。
(5)若通过实验测定该培养基用于鉴定纤维素分解菌的最适pH，仅凭一次实验能否准确测出？________________________________________________________________________。
原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)培养基中能够提供碳元素的物质称为碳源，该培养基中含有碳元素的物质有CMC-Na、酵母膏、土豆汁。(2)该培养基含有凝固剂成分，因此根据物理状态划分属于固体培养基。(3)该培养基含有CMC，可以与刚果红结合形成红色复合物，若培养基中含有纤维素分解菌，则会形成以其为中心的透明圈。(4)纤维素分解菌为异养型生物，也可生活在其他富含有机质的环境中，只是数量不如富含纤维素的环境中多。(5)由于所控制的pH不是连续的，实验中也可能存在误差等，因此仅凭一次实验是不能准确测出其最适pH的。
答案：(1)CMC-Na、酵母膏、土豆汁 (2)固体
(3)刚果红 (4)能 (5)不能 所控制的pH不是连续的，实验存在误差
14．当今世界，能源和资源危机日趋严重，人们希望能借助纤维素酶将地球上最丰富(占全球总生物量80%)、最廉价的可再生资源纤维素转化为能直接利用的能源和资源。纤维素酶可以从能分解纤维素的细菌培养液中提取。某同学设计了如下分离土壤中纤维素分解菌的实验流程：
土壤取样→选择培养→( )→鉴别培养
(1)请补充实验流程：________________________________________________________________________；
找不到合适的取样环境，可采取的办法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)选择培养的目的是________________________________________________________________________；
研究人员用化合物A、硝酸盐、磷酸盐以及微量元素配制的培养基进行选择培养，该培养基为________(填“液体”或“固体”)培养基，其中加入的化合物A是________，为微生物的生长提供________。
(3)为了鉴别纤维素分解菌和进一步纯化菌种，可以在鉴别培养基上加入________染液，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扩大培养。
解析：(1)经选择培养后，需经稀释后才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。(2)可用含纤维素的液体培养基进行选择培养来增加纤维素分解菌的浓度。(3)刚果红是一种染料，可与纤维素反应形成红色复合物；培养基中有分解纤维素微生物存在的区域，纤维素会被分解，将出现透明圈。
答案：(1)梯度稀释 将富含纤维素的物质埋在土壤中
(2)增加纤维素分解菌的浓度 液体 纤维素 碳源
(3)刚果红 涂布平板 透明圈
15．某污水池中含有一种有害的、难于降解的有机化合物A。现有研究人员欲探究污水净化处理的方案，进行了如图所示的实验，请据图回答下列问题：
(1)在进行初选时，将污泥样品接种于以________为唯一碳源的固体培养基上；在利用锥形瓶进行培养时，需要振荡培养，因此可推测“目的菌”的细胞呼吸方式为________。
(2)在接种前需要对培养基进行灭菌处理，常用的灭菌方法是________________；而在接种时利用的无菌技术要求实验操作应在______________附近进行，以避免周围环境中微生物的污染。
(3)纯化菌种时，为了获得单菌落，常采用的接种方法有________和________；接种后应将培养基进行________(填“正放”或“倒置”)培养。
(4)培养若干天后，应将有机化合物A含量较________的培养液转移至新的培养液中进行连续培养；转移至新培养液中培养的目的是使“目的菌”的数量________；在实验结束时，将使用过的培养基进行________处理后才能倒掉。
解析：在初选时，选择培养基中的唯一碳源应该是有机化合物A；在培养时需进行振荡处理，说明“目的菌”应该是需氧型，其细胞呼吸方式为有氧呼吸。本实验应选择有机化合物A含量少的锥形瓶，该锥形瓶中分解有机化合物A的微生物应多于其他瓶中的；转移至新的培养液中，是为了给“目的菌”提供更多的营养、更好的生存环境，从而增加“目的菌”的数量；在实验结束后，使用过的培养基中仍有少量的微生物残留，因此需要进行灭菌处理。
答案：(1)有机化合物A 有氧呼吸 (2)高压蒸汽灭菌法 酒精灯火焰 (3)平板划线法 稀释涂布平板法 倒置 (4)少 增加 灭菌
课题1 菊花的组织培养
一、选择题
1．下列实例中能体现出细胞全能性的是( )
①胡萝卜单个细胞培养成可育的植株 ②受精卵形成种子的过程 ③用烟草组织培养的单个组织培养出了可育的完整植株 ④由种子发育成植株
A．①③④ B．①③
C．②③ D．①②③
解析：细胞全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。其中①和③都属于由分化的细胞经过培养形成可育的植株，体现了细胞的全能性。受精卵形成种子，但没有发育成完整个体。由种子发育成的植株实质上是由种子中的胚(新植物体的幼体)发育而来的。
答案：B
2．下列各项中，不属于植物细胞表现出全能性必要条件的是( )
A．具有完整的细胞核
B．离体状态
C．导入其他植物细胞的基因
D．一定的营养物质和激素
解析：植物细胞(具有完整细胞核的细胞)只有在离体和一定营养物质及激素等的共同作用下，经脱分化形成愈伤组织，然后由愈伤组织再分化形成幼苗等才能表现出全能性。导入其他植物细胞的基因与细胞全能性的表现无关。
答案：C
3．下列关于愈伤组织的说法，正确的是( )
A．细胞大，排列整齐，分裂能力强
B．细胞高度液泡化，形状呈正方形
C．用叶培养形成的愈伤组织能够进行光合作用
D．细胞具有较高的全能性
解析：愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，还没有分化，具有较高的全能性。
答案：D
4．影响植物组织培养的因素包括( )
①培养基的营养组成 ②外植体的选取 ③植物激素的使用 ④消毒 ⑤温度、pH、光照
A．①②③④⑤ B．①②③
C．①②③④ D．①②③⑤
解析：培养基的营养组成、外植体的种类和生长发育状况、植物激素的浓度和使用顺序以及温度、光照、pH都是影响植物组织培养的因素，并且植物组织培养在离体、无菌条件下才能完成。
答案：A
5．下列属于MS培养基和培养微生物所配制的培养基的主要区别是( )
A．MS培养基一般含植物激素，微生物培养基不含植物激素
B．MS培养基需要氨基酸，微生物培养基不含各种氨基酸
C．MS培养基需要碳源，微生物培养基不含碳源
D．MS培养基含维生素B1和维生素B2，而微生物培养基不含
解析：MS培养基是用于植物组织培养的培养基，其中一般含有植物激素，而培养微生物的培养基中不含植物激素，MS培养基中需提供植物生长必需的大量元素和微量元素；另外，由于培养的微生物一般都是异养微生物，所以在微生物的培养基中以有机物为主，一般含有碳源、氮源和生长因子。
答案：A
6．植物组织培养过程中发生脱分化时，可能发生变化的有( )
①植物细胞的形态结构 ②细胞内遗传物质 ③细胞内表达的基因 ④细胞分裂能力
A．①②③④ B．①②③
C．①③④ D．①②④
解析：脱分化是由高度分化的具有特定形态、结构和生理功能的细胞，在激素的诱导下，恢复到未分化状态的过程。在该过程中，细胞原有的形态结构和功能丧失，而其细胞分裂能力增强，全能性表达能力增加，细胞内遗传物质不变。
答案：C
7．下列关于植物组织培养的叙述中，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组成相同
解析：在植物组织培养过程中，蔗糖是最常用的碳源和能源物质，蔗糖还可以调节培养基的渗透压，从而维持细胞正常的形态和功能；愈伤组织的分化常受细胞分裂素及生长素用量比例的调节，当细胞分裂素与生长素的浓度比值高时，可诱导芽的形成，反之则有促进生根的趋势；对于同一株绿色开花植物来说，花粉是通过减数分裂形成的，离体培养获得的愈伤组织细胞和体细胞培养获得的愈伤组织细胞基因组成并不完全一样，假定该植株基因型为Aa，花粉培养获得的愈伤组织细胞基因型为A或a，而体细胞培养获得的愈伤组织细胞基因型为Aa，二者不一样。
答案：D
8．在制备MS固体培养基的过程中，操作有误的是( )
A．提前配制的母液，一般在4 ℃条件下保存
B．配制母液时，无机物中大量元素浓缩10倍，微量元素浓缩100倍
C．配制培养基时，琼脂要及早加热熔化
D．MS培养基的pH要求不太严格，可控制为5～7
解析：MS培养基的pH直接影响到细胞对离子的吸收，过酸或过碱都对植物材料有很大的影响，所以pH一般应控制在5.8左右。
答案：D
9．菊花的组织培养需要严格的无菌操作，下列说法不正确的是( )
A．对分装好的培养基需进行高压蒸汽灭菌
B．用酒精对外植体进行消毒时，持续的时间不能太长
C．将菊花茎段插入时应注意方向，不应倒插，是为了防止杂菌污染
D．幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间
解析：植物的组织培养需要严格的无菌操作；将菊花茎段插入时，不应倒插，原因是倒插的茎段不能形成愈伤组织，而不是为了防止杂菌污染。用酒精对外植体进行消毒时，持续的时间不能太长，过长会杀死外植体细胞。
答案：C
10．某生物兴趣小组用芦荟新鲜茎的一部分作为材料进行组织培养，出现了愈伤组织能正常形成且继续长大，但正常根和芽却迟迟不能形成的情况。你认为导致该情况出现的最可能的原因是 ( )
A．葡萄糖、氨基酸等有机营养供应不足
B．培养环境光照、温度、pH或氧气浓度不适宜
C．生长素和细胞分裂素比例不协调
D．无菌条件没有控制好
解析：因为“愈伤组织能正常形成且继续长大”，说明培养基营养充足、环境条件适宜且没有受到杂菌污染；当生长素和细胞分裂素的比例达到一定值的时候，才能使愈伤组织分化出根和芽。
答案：C
11．下列关于接种时注意事项的叙述，全部正确的是( )
①接种室要消毒 ②无菌操作 ③接种时可以随便交谈 ④外植体如茎段、茎尖可随机放入培养基 ⑤接种时要防止交叉污染 ⑥接种完立刻盖好瓶口
A．①②③④ B．①②③④⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②⑤⑥
解析：在接种时，整个过程必须在无菌条件下进行，不能随便谈话，防止产生污染，因此操作过程应禁止谈话，并戴口罩；接种外植体时注意将形态学下端插入培养基，而且要分布均匀，以保证必要的营养和光照条件。
答案：D
12．在菊花的组织培养操作完成了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．培养条件，比如pH、温度等不适宜
B．接种时外植体未消毒
C．接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体
D．将外植体倒插入培养基中
解析：一般来讲，在同一温室内进行植物组织培养时，培养条件应是相同的。
答案：A
二、非选择题
13．下图所示为植物组织培养的一般过程，请据图回答下列问题：
(1)对菊花来说，要选取生长旺盛的嫩枝来进行组织培养，其原因是________。
(2)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括________和________等植物激素。
(3)此过程要无菌操作，主要是指对________等进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是________________________________________________________________________。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是基因________的结果。
解析：菊花的嫩枝组织培养，一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝，主要因为其分裂、分化能力强。培养基中应含有供组织细胞生长发育所需的各种营养成分，还有调节细胞分裂和分化的激素。脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织细胞经有丝分裂和分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶绿素的合成需要光照条件。
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)无机物(或矿质元素) 生长素 细胞分裂素 (3)培养基 叶绿素的形成需要光照条件
(4)选择性表达
14．下面是基因型为AaBb的菊花茎尖离体培养示意图，据图回答下列问题：
―→
(1)图中A和B分别表示__________和__________。菊花茎尖培养成植物体的根本原因是________。
(2)菊花的组织培养过程中，细胞通过________分裂来完成。在培养形成试管苗的过程中，应大量供给的矿质元素是________________________________________________________________________。
(3)脱分化是指________________________________________________________________________
________，脱分化和再分化这两个过程的进行除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证________条件，否则植物组织培养就不能成功。
(4)接种时所有的操作都必须在______________旁进行，并且每次使用器械后，都需要用______________灭菌。
(5)此过程培养成的试管苗的基因型是________________________________________________________________________。
解析：(1)离体的植物组织或细胞经脱分化过程形成愈伤组织，愈伤组织经再分化过程形成根、芽等器官或胚状体。菊花茎尖能培养成植物体的根本原因是植物细胞具有全能性。(2)离体的植物组织和细胞，常用MS培养基培养，其主要成分包括：大量元素、微量元素以及植物激素等，其中大量元素有N、P、K、Ca、Mg、S。 (3)脱分化和再分化这两个过程的进行除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证无菌条件。(4)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)由于植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂，这样培养成的试管苗的基因型是AaBb。
答案：(1)脱分化 再分化 植物细胞具有全能性
(2)有丝 N、S、P、K、Ca、Mg
(3)高度分化的植物组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程 无菌
(4)酒精灯火焰 火焰灼烧
(5)AaBb
15．紫草具有抗癌、抗炎、抗菌等作用，其具有抗癌作用的主要成分是紫草素。下面是工厂化生产紫草素的流程图，请据图回答问题：
―→
(1)为防止培养的细胞中有病毒，应选用紫草的______________作为外植体；接种前需消毒，一般先用流水冲洗20 min左右，再在无菌操作台上用体积分数为________的酒精消毒，然后在无菌水中清洗，再用质量分数为0.1%的________溶液浸泡1～2 min，最后用无菌水冲洗3次。
(2)离体组织培养常用MS培养基，MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素、有机物(如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素以及________等)，还需要添加多种植物激素，如生长素和细胞分裂素，当二者比例________时，有利于愈伤组织的形成。
(3)①过程称为____________，与正常体细胞相比，愈伤组织细胞的结构特点是______________；②过程________(填“是”或“不是”)再分化，该过程需要用纤维素酶处理愈伤组织；上述过程是否体现了植物细胞具有全能性？________(填“是”或“否”)。
解析：(1)植物的分生组织如根尖、茎尖或芽尖等处的细胞，含病毒极少或没有病毒，可作为外植体进行体外培养；外植体消毒需用体积分数为70%的酒精，然后用无菌水清洗，再用质量分数为0.1%的氯化汞溶液灭菌1～2 min，最后用无菌水冲洗3次。(2) MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素、有机物(如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素以及蔗糖等)。生长素和细胞分裂素比值高时，有利于根的分化，抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成；适中时，有利于愈伤组织的形成。(3)①过程为脱分化形成愈伤组织，愈伤组织细胞的结构特点是高度液泡化、无定形、细胞壁薄；②过程没有形成胚状体而是形成单个细胞，不属于再分化，该过程需要用纤维素酶或果胶酶处理，获得单个细胞；上述过程没有形成新个体，不能体现植物细胞具有全能性。
答案：(1)分生组织(或根尖或茎尖或芽尖) 70% 氯化汞 (2)蔗糖 适中 (3)脱分化 高度液泡化、无定形、细胞壁薄 不是 否
课题2 月季的花药培养
一、选择题
1．花粉植株能否诱导成功受多种因素的影响，主要因素是( )
A．材料的选择与培养基的组成
B．亲本植株的生理状况
C．接种密度
D．材料的低温处理效果
解析：花粉植株能否诱导成功受多种因素的影响，如植株的生理状况、接种密度、材料低温处理效果，但主要影响因素是材料的选择与培养基的组成。
答案：A
2．在月季花药培养成单倍体植株的过程中，应选择哪个时期的花药最易成活( )
A．四分体时期 B．单核期前
C．单核期 D．双核期
解析：单核期的花药菌少、易消毒。而单核期以前的花药质地幼嫩，极易破碎。选择单核期以后的花药，其花瓣已有些松动，给材料的消毒带来困难。
答案：C
3．下列有关花药离体培养的说法错误的是( )
A．材料的选择最常用的方法是醋酸洋红法，这种方法能将花粉细胞核染成深红色
B．材料消毒时消毒剂一般是酒精和氯化汞
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．接种的花药长出愈伤组织后，要适时转换培养基，以便进一步分化成再生植株，若释放出胚状体，则不必转换培养基
解析：确定花粉发育的时期最常用的方法是醋酸洋红法，有些植物花粉细胞核不易着色，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：D
4．关于花药培养产生花粉植株的途径，下列叙述错误的是( )
A．花粉可通过愈伤组织发育成植株
B．花粉可通过胚状体进一步分化成植株
C．发育途径主要由培养基中植物激素的种类及用量决定
D．产生胚状体是花药离体培养中唯一的途径
解析：将花药培养成植株有两种途径，一种是花粉通过胚状体阶段发育为植株，另一种是花粉通过愈伤组织分化成植株。两种途径的不同取决于培养基中植物激素的种类及其浓度配比。
答案：D
5．下列关于花药培养过程的叙述，正确的是( )
A．选择单核期以前的花药接种，培养成功率提高
B．接种时要彻底去除花丝及花药外壳
C．花药培养出愈伤组织或胚状体后要分瓶培养
D．花药培养的过程中，除了适宜的温度、pH等，还要注意进行光照
解析：单核期以前的花粉太幼嫩，不易培养，单核期是大多数植物适宜的花粉发育期，培养的成功率较高；接种时要尽量不损伤花药，并彻底去除花丝；在花粉脱分化形成愈伤组织阶段不需要光照，在幼苗长出后才需要光照。在获得愈伤组织或幼小植株时要及时分瓶，以便诱导愈伤组织分化或幼苗分开。
答案：C
6．花药培养过程中材料消毒主要有以下步骤，下列顺序正确的是( )
①将花蕾在酒精中浸泡30 s ②放入氯化汞溶液中2～4 min ③无菌水清洗，然后用吸水纸吸干花蕾表面的水分 ④用无菌水冲洗3～5次
A．①②③④ B．①③②④
C．③①④② D．②③①④
解析：花药培养过程材料消毒的步骤为：将花蕾放入体积分数为70%的酒精中浸泡30 s，立即将外植体取出，在无菌水中清洗，取出后用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中2～4 min，取出后，用无菌水冲洗3～5次。
答案：B
7．关于接种和培养花药时注意事项的叙述，全部正确的一组是( )
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花药开裂释放出的胚状体产生的幼小植株会分别发育成单倍体，无须分开
A．①②③ B．①②④
C．②③④ D．①③④
解析：若花药受损伤，易从受损部位产生愈伤组织；与花丝相连的花药不易形成愈伤组织或胚状体，所以要彻底去除花丝；幼小植株形成后需光照，由异养转化为自养；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。
答案：A
8．下列对花药离体培养的认识，错误的是( )
A．材料的选择与培养基的组成影响花药离体培养的成功率
B．选择花药时常用的方法是醋酸洋红法
C．选取的材料一定要进行消毒
D．培养形成的胚状体可继续在原培养基中分化形成植株
解析：胚状体形成后，需更换不同的培养基，才能诱导分化成为完整的植株。
答案：D
9．下列关于影响植物组织培养的因素的叙述，不正确的是( )
A．幼嫩组织较成熟组织易培养成功
B．给外植体消毒用体积分数为70%的酒精
C．不同的植物对各种培养条件的要求往往不同
D．生长素与细胞分裂素含量之比较高时有利于芽的分化
解析：生长素与细胞分裂素含量之比较高时，有利于根的分化；较低时，有利于芽的分化。
答案：D
10．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时期的花粉
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，应该用显微镜观察已染色的花粉样品临时装片
解析：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。用已染色的花粉样品制作临时装片，在显微镜下能观察到细胞核的位置，据此确定花粉发育的时期。
答案：D
11．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：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。
答案：C
12．关于植物组织培养与花药离体培养的区别。下列说法错误的是( )
A．前者接种后每日光照12 h，后者幼小植株形成后才需光照
B．两者的培养基中都含植物激素，但种类及用量不同
C．后者需将愈伤组织及时转移到分化培养基上，前者不需转移便可再分化为植株
D．花药培养对培养基配方的要求更为严格
解析：在植物组织培养过程中，当愈伤组织转变为绿色后也需将愈伤组织转移到生芽培养基中，经30～40 d后再将长出幼芽的组织置于生根培养基中进行培养。
答案：C
二、非选择题
13．下图表示菊花的嫩枝和月季的花药的离体培养过程，请回答：
(1)对菊花来说，要选取____________的嫩枝来进行组织培养。对月季来说，适宜花粉培养的时期是________期。为确定花粉是否处于该时期，最常用的方法是______________。
(2)消毒后的花蕾，在剥离花药时，要彻底去除花丝，这是因为_______________________。
(3)若基因型为AaBb的一个花粉母细胞进行分裂，形成的一个花粉粒中营养细胞的基因型是AB，则同时产生的两个精子的基因型分别是_____________________。
(4)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：(1)如果培养的是一般组织，一般宜采用生长旺盛的嫩枝较好，因为这样的组织细胞分裂能力强，容易诱导脱分化和再分化。如果培养的是花药，一般采用单核期的花药，可以用醋酸洋红法进行检测。(2)与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成，故在剥离花药时，须彻底去除花丝。(3)精子和营养细胞都是由单核期的细胞通过有丝分裂产生的，因此两者的基因型是相同的。(4)花粉植株为单倍体，是高度不育的，要使其正常可育需用秋水仙素处理其幼苗，使其染色体数目加倍。
答案：(1)生长旺盛 单核 醋酸洋红法 (2)与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成 (3)AB、AB (4)单 用一定浓度的秋水仙素处理幼苗
14．下图是花药培养产生花粉植株的两种途径，回答下列相关问题：
(1)通过花药培养产生花粉植株有两种途径，一种是花粉通过A________阶段发育成植株，另一种是花粉在诱导培养基上先形成B愈伤组织，再将其诱导分化成植株。这两种途径并没有绝对的界限，主要取决于培养基中________________。
(2)诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低受多种因素影响，其中主要的影响因素是______________与________________。选择花药时，确定花粉发育时期的方法有醋酸洋红法和________。
(3)材料消毒过程中用到的试剂有________、0.1%的氯化汞溶液、无菌水。
(4)灭菌后的花蕾，要在________条件下接种到培养基上。在花药培养中，对培养出来的植株要作鉴定和筛选的原因是__________________。
解析：(1)通过花药培养产生花粉植株的两种途径：一种是通过形成胚状体，经分化形成幼苗；另一种是通过愈伤组织，经再分化形成幼苗。这两种途径的差异在于激素的种类和浓度配比不同。(2)材料的选择和培养基的组成是花粉植株能否成功培育的主要因素。通过镜检，可以判断花粉发育的时期，具体的方法有醋酸洋红法和焙花青—铬矾法两种。(3)材料的消毒用到的试剂有70%的酒精、0.1%的氯化汞溶液、无菌水。(4)培育过程一定要注意无菌操作。在培养过程中，可能会出现染色体倍性的变化，所以需要对培育出的植株做进一步鉴定和筛选。
答案：(1)胚状体 激素的种类及其浓度配比 (2)材料的选择 培养基的组成 焙花青—铬矾法 (3)70%的酒精 (4)无菌 花粉植株常常会出现染色体倍性的变化
15．如图表示花药离体培养及单倍体育种的大致过程，据图回答下列问题：
(1)过程①是把花药分离出来，在无菌条件下放在MS培养基上进行培养，配制该培养基时，需要的物质应该有_______________________________
(至少答三种)。
(2)过程②是花药在MS培养基所提供的特定条件下脱分化，发生多次细胞分裂，形成________，此过程中细胞分裂的方式是________。
(3)过程③是诱导再分化出芽和根，最后长成植株，长成的植株(不考虑核与核之间融合)是________植株，其特点是植株弱小、高度不育，生产上无推广应用的价值。若要使其结子、结果，可在移栽后在幼苗茎尖滴加适宜浓度的B物质，通常用到的B物质是__________________。
(4)过程②与过程③所用培养基有差异，主要是________的差异。
解析：(1)MS培养基的主要成分有大量元素、微量元素、蔗糖、有机物、植物激素、琼脂等，琼脂作为凝固剂，从而形成固体培养基。(2)植物组织培养过程中只进行有丝分裂，生殖过程才进行减数分裂。(3)花粉里含的是精子，由配子发育成的植株都称为单倍体；秋水仙素可抑制纺锤体形成，从而使细胞中染色体数目加倍。(4)植物激素能调节细胞分化，当激素中生长素含量较细胞分裂素含量高时，易生根；当细胞分裂素含量较生长素含量高时，易长芽。
答案：(1)水、大量元素、微量元素、蔗糖、琼脂、植物激素、有机物等(任答三种即可) (2)愈伤组织或胚状体 有丝分裂 (3)单倍体 秋水仙素 (4)植物激素
课题1 果胶酶在果汁生产中的作用
一、选择题
1．果胶是植物组织的组成成分之一，它主要存在于植物组织的哪一部分中( )
A．细胞核 B．细胞质
C．细胞间隙 D．细胞壁及胞间层
解析：果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。
答案：D
2．下列关于果胶酶的叙述，错误的是( )
A．高温和低温均能破坏酶的空间结构使果胶酶失去活性
B．果胶酶是活细胞产生的并具有催化作用的蛋白质
C．适宜的条件有助于保持酶的高活性
D．果胶酶应放在低温下保存
解析：在高温下酶的空间结构被破坏，失去活性不能恢复，在低温下酶只是活性降低，果胶酶也是如此。
答案：A
3．下列不属于果胶酶的是( )
A．多聚半乳糖醛酸酶
B．果胶分解酶
C．果胶酯酶
D．半乳糖醛酸酶
解析：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、果胶酯酶等，不包括半乳糖醛酸酶。
答案：D
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：探究温度对果胶酶活性的影响，温度为实验变量，同理pH对酶活性的影响、果胶酶用量的实验中，实验变量分别为pH和果胶酶用量。
答案：D
5．下列不能表示酶活性高低的是( )
A．一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度
B．单位时间内、单位体积中反应物的减少量
C．单位时间内、单位体积中酶的变化量
D．单位时间内、单位体积中产物的增加量
解析：酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化某一化学反应的反应速度来表示，而酶促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。单位时间内、单位体积中酶的变化量可以影响反应速度，却不能表示酶活性的高低。
答案：C
6．在探究果胶酶的用量实验中，下列叙述不恰当的是( )
A．各反应液的温度、pH必须相同
B．可配制不同浓度的果胶酶溶液，加入量应保持一致
C．需用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间应该相同
D．反应物浓度一定时，酶用量越大，滤出的果汁越多
解析：探究果胶酶最适用量的实验中，果胶酶的用量为自变量，除此以外，其他的量是无关变量，都应该保持相同且适宜，搅拌时间也应该是相同的。在反应物浓度一定时，一段时间内，果汁体积随酶浓度的增加而增加，但当酶浓度达到一定值时，果汁体积不再增加。
答案：D
7．在探究pH对果胶酶活性的影响实验中，需要制备pH梯度的溶液，用来调节pH的溶液一般是( )
A．物质的量浓度为0.1 mol/L的NaCl溶液
B．质量分数为10%的葡萄糖溶液
C．体积分数为0.1%的NaOH和盐酸
D．体积分数为95%的乙醇
解析：在探究pH对酶活性的影响实验中，溶液的pH需要控制在5、6、7、8、9等梯度，因此，需要利用酸性或碱性物质来调节，一般选用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸。
答案：C
8．有人测定了甲、乙、丙、丁四种植物体内多种酶的活性与温度的关系，结果如下图所示。
根据图中的信息，你认为在25 ℃条件下竞争能力最强的生物和对温度适应范围最广的生物分别是( )
A．乙和丁 B．乙和丙
C．乙和甲 D．甲和丙
解析：酶活性具有一定的温度范围和最适温度，温度过高，酶会失活；低温会抑制酶的活性；最适温度下，酶活性最强，生物在此温度下生活得也最好，竞争力最强。对温度适应范围越广的酶所对应的生物的分布范围也越广。
答案：B
9．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，其目的是( )
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．使苹果匀浆中原有的果胶酶变性失活，以排除对实验的干扰
D．果胶酶的最适温度为90 ℃，此时酶的活性最高
解析：90 ℃不可能为果胶酶的最适温度，该温度下酶会变性失活。由于实验目的是要观察果胶酶对苹果匀浆的作用，因而实验变量应为有无果胶酶或果胶酶量的多少，苹果匀浆中原有的酶会影响实验结果，因此应除去。
答案：C
10．某同学为探究温度对果胶酶活性的影响，在不同温度下，将等量的果胶酶加入到等量的苹果泥中，在反应相同时间后，再将反应液过滤相同时间，用量筒测定滤出苹果汁的体积。下列曲线图能正确反映实验结果的是( )
解析：在0 ℃时果胶酶活性较低，但也能催化苹果泥形成果汁，果汁体积不为0。随着温度升高，果胶酶的活性升高，果汁体积增加，当超过最适温度时，果胶酶活性降低，果汁体积减少。
答案：B
11．下表是某同学探究温度对果胶酶活性影响的实验结果。该结果不能说明( )
温度(℃)
10
20
30
40
50
60
果汁量(mL)
2
3
4
5
6
5
A.温度影响果胶酶的活性
B．40 ℃与60 ℃时酶的活性相同
C．50 ℃是该酶的最适温度
D．若温度从10 ℃升高到40 ℃，酶的活性将逐渐增强
解析：据表可知，在不同温度下果汁量不同，所以温度影响果胶酶的活性；40 ℃与60 ℃时出汁量相同，所以酶的活性相同；要确定50 ℃是否是该酶的最适温度，应在40～60 ℃设置温度梯度，继续实验；若温度从10 ℃升高到40 ℃，出汁量逐渐增加，所以酶的活性将逐渐增强。
答案：C
12．下列有关果胶酶的叙述，错误的是( )
A．探究果胶酶的最适温度时，需将底物和酶分别在相同温度下处理后再混合
B．探究果胶酶的最适pH时，可用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸进行pH调节
C．探究果胶酶的最适温度和最适pH的实验中，应严格控制酶的作用时间，待酶作用完后立即煮沸使其失活
D．低温和高温对果胶酶活性的影响是相同的，而过酸和过碱对果胶酶活性的影响是不同的
解析：低温抑制酶的活性，但适宜温度条件下酶活性可以恢复；而高温、过酸、过碱都能使酶变性失活，且酶活性不能恢复。
答案：D
二、非选择题
13．葡萄收获的季节性较强，并且不易运输，易造成积压，腐烂变质。为了解决此问题且满足不同人群的需求，可以将其加工制作成果汁、果酒、果醋等。下面是简单的生产流程图，结合所学知识回答下列问题：
(1)果胶酶的使用过程①中，需要对酶的活性、酶的用量进行研究。在甲、乙两条曲线中，果胶酶活性受环境因素影响的变化曲线是________；乙曲线中纵轴还可以用________来表示。自变量X可以代表________；自变量Y可以代表________。
(2)果胶酶的最适用量是上图中的________点对应的量。
(3)③→⑤过程中不用灭菌一般也不会受到杂菌的污染，原因是_____________
________________________________________________________________________。
(4)果酒与果醋的制作过程相比，从发酵条件来看，二者不同之处是______________。
(5)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：(1)果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响，每一种酶的最适pH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两种，一是果汁的产生量，另一种是果汁的澄清度。(2)果胶酶的最适用量是过滤得到果汁澄清度最高时对应的最小酶量，B点后酶量增加而澄清度不再增加，因此B点对应的量为果胶酶的最适用量。(3)缺氧条件不利于大多数细菌的生存，同时酵母菌无氧呼吸产生酒精，抑制了绝大多数细菌的生长繁殖。(4)酒精发酵为无氧发酵，醋酸发酵为需氧发酵。(5)检测酒精时应用酸性重铬酸钾，与酒精反应呈现灰绿色。
答案：(1)甲 过滤得到的果汁体积 温度、pH等 果胶酶的浓度(或用量) (2)B (3)培养液中缺氧环境及酵母菌产生的酒精能抑制绝大多数细菌的生长繁殖 (4)酒精发酵需要无氧条件，醋酸发酵需要充足的氧气 (5)重铬酸钾 灰绿色
14．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支试管混合，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(每一设定温度的两支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
15．某实验小组进行了“探究果胶酶催化果胶水解最适pH”的课题研究。本课题的实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥，试管中分别注入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下面两种操作：
方法一：将试管中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。
方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥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。
(1)请问哪一种方法更科学？________________________________________________________________________。
理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)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________时，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，分析图中最可能是实验结果的曲线图是________。若实验所获得的最适pH＝m，请你在所选的曲线图中标出“m”点的位置。
解析：实验关键是分别将果胶酶溶液和苹果泥调至一定的pH，然后把pH相等的这两种溶液混合，否则，在达到预定pH之前就会发生酶的催化反应。如图甲所示，果胶酶的活性随pH增大而升高，达到最适pH之后，酶活性逐渐降低，若过酸或过碱，则酶活性丧失。
答案：
(1)方法二 方法二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环境(或方法一的操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应) (2)果汁体积 甲 如图所示
课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
一、选择题
1．加酶洗衣粉与普通洗衣粉相比可减少对环境的污染，是因为下列哪种元素含量很少甚至没有( )
A．N B．Ca
C．P D．Mg
解析：普通洗衣粉中含磷量较高，含磷污水的排放可能导致微生物和藻类的大量繁殖，造成水体污染。而加酶洗衣粉可降低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，从而减少对环境的污染。
答案：C
2．加酶洗衣粉中的酶有多种，对各种污渍要考虑其不同情况针对性地选择加酶洗衣粉，主要原因是( )
A．酶具有多样性
B．酶具有高效性
C．酶具有专一性
D．酶的活性易受环境条件影响
解析：生活中的各种污渍的化学成分有很大差别，如油渍主要是脂质，血渍主要是蛋白质，因此根据酶作用的专一性特点，根据污渍不同，有针对性地选用加酶洗衣粉。
答案：C
3．蛋白酶是能分解其他蛋白质类的酶，但在洗衣粉中，蛋白酶并没有将其他几种酶分解掉，以下解释正确的是( )
A．其他几类酶不是蛋白质类
B．蛋白酶处于抑制状态
C．蛋白酶具有识别作用，不分解作为酶作用的蛋白质
D．缺少水环境或各种酶在添加前已作了保护性修饰
解析：加酶洗衣粉中的蛋白酶制剂已通过特殊的化学物质将其层层包裹，与洗衣粉的其他成分隔离，这些隔离层遇到水后就会溶解，蛋白酶才能迅速发挥作用。
答案：D
4．下列关于普通洗衣粉与加酶洗衣粉的区别，说法正确的是( )
A．普通含磷洗衣粉会污染环境，加酶洗衣粉降低了磷含量对环境污染轻
B．表面活性剂只存在于普通洗衣粉中，会产生泡沫，可以将油脂分子分散开
C．水软化剂只存在于普通洗衣粉中，可以分散污垢
D．加酶洗衣粉是将酶直接添加到洗衣粉中
解析：普通洗衣粉中含有磷，会造成水体污染，可能引起微生物和藻类大量繁殖；加酶洗衣粉是含有酶制剂的洗衣粉，并非将酶直接添加到洗衣粉中；两者均含有表面活性剂和水软化剂，可以增强洗涤效果。
答案：A
5．某同学拟探究温度对某洗衣粉洗涤效果的影响，下列有关探究思路合理的是( )
A．选择5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃水温进行实验
B．选择污染程度一致的衣物比布料好
C．用手洗比全自动洗衣机洗更利于变量控制
D．实验用水量越多效果越好
解析：所选取温度与一年四季的温度相对应，对生活实际有指导意义，选择用布料比较容易控制相关的变量。用全自动洗衣机更有利于变量控制。实验用水量对洗涤效果有影响，但并非用水量越多效果越好。
答案：A
6．在研究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响实验时，往往采用同一型号的小容量自动洗衣机洗涤衣物，其主要原因是( )
A．便于更好地控制变量 B．洗涤时间短
C．洗涤时更省力 D．可洗涤的衣物多
解析：同一型号的小容量洗衣机洗涤的力度相同，能更好地控制变量。
答案：A
7．某同学进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果比较”课题研究，下列叙述错误的是( )
A．设计对照实验，分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉
B．洗衣粉用量、污渍种类和洗涤温度等无关变量全部相同且适宜
C．可根据污渍完全洗净所需时间的差异得出实验结论
D．应设计一个既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照
解析：本实验的目的是比较加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果，自变量为洗衣粉的种类。除了自变量，凡是影响实验结果的因素全是无关变量，各组应保持无关变量相同且适宜。污渍完全洗净所需时间越长，说明洗涤效果越不明显；污渍完全洗净所需时间越短，说明洗涤效果越明显；应该设置一组空白对照来说明洗衣粉的作用。
答案：A
8．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 B．①②③
C．②③④ D．①②③④
解析：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相同且适宜。
答案：D
9．在探讨不同温度对加酶洗衣粉影响的实验中，下列说法不正确的是( )
A．应根据当地一年中实际气温变化来确定水温
B．可选择洗涤不同污渍的白布作对照
C．选择水温应考虑衣物的承受能力
D．选择水温应考虑洗涤成本
解析：衣物的洗涤，既要考虑洗涤效果，又要考虑衣物的承受能力和洗涤成本。设计实验时，根据当地一年中实际气温的变化来确定水温，这既是确定实验变量的基本原则，也可引导学生将课堂学习与现实生活相联系。根据单一变量原则，在该实验中温度是变量，其他条件应该是相同的，包括污渍的种类和数量。
答案：B
10．如图是围绕加酶洗衣粉洗涤效果进行研究的结果，下列有关叙述不正确的是( )
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：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不是t1，而加酶洗衣粉的最佳使用温度为t1。
答案：C
11．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：高温会导致加酶洗衣粉中酶变性失活，所以不能用热水溶解洗衣粉；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；在酶作用的适宜条件下，加酶洗衣粉的洗涤效果好于普通洗衣粉；酶具有专一性，加有蛋白酶的洗衣粉则不能用于真丝、羊毛等衣料衣物的洗涤，适当增加洗衣粉的用量会增强洗涤效果。
答案：B
12．某品牌加酶洗衣粉的产品使用说明中，明确提出“水温以30～50 ℃为宜，切忌用70 ℃以上的热水”。一同学为探究“温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响”提出如下实验思路，其中不合理的是( )
A．实验自变量为水的温度，设置温度为0 ℃、20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃
B．实验因变量是污布的清洁程度，洗涤结束后应先用清水漂洗污布再晾干、比较
C．实验无关变量有水量、衣物的质地与大小、洗衣粉的用量、浸泡与洗涤时间等
D．实验预期结果是某温度下洗涤后污布最干净，高于或低于这一温度污渍残留多
解析：该实验自变量为一系列的温度梯度，应在10～70 ℃设置温度梯度；因变量为污布的清洁程度；无关变量为水量、衣物的质地与大小、洗衣粉的用量、浸泡与洗涤时间等；实验结果是某温度下洗涤后污布最干净，高于或低于这一温度时污渍残留多。
答案：A
二、非选择题
13．某同学为探究加酶洗衣粉的洗涤效果，按下表的步骤进行操作：
步骤
烧杯(1 000 mL)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
①注入自来水
500 mL
500 mL
500 mL
500 mL
②放入含油渍的衣服
一件
一件
一件
一件
③控制不同水温
10 ℃水浴10 min
30 ℃水浴10 min
50 ℃水浴
10 min
70 ℃水浴
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顺序能否调换？说明理由。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号试管加入的洗衣粉、衣服上的油渍大小及保温时间、搅拌速度和时间均相同，这是为了______________，以便得出科学结论。
解析：(1)由题中表格获取信息，温度为单一变量，故该实验的目的是探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响。(2)既然温度为单一变量，那么其他无关变量应保持相同且适宜。由于衣服的污渍量不好控制，所以应选用大小、质地相同的白布，然后滴加等量的植物油。实验中水温的设定范围也不合理，且梯度过大。(3)题表中，步骤③和步骤④的顺序不能调换，因为调换后加酶洗衣粉中的酶在达到实验要求的温度前已分解掉部分油渍。(4)上述实验中，加入的洗衣粉量、衣服上的油渍量及保温时间、搅拌速度和洗涤时间均属于无关变量，应尽可能保持相同，以确保整个实验只有温度这一单一变量。
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，且梯度过大，温度范围应设定在20～40 ℃之间，如选取25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃的水温 (3)不能调换。因为调换后加酶洗衣粉中的酶在达到实验要求的温度前已分解掉部分油渍 (4)保证单一变量
14．洗衣粉是人们日常生活所必需的，有同学对加酶洗衣粉的作用很感兴趣，为此进行了实验探究，结果如下表。请回答相关问题：
不同温度除去不同污渍所需时间(min)
水温(℃)
10
20
30
40
50
60
70
80
奶渍
48
43
28
12
6
4
12
17
蓝墨水
93
86
80
72
68
67
81
105
(1)请你为上述探究实验命题：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)请以温度为横坐标，酶促反应速率为纵坐标画出除去奶渍实验的大致情况图。
(3)在同一水温下除去两种污渍时间不同的可能原因是________________________________________________________________________。
(4)上述实验牵涉两项对照关系，一项是针对______________的成分对照，另一项是针对______________的条件对照。这里的条件对照与一般实验空白对照的区别是________________________________________________________________________。
解析：表中每一列的数据反映的是同一种酶对不同污渍的作用效果，实验变量为污渍的种类(即底物的种类)；每一行的数据反映的是不同温度下同一种酶对同种污渍的作用效果，实验变量为温度。根据表中数据，在相同温度下，同一种酶除去两种污渍所用的时间不同体现了同一种酶对不同污渍的处理效果不同，即酶的专一性，同时也体现了酶的活性受温度的影响。
答案：(1)不同温度条件下洗衣粉对不同污渍去污率的影响 (2)如图
(3)加酶洗衣粉含蛋白酶和脂肪酶，而酶有专一性且不同的酶的活性受温度的影响不同 (4)不同底物 不同温度 条件对照相互为对照(或互为实验组)
15．加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，可以水解掉衣物中的蛋白质等有机污渍。请回答下列问题：
(1)构成碱性蛋白酶的基本单位是________，碱性蛋白酶的合成场所位于细胞中的________。
(2)由图可知，该实验的目的是探究________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
50 ℃时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量是________%。
(3)根据以上实验结果，写出两项提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施：________________________________________________________________________。
(4)若要比较添加该蛋白酶的洗衣粉与普通洗衣粉的洗涤效果，应注意控制实验变量，请列举均衡无关变量的措施(至少三条)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)某同学想用丝绸作为实验材料，探究上述洗衣粉的洗涤效果，你认为他这样做是否合适？并说明理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)碱性蛋白酶的本质是蛋白质，其基本单位为氨基酸，在核糖体上合成。(2)本实验的自变量有碱性蛋白酶含量和温度两个，分析曲线，50 ℃时碱性蛋白酶的含量为0.6%时去污力最强。(3)从以上实验结果分析可知，适当提高温度、适当增加洗衣粉的用量都可以提高加酶洗衣粉的洗涤效果。(4)要比较添加蛋白酶的洗衣粉与普通洗衣粉的洗涤效果，实验的自变量为洗衣粉的种类，无关变量应保持相同且适宜，如布料的种类、大小，污物的量与种类，洗衣粉的用量，水温、水质、水量，浸泡时间与洗涤时间等。(5)丝绸中含有蛋白质，可能被洗衣粉中的蛋白酶水解，因此丝绸不能作为实验材料。
答案：(1)氨基酸 核糖体
(2)温度、碱性蛋白酶的含量对去污力的影响 0.6
(3)用温水浸泡、增加洗衣粉的用量等(写出两项合理答案即可)
(4)①两种洗衣粉的用量相同；②被洗涤的布料及污渍状态相同；③洗涤时所用水量及温度(一般为常温)相同；④浸泡和洗涤的时间相同(答出三条即可)
(5)不合适，因为洗衣粉中的蛋白酶会水解丝绸中的蛋白质
课题3 酵母细胞的固定化
一、选择题
1．下列说法中，哪项不是在应用酶的过程中常遇见的一些实际问题( )
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：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。这些都是酶应用过程中常遇见的一些问题。
答案：D
2．下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是( )
A．从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药
C．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用
D．将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌
解析：酶的固定方式有包埋法、化学结合法和物理吸附法，物理吸附法是利用吸附剂本身的表面张力对附近的分子产生吸附，与化学结合法相比，不会使被吸附物质的性质发生改变，所以吸附法对酶活性影响较小；消化酶在人体消化道内发挥作用，蛋白酶制剂一般在最外面加上糖衣后通过口服方式给药；尿糖试纸是一种由葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和某种无色的化合物固定于滤纸上制成的酶试纸，不能反复利用；制备固定化酵母细胞时，将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗的目的是洗去CaCl2和杂菌，防止凝胶珠硬度过大和杂菌污染。
答案：C
3．下列关于固定化酶和一般酶制剂应用效果的说法，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合在一起，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，降低生产成本，提高产品质量
解析：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可长久使用。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。
答案：A
4．下列有关固定化酶和固定化细胞的说法不正确的是( )
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，而且酶的活性不变
解析：酶的活性的正常发挥都需要适宜的温度和pH。固定化细胞发挥作用的是活细胞，活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。固定化酶所固定的酶都在细胞外起作用；固定化细胞所固定的酶有的在细胞外起作用，有的在细胞内起作用。固定化酶和固定化细胞都能反复使用，而且酶的活性不变。
答案：C
5．目前，酶已经大规模地应用于各个领域，下列属于酶应用中面临的实际问题的是( )
A．酶对有机溶剂不敏感，但对高温、强酸、强碱非常敏感
B．加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境
C．固定化酶可以反复利用，但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性
D．酶的催化功能很强，但需给予适当的营养物质才能较长时间维持其作用
解析：酶对有机溶剂也非常敏感；普通洗衣粉中含有磷，更容易污染环境；酶发挥催化作用时不需要提供营养物质。
答案：C
6．下列关于酶和细胞固定化的叙述，不正确的是( )
A．酶分子很小，易采用包埋法固定
B．酶分子很小，易采用化学结合法或物理吸附法固定
C．细胞个大，难被吸附或结合
D．细胞易采用包埋法固定
解析：酶分子很小，易采用化学结合法或物理吸附法固定；细胞个大，难被吸附或结合，易采用包埋法固定。
答案：A
7．下列关于固定化细胞的说法，错误的是( )
A．固定化细胞技术是利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术
B．固定化酶技术是固定化细胞技术的基础
C．一般来说，细胞常采用化学结合法固定化
D．包埋法常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等
解析：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，所以酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。
答案：C
8．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：由于细胞相对于酶来说更大，难以被吸附或结合，因此多采用包埋法；某些反应产物可能与酶结合，致使酶的结构产生变化，从而改变酶的催化活性；固定化酶实质上是将相应酶固定在不溶于水的载体上，实现酶的反复利用，并提高酶稳定性，酶的各项特性保持不变；固定化细胞在多步酶促反应中发挥连续催化作用，但如果反应底物是大分子物质，则难以自由通过细胞膜，从而限制固定化细胞的催化作用。
答案：A
9．下列说法不正确的是( )
A．固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法
B．固定化酶更适合用化学结合法和物理吸附法制备
C．由于细胞个体大，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应采用固定化酶
解析：在酶和细胞的固定化技术中，通常有包埋法、化学结合法和物理吸附法。由于酶分子小，又多带电荷，易从多孔性物质中漏出，因此多使用化学结合法与物理吸附法制备，而细胞个体大，难以被多孔性物质吸附或结合，因而多采用包埋法制备。
答案：C
10．下列对配制海藻酸钠溶液的叙述，不正确的是( )
A．加热制备海藻酸钠溶液是操作中最重要的一环
B．海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量
C．海藻酸钠的浓度过高，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细胞过少
解析：海藻酸钠的浓度过高，凝胶珠不易形成；海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠内包埋的细胞过少。加热制备海藻酸钠溶液是操作中最重要的一环，因为海藻酸钠的浓度影响固定化细胞的质量。
答案：C
11．下面制备固定化酵母细胞的正确步骤是( )
①配制CaCl2溶液 ②配制海藻酸钠溶液 ③海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 ④酵母细胞的活化 ⑤固定化酵母细胞
A．①②③④⑤ B．④①③②⑤
C．④⑤②①③ D．④①②③⑤
解析：制备固定化酵母细胞的正确步骤为酵母细胞的活化→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。
答案：D
12．下列有关固定化酵母细胞技术的叙述，正确的是( )
A．实验中需要先利用蒸馏水消耗酵母细胞中的有机物
B．固定化酵母细胞的常用方法是吸附法，这种方法对酵母细胞活性影响最小
C．实验中使用CaCl2溶液处理的目的是使酵母细胞处于感受态，提高发酵效率
D．若最终凝胶珠的颜色泛白，可能是由于海藻酸钠的浓度偏低
解析：若海藻酸钠浓度过低，会导致固定的酵母细胞数目偏少，观察到凝胶珠的颜色浅(白色)。
答案：D
二、非选择题
13．如图1为人工种子生产过程示意图，图2为图1中③过程的相关操作。请据图回答。
(1)图1中，过程①②分别称为________、________。
(2)图2中，包埋形成人工种子过程中，先适当加热使海藻酸钠溶化，然后将溶化的海藻酸钠溶液________，再加入________充分搅拌混合均匀。
(3)若用图2的方法“制备固定化酵母细胞”，海藻酸钠溶液的浓度对实验结果影响较大，若浓度过高，则________________，通常评价该实验结果主要是观察凝胶珠的__________________。
答案：(1)脱分化 再分化 (2)冷却至室温 胚状体 (3)不易形成凝胶珠 颜色和形状
14．如图1所示，探究性实验装置共六个，六个装置中分别加入饱和葡萄糖溶液及两粒凝胶珠，实验开始时，小液滴都在C点(刻度管足够长，瓶内氧气充足)。六个装置分别在0 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃温度下，每隔2 min后，记录各个装置中小液滴的位置，并且描绘出坐标曲线图如图2。
(1)实验目的是____________________________________，
自变量是________。
(2)锥形瓶中氢氧化钠溶液的作用是___________，实验中小液滴移动的方向是____________，理由是__________________，移动的距离表示______________。
(3)如果在制备醋酸菌细胞的实验中，海藻酸钠的浓度过低，请在坐标系中画出实验开始10 min后的曲线乙。
(4)工业生产中利用固定化细胞技术进行生产，从哪些方面可以达到延长利用固定化细胞时间的目的？(至少两点)___________________。
解析：(1)本实验探究了温度与醋酸菌发酵速度之间的关系，所以温度是自变量。(2)NaOH溶液的作用是处理生成的醋酸和CO2，以免影响实验结果的准确性；结果锥形瓶中的气体量减少，小液滴左移。(3)如果海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的醋酸菌数目就少，小液滴移动距离就短，所得曲线乙和原曲线相似，但在原曲线的下面。(4)在利用固定化细胞技术进行生产时，要求无菌操作，同时控制好温度和pH等。
答案：(1)探究温度与醋酸菌发酵速度之间的关系 温度 (2)防止产生的醋酸和CO2挥发影响实验结果的准确性 左移 锥形瓶中氧气量减少，从而使压强降低 有氧呼吸消耗的氧气量
(3)如图
(4)无菌操作，控制好温度和pH等
15．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。请回答下列问题：
(1)图1中X溶液为________，其作用是使________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)图1中制备的凝胶珠用________洗涤后再转移到图2装置中。图2发酵过程中搅拌的目的是使______________。
(3)在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中，加热溶解海藻酸钠时需注意用________________________________________________________________________
加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液________________________________________________________________________
后，加入酵母菌充分搅拌混合均匀。
(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%的海藻酸钠分别利用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
依照表格分析，随着X溶液浓度的增加，________增加；用于酒精发酵效果最好的海藻酸钠与X溶液浓度分别是________、________。
解析：(1)图1为固定化酵母细胞的步骤，X溶液为CaCl2溶液，作用是使胶体聚沉，即使海藻酸钠形成凝胶珠。(2)图2为发酵过程，因为是无氧呼吸，故搅拌的目的只是增加培养液与酵母菌的接触面积，而不是增加溶氧量。(3)溶解海藻酸钠时需注意用小火或间断加热，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。(4)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)CaCl2溶液 海藻酸钠形成凝胶珠
(2)蒸馏水 培养液与酵母菌充分接触
(3)小火(或间断) 冷却至室温
(4)固定化强度 2% 4%
课题1 DNA的粗提取与鉴定
一、选择题
1．下图中能反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是( )
解析：DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl溶液浓度的变化而变化，在NaCl溶液浓度为0.14 mol/L时DNA溶解度最小。
答案：C
2．在DNA粗提取与鉴定实验中，除去杂质时将滤液放在60～75 ℃的恒温水浴箱中保温10～15 min的目的是( )
A．使DNA变性
B．使蛋白质变性
C．使DNA和蛋白质变性
D．分解蛋白质
解析：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。在60～75 ℃的恒温水浴箱中保温10～15 min，目的是使蛋白质变性，然后分离得到DNA。
答案：B
3．在制备鸡血细胞液的过程中，加入柠檬酸钠的目的是( )
A．防止凝血 B．加快DNA析出
C．加快DNA溶解 D．加速凝血
解析：柠檬酸钠是抗凝血物质，防止凝血，有利于鸡血细胞液的制备。
答案：A
4．在混合物中提取DNA分子的基本思路是( )
A．根据各种大分子的理化性质的差异
B．根据各种大分子的理化性质的共性
C．根据各种大分子在细胞内的功能
D．根据各种大分子的结构和在细胞内的位置
解析：提取生物大分子的基本思路是：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。DNA分子的粗提取是利用DNA与蛋白质等其他成分在物理和化学性质方面的差异进行分离的。
答案：A
5．向溶有DNA的物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中不断加入蒸馏水，在这个过程中DNA和杂质蛋白质等的溶解度变化情况分别是( )
A．减小、减小 B．增大、增大
C．先减小后增大、增大 D．减小、增大
解析：DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中DNA的溶解度最小；蛋白质的溶解度随NaCl溶液浓度的降低而逐渐增大。
答案：C
6．做DNA粗提取和鉴定实验时，实验材料用鸡血而不用猪血的原因是( )
A．鸡血的价格比猪血的价格低
B．猪的红细胞没有细胞核，不易提取到DNA
C．鸡血不凝固，猪血会凝固
D．用鸡血提取DNA比用猪血提取操作简便
解析：DNA是生物的遗传物质，主要存在于细胞核内。生物实验材料的选择原则一是容易获得，二是实验现象明显。做DNA粗提取与鉴定实验的实验材料不选猪血是因为哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，不易提取到DNA，而鸟类、爬行类等动物成熟的红细胞有细胞核，实验现象明显。
答案：B
7．在DNA粗提取与鉴定实验中，若选择的实验材料为植物细胞，破碎细胞时要加入一定量的洗涤剂和食盐。加入洗涤剂和食盐的目的分别是( )
①利于DNA的溶解 ②分离DNA和蛋白质 ③瓦解细胞膜 ④溶解蛋白质
A．①③ B．③②
C．④① D．③①
解析：食盐的主要成分是NaCl，DNA在一定物质的量浓度的NaCl溶液中易溶解，加入洗涤剂的目的是瓦解细胞膜。
答案：D
8．要想从蛋白质和DNA的混合液中得到较纯的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向混合液中加入冷却的体积分数为95%的酒精溶液 ④向混合液中加入蛋白酶
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
解析：DNA在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，在冷却的体积分数为95%的酒精溶液中可析出，据此可将DNA与蛋白质分离；DNA水解酶能将DNA水解，故不能通过此物质提取DNA；蛋白酶可将蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子肽，从而将蛋白质与DNA分离。
答案：B
9．下列关于DNA的粗提取与鉴定实验的相关叙述，错误的是( )
A．可以选择DNA含量较高的生物组织为材料，如鸡的血细胞
B． DNA不溶于酒精，且在0.14 mol/L的氯化钠溶液中析出
C．可以利用嫩肉粉把杂质多糖和RNA去除
D．洗涤剂可以瓦解细胞膜，从而获得含有DNA的滤液
解析：鸡血细胞中含有DNA，可作为提取DNA的生物材料，不可选用哺乳动物成熟的红细胞；DNA不溶于酒精，且NaCl溶液浓度为0.14 mol/L时DNA溶解度最小，两者均可将DNA大量析出；嫩肉粉中含有木瓜蛋白酶，可将蛋白质水解，从而除去蛋白质；洗涤剂可以瓦解细胞膜，从而获得含有DNA的滤液。
答案：C
10．在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，如果实验材料是植物细胞，需要进行研磨并搅拌。下列相关说法正确的是( )
A．在切碎的植物材料中加入一定量的洗涤剂和蒸馏水，充分研磨后过滤获取滤液
B．加入洗涤剂是为了瓦解细胞膜和核膜
C．要快速搅拌产生泡沫以加速细胞膜的溶解
D．先加入洗涤剂，搅拌和研磨后再加入食盐
解析：提取植物材料中的DNA时，需在切碎的组织中加入一定量的洗涤剂和食盐。加入洗涤剂的目的是瓦解细胞膜和核膜，以利于DNA的释放，同时要进行充分地搅拌和研磨，使DNA完全释放。搅拌时应轻缓、柔和，避免产生大量泡沫，以利于后续操作。
答案：B
11．DNA粗提取与鉴定实验中，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的NaCl溶液；③过滤溶解有DNA的2 mol/L的NaCl溶液，以上过滤分别为了获得( )
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：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，此时过滤只能得到含DNA和其他物质如蛋白质的滤液，这种滤液必须经过实验中其他步骤的相继处理，方能得到较纯的DNA。DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最低，呈丝状黏稠物，经过滤留在纱布上。
答案：A
12．下列与析出DNA黏稠物有关的叙述，不正确的是( )
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，NaCl溶液的物质的量浓度约等于0.14 mol/L
解析：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溶液的物质的量浓度为0.14 mol/L时，DNA溶解度最小，而此时蛋白质溶解在NaCl溶液中。
答案：C
二、非选择题
13．如图是“DNA粗提取与鉴定”相关实验步骤。请据图分析回答：
(1)鸡血细胞是进行该实验较好的实验材料，这是因为________________。从鸡血细胞中释放出核物质的处理方法是___________________。
(2)图A表示释放核物质后进行过滤的过程，过滤后取________(填“滤液”或“析出物”)进行下一步实验；图B表示的相关操作过程中，加入2 mol/L NaCl溶液的作用是________；图C表示在滤液中加入冷却的95%的酒精，其目的是___________________。
(3)为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA，可滴加________溶液，结果丝状物被染成绿色。
(4)图D中a试管为对照组，b试管为实验组。
①a试管现象________________；b试管现象_________________________。
②在沸水中加热的目的是_________，同时说明DNA对高温有较强的__________。
③a试管在实验中的作用是________。
④b试管中溶液颜色的变化程度主要与________________有关。
解析：图A表示释放核物质后进行过滤的过程，纱布上的过滤物主要是细胞膜、核膜的碎片等杂质，而DNA主要存在于下面的滤液中，所以过滤后应取滤液进行下一步实验。DNA不溶于冷酒精，而其他一些物质可以溶于冷酒精，从而可进一步提纯DNA。甲基绿为比较常用的细胞核染色剂，染色后细胞核中染色体呈绿色，可以用来鉴定DNA。
答案： (1)鸡血细胞核中DNA含量丰富，材料易得 向鸡血细胞溶液中加入蒸馏水，并搅拌 (2)滤液 溶解DNA分子 提取杂质更少的DNA(或去除脂溶性杂质) (3)甲基绿 (4)①溶液不变蓝 溶液变蓝 ②加快颜色反应速度 耐受性 ③对照 ④加入DNA(丝状物)的多少
14．如图表示以鸡血为实验材料进行DNA的粗提取与鉴定的操作程序，请分析回答下列问题：
―→―→―→―→
一 二 三 四
―→―→―→
五 六 七 八
(1)步骤一中，向鸡血细胞液中加入________并搅拌，可使鸡血细胞破裂。
(2)步骤二中，过滤后收集含有DNA的________。
(3)步骤三、四的操作原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
步骤四通过向溶液中加入________调节NaCl溶液的物质的量浓度至________mol/L时，DNA将会析出，过滤去除溶液中的杂质。
(4)步骤七：向步骤六过滤后的________中，加入等体积的冷却的________，静置2～3 min，溶液中会出现________色丝状物，这就是粗提取的DNA。
(5)步骤八：DNA与________________试剂沸水浴5 min，冷却后溶液呈________色。
解析：破碎红细胞应用蒸馏水，使之吸水涨破。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在2 mol/L的NaCl溶液中DNA溶解，在0.14 mol/L的NaCl溶液中DNA析出。可通过加入蒸馏水将2 mol/L NaCl溶液稀释为0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出。DNA不溶于冷酒精，遇二苯胺沸水浴加热呈蓝色。
答案：(1)蒸馏水 (2)滤液 (3)DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质 蒸馏水 0.14 (4)滤液 酒精 白 (5)二苯胺 蓝
15．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。为了进一步提高粗提取时DNA的纯度，依据氯仿的特性，在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：(1)题目给出了多种实验材料，以探究不同保存温度对DNA提取量的不同影响，因此该实验名称可为“探究不同实验材料和不同保存温度对DNA提取量的影响”。(2)在提取DNA时，玻璃棒沿一个方向缓慢搅拌，是为了有效提取DNA，防止DNA分子断裂。(3)①由表格可知，花菜、辣椒、蒜黄三种不同的实验材料在20 ℃时，DNA提取量表现为蒜黄多于花菜，花菜多于辣椒，在－20 ℃时结果相同，等质量的3种实验材料。在同一温度下DNA提取量不同(或从蒜黄提取的DNA量最多)；②低温下DNA水解酶的活性减弱，导致DNA降解速度慢，从而使DNA提取量相对较高。(4)由于氯仿可使蛋白质变性沉淀，而DNA易溶解于其中，对DNA结构无影响，因此可将第三步获得的滤液与等量氯仿混合，静置一段时间，蛋白质变性沉淀，而DNA溶解于上清液中，从而可吸取上清液，从上清液中提取DNA。
答案：(1)探究不同实验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3种实验材料，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
课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段
一、选择题
1．关于PCR的说法，不正确的是( )
A．PCR是体外复制DNA的技术
B．PCR过程中只需要一个模板DNA、两个引物分子、大量脱氧核苷酸原料
C．Taq DNA聚合酶是一种热稳定的DNA聚合酶
D．PCR利用的是DNA双链复制原理
解析：PCR技术是一种在体外迅速扩增DNA片段的技术；PCR过程除需要DNA分子双链作为模板、两种引物分子、大量脱氧核苷酸原料外，还需要酶等条件；Taq DNA聚合酶是一种耐热的DNA聚合酶；PCR技术的原理和DNA的复制原理是一样的，都是半保留复制。
答案：B
2．PCR技术控制DNA的解聚与结合是利用了DNA的( )
A．特异性 B．稳定性
C．热变性 D．多样性
解析：DNA分子在80～100 ℃的温度范围内变性，双链解开成单链；当温度缓慢降低时，又能重新结合形成双链。
答案：C
3．PCR实验中用到微量离心管、缓冲液和蒸馏水，使用前必须进行的关键步骤是( )
A．反复洗涤 B．用酒精擦洗
C．高压灭菌 D．在－20 ℃保存
解析：在PCR实验中，为了避免外源DNA等因素的污染，微量离心管、枪头、缓冲液和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。同时也不能忽视其他操作步骤，如缓冲液和酶应该分装成小份，并且在－20 ℃保存。
答案：C
4．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 ℃、55 ℃、72 ℃ B．72 ℃、55 ℃、92 ℃
C．55 ℃、92 ℃、72 ℃ D．80 ℃、55 ℃、72 ℃
解析：当温度上升到90 ℃以上(90～96 ℃)时，双链DNA解聚为单链，称之为变性；当温度下降到50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，称之为复性；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。
答案：A
5．如图所示为DNA变性和复性示意图，相关说法正确的是( )
A．向左的过程为加热(80～100 ℃)变性的过程
B．向右的过程是DNA双链迅速制冷复性
C．变性与在生物体内解旋过程的实质相同
D．图中左侧DNA片段共有4个游离的磷酸基团、4个3′端
解析：DNA体外的变性和体内的解旋，其实质是相同的，都是使氢键断裂，DNA双螺旋打开，只是体内解旋需要解旋酶，体外变性需高温条件。
答案：C
6．符合PCR反应条件的一项是( )
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 ⑤Taq DNA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．③④⑤⑥⑦⑧ D．①②③④⑤⑧
解析：PCR反应模拟生物细胞内DNA复制的条件，只是不需要解旋酶，也不需要基因工程的工具酶(限制性核酸内切酶)。
答案：D
7．PCR仪实质上是一台自动调控温度的仪器，它调控不同温度的目的是( )
①95 ℃使DNA分子变性，失去生物活性
②95 ℃使DNA分子变性，解开螺旋
③55 ℃使DNA分子开始复制、延伸
④55 ℃使DNA分子的两条单链分别与两种引物相结合
⑤72 ℃使DNA分子开始复制、延伸
⑥72 ℃使DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性
A．①③⑤ B．②③⑤
C．②④⑤ D．②④⑥
解析：PCR技术在温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解旋变为单链；当系统温度下降到50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；当系统温度上升到72 ℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、G、C、T)在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
答案：C
8．如图表示PCR扩增的产物，请分析它是哪次循环的产物( )
A．第一次循环 B．第二次循环
C．第三次循环 D．第四次循环
解析：在PCR反应中以引物为标记，第一次循环时，以加入的DNA为模板，两条DNA链可分别由引物Ⅰ和引物Ⅱ与其结合，并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以，形成的每个子代DNA中只有一种引物。从第二次循环开始，第一次产生的DNA分子又可作为模板参与反应，形成的DNA分子中，只有两个仅一端含有引物，其他DNA分子两端都含有引物。
答案：A
9．PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术，下列说法不正确的是( )
A．PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步
B．PCR所用的解旋酶和DNA聚合酶都具有耐高温的特性
C．延伸的温度大于复性的温度，而小于变性的温度
D．PCR技术可用于基因诊断、判断亲缘关系等
解析：PCR技术需要耐高温的DNA聚合酶，不需要解旋酶。
答案：B
10．关于DNA聚合酶催化合成DNA子链的说法，正确的是( )
A．Taq DNA聚合酶是从深海生态系统中发现的
B．DNA聚合酶能特异性地复制整个DNA的全部序列
C．Taq DNA聚合酶必须在每次高温变性处理后再添加
D．DNA聚合酶是以DNA为模板，使DNA子链从5′端延伸到3′端的一种酶
解析：Taq DNA聚合酶是在热泉中发现的。PCR扩增的是引物之间的固定长度的DNA序列。Taq DNA聚合酶能耐高温，所以在反应体系中可反复利用而不用另外再添加。DNA聚合酶不能从头开始催化合成DNA，而只能从DNA单链的3′端延伸子链。
答案：D
11．PCR一般要经过三十多次循环，从第二次循环开始，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结合进行子链的延伸
D．无须与引物结合，在酶的作用下从头合成子链
解析：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。
答案：B
12．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引物不能与亲链结合 ④系统设计欠妥
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
解析：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会导致扩增效率低，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，将达不到预期的效果。
答案：B
二、非选择题
13．如图为细胞内DNA复制过程示意图，该过程在体外也可进行，以获得大量相同的DNA片段，该项技术被称为PCR技术，又称多聚酶链式反应，请分析回答：
(1)PCR过程与细胞内DNA复制相比，主要不同点是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)PCR技术过程的三个步骤是：________、________、________。
(3)假设PCR过程中，只用一个DNA片段作为模板，30次循环后，理论上反应物中有________个这样的DNA片段。
(4)PCR技术能在几小时内将微量的DNA片段特异性地扩增上百万倍，从而解决了样品中DNA含量低，难以分离的难题，试举两例，说明PCR技术的应用：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)PCR过程与细胞内DNA复制相比，主要不同点是：PCR过程是高温变性解旋，不需要解旋酶。(2)PCR的每次循环可以分为变性、复性和延伸三步。(3)由于一个DNA片段作为模板，一次循环能产生2个DNA片段，所以30次循环后，反应物中大约有230个这样的DNA片段。(4)PCR技术有广泛的应用，可以用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、亲子鉴定等方面。
答案：(1)PCR过程是高温变性解旋，不需要解旋酶 (2)变性 复性 延伸 (3)230 (4)刑侦破案、亲子鉴定、疑难疾病的诊断、基因序列分析等
14．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，下图表示合成过程，请据图分析回答：
(1)A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的叙述，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)如果模板DNA分子共有a个碱基对，其中含有胞嘧啶m个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸________________个。
(4)PCR中由碱基错配引起的变异属于________。假设对一个DNA进行扩增，第一次循环时一条模板链上发生碱基错配，之后正常配对，则扩增若干次后检测所有DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占________。
解析：(1)高温所起的作用类似于解旋酶，使双链DNA变为单链。(2)C过程是PCR技术的延伸阶段，当系统温度上升至72 ℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。Taq DNA聚合酶具有耐高温的特性，所以一次性加入即可。(3)在一个双链DNA分子中，C＋T占碱基总数的一半，则T的数目为(a－m)个，复制10次，新增加了(210－1)个DNA分子，故需补充胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为(210－1)(a－m)个。(4)基因中碱基对的改变属于基因突变。以一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配，以后按正常配对方式进行扩增，以错配链作为模板扩增的都是错误的DNA分子，原正常链扩增得到的DNA分子都是正常的DNA分子，故若干次后检测所有DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占3/4。
答案：(1)C (2)Taq 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，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行 (3)(210－1)(a－m) (4)基因突变 75% (或3/4)
15．PCR技术是把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地扩增任何要求的目的基因或DNA分子片段，它的基本过程如下图所示：
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个脱氧核苷酸，并分别与两条单链DNA结合，其作用是引导合成DNA子链。
(1)PCR与体内DNA复制的不同之处主要表现在温度上，在PCR中先用95 ℃高温处理的目的是________________；而这一过程在细胞内是通过________实现的。
(2)DNA子链复制的方向是____________，这是由于
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在PCR技术中所需要的引物实质上是一种______________。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)假定DNA片段含200对脱氧核苷酸，经3次扩增，从理论上计算需要________个游离脱氧核苷酸。
解析：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，使DNA分子解旋，形成单链。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聚合酶提供结合位点，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子链复制的方向是从子链的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，若将1个DNA分子复制10次，则需要的引物为2×210－2＝(211－2)个。扩增3次一共形成8个子代DNA片段，需游离的脱氧核苷酸数为(8－1)×400＝2 800个。
答案：(1)使DNA变性(或使DNA的两条链解开) 解旋酶 (2)从5′端到3′端 DNA聚合酶只能从引物的3′端连接单个脱氧核苷酸分子 (3)单链DNA或RNA分子 211－2 (4)2 800
课题3 血红蛋白的提取和分离
一、选择题
1．凝胶色谱法是分离蛋白质分子的一种常用方法，但并非所有的蛋白质都可用此方法进行分离。能分离的蛋白质分子之间必须( )
A．具有相同的相对分子质量
B．相对分子质量不同，但都是相对分子质量较大的分子
C．相对分子质量不同，但都是相对分子质量较小的分子
D．相对分子质量不同，但都在一定范围之内
解析：相对分子质量大小不同的多种成分在通过凝胶时，按照相对分子质量大小“排队”，从而将各种成分分开。在每种凝胶分离范围之外的分子，在不改变凝胶种类的情况下是很难分离的。
答案：D
2．下列关于凝胶色谱法的原理及操作，不正确的是( )
A．是利用凝胶把分子大小不同的物质分离开的一种方法
B．在洗脱过程中，大分子不能进入凝胶内部而最先流出；小分子因进入凝胶内部而流速缓慢，后流出
C．凝胶内部有很微细的多孔网状结构，其孔隙大小与被分离的物质分子的大小无相应关系
D．一般情况下，凝胶对要分离的物质没有吸附作用，因此所有要分离的物质都应该被洗脱出来
解析：选用不同种凝胶，其立体网状结构不同，孔隙大小不同，因此可分离出的分子大小也不同。凝胶一般对分离的物质无吸附作用，所有要分离的物质都应该被洗脱出来，这是凝胶色谱法与一般层析法的不同。
答案：C
3．下列关于凝胶柱上加入样品和洗脱操作的叙述，不正确的是( )
A．加样前要使柱内凝胶面上的缓冲液下降到与凝胶面平齐
B．让吸管管口沿管壁环绕移动贴壁加样至色谱柱顶端，不要破坏凝胶面
C．打开下端出口，待样品完全进入凝胶层后，直接连接缓冲液洗脱瓶开始洗脱
D．待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，每5 mL收集一管，连续收集流出液
解析：样品完全进入凝胶层后，加入磷酸缓冲液到适当高度，再连接缓冲液洗脱瓶，开始洗脱。
答案：C
4．凝胶色谱柱制作的程序一般是( )
①橡皮塞打孔 ②挖凹穴 ③装玻璃管 ④盖尼龙网 ⑤盖尼龙纱 ⑥将橡皮塞插入玻璃管 ⑦接尼龙管、装螺旋夹 ⑧柱顶插入安装了玻璃管的橡皮塞
A．①→③→④→⑤→⑥→⑧→⑦→②
B．①→②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧
C．①→②→③→④→⑥→⑤→⑧→⑦
D．①→②→③→⑦→⑥→⑤→⑧→④
解析：凝胶柱制作的一般流程是：选择玻璃管→选择合适的橡皮塞→打孔→挖凹穴→装玻璃管→盖尼龙网→盖尼龙纱→将橡皮塞插入玻璃管→接尼龙管→装螺旋夹→柱顶插入安装了玻璃管的橡皮塞。
答案：B
5．蛋白质的分离与纯化技术是蛋白质研究的重要技术。下列有关叙述不正确的是( )
A．根据蛋白质分子不能透过半透膜的特性，可将样品中各种不同的蛋白质分离
B．根据蛋白质所带电荷性质的差异及分子大小等，可通过电泳分离蛋白质
C．可通过凝胶色谱法分离蛋白质
D．根据蛋白质的分子大小、密度不同，可通过离心沉降法分离蛋白质
解析：蛋白质分子不能透过半透膜，而溶液中的小分子物质则可以透过半透膜，因此透析可以将蛋白质和溶液中的小分子物质分离。
答案：A
6．在提取和分离猪血红蛋白的实验中，应使用( )
A．柠檬酸钠溶液洗涤红细胞，防止红细胞破裂
B．蒸馏水和甲苯处理红细胞，使其释放出血红蛋白
C．生理盐水透析血红蛋白溶液，保持血红蛋白活性
D．生理盐水洗脱，有利于血红蛋白在凝胶柱中移动
解析：柠檬酸钠可与血浆中的钙离子结合，防止血液凝固；在蒸馏水和甲苯的作用下，红细胞破裂，释放出血红蛋白；透析用的是磷酸缓冲液；磷酸缓冲液有利于血红蛋白在凝胶柱中移动。
答案：B
7．下列有关提取和分离血红蛋白实验的叙述，错误的是( )
A．该实验的材料必须选用鸡血
B．通过透析可以去除样品中相对分子质量较小的杂质，此为样品的粗分离
C．凝胶色谱法是利用蛋白质的相对分子质量的大小分离蛋白质
D．电泳法是利用各种分子带电性质的差异及分子的大小和形状不同进行分离
解析：该实验的材料不能选用鸡血，而应选用哺乳动物的血液，因为后者所含的红细胞没有细胞核和众多的细胞器，有利于得到较纯净的血红蛋白；透析袋能使小分子自由进出，而将大分子保留在袋内，因此通过透析可以去除样品中相对分子质量较小的杂质，此为样品的粗分离；凝胶色谱法是利用蛋白质的相对分子质量的大小分离蛋白质；电泳法是利用各种分子带电性质的差异及分子的大小和形状不同进行分离。
答案：A
8．以下关于猪血红蛋白的分离与提取的描述，正确的是( )
A．透析的目的是去除样品中分子量较大的杂质
B．血红蛋白释放后应进行低速短时间离心
C．蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较大的移动速度慢
D．血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测
解析：透析可以除去分子量较小的杂质；血红蛋白释放后，以2 000 r/min的高速离心10 min，从而分离血红蛋白溶液；凝胶色谱法分离蛋白质时，相对分子质量较大的在凝胶外部移动，移动速度快；血红蛋白的颜色可用于观察红色区带的移动情况。
答案：D
9．下列关于DNA和血红蛋白的提取与分离实验的叙述，错误的是( )
A．可用蒸馏水涨破细胞的方法从猪的红细胞中提取到DNA和蛋白质
B．用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA可除去部分杂质
C．透析法分离蛋白质的依据是蛋白质不能通过半透膜
D．凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的有效方法
解析：猪是哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和线粒体，不能从其红细胞中提取出DNA。
答案：A
10．下列关于血红蛋白提取和分离实验中样品处理步骤的描述，正确的是( )
A．红细胞的洗涤：加入蒸馏水，缓慢搅拌，低速短时间离心
B．血红蛋白的释放：加入生理盐水和甲苯，置于磁力搅拌器上充分搅拌
C．分离血红蛋白：将搅拌好的混合液离心、过滤后，用分液漏斗分离
D．透析：将血红蛋白溶液装入透析袋，然后置于pH为4.0的磷酸缓冲液中透析12 h
解析：红细胞洗涤过程中应该用生理盐水，不能用蒸馏水；血红蛋白的释放应该加入蒸馏水和甲苯，使红细胞吸水涨破，释放其中的血红蛋白；将搅拌好的混合液通过离心、过滤后，用分液漏斗分离出血红蛋白溶液；透析所用的磷酸缓冲液的pH为7.0。
答案：C
11．下列有关缓冲溶液的说法，不正确的是( )
A．缓冲溶液能够抵制外界任何酸和碱对溶液pH的影响，维持pH基本不变
B．缓冲溶液通常由1～2种缓冲剂溶解于水中配制而成
C．调节缓冲剂的使用比例就可以制得在不同pH范围内使用的缓冲溶液
D．生物体内进行的各种生物化学反应都是在一定的pH下进行的
解析：缓冲溶液通常由1～2种缓冲剂溶解于水中配制而成。调节缓冲剂的使用比例就可以制得在不同pH范围内使用的缓冲液。在一定范围内，缓冲溶液能够抵制外界的酸和碱对溶液pH的影响，维持pH基本不变，但其调节能力有一定的限度。
答案：A
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、所带电荷的性质和数量情况如图所示，下列有关该样品中蛋白质的分离的叙述，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：分子甲的相对分子质量最小，会进入凝胶内部通道而移动速度慢；若分子乙留在透析袋内，说明其相对分子质量比较大，分子丙比分子乙相对分子质量大，所以分子丙也留在袋内；分子戊比分子甲的相对分子质量大，分子戊存在于沉淀中分子甲可能不在沉淀物中；SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中的样品，其电泳迁移率完全取决于分子的大小，相对分子质量相差越大，形成的电泳带相距越远，故分子甲和分子丙形成的电泳带相距最远。
答案：A
二、非选择题
13．电泳技术和凝胶色谱法都可对蛋白质进行分离。回答下列问题：
(1)利用琼脂糖凝胶电泳技术对蛋白质进行分离时，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速度的因素包括蛋白质分子的__________________以及分子的形状等。
(2)图1、图2分别表示对同一样品分离得到的结果，则图2中曲线与图1中蛋白质P相对应的是________________________________________________________________________。
解析：(1)电泳时，影响蛋白质迁移的因素有蛋白质分子的大小、带电性质和所带净电荷量及分子的形状等。(2)SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳装置是垂直的装置，电泳时蛋白质的迁移率主要取决于蛋白质相对分子质量的大小，相对分子质量小的蛋白质分子，移动距离大，因此从图1的电泳结果分析，蛋白质P比蛋白质N、M移向“＋”极的距离大，说明蛋白质P的相对分子质量比较小，因此其从层析柱中洗脱出来的时间较长，图2中的曲线c符合。
答案：(1)大小、带电性质和所带净电荷量 (2)c
14．对蛋白质进行研究和应用，首先需要获得高纯度的蛋白质。请回答下列问题：
(1)蛋白质的提取和分离一般分为四步：________、________、________和纯度鉴定。
(2)在血红蛋白的提取与分离实验中，采集新鲜血液前要在采血容器中加入柠檬酸钠溶液的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)样品的处理过程又可以细分为：红细胞的洗涤、________和分离血红蛋白溶液。其中分离血红蛋白溶液时需要用到________(仪器)分出下层红色透明液体。
(4)收集的血红蛋白溶液在透析袋中可以经过透析进行粗分离。
①透析的目的是________________________________________________________________________；
②透析的原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)然后通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。
①样品纯化的目的是________________________________________________________________________；
②血红蛋白的特点是________________________________________________________________________；
这一特点对分离血红蛋白的意义是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：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，所以透析可以除去相对分子质量较小的杂质；样品纯化的目的是通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去；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收集洗脱液的时期；同时，通过观察颜色，使血红蛋白的分离过程更直观，大大简化了实验操作。
答案：(1)样品处理 粗分离 纯化 (2)防止血液凝固 (3)血红蛋白的释放 分液漏斗 (4)①去除相对分子质量较小的杂质 ②透析袋能使小分子自由进出，而大分子则被留在袋内 (5)①通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂蛋白除去 ②呈现红色 在用凝胶色谱法分离血红蛋白时，可以通过观察颜色来判断什么时期该收集洗脱液，这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作
15．如图表示血红蛋白提取和分离实验的部分装置或操作方法，请回答下列问题：
(1)为了提取和分离血红蛋白，首先对红细胞进行洗涤以去除杂质蛋白，洗涤时应使用生理盐水而不使用蒸馏水的原因是________________________________________________________________________。
(2)图甲表示________________过程，该操作目的是去除样品中________________的杂质。现有一定量的血红蛋白溶液，进行上述操作时若要尽快达到理想的实验效果，可以________________________________________________________________________
(写出一种方法)。一段时间后，若向烧杯中加入双缩脲试剂，透析袋内溶液是否出现紫色，并说明判断的依据：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图乙是凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入示意图，正确的加样顺序是________________。在进行④操作时要________(填“打开”或“关闭”)下端出口。
(4)图丙为用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血浆某白蛋白的结果。根据电泳结果，某同学得出“提取的血浆某白蛋白有两条肽链”的结论，这种说法可靠吗？理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)生理盐水与红细胞内液为等渗溶液，故用其洗涤红细胞主要是防止红细胞吸水破裂。(2)图甲表示血红蛋白粗提取过程，也称为透析过程。透析可以去除样品中分子量较小的杂质；若要尽快达到理想的透析效果，可采用增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法。透析袋是一种半透膜，双缩脲试剂可以透过半透膜，进入袋内与血红蛋白反应，生成紫色物质。(3)根据教材中往色谱柱中加样的顺序可知，正确的排序为②③④①；图中进行④操作是在样品上部添加缓冲液，此时要关闭下端出口。(4)电泳的原理是利用待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子的大小、形状等的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，本实验只能判断肽链的大小，而不能判断其条数。
答案：(1)防止红细胞吸水破裂
(2)透析(粗分离) 分子量较小 增加缓冲液的量(或及时更换缓冲液) 出现紫色，因为双缩脲试剂可以透过半透膜，与袋内血红蛋白反应，生成紫色物质
(3)②③④① 关闭
(4)不可靠。只能得出提取的血浆某白蛋白含有两种大小不同的肽链，不一定是两条
课题1 植物芳香油的提取
一、选择题
1．在工业生产中提取薄荷、香茅、桉树叶等植物中的植物精油，通常将其置于蒸馏锅内的筛板上，筛板下盛放一定量水以满足蒸馏操作所需的足够的饱和水蒸气，水层高度以水沸腾时不溅湿原料底层为原则。然后采用直接火加热、直接或间接蒸气加热等方式提取此类植物的精油。这种方法叫( )
A．水中蒸馏法
B．水上蒸馏法
C．水气蒸馏法
D．既叫水上蒸馏法，也叫水气蒸馏法
解析：解题时注意分析题干内容，将薄荷、香茅、桉树叶等植物置于蒸馏锅内的筛板上，筛板下盛放一定量水加热蒸馏，此法为水上蒸馏法。
答案：B
2．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：工业生产不仅要考虑提取效果，更要考虑生产成本。水蒸气蒸馏法可以将植物芳香油提取出来，且操作简单，成本较低。
答案：D
3．下列各项中，属于提取玫瑰精油和橘皮精油的实验流程中共有的操作是( )
A．压榨 B．分液
C．蒸馏 D．萃取
解析：提取玫瑰精油采用水蒸气蒸馏法，提取橘皮精油采用压榨法，但二者得到的最初产物均为油水混合物，需用分液漏斗分液。在实验流程中，二者均未用到萃取这一操作。
答案：B
4．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下来，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精油、薄荷油等挥发性强的芳香油
解析：蒸馏法的实验原理是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，适用于提取玫瑰精油、薄荷油等挥发性较强的芳香油。
答案：A
5．下列橘皮精油提取操作中，应该注意的问题是( )
①橘皮在石灰水中浸泡时间为10 h以上
②橘皮要浸透，压榨时才不会滑脱
③压榨液的黏稠度要高，从而提高出油率
④压榨时加入相当于橘皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠
A．①②③ B．②③④
C．①②④ D．①③④
解析：橘皮在石灰水中充分浸泡，使橘皮浸透而不会滑脱，并且压榨液的黏稠度不会太高，过滤时不会堵塞筛眼。为了使橘皮精油与水分离，压榨时需要加入小苏打和硫酸钠。
答案：C
6．从下列植物中提取植物芳香油时，可采用水蒸气蒸馏法的一组是( )
①玫瑰花 ②橘皮 ③茉莉花 ④薄荷叶
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：用蒸馏法提取植物芳香油时，芳香油要具有挥发性，且在蒸气中有效成分不能受到破坏；从橘皮中提取橘皮精油时，若采用水蒸气蒸馏法，则精油会发生部分水解，使用水中蒸馏又会产生原料焦糊问题，因此一般采用压榨法；玫瑰精油、薄荷油和茉莉精油都具有较强的挥发性，且在蒸气中较稳定，故用水蒸气蒸馏法提取。
答案：C
7．柑橘、柠檬芳香油的制备通常不采用水蒸气蒸馏法，是因为( )
①水中蒸馏会导致原料焦糊 ②柑橘、柠檬芳香油易溶于水 ③会使芳香油的有效成分水解 ④所需实验装置复杂
A．①② B．③④
C．①③ D．①②④
解析：水中蒸馏的方法对于有些原料不适用，如柑橘和柠檬，因为水中蒸馏会导致原料焦糊，水蒸气蒸馏会发生有效成分水解等问题。
答案：C
8．用蒸馏法提取植物芳香油时要提高产品质量，应采用的措施是( )
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：用蒸馏法分离植物芳香油时，温度会影响其性质，如果温度过高则破坏其结构，温度过低则分离不出其有效成分。如果在一定温度范围内延长蒸馏时间，就可以得到较多的植物有效成分，并能保证产品质量。
答案：D
9．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，运用的操作手段有( )
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：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。
答案：C
10．玫瑰精油的提取过程中，依次用到清水、NaCl、无水Na2SO4，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：提取玫瑰精油时，用清水进行蒸馏，加入NaCl可使油、水分层，而加入无水Na2SO4可以吸收水分。
答案：C
11．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．去除水和果蜡等杂质
D．低温使精油凝固
解析：用分液漏斗或吸管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。
答案：C
12．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→水蒸气蒸馏→除水
解析：玫瑰精油提取的实验流程是鲜玫瑰花＋水→水蒸气蒸馏→油水混合物→分离油层→除水。
答案：A
二、非选择题
13．分析图示装置，回答有关问题：
(1)在图中用箭头表示水的流动方向。
(2)该装置为________装置，按原料放置的位置，对于玫瑰精油的提取，属于________蒸馏。
(3)许多植物芳香油的提取在原理和程序上是相同的，结合玫瑰精油的提取，设计提取茉莉油的实验流程(如图)：
茉莉花＋水→蒸馏器→→→油水混合物→→→加→过滤→茉莉油
其中A表示____________过程，B表示____________过程，C表示____________，通过C提取出的直接精油，可能还混有一定的水分，所以要向提取液加入D____________吸水，放置过夜，再过滤除去固体物质，即可得到茉莉油。
(4)某同学采用1.5 kg的茉莉花瓣，出油为0.45 g，则出油率为________。
解析：(1)蒸馏装置中[2]表示出水口，[3]表示进水口。水从进水口进入，从出水口流出，起到冷凝作用。(2)玫瑰精油的提取宜采用水中蒸馏法。(3)利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，冷凝后形成油水混合物，分离油层得到直接精油。直接精油中含有一定的水分，可以用无水Na2SO4除水。(4)出油率＝(芳香油质量/原料质量)×100%＝0.45÷(1.5×1 000)×100%＝0.03%。
答案：(1)提示：水从进水口[3]流入，从出水口[2]流出(图略)
(2)蒸馏 水中
(3)水蒸气蒸馏 冷凝 分离油层 无水Na2SO4
(4)0.03%
14．丁香油是从丁香花中提取的一种挥发性较强的植物芳香油。下图是制备丁香油的流程图，请据图回答下列相关问题：
(1)丁香花作为提取丁香油的原料，选用________(填“鲜”或“干”)丁香花效果更佳，丁香花与清水的比例是________。
(2)图中A过程是________，其中使用________(填“水中”“水上”或“水气”)蒸馏更简便易行。
(3)过程①中加入的物质是________，然后用________分离油层。
(4)过程②中加入的是________，③操作是________，目的是________。
(5)丁香油的提取可以用有机溶剂萃取吗？________________________________________________________________________。
为什么？________________________________________________________________________。
解析：(1)丁香油易挥发，鲜丁香花含有的丁香油更多，故选用鲜丁香花提取丁香油更佳，且丁香花与清水的质量比为1∶4。(2)丁香油有很强的挥发性，因此采用水蒸气蒸馏法提取，其中使用水中蒸馏法更简便易行。(3)加入NaCl可以增加水的密度，使分层更明显，然后用分液漏斗将油层和水层分开。(4)加入无水Na2SO4，吸收油层中的水分，放置过夜，再通过过滤除去固体Na2SO4从而得到丁香油。(5)由于植物芳香油化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，因此可以采用萃取法进行提取。
答案：(1)鲜 1∶4 (2)蒸馏 水中 (3)NaCl 分液漏斗 (4)无水Na2SO4 过滤 除去固体硫酸钠
(5)可以 丁香油化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂
15．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：
柠檬果皮
↓ ↓ ↓
水洗→浸泡→清洗→装料→压榨和喷淋→糊状压出液→→高速离心→静止分层→分液→柠檬精油
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
________________________________________________________________________。
(3)采用柠檬油作为杀虫剂，可以解决其他杀虫剂给人类带来的隐患，其突出的优点是________________________________________________________________________、
____________________。
解析：(1)(2)水中蒸馏可能发生原料的焦糊问题，而且可能使某些有效成分在高温下水解，凡存在上述问题的，应考虑使用萃取法或压榨法。用压榨法从柠檬果皮中提取柠檬油时，应用石灰水充分处理，以防止压榨时滑脱等，以提高出油率。为了使油与水易分离，还应加入小苏打和硫酸钠。(3)柠檬油作为一种天然的杀虫剂有其优点：对人、畜禽、植物均无毒性，不污染环境。
答案：(1)强 有机溶剂 轻 (2)萃取 压榨 机械压力 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 ②相当于橘皮质量0.25%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 (3)对人、其他动物、植物均无毒性 减少对环境的污染
课题2 胡萝卜素的提取
一、选择题
1．胡萝卜素可以划分为α、β、γ三类，其划分的主要依据是( )
A．层析后出现在滤纸上的位置
B．根据其在人和动物体内的功能和作用部位
C．根据其化学分子式中碳碳双键的数目
D．根据分解后产生的维生素A的分子数
解析：胡萝卜素的化学分子式中含多个碳碳双键，根据碳碳双键的数目可以将胡萝卜素划分为α、β、γ三类，β-胡萝卜素是其中最主要的组成成分，与人的关系最为密切。
答案：C
2．关于胡萝卜素的叙述，错误的是( )
A．胡萝卜素可以治疗因缺乏维生素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：人和动物体内不能合成维生素A，只能从食物中获得，一分子β-胡萝卜素在人或动物的小肠、肝脏等器官处被氧化成两分子的维生素A，能够治疗因缺乏维生素A而引起的多种疾病，如夜盲症、干皮症等。胡萝卜素是常用的食品色素，如饮料的添加剂。此外，还可以预防癌症，但是不能治疗人体色素缺乏症。
答案：D
3．下列关于提取胡萝卜素的叙述，错误的是( )
A．胡萝卜素可以从大面积养殖的岩藻中提取
B．提取胡萝卜素时可采用石油醚、丙酮等作为溶剂
C．提取胡萝卜素时的萃取过程中要采用水浴加热
D．干燥时间太长、温度太高会导致胡萝卜素分解
解析：胡萝卜素可以从植物或大面积养殖的岩藻中提取；提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，所以采用石油醚，不用丙酮作为溶剂；提取胡萝卜素时的萃取过程中不能用明火加热，要采用水浴加热；干燥时间太长、温度太高会导致胡萝卜素分解。
答案：B
4．石油醚经常被用作植物有效成分提取时的萃取剂，其原因是( )
A．具有较高的沸点，萃取效率高，毒性很小
B．具有较低的沸点，萃取效率高，毒性很小
C．具有较高的沸点，萃取效率一般，毒性较小
D．具有较低的沸点，萃取效率高，但毒性较大
解析：石油醚是有机溶剂，沸点高，毒性小，萃取效率高。
答案：A
5．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．让胡萝卜尽快溶解成胡萝卜素
B．使原料充分与有机溶剂接触，提高萃取效率
C．减少萃取的时间，从而提高效率
D．节省萃取剂的使用量
解析：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会影响萃取效果。因此，提取胡萝卜素时要先将胡萝卜干燥脱水并粉碎，使之与萃取剂充分接触，提高萃取效率。
答案：B
6．提取胡萝卜素的正确顺序是( )
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：胡萝卜粉碎、干燥后进行萃取，然后进行过滤，除去萃取液中的不溶物，最后用蒸馏装置进行浓缩，就可以获得胡萝卜素。
答案：D
7．以下关于用纸层析法鉴定胡萝卜素样品过程的说法，不正确的是( )
A．每次点样后，用吹风机将溶剂吹干，再重复点样几次
B．点样完成后，将滤纸卷成筒状使两侧边缘连接在一起，放入层析液中
C．层析用的溶剂不能没过样品点样点
D．层析用的玻璃瓶应加盖玻璃板密封
解析：点样完成后，为防止层析液在边缘处扩散过快，应避免将滤纸两侧边缘连接在一起。
答案：B
8．下列有关胡萝卜素及其提取的叙述，正确的是( )
A．胡萝卜素的化学性质稳定，不溶于水，易溶于乙醇
B．微生物的发酵生产是工业提取β-胡萝卜素的方法之一
C．提取胡萝卜素时可采用石油醚、酒精、丙酮等作萃取剂
D．萃取时在加热瓶口安装冷凝回流装置的目的是防止胡萝卜素的挥发
解析：胡萝卜素为橘黄色结晶粉末，不溶于水，微溶于乙醇。提取胡萝卜素时常用石油醚作萃取剂，酒精与水互溶，丙酮沸点低，不适合作提取胡萝卜素的萃取剂。萃取时在加热瓶口安装冷凝回流装置的目的是防止有机溶剂的挥发。
答案：B
9．提取胡萝卜素和提取玫瑰精油时都需要加热，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精油时是直接加热。其原因是( )
A．前者需保持恒温；后者不需要保持恒温
B．前者容易挥发，后者不容易挥发
C．胡萝卜素不耐高温，玫瑰油耐高温
D．前者烧瓶里含有机溶剂，易燃易爆；后者烧瓶里含的是水
解析：用萃取法提取胡萝卜素时，由于在烧瓶中加入的萃取剂是石油醚等有机溶剂，因此应避免明火加热，这是因为有机溶剂是易燃物，直接使用明火加热，容易引起燃烧、爆炸。用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时，烧瓶内加入的是水，直接加热不会出现燃烧、爆炸等现象。
答案：D
10．下列对胡萝卜素提取过程的分析，正确的是( )
A．在将新鲜的胡萝卜烘干时，温度越高、干燥时间越长，烘干效果越好
B．在萃取过程中，采用水浴加热是为了防止有机溶剂挥发
C．使用不同的萃取剂时，应保证有相同的萃取温度
D．在浓缩时直接用蒸馏装置进行蒸馏，蒸发出去的是有机溶剂，留下的是胡萝卜素
解析：在烘干胡萝卜颗粒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；萃取过程使用的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，所以宜采用水浴加热；萃取剂不同，萃取温度不一定相同；将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。
答案：D
11．在用纸层析法鉴定所提取的色素时，下列叙述正确的是( )
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和丙酮的混合液
C．有时萃取样品的颜色比标准样品的颜色浅
D．如果萃取样品的层析带与标准样品不完全相同，说明提取胡萝卜素的实验失败
解析：在用纸层析法鉴定所提取的色素时，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淡；如果萃取样品中出现了和标准样品一样的层析带，就说明提取胡萝卜素的实验成功。
答案：C
12．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：本实验的目的是研究提取胡萝卜素的最佳温度，温度应该是本实验中的自变量，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。
答案：D
二、非选择题
13．比较提取玫瑰精油的水蒸气蒸馏装置和提取胡萝卜素的装置，如图所示。请回答有关问题：
(1)从装置上看，A装置多了________、连接管、________；B装置增加了________。
(2)A装置中提取物最后存在于________中，B装置提取物存在于________中。
(3)两个装置的差别是由于提取的方法不同，归根到底是由于提取物的分子结构和理化性质不同。A装置中的提取物一般具有________，B装置中提取物在石油醚等有机溶剂中有较高的________。
(4)B装置在加热瓶口安装冷凝回流装置的作用是_______________________。
解析：(1)从图中比较可看出A装置多了温度计和接收瓶，B装置多了水浴锅。(2)A装置是蒸馏装置，提取物随水蒸气蒸发后由于冷凝管的冷凝作用最后进入接收瓶，而B装置是萃取装置，提取物最终溶解在烧瓶内的有机溶剂中。(3)A装置中的提取物必须具有挥发性才能随水蒸气进入接收瓶，B装置中的提取物只有在有机溶剂中有高溶解度才能被萃取出来。(4)冷凝回流装置的作用是防止加热时有机溶剂挥发。
答案：(1)温度计 接收瓶(锥形瓶) 水浴锅
(2)接收瓶(锥形瓶) 烧瓶 (3)挥发性 溶解度
(4)防止加热时有机溶剂挥发
14．天然胡萝卜素是国际癌症协会研究中心、美国癌学会推崇的防癌抗癌食品、保健品和药品。作为保健品食用，可医治维生素A缺乏症、皮肤病、抗光敏症等疾病。科学研究证明，胡萝卜素能防治或延缓癌症，是具有广泛免疫功能的药物和不可缺少的饮料添加剂。目前在国内外食品工业和其他诸多行业中，胡萝卜素一直处于供不应求的状态。
请根据上述材料及所学知识，回答下列问题：
(1)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________，但要注意控制________和时间，这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)天然胡萝卜素可医治维生素A缺乏症，是因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)以下为提取胡萝卜素的实验流程：
胡萝卜→粉碎→干燥→A→过滤→B→胡萝卜素
A过程叫________，B过程叫________。
(4)某同学在鉴定胡萝卜素时，所做的纸层析实验如图所示，请指出其中的错误：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
解析：(1)新鲜胡萝卜含大量水分，在提取胡萝卜素时先要干燥，但干燥时间不能太长，温度不能太高。(2)胡萝卜素可被氧化为维生素A，易溶于油而更易被人体吸收，在医学上用于治疗维生素A缺乏症。(3)提取胡萝卜素的实验流程为：胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。(4)用纸层析法鉴定胡萝卜素时，为防止石油醚挥发，装置要加盖密封，且层析液不能没过基线，滤纸的两边不能互相接触。
答案：(1)干燥 温度 温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解 (2)胡萝卜素可被氧化为维生素A (3)萃取 浓缩 (4)①装置未加盖密封 ②层析液过多，没过了基线 ③滤纸两边互相接触
15．阅读下列材料，完成相关问题。
从胡萝卜中提取出的橘黄色物质，包括多种结构类似物，统称为胡萝卜素。胡萝卜素通常是橘黄色结晶，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，它的化学分子式中包含多个碳碳双键，根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为α、β、γ三类，β-胡萝卜素是其中最主要的成分。β-胡萝卜素具有非常重要的作用：①可作为优良的食用保健品；②可作为禽畜饲料添加剂；③可作为营养和着色两用的食品添加剂等。因此胡萝卜素的提取及鉴定引起人们很大的兴趣。
(1)提取胡萝卜素的实验流程是________→________→萃取→过滤→浓缩。
(2)萃取的效率主要取决于______________________________。
(3)如图为胡萝卜素粗品鉴定装置示意图，请据图回答下列问题：
①胡萝卜素粗品鉴定的方法名称是________________________________________________________________________。
②图中b的名称是________。a的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③e为________，对于e实验时应注意________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④f为________，常用________。如果f没及e会导致________________________________________________________________________。
解析：(1)提取胡萝卜素的步骤是粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩。(2)萃取的效率与萃取剂和原料有密切的关系，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。(3)对胡萝卜素提取的粗品进行鉴定采用纸层析法，其原理是滤纸对各有机成分的吸附力不同而导致其随层析液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。层析液的深度不得超过样品原点，否则点样处的胡萝卜素会溶于层析液中，使实验失败。
答案：(1)粉碎 干燥 (2)萃取剂的性质和使用量 (3)①纸层析法 ②色谱容器 防止层析液挥发
③样品原点 点样应该快速细致并保持滤纸干燥
④溶剂(层析液) 石油醚 胡萝卜素溶解在层析液中，使实验失败
