(共33张PPT)
课题1
果胶酶在果汁生产中的作用
课标领航
1．简述果胶酶的作用。
2．检测果胶酶的活性。
3．探究温度和pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量。
4．搜集有关果胶酶应用的资料。
【重点】 探究温度和pH对果胶酶活性的影响及果胶酶的最适用量。
【难点】 相关的实验设计。
情境导引
由水果制作果汁要解决两个主要问
题：一是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨
取的果汁浑浊、黏度高，容易发生沉淀。
而在生产中可用果胶酶和纤维素酶来解
决上述问题。
核心要点突破
知能过关演练
课题1 果胶酶在果汁生产中的作用
基础自主梳理
基础自主梳理
一、果胶与果胶酶
1．果胶
(1)作用：是植物__________及胞间层的主要组成成分之一。
(2)成分：由_____________聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。
细胞壁
半乳糖醛酸
2．果胶酶
(1)作用：能把_____分解成可溶性的半乳糖醛酸。
(2)组成：是分解果胶的一类酶的总称，包括_________________、果胶分解酶和_________等。
(3)来源：_____、霉菌、酵母菌和_____均能产生果胶酶。由霉菌_____生产的果胶酶，被广泛地应用于果汁加工业。
果胶
多聚半乳糖醛酸酶
果胶酯酶
植物
细菌
发酵
二、酶的活性与影响酶活性的因素
1．酶的活性是指酶_____一定化学反应的能力，其活性高低用一定条件下，酶所催化的某一化学反应的____________来表示。
2．酶的反应速度是指单位时间内、单位体积中反应物的_______或产物的_________。
3．影响酶活性的条件有_____、pH和________________等。
催化
反应速度
减少量
增加量
温度
酶的抑制剂
思考感悟
高温使酶的活性丧失后，可否再恢复，为什么？
【提示】 不能恢复。高温破坏了酶分子的空间结构，对酶造成了不可逆的破坏。
三、果胶酶的用量
生产果汁时，为了使果胶酶得到充分的利用，需要控制好_____________，用量多少常要通过实验手段探究。
酶的用量
核心要点突破
探究酶活性最适条件的实验设计
1．探究温度对果胶酶活性的影响
(1)实验原理
果胶酶活性受温度影响。处于最适温度时，活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。
(2)操作步骤
实验温度 30℃ 35℃ 40℃ 45℃ 50℃ 55℃ 60℃ 65℃ 70℃
果汁量(mL)
(3)注意事项
①在混合苹果泥和果胶酶之前进行恒温处理的目的是保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免混合后的温度变化，确保实验结果的准确性。
②通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶的活性的原理是：果胶酶将果胶分解为小分子物质，可通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力的大小。
③本实验的实验对象是酶的活性，温度作为自变量，属于探究性的定量实验。自变量温度可设置梯度来确定最适值。温度梯度越小，实验结果越精确。
特别提醒
(1)本实验仍是对照实验(相互对照)，每支试管中苹果泥和果胶酶的用量要严格控制相等。
(2)严格控制各实验组的pH、操作的程序等。
2．探究pH对果胶酶活性的影响
(1)用搅拌器搅拌制成苹果泥，苹果泥来源要相同
↓
(2)将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在恒温水浴中保温
↓
(3)将苹果泥和果胶酶分别加入9组实验用的试管中(pH梯度可设置为5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)，并快速混合调节pH
↓
(4)放进恒温水浴中反应一段时间
↓
(5)将试管中的混合物过滤，并用量筒测量果汁体积，比较果汁的多少，确定最适pH
↓
(6)记录实验结果
pH 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0
果汁量(mL)
(2011年无锡高二检测)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。
(1)请问哪一种方法更为科学：________，说明理由：___________________________________。
例1
(2)实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使____________________，以减少实验误差。
(3)如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示pH，纵坐标表示________时，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，在下图的甲、乙、丙、丁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宜pH＝m，请你在所选的曲线图中标出“m”点的位置。
【尝试解答】
(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(或回答“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”也可以) (2)酶和反应物(果胶)充分地接触 (3)果汁体积 甲 如图
【解析】 因为酶具有高效性，在有关酶的实验的操作中一定要注意在酶与底物混合之前就要先改变变量(如温度、pH等)，否则实验结果就不准确。实验中搅拌的目的都是一致的，使酶和反应物(果胶)充分地接触。果汁的体积便于测量和比较，易作为此实验的观察指标。果胶酶在催化果胶水解最适宜的pH条件下产生的果汁是最多的。
【探规寻律】 (1)在探究pH影响酶的活性时，也应该注意在混合前酶与底物的pH必须先达到实验要求的pH。
(2)探究最适温度时，pH为不变量；探究最适pH时，温度为不变量。第一轮实验通常设置梯度差较大，缩小范围后，在第二轮实验中可设置较小的梯度差。
跟踪训练 探究温度、pH对果胶酶活性的影响和探究果胶酶用量的三个实验中，实验变量依次为( )
A．温度、酶活性、酶用量
B．苹果泥用量、pH、果汁量
C．反应时间、酶活性、酶用量
D．温度、pH、果胶酶用量
解析：选D。首先要明确实验变量、反应变量等基本概念，在此基础上，针对三个探究实验进行分析。实验一为探究果胶酶的最适温度，实验二为探究果胶酶的最适pH，实验三为探究果胶酶的最适用量，从而选出正确答案。
探究果胶酶的用量
1．实验原理
本实验是一个探究性的实验，实验变量就是果胶酶的用量，反应变量就是过滤出的果汁的体积。在实验过程中，要注意控制pH、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等无关变量对实验的影响。
2．实验流程
(1)准确称取纯的果胶酶1 mg、2 mg、3 mg、4 mg、5 mg、6 mg、7 mg、8 mg、9 mg，配制成相等体积的酶溶液，取等量放入9支试管中，依次编号为1～9号
↓
(2)制取苹果泥并称45 g苹果泥，分装入9支试管中，每支试管中分装5 g，依次编号为1～9号
↓
(3)将上述试管放入37 ℃的恒温水浴中平衡内外温度
↓
(4)一段时间后将装有不同含量的果胶酶的试管分别迅速与各自相对应编号的试管的苹果泥混合，然后再放入恒温水浴中
↓
(5)记录反应时间，约20 min
↓
(6)过滤后测量果汁体积
盛有苹果泥的试管 1 2 3 4 5 6 7 8 9
盛有果胶酶的试管 1 2 3 4 5 6 7 8 9
果汁量(mL)
某同学已经探究了果胶酶的最适温度为45 ℃、最适pH为4.8。如果进一步研究果胶酶的最适用量，在合理设置果胶酶的用量梯度之后，通过苹果泥的出汁量来判断酶的最适用量，请完成实验并回答问题。
(1)材料用具：制备好的苹果泥、恒温水浴装置、试管、漏斗、滤纸、量筒、试管夹、质量分数为2%的果胶酶溶液、质量分数为0.1%的NaOH和HCl溶液。
(2)实验步骤：
①取6支试管，编号1～6，分别加入________，调节pH至4.8。
例2
②向1～6号试管中分别加入_______________________________________，
然后放入45 ℃恒温水浴________________。
③______________________________________。
(3)分析讨论：
①该实验的自变量是什么？________。
②如何确定某一果胶酶的最适用量？___________________________________________
________________________________________。
【尝试解答】 (2)①等量的苹果泥
②不同体积的果胶酶溶液 保温相同时间
③过滤苹果泥并记录果汁的体积
(3)①果胶酶的用量
②果胶酶用量增加，果汁体积也增加，当果汁增加到一定量，再增加果胶酶用量，果汁体积不再改变，则说明该值就是果胶酶最适用量
【解析】 本题考查了果胶酶的最适用量测定方法及实验分析。在探究果胶酶的用量时，应该把果胶酶的用量作为自变量，严格控制无关变量，即把温度和pH都控制在最适宜的条件下，还要把反应控制在一定时间之内。果胶酶的用量增多，得到的果汁体积增加，当果汁体积不再改变时，则说明果胶酶已经达到最适用量。
【易误警示】 探究果胶酶的用量一定要在明确果胶酶催化反应的最适pH和最适温度的基础上才能进行，因为pH和温度都会影响酶的活性。
跟踪训练 在“探究果胶酶的用量”实验中，下列说法不正确的是( )
A．实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液
B．底物浓度一定时，酶用量越大，滤出的果汁越多
C．本实验应控制在适宜温度和pH条件下
D．反应液的pH必须相同
答案：B
知能过关演练
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课题1 DNA的粗提取与鉴定
课标领航
1．说出DNA的物理、化学性质。
2．概述DNA粗提取和鉴定的原理。
3．尝试对动物或植物组织的DNA进行粗提取。
【重点】 DNA粗提取和鉴定的原理。
【难点】 DNA粗提取的操作过程。
情境导引
DNA的提取是现代生物技术进行,中药鉴别的最关键步骤。总DNA的有,效提取要求材料中的DNA尽可能少的,降解。不同的研究目的对DNA的纯度,和量的要求不尽相同。
核心要点突破
知能过关演练
课题1 DNA的粗提取与鉴定
基础自主梳理
基础自主梳理
一、提取生物大分子的基本思路
1．基本思路
选用一定的______________方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。
2．提取DNA的方法
(1)概念：利用DNA与RNA、______和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。
物理或化学
蛋白质
(2)原理
①分离
DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的______溶液中溶解度不同，利用这一特点选择适当的_______就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。
②提纯
a．DNA不溶于__________，但是某些蛋白质则可溶于其中。
b．蛋白酶能水解蛋白质，但是对_______没有影响。
NaCl
盐浓度
酒精溶液
DNA
c．大多数蛋白质不能忍受60～80 ℃的高温而发生变性，而DNA在_____ 以上才会变性。
d．洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。
利用以上原理可以将DNA与蛋白质进一步分离。
③鉴定
在沸水浴的条件下，DNA被________染成蓝色。
80 ℃
二苯胺
思考感悟
1．在什么浓度下，DNA的溶解度最小？DNA在NaCl溶液中的溶解度是如何变化的？
【提示】 DNA在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低；当NaCl溶液物质的量浓度低于0.14 mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液物质的量浓度增加而逐渐降低；当NaCl溶液物质的量浓度高于0.14 mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液物质的量浓度增加而逐渐升高。
二、实验设计
1．实验材料的选取
选用DNA含量相对_____的生物组织。
2．破碎细胞，获取含DNA的滤液
(1)动物细胞的破碎——以鸡血为例
在鸡血细胞液中加入一定量的________，同时用玻璃棒搅拌，过滤后收集滤液即可。
(2)植物细胞的破碎——以洋葱为例
先将洋葱切碎，然后加入一定的_____________，进行充分搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。
较高
蒸馏水
洗涤剂和食盐
3．去除滤液中的杂质
(1)方案一：通过控制_________的浓度去除杂质.
(2)方案二：直接向滤液中加入嫩肉粉，反应10～15 min，嫩肉粉中的____________能够分解蛋白质。
(3)方案三：将滤液放在60～75 ℃的恒温水浴箱中保温10～15 min，注意严格控制温度范围，使_________沉淀析出而DNA分子还未变性，可以将DNA与蛋白质分离。
NaCl溶液
木瓜蛋白酶
蛋白质
4．DNA的进一步提纯
利用DNA不溶于冷却的酒精溶液这一原理，可从滤液中析出较纯净的DNA，此时DNA的状态为_________________。
5．DNA的鉴定
将呈_________________溶解于5 mL物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中，再加入4 mL的二苯胺试剂，____________加热5 min，冷却后观察溶液的颜色。注意要同时设置______实验。
白色丝状物
丝状物的DNA
沸水浴
对照
思考感悟
2．为什么选用鸡血作实验材料？用哺乳动物的血作实验材料可以吗？
【提示】 鸡血经济且易制得，鸡血红细胞、白细胞都具有细胞核，含大量DNA。哺乳动物的红细胞没有细胞核，DNA含量较低，因而不宜作实验材料。
三、操作提示
1．以血液为实验材料时，每100 mL血液中需要加入3 g____________，防止血液凝固。
2．加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫。加入酒精和用______________时,动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。
3．二苯胺试剂要___________。
柠檬酸钠
玻璃棒搅拌
现配现用
核心要点突破
提取DNA的方法
1．DNA粗提取的原理
DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同。
溶解规律 2 mol/L NaCl 0.14 mol/L NaCl
DNA
溶解 析出
蛋白质 NaCl浓度从2 mol/L降低过程中，溶解度逐渐增大 部分发生盐析沉淀 溶解
由上表可以看出，在NaCl为2 mol/L时，DNA溶解,而部分蛋白质发生盐析而生成沉淀，通过过滤可除去部分蛋白质；在NaCl为0.14 mol/L时，DNA析出，过滤可除去溶解的部分蛋白质。
2．实验操作过程
(1)材料的选择
①首先选择含有DNA的生物材料。
②选用DNA含量相对较高的生物组织，成功率较大。
(2)材料的制备(以动物鸡血材料为例)
(3)方法步骤
特别提醒
进一步提取DNA时，可以用冷却的体积分数为95%的酒精溶液，它主要有三个优点：①抑制核酸水解酶的活性，防止DNA降解；②降低分子运动，易于形成沉淀析出；③低温可以增加DNA分子的柔韧性，减少断裂。
(2011年威海市高二检测)下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验装置，请据图回答：
例1
(1)实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中有较高含量的________。
(2)在图A所示的实验步骤中加蒸馏水的目的是________________，通过图B所示的步骤取得滤液，再在溶液中加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是____________________，图C所示实验步骤中加蒸馏水的目的是______________。
(3)为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA，可滴加________溶液，结果丝状物被染成浅绿色。
【尝试解答】 (1)DNA (2)使血细胞破裂 使滤液中的DNA溶于浓盐溶液 使DNA析出 (3)甲基绿
【解析】 “DNA的粗提取与鉴定”实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是DNA主要储存于细胞核内，而不在血浆内，使用鸡血细胞液提高材料中的细胞数量和DNA含量，从而可以保证实验能提取到足够量的DNA。
图A、B、C所示为本实验的三个关键步骤。图A通过添加蒸馏水，血细胞与蒸馏水相混合而使血细胞处于极度低渗的环境之中，细胞因大量吸水而导致最终破裂，并释放出胞内物。图B通过纱布过滤使血细胞释放出的DNA滤入收集的滤液中(将大量胶状物滤出)，再在滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液使DNA的溶解度增加。
DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，如在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度只有水中的1%，而在1 mol/L的NaCl溶液中的溶解度为水中的2倍。图C在DNA浓盐溶液中加入蒸馏水(大量)，可使NaCl溶液的浓度降低，由于DNA在较低浓度的NaCl溶液中溶解度很低(在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，浓度再变小则DNA溶解度将增大)，DNA析出，经过滤等手段可以收集到DNA。
甲基绿为比较常用的碱性染料，它可以使DNA呈绿色，故可以用来鉴定DNA。
【互动探究】 (1)制备鸡血细胞液时，要在新鲜的鸡血中加入柠檬酸钠的原因是什么？
(2)析出DNA时为什么要用冷却的酒精溶液？
【提示】 (1)制备鸡血细胞液时，要在新鲜的鸡血中加入抗凝剂——柠檬酸钠，防止血液凝固。其原理是柠檬酸钠能与血浆中Ca2＋发生反应，生成柠檬酸钙络合物，血浆中游离的Ca2＋大大减少，血液便不会凝固，因为鸡血红细胞、白细胞都有细胞核，DNA主要存在于细胞核中，所以在离心或静置沉淀后，要弃出上层清液——血浆。
(2)DNA溶于一定浓度的NaCl溶液，但不溶于酒精，而冷却的酒精可以降低分子运动，有利于DNA的聚合、析出；同时低温有利于增加DNA分子的柔韧性以减少断裂，便于用玻璃棒卷起；此外冷却的酒精还可以降低并抑制核酸水解酶的活性，防止DNA降解，从而提取到较多的DNA物质。
【探规寻律】 (1)实验中三次过滤操作的比较
过滤次数 过滤目的
第一次 过滤核外物质，除去不溶的杂质
第二次 过滤除DNA外的其他核内物质，尤其是核蛋白
第三次 过滤DNA滤液
(2)提取DNA过程中，三次使用玻璃棒的方法不同:
①沿着同一方向快速搅拌，加速血细胞破裂，释放DNA。
②搅拌含有悬浮物的溶液时，沿着同一方向缓慢搅拌，不能直插烧杯底部，防止打碎DNA分子。
③沿着同一方向缓慢搅拌并轻轻旋转，以利于絮状物缠绕在玻璃棒上。
(3)第一次用到蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破，提取核DNA；第二次用到蒸馏水的目的是稀释NaCl溶液，使DNA析出。
DNA的鉴定方法
项目 两支20 mL的试管
1号 2号
实验步骤 加入2 mol/L的NaCl溶液 5 mL 5 mL
加入丝状物(DNA) √
用玻璃棒搅拌 丝状物溶解
加入二苯胺试剂 4 mL 4 mL
沸水浴加热 5 min 5 min
观察现象 不变蓝 变蓝
特别提醒
实验现象不明显的原因
(1)材料中核物质没有充分释放出来，如研磨不充分或蒸馏水用量不够。
(2)加入酒精后摇动或搅拌时过猛，DNA被破坏。
(3)析出含DNA黏稠物时，蒸馏水沿着烧杯壁加入，可能一次加入太快。
(4)实验中多次使用玻璃棒搅拌，操作不当也会影响实验结果。
实验中对DNA进行鉴定时，做如下操作：
例2
试管
序号 A B
1 加入物质的量浓度为2 mol/L NaCl溶液5 mL 加入物质的量浓度为2 mol/L NaCl溶液5 mL
2 不加 加入提取的DNA丝状物搅拌
3 加4 mL二苯胺，混匀 加4 mL二苯胺，混匀
4 沸水浴5 min 沸水浴5 min
实验现象
实验结论
(1)根据上图，完成表格空白处的实验内容。
(2)对B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何？
_________________________________________。
(3)在沸水中加热的目的是____________________，同时说明DNA对高温有较强的________。
(4)A试管在实验中的作用是_________________________________________。
(5)B试管中溶液颜色的变化程度主要与___________________________________有关。
【尝试解答】 (1)实验现象：A.溶液不变蓝色 B．溶液逐渐变蓝色 实验结论：DNA在沸水浴的条件下遇二苯胺会被染成蓝色
(2)溶液颜色基本不变(不呈浅蓝色)
(3)加快颜色反应速度 耐受性
(4)对照
(5)DNA(丝状物)的多少
【解析】 本题主要考查DNA分子的鉴定。A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。本实验强调反应条件是沸水浴加热5 min，加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。
【易误警示】 (1)二苯胺要现配现用。刚配好的试剂为无色，存放一段时间后二苯胺自身会变成浅蓝色，影响鉴定效果。
(2)DNA还可用甲基绿染色剂直接滴在玻璃棒上的丝状物上进行鉴定，若丝状物被染成绿色，则证明该物质的主要成分是DNA。
跟踪训练 玻璃棒搅拌出的较纯净的DNA的颜色以及DNA遇二苯胺(沸水浴)染上的颜色分别是( )
A．黄色、紫色
B．白色、砖红色
C．白色、蓝色
D．蓝色、砖红色
解析：选C。玻璃棒搅拌出的纯净的DNA，没有经过染色，呈现出白色；在加热条件下，DNA与二苯胺反应呈蓝色。
知能过关演练
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课题2 月季的花药培养
课标领航
1．说出被子植物花粉发育的过程及花药培养产生花粉植株的两种途径。
2．说出影响花药培养的因素。
3．学习花药培养的基本技术。
4．尝试用月季或其他植物的花药进行培养。
【重点】 影响花药培养的因素及基本培养过程。
【难点】 月季花药培养的实验操作。
情境导引
花药离体培养获得的单倍体植株本身在生产上没有应用价值，但在育种工作中却有重要的意义，这种育种方法就叫单倍体育种。它是先通过花药离体培养获得单倍体植株，再经过人工诱导(如秋水仙素处理)使染色体数加倍，从而获得能稳定遗传的具有优良性状的纯合子，大大缩短了育种的年限。
核心要点突破
知能过关演练
课题2 月季的花药培养
基础自主梳理
基础自主梳理
一、被子植物的花粉发育
1．花粉的概念：由花粉母细胞经过_____分裂形成的单倍体的生殖细胞。
2．发育过程
(1)_____________：4个单倍体细胞连在一起。
(2)单核期：细胞含有浓厚的_______，该期又可分为____________和单核靠边期两个时期。
3．双核期：细胞中含有______细胞核和______细胞核，它们分别形成一个营养细胞和一个生殖细胞，其中的生殖细胞形成两个精子。
减数
四分体时期
原生质
单核居中期
生殖
花粉管
思考感悟
1．被子植物花粉发育过程中的四分体时期与减数分裂过程中的四分体时期是同一阶段吗？
【提示】 不是同一阶段。前者的四分体时期是指4个单倍体细胞连在一起的时期；后者的四分体时期是指同源染色体配对后，一对同源染色体含有四条染色单体的阶段。
二、产生花粉植株的两种途径
1．途径差异：一种是花粉通过________阶段发育为植株；另一种是花粉在诱导培养基上先形成__________，再将其诱导分化成植株。
2．形成原因：主要取决于培养基中_______的种类及其浓度配比。
3．花粉植株的特点：________植株，植株弱小，__________。
胚状体
愈伤组织
激素
单倍体
高度不育
思考感悟
2．花粉植株弱小，高度不育，是否就没有利用价值？
【提示】 尽管花粉植株弱小，高度不育，但可以利用其进行单倍体育种，能够明显缩短育种周期。
三、影响花药培养的因素
主要受材料的选择与______________的影响。一般说来，选择_____期的花药培养成功率最高。
四、实验操作
1．取材
(1)材料的选取：对绝大多数植物而言，适宜花粉培养的时期是__________。
(2)花药发育时期的确定：一般通过_____来确定花粉是否处于适宜的发育期。
(3)镜检方法：最常用的是___________法。但某些植物的花粉细胞核不易着色，需采用焙花青—铬矾法。
培养基的组成
单核
花期早期
镜检
醋酸洋红
2．消毒
常用消毒液为_______________和0.1%的氯化汞溶液，消毒时间分别为30 s和2～4 min。
3．接种和培养
(1)接种要求：在无菌条件下除去萼片、花瓣和______，并将花药立即接种到培养基上。
(2)培养条件：温度在25 ℃左右，幼小植株形成后需要______。
(3)鉴定和筛选：在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现____________的变化，因此需要对培养出的植株作进一步的鉴定和筛选。
70%的酒精
花丝
光照
染色体倍性
思考感悟
3．花药长出愈伤组织或释放胚状体后，如何进一步处理？
【提示】 (1)花药长出愈伤组织后，要将愈伤组织及时转移到分化培养基上，以便进一步分化出再生植株。
(2)花药开裂释放出胚状体后，要尽快将幼小植株分开，分别移植到新的培养基上，否则这些植株将很难分开。
核心要点突破
被子植物的花粉发育
1．发育场所
发育场所为被子植物雄蕊的花药中。被子植物的雄蕊通常包含花丝、花药两部分。花药为囊状结构，内部含有许多花粉。
2．分裂方式
花粉是由花粉母细胞经减数分裂而形成的，因而花粉是单倍体的生殖细胞。
(2011年威海市高二检测)下面是被子植物花粉发育过程的简略表示，请回答：
小孢子母细胞→①→②→③→双核期
(1)①是指________时期，由小孢子母细胞经________分裂形成。
(2)②和③分别是指________期和________期，该期细胞的特点是________________________________________。
(3)1个花粉母细胞经过分裂最多能形成________个花粉粒，________个细胞核。
例1
(4)双核期的两个核分别叫________核和________核。
(5)在进行花药组织培养时选择________段的培养成功率最高。
【尝试解答】 (1)四分体 减数
(2)单核居中 单核靠边 含浓厚的原生质
(3)4 12 (4)生殖细胞 花粉管细胞 (5)②→③
【解析】 花粉是由小孢子母细胞先经减数分裂后经有丝分裂并依次经历了四分体时期、单核期和双核期等阶段后产生的。单核期的细胞含浓厚的原生质，核开始时位于细胞的中央。随着细胞不断长大，核由中央移向细胞一侧，此时是花药组织培养的最佳时期，并分裂成1个生殖细胞核和1个花粉管细胞核，进而形成两个细胞，生殖细胞将再分裂一次，形成两个精子。由此可知1个花粉母细胞经过分裂最多形成4个花粉粒，而一个花粉粒最后会形成3个细胞核，故1个花粉母细胞最多能形成12个细胞核。
跟踪训练 月季花药培养时，选择的花粉粒最好是( )
A．四分体时期
B．小孢子母细胞期
C．单核靠边期
D．双核或三核花粉粒
解析：选C。花粉在发育过程中，只有某一个时期对离体刺激较敏感。一般说来，月季完全未开放的花蕾，其内部的花粉细胞处在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧时的花药培养成功率最高。
菊花茎的组织培养与月季花药培养技术的异同
二者都是快速、大量繁殖花卉的技术手段。
菊花茎的组织培养 月委花药培养
不
同
点 外植体细胞类型 体细胞 生殖细胞
培养结果 正常植株 单倍体植株
光的要求 每日照射12 h 幼苗形成后才需要照光
相同点 理论依据、培养基的配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同
另外，花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药的培养难度加大。
特别提醒
花药的全能性高于植物组织。另外，花粉植株属单倍体植株，高度不育。如果需要育种，需对花粉植株幼苗进行秋水仙素处理，才能获得正常可育的个体。
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．主要由培养基中激素的种类及用量决定途径
D．产生胚状体是花药离体培养中特有的途径
【尝试解答】 __D__
例2
【解析】 花药培养成植株有两条途径，一条是通过胚状体阶段发育为植株，另一种是通过愈伤组织产生植株。两种途径的不同主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。
【互动探究】 从上述的题目中可以看出植物的花粉经过特定培养基和培养条件的培养，也可以长出植物幼苗，而植物的体细胞也可以培养出新的幼苗，比较一下，这两种培养方法有什么相同点？有什么不同点？
【提示】 相同之处：培养基的配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。
不同之处：花药培养的选材非常重要，需事先寻找时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药的培养难度加大。体细胞培养出的幼苗是正常染色体数的个体，而花粉培养出的是染色体数减半的单倍体。
跟踪训练 关于月季的花药培养技术与菊花的组织培养技术的不同，下列说法不正确的是( )
A．花药培养需发育时期适宜的花蕾
B．花药培养对培养基配方的要求更为严格
C．培养基配制方法完全不同
D．花药裂开后长出的愈伤组织或释放的胚状体要及时换培养基
解析：选C。花药为生殖细胞，而菊花茎的组织培养用的是体细胞，所以花药培养对培养基的要求更为严格，但二者所用的基本培养基都是MS培养基，其母液的配制方法相同。
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课题1 植物芳香油的提取
课标领航
1．简述植物芳香油(如玫瑰精油)的来源及其提取方法。
2．通过设计简易的实验装置提取芳香油，初步学会某些植物芳香油的提取技术。
3．能综合运用物理、化学中对混合物的分离方法和原理分析指导解决植物有效成分提取的问题。
【重点】 植物芳香油提取的实验原理及方法。
【难点】 植物芳香油提取的实验过程。
情境导引
芳香油是贵重的工业原料。
食品工业、造酒工业、香水工业、制药工业都离不开芳香油。植物芳香油散发出的芬芳气味，使人身心爽快，有助于消除疲劳，恢复精力。那么，植物芳香油是如何提取出来的呢？本节知识会告诉你答案。
核心要点突破
知能过关演练
课题1 植物芳香油的提取
基础自主梳理
基础自主梳理
一、植物芳香油的来源、特点和提取方法
1．天然香料的来源：主要是动物和植物。
2．特点：具有很强的_______，主要包括萜类化合物及其衍生物。
3．提取方法：主要有_____、______和萃取等，具体采用的方法要根据_________的特点来决定。
挥发性
蒸馏
压榨
植物原料
(1)水蒸气蒸馏法
①原理：利用_________将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成____________，冷却后，混合物又会重新分出_____和水层。
②分类：根据蒸馏过程中原料放置的位置，可以将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、_________和_________。
水蒸气
油水混合物
油层
水上蒸馏
水气蒸馏
思考感悟
1．使用水蒸气蒸馏装置有哪些注意事项呢？
【提示】 安装仪器时一般按自下而上、从左到右的顺序，拆卸仪器的顺序与安装时相反，保证冷凝管下进上出；蒸馏开始时，先通冷水后加热；蒸馏完毕后，先撤热源后停止通水。
(2)萃取法
①原理：植物芳香油不仅__________，而且易溶于有机溶剂。
②步骤：将粉碎、干燥的植物原料用__________浸泡，使芳香油溶解于有机溶剂后，只需蒸发出有机溶剂即可达到目的。
③注意事项：用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质，否则会影响芳香油的质量。
挥发性强
有机溶剂
思考感悟
2．水溶性的有机溶剂可以从水溶液中萃取某物质吗？
【提示】 不能。萃取物能溶于有机溶剂，由于有机溶剂溶于水，导致水和有机溶剂不能分层，无法萃取，达不到分离的效果。
二、玫瑰精油的提取
1．用途：是制作高级香水的主要成分。
2．性质：化学性质______，难溶于水，易溶于____________，能随水蒸气一同蒸馏。
3．方法：一般可采用______________提取，同时根据其化学性质，也可采用________提取。
稳定
有机溶剂
水蒸气蒸馏法
萃取法
水蒸气蒸馏
三、橘皮精油的特征及提取方法
1．橘皮精油的特征
(1)性质：__________，具有诱人的橘香味。
(2)成分：主要为________。
(3)用途：是食品、化妆品和香水配料的优质原料。
2．橘皮精油的提取
(1)方法：一般采用_________。
(2)流程：石灰水浸泡→漂洗→_____→过滤→_______→再次过滤→橘皮精油。
无色透明
柠檬烯
压榨法
压榨
静置
四、操作提示
1．玫瑰精油的提取
蒸馏时温度不能太高，时间不能太短。
2．橘皮精油的提取
橘皮在石灰水中浸泡时间为_____以上，这样压榨时不会滑脱，出油率高，并且过滤时不会堵塞筛眼。
10 h
核心要点突破
植物芳香油的提取方法
1．水蒸气蒸馏法
(1)原理：利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层。
(2)分类：根据蒸馏中原料放置的位置可分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏。其中，水中蒸馏对某些原料不适用，如柑橘、柠檬。
(3)适用范围：挥发性强的植物芳香油，而且具有热稳定性，高温下其结构不会被破坏。
2．压榨法
(1)原理：含芳香油较多的植物材料经机械压榨的方法将芳香油分离出来。
(2)分类：包括热压榨和冷压榨两类。
(3)适用范围：含量高而且对热不稳定的植物芳香油。
3．萃取法
植物芳香油不仅挥发性强，而且易溶于有机溶剂，对于不适于用水蒸气蒸馏的原料，可考虑采用萃取法。此法是将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解于有机溶剂后，只需蒸发出有机溶剂，就可以得到纯净的植物芳香油，但此方法必须将有机溶剂事先除去杂质，否则会影响芳香油的质量。
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，然后把水蒸发掉，剩余部分即芳香油
B．压榨法的实验原理是通过机械加压，压榨出原料中的芳香油
C．萃取法的实验原理是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉有机溶剂后就可以获得芳香油
D．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
【尝试解答】 __A__
例1
【解析】 蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油。压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取。萃取法使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油，适用范围比较广。
【互动探究】 (1)水蒸气蒸馏法、压榨法、萃取法的适用范围是什么？
(2)玫瑰精油被称为“液体黄金”，其提取可以用哪些方法？
【提示】 (1)①水蒸气蒸馏常用于蒸馏那些沸点很高且在接近或达到沸点温度时不易分解、变色的挥发性液体或固体有机物，除去不挥发性的杂质。但是对于那些与水共沸腾时会发生化学反应的或在100度左右时蒸气压小于1.3 kPa的物质，这一方法不适用。
②压榨法适合于含水量丰富的水果的榨汁，如苹果、梨、葡萄等。
③不适于用水蒸气蒸馏的原料，可以考虑用萃取法。萃取法具有防止氧化热解及提高品质的突出优点。
(2)可用蒸馏法和萃取法。
【误区警示】 (1)对三种提取方法的选择是易混知识点，芳香油的提取方法要根据所提取材料的性质而定，如薄荷油等挥发性强的芳香油，可以用水蒸气蒸馏法提取；对于柑橘、柠檬等易焦糊原料，一般采用压榨法提取。
(2)在用萃取法提取芳香油时，由于要将有机溶剂从萃取液中蒸发出去，故萃取剂的沸点要比所要提取芳香油的沸点低。
植物芳香油的提取实验
1．玫瑰精油的提取原理、过程及装置图
(1)玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏。所以，对鲜玫瑰花瓣，可以采用水中蒸馏法；对干玫瑰花，可使用有机溶剂萃取。
(3)水蒸气蒸馏装置
2．橘皮精油的提取原理、过程
(1)橘皮精油的主要成分是柠檬烯，由于用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊问题，所以，一般采用压榨法。
(2010年新课标全国卷)下列是以芳香油提取相关的问题，请回答：
(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有____________________的性质。蒸馏时收集的蒸馏液____________(是、不是)纯的玫瑰精油，原因是________________________。
(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中,影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和_______.当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是________________________________________。
例2
(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会________，原因是__________________________________________。
(4)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度________的地方，目的是__________________________________________。
(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为________天左右。
(6)从薄荷叶中提取薄荷油时________(能、不能)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是________________________________________。
【尝试解答】 (1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定 不是 蒸馏时玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，得到的是油水混合物
(2)温度 一定时间内随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后蒸馏量不再增加
(3)下降 部分精油会随水蒸气蒸发而散失
(4)较低 减少挥发(或防止挥发)
(5)a
(6)能 薄荷油与玫瑰精油化学性质相似
【解析】 (1)玫瑰精油属于芳香类化合物，具有芳香类化合物的通性，即易挥发、难溶于水、化学性质稳定等性质。
(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和温度；当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是一定时间内随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后蒸馏量不再增加。
(3)蒸馏时玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，如果不进行冷却，部分精油会随水蒸气蒸发而散失。
(4)玫瑰精油易挥发，应保存在温度较低的地方。
(5)根据图示可以确定提取精油时采摘花的最合适时间为a天左右，此时精油含量最高。
(6)薄荷油与玫瑰精油化学性质相似，同样可以采用水蒸气蒸馏法提取。
【探规寻律】 玫瑰精油和橘皮精油的比较
化学性质 提取方法 提取原理 提取实验流程
玫瑰精油 稳定，难溶
于水，易溶
于有机溶
剂，能同水
蒸气一同
蒸馏 水蒸
气蒸
馏法 利用水蒸气将挥发
性较强的植物芳香
油携带出来，形成油
水混合物，冷却后，
混合物又会重新分
出油层和水层 鲜玫瑰花＋清水
→水蒸气蒸馏→油水混合物→分离油层→除水→玫瑰油
化学性质 提取方法 提取原理 提取实验流程
橘皮精油 无色透明，
化学成分
主要是柠
檬烯 压榨法 橘皮精油有效成分
在用水蒸气蒸馏时
会发生部分水解，
同时又会导致原料
焦糊，故一般采用
压榨法 石灰水浸泡→
漂洗→压榨→
过滤→静置→
再次过滤→
橘皮油
跟踪训练 (2011年潍坊高二检测)提取玫瑰精油的过程中，油水混合物中要加入氯化钠，不属于其目的的是( )
A．增大玫瑰油的溶解度
B．盐析，使玫瑰油和水分开
C．利于玫瑰油的纯化
D．利于玫瑰油的回收
解析：选A。水蒸气蒸馏后，收集到玫瑰油与水的乳浊液，加入氯化钠可增加水层的密度，降低玫瑰油的溶解度，从而使玫瑰油和水分开，而不是增大玫瑰油的溶解度，这样有利于玫瑰油的纯化与回收。
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课题2
多聚酶链式反应扩增DNA片段
课标领航
1．尝试PCR(DNA多聚酶链式反应)技术的基本操作。
2．理解PCR的原理和反应过程。
3．讨论PCR的应用。
【重点】 PCR的原理和反应过程。
【难点】 PCR技术的操作过程。
情境导引
PCR诊断技术又叫多聚酶,链式反应技术，它采用分子技术,模拟核酸在体内的复制，从而判,定疾病病原体的种类，所以从本,质上来说，这是一种分子诊断方法。
核心要点突破
知能过关演练
课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段
基础自主梳理
基础自主梳理
一、PCR扩增的原理及条件
1．概念：PCR即_______________，是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。它能以极少量的_____为模板，在短时间内复制出上百万份的DNA拷贝。
2．原理
(1)DNA的热变性：在80～100 ℃的温度范围内，DNA_________结构解体，双链分开，这个过程称为_____。当温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链又会重新结合成双链。
多聚酶链式反应
DNA
双螺旋
变性
(2)子链的合成：①需要______；②合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。
3．条件
(1)______模板。
(2)分别与模板DNA两条链相结合的两种引物。
(3)A、T、G、C四种______________。
(4)耐热的DNA聚合酶，一般用Taq DNA聚合酶。
(5)需要稳定的_____和能严格控制_____的温控设备.
引物
DNA
脱氧核苷酸
pH
温度
思考感悟
1．什么是引物？若要克隆DNA，应加入几种特定的引物？
【提示】 所谓引物是指两段与待扩增的DNA序列互补的一小段DNA或RNA片段。DNA是由两条反向平行排列的脱氧核苷酸长链构成的。在DNA扩增时，DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3′端延伸DNA链，因此克隆DNA时应加入两种引物。
二、PCR反应过程
PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为____、复性和延伸三步。
1．变性：当温度上升到______以上时，双链DNA解聚为单链。
2．复性：温度下降到_______左右，两种引物通过________________与两条单链DNA结合。
3．延伸：温度上升到_____左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在_______________的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
变性
90 ℃
50 ℃
碱基互补配对
72 ℃
DNA聚合酶
思考感悟
2．PCR循环过程中，变性温度设置95 ℃，时间设置30 s的原因是什么？
【提示】 变性温度过低，解链不完全导致DNA不能扩增。变性温度过高影响酶的活性；在此温度条件下如果处理时间过长，将会导致酶的钝化。
三、实验操作
1．实验用具
(1)PCR仪：该仪器能自动调控_____，实现DNA的扩增。如果没有PCR仪，可用3个___________代替，操作时按程序在3个水浴锅中来回转移PCR反应的微量离心管。
(2)微量离心管：总容积为0.5 mL，实际上是进行离心的场所。
(3)微量移液器：用于吸取转移PCR配方中的液体，其上的一次性吸液枪头每吸取一种试剂后都要更换。
温度
恒温水浴锅
2．操作步骤
准备→____→混合→_____→反应。
四、操作提示
1．为避免外源DNA等因素的污染，实验中使用的一些用具在使用前必须进行__________。
2．所用的_________和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存。
五、DNA含量的测定
1．原理：利用DNA在260 nm的紫外线波段的______曲线来测定相应含量。
2．计算公式：DNA含量(μg)＝50×(260 nm的读数)×_____________。
移液
离心
高压灭菌
缓冲液
吸收
稀释倍数
核心要点突破
PCR原理
1．PCR扩增方向：为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基(—OH)末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，即DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。
2．PCR原理——DNA的热变性原理
通过控制温度来控制双链的解聚与结合，现在使用的PCR仪实质上也是一台能够自动控制温度的仪器。
3．生物体内DNA复制与PCR反应的区别
体内复制 PCR反应
解旋 在解旋酶作用下，细胞提供能量，部分解开 加热至90 ℃以上时，双链全部解开，不需解旋酶
引物 一小段RNA 可以是RNA或单链DNA分子片段
合成子链 在引物基础上，一条链连续合成，另一条链不连续合成 分别从两条链的引物端开始，都是连续合成，控制温度72 ℃
特点 边解旋边复制，半保留复制 体外迅速扩增
Taq DNA聚合酶 不需要 需要
循环次数 受生物体自身控制 30多次
相同点 生物体内的DNA复制和PCR体外DNA扩增都需要模板、四种脱氧核苷酸，且都需要在一定的缓冲溶液中进行
(2011年聊城高二检测)下列关于DNA复制和PCR的描述中，正确的是( )
A．DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从5′端延伸DNA链
B．DNA复制不需要引物
C．引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合
D．PCR扩增的对象是氨基酸序列
【尝试解答】 __C__
例1
【解析】 由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链，故DNA复制需要引物，而且它与DNA母链通过碱基互补配对结合。PCR扩增的对象是DNA，而不是氨基酸。
【探规寻律】 (1)引物是一小段DNA或RNA，它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。包括引物Ⅰ和引物Ⅱ两种。用于PCR的引物长度通常为20～30个核苷酸。
(2)细胞内DNA复制与PCR技术的原理和过程容易发生混淆，特别应注意区分PCR反应需要可变的温度，而体内DNA复制需要稳定的温度。
跟踪训练 (2011年海淀区高二检测)关于DNA片段PCR扩增实验的描述中不正确的是( )
A．加入的Taq DNA聚合酶耐高温
B．不同大小DNA在电场中迁移速率不同
C．此过程需要DNA连接酶
D．扩增区域由两种引物来决定
解析：选C。PCR扩增实验是在较高温度下进行的，故需要耐高温的Taq DNA聚合酶，但不需要DNA连接酶，A项正确，C项错误。因为不同大小的DNA带有不同数量的电荷，所以在电场中迁移速率不同，B项正确。PCR扩增需要两种引物，分别与DNA的两条模板链互补，则D项正确。
PCR反应的实验操作过程
1．反应体系的配方
10倍浓缩的扩增缓冲液 5 μL
20 mmol/L的4种脱氧核苷酸的等量混合液 1 μL
20 μmol/L的引物Ⅰ 2.5 μL
20 μmol/L的引物Ⅱ 2.5 μL
H2O 28～33 μL
1～5 U/μL 的TaqDNA聚合酶 1～2U
模板DNA 5～10 μL
注：①总体积50 μL，②模板DNA的用量在1 pg～1 mg之间
2.实验用具
(1)PCR仪：PCR自动化程度较高，参照下表设计程序即可。
循环数 变性 复性 延伸
预变性 94 ℃，5 min － －
30次 94 ℃，30 s 55 ℃，30 s 72 ℃，1 min
最后一次 94 ℃，1 min 55 ℃，30 s 72 ℃，1 min
若无PCR仪，可用恒温水浴锅代替，三个恒温水浴锅的温度分别为94 ℃、55 ℃和72 ℃，然后按照上表要求，在三个水浴锅中来回转移PCR反应的微量离心管。
(2)微量离心管：一种薄壁塑料管，总容积为0.5 mL。
(3)微量移液器：用于定量转移PCR配方中的液体，其上的一次性吸液枪头用一次更换一次。
3．实验操作步骤
按照PCR反应体系的配方将所需试剂摆放在实验桌上
用微量移液器按照配方在微量试管中依次加入各组分
盖严离心管口的盖子，用手指轻轻弹击管壁
将微量离心管放在离心机上，离心约10 min
将离心管放入PCR仪上，设置好PCR仪的循环程序
(2011年长春高二检测)多聚酶链式反应(PCR技术)是在实验室中以少量样品DNA制备大量DNA的生化技术，反应系统中包括微量样品DNA、DNA聚合酶、引物、足量的4种脱氧核苷酸等。反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板，故DNA数以指数方式扩增，其简要过程如图所示。
例2
(1)某个DNA样品有1000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，则经过PCR仪五次循环后，将产生________个DNA分子，其中需要提供胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量至少是________个。
(2)分别以不同生物的DNA样品为模板合成的各个新DNA之间存在差异，这些差异是
_____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)由于DNA分子上的“遗传因子”基本都是符合孟德尔的遗传规律的，因此人类可以利用PCR技术合成的DNA进行亲子鉴定，其原理是：首先获取被测试者的DNA，并进行PCR扩增，取其中一样本DNA用限制性核酸内切酶切成特定的小片段，放进凝胶内，用电泳推动DNA小片段分离，再使用特别的“探针”去寻找基因。相同的基因会凝聚在一起，然后利用特别的染料在X光下，便会显示由DNA探针凝聚于一起的黑色条码。每个人的条码一半与其母亲的条码吻合，另一半与其父亲的条码吻合。
①限制性核酸内切酶能将DNA样品切成特定的小片段，这主要体现了酶的________。
A．专一性 B．高效性
C．多样性 D．作用条件温和
②2002年6月，我国第一张18位点的“基因身份证明”在湖北武汉诞生。人的“基因身份证明”是否终身有效？________，理由是___________________________________________
________________________________________。
(4)请指出PCR技术与转录过程的三个不同之处：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
【尝试解答】 (1)32 6200
(2)碱基(脱氧核苷酸)的数目、比例和排列顺序不同
(3)①A
②是 因为同一个体的不同生长发育阶段和不同组织的DNA是相同的，所以它有高度的个体特异性和稳定性
(4)①PCR技术以DNA的两条单链为模板合成子代DNA，转录以DNA的一条单链为模板合成RNA
②PCR技术的原料为脱氧核苷酸，转录的原料是核糖核苷酸
③二者反应时的催化酶不同(或其他合理答案)
【解析】 本题考查了PCR技术的应用及相关计算与识图能力。(1)该DNA样品复制5次，产生DNA分子数为25＝32个，DNA样品中T＝A＝200个，则样品复制5次，需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量至少为200×(25－1)＝6200个。(2)不同生物的DNA样品中，脱氧核苷酸(碱基)数目、比例和排列顺序不同,故各个新DNA之间也存在差异。(3)限制性核酸内切酶能识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并在特定部位进行切割，这就说明酶具有专一性；人的“基因身份证明”是根据DNA上的遗传信息制成的，而每个人的DNA在不同生长发育阶段和不同组织细胞中是基本相同的。
转录 PCR技术
模板 DNA的一条单链 DNA两条链
原料 核糖核苷酸 脱氧核苷酸
碱基配对 A与U A与T
催化酶 RNA聚合酶 DNA聚合酶
(4)PCR技术与转录过程的不同特点有：
【互动探究】 (1)PCR中由碱基错配而引起哪种变异？
(2)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相应片段相同的占多少？
【提示】 (1)基因突变。 (2)50%
【易误警示】 (1)DNA母链的3′端对应着子链的5′端，即DNA的两条链是反向平行的。
(2)解旋酶的作用是使DNA两条链的氢键断开，而DNA聚合酶与DNA连接酶都是催化形成磷酸二酯键的。
(3)DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的单链片段的3′端上，需要模板，而DNA连接酶连接的是两条DNA片段的缺口，不需要模板。
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课题2 胡萝卜素的提取
课标领航
1．了解有关胡萝卜素的基础知识，并明确提取胡萝卜素的基本原理。
2．学会提取胡萝卜素的技术和纸层析法的操作方法。
【重点】 提取胡萝卜素的基本原理和方法。
【难点】 提取胡萝卜素的操作技术。
情境导引
1831年，瓦坎罗德尔从胡萝卜中分离到,了胡萝卜素，但直到20世纪30年代，胡萝卜,素的化学结构才得以确定。植物中的胡萝卜,素经人体吸收后，可以在体内转变为有生理,活性的维生素A。胡萝卜素能够治疗因维生素A缺乏所引起的各种疾病。此外，胡萝卜素还能够有效清除体内的自由基，预防和修复细胞损伤，抑制DNA的氧化，预防癌症的发生。
核心要点突破
知能过关演练
课题2 胡萝卜素的提取
基础自主梳理
基础自主梳理
一、胡萝卜素的基础知识
1．种类：依据_____的数目可以划分为α、β、γ三类，其中β 胡萝卜素是最主要的组成成分，一分子的β 胡萝卜素被氧化成两分子的________。
2．用途
(1)治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病。
(2)广泛地用作添加剂。
(3)使___________恢复成正常细胞。
双键
维生素A
癌变细胞
3．性质：胡萝卜素是橘黄色结晶，化学性质比较_____，不溶于___，微溶于乙醇，易溶于______等有机溶剂。
4．提取途径：一是从___________，二是从大面积养殖的岩藻中获得，三是利用微生物的发酵生产。
二、实验设计
1．流程：胡萝卜→粉碎→干燥→_____→过滤→______→胡萝卜素。
2．萃取剂的选择
(1)种类：有机溶剂分为_______和水不溶性两种。
稳定
水
石油醚
植物中提取
萃取
浓缩
水溶性
(2)原则：萃取胡萝卜素的有机溶剂应具有____________，能够充分溶解_________，并且不与水混溶。
3．影响萃取的因素
主要有______________和使用量，同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的_______________等条件的影响。
较高的沸点
胡萝卜素
萃取剂的性质
温度和时间
思考感悟
1．乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？
【提示】 不能。因为乙醇和丙酮是水溶性有机溶剂。
三、操作提示
1．在干燥时要注意控制温度，温度太高、_____________会导致胡萝卜素分解。
2．胡萝卜干燥的速度和效果与__________、干燥方式有关。
干燥时间太长
破碎程度
思考感悟
2．萃取过程中应该避免明火加热，采用水浴加热的原因是什么？
【提示】 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。
四、结果分析与评价
1．方法：可通过_______进行鉴定。
2．步骤
量做基线：在18 cm×30 cm滤纸下端距底边______
↓ 处做一基线，在基线上取A、B、C、D四点
对照点样：A、D点，点标准样品，B、C点，点提取样品
↓
干燥层析：吹干溶剂，放入________中层析
↓
对比观察：对比观察A、D点与B、C点的异同
纸层析
2 cm
石油醚
核心要点突破
提取胡萝卜素的实验设计分析
1．萃取剂的选择
(1)有机溶剂的种类：根据在水中溶解度的大小分为水溶性和水不溶性两种。乙醇和丙酮能够与水混溶，是水溶性有机溶剂；石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等不能与水混溶，称为水不溶性有机溶剂。
(2)萃取剂的特点：萃取胡萝卜素的有机溶剂应该是胡萝卜素在其内溶解度较大，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。最佳萃取剂为石油醚。
特别提醒
(1)石油醚不是醚类化合物，而与汽油、煤油类似，是具有一定碳链长度的烷烃混合物。
(2)选择萃取剂时还应考虑到萃取效率，对人的毒性、是否易燃、有机溶剂是否能从产品中完全去除、会不会影响产品质量等问题。
2．影响萃取的因素
(1)主要因素：萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量。
(2)次要因素：萃取的效率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)注意事项
①萃取前，要将胡萝卜进行粉碎和干燥。
②一般来说，原料颗粒小，萃取温度高，时间长，需要提取的物质就能够充分溶解，萃取效果就好。
③萃取的最佳温度和时间可以通过设置对照实验来探索。
④新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在干燥时要注意控制温度，可以用烘箱烘干，也可以用热风吹干。
根据从胡萝卜中提取胡萝卜素的相关知识及胡萝卜素的性质，回答下列问题：
(1)胡萝卜素是________色的结晶。从胡萝卜中提取胡萝卜素，常用________作为溶剂，原因是________________。
(2)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是________法。用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥、________、________、________。
例1
(3)在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，应严格将________和________控制在一定范围内，原因是________________________________________。
(4)提取的胡萝卜素可通过________法进行鉴定，在鉴定过程中需要用________进行对照。
(5)一般情况下，提取胡萝卜素时，提取效率与原料颗粒的含水量成________比。
【解析】 (1)胡萝卜素是橘黄色的结晶，属于脂类物质，其化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。
(2)提取胡萝卜素最常用的方法是萃取法，即使胡萝卜素溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得胡萝卜素。操作的一般流程是：胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。
(3)高温会使胡萝卜素分解，所以在加热干燥过程中，应注意控制好温度和时间。
(4)提取到的胡萝卜素可通过纸层析法进行鉴定，在鉴定中应与标准样品进行对照。
(5)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。因此，原料颗粒中含水量很少，否则会影响提取的效率。
【答案】 (1)橘黄 亲脂性有机溶剂(或有机溶剂) 胡萝卜素是脂类物质
(2)萃取 萃取 过滤 浓缩
(3)温度 时间 温度过高和时间过长会导致胡萝卜素分解
(4)纸层析 标准样品
(5)反
【归纳总结】 胡萝卜素的性质及提取时的注意事项
(1)胡萝卜素可溶于乙醇、丙酮和石油醚等，但前两者是水溶性有机溶剂，能与水混溶而影响萃取效果，所以用石油醚提取。
(2)萃取的效率取决于萃取剂和原料两方面的关系。
(3)原料要进行胡萝卜颗粒的加热干燥的脱水处理。
跟踪训练 某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．使用不同萃取剂，但量要相同
C．原料颗粒大小不同
D．除温度外，其他因素相同，以保证单一变量
解析：选D。本题考查实验设计的基本原则。本实验的目的是研究提取胡萝卜素的最佳温度，因此，温度就应该是本实验中的实验变量，也是惟一变量，为了排除其他因素对实验结果的干扰，应保证其余条件相同。
分析胡萝卜素鉴定实验
1．萃取过程的注意事项
(1)萃取剂为挥发性强且易燃烧物质，萃取过程应避免明火加热，以防止引燃有机溶剂。
(2)为防止加热时有机溶剂挥发，要在加热瓶口安装冷凝回流装置。
(3)萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置。
(4)浓缩前要进行过滤。
2．用层析法鉴定时应注意的问题
(1)选择干净的滤纸，为防止操作时滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。
(2)点样时应注意点样斑点不能太大(直径应小于0.5 cm)，如果用吹风机吹干，温度不宜过高，否则斑点会变黄。
(3)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意滤纸两边不能互相接触，以免因毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，影响结果。
3．结果评价
(1)确定提取胡萝卜素的最佳方案：有机溶剂和萃取时间都会影响实验效果，萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量两方面因素。
(2)分析胡萝卜素的层析结果：若萃取样品中出现了与标准样品相同的层析带，则提取胡萝卜素的实验成功；若层析后的滤纸条上会出现多个不同高度的色素点样，则提取到的胡萝卜素含有杂质。
特别提醒
(1)层析时选择干燥的滤纸，有利于色素在滤纸上扩散，点样时斑点不能过大，应为直径2 mm左右的圆点。
(2)通过颜色比较初步确定提取液中胡萝卜素的含量，通过比较色素带的种类分析可能含有杂质的种类。
下图为胡萝卜素粗品鉴定装置示意图，请根据图示回答下列问题。
(1)胡萝卜素粗品鉴定的方法名称是________________________________________________________________________。
例2
(2)图中b的名称是__________________，a的作用是__________________。
(3)e为______________，对于e实验时应注意____________。
(4)f为________，常用________。
(5)如果层析液没及e会导致________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【尝试解答】 (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 石油醚
(5)胡萝卜素溶解在层析液中，导致鉴定失败
【解析】 对提取的胡萝卜素粗品进行鉴定采用的是纸层析法，因层析液易挥发，故应在色谱容器上方用玻璃盖严。在进行点样时，应注意点样要快速细致，并保持滤纸干燥。层析液不得没及滤纸基线，否则点样处的有机成分会溶于层析液中。
【互动探究】 (1)图中c表示什么？对c有哪些要求？
(2)丙酮和四氯化碳可作为层析液吗？
【提示】 (1)滤纸；干净、干燥。
(2)丙酮易与水混溶，不能作为层析液；四氯化碳的沸点比石油醚低，效果比石油醚差一些。
【易误警示】 (1)点样应该快速细致，点样后会在基线上形成细小的圆点，注意保持滤纸干燥。
(2)时间不宜过长，因胡萝卜素随石油醚扩散移动速度很快。
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课题3 分解纤维素的微生物的分离
课标领航
1．简述纤维素酶的种类及作用。
2．从土壤中分离出分解纤维素的微生物，讨论这类微生物的应用价值。
【重点】 分离分解纤维素的微生物的实验流程。
【难点】 纤维素分解菌的筛选。
情境导引
棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，其纤维素的质量分数可达92%～95%，亚麻、木材、作物秸秆等也富含纤维素。许多商品纤维素都是由天然纤维素制得的。纤维素是有机高分子化合物，呈白色、无气味、无味道，是纤维状结构的物质，不溶于水，也不溶于一般有机溶剂。
核心要点突破
知能过关演练
课题3 分解纤维素的微生物的分离
基础自主梳理
基础自主梳理
一、纤维素与纤维素酶
1．纤维素
(1)化学组成：由____________三种元素组成，是地球上含量最丰富的多糖类物质，分子通式为________________。
(2)分布及作用：_____是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外木材、作物秸秆等也富含纤维素；纤维素是构成值物_______的主要组成成分之一。
C、H、O
(C6H10O5)n
棉花
细胞壁
(3)某些商品纤维素
①水溶性的羧甲基纤维素钠(CMC Na)；
②不溶于水的微晶纤维素(Avicel)。
2．纤维素酶
(1)组成：纤维素酶是一种_________，包括三种组分，即C1酶、Cx酶、________________。
(2)作用：C1酶和Cx酶使纤维素分解成_________；_____________将纤维二糖分解为葡萄糖。
二、纤维素分解菌的筛选
1．方法：刚果红染色法，常用的有两种：一种是先培养______，再加入刚果红进行___________，另一种是在倒平板时就加入刚果红。
复合酶
葡萄糖苷酶
纤维二糖
葡萄糖苷酶
微生物
颜色反应
2．原理
(1)含纤维素的培养基中加入的________，可与纤维素形成____________。
(2)当纤维素被_____________分解后，形成的纤维二糖、________不和刚果红发生这种反应，红色复合物就无法形成，培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，可通过是否产生________来筛选纤维素分解菌。
三、实验设计
1．实验流程：土壤取样→选择培养(此步可省略)→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生_________的菌落。
刚果红
红色复合物
葡萄糖
透明圈
透明圈
纤维素酶
2．土壤取样
采取土样时，可以选择____________的环境。
3．选择培养
(1)目的：增加纤维素分解菌的______，确保能够从样品中分离到所需要的微生物。
(2)操作方法：将土样加入装有30 mL___________的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下振荡培养1～2 d，直至培养液变混浊，也可重复选择培养。
4．涉及的生物技术主要有：培养基的制作、无菌操作、稀释涂布平板法、________________、土壤取样等。
纤维素丰富
浓度
选择培养基
选择培养基的制作
四、课题延伸
1．为确定得到的透明圈中的菌落是纤维素分解菌，需要进行发酵产纤维素酶的实验，纤维素酶的发酵方法有_________和___________两种.
2．纤维素酶的测定方法，一般是对纤维素酶分解______等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定。
液体发酵
固体发酵
滤纸
核心要点突破
纤维素分解菌的筛选
1．刚果红染色法
(1)纤维素＋刚果红→红色复合物，刚果红并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。
(2)在培养基中接种纤维素分解菌的培养过程中，纤维素被纤维素酶分解后，刚果红—纤维素红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
2．筛选过程中用到的两种培养基
(1)名称：①纤维素分解菌的选择培养基；②纤维素分解菌的鉴别培养基。
(2)区别
①纤维素分解菌的选择培养基为液体培养基，利用液体培养基能使营养成分充分消耗，以增加纤维素分解菌的浓度。
②纤维素分解菌的鉴别培养基为固体培养基，因为要在培养基上形成我们肉眼可见的菌落。
③在上述选择培养基中能以纤维素作为碳源和能源的微生物可以正常生长，而其他绝大多数微生物不能正常生长；而在上述鉴别培养基中，绝大多数微生物都可以正常生长。
分析下面培养基的配方，回答问题。纤维素分解菌的选择培养基：
纤维素粉 5 g
NaNO3 1 g
Na2HPO4·7H2O 1.2 g
KH2PO4 0.9 g
MgSO4·7H2O 0.5 g
KCl 0.5 g
酵母膏 0.5 g
水解酪素 0.5 g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000 mL。
例1
(1)此培养基配方中为微生物提供碳源和氮源的分别是________、______________。
(2)此配方为________培养基(根据物理状态分)，原因____________________，用这种培养基的原因是__________________________。
(3)此培养基选择出的微生物主要是________。
(4)该培养基中如果加入琼脂，会发生什么变化？所选择的微生物也改变吗？___________________________________________
________________________________________。
【尝试解答】 (1)纤维素粉 NaNO3、酵母膏
(2)液体 培养基配方中无凝固剂——琼脂 有利于微生物对培养基中营养成分的充分利用
(3)纤维素分解菌
(4)若加入琼脂，培养基将成为固体。所选择的微生物不会改变，因为选择微生物的因素是培养基中的唯一碳源，纤维素粉没有改变，所以选择的微生物也不变
【解析】 第(1)问出现错误的原因往往是没有分清配方中哪种物质含有碳元素，哪种物质含有氮元素，该培养基的唯一碳源是纤维素粉，氮源有酵母膏、NaNO3，辨别培养基的物理状态，应分析有无凝固剂成分，该培养基无凝固剂成分，在物理状态上属液体培养基，液体培养基可以使培养基和微生物充分接触，有利于营养成分的利用。该培养基仅以纤维素粉为唯一碳源，因此，可用于选择培养纤维素分解菌.
跟踪训练 下列有关分离纤维素分解菌的实验过程中，操作有误的是( )
A．经选择培养后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
B．富集培养这一步可省略，但培养的纤维素分解菌少
C．经稀释培养后，用刚果红染色
D．对照组可用等量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上
解析：选A。经选择培养后，样品还要再经稀释，才能涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上；富集培养这一步可省略；经稀释培养后，用刚果红染色；设置对照能证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物。
分离分解纤维素的微生物的实验流程
1．流程图
2．与分解尿素细菌的流程区别
(1)分离分解尿素的细菌的取样流程图是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为惟一氮源的选择培养基上，直接分离得到菌落。
(2)分离分解纤维素的微生物的实验流程通过选择培养基，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培养基上。其他步骤基本相同。
图为分离并统计分解纤维素的微生物的实验流程，据此回答有关问题：
例2
(1)要从富含纤维素的环境中分离纤维素分解菌，从高温热泉中寻找耐热菌，这说明_________________________________________
________________________________________。
(2)在将样品接种到鉴别纤维素分解菌的培养基之前，可通过选择培养增加纤维素分解菌的浓度，某同学根据需要配制了纤维素分解菌的培养基如表，整个实验过程严格无菌操作，如果将其中的纤维素粉换成__________，菌落数____________________，即可说明选择培养基的作用。
成分 含量
纤维素粉 5g
NaNO3 1g
Na2HPO4·7H2O 1.2g
KH2PO4 0.9g
MgSO4·7H2O 0.5g
KCl 0.5g
酵母膏、水解酪素 适量
蒸馏水 1000mL
(3)接种微生物最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法，本实验宜采用__________法，原因是___________________________________。
【尝试解答】 (1)根据目的菌株对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找
(2)葡萄糖 明显多于选择培养基
(3)稀释涂布平板 平板划线法难以根据稀释液体积计算每克样品中的菌株数
【解析】 在寻找目的微生物时要根据目的菌株对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找；微生物的选择培养就是根据微生物的不同特点，在培养基中加入某些物质，允许一部分微生物的生存，而抑制一部分微生物的生长，在本实验中，由于只有纤维素分解菌才能利用培养基中的纤维素，因此只含有纤维素粉的培养基为选择培养基，而葡萄糖是许多微生物都能利用的碳源，
因此通常用葡萄糖来配制完全培养基，在选择培养基上生长的微生物种类少，菌落数就少；微生物的分离的接种方法有平板划线法和稀释涂布乎板法，因为两种方法都能使菌体分散到培养基的表面，但是平板划线法不能确定接种的量，而稀释涂布平板法可以确定接种量，因此平板划线法不能根据稀释液体积计算每克样品中的菌株数。
跟踪训练 关于分解纤维素的细菌的分离和纯化操作的叙述中，下列正确的是(多选)( )
A．在地表下面10米深处的土壤中取样
B．要用只含有纤维素有机营养的选择液体培养基进行选择培养
C．要用酚红培养基进行进一步鉴定
D．要进行稀释涂布平板法进行接种
解析：选BD。从土壤中分离纤维素分解菌时，取的土样要在枯枝败叶比较多的地方，并且要取土壤3～8厘米深的表层土，太深的土壤中纤维素很少，细菌数量也很少；而用含有纤维素的液体培养基培养的目的是使得纤维素分解菌被选择出来并加以“浓缩”；为了进一步分离纯化细菌，就要进行稀释涂布接种，以得到单个细菌长出来的菌落；最后纤维素分解菌的进一步鉴定用的是发酵产纤维素酶的实验，酚红培养基是用来进行尿素分解菌的鉴定。
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课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
课标领航
1．说出泡菜制作的原理，并尝试制作泡菜。
2．简述比色法原理，尝试用比色法测定食品中亚硝酸盐含量的变化。
3．讨论食品安全的问题。
【重点】 泡菜的发酵过程。
【难点】 亚硝酸盐含量的测定。
情境导引
泡菜是一种以湿态发酵方式加工制成的浸制品。泡菜制作容易，价格低廉，营养卫生，风味可口，利于贮存。在我国四川、东北、湖南、湖北、河南、广东、广西等地民间均有自制泡菜的习惯。但是泡菜中所含的亚硝酸盐具有致癌作用，危害身体健康，所以不宜多吃泡菜。
核心要点突破
知能过关演练
课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
基础自主梳理
基础自主梳理
一、乳酸菌
1．生活方式：______________。
2．分布：空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内都有分布。
3．作用：在_____条件下，将葡萄糖分解为____。
4．常见种类：乳酸链球菌和___________。
5．乳酸杆菌的应用：常用于生产酸奶。
异养厌氧型
无氧
乳酸
乳酸杆菌
思考感悟
为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶？
【提示】 酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用，抗生素能够杀死或抑制乳酸菌。
二、亚硝酸盐的常识及作用
1．物理性质：____粉末、易溶于___。
2．应用：在食品生产中常用作食品________。
3．分布：自然界中分布广泛。据统计，亚硝酸盐在蔬菜中的平均含量约为__________，咸菜中的平均含量在7 mg/kg以上，而豆粉中的平均含量可达10 mg/kg。
4．对人体的影响：膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体的健康，当人体摄入总量达0.3～0.5 g时，会引起中毒；当摄入总量达___时，会引起死亡。
白色
水
添加剂
4 mg/kg
3 g
5．我国卫生标准：亚硝酸盐残留量在肉制品中不得超过30 mg/kg，酱腌菜中不超过_________,婴儿奶粉中不得超过2 mg/kg。
6．代谢：绝大多数亚硝酸盐随___排出，但在特定条件下，即适宜的pH、温度和一定的微生物作用下，会转变成致癌物质——________。
三、泡菜的制作流程
1．原料加工
选取新鲜的蔬菜，进行修整、洗涤、_____，切分成_____________。
20 mg/kg
尿
亚硝胺
晾晒
条状或片状
2．配制盐水
盐水按清水与盐的质量比为______的比例配制好后____________备用。
3．装坛
将经过预处理的新鲜蔬菜混合均匀，装入坛内，装至______时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料等调味品，继续装至_________，再徐徐注入配制好的_______，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。
4．封坛发酵
盖好坛盖。在坛盖边沿的水槽中注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的_____环境。在发酵过程中要注意经常向水槽中补充水。发酵时间长短受室内_____的影响。
4∶1
煮沸冷却
半坛
八成满
盐水
无氧
温度
四、亚硝酸盐含量的测定
1．测定原理：在___________条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生________反应后，与N 1 萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行_____比较,可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
2．测定操作：配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→______。
盐酸酸化
重氮化
目测
比色
核心要点突破
泡菜发酵的阶段
泡菜发酵可分为三个阶段：
1．发酵初期：以不产酸的大肠杆菌和酵母菌活动为主，同时还有一部分硝酸还原菌活动。该时期利用了氧气，产生了厌氧环境，乳酸菌才开始活动。乳酸菌和乳酸的量都比较少，由于硝酸还原菌的活动，亚硝酸盐含量有所增加。
2．发酵中期：由于乳酸菌产生了大量乳酸，其他细菌活动受到抑制，只有乳酸菌活动强烈。此期乳酸菌数量达到高峰，乳酸的量继续积累。由于硝酸还原菌受抑制，同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐含量下降。所以亚硝酸盐在整个发酵过程中的含量变化趋势为：
3．发酵后期：由于乳酸的积累，酸度继续增长，乳酸菌活动也受到抑制。乳酸菌数量下降，硝酸还原菌完全抑制。
(1)不要误以为亚硝酸盐是硝化细菌将氨氧化产生的。
(2)牛奶发酵成酸奶是利用乳酸菌来完成的，乳酸菌属于细菌，而抗生素能抑制细菌细胞壁的形成，所以有抑制甚至杀死细菌的作用。
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：
例1
(1)制作泡菜的盐水时清水与盐的质量比约为________，盐水需煮沸并冷却后才能使用，原因是__________________________________________
_______________________________________；
试说明盐在泡菜制作中的作用：________________________________________。
(2)泡菜风味形成的关键在于________的加入。
(3)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：_________________________________________
______________________________________。
(4)发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量，原因是：
_________________________________________
_____________________________________。
(5)测定亚硝酸盐含量的方法是________。
【尝试解答】 (1)4∶1 加热煮沸的目的是为了杀灭杂菌，冷却后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响 盐有灭菌、渗出蔬菜中过多的水分以及调味的作用
(2)调味料
(3)泡菜坛子密封不严，或取食工具不卫生，或盐和水的比例不适当，都会引起杂菌滋生、泡菜变质
(4)发酵不同时期亚硝酸盐含量会发生变化，及时测定是为了把握取食泡菜的最佳时机
(5)比色法
【解析】 清水、盐比例应控制为4∶1，盐的主要作用是抑制微生物的生长、渗出蔬菜中的多余水分和调味作用。盐过多会影响泡菜口味，盐过少会滋生杂菌。坛子密封不严或取食工具不清洁也会造成泡菜被杂菌污染，发酵的不同时期亚硝酸盐含量会有变化，取食时应选择最佳时机。而测定亚硝酸盐含量一般采用比色法。
【探规寻律】 泡菜腌制过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化趋势(见下图)
【互动探究】 (1)泡菜制作过程中如何防止被污染？
(2)如何防止亚硝酸盐中毒？
【提示】 (1)泡菜制作过程中防止被污染的措施为：取样时用专用的洗净的筷子、小匙，专人专用，专人清洗，取样后迅速封坛等；为增加泡菜风味，可在装坛时再加入黄酒，配白酒、醋少许；加入维生素C可减少亚硝酸盐含量；在泡菜的腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量。温度过高，食盐用量不足10%、腌制时间过短等均容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。
(2)①腌制过程中必须严格选用含硝酸盐少、质量好、新鲜的蔬菜作原料。
②腌酸菜的温度不宜过高，以缩短亚硝酸盐高峰的出现时间。
③容器卫生干净，防止杂菌污染。
④不要反复使用老酸菜汁。
⑤食用腌菜应该避开亚硝酸盐高峰期。一般在腌制10 d后，亚硝酸盐的含量开始下降。
⑥含硝酸盐较多的蔬菜尽量低温贮存，减少胺类形成及人们对硝酸盐的摄入量。
测定亚硝酸盐含量操作中的几个问题
1．实验原理：亚硝酸盐遇到对氨基苯磺酸溶液和N 1 萘基乙二胺盐酸盐溶液时会呈现玫瑰红色。亚硝酸盐溶液的浓度不同，呈现的颜色深浅不一，溶液浓度高，颜色深些，浓度低，颜色浅些。
2．主要试剂的作用
(1)对氨基苯磺酸溶液与N 1 萘基乙二胺盐酸盐溶液：对氨基苯磺酸重氮法测量亚硝酸盐含量。
(2)提取剂(氯化镉、氯化钡、浓盐酸)：提取泡菜汁中的杂质，以利于比色。
(3)氢氧化铝乳液：进一步吸附泡菜汁中色素、杂质，使泡菜汁透明澄清，以便进行后续的显色反应。
(4)2.5 mol/L的氢氧化钠溶液：与泡菜汁中的部分物质形成沉淀。
特别提醒
在实验过程中，应比较不同时期亚硝酸盐含量的变化及其对泡菜质量的影响。比色后，如果发现样品液与标准液浓度不吻合，还应在已知浓度范围内，改变浓度梯度，进一步配制标准显色液，重新比色。
(2011年山东泰安市高二检测)某同学在泡菜腌制过程中每3～4天测一次亚硝酸盐的含量，其结果如下表：
泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化(mg/kg)
例2
(1)本实验所用测定亚硝酸盐含量的方法是________。
(2)关于亚硝酸盐含量测定原理的正确描述是
( )
A．重氮化→酸化→显色→比色
B．重氮化→酸化→比色→显色
C．酸化→重氮化→显色→比色
D．酸化→重氮化→比色→显色
(3)在下图中绘出1号坛泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化图。
(4)结合曲线和表中数据分析亚硝酸盐含量变化的原因。
(5)3个泡菜坛亚硝酸盐含量为何有差别？原因何在？在泡菜腌制过程中应如何减少亚硝酸盐的含量？
【尝试解答】 (1)比色法 (2)C
(3)如图
(4)由于泡菜在开始腌制时，坛内环境有利于杂种细菌的繁殖(包括一些硝酸盐还原菌)，这些细菌可以促进硝酸盐还原为亚硝酸盐。但随着腌制时间的延长，乳酸菌也大量繁殖，对硝酸盐还原菌产生一定的抑制作用，使其生长繁殖受到影响，同时形成的亚硝酸盐又被分解，造成泡菜中亚硝酸盐的含量又有所下降。
(5)三个泡菜坛中亚硝酸盐含量，2号坛最少，最多的为3号坛。3号坛亚硝酸盐含量多的原因可能是泡菜腌制的过程中被污染。在泡菜腌制过程中注意腌制时间，控制好温度和食盐用量。
【解析】 本实验的原理是在盐酸酸化条件下，发生重氮化反应后才能与显色剂发生反应，然后与已知浓度的标准显色液进行比较，估算出亚硝酸盐的含量。此外，本题解答时应注意分析各种数据的变化趋势，而不是着眼于某一个具体数值。亚硝酸盐的含量变化与腌制泡菜中的杂菌数量有密切的关系，杂菌越多，亚硝酸盐含量越高。
【易误警示】 辨析比较亚硝酸盐与食盐。
亚硝酸盐为白色粉末，颜色与食盐非常相似，味道咸涩，是有毒物质，它有缩短煮肉时间的作用，在适宜温度、pH和一定微生物的作用下可形成亚硝胺而引发癌症。
食盐为白色晶体，味道咸，常作调味品。在日常生活中最好将炊具、食品与亚硝酸盐分开放置，避免误食。
跟踪训练 测定泡菜中亚硝酸盐的含量的实验操作中，用不到的试剂是( )
A．对氨基苯磺酸溶液
B．N 1 萘基乙二胺盐酸盐溶液
C．氯化镉和氯化钡溶液
D．双缩脲试剂
解析：选D。双缩脲试剂用于蛋白质的鉴定。
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课题2
探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
课标领航
1．说出加酶洗衣粉的洗涤原理。
2．探讨温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响。
3．探讨不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的区别。
【重点】 加酶洗衣粉的洗涤原理及实验分析。
【难点】 三个相关的实验设计。
情境导引
加酶洗衣粉就是在合成洗衣粉中，加入0.2%～0.5%的酶制剂制成的。
我国在洗衣粉中添加的酶最主要是碱性蛋白酶。这种酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸。衣物上附着的血渍、汗渍、奶渍、酱油渍等污物，都会在碱性蛋白酶的作用下，结构松弛、膨胀解体，稍加搓洗，污迹就会从衣物上脱落。
核心要点突破
知能过关演练
课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
基础自主梳理
基础自主梳理
一、基础知识
1．加酶洗衣粉
(1)概念：是指含有_______的洗衣粉，目前常用的酶制剂有：_________、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。
(2)作用原理
①蛋白酶可将蛋白质最终水解为________的氨基酸或小分子肽。
酶制剂
蛋白酶
可溶性
②脂肪酶可将______最终水解为_____和脂肪酸。
③淀粉酶可将_____最终水解为麦芽糖和葡萄糖。
④纤维素酶可将纤维素最终水解为_______。
(3)与环境的关系：加酶洗衣粉降低了__________和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝______无磷的方向发展，减少了对环境的污染。
脂肪
甘油
淀粉
葡萄糖
表面活性剂
低磷
思考感悟
1．为什么用含碱性蛋白酶的洗衣粉较容易将血渍、奶渍洗涤掉？
【提示】 血渍、奶渍的主要成分是蛋白质。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子肽，使污迹容易从衣物上脱落。
2．普通洗衣粉
普通洗衣粉中含有磷，含磷污水的排放可能导致______和_____的大量繁殖，造成水体污染。
3．加酶洗衣粉洗涤效果的影响因素
影响酶活性的因素有温度、酸碱度和___________等，为此科学家通过__________生产出了能够耐酸、耐碱、________________和较高温度的酶，并制成酶制剂，使其与洗衣粉的其他成分隔离。
微生物
藻类
表面活性剂
基因工程
忍受表面活性剂
(1)普通洗衣粉和加酶洗衣粉
要控制洗衣粉的酶的有无为变量，其他条件一致,使普通洗衣粉处理污渍与加酶洗衣粉处理污渍形成_____实验。
(2)加酶洗衣粉的最适温度
________是自变量，不同的实验组之间形成______对照。
(3)不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果
变量是加酶洗衣粉的__________；污渍的种类、程度等应是完全相同的。
对照
温度
相互
种类不同
思考感悟
2．在使用加酶洗衣粉时为什么“切忌沸水冲溶”？
【提示】 加酶洗衣粉中的“酶”，其化学本质为蛋白质，并且它们的最适温度为50 ℃。沸水冲溶会使酶活性丧失，降低洗涤效果。
二、实验设计
1．遵循原则：__________原则和_____原则。
2．探究问题
普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍洗涤效果的区别。
单一变量
对照
核心要点突破
加酶洗衣粉和普通洗衣粉的相关问题
1．加酶洗衣粉和普通洗衣粉的比较
加酶洗衣粉 普通洗衣粉
成分 普通洗衣粉成分＋酶制剂(0.2%～0.5%) 主要含有表面活性剂、聚磷酸盐(水软化剂)、碱剂、漂白剂、荧光增白剂等
种类 ①单一加酶洗衣粉：加入一种酶制剂；②复合加酶洗衣粉：加入多种酶制剂 ①根据含磷量分为无磷和含磷洗衣粉；②根据洗涤效果分为普通和浓缩洗衣粉
作用 将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易溶于水，使污染物与纤维分开 “亲油基”与油污“抱成一团”，相互融合，形成亲水的微小胶团，然后油污与洗涤剂一起被清水冲掉
环境影响 污染轻甚至无污染 导致水体发生富营养化，破坏水质，污染环境
相同点 表面活性剂产生泡沫，将油脂分子分散开，水软化剂可以分开污垢
2.常用酶制剂及作用原理
洗涤原理 洗涤实例
蛋白酶 将蛋白质分解为易溶解或分散于洗涤液中的多肽或氨基酸 血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢
脂肪酶 把脂肪分解为较易溶解的甘油和脂肪酸 食品的油渍、口红
淀粉酶 把淀粉分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等 来自面条等污垢
纤维素酶 使纤维结构变得蓬松，使渗入到纤维深处的尘土和污垢与洗衣粉充分接触
3.影响洗涤效果的因素
酶制剂的种类，污物的类型，水温、水量、水质，衣物的质地、大小，洗衣粉的用量，浸泡和洗涤时间等。
(1)加酶洗衣粉需要水温在40～70 ℃之间为最好。
(2)不宜长期存放，一般存储期为半年，若超过一年或与三聚磷酸盐共存，酶的活力显著下降。
(3)不能与强酸或强碱混合使用，避免酶的活性降低或失活。
(4)添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质，使人患过敏性皮炎、湿疹等，应避免与这类洗衣粉长时间接触。
(2011年邵阳高二检测)普通洗衣粉与加酶洗衣粉的区别正确的是( )
A．普通洗衣粉中含磷，会污染环境
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
【尝试解答】 __A__
例1
【解析】 普通洗衣粉中含有磷，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。加酶洗衣粉中含有酶制剂，可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，减少对环境的污染。
【误区警示】 对于加酶洗衣粉，不要误认为只是单纯地加入了酶，而实际上加入的是酶制剂，即把酶经过一定的处理，使洗衣粉增强了洗涤效果，且减少了环境污染，这是与普通洗衣粉的本质区别。
跟踪训练 下列关于加酶洗衣粉的说法错误的是( )
A．洗衣粉中的酶是人工合成的无机催化剂
B．洗衣粉中的酶是生物工程的产物
C．加酶洗衣粉有保质期，时间长了，酶活性会降低或丧失
D．加酶洗衣粉中磷的含量比普通洗衣粉低
解析：选A。基因工程是生物工程的内容之一，洗衣粉中的酶是基因工程的产物，是微生物合成的一类蛋白质，所以加酶洗衣粉有一定的保质期，时间长了，酶的活性会降低或丧失，影响洗涤效果。加酶洗衣粉降低了表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，比普通洗衣粉中磷的含量低。
三个相关的实验流程
1．探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果的实验流程
2．探究加酶洗衣粉使用时的最适温度
3．探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果的实验流程
(2011年南京市高二质检)为了探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。
例2
水温/℃ 10 20 30 40 50
组别 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙
清除血渍时间/min 67 66 88 52 51 83 36 34 77 11 12 68 9 11 67
清除油渍时间/min 93 78 95 87 63 91 82 46 85 75 27 77 69 8 68
(1)提高洗衣粉去污能力的方法有______________；甲组在洗衣粉中加入了______________；乙组在洗衣粉中加入了__________。
(2)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有____________________。
(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80 ℃时洗涤同一种污渍，请比较这3组洗涤效果之间的差异，并说明理由。
______________________________________。
【尝试解答】 (1)加酶和适当提高温度
蛋白酶 蛋白酶和脂肪酶
(2)专一性
(3)没有差异，因为高温使酶失活
【解析】 本题主要考查了酶的作用及影响条件。在10～50 ℃的范围内，随着温度升高，酶的去污能力增强；加入酶的去污能力比未加酶的强，因此，通过加入酶和适当提高温度可以提高洗衣粉的去污能力。血渍中主要成分是血红蛋白，油渍中主要成分是脂肪，通过甲、乙两组去除血渍和油渍的能力比较可知，甲组加入了蛋白酶，乙组加入了蛋白酶和脂肪酶。两组去污能力存在差异，也正好说明酶具有专一性。酶在高温情况下会变性失活，所以，甲、乙、丙三组在水温为80 ℃时，效果一样。
【误区警示】 (1)对实验设计题的解题思路不清晰，这是经常出错的主要原因，首先从实验目的入手，确定好实验的自变量，而且控制好无关变量，其次合理安排实验程序，注意对照原则和等量原则的应用，最后分析实验结果得出结论。
(2)不要忽视双自变量问题，解题时对每一个自变量都要进行单独分析，找出它们所对应的因变量和观测指标，在分析其中一个自变量时，可以将另一个自变量作为常量(无关变量)。
跟踪训练 某同学进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果比较”的课题研究。实验设计如下：①设置两组实验，分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉；②两组实验的洗衣粉用量、被洗涤的衣物量、衣物质地、污染物性质和量、被污染的时间、洗涤时间、洗涤方式等全部相同，洗涤温度都为35 ℃；③根据污渍去除程度得出结论。这个实验设计中，错误的是( )
A．① B．①②
C．② D．②③
解析：选A。实验设计应该遵循单一变量原则，如加酶洗衣粉和普通洗衣粉；还要遵循等量原则，如选用材料、处理方式及时间等相同；同时考虑到对照原则和科学性原则，严格控制无关变量，然后根据洗涤效果得出结论。
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课题1 微生物的实验室培养
课标领航
1．举例说明有关培养基的基础知识。
2．概述无菌操作技术包括的主要内容。
3．能制备培养基，并进行微生物的分离和培养。
【重点】 培养基中各营养要素的作用及配制原则。
【难点】 微生物培养中的有关实验操作。
情境导引
拿破仑曾经说过，部队只有吃饱了才能行军。但是在行军过程中，却不能经常给士兵提供新鲜的食物，所以他决定出大价钱悬赏对此有所发明的人，结果，法军的一个叫弗朗屯斯·阿贝特的炊事班长赢得了这笔奖金。阿贝特保存食物的方法是这样的，把食物放在一个带盒子的玻璃罐中，然后进行蒸煮，在煮的过程中,不能把盖子拧紧。用蒸煮的方式杀死微生物，这实际上是高温消毒。盖子在煮时稍松，煮后拧紧，这样里面近似真空，微生物缺乏生长繁衍的环境，所以食物可长期不变质。这就是原始的罐头。
核心要点突破
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课题1 微生物的实验室培养
基础自主梳理
基础自主梳理
一、培养基的概念、种类及营养要素
1．概念：人们按照微生物对___________的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
2．种类：按照培养基的形态划分。
(1)液体培养基：配制成的_____状态的基质。
营养物质
液体
(2)固体培养基：配制成的_____状态的基质。在液体培养基中加入凝固剂，如琼脂，制成琼脂固体培养基，是实验室中最常用的培养基之一，微生物在其上面生长，可形成肉眼可见的_____，主要用于微生物的分离、鉴定等。
3．营养要素：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐，此外还要满足微生物生长对____、特殊营养物质以及氧气的要求。
固体
菌落
pH
二、无菌技术
1．获得纯净培养物的关键是防止__________的入侵，具体操作如下：
(1)对实验操作的_____、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。
(2)将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌。
(3)为避免周围环境中_________的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。
(4)实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与______________相接触。
外来杂菌
空间
微生物
周围的物品
2．消毒和灭菌
(1)消毒
①概念：使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或________一部分对人体有危害的微生物(不包括芽孢和孢子)。
②常用方法：______消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法等。
(2)灭菌
①概念：使用强烈的理化因素杀死物体内外_____的微生物。
②常用方法：灼烧灭菌、干热灭菌、___________灭菌。
内部
煮沸
所有
高压蒸汽
三、纯化大肠杆菌的无菌操作
本实验使用______________固体培养基进行大肠杆菌的纯化培养，可分成_____________和纯化大肠杆菌两个阶段进行。
1．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的一般步骤：计算、称量、溶化、_____、倒平板。
2．纯化大肠杆菌
(1)平板划线法：通过接种环在琼脂固体培养基表面__________的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
牛肉膏蛋白胨
制备培养基
灭菌
连续划线
(2)稀释涂布平板法：将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。
3．结果分析
(1)如果接种大肠杆菌的培养基上生长的菌落颜色、形状、大小基本一致，说明接种操作符合要求。
(2)若培养基上出现了其他菌落，则说明接种过程中____________未达到要求。
(3)未接种大肠杆菌的作为对照的培养基，在培养过程中若长出菌落，则说明培养基_______不彻底，实验失败。
无菌操作
灭菌
思考感悟
你还知道哪些微生物的接种技术？这些技术的核心是什么？
【提示】 微生物接种技术很多，除了最常用的平板划线法和稀释涂布平板法外，还包括斜面接种、穿刺接种等方法。虽然这些技术的操作方法各不相同，但是其核心都是要防止杂菌污染，保证培养物的纯度。
四、菌种保存
1．临时保藏法：适用于______使用的菌种。
(1)过程
①接种：将菌种接种到试管的_________培养基上,合适温度下培养。
②保藏：菌落长成后，放入4 ℃冰箱中。
③转移：每隔3～6个月，将菌种从旧的培养基上转移到新鲜的培养基上。
(2)缺点：菌种容易被_____或产生变异。
2．甘油管藏法：适用于需要_____保存的菌种。
操作：将培养的菌液与等体积灭菌后的_____混合均匀，放在－20 ℃的冷冻箱中保存。
频繁
固体斜面
污染
长期
甘油
核心要点突破
培养基
按照微生物对营养物质的不同需求，人们可以配制出供微生物生长和繁殖的营养基质，即培养基。
1．培养基的种类
培养基种类 特点 用途
液体培养基 不加凝固剂 工业生产
半固体培养基 加凝固剂，如琼脂 观察微生物的运动、分类鉴定
固体培养基 微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种
2.微生物所需的有机营养物质及其功能
碳源 氮源 生长因子
概念 凡能为微生物提供所需碳元素的营养物质 凡能为微生物提供所需氮元素的营养物质 微生物生长不可缺少的微量有机物
来源 无机碳源：CO2、NaHCO3等；有机碳源：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等 无机氮源：N2、氨、铵盐、硝酸盐等；有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨、氨基酸等 酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液
最常用来源 糖类，尤其是葡萄糖 铵盐、硝酸盐 维生素、氨基酸、碱基
作用 主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物；异养微生物的主要能源物质 主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物 酶和核酸的组成成分
3.配制培养基所遵循的原则
(1)目的要明确，要根据所培养的微生物的种类、培养的目的选择原料。
(2)营养要协调，配制培养基时必须要注意各种营养物质的浓度和比例，否则会产生不良后果。
(3)pH要适宜，这是因为各种微生物适宜生长的pH范围不同。
(2011年南京市高二检测)科学家发现家蝇体内存在一种抗菌活性蛋白，这种蛋白质具有极强的抗菌能力，受到研究者重视。
(1)可用金黄色葡萄球菌来检验该蛋白质的抗菌特性.抗菌实验中所用培养基中的牛肉膏和蛋白胨主要为细菌生长提供__________和__________。
(2)分别在加入和未加入该抗菌蛋白的培养基中接种等量菌液。培养一定时间后，比较两种培养基中菌落的__________，确定该蛋白质的抗菌效果。
(3)细菌培养常用的接种方法有_________________和________________。实验结束后，对使用过的培养基应进行__________处理。
例1
【尝试解答】 (1)碳源 氮源 (2)数量 (3)平板划线法 稀释涂布平板法 灭菌
【解析】 牛肉膏和蛋白胨都是天然培养基成分，含有丰富的蛋白质、糖类等营养成分，可以为微生物的生长提供碳源和氮源以及生长因子；在培养细菌时，往往采用平板划线法和稀释涂布平板法进行接种；操作过程中用完的培养基都要进行灭菌处理，以防止污染环境和对人造成感染。
【探规寻律】 (1)在微生物所需要的化合物中需要量最大的是碳源。对异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。
(2)灭菌所依据的原理基本都是使菌体内的蛋白质和核酸发生变性，从而达到杀菌的效果。
(3)消毒时一般不能杀死微生物的芽孢的原因是：芽孢是细胞生长发育后期，在细胞内形成的一个圆柱或椭圆形 、厚壁、含水量极低、抗逆性很强的休眠体，它抗热、抗化学药物、抗静水压的能力极强。
跟踪训练 (2011年泰安市高二检测)下表是关于几种微生物能利用的碳源物质和氮源物质的描述，描述错误的微生物有几种( )
硝化细菌 圆褐固氮菌 甲烷氧化菌 乳酸菌
碳源物质 CO2 CO2 葡萄糖 葡萄糖
氮源物质 NH3 N2 尿素 N2
A.1种 B．2种
C．3种 D．4种
解析：选C。硝化细菌为化能自养型，以CO2为碳源，以NH3为氮源。圆褐固氮菌为异养固氮菌，碳源为含碳有机物，氮源为分子态氮。甲烷氧化菌对碳源要求严格，只能是甲烷或甲醇。乳酸菌不能固氮，其氮源不可能是N2。
微生物培养中有关实验操作的注意事项
1．倒平板操作
(1)培养基灭菌后，需冷却至50 ℃左右时才能倒平板，原因是琼脂在44 ℃以下凝固。
(2)培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不要完全打开。
(3)整个操作过程要在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。
(4)平板冷凝后要倒置的原因：防止皿盖上的冷凝水落入培养基，造成污染。
(5)若倒平板时，培养基溅在皿盖和皿底之间的部位，这个平板应丢弃。
2．平板划线操作
(1)第一次划线及每次划线之前都需灼烧接种环灭菌，划线操作结束仍需灼烧接种环，每次灼烧目的如下表：
第一次灼烧 每次划线之前灼烧 划线结束灼烧
目的 避免接种环上可能存在的微生物污染培养物 杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，使每次划线的菌种来自上次划线末端 杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者
(2)灼烧接种环之后，要等其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。
(3)划线时最后一区域不要与第一区域相连。
(4)划线用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破。
3．稀释涂布平板操作
(1)稀释操作时：每支试管及其中9 mL水、移液管均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰1～2 cm处。
(2)涂布平板时：稀释涂布平板的操作比较复杂，且各个细节均需保证“无菌”，应特别注意：
①酒精灯与培养皿的距离要合适；
②吸管头不要接触任何其他物体；
③吸管要在酒精灯火焰周围使用。
特别提醒
(1)移液管需要经过灭菌。操作时，移液后用手指轻压上端的橡皮头，吹吸三次，使菌液与水充分混匀。
(2)将涂布器末端浸在盛有体积分数为70%的酒精的烧杯中。取出时，要让多余的酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃。
(3)操作中一定要注意防火！不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中。以免引燃其中的酒精。
(2)设置对照组，将葡萄汁进行高压灭菌，分别装入A、B两个发酵瓶，并各留有1/3空间，A组加入酵母菌，B组不加，进行发酵，可证明葡萄酒的产生是由于酵母菌的作用。证明葡萄汁中有醋酸生成，简单易行的方法是品尝或用pH试纸鉴定。
(3)制作的葡萄酒色泽鲜艳、爽口、柔和、有浓郁的果实香味；果醋为琥珀色或棕红色，具有独特的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。
微生物与人类关系密切。虽然有些微生物能使动植物患病，但多数微生物对人类是有益的。请回答下列问题：
(1)培养微生物的培养基配方中一般含有水、碳源、氮源和无机盐。从土壤中分离分解尿素的细菌时，培养基中加的唯一氮源为________，这种培养基称为选择培养基。
(2)在制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的倒平板操作时，平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
________________________________________。
例2
(3)微生物接种的方法很多，最常用的是平板划线法和________法。在用平板划线法接种时，为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环___________________________________________
_______________________________________。
在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？
___________________________________________
________________________________________。
【尝试解答】 (1)尿素 (2)皿盖上会凝有水珠，防止水珠落入培养皿造成污染，还可使培养基表面的水分更好地挥发 (3)稀释涂布平板 第一步灼烧接种环是防止接种环上有其他微生物而污染培养基。每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次接种时留下的菌种，使下一次划线时接种环上的菌种直接来自上次划线的末端，以便通过多次划线后，得到单个的菌落 划线结束后仍要灼烧接种环以免菌种对环境造成污染
【解析】 从土壤中分离出分解尿素的细菌，需用选择性培养基，唯一的氮源是尿素。接种过程中，最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法两种方法。每次划线前都要灼烧接种环的目的是杀死上次接种时留下的菌种，使下一次划线时接种环上的菌种直接来自上次划线的末端，以便通过多次划线后，得到单个的菌落。操作的第一步和最后一步需灼烧接种环的目的分别是防止接种环上有其他微生物而污染培养基、以免菌种对环境造成污染。
【互动探究】 (1)平板划线法和稀释涂布平板法有何区别？
(2)纯化大肠杆菌时需要注意哪些问题？
【提示】 (1)这两种方法都是分离微生物的方法。如果需要分离的微生物在混合样品中数量很少时，使用平板划线法分离很难奏效；若采用稀释涂布平板法则能使分离对象在选择培养基上大量繁殖，得到所需的微生物。
(2)①每次划线之前都要将接种环上的剩余物质烧掉以灭菌，整个操作完成后也要将接种环灭菌。
②接种环灼烧完成后，要等到其冷却后才能用于接种，以防培养基溶化、划线不整齐或杀死菌种。
③第二次划线时，要从上一次划线的末端开始，使微生物随划线次数的增加而减少，并逐步分散，最后可在平板表面得到单个菌落。
④用涂布法接种时，将涂布器的末端浸在盛有体积分数为70%的酒精的烧杯中，取出时要让多余的酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃。
⑤操作过程都要在火焰附近的无菌区进行。
⑥整个过程中要注意防火。
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课题2
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
课标领航
1．举例说明什么是选择培养基，并研究培养基对微生物的选择作用。
2．设置重复组和对照组，对土壤中分解尿素的细菌进行分离和计数。
【重点】 选择培养基的作用。
【难点】 菌落数目的统计。
情境导引
德国著名化学家维勒是尿素的发现者。他在一次实验中，意外地发现在金属氰化物和氨水相互作用时，经温水加热，容器的底部出现了一些白色的沉淀物。一种强烈的好奇心驱使他要探个究竟，他紧紧抓住这种新的实验现象，反复实验研究，精心论证，经过近四年的艰苦努力，终于在1828年查明，金属氰化物和氨水相互作用，首先生成的物质是氰酸铵，氰酸铵经加热就会转化为尿素。
核心要点突破
知能过关演练
课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
基础自主梳理
基础自主梳理
一、研究思路
1．自然界中目的菌株的筛选
(1)依据：根据它对___________的要求，到相应的环境中去寻找。
(2)实例：PCR技术过程中用到的耐高温的Taq DNA聚合酶，就是从热泉中筛选出来的Taq细菌中分离到的。
生存环境
2．实验室中目的菌株的筛选
(1)理论依据
人为提供有利于____________生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时抑制或阻止其他微生物生长。
(2)选择培养基
指在微生物学中，允许_____种类的微生物生长，同时_____或阻止其他种类微生物生长的培养基。
目的菌株
特定
抑制
3．统计菌落数目
(1)常用方法：___________法。
①统计依据
a．当样品的__________足够高时，培养基表面生长的一个菌落来源于样品稀释液中的一个____。
b．通过统计平板上的菌落数来推测样品中大约含有的活菌数。
②注意事项：为保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。
(2)其他方法：利用_________直接计数。
4．设置对照
目的是排除实验组中______________对实验结果的影响，提高实验结果的可信度。
活菌计数
稀释度
活菌
显微镜
非测试因素
二、实验设计
1．土壤取样
(1)土壤要求：富含_______、pH接近____且潮湿。
(2)取样部位：距地表约3～8 cm的土壤层。
2．样品处理
样品的___________直接影响平板上生长的______，选用一定稀释范围的样品液进行培养，保证菌落数在30～300之间，便于计数。
有机质
中性
稀释程度
菌落
3．微生物的培养与观察
将培养基平板放于30～37 ℃温室中培养1～2天，每隔24 h统计一次______数目，最后选取数目稳定时的记录作为结果。
4．细菌的计数
当菌落数目稳定时，取同一_______下的至少3个平板进行计数，求出平均值，并根据所对应的公式计算出样品中细菌的数目。
菌落
稀释度
三、结果分析与评价
1．培养物中是否有杂菌污染以及选择培养基是否筛选出菌落
______的培养皿在培养过程中没有菌落生长，说明培养基没有被杂菌污染。牛肉膏培养基的菌落数目明显_____选择培养基的数目，说明选择培养基已筛选出一些菌落。
2．样品的稀释操作是否成功
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。
对照
大于
3．重复组的结果是否一致
如果学生选取的是同一种土样，统计的结果应该_____。
四、操作提示
1．无菌操作
(1)取土样的用具在使用前都需要_____。
(2)应在火焰旁称取土壤，并在火焰附近将土样倒入烧瓶中，塞好棉塞。
(3)在_______土壤溶液的过程中，每一步都要在_____旁操作。
接近
灭菌
稀释
火焰
2．做好标记
本实验使用的______和试管比较多，为避免混淆，最好在使用前就做好标记。
3．规划时间
对于耗时较长的生物实验，要事先规划时间，以便提高工作效率，在操作时更加有条不紊。
五、课题延伸
细菌合成的_____将尿素分解成氨，使培养基的碱性增强。在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂培养细菌，若指示剂变___，可确定该种细菌能够分解尿素。
平板
脲酶
红
核心要点突破
选择培养基
选择培养基：在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进需要的微生物的生长。目的是从众多微生物中分离出所需要的微生物.
1．加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌。
2．加入高浓度的食盐溶液可得到金黄色葡萄球菌.
3．如培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物，因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。
4．当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。例如，石油是惟一碳源时，可以抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，达到分离出能消除石油污染的微生物的目的。
5．改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生物的目的，如将培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物。
(2011年青岛市高二检测)氯苯化合物是重要的有机化工原料，因其不易降解，会污染环境。某研究小组依照下列实验方案(图1)筛选出能高效降解氯苯的微生物SP1菌，培养基配方如表1。
图1
例1
表1 培养基的组成
液体培养基 蛋白胨 牛肉膏 氯苯 氯化钠 硝酸铵 无机盐(无碳) 蒸馏水
Ⅰ号 10 g 5 g 5 mg 5 g － － 1 L
Ⅱ号 － － 50 mg 5 g 3 g 适量 1 L
Ⅲ号 － － 20～80 mg 5 g 3 g 适量 1 L
(1)配制Ⅱ号固体培养基时，除添加Ⅱ号液体培养基成分外，还应添加1%的__________。
(2)培养基配制时，灭菌与调pH的先后顺序是__________。
(3)从用途上来说，Ⅰ号培养基和Ⅱ号培养基分别属于__________培养基和__________培养基。在Ⅱ号培养基中，为SP1菌提供氮源的成分是__________。
(4)在营养缺乏或环境恶劣时，SP1的菌体会变成一个圆形的休眠体，这种休眠体被称为__________。
(5)将SP1菌接种在含不同浓度氯苯的Ⅲ号培养液中培养，得到生长曲线(如图2)。从图2可知SP1菌在________培养条件下最早停止生长，其原因是_________________________________。
图2
【尝试解答】 (1)琼脂 (2)先调pH，后灭菌
(3)通用 选择 硝酸铵 (4)芽孢
(5)20 mg/L 氯苯 碳源最早耗尽
【解析】 (1)固体培养基必须含有适量的琼脂。
(2)配制培养基时应先调pH后灭菌。
(3)Ⅰ号培养基是为了获得更多的菌株，属于通用培养基，Ⅱ号培养基是为选择出SP1菌株，属于选择培养基，Ⅱ号培养基成分中含N物质为硝酸铵，则应由它为SP1菌株提供氮源。
(4)在恶劣环境下一些菌体会形成芽孢休眠体，来度过不良环境。
(5)SP1菌株是以氯苯为碳源，当氯苯消耗尽菌株因缺少碳源而不能继续生存，故氯苯含量越少，SP1菌株越早停止生长。
跟踪训练 某种细菌必须从环境中摄取亮氨酸才能正常生活，此菌株对链霉素敏感(即缺乏抗性)。实验者用诱变剂处理此种菌株，欲从经处理的菌株中筛选出不依赖亮氨酸且对链霉素不敏感(即有抗性)的变异类型，则应选用的培养基是下表中的( )
选项 亮氨酸 链霉素
A ＋ ＋
B ＋ －
C － ＋
D － －
注：①表格中“＋”表示加入，“－”表示未加入；②4种培养基除添加亮氨酸和链霉素有差异外，其他成分及条件均相同且适合细菌生长。
解析：选C。解答本题首先必须弄清选择的目标是要选出不依赖亮氨酸且对链霉素有抗性的菌株，因此培养基要针对目的菌株的上述两个特点配制：无亮氨酸(不依赖，能存活)，有链霉素(有抗性，对链霉素不敏感，其存在不影响其生存)。
显微镜直接计数法与稀释涂布平板法的比较
显微镜直接计数法是利用血球计数板在显微镜下直接计数，是一种常用的微生物计数方法。此法是将经过适当稀释的菌悬液放在血球计数板的载玻片与盖玻片之间的计数室中，在显微镜下进行计数。由于计数室的容积是一定的(0.1 mm3)，所以可以根据在显微镜下观察到的微生物数目来换算成单位体积内的微生物总数目。
由于此法计得的是活菌和死菌的总和，故又称为总菌计数法。此法的优点是直观、快速，但需要与血球计数板配套使用，且计数随机性大，所以对菌体数量不能做出较为宏观、全面的反映。
平板菌落计数法通常做梯度稀释，所以计数的线性范围大。由于是菌悬液涂布，所以比较均匀，能较好地反映菌落的疏密程度，重复性、平行性好，是经典的计数方法。但需要平板上长出菌落一段时间后才能计数，因此速度慢是最大的缺点。
某同学在稀释倍数为106的培养基上测得平板上的菌落数的平均值为234，那么每毫升样品中菌落数是(涂布平板时所用稀释液的体积为0.1 mL)( )
A．2.34×108 B．2.34×109
C．234 D．23.4
【尝试解答】 __B__
例2
【解析】 稀释倍数为106,0.1 mL稀释液的菌落数的平均值为234，则每毫升样品中菌落数就为234/0.1×106＝2.34×109。
【易误警示】 在设计实验时，一定要涂布至少3个平板作为重复组；在分析实验结果时，一定要考虑所设置的重复组的结果是否一致，如果结果差别过大，则意味着操作有误，需重新实验。
跟踪训练 用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数，在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下几种统计结果，正确的是( )
A．涂布了1个平板，统计的菌落数是230
B．涂布了2个平板，统计的菌落数是215和260，取平均值238
C．涂布了3个平板，统计的菌落数分别是21、212和256，取平均值163
D．涂布了3个平板，统计的菌落数分别是210、240和250，取平均值233
解析：选D。在设计实验时，一定要涂布至少3个平板，作为重复组，才能增强实验的说服力与准确性，所以A、B两项不正确。C项虽涂布了3个平板，但是，其中1个平板的计数结果与另两个相差太远，说明在操作过程中可能出现了错误，因此，不能简单地用3个平板的计数值求平均值。
知能过关演练
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课题2 腐乳的制作
课标领航
1．说明腐乳制作的科学原理。
2．设计并完成腐乳的制作。
3．分析影响腐乳品质的条件。
【重点】 腐乳的制作流程。
【难点】 腐乳制作的发酵机理。
情境导引
为何臭豆腐“闻着臭，吃着香”呢？原来是豆腐在发酵时，毛霉菌种在较高温度的作用下，使豆腐中的蛋白质分解成含硫氨基酸，进而分解成少量的硫化氢气体，硫化氢有刺激性的臭味，因而叫臭豆腐。由于臭豆腐中含有大量的氨基酸，而氨基酸有鲜美的味道，所以臭豆腐的“臭”并不影响它的“香”，吃起来也就回味无穷了。
核心要点突破
知能过关演练
课题2 腐乳的制作
基础自主梳理
基础自主梳理
一、毛霉的生物学特征和腐乳的制作原理
1．形态特点：______。
2．生活方式：_________型。
3．发酵原理：毛霉等微生物产生的_______能将豆腐中的蛋白质分解成小分子肽和氨基酸；脂肪酶能将脂肪水解为________________。在多种微生物的_____作用下，普通的豆腐转变为腐乳。
丝状
异养需氧
蛋白酶
甘油和脂肪酸
协同
思考感悟
1．为什么臭豆腐“闻着臭、吃着香”？
【提示】 豆腐经多种微生物的协同作用，蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪被分解成甘油和脂肪酸，并形成具有芳香气味的物质；细菌进行发酵产生具有浓烈臭味的含硫化合物等。所以臭豆腐“闻着臭、吃着香”。
二、腐乳的制作流程
1．让豆腐上长出毛霉
(1)毛霉的来源：空气中的___________。
(2)需控制条件：温度____________，并保持一定的_____。
2．加盐腌制
(1)操作：将长满毛霉的豆腐块_____整齐地摆放在瓶中，同时逐层加盐，随着层数的加高而____________，接近瓶口表面的盐要_____一些。
(2)目的：析出豆腐中的水分，利于___________，同时盐也能_____微生物的生长。
毛霉孢子
15～18 ℃
湿度
分层
增加盐量
铺厚
豆腐块变硬
抑制
思考感悟
2．加盐时，盐加多了或加少了各会出现什么现象？
【提示】 盐浓度过高，影响腐乳口味和品质；盐浓度低，不足以抑制微生物生长。
3．加卤汤装瓶
(1)卤汤的组成：由酒及各种香辛料配制而成。
(2)装瓶：①所用玻璃瓶要________并用____消毒.
②装瓶时，要_________。封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯火焰，以防止污染。
(3)目的
①加酒可以_______微生物的生长，同时使腐乳具有__________。
②香辛料可以调制__________，也具有_________的作用。
洗刷干净
沸水
迅速小心
抑制
独特香味
腐乳的风味
防腐杀菌
思考感悟
3．影响腐乳风味的因素有哪些？
【提示】 豆腐的含水量、发酵条件及装罐时加入的辅料等都会影响腐乳的风味。
核心要点突破
腐乳的制作
1．制作流程
(1)将豆腐切成3cm×3cm×1cm的若干块。所用豆腐的含水量为70%左右，水分过多则腐乳不易成形。
(2)将豆腐块平放在铺有干粽叶的盘内，粽叶可以提供菌种，并能起到保温的作用。每块豆腐等距离排放，周围留有一定的空隙。豆腐上面再铺上干净的粽叶。气候干燥时，将平盘用保鲜膜包裹，但不要封严，以免湿度太高，不利于毛霉的生长。
(3)将平盘放入温度保持在15～18 ℃的地方。毛霉逐渐生长，大约5 d后豆腐表面丛生着直立菌丝。
(4)当毛霉生长旺盛并呈淡黄色时，去除包裹平盘的保鲜膜以及铺在上面的粽叶，使豆腐块的热量和水分能够迅速散失，同时散去霉味。这一过程一般持续36 h以上。
(5)当豆腐凉透后，将豆腐间连接在一起的菌丝拉断，并整齐排列在容器内，准备腌制。
(6)将广口玻璃瓶刷干净后，在高压锅中用100 ℃蒸汽灭菌30 min。长满毛霉的豆腐块(以下称毛坯)与盐的质量比为5∶1。将培养毛坯时盘没长直立菌丝的一面统一朝向玻璃瓶一面，将毛坯分层摆放在容器中。分层加盐，并随层数的加高而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以防止杂菌从瓶口进入。约腌制8 d。
(7)将黄酒、米酒和糖，按口味不同而配以各种香辛料(如胡椒、花椒、八角茴香、桂皮、姜、辣椒等)混合制成卤汤。卤汤酒精含量控制在12%左右为宜。
(8)将卤汤和辅料加入广口瓶后，将瓶口用酒精灯加热灭菌，用胶条密封。在常温情况下，一般六个月可以成熟。
2．结果分析
实验成功的标准是：前期发酵后豆腐的表面长有菌丝，后期发酵制作基本没有杂菌的污染，成熟的腐乳应色泽基本一致、味道鲜美、咸淡适口、无异味、块形整齐、厚薄均匀、质地细腻、无杂质。
3．注意事项
(1)控制好盐和酒的用量以防止杂菌污染。
(2)控制盐、酒的用量、发酵的温度、发酵时间的长短以及香辛料等因素，以调节腐乳的风味。
(2011年威海市高二检测)请根据腐乳制作的流程图回答下列问题。
例1
(1)加盐腌制时要注意的是_____________________________________。加盐的作用是______________________________________；
加盐时要控制用量，盐的浓度过高则__________________，盐的浓度过低则____________________。
(2)配制卤汤加酒的作用是______________________。其中酒的含量应控制在________左右，酒精含量过高时，________________________；酒精含量过低则______________________。香辛料的作用是_______________________________________。
(3)用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要________。加入卤汤后，要用胶条密封，密封时最好将瓶口通过酒精灯火焰，防止________。
【尝试解答】 (1)逐层加盐，随层数的加高而增加盐量，接近瓶口时要多加一些 可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，还可以抑制微生物的生长避免豆腐块腐败变质 会影响腐乳的口味 不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败变质 (2)抑制微生物的生长，同时能使腐乳具有独特的香味 12% 腐乳成熟的时间将延长 不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质 调制腐乳的风味和防腐杀菌 (3)用沸水消毒 瓶口被污染
【解析】 本题主要考查影响腐乳风味和质量的因素。盐、酒、香辛料、杂菌污染均可影响腐乳的风味，因此在制作时要特别注意。
【易误警示】 (1)用盐腌制时，注意控制盐的用量。盐的浓度过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高，会影响腐乳的口味。(2)腌渍8 d，除去盐水，放置过夜，使每块腐乳坯干燥收缩，才好配料。
跟踪训练 下列关于腐乳制作的描述中，错误的是( )
A．在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶的微生物参与
B．含水量大于85%的豆腐利于保持湿度，适于制作腐乳
C．加盐和加酒都能抑制微生物的生长
D．密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
解析：选B。微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸。含水量为70%左右的豆腐适于制作腐乳，含水量过高的豆腐制腐乳不易成形。加盐和加酒都能防止杂菌污染，避免豆腐块腐败变质。越接近瓶口，杂菌污染的可能性越大，因此密封瓶口前最好将瓶口通过酒精灯火焰以防杂菌污染。
腐乳制作的发酵机理
以大豆为原料制作腐乳的过程主要是豆腐所含的蛋白质发生生物化学反应的过程。酿造腐乳的主要生产工序是将豆腐进行前期发酵和后期发酵。
1．前期发酵
(1)主要变化：毛霉在豆腐(白坯)上的生长。
(2)条件：发酵温度为15～18 ℃。
(3)作用
①使豆腐表面有一层菌膜包住，形成腐乳的“体”。
②毛霉分泌以蛋白酶为主的各种酶，有利于将豆腐所含有的蛋白质水解为各种氨基酸。
2．后期发酵
(1)实质：酶与微生物协同参与生化反应的过程。
(2)主要变化：
` 根据腐乳的制作流程，回答腐乳发酵过程中的有关问题：
(1)在腐乳的自然发酵过程中没有专门接种毛霉，而毛霉仍起主要作用的原因是________________________________________________________________________。
(2)腐乳的类型主要有__________、__________和__________。“异臭奇香”的腐乳属于上述中的__________，“臭”的原因是________________________________________________________________________。
例2
不同类型的腐乳在制作时的关键区别是__________________________________________
_________________________________________。
(3)在制作腐乳过程中为了防止杂菌污染，常采取的措施是___________________________________________
_________________________________________。
【尝试解答】 (1)①毛霉分布广泛，在数量上占据一定优势；②毛霉生长迅速，能在短时间内占据豆腐块，形成种群优势；③人工控制的外部条件适合毛霉生长
(2)红方 糟方 青方 青方 腐乳发酵时产生了具浓烈臭气的硫化物 豆腐含水量的不同，发酵条件的不同及装罐时加入的辅料不同
(3)①将发酵瓶洗干净煮沸；②装瓶时动作要迅速小心；③封瓶时将瓶口通过酒精灯的火焰
【解析】 (1)豆腐发酵的菌种来自空气中各种微生物的孢子和芽孢等，但由于毛霉分布广泛，空气中孢子数量较多。毛霉孢子落到豆腐上能迅速长出菌丝，包括豆腐表面的直立菌丝和豆腐内的匍匐菌丝，能很快形成种群优势，而其他微生物生长缓慢，等其他微生物开始生长时，发酵已基本结束。
(2)腐乳制作时，由于发酵条件和添加辅料不同，可呈现不同口味和颜色。
(3)腐乳制作时易被污染，常用的灭菌方法有煮沸、灼烧等。
【探规寻律】 (1)卤汤直接关系到腐乳的色、香、味，卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的，加酒可抑制微生物的生长，同时能使腐乳具有独特的香味；香辛料可以调制腐乳的风味，也具防腐杀菌的作用。
(2)酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。酒精含量越高，对蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延长；酒精含量过低，蛋白酶的活性高，加快蛋白质的水解，杂菌繁殖快，豆腐易腐败，难以成块。
跟踪训练 (2011年南京市高二检测)下列豆腐“毛坯”装瓶时的操作中，正确的是(多选)
( )
A．动作要迅速小心
B．加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封
C．加入卤汤后，瓶口不用密封，因为其内有盐，不会再滋生其他微生物
D．封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯火焰
解析：选ABD。装瓶和加卤汤时，要防止杂菌的进入，所以动作要迅速，并且瓶口要密封，并在酒精灯火焰上灭菌；虽然腌制过程中加了比较多的食盐，但是仍然会有一些杂菌可以在里面生存，比如金黄色葡萄球菌可以在15%的食盐溶液中生存。
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课题3 酵母细胞的固定化
课标领航
1．说出固定化细胞和固定化酶的作用和原理。
2．尝试制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。
3．结合必修教材有关酶的性质及作用特点等分析固定化酶和固定化细胞在生产实践中的优越性。
【重点】 固定化细胞和固定化酶的作用及原理。
【难点】 固定化酵母细胞的制备。
情境导引
20世纪70年代后期出现了固定化细,胞技术。通过各种方法将细胞与一定的载,体结合，使细胞仍保持原有的生物活性，这,一过程称为细胞的固定化。固定化细胞仍,能进行正常的生长、繁殖和代谢，可以像游,离的细胞一样用于发酵生产。1976年，法国科学家首次用固定化酵母菌细胞生产啤酒和酒精。
核心要点突破
知能过关演练
课题3 酵母细胞的固定化
基础自主梳理
基础自主梳理
一、固定化酶的应用实例
1．能将葡萄糖转化为果糖的酶是________________，该酶稳定性好。
2．反应柱上的孔应满足_______无法通过，反应溶液可以自由通过。
二、固定化酶和固定化细胞技术
1．概念：利用_______或_______方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
葡萄糖异构酶
酶颗粒
物理
化学
2．方法：包括________、化学结合法和_____________。细胞多采用_________固定化，而酶多采用__________和物理吸附法固定化。
3．载体：包埋法固定化细胞常用的是___________载体材料，如明胶、琼脂糖、_________、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺。
4．优点
(1)固定化酶既能与________接触，又能与______分离，可以反复利用。
(2)固定化细胞技术制备的成本更低，操作更容易。
包埋法
物理吸附法
包埋法
化学结合
海藻酸钠
反应物
产物
微生物细胞
思考感悟
为什么酶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？
【提示】 细胞体积大，而酶分子很小，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。
三、实验操作程序
1．酵母细胞的活化：向干酵母中加入_______，使其恢复正常的__________。
2．配制CaCl2溶液。
3．配制海藻酸钠溶液。在加热时要用小火或___________。
4．海藻酸钠溶液与_________混合。
5．固定化酵母细胞。
6．用固定化酵母细胞发酵：将凝胶珠加入用于发酵的_______溶液后，发现有______产生，同时有酒味散发。
蒸馏水
生活状态
间断加热
酵母细胞
葡萄糖
气泡
核心要点突破
直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较
直接使用酶 固定化酶 固定化细胞
酶的种数 一种或几种 一种 一系列酶
常用载体 高岭土、皂土、硅胶、凝胶 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺
制作方法 化学结合固定化、物理吸附固定化 包埋法固定化
是否需要营养物质 否 否 是
直接使用酶 固定化酶 固定化细胞
催化反应 单一或多种 单一 一系列
反应底物 各种物质(大分子、小分子) 各种物质(大分子、小分子) 小分子物质
缺点 ①对环境条件非常敏感，易失活②难回收，成本高，影响产品质量 不利于催化一系列的酶促反应 反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降
优点 催化效率高、耗能低、低污染 ①既能与反应物接触，又能与产物分离②可以反复利用 成本低、操作容易
特别提醒
(1)固定化细胞使用的都是活细胞，因而为了保证其生长、增殖的需要，应该为其提供一定的营养物质。
(2)固定化细胞由于保证了细胞的完整性，因而酶的环境改变小，所以对酶的活性影响较小。
(2011年南京市高二检测)下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述中，正确的是( )
A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显
B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧
C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件
D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物
【尝试解答】 __A__
例1
【解析】 固定化酶耐受性比较好，和溶解氧没有关系；利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，需要固定化酶发挥作用，不需要提供营养条件；利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类既可以作为反应底物，也可以作为碳源来调节酵母菌的代谢方式。
【探规寻律】 (1)酶和细胞的固定方法容易混淆，酶分子很小，适于用化学结合法和物理吸附法固定；细胞个大，难以被吸附或结合，多采用包埋法固定。
(2)固定化细胞可以保证细胞的完整性，由于环境条件改变比较小，所以酶的活性较为稳定。
跟踪训练 下列关于固定化酶的说法，错误的是( )
A．固定化酶不能催化一系列反应
B．固定化酶可以再次利用，降低了生产成本
C．固定后的酶既能与反应物接触，又能与产物分离
D．固定化酶易溶于水
解析：选D。酶在水溶液中以自由的游离状态存在，被固定后便从游离状态变为牢固地结合于载体的状态，不溶于水；固定化酶催化反应单一，与反应物可以多次作用，有的达几十、几百次，甚至连续使用几年。
制备固定化酵母细胞的实验流程
特别提醒
(1)干燥的酵母水分含量较少，酵母菌处于休眠状态，此时酶的活性较低。
(2)CaCl2的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。
(2011年泰安市高二质检)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________。
例2
(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________________________________________________________________________。
【尝试解答】 (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)海藻酸钠浓度偏低 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
【解析】 该题以制备固定化酵母细胞的过程为载体，考查实验的操作程序、关键步骤、注意事项及有关试剂的作用。
(1)酵母菌在干燥时，处于休眠状态，需加水活化，否则制成的固定化酵母细胞在发酵时酶活性较低且酵母菌增殖缓慢。
(2)该实验的关键是海藻酸钠溶液的配制。
(3)如果海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。
(4)如果制作的凝胶珠颜色过浅呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败,需要再作尝试。
(5)由于酵母细胞个体较大，不易从包埋材料中漏出，故细胞的固定化一般采用包埋法。
(6)海藻酸钠胶体在CaCl2电解质溶液中发生聚沉，形成凝胶珠。
【互动探究】 如果要制作反复使用的固定化酵母细胞，应该在实验中注意哪些问题？
【提示】 固定化酵母细胞要能反复使用必须保证酵母菌具有非常高的活性，同时要防止微生物污染。注意事项：①酵母菌菌种要纯。②所有实验用具和材料要严格消毒。③实验时应注意控制温度，不宜过高，否则易杀死酵母菌。④应定期提供全面的营养物质，让酵母菌能够继续生长繁殖。
【易误警示】 (1)选用的干酵母要具有较强的活性，而且物种单一。
(2)酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应选择体积足够大的容器，防止酵母细胞的活化液溢出.
(3)溶解CaCl2时勿用自来水，以免杂质离子影响实验结果。
(4)海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键，因为如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠，如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，也会影响实验效果。
(5)将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞。
(6)固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠与酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。
知能过关演练
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课题1 菊花的组织培养
课标领航
1．说明植物组织培养的基本原理。
2．学习制备植物组织培养基的基本技术。
3．进行菊花或其他植物的组织培养。
【重点】 植物组织培养技术的理论依据和基本过程。
【难点】 实验操作过程。
情境导引
菊花是菊科菊花属多年生宿根草本植物，原产于我国。它花色繁多，品种丰富，具有很强的观赏价值，是目前世界上栽培最广的切花及盆花之一.它的繁殖可以用播种法、扦插法，分株法、组织培养法。在种苗生产上运用最广泛的方法是扦插和组织培养。
核心要点突破
知能过关演练
课题1 菊花的组织培养
基础自主梳理
基础自主梳理
一、植物组织培养的基本过程
1．理论基础：________________。
2．细胞分化：植物的个体发育过程中，细胞在_____、结构、生理功能上出现_____________的过程。
细胞的全能性
形态
稳定性差异
3．过程：______的植物组织或细胞脱分化,愈伤组织再分化,根、芽→完整植株。
(1)愈伤组织的特点：细胞排列疏松而无规则，是高度_________的呈无定形状态的_______细胞。
(2)脱分化：又叫_________，是由高度分化的植物组织或细胞产生_________的过程。
(3)再分化：__________继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。
离体
液泡化
薄壁
去分化
愈伤组织
愈伤组织
思考感悟
1．在生物体内，细胞并不表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官的原因是什么？
【提示】 细胞全能性表达的基本条件之一是离体状态。例如：植株上的分生组织细胞在体内只能进行分裂分化，形成不同的组织，但不能表达出全能性，这是基因选择性表达的结果。
二、影响植物组织培养的因素
1．内部因素
不同的植物组织，培养的难易程度_________；同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短等也会影响实验结果。
2．外部因素
(1)营养成分：常用的一种培养基是___________，主要成分包括：____________，如N、P、K、Ca、Mg、S；__________，如B、Mn等；有机物，如甘氨酸、维生素、蔗糖等。
差别很大
MS培养基
大量元素
微量元素
(2)植物激素：启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是________和______________，二者的浓度、使用的先后顺序及用量的比例等都会影响实验结果。
(3)其他因素：________________等。
三、实验操作
1．制备MS固体培养基：分为配制各种母液、配制培养基和_____三步。
生长素
细胞分裂素
pH、温度、光照
灭菌
思考感悟
2．MS培养基中各营养物质的作用是什么？
【提示】 微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必须的无机盐；蔗糖提供碳源，同时维持细胞的渗透压；甘氨酸、维生素等物质，主要是满足离体植物细胞的特殊营养要求。
2．外植体消毒：将菊花嫩枝茎段用流水冲洗后，用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，先用70%的酒精消毒6～7 s，再用________清洗，然后用0.1%的氯化汞溶液消毒1～2 min，最后再用无菌水至少清洗3次。
3．接种：接种操作都必须在_______旁进行。将菊花茎段插入_______时应注意方向，不要倒插。
无菌水
酒精灯
培养基
4．培养：最好在_______中培养。培养期间应定期消毒。培养温度控制在18～22 ℃，且每日用日光灯照射12 h。
5．移栽和栽培：移栽前用流水清洗根部的_______，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中。将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗生长情况，适时烧水，施肥，直至开花。
无菌箱
培养基
核心要点突破
植物组织培养的一般过程分析
过程名称 过程 形成体特点 条件
脱分化 由外植体形成愈伤组织 排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团 ①离体
②提供营养物质(有机物、无机物)
③提供激素
④提供其他适宜条件
再分化 由愈伤组织形成幼苗或胚状体结构 有根、芽或有生根发芽的能力
营养生长生殖生长 发育成完整的植物体 由根、茎、叶、花、果实、种子组成 栽培
美国科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株，如图所示，①开花的胡萝卜，②胡萝卜根的切片，③从根的切片分离的细胞，④由单个细胞分裂后形成的细胞团，⑤胚状体，⑥试管植物。
请分析：
(1)分离出来的胡萝卜根细胞成为细胞团是通过__________分裂方式来完成的。
例1
(2)细胞团中相同的细胞在发育成胚状体和植株的过程中，形态结构和生理功能逐渐向不同的方向发生了变化，这种现象叫做细胞的__________。
(3)本实验说明了植物细胞具有________________________________________________________________________。
(4)图示培育新的胡萝卜植株的技术在生物学上属于何种生殖方式？________________________________________________________________________。
【尝试解答】 (1)有丝 (2)分化 (3)全能性 (4)无性生殖
【解析】 通过读题和读图的结合，不难得出题干所给信息：离体的细胞最终形成了完整的植株，即植物组织培养的过程。该过程中涉及由单个细胞形成细胞团再到完整植株，因此要有细胞分裂和细胞分化，也充分体现了细胞的全能性。
【易误警示】 (1)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，然后进行生根培养，如果顺序颠倒，先诱导生根，就不易诱导生芽。
(2)试管苗应该进行见光培养。
(3)试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。
(4)试管苗光合作用能力低，在移栽前应给予较强光照闭瓶炼苗，以促进小苗向自养转化。
解析：选A。①②③④依次代表离体的植物组织或细胞、愈伤组织、根或芽、植株。愈伤组织生根还是发芽取决于激素的种类和浓度比例。当生长素/细胞分裂素比值较高时，有利于生根；反之，有利于生芽。要获得人工种子，应选③外包上人工种皮。
影响植物组织培养的因素
1．选材
不同的植物组织，培养的难易程度差别很大，烟草和胡萝卜的组织培养较为容易，而枸杞愈伤组织的芽诱导就比较难。对于同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短等也会影响实验结果。菊花的组织培养，一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。
2．培养基
植物组织培养常使用MS培养基，其主要成分包括：大量元素，如N、P、K、Ca、Mg、S；微量元素，如B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co；有机物，如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素以及蔗糖等。通常还需要添加植物激素。
3．植物激素
启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是生长素和细胞分裂素。两者的浓度、使用的先后顺序以及用量的比例等，都会影响实验结果。
4．其他因素
进行菊花组织培养，一般将pH控制在5.8左右，温度控制在18～22 ℃，并且每日用日光灯照射12 h。
回答下列有关植物组织培养的问题。
(1)用于植物组织培养的植物材料称为________.
(2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为 ________。
(3)在再分化阶段所用的培养基中，含有植物激素X和植物激素Y，逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示，据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：
例2
①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时，______________________________________；
②___________________________________。
③__________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中其主要作用是______________________；则植物激素X的名称是________。
(5)生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是________________________________。
【尝试解答】 (1)外植体 (2)去分化(脱分化)
(3)①未分化细胞群经分裂形成愈伤组织
②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，未分化细胞群分化形成芽
③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，未分化细胞群分化形成根
(4)促进细胞的生长(伸长)、分裂和分化 细胞分裂素
(5)组织培养形成试管苗的过程属于无性繁殖，后代不发生性状分离
【解析】 本题主要考查植物组织培养的相关知识。
(1)用于植物组织培养的材料叫外植体。
(2)植物组织培养的核心过程是脱分化与再分化，脱分化指由分化状态变为未分化状态，再分化指由未分化状态变为分化状态。
(3)仔细分析所给示意图，可知植物激素X与植物激素Y浓度比为l时，利于愈伤组织的形成，大于l时利于细胞群分化出芽，小于1时利于细胞群分化出根。
(4)生长素在植物组织培养中主要作用是促进细胞生长、分裂和分化，植物组织培养过程中除需要生长素外还需细胞分裂素，二者共同起作用。
(5)植物组织培养是一种无性繁殖技术，利于保持亲本的优良性状。
【探规寻律】 生长素与细胞分裂素的比值
高：利于根分化，抑制芽形成。
低：利于芽分化，抑制根形成。
适中：促进愈伤组织生长。
跟踪训练 下列关于影响植物组织培养的因素，说法正确的是( )
A．不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料培养的难易程度相同
B．在植物组织培养中，培养基中必须添加植物激素
C．植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是互相独立的
D．pH、温度、光照等条件对植物组织培养也特别重要
解析：选D。不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料也会因年龄、保存时间的长短等导致实验结果不同，故A错误；在植物组织培养中，培养基中常常要添加植物激素，但不是都必须添加植物激素，如菊花茎段组织培养不必添加植物激素，故B错；各种植物激素的作用是相互联系的，而不是互相独立的，故C错。
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课题3
血红蛋白的提取和分离
课标领航
1．概述凝胶色谱法、电泳法等分离大分子的基本原理。
2．能根据凝胶色谱过程中的现象和结果，评价实验操作的过程是否规范，分析实验结果。
3．尝试对血液中血红蛋白的提取和分离，体验从复杂的体系中提取生物大分子的基本过程和方法。
【重点】 凝胶色谱法、电泳法基本原理。
【难点】 实验操作的过程及分析。
情境导引
为年老多病的人注射丙种
球蛋白，可以在一定程度上增强
其身体的抵抗力。在动物体内，
丙种球蛋白和许多蛋白质混合
在一起。要获得纯净的丙种球蛋
白制品，就必须进行提取和分离。
电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现了样品中各种分子的分离。
核心要点突破
知能过关演练
课题3 血红蛋白的提取和分离
基础自主梳理
基础自主梳理
一、凝胶色谱法
1．概念：也称作分配色谱法，是根据__________质量的大小分离蛋白质的有效方法。
2．原理
(1)由微小的多孔球体构成的凝胶，内部有许多贯穿的通道。
相对分子
(2)由相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量_____的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢，而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在________移动，路程较短，移动速度较快，从而使相对分子质量不同的蛋白质分子得以分离。
二、缓冲溶液
1．作用：在一定范围内，抵制外界的________对溶液pH的影响，维持pH基本不变。
较小
凝胶外部
酸和碱
2．配制：由1～2种缓冲剂溶解于水中配制而成，通过调节缓冲剂的________就可以得到不同pH范围内使用的缓冲液。
三、电泳
1．概念：指________在电场的作用下发生迁移的过程。
2．原理：在一定的pH下，多肽、核酸等生物大分子的可解离基团会带上正电或负电，在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷_____的电极移动。
使用比例
带电粒子
相反
3．作用：电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身的大小、____的不同，使带电分子产生不同的____________，从而实现样品中各种分子的分离。
4．方法：常用的电泳方法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。
四、实验操作
1．样品处理：通过_______________、____________________、分离血红蛋白溶液等操作收集血红蛋白溶液。
(1)红细胞的洗涤：目的是去除杂蛋白。分离时采取低速短时间离心，直至上清液中没有黄色，表明红细胞已洗涤干净。
形状
迁移速度
红细胞的洗涤
血红蛋白的释放
思考感悟
1．洗涤红细胞时为什么不能用蒸馏水代替生理盐水？
【提示】 生理盐水能保持红细胞的渗透压稳定而不至于破裂。在未洗净血浆中的杂质蛋白前，红细胞如果提前破裂，就可能使血红蛋白与杂质血浆蛋白混在一起，加大了分离的难度。
(2)血红蛋白的释放：在蒸馏水和________的作用下，红细胞破裂，释放出血红蛋白。
甲苯
思考感悟
2．在血红蛋白释放过程中，加入蒸馏水和甲苯的目的是什么？
【提示】 (1)加入蒸馏水使红细胞吸水涨破。
(2)细胞膜的主要成分为磷脂，易溶于甲苯等有机溶剂，加入甲苯能加速红细胞破裂并释放出血红蛋白。
(3)分离血红蛋白溶液：把搅拌好的混合液离心后,将试管中的液体用滤纸过滤，除去脂溶性沉淀层,于分液漏斗中静置片刻后，分离出下层的红色透明液体。
2．粗分离：即透析
(1)方法：将血红蛋白溶液装入透析袋，将透析袋放入一定量适宜浓度的___________中，透析12 h.
(2)目的：将样品中分子较小的杂质除去。
(3)原理：透析袋能使小分子自由进出，而将大分子物质保留在袋内。
磷酸缓冲液
3．纯化：通过凝胶色谱柱将相对分子质量较大的杂质蛋白除去。操作如下：
(1)凝胶色谱柱的制作。
(2)凝胶色谱柱的装填
①材料：本实验使用的是交联葡聚糖凝胶。
②方法：凝胶用_______充分溶胀后，配成凝胶悬浮液，一次性缓慢倒入色谱柱内。不能有______存在；不能发生洗脱液流干露出凝胶颗粒的现象。
(3)样品的加入和洗脱
①a.准备：加样前，打开流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与________平齐，关闭出口。
蒸馏水
气泡
凝胶面
b．加样：用吸管小心地将1 mL透析后的样品加到色谱柱的顶端，注意不要破坏凝胶面。
c．加样后：打开下端出口，使样品渗入凝胶床内.
②洗脱：加入____________，打开下端出口，进行洗脱。
4．纯度鉴定：在鉴定的方法中，使用最多的是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
五、操作提示
1．红细胞的洗涤：洗涤次数、________与离心时间十分重要。洗涤次数过少，无法除去血浆蛋白：离心速度过高和时间过长会使_______等一同沉淀，达不到分离效果。
磷酸缓冲液
离心速度
白细胞
2．色谱柱填料的处理：商品凝胶使用前需直接放在洗脱液中膨胀，可以将加入其中的湿凝胶用________加热，加速膨胀。
3．凝胶色谱柱的装填：在装填凝胶柱时，不得有气泡存在。气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。
4．蛋白质的分离：如果红色区带__________地移动，说明色谱柱制作成功。
沸水浴
均匀一致
核心要点突破
解读实验原理
1．蛋白质分子在凝胶中的运动情况分析
相对分子质量大 相对分子质量小
直径大小 大于凝胶颗粒空隙直径 小于凝胶颗粒空隙直径
运动方式 垂直向下运动 无规则的扩散运动
运动速度 较快 较慢
运动路程 较短 较长
洗脱次序 先从凝胶柱中洗脱出来 后从凝柱中洗脱出来
2.电泳方法
琼脂糖凝胶电泳 聚丙烯酰胺凝胶电泳
由于琼脂糖本身不带电荷，各种分子在电场中迁移速率决定于所带电荷性质的差异及分子的大小、形状不同 在凝胶中加入SDS，使蛋白质解聚成单链，与各种蛋白质形成蛋白质—SDS复合物，使其迁移速率完全取决于分子的大小
(2011年聊城高二检测)有关凝胶色谱法和电泳法的说法正确的是( )
A．它们都是分离蛋白质的重要方法
B．它们的原理相同
C．使用凝胶色谱法需要使用缓冲溶液而电泳不需要
D．以上说法都正确
【尝试解答】 __A__
例1
【解析】 凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的一种有效方法；电泳法是利用待测样品中各种分子带电性质的差异和分子本身的大小、形状不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。这两种方法都用到缓冲溶液，以调节溶液的酸碱度。
【误区警示】 不同的蛋白质在凝胶色谱中有三种运动情况：
(1)分子很小，可进入凝胶全部内孔隙；
(2)分子很大，完全不能进入凝胶的任何内孔隙；
(3)分子大小适中，能进入凝胶内孔隙中孔径大小相应部分。
跟踪训练 下列各项中，一般不影响凝胶色谱法分离蛋白质的分离度的是( )
A．层析柱的高度
B．层析柱的直径
C．缓冲溶液
D．样品的分布
解析：选B。分离度取决于柱高，为分离不同组分，凝胶柱必须有适宜的高度，分离度与柱高的平方根相关。样品的分布也影响分离度，缓冲溶液的pH影响蛋白质所带的电荷，因此也影响分离度。只有层析柱的直径一般不会影响分离度。
血红蛋白的提取和分离
蛋白质的提取和分离一般分四步：样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定。
1．样品处理
(1)红细胞的洗涤
①采集血样→②低速短时间离心→③吸取血浆→④盐水洗涤→⑤低速离心→⑥重复④⑤步骤三次。
特别提醒
(1)洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，以利于后续步骤的进行。
(2)离心时转速要低，时间要短，一般为500 r/min，离心2 min。
(3)洗涤三次后，如上清液仍有黄色，可增加洗涤次数。
特别提醒
(1)将试管中的液体用滤纸过滤，除去脂溶性沉淀层。
(2)将滤液于分液漏斗中静置片刻后，分出下层的血红蛋白水溶液层。
(4)透析
取1 mL的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有300 mL的物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液中(pH为7.0)，透析12 h。目的是除去样品中相对分子质量较小的杂质。
2．凝胶色谱操作
(1)凝胶色谱柱的制作
①取长40 cm，内径为1.6 cm的玻璃管，两端需用砂纸磨平。
②底塞的制作：打孔→挖出凹穴→安装移液管头部→覆盖尼龙网，再用100目尼龙纱包好。
③顶塞的制作：打孔→安装玻璃管。
④组装：将上述三者按相应位置组装成一个整体。
⑤安装其他附属结构。
特别提醒
底塞中插入的玻璃管的上部不得超出橡皮塞的凹穴底面，否则难以铺实尼龙网，还会导致液体残留，蛋白质分离不彻底。
(2)凝胶色谱柱的装填(本实验使用的凝胶是交联葡聚糖凝胶)
①固定：将色谱柱垂直固定在支架上
②装填：将凝胶悬浮液一次性装填入色谱柱内
③洗涤：用磷酸缓冲液充分洗涤平衡凝胶12 h
(3)样品的加入和洗脱
①调整缓冲液面：与凝胶面平齐
②滴加透析样品：用量为1 mL
③样品渗入凝胶床：样品完全渗进凝胶层
④洗脱：打开下端出口，用磷酸缓冲液洗脱
⑤收集：待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集
特别提醒
(1)滴加样品时，吸管管口贴着管壁环绕移动加样，同时注意不要破坏凝胶面。
(2)在蛋白质分离过程中，仔细观察红色区带在洗脱过程中的移动情况。如果红色区带均匀一致的移动，说明色谱柱制作成功。
下面是凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入(图Ⅰ)和洗脱(图Ⅱ)示意图，请据图回答下列问题。
例2
(1)在加样示意图中，正确的加样顺序是________________________________________________________________________。
(2)用吸管加样时，应注意正确操作，分别是①______________、②贴着管壁加样、③______________。
(3)等样品__________时，才加入缓冲液，待______________________接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每______________mL收集一管，连续收集。
【尝试解答】 (1)④→①→②→③
(2)不要破坏凝胶面 使吸管管口沿管壁环绕移动
(3)完全进入凝胶层 红色的蛋白质 5
【解析】 加样品时应严格按要求进行操作，吸管应贴着管壁，管口沿着管壁环绕移动，还应注意不要破坏凝胶面。等样品完全进入到凝胶层时，才加入缓冲液进行洗脱。
【探规寻律】 对分离效果的判断
(1)若血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整地随洗脱液缓慢流出，则装填成功，分离操作正确。
(2)若血红蛋白的红色区带歪曲、散乱、变宽，则说明分离效果不好，装填不成功。
【互动探究】 (1)凝胶色谱柱的装填应注意哪些事项？
(2)血红蛋白溶液是如何分离的？
【提示】 (1)①装填前为了加速膨胀，可以加入洗脱液的湿凝胶，用沸水浴加热，优点是：节约时间，除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。
②装填时不能有气泡，气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。
③装填后不能发生洗脱液流干露出凝胶颗粒的现象。
(2)蛋白质的分离是根据离心原理进行的。当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时，由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关，并且又与重力场的强度及液体的黏度有关。像红细胞大小的颗粒，直径为数微米，就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。
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课题1 果酒和果醋的制作
课标领航
1．说明果酒和果醋制作的原理。
2．设计制作果酒和果醋的装置。
3．完成果酒和果醋的制作。
【重点】 果酒和果醋的制作过程。
【难点】 结果分析和结果评价。
情境导引
“欣赏有很多方式，品华东庄园，体会人生魅力……”这是一则推销葡萄酒的广告词，美酒飘香，韵味十足。酸度较低的果醋是一种新兴的饮料，适量饮用可以降血压、降血脂、降血糖，果醋还能解酒、保肝、防醉、治疗便秘，另外还可以美容养颜等。在享用它们的同时，你想知道葡萄酒和果醋是怎样酿造出来的吗？
核心要点突破
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课题1 果酒和果醋的制作
基础自主梳理
基础自主梳理
一、果酒制作的原理
1．酵母菌的生物学特征
(1)生活方式：___________型。
①在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量增殖，反应式为：
__________________________________。
②在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵，反应式为：____________________________。
兼性厌氧
C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O
C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2
(2)主要生殖方式：____________。
(3)生长繁殖最适温度：___________。
(4)主要分布场所：分布广泛，但______始终是其主要分布场所。
2．果酒制作时需控制的条件
(1)菌种来源：附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。
(2)环境条件：_____________。
(3)温度：严格控制在_____________。
出芽生殖
20 ℃左右
土壤
缺氧、酸性
18～25 ℃
思考感悟
1．果酒制作过程中需要始终严格控制无氧的环境条件吗？
【提示】 果酒制作的前期要提供一定的氧气，以便酵母菌迅速增殖，缩短发酵时间。在产生酒精阶段要求严格的无氧条件。
3．葡萄酒呈深红色的原因
在酒精发酵过程中，随着酒精度的提高，红色葡萄皮细胞的细胞膜、液泡膜失去选择透过性，原来_______内的色素进入发酵液，使葡萄酒呈深红色。
二、果醋制作的原理
1．醋酸菌的生物学特征
(1)生活方式：_______型。
(2)最适生长温度：_____________。
2．果醋制作时需控制的条件
(1)环境条件：______充足。
(2)温度：严格控制在_________。
液泡
好氧
30～35 ℃
氧气
30～35 ℃
思考感悟
2．酵母菌和醋酸菌在结构上的主要区别是什么？
【提示】 酵母菌属于真核生物，有成形的细胞核；醋酸菌属于原核生物，无成形的细胞核，拟核中只有一个大型环状DNA分子。
三、果酒和果醋的制作过程
实验流程：
挑选葡萄→冲洗→榨汁→_________→醋酸发酵
果酒 _______
酒精发酵
果醋
思考感悟
3．为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物生长，在菌种使用上应采取什么措施？
【提示】 可以直接在果汁中加入人工培养的酵母菌。
四、发酵装置的设计
1．图中充气口的作用是连接充气泵进行充气，排气口的作用是排出气体。
2．果酒发酵中应______充气口，果醋发酵中应将充气口__________，输入无菌空气。
五、酒精的检验
1．检验试剂：_____________。
2．现象：在_______条件下，反应呈现_______。
关闭
连接气泵
重铬酸钾
酸性
灰绿色
核心要点突破
酵母菌和醋酸菌的比较
酵母菌 醋酸菌
生物学分类 真核生物 原核生物
生活方式 异养兼性厌氧型 异养需氧型
最适生长繁殖温度 20 ℃左右 30～35 ℃
主要生殖方式 出芽生殖 二分裂生殖
日常生活应用 酿酒、发面 酿醋
特别提醒
(1)酵母菌和醋酸菌二者最适生长温度不同的原因是由于不同生物中不同酶的最适温度不同。
(2)名称带“菌”字的生物不一定是细菌，如酵母菌。
(3)酵母菌在条件适宜时进行“出芽生殖”，在条件不利的情况下进行孢子生殖。
(2011年青岛市高二检测)某酒厂把糖化后的淀粉发酵罐接种酵母菌后，发现酒精产量明显减少，检查结果是发酵罐密封不严，试分析该生产过程可能出现的结果是( )
A．糖化淀粉的消耗量减少
B．酵母菌的数量减少
C．CO2的释放量增多，酵母菌数量和淀粉消耗量都增加
D．CO2的释放量减少
【尝试解答】 __C__
例1
【解析】 酵母菌只有在无氧条件下，才能进行酒精发酵产生酒精，如果生产过程中密封不严，氧气进入发酵罐，酵母菌会进行有氧呼吸，释放出比较多的二氧化碳，在这个过程中，进行出芽生殖，酵母菌数量大量增加，消耗的糖化淀粉的数量也会增加。
【探规寻律】 (1)利用酵母菌生产果酒时，要先“通风”后“密封”，是因为酵母菌是兼性厌氧微生物，通气时酵母菌进行有氧呼吸，产生的能量多而有利于其迅速繁殖，当密封时酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精。
(2)果醋制作过程中要求始终通入氧气，因为醋酸菌是好氧细菌，缺氧时醋酸菌的生长、繁殖都会受到影响。
跟踪训练 在下列哪些条件下，醋酸菌能把葡萄汁中的糖分解成醋酸( )
A．氧气、糖源都缺乏
B．氧气充足、糖源缺乏
C．氧气缺乏、糖源充足
D．氧气、糖源充足
解析：选D。醋酸菌是好氧菌，在发酵过程中需要有充足的氧气，而在糖源充足时，可把葡萄糖分解为醋酸，在没有葡萄糖而乙醇存在的情况下，可以把乙醇转化为醋酸。
果酒与果醋的制作
1．果酒和果醋的发酵装置
果酒和果醋的发酵装置示意图
2．果酒与果醋的制作过程比较
果酒制作 果醋制作
发酵菌种 酵母菌 醋酸菌
反应式 C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2 C6H12O6＋2O2→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O
C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O
对酸性环境 耐酸性 耐酸性
最适发酵温度 18～25 ℃(酵母菌体内酶的最适温度) 30～35 ℃(醋酸菌体内酶的最适温度)
果酒制作 果醋制作
发酵时间 10～12天 7～8天
对氧的需求 前期需氧，后期不需氧(前期通氧，酵母菌进行有氧呼吸，使其迅速增殖，缩短发酵时间，后期严格厌氧，否则会抑制酒精发酵) 一直需氧(醋酸菌对氧气含量特别敏感，当进行深层发酵时，短暂缺氧也会引起醋酸菌死亡)
防止发酵液被污染 榨汁机和发酵瓶等都需清洗干净，且发酵瓶要进行消毒处理
3.结果分析与评价
(1)由于发酵作用，葡萄浆中的糖分大部分转变为CO2和C2H5OH及少量的发酵副产品。CO2排出越来越旺盛，使发酵液出现沸腾，CO2从排气口排出，在发酵10天后，现象最明显。发酵过程产热，会使发酵液温度上升，但酒精发酵温度应严格控制在18～25 ℃；发酵过程中，果皮上的色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中；在发酵瓶表面，生成浮槽的盖子。
(2)设置对照组，将葡萄汁进行高压灭菌，分别装入A、B两个发酵瓶，并各留有1/3空间，A组加入酵母菌，B组不加，进行发酵，可证明葡萄酒的产生是由于酵母菌的作用。证明葡萄汁中有醋酸生成，简单易行的方法是品尝或用pH试纸鉴定。
(3)制作的葡萄酒色泽鲜艳、爽口、柔和、有浓郁的果实香味；果醋为琥珀色或棕红色，具有独特的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。
例2
果酒、果醋的发酵装置
(1)完成图中的实验流程。
(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)上图装置中的充气口在________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)题有关的反应式：
①____________________________________；
②____________________________________。
(6)若在果汁中就含有醋酸菌，在果酒发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？为什么？
(7)在酒精发酵时瓶内温度一般应控制在________。醋酸发酵时温度一般应控制在________。
【尝试解答】 (1)醋酸发酵 (2)洗去浮尘 反复多次冲洗 (3)果酒发酵 果醋发酵 泵入无菌空气 (4)酵母菌 CO2 剩余(含氧量少)的空气、CO2 (5)①C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2 ②C6H12O6＋2O2―→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O，C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O (6)不能，因为果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长，醋酸菌发酵的条件之一是氧气充足。(7)18～25 ℃ 30～35 ℃
【解析】 本题主要考查果酒、果醋制作的基本过程和原理，同时考查两种微生物的代谢类型、生存环境等知识。酵母菌是兼性厌氧微生物，有氧时的代谢过程是C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O，此时酵母菌大量繁殖；缺氧时的代谢过程是C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2。因此在制作果酒时，应先通氧再密封。
醋酸菌是好氧菌，能够利用糖在有氧时生成醋酸；在糖源不足时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。在果醋制作过程中因醋酸菌是好氧细菌，需要连续充气，因而排气口排出的既有CO2，又有含氧量较低的空气。本题出错的原因是学生将酵母菌和醋酸菌的代谢类型、发酵条件等知识混淆，从而得出错误答案。
【易误警示】 (1)排气管不能浸入发酵液。
(2)排气管长而弯曲且管口向下，其目的是防止空气中微生物的污染。
跟踪训练 下列关于果醋的制作，错误的是( )
A．果醋的制作需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧菌，所以在制作过程中需通氧气
B．醋酸菌是一种嗜温菌，温度要求较高，一般在50 ℃左右
C．醋酸菌能将果酒变成果醋
D．当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸
解析：选B。醋酸菌是好氧细菌，所以在发酵过程中需要适时地通入无菌O2；醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃；在糖源、O2充足时，醋酸菌能将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖时，可将乙醇氧化成乙酸(醋酸)。
知能过关演练
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