专题二 微生物的培养与应用
微生物的培养过程及分离和计数
例1 （2008年济南模拟）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、菌落观察与计数。请回答与此实验相关的问题。
（1）培养基中含有的蛋白胨、淀粉分别为细菌培养提供了 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小时后，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，这种培养基被称为 。
答案 （1）氮源（碳源不作要求） 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
选择培养基的用途
例2 某同学在做微生物实验时，不小心把圆褐固氮菌和酵母菌混在一起，请你设计实验分离得到纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌。
（1）实验原理：
。
（2）材料用具：配制培养基所需要的各种原料、无菌操作箱、接种环等。
（3）简述主要步骤：
①制备两种培养基，一种是 培养基；另一种是 培养基。分别分成两份，依次标上A、a、B、b备用。
②分别向A、B培养基中接种混合菌。
③接种后，放在恒温箱中培养3～4 d。
④分别从A、B培养基的菌落中挑取生长良好的菌，分别接种到a、b培养基中。
⑤接种后，把a、b培养基再放入恒温箱中培养3～4 d。
（4）实验结果：在a、b培养基上获得的分别是 、 。
（5）回答问题：
步骤④、⑤的目的是 。
答案 （1）圆褐固氮菌是自生固氮菌，能在无氮培养基上生长繁殖，而酵母菌则不能；青霉素不影响酵母菌等真菌的生长繁殖，而会抑制圆褐固氮菌的生长繁殖
（3）无氮 加青霉素
（4）圆褐固氮菌 酵母菌（顺序根据学生答题的具体情况）
（5）获得纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌
1.某学校打算开辟一块食用菌栽培基地，以丰富学生的劳动技术课内容。首先对食用菌实验室进行清扫和消毒处理，准备食用菌栽培所需的各种原料和用具，然后从菌种站购来各种食用菌菌种。请回答下列问题：
（1）对买回来的菌种进行扩大培养，首先制备试管培养基，写出制备固体牛肉膏蛋白胨培养基所需的原料： 、
、 、 、 。其中提供氮源的是 ；提供能源的主要物质是 。
（2）微生物在生长过程中对各种成分所需量不同，配制培养基时各成分要有合适的 。在烧杯中加入琼脂后要不停地 ，防止 。
（3）将配制好的培养基分装到试管中，加棉塞后若干个试管一捆，包上牛皮纸并用皮筋勒紧放入 中灭菌，压力 kPa，温度 ，时间 。灭菌完毕后拔掉电源，待锅内压力自然降到0时，将试管取出。如果棉塞上沾有培养基，此试管应 。
（4）使用高压蒸汽灭菌锅时注意，先向锅内倒入 ，把锅内水加热煮沸并将其中原有冷空气彻底排出后将锅密闭。
（5）从一支试管向另一支试管接种时注意，接种环要用酒精灯 （“内”或“外”）焰灭菌，并且待接种环 后
蘸取菌种，试管口不能离开酒精灯火焰附近，将接种的试管放入 ℃冰箱中保藏。
答案 （1）牛肉膏 蛋白胨 水 无机盐 琼脂 蛋白胨、牛肉膏 牛肉膏 （2）比例 搅拌 琼脂糊底引起烧杯破裂
（3）高压蒸汽灭菌锅 100 121℃ 15～30 min 废弃 （4）适量水 （5）外 冷却 4
2.选择培养是微生物学中最强有力的技术手段之一。主要是指利用不同微生物间生命活动特点的不同，制定环境条件，使仅适应该条件的微生物旺盛生长，从而使其在群落中的数量大大增加，人们能够更容易地从自然界中分离到所需的特定微生物。选择条件可根据所需分离的微生物的特点，从物理、化学、生物及综合多个方面进行选择，如温度、pH、紫外线、高压、光照、氧气、营养等许多方面，下图描述了采用富集方法从土壤中分离能降解酚类化合物对羟基苯甲酸的微生物的实验过程。
（1）本实验所需培养基为 ，碳源为 。
（2）实验原理是
。
（3）①→③重复培养的目的是 。
（4）⑤的菌落中大部分是降解 的微生物。
（5）⑥为 组，⑦为 组，设置⑥的目的是 。
（6）⑤→⑥采用 法，接种到⑥的培养基中，在操作过程中为防止污染应注意的事项是
。
答案 （1）选择培养基 对羟基苯甲酸
（2）利用以对羟基苯甲酸为惟一碳源的选择培养基，经选择培养，选择出能降解酚类化合物对羟基苯甲酸的微生物
（3）增大分解对羟基苯甲酸微生物的比例
（4）对羟基苯甲酸
（5）对照 实验 说明通过选择培养的确得到了欲分离的目标微生物
（6）单菌落挑取 接种环在火焰上灼烧灭菌，烧红的接种环在空气中冷却，同时打开皿盖挑取菌落接种到试管中，并塞好棉塞，最后接种环在火焰上灼烧，杀灭残留物
3.（热点预测）为了研究微生物的抗药性突变是自发产生的还是在环境因素的作用下产生的，1952年Lederberg夫妇利用大肠杆菌设计了一个影印培养法实验。
影印培养法的实验原理是：把长有数百个菌落的细菌母种培养皿倒置于包有一层灭菌丝绒布的木质圆柱体（直径略小于培养皿平板）上，使其均匀地沾满来自母种培养皿平板上的菌落，然后通过这一“印章”把母板上的菌落“忠实地”一一接种到不同的其他培养基上。
下图就是利用影印培养技术证明大肠杆菌产生抗链霉素突变基因的实验。具体方法是：
①首先把大量对链霉素敏感的大肠杆菌涂布在不含链霉素的培养基的平板1的表面，待其长出密集的小菌落后，用影印法接种到不含链霉素的培养基平板2上，随即再影印到含有链霉素的培养基平板3上。经培养后，在平板3上出现了个别抗链霉素的菌落。
②对培养皿2和3进行比较，在平板2上找到与平板3上那几个抗性菌落的“孪生兄弟”。
③把平板2上与平板3上菌落相应的一个部位上的菌落挑至不含链霉素的培养液4中，经培养后，再涂布在平板5上。
④重复以上各步骤，最后在试管12中获得了较纯的抗性菌落。
根据以上材料回答下列问题：
（1）若要仅获得抗链霉素的大肠杆菌，则该如何操作： 。
（2）大肠杆菌抗链霉素基因存在于细胞的 结构上，在基因工程中，该结构常作 。
（3）3号、7号、11号培养皿中加入链霉素的作用是 ，3号培养皿中的菌落比1号、2号中的菌落少很多，这说明了
。
（4）该实验最关键的设计思路是 。
你认为该实验设计的巧妙之处是 。
（5）你认为该实验得到的结论是
。
答案 （1）将原始菌种涂布到含有链霉素的培养基中进行选择培养，生长出的菌落即为抗链霉素的大肠杆菌
（2）质粒 载体
（3）选择作用 通过链霉素的选择作用，具有抗药性的大肠杆菌保留下来，数量较少
（4）对照实验 最终获得的抗药性细菌一直没有接触链霉素
（5）微生物的抗药性突变是自发产生的，而不是在链霉素的作用下产生的
4.（2009年韶关模拟）如下表所示为某微生物培养基的配方，请回答：
成分 含量
NaNO3 3 g
K2HPO4 1 g
KCl 0.5 g
MgSO4·7H2O 0.5 g
FeSO4 0.01 g
（CH2O） 30 g
H2O 1 000 mL
青霉素 0.1万单位
（1）依物理性质划分，该培养基属于 培养基；依用途划分，则属于 培养基。
（2）根据培养基的原料，所培养微生物的同化作用的类型是 ，培养的微生物可能是 。
（3）该培养基中的碳源是 。不论何种培养基，在各成分都溶化后分装前，要进行的是
和 ，倒平板时，一般需冷却至 左右，在 附近操作。
（4）若用该培养液培养纤维素分解菌，应除去的物质是 ，应加入的物质是 ，为检测纤维素分解菌的存在与否还应加入 ，形成 色复合物，若产生 ，则证明有纤维素分解菌存在。
答案 （1）液体 选择 （2）异养型 酵母菌或霉菌
（3）（CH2O） 调整pH 灭菌 50℃ 酒精灯火焰
（4）青霉素和（CH2O） 纤维素粉 刚果红 红 透明圈
5.人们常用琼脂培养基来培养微生物，它在加热后呈溶胶状态，在室温下又呈半透明的凝胶状态。在凝胶状态下，其表面及内部不同部位可生长大量的不同代谢类型的肉眼可见的细菌菌落。请用提供的材料和用具，设计一个实验来探究某种细菌的异化作用的类型。
（1）材料用具：某种细菌的菌种、含琼脂培养基的试管两支、无菌接种设备、恒温箱、水浴锅。
（2）实验步骤：
① ；
②在培养基冷却而凝固之前，
；
③ 。
（3）预测实验可能会出现的结果，并得出相应的结论。
① ；
② ；
③ 。
答案 （2）①将两支含琼脂培养基的试管置于水浴锅中加热溶化 ②用无菌接种设备将某种细菌菌种接种到一支试管中，振荡试管，使细菌均匀混于培养基中，另一支试管不接种作为对照 ③将两支试管置于恒温箱内培养，每天观察培养基中的菌落情况并做好记录 （3）①若只在培养基的表面生长有这种细菌的菌落，则说明它是需氧型细菌 ②若只在培养基的底部生长有这种细菌的菌落，则说明它是厌氧型细菌
③若培养基的表面和底部都生长有这种细菌的菌落，则说明它是兼性厌氧型细菌
6.（2009年茂名模拟）尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解，就不能更好地被植物利用。生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，同学们试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌（目的菌）。培养基成分如表所示，实验步骤如图所示。请分析回答问题：
KH2PO4 1.4 g
Na2HPO4 2.1 g
MgSO4·7H2O 0.2 g
葡萄糖 10 g
尿素 1 g
琼脂 15 g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到100 mL
（1）此培养基能否用于植物组织培养？ ，理由是 。
（2）培养基中加入尿素的目的是筛选 ，这种培养基属于 培养基。
（3）“目的菌”生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的 和 ，实验需要振荡培养，原因
是 。
（4）转为固体培养基时，常采用 的方法接种，获得单菌落后继续筛选。
（5）下列材料或用具：①培养细菌用的培养基与培养皿，②玻棒、试管、锥形瓶和吸管，③实验操作者的双手。其中需
要灭菌的是： ；需要消毒的是： 。（填序号）
（6）在进行分离分解尿素的细菌实验时，A同学从培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只选择出大约50个菌落。
A同学的实验结果产生的原因可能有 （填序号）
①由于土样不同 ②由于培养基污染 ③由于操作失误 ④没有设置对照
（7）实验结束后，使用过的培养基应该进行 处理后，才能倒掉。
答案 （1）不能 缺少植物激素（或缺少植物需要的各种营养） （2）目的菌 选择 （3）尿素 葡萄糖 为目的菌提供氧气 （4）涂布平板（划线） （5）①和② ③
（6）①②③（答出两个给1分，全对给2分） （7）灭菌
7.（2009年聊城模拟）下面是探究如何从土壤中分离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开来。
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9 mL无菌水的试管、无菌吸管、无菌涂布器、无菌培养皿、盛90 mL无菌水的锥形瓶、恒温箱。
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的无菌水的大试管中，依次稀释到107稀释度。
（3）涂布
按照由107～103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。
（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。如果测试的平均值为50，则每克样品中的菌落数是 。（稀释度是105）
预期结果：
相同稀释度下，牛肉膏蛋白胨平板上的菌落数 （填“多于”或“少于”）无氮培养基上的数目。原因是
。
答案 步骤：（1）酒精灯火焰旁 （3）3 1
（5）30～300 5×107
预期结果：多于 无氮培养基上能生存繁殖的仅是土壤中的固氮菌，而牛肉膏蛋白胨培养基上几乎允许土壤中所有菌类生存
PAGE
6专题四 酶的研究与应用
果胶酶的作用
例1 我国水果生产发展迅速，由于收获的季节性强，易造成积压，腐烂变质，为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以加工制作果汁、果酒、果醋等。在果汁生产中用到果胶酶，某课题研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如下实验：
（1）实验方法：如图中所示的顺序进行操作。
（2）实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图所示：
①图中自变量是温度，除此之外还可用 表示。
A.酶的浓度 B.苹果泥的量 C.水的加入量 D.pH
②图中的纵坐标还可用 来表示。
③实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙，苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是 。
④步骤b中在果胶酶和苹果泥混合前，将两者分装在不同试管中，恒温的目的是
。
答案 （2）①D ②苹果汁的体积 ③同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物量不同而改变 ④保证底物和酶在混合时的温度是相同的
探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
例2 （2008年潍坊模拟）某生物学兴趣小组进行了“加酶洗衣粉最适温度的测定”实验。下表是他们记录的不同温度除去不同污渍所需时间的对照表，请依据表中数据作答。
水温/℃ 冷水 20 30 40 50 60 70 80
植物油 48 39 30 20 17 11 12 20
蓝墨水 93 86 80 72 68 67 81 105
奶渍 48 43 28 12 6 4 12 17
（1）要达到最佳洗涤效果，使用加酶洗衣粉的最适宜温度范围是 。
（2）在适宜温度范围内，加酶洗衣粉对衣物上的 的洗涤效果最佳，对 的洗涤效果最差，其原因是 。
（3）羊毛、蚕丝等织物 （填“能”或“不能”）用加酶洗衣粉洗涤，因为
。
答案 （1）50～60℃
（2）奶渍 蓝墨水 奶渍的主要成分是蛋白质和脂肪，加酶洗衣粉主要含有蛋白酶和脂肪酶，能使蛋白质和脂肪等有机物分解，而很难使蓝墨水的成分分解
（3）不能 羊毛、蚕丝等织物的主要成分是蛋白质，加酶洗衣粉中的蛋白酶能使蛋白质分解，从而使织物受到破坏
1.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，瓦解植物的细胞壁及胞间层。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、苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。
课题一：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，分别编号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 2 mL
③ 注入蒸馏水
④ 在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不时搅拌 10 min 10 min
（3）取两个大烧杯，同时进行过滤。观察（或比较） ，并记录结果。
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。
课题二：探索果胶酶催化果胶水解的最适pH
（1）本课题的实验步骤中，在完成“向烧杯中分别加入苹果泥、向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。
方法二：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。
请问上述哪一种方法更为科学： ，并说明理由：
。
（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，横坐标表示pH，纵坐标表示 ，实验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： 。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。
答案 课题一：（2）②注入果胶酶溶液 ③2 mL
（3）相同时间内滤出的果汁体积和果汁的澄清度
实验结果的预测及结论：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
课题二：（1）方法二 此方法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
（2）酶和反应物（果胶）充分地接触
（3）果汁体积 甲 如下图
2.从土壤的嗜碱性短小芽孢杆菌中首先分离选育到一株产生低温型碱性蛋白酶的高产菌株。该菌株具有嗜碱性强、不易染菌、生产性状稳定等特点。该菌产碱性蛋白酶能力强，每毫升发酵活力达9 000单位（28℃测定）、5 000单位（20℃测定）和18 000单位（40℃测定），在全国五种碱性蛋白酶的性能比较中，该蛋白酶在28℃下所占有酶活力比例高于国内同类产品，表明具有低温型酶的特性。该产品用于加酶洗衣粉，可提高去污力1～2倍，特别在常温下对血渍、奶渍等蛋白污垢有专一性的去污效果。
根据以上材料回答下列问题：
（1）从土壤中分离嗜碱性短小芽孢杆菌应用 （功能）培养基，从物理形态上应选用 培养基。
（2）为什么该菌株产的碱性蛋白酶的活力在不同温度下发酵活力不同？
。
（3）试分析该产品在常温下对血渍、奶渍等蛋白质污垢有专一性的去污效果的原因。
。
（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）：
① ；② ；
③ 。
（5）在日常生活中使用洗衣粉时，有人先用沸水溶解洗衣粉再浸泡衣物，该种方法能否用于题目中所说的加酶洗衣粉？为什么？
。
答案 （1）选择 固体 （2）酶作为生物催化剂，其活力受温度影响，在最适温度下酶的活性最强 （3）酶具有专一性的特点，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，所以蛋白酶只能将血渍、奶渍等蛋白质污垢分解，对其他类型污垢不起作用
（4）①使用两种洗衣粉的量相同 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）不能。因为碱性蛋白酶的成分为蛋白质，遇高温会变性失活而失去催化功能
3.酶是生物体内细胞合成的生物催化剂，没有酶，生物体内的所有代谢反应都不能进行。随着生物科学技术的发展，酶已经走出实验室走进人们的生产和生活。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，也使得浑浊的果汁变得更加澄清。请回答下列有关酶的问题：
（1）每当到了丰收的季节，苹果堆满了仓库，如果交通不便，就会有很多苹果因保存不当或不能及时运出，而渐渐腐烂变质，苹果腐烂的原因是：
① ；
② 。
其中能使苹果腐烂的微生物的同化作用类型是 ，为了减少损失，提高产品的经济效益，人们想到了榨取果汁，要想使果汁尽可能多的榨出来，应加入果胶酶，在该物质的作用下，果胶分解成可溶性的 。
（2）探究温度对果胶酶活性影响的实验步骤：a.用搅拌器制苹果泥，并适量且等量注入到6支试管中；同时另取6支试管各注入适量且等量的果胶酶溶液；b.取6个烧杯分别编号1、2、3、4、5、6，依次注入适量30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的水，恒温水浴；c.每一烧杯中分别放入装有等量苹果泥和果胶酶的试管，保温3 min；d.将各组烧杯中试管内的苹果泥和果胶酶混合均匀，振荡试管，反应一段时间；e.过滤，比较获得苹果汁的体积。
①c中将分别装在不同试管中的苹果泥和果胶酶恒温处理的目的是 。
②有人认为该实验缺乏对照，应补充一组苹果汁和蒸馏水相混合的实验，你认为有没有必要？ 。
③若继续探究果胶酶的最适用量，则在实验过程中温度、 等因素应保持不变（列举两个）。
（3）由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量较大的酶制剂之一，若通过固定化霉菌细胞生产果胶酶，则在配制海藻酸钠溶液时，要注意 ，否则可能出现焦糊。固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是 。
（4）加酶洗衣粉中应用最广泛、效果最明显的是 酶和 酶，其中前者能将血渍、奶渍等含有的 水解成 使污渍容易脱落。同样后者可将脂肪水解成 和 。
（5）使用加酶洗衣粉清洗衣物时，需要注意的问题有（多选） （ ）
A.应该用温水来溶化加酶洗衣粉
B.用来溶化加酶洗衣粉的清水的pH越接近中性效果越好
C.最好先把衣物放在含有加酶洗衣粉的水中浸泡片刻
D.加酶洗衣粉一般只适宜用于清洗化纤衣物
答案 （1）①苹果进行无氧呼吸产生酒精使细胞死亡
②微生物侵染 异养型 半乳糖醛酸
（2）①保证底物和酶在混合时的温度是相同的
②没有 ③pH、苹果泥含量
（3）加热时用小火或间断加热 细胞体积大，不易从包埋材料中漏出
（4）碱性蛋白 碱性脂肪 蛋白质 氨基酸或小分子的肽 甘油 脂肪酸
（5）A、B、C
4.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汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响某同学设计了如下实验：
①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分钟（如图A）。
②将果胶酶与苹果泥混合，再次在10℃水浴中恒温处理10分钟（如图B）。
③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测果汁量（如图C）。
④在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量如下：
温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80
果汁量/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 的水解。
（2）实验结果表明，当温度为 时果汁量最多，此时果汁酶的活性 。当温度再升高时，果汁量降低，说明 。
（3）实验步骤①的目的是 。
答案 （1）果胶 （2）40℃ 最高 酶活性降低
（3）使果胶酶和苹果泥处于同一温度条件下
5.生啤酒的酿造实验：
实验原理：固定化酵母的凝胶珠由酵母细胞和海藻酸钠组成，麦芽汁可以渗入到由海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中。啤酒酵母可以利用自身细胞内的一系列酶将可发酵性糖转化成乙醇。
实验过程：
（1）取新鲜斜面上的啤酒酵母，接种于10 mL麦芽汁液体培养基中，25℃凝胶珠培养20～30 h。
（2）取1.6 g海藻酸钠于无菌小烧杯中，加无菌水少许调成糊状，再加入无菌水至40 mL，在98 KPa条件下灭菌?15 min。?冷却到45℃左右后，与预热35℃左右的10 mL酵母培养液混拌均匀，立即倒入带喷嘴的无菌小塑料瓶中（或装有5号针
头的注射外套中），以恒定的速度滴入盛有葡萄糖、氯化钙混合液的容器中，浸泡30 min制成凝胶珠。
（3）倒去葡萄糖、氯化钙混合液，加入无菌水洗涤凝胶珠三次后，将凝胶珠放入500 mL三角瓶中，加入300 mL无菌麦芽汁液体培养基，置于25℃下封口发酵5 d左右，倒出发酵后的麦芽汁即为啤酒，品尝其口味。
问题：
（1）凝胶珠是由什么组成的？它有什么作用？
。
（2）如果进行多批次的生产，本实验中的啤酒酵母与普通发酵中的酶或固定化细胞技术是利用 或
方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括 、 和 。其中酶更适
合采用 和 固定化，而细胞多采用 固定化。
（3）制作成功的凝胶珠应用 ，其颜色为 。将凝胶珠加入用于发酵的葡萄糖溶液后发现有 产生，同时有 味散发。
（4）固定化酵母细胞和固定化酶相比具有什么共同点？又有什么特有的优点？
。
答案 （1）凝胶珠由啤酒酵母和固定化酵母菌的海藻酸钠组成。啤酒酵母能产生酶，将渗入凝胶珠的麦芽汁中的糖发酵，进而转化成乙醇。将生啤酒倒出后，将凝胶珠再投放入新鲜的麦芽汁中，可以在较长时间内反复连续使用，而普通发酵中的酶或菌种不能反复使用 （2）物理 化学 包埋法 化学结合法 物理吸附法 化学结合法 物理吸附法 包埋法
（3）蒸馏水冲洗 浅黄色 气泡 酒 （4）二者均可用搅拌或装柱形式与底物溶液接触，可以在较长时间内反复、连续使用，降低酶的使用成本；可提高酶的稳定性；便于严格控制酶促反应过程；容易与产物分开，提高产物的质量。固定化细胞的发展比固定化酶更进一步，它省去了酶的分离、纯化工序，同时酶的活性更加稳定
6.（2009年烟台模拟）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。
（1）酵母细胞的固定化采用的方法是 。
（2）请你说一说，该实验小组的同学在制备固定化酵母细胞的过程中应注意的事项：（至少写出4点）
① 、② 、③ 、
④ 。
（3）该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵：
①请指出标号为a、b、c的名称：a. 、b. 、c. 。
②从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是：
。
③为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，实验过程中，一定要在 条件下进行。
④加入反应液后的操作是 。
⑤装置的长导管起到什么作用？ 。
（4）实验过程中，可能得到的现象： ，
实验过程中，装置内可能会发生的反应式为：
。
答案 （1）包埋法 （2）①配制氯化钙溶液时应用蒸馏水 ②海藻酸钠溶液应用小火或间断加热 ③海藻酸钠溶液冷却至常温再加入酵母细胞 ④注射器中的海藻酸钠和酵母细胞的混合物应滴入氯化钙溶液
（3）①固定化酵母 反应柱 多孔筛板 ②浓度过高酵母细胞因失水过多而死亡
③无菌 ④关闭活塞1和活塞2 ⑤释放CO2，防止空气进入反应柱 （4）有气泡产生、有酒味散发
C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O；C6H12O62C2H5OH+2CO2
7.（2008年梅州质检）下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：
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
（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重新恢复
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）固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是
。
（6）该实验中CaCl2溶液的作用是 。
答案 （1）缺水 正常的生活 体积会增大
（2）配制海藻酸钠溶液 （3）少
（4）固定化酵母细胞数目较少 海藻酸钠浓度偏高，制作失败
（5）细胞个体大，不易从包埋材料中漏出
（6）使胶体聚沉
PAGE
5选修①
专题一 传统发酵技术的应用
泡菜制作、亚硝酸盐含量的检测
例1（2008年潍坊模拟）农村中泡菜的制作方法是：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”。密封后置于阴凉处，最适环境温度为28℃～30℃。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。在实验室或工厂化生产泡菜时，还要跟踪检测泡菜腌制过程中产生的亚硝酸盐含量。
（1）用白酒擦拭泡菜坛的目的是 。
（2）菜坛为什么要密封？若菜坛有裂缝，可能会出现什么结果？
。
（3）若制作的泡菜“咸而不酸”，最可能的原因是什么？
。
（4）加入“陈泡菜水”的作用是 。
（5）制作泡菜的过程中，有机物的干重如何变化？菜坛内有机物的种类如何变化？
。
（6）关于测定亚硝酸盐含量实验操作的有关叙述，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除去色素等杂质，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
（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 五大营养，同时还需适宜的条件，主要有 、 。
答案 （1）消毒（2）乳酸菌是厌氧生物，密封后造成缺氧环境；菜坛有裂缝，将导致乳酸菌不能正常生长，而一些杂菌大量繁殖，泡菜会变质 （3）盐过多，抑制了乳酸菌发酵
（4）提供乳酸菌菌种
（5）有机物干重减少；种类增加
（6）C （7）碳源 氮源 生长因子 水 无机盐 适宜的温度 无氧环境
果酒、果醋的制作过程
例2 “宁夏红”枸杞果酒是利用新鲜枸杞为原料，采用传统酿造技术与现代生物技术结合酿制而成。如图是某研究性小组的同学对枸杞果酒生产工艺进行考察后，绘制出的果酒生产工艺流程简图。
据图回答：
（1）枸杞果酒制作过程中，接种完成后要先向发酵罐中通入一段时间的无菌空气，这样做的目的是 。
（2）在果酒酿造过程中，如果果汁灭菌不严格，含有醋酸杆菌，在酒精发酵旺盛时，醋酸杆菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？说明理由。
。
（3）酵母菌与醋酸杆菌在细胞结构上的主要区别是 。
（4）若要提高果酒的产量，发酵过程中关键要控制好哪些条件？
。
（5）果酒制作是否成功，需发酵后取样鉴定，可用哪些方法检验酒精是否存在？
。
答案 （1）在有氧条件下，使酵母菌迅速繁殖，增加数量
（2）不能。 因醋酸杆菌是好氧性细菌，而果酒发酵是无氧环境（或因醋酸杆菌需要在有氧且温度是30～35℃条件下，才能将糖转化成醋酸，而此时发酵罐中的条件是无氧且温度是18～25℃）
（3）有无成形的细胞核、有无结构复杂的细胞器
（4）适宜的温度、pH、通气量（答出温度即可）
（5）向样液中加入重铬酸钾观察颜色的变化、用酒精比重计测定所得样液的酒精度等
1.腐乳是通过微生物发酵制成的佐餐食品，其制作流程如下，请回答有关问题：
（1）民间制作腐乳时，豆腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子，现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的毛
霉菌种直接接种在豆腐上，这样做的目的是什么？
。
（2）制作腐乳的原料中哪种有机物含量比较高？毛霉可利用体内的酶将其分解成哪些小分子有机物？
。
（3）在用盐腌制腐乳的过程中，若盐的浓度过低会出现什么现象？
。
（4）卤汤中酒的含量为什么要控制在12%左右？
。
答案 （1）可以避免其他菌种污染，保证产品的质量
（2）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
（3）不足以抑制微生物生长，导致豆腐腐败变质
（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
2.（2009年烟台模拟）下列是利用微生物制作果醋的流程示意图和发酵装置示意图，回答下列有关问题：
（1）按照操作要求，把果浆倒入发酵罐后，影响发酵产物不同的重要因素有 、 、
。
（2）A过程是 ，A过程完成后，若要产生果醋，应该打开充气口，原理是 。
（3）在这个发酵过程中，应对发酵产物及时检测，检测时应从 取样。
（4）发酵过程中，你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？
。
答案 （1）温度 时间 菌种 （2）酒精发酵 醋酸菌是一种好氧细菌 （3）出料口 （4）榨汁机、发酵装置要清洗干净；装入果汁后，封闭充气口（其它答案合理也得分，至少回答二项）
3.（2009年南通调研）某兴趣小组就“泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化”开展了研究，操作如下：某年1月4日下午选取1、2、3号三只相同的泡菜坛，在每个坛中加入洗净的新鲜莲花菜0.6 kg，再分别倒入相同量的煮沸并冷却的10%的盐水，将坛密封，置于同一环境中。封坛前进行第一次取样测定亚硝酸盐含量作为对照，后来定时测定，结果见下图。请问：
（1）在腌制过程中，会出现坛中溶液量增加，这是由于
。（2）根据图中数据，可知在腌制过程中的第 天，泡菜中的亚硝酸盐含量达到最大值，若要食用，至少要在
腌制后的第 天比较好。
（3）该小组对实验数据的处理方法是否合理？
原因是
。
（4）为了降低亚硝酸盐含量，泡菜加工过程中可以采取什么措施？请简要谈一下你的想法。
。
答案 （1）外界溶液浓度过高使细胞渗透失水，另外细菌进行有氧呼吸产生了水
（2）3 10
（3）不合理 应将三个坛中每次测定的亚硝酸盐的含量分别记录，求出平均值，然后以时间为横坐标，亚硝酸盐的含量为纵坐标画出一条曲线。实验组越多，数据越真实
（4）防止杂菌的污染；在腌制过程中注意腌制的时间，控制好温度和食盐的用量。温度过高、食盐用量不足10%、腌制时间过短，都易使细菌大量繁殖导致亚硝酸盐含量增加
4.如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：
（1）制作泡菜宜选用新鲜蔬菜的原因是 。
（2）制备泡菜的盐水中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，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
。
（6）测定亚硝酸盐含量的方法是 。
答案 （1）亚硝酸盐的含量低 （2）4∶1 加热煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响 盐有灭菌、渗出蔬菜中过多的水以及调味的作用（3）调味料 （4）泡菜坛子密封不严或取菜工具不卫生或盐的比例过小，都会引起杂菌滋生、泡菜变质
（5）发酵不同时期亚硝酸盐的含量会发生变化，及时检测是把握取食泡菜的最佳时机 （6）比色法
5.（热点预测）下面是家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至30℃时，加一定量的“酒药”与米饭混匀后置于一瓷坛内（其他容器也可），在中间要挖一个洞，加盖并简单密封后置于适当的地方保温（18～25℃左右）12 h即成。现请你根据上述过程回答以下问题：
（1）先将米煮一煮的目的是 ；
要冷却后再加“酒药”的原因是 。
（2）在米饭中央挖一个洞的目的是
（3）家庭酿造米酒过程中，总会发现坛内总是先“来水”后“来酒”。先“来水”的原因是 ；后“来酒”的原因是 ,“来酒”过程的生化反应式可表示为 。
（4）制作过程并未对用具专门进行灭菌，坛口也未严格密封，但一般情况下，坛内的米饭不会被杂菌污染，试简要阐明理由：
①发酵前期（初始阶段）：
。
②发酵过程中： 。
（5）根据推测，在此酿制过程中，坛内物质的重量会 ，原因是 。
（6）俗语“一坛子好酒叫你弄酸了”常用来形容一个人不会做事，这句话背后蕴含了什么生物学原理？
。
答案 （1）杀死其他微生物 防止酵母菌受热而死亡
（2）提供有氧环境，利于酵母菌繁殖
（3）开始有氧呼吸，进行有氧呼吸产生水 后期造成无氧环境，进行无氧呼吸产生酒精 C6H12O62C2H5OH+2CO2
（4）①煮熟杀死了一些其他微生物，18℃～25℃不适于其他微生物繁殖，而酵母菌的大量繁殖占据了生存空间
②在缺氧、呈酸性的发酵液中，大多数其他微生物无法适应而受抑制
（5）减轻 在有氧、无氧条件下，均有CO2产生，生产过程中不断排出CO2
（6）体现了酒变醋的发酵过程
6.腐乳是我国民间传统发酵食品，营养丰富、味道鲜美。请回答有关问题：
（1）腐乳制作中,起主要作用的生物是 ,它与乳酸菌在细胞结构上的主要区别是 。
（2）在腐乳制作中，加盐的目的是（写三个） 、 、 。
（3）豆腐乳的品种很多，请说明红方腐乳、糟方腐乳和青方腐乳在辅料上的区别。
。
答案 （1）毛霉 毛霉有成形的细胞核
（2）抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质 加盐析出豆腐中的水分，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
（3）红方腐乳加入红曲，糟方腐乳加入酒糟，青方腐乳不加辅料
7.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：
。
（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？说明原因。
。
（7）在酒精发酵时瓶内温度一般应控制为 。醋酸发酵时温度一般应控制为 。
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）C6H12O62C2H5OH+2CO2
C2H5OH+O2CH3COOH+H2O
（6）不能。因为果酒发酵时的缺氧能抑制醋酸菌生长，且醋酸菌发酵条件是氧气充足
（7）18～25℃ 30～35℃
果酒
接种
发酵
过滤
灭菌
粉碎
冲洗
选料
`
榨汁
A
果醋
醋酸发酵
密封腌制
加卤汤装瓶
加盐腌制
让豆腐上长出毛霉
冲洗
挑选葡萄
PAGE
1专题三 植物的组织培养技术及DNA和蛋白质技术
植物组织培养过程及应用
例1 乙醇等“绿色能源”的开发备受关注。利用玉米秸秆等生产燃料酒精已成为大势所趋。
（1）植物组织培养可实现玉米等的大规模快速繁殖，图解如下，由外植体通过植物组织培养技术培育成完整植物，这项技术利用了 原理，通过组织培养技术进行植物繁育，可以很好地保持亲本的优良性状，原因是 。A、B分别代表 和 ，过程①、②分别表示
和 。
（2）在玉米组织培养过程中，有关说法不正确的是 （ ）
A.培育出的玉米植株个体都是纯合子
B.A细胞全能性最高
C.从外植体到A的过程不需要光照
D.从外植体到完整植株，细胞分裂都是有丝分裂
（3）具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种，对野生酵母菌进行诱变后通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌，诱变及筛选过程如下：
步骤1：野生菌液体培养一段时间后接受紫外线照射诱变处理。
步骤2：制备选择培养基。在基本培养基的基础上，注意 和 ，加琼脂后灭菌，制成固体平板。
步骤3：将紫外线照射后的菌液稀释涂布平板。
步骤4：根据 筛选出突变菌。
（4）上述步骤2、3和4的依据分别是
。
（5）突变菌往往带有一些特殊的基因。在获得这些基因的过程中，PCR技术相当重要。PCR扩增反应中加入引物和DNA聚合酶的作用分别是什么？
答案 （1）植物细胞全能性 子代遗传物质与亲代相同，不会像有性生殖一样出现性状分离 愈伤组织 胚状体 脱分化再分化
（2）A
（3）添加高浓度蔗糖（或葡萄糖） 调低pH 是否能在选择培养基上生长
（4）提供高糖和酸性环境；获得单菌落；能生长代表该菌落具有耐高糖和耐酸的特性
（5）引物的作用是为DNA聚合酶发挥作用提供位点；DNA聚合酶的作用是从引物3′端开始催化DNA单链的延伸。
蛋白质的提取和分离
例2 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、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白，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，要切记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 、 、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）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血红蛋白有什么特点？ 。
这一特点对进行蛋白质的分离有什么意义？
。
答案 （1）样品处理 粗分离 纯化 纯度鉴定
（2）①防止血液凝固 ②红细胞的洗涤 血红蛋白的释放
（3）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，而大分子则保留在袋内
（4）①通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去
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；这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作
1.如图所示，图Ⅰ为植物组织培养流程图，图Ⅱ为植物组织培养过程的部分示意图，请据图回答：
（1）植物组织培养依据的原理是 。
（2）图Ⅰ中外植体是指从植物 分离出来的。
（3）图Ⅰ中的②和图ⅡA中培养基上的培养物都是由无特定形态与功能的细胞组成，称为 。
（4）图Ⅱ中D培养物已经形成幼体。请根据植物组织培养过程对图Ⅱ重新排序： 。
答案 （1）植物细胞的全能性
（2）器官、组织、细胞、原生质体 （3）愈伤组织 （4）B→A→D→C
2.下图表示在生物体外获取DNA（或目的基因）的两种方式。
图一表示经PCR技术扩增获取DNA的过程。PCR是多聚酶链式反应的缩写。PCR方法模仿体内DNA的复制过程，首先使DNA变性（加热至94℃），两条链解开为单链；然后冷却（至55℃）使引物（DNA复制时所需的约20个核苷酸的短链）与单链相应的碱基互补序列结合；再在热稳定DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）作用下进行延伸（加热至72℃），即以4种脱氧核苷酸为原料，在引物的引导下合成与模板互补的DNA新链。如果2条DNA单链各补上一条新链即成2个DNA分子。如此反复循环，DNA以指数形式扩增。上述过程可以在PCR扩增仪中自动完成。图二表示反转录形成DNA的过程。即以mRNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA。请据图分析回答：
（1）图一中的DNA聚合酶的化学本质是 ，它与人体内的DNA聚合酶相比具有 特性。
（2）图一A中的DNA解旋过程在人体内可由
催化完成。C过程复制方式的特点是 。
（3）图二E中的碱基互补配对方式与图一C中的不同之处是 。假设图一中的一个模板DNA分子中有800个碱基对，其中含有腺嘌呤600个，若通过PCR技术共消耗周围环境中游离的胞嘧啶脱氧核苷酸?6 200?个，则该模板DNA在PCR扩增仪中已经复制了 次。
答案 （1）蛋白质 热稳定（或耐高温） （2）解旋酶 半保留复制 （3）E中是U—A，C中是T—A 5
3.（2009年惠州模拟）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：
（1）A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的原理叙述，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， （需要/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 。
（4）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。
（5）PCR中由碱基错配引起的变异属于 。假设对一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配，则扩增若干次后检测所用DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占 。
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，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行
（3）25% （4）（210-1）（a-m） （5）基因突变 50%
4.血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O2和部分CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题。
（1）将实验流程补充完整：A为 ，B为 。凝胶色谱法的基本原理是根据
而达到蛋白质分离的有效方法。
（2）洗涤红细胞的目的是去除 ，洗涤次数过少，无法除去 ；离心速度过高和时间过长会使
一同沉淀。达不到分离的效果。洗涤干净的标志是 。释放血红蛋白的过程中起作用的是 。
（3）在洗脱过程中加入物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液（pH为7.0）的目的是
。如果红色区带 ，说明色谱柱制作成功。
答案 （1）血红蛋白的释放 样品的加入和洗脱 相对分子质量的大小 （2）杂蛋白（血浆蛋白） 血浆蛋白 白细胞和淋巴细胞 离心后的上清液中没有黄色 蒸馏水和甲苯 （3）准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的pH和体内的一致 均匀一致的移动
5.下图为细胞内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，该项技术称之为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，主要有两点不同：
、
。
（2）PCR技术过程的三个步骤： 、 、 。
（3）假设PCR过程中，只用一条DNA片段作为模板，请计算30次循环后，反应物中大约有多少个这样的DNA片段？
。
（4）PCR技术能在几小时内将极微量的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。
。
答案 （1）PCR过程的引物是一小段单链DNA或RNA，而细胞内DNA复制的引物是RNA PCR过程是高温变性解旋，不需要解旋酶 （2）变性 复性 延伸 （3）2??30? （4）刑侦案件；亲子鉴定；疑难疾病的诊断；基因序列分析等（任选两例）
6.（热点预测）下图是利用基因型为AaBb的某二倍体植物作为实验材料所做的一些实验示意图，请分析回答：
（1）在途径1、2、3中①②过程所采用的生物学技术是 。
（2）由途径1形成的植物B的可能基因型为 ，植株B成熟时不可育的原因是
。
（3）从到到的培育过程，需要调控的植物激素至少有
。
（4）一般情况下，相同发育程度的植株C与植株E的性状 。（填“相同”、“不相同”或“不一定相同”）
（5）从植株A到植株C的过程属于 ，从植株A到植株D的过程属于 。（均填生殖方式）
（6）在相同条件和相同发育程度的情况下，植株D的表现型与植株A相同的可能性为 。
答案 （1）植物组织培养 （2）AB、Ab、aB、ab 减数分裂时因无同源染色体，因而无法进行正常联会，故不能形成正常的生殖细胞 （3）细胞分裂素与生长素 （4）相同
（5）营养生殖（无性生殖） 有性生殖 （6）9/16
7.凝胶色谱技术是六十年代初发展起来的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）若选用SephadexG-100，则“G”表示 ，
100表示 。
（5）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 。
答案 （1）a a相对分子质量大，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）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100g
（5）相同 保持稳定
8.（热点预测）PCR技术有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行研究的问题，而被广泛应用，此过程需要一种TaqDNA聚合酶。
请回答有关问题：
（1）体内DNA复制过程中用解旋酶打开双链DNA，而PCR技术中应用 。
（2）TaqDNA聚合酶是从水生耐热细菌Taq中分离的。
①为什么Taq细菌能从热泉中被筛选出来呢？
。
②TaqDNA聚合酶的功能是 。
③TaqDNA聚合酶的化学本质为蛋白质，可用 法和 法进行分离。
（3）从土壤中分离分解尿素的细菌时，应采取的措施是 ，原因是 。
（4）相对于细菌分离，而DNA分子的分离和提取操作要复杂的多。
①在DNA提取中两次用到蒸馏水，其目的分别是： 、 。
②实验中能否以哺乳动物成熟的红细胞为实验材料？为什么？
。
（5）与体内DNA复制相比较，PCR反应要在 中才能进行，并且要严格控制 条件。
（6）PCR中加入的引物有 种，加入引物的作用是 。
答案 （1）高温使DNA分子热变性
（2）①热泉70℃～80℃的高温条件淘汰了绝大多数微生物
②催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
③凝胶色谱 电泳
（3）将细菌在培养基中培养，其中惟一的氮源是尿素 只有能分解尿素的微生物才能在该培养基上生长和繁殖
（4）①使血细胞破裂，释放出DNA分子 稀释NaCl溶液，使DNA分子析出
②不能，哺乳动物成熟的红细胞中无DNA分子
（5）一定的缓冲溶液 温度
（6）2 作为DNA复制的起点
PAGE
6专题五 植物有效成分的提取
蒸馏法提取玫瑰精油的原理及操作关键
例1 阅读以下材料，回答相关问题：
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，能够促进细胞的再生、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 法提取，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图所示的装置提取玫瑰精油，指出该装置中的两个错误，并予以改正。
①错误1： ；
改正： 。
②错误2： ；
改正： 。
（3）对用上述装置接收到的乳浊液进行如下处理：
玫瑰油与水的混合物分层油层无水玫瑰精油较纯净的玫瑰精油。
试剂A是 ，试剂C是 ，装置B是 ，试剂C的作用是 。
（4）要在短期内获得大量的优良玫瑰苗可采用植物组织培养技术，请回答下列问题：
①要培养脱毒苗，应选用 部分作为培养材料。
②利用无性繁殖技术繁殖植物的优点是
。
答案 （1）萃取 设备简单、成本低、易操作
（2）①温度计位置过低 温度计的液泡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，与蒸气流向相反 （3）NaCl 无水Na2SO4 分液漏斗 吸去油层中少量的水分
（4）①茎尖分生组织
②得到的植株可保持亲本的优良性状，不受自然季节、气候等条件的限制，可以实现工厂化生产
胡萝卜素的萃取过程
例2 下图为提取胡萝卜素的装置示意图，请回答有关问题：
（1）一般来说，要想萃取效果好，要保证 。
（2）萃取过程应该避免明火加热，采用 加热，其原因是
。
（3）在加热瓶口安装冷凝回流装置的目的是 。
答案 （1）原料颗粒小，萃取温度高，时间长
（2）水浴 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
（3）防止加热时有机溶剂挥发
1.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，目的是 ，DNA鉴定时，可以使用 试剂并在沸水中加热产生蓝色反应。
答案 （1）水蒸气蒸馏法 （2）压榨
（3）使原料颗粒变小，加大萃取效率
（4）凝胶色谱法 相对分子质量的大小
（5）浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度小 分解蛋白质 二苯胺
2.请根据所学知识，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 。
（5）下列操作需要水浴加热的有 （ ）
A.胡萝卜素的萃取 B.桔皮精油的提取
C.亚硝酸盐含量的测定 D.DNA的鉴定
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）胡萝卜素可分解为维生素A （3）萃取 浓缩 （4）①玻璃瓶未加盖密封 ②层析液过多，没过了基线 ③滤纸两边接触 （5）A、D
3.（热点预测）工业生产上，获取天然β-胡萝卜素的方法有：①从植物中提取；②利用微生物的发酵生产。结合所学知识，请回答以下问题：
（1）用组织培养的方法培育胡萝卜植株，过程如图：
离体组织愈伤组织长出丛芽、生根移栽成活
①A过程表示 ，B过程表示 。
②培养过程中通常用的培养基为 。
③培养基中需要添加的植物激素是 ，这是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。
④若离体组织为胡萝卜的根尖细胞，则培养成的植株叶片的颜色为 ，说明根尖细胞 。
（2）若用微生物的发酵来获得β-胡萝卜素，首先需要通过 技术获得工程菌。
①培养基中的四大类物质为 。
②为了使工程菌迅速繁殖，应用 培养基。
③发酵过程中应采用 技术来防止外来杂菌的入侵，保证发酵正常进行。
（3）在胡萝卜素的提取过程中应注意的问题
①石油醚是理想的萃取剂，因为它具有： 、 、 等优点。
②萃取过程采用水浴加热，不用明火加热的原因是 。
答案 （1）①脱分化 再分化 ②MS培养基 ③生长素和细胞分裂素 ④绿色 具有全能性 （2）基因工程 ①水、无机盐、碳源、氮源 ②液体 ③无菌 （3）①沸点高 充分溶解胡萝卜素 不与水混溶 ②有机溶剂易燃
4.下图为胡萝卜素粗品鉴定装置示意图，请根据图回答下列问题。
（1）胡萝卜粗品鉴定的方法名称是 。
（2）图中②的名称是 。①的作用是 。
（3）⑤为 ，对于⑤实验时应注意 。
（4）⑥为 ，常用 。
（5）如果层析液没及⑤会导致 。
答案 （1）纸层析 （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注意保持滤纸干燥
（4）溶剂 石油醚 （5）胡萝卜素溶解在层析液中，导致鉴定失败
5.有人设计了一套实验分离玫瑰油的方法，下面是实验的五个步骤：①将蒸馏瓶固定在铁架台上，在蒸馏瓶上塞好带温度计的橡皮塞。②连接好冷凝管，把冷凝管固定在铁架台上，将冷凝管进水口的橡皮管的另一端与水龙头相连，将和出水口相接的橡皮管的另一端放在水槽中。③把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯高度确定铁圈的高度，放好石棉网。
④向蒸馏瓶中放入几片碎瓷瓦片，再用漏斗向蒸馏瓶中加入原料，塞好带温度计的橡皮塞，把接收器连接在冷凝器的末端，并深入接收装置中。⑤检查装置的气密性。
（1）上述实验正确的操作顺序是 。
（2）实验室分离玫瑰油的方法名称是 。
（3）通过蒸馏得到的是油水混合物，要想得到比较纯净的玫瑰精油，还需要如何操作？
。
答案 ③→①→②→④→⑤ （2）水蒸气蒸馏
（3）向混合物中加入少量NaCl，让油水分层，用分液漏斗分离水和玫瑰油；再向玫瑰油中加入无水Na2SO4吸收水分
6.柠檬油是植物芳香油中的一种，它是一种广谱性的杀虫剂，它可杀死蚊子、苍蝇、蟑螂和臭虫等传染疾病的害虫，以及危害粮食、蔬菜的常见害虫，包括幼虫、蛹等，被称为一种绿色杀虫剂。
（1）柠檬油的挥发性 ，易溶于 ，比重较 。
（2）提取柠檬油常见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。柠檬果皮精油的提取适宜采用 法，此种方法是通过 将液相柠檬油从固液两相混合物中分离出来，必经步骤为（如图）：
柠檬果皮 B
↓ ↓ ↓
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
据实验流程图回答下列问题：
①A是 ，目的是 。
②B过程一般加入相当于柠檬果皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，其目的是 。
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 、
。
（4）从生产绿色食品的要求出发，写出防治害虫的三种方法： 、 、
。
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、动物、植物均无毒性 减少对环境的污染
（4）利用天敌进行生物防治害虫 运用生物工程培育抗虫品种作物 利用激素影响昆虫的发育
7.提取植物中的有效成分的基本方法有三种：蒸馏、压榨和萃取。蒸馏是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，适用于提取挥发性强的芳香油；压榨法，是通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于易焦糊原料的提取；萃取适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中，不同的原料应用不同的方法来提取。
（1）玫瑰油称为“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等化妆品。提取出的玫瑰油不含有任何添加剂或化学原料，主要是通过 法提取。
（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。主要是通过 法来提取。
（3）萃取的效率主要取决于 。
（4）提取胡萝卜素的主要步骤：
①选取500 g新鲜的胡萝卜，用清水洗净，沥干、 ，然后在40℃的烘箱中烘干，时间约需2 h，将干燥后的胡萝卜进一步粉碎过筛。注意胡萝卜的粉碎一定要彻底，主要目的是 。
②将样品放入500 mL圆底烧瓶中，加入200 mL石油醚混匀，用萃取方法提取，萃取30 min，然后过滤萃取液，除去固体物质。
③用蒸馏装置，对萃取的样品进行 。
④收集接收器中的样品。
答案 （1）水蒸气蒸馏 （2）压榨 （3）萃取剂的性质和使用量 （4）①切碎 可以增加与萃取剂的接触面积 ③浓缩
B
A
C
PAGE
4
