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第十一单元　生物技术实践
学案54　生物技术在食品加工
中的应用
考纲要求　发酵食品加工的基本方法及应用。
一、制作果酒
1．原理：酵母菌在________的条件下能进行酒精发酵。
2．反应式：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2
3．发酵条件
(1)温度控制在18～25℃，最适为________。
(2)pH呈________。
4．制作流程图：挑选水果→冲洗→________→酒精发酵→果酒。
想一想　传统葡萄酒制作中，葡萄酒为什么是深红色的？
　
二、制作果醋
1．原理：醋酸菌在________的条件下进行醋酸发酵。
2．反应式：C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O
3．发酵条件
(1)最适温度为________。
(2)适时通气。
(3)控制________供应。
4．制作流程：挑选水果→冲洗→榨汁→________→醋酸发酵→果醋。
三、制作腐乳
1．原理：毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的____________；脂肪酶可将脂肪水解为____________。
2．制作流程图：让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加____装瓶→密封腌制。
3．影响品质的因素：豆腐含水量、盐的用量、卤汤中酒的含量。
四、制作泡菜
1．原理：利用____________在无氧条件下将葡萄糖分解成________。
2．反应式：C6H12O6→2C3H6O3(乳酸)
3．制作流程图
4．影响品质的因素：泡菜坛的选择，腌制的条件如____________、温度、________。
思考　泡菜腌制过程中，亚硝酸盐的含量是如何变化的？
　
五、测定亚硝酸盐含量
1．原理：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与____________发生重氮化反应后，与____________________结合形成________色染料，将显色样品与已知浓度的________进行目测比较，大致估算出食品中亚硝酸盐的含量。
2．测定方法：配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色。
探究点一　果酒、果醋的制作
1．简述果酒和果醋制作的原理，并写出有关反应式。
　
　
2．完成下面果酒和果醋制作的实验流程和其发酵装置。
→→→
→
↓　　　 　↓
　　　　
思维拓展
1．在果酒制作过程的前期通入空气或在发酵瓶(罐)中留有一定的空间(大约1/3)，可以给酵母菌提供氧气、使其进行有氧呼吸，为酵母菌的生长、繁殖提供能量。酵母菌迅速增殖，缩短发酵时间。在产生酒精的阶段要求严格的厌氧环境，此阶段如果有氧，则会抑制其酒精发酵。
2．果醋制作过程中要求始终通氧，因为醋酸菌是好氧细菌，缺氧时醋酸菌的生长、增殖都会受到影响，另外醋酸的生成也会受到影响。
3．由于在发酵过程中都产生CO2，因此又需设排气口；为防止空气中微生物的污染，排气口应连接一个长而弯曲的胶管。
探究示例1　(2010·北京卷，1)在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，正确的操作是(　　)
A．让发酵装置接受光照
B．给发酵装置适时排气
C．向发酵装置通入空气
D．将发酵装置放在45℃处
听课记录：　
　
变式训练1　(2010·江苏卷，7)下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，下列叙述正确的是(　　)
A．过程①和②都只能发生在缺氧条件下
B．过程①和③都发生在酵母细胞的线粒体中
C．过程③和④都需要氧气的参与
D．过程①～④所需的最适温度基本相同
探究点二　腐乳的制作
1．简述腐乳制作的基本原理。
　
　
2．简述腐乳制作过程中，对盐和酒的要求与原因。
　
　
　
　
思维拓展
1．影响腐乳品质的其它条件
(1)香辛料：既可调制腐乳的风味，又具有防腐杀菌的作用。
(2)含水量：以70%为宜，若过高则影响毛霉的有氧呼吸，且腐乳不易成形；若过低，则不利于毛霉的代谢和生长。
(3)发酵温度：前期的发酵温度控制在15～18℃，利于毛霉的生长。
(4)发酵时间：前期发酵和后期发酵的作用不同，所需时间应控制好，太长或太短都会影响腐乳的品质。
2．防止杂菌污染的措施
(1)用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒灭菌。
(2)装瓶时操作要迅速小心，装瓶后要用胶条密封，且最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染，进而影响腐乳风味。
探究示例2　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，适宜制作腐乳
C．卤汤中的酒含量应控制在12%左右
D．密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
听课记录：　
　
变式训练2　(2010·镇江调研)下列与腐乳制作过程相关的操作，错误的是(　　)
A．为了有利于毛霉的生长，豆腐块应整齐排放，保持适当的距离
B．豆腐块装瓶时，为了避免影响口味，逐层加盐量大致相等
C．装瓶时，将瓶口通过酒精灯火焰，迅速用胶条密封保存
D．加入胡椒、花椒、八角、桂皮、姜、辣椒等香辛料，调节口味
探究点三　制作泡菜并检测亚硝酸盐的含量
1．简述泡菜和亚硝酸盐含量的测定原理。
　
　
　
　
2．完成泡菜制作和测定硝酸盐含量操作流程的填空。
→→→
测定亚硝酸盐含量的操作流程
思维拓展
1．制备样品处理液过程中，提取剂能增大亚硝酸的溶解度，以利于泡菜中亚硝酸盐的提取；氢氧化钠溶液起中和过多酸的作用；氢氧化铝乳液能吸附泡菜汁液中的杂质，使泡菜汁透明澄清，以便进行后续的显色反应。比色过程中，由于重氮化反应不稳定，显色后颜色不断加深，所以时间控制在15 min比色较好。
2．乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐的数量随时间变化的曲线如下：
3．泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期 少(有O2乳酸菌活动受抑制) 少 增加(硝酸盐还原菌的作用)
发酵中期 最多(乳酸抑制其它菌活动) 积累、增多、pH下降 下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)
发酵后期 减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动) 继续增多，pH继续下降 下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
探究示例3　下面是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图回答：
(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料，原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(2)制备泡菜的盐水中清水与盐的质量比为______________________________________，
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)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_______________________________________________。
(6)若探究不同食盐浓度对亚硝酸盐含量变化的影响，
①选择的实验材料最好是红萝卜还是白萝卜，理由是：___________________________
________________________________________________________________________。
②在进行实验时分三组，除了实验材料的质量相同外，还要保证每组泡菜的________相同。
听课记录：　
　
变式训练3　(2011·苏州模拟)果酒变酸、酸奶的制作、腐乳外部致密的一层“皮”，与其相关的微生物分别是(　　)
A．醋酸菌、乳酸菌、毛霉
B．乳酸菌、毛霉、醋酸菌
C．醋酸菌、酵母菌、毛霉
D．酵母菌、醋酸菌、乳酸菌
题组一　果酒、果醋的制作
1．关于用塑料瓶制果酒和果醋的叙述，正确的是(　　)
A．为了提高果酒的产出量，果汁应尽量装满发酵瓶
B．醋酸发酵阶段应封闭瓶口，防止杂菌污染
C．制果酒过程中每天需适时打开瓶盖
D．果酒制成后，可将装置转移至温度较高的环境中制果醋
2．(2011·徐州调研)关于果酒、果醋制作的叙述，错误的是(　　)
A．制作果酒过程应先通气后密封
B．制作果醋时用的醋酸菌是一种好氧菌
C．醋酸菌能将果酒变成果醋
D．制作果醋时温度一般控制在50℃左右
3．制葡萄酒的工艺流程中，实际是应用酵母菌的呼吸作用。将葡萄汁和酵母菌放入发酵罐应怎样处理方能制出大量的葡萄酒(　　)
A．马上密闭，保持18～25℃
B．一直通风，不密闭，保持18～25℃
C．先通风，后密闭，保持40℃以上
D．先通风，后密闭，保持18～25℃
4．下列关于果酒和果醋制作的叙述，错误的是(　　)
A．制作果酒时瓶口需密闭，而制作果醋时中断通氧可能会引起醋酸菌死亡
B．温度对酵母菌酒精发酵的影响很大，而对醋酸菌的发酵影响不大
C．在变酸的果酒的表面观察到的菌膜可能是醋酸菌在液面大量繁殖形成的
D．制作果酒和果醋时都应用70%的酒精对发酵瓶消毒并注意无菌操作
5．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)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。
________________________________________________________________________。
(6)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________。
题组二　腐乳的制作
6．(2011·江苏卷，3)下列与果酒、果醋和腐乳制作相关的叙述，正确的是(　　)
A．腐乳制作所需要的适宜温度最高
B．果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵
C．使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌
D．使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA
7．腐乳是我国古代劳动人民创造出的一种经过微生物发酵的大豆食品。下面是腐乳制作的流程示意图：
→→→
(1)现代科学研究表明，许多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种________状真菌。
(2)传统的制作过程中，豆腐块上生长的毛霉来自________________。而现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的毛霉菌种接种在豆腐上，这样可以________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)加盐的作用是________________________和________________________。
(4)卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的，卤汤中的酒可以选用料酒、黄酒、米酒、高粱酒等，含量一般控制在12%左右。加酒的作用是________________和________________。
8．(2011·重庆卷，30Ⅱ)某兴趣小组将豆腐块灭菌，接种微生物后培养2天，加入适量食盐，经密封放置10天后制得豆腐乳。
(1)在保质期内，豆腐乳放置时间越长，蛋白质含量越低，短肽和氨基酸含量越高。为探究其原因，该小组取适量豆腐乳制成洋液，等量加入各试管，进行了以下实验。
处理编号 处理方法 显色结果
① 37℃放置0 min 加入等量双缩脲试剂 紫色
② 37℃放置10 min ？
③ 37℃放置120 min ？
④ 100℃加热5 min后，37℃放置120 min 紫色
实验中，加入双缩脲试剂A后，样液的颜色将________。处理④中，100℃加热的目的是________。
如果处理③与处理④相比，显色较________，且处理③与处理②相比，显色较________，则表明豆腐乳中蛋白质被微生物产生的________分解。最终使短肽和氨基酸等含量增加，因此保质期内豆腐乳放置越久风味越佳。
(2)食用豆腐乳后，其中的氨基酸可以在人体内通过________作用形成新的氨基酸，还可以由氨基酸产生的不含氮部分合成________。
题组三　泡菜的制作
9．(2009·浙江高考自选模块，17)下面是有关食醋和泡菜制作的实验。请回答：
(1)食醋可用大米为原料经三步发酵来制作：
第一步：大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶，将原料中的淀粉分解成________(填中间产物)，然后进一步分解成葡萄糖，这一过程可用________(填淀粉指示剂)来检测，因为该试剂遇淀粉呈蓝色，遇上述中间产物呈红色。
第二步：用________菌将葡萄糖转化成乙醇，这一发酵过程中，玻璃发酵瓶不应完全密闭的主要原因是________。
第三步：用____________菌将乙醇转化成乙酸，这一过程________氧气。
(2)泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是____________，还有少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用________法，因为亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N—1—萘基乙二胺盐酸盐结合形成________色化合物。进行样品测定时，还要取等量水进行同样的测定，目的是________。
10．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。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)若制作时加盐过多泡菜会“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________等营养，同时还必须满足微生物生长对________、__________、________的要求。
学案54　生物技术在食品加工中的应用
课前准备区
一、1.无氧　3.(1)20℃　(2)酸性　4.榨汁
想一想　红色葡萄皮的色素进入发酵液，使葡萄酒呈深红色。
二、1.有氧　3.(1)30～35℃　(3)糖源　4.酒精发酵
三、1.肽和氨基酸　甘油和脂肪酸　2.卤汤
四、1.乳酸菌　乳酸　4.腌制时间　食盐用量
思考　亚硝酸盐的含量先逐渐增加后逐渐减少。
五、1.对氨基苯磺酸　N—1—萘基乙二胺盐酸盐　玫瑰红　标准液
课堂活动区
探究点一
1．(1)果酒制作的原理(酵母菌的无氧呼吸)：
在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵，其反应式为：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2。
(2)果醋制作的原理(醋酸菌的有氧呼吸)：
①若氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。
②若缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，其反应式：C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O。
2．冲洗　榨汁　酒精　醋酸　充气　排气
探究示例1　B　[果酒的制作原理是利用酵母菌无氧呼吸产生酒精与二氧化碳。要想得到酒精，不能向发酵装置内通入空气。酵母菌是异养型生物，不能直接利用光能。适宜的温度是酵母菌生长和繁殖的重要条件，温度为20℃左右时，最适合酵母菌生长、繁殖。制作果酒过程中给发酵装置适时排气是为了放出产生的二氧化碳，维持装置内气压的平衡。]
变式训练1　C　[本题考查微生物发酵在生产中的应用，果酒、果醋的制作原理。酵母菌是兼性厌氧型生物，有氧条件下进行有氧呼吸，无氧条件下进行无氧呼吸；醋酸菌是好氧菌，在糖源缺乏时可将乙醇氧化为乙酸。由图可见，①过程是葡萄糖在细胞质基质里分解为丙酮酸，有氧无氧都能进行；②是在无氧条件下，酵母菌将丙酮酸氧化分解为乙醇和水；
③过程是在有氧条件下，酵母菌线粒体里完成有氧呼吸的二、三阶段，需要氧气和水的参与；④在氧气充足、糖源缺乏的条件下，醋酸菌将乙醇氧化为乙酸的过程。酵母菌的发酵的最适温度为18～25℃，醋酸菌发酵的最适温度为30～35℃。]
探究点二
1．(1)毛霉等微生物能产生蛋白酶和脂肪酶。
(2)蛋白酶能将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸；脂肪酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
2．(1)盐
长满毛霉的豆腐块(毛坯)与盐的质量分数比为5∶1。盐的浓度过高，影响腐乳口味；浓度过低，不足以抑制微生物生长，导致腐乳腐败变质。装瓶时分层加盐，并随层数的增加而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以防止杂菌从瓶口进入。
(2)酒
卤汤中酒的含量控制在12%左右。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，不足以抑制微生物生长，豆腐易腐败，难以成块。
探究示例2　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%左右的豆腐适宜制作腐乳，含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形。加酒能防止杂菌污染，避免豆腐腐败，酒的含量应控制在12%左右，过少达不到防止杂菌污染的作用，过多会延长腐乳的成熟期。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火焰以防杂菌污染。]
变式训练2　B　[本题考查腐乳制作操作过程。加盐可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，同时能够抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。在装瓶时，随着层数的增加而逐渐增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些。]
探究点三
1．(1)泡菜的制作原理
泡菜的制作离不开乳酸菌。在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
(2)测定亚硝酸盐含量的原理
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目测比较，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
2．选择原料　泡菜盐水　调味料　亚硝酸盐　标准显色液　样品处理液　比色
探究示例3　(1)亚硝酸盐的含量低，营养物质丰富
(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、析出蔬菜中过多的水以及调味的作用
(3)调味料　(4)发酵不同时期亚硝酸盐的含量会发生变化，及时检测是为了把握取食泡菜的最佳时机
(5)比色法　(6)①白萝卜。避免植物中色素对显色反应的干扰　②制作条件
变式训练3　A　[果酒变酸是由于醋酸菌发酵产生醋酸的原因。酸奶的制作是通过乳酸菌无氧呼吸产生乳酸来完成的。腐乳外部致密的一层“皮”是毛霉生长所形成的菌丝，经腌制之后形成的。]
思维导引　①本题考查的目的是考查三者的制作原理，及制作条件。②考虑果酒变酸与果醋制作的区别与联系。③酸奶的制作与乳酸的产生有关，与哪种微生物有关？
构建知识网络
果酒　醋酸菌　毛霉　乳酸菌　比色
课后练习区
1．D　[葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约1/3的空间，既有利于酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，又可防止果酒发酵时产生大量二氧化碳使果汁溢出。醋酸发酵是需氧发酵，应通入氧气，发酵时应敞开瓶口并在瓶口盖层纱布，以防杂菌污染。制果酒过程中定时拧松瓶盖既可排出气体又可避免杂菌污染。醋酸菌发酵适宜的温度比酵母菌高。]
2．D　[果醋制作的最适温度是30～35℃。]
3．D　[先通风利于酵母菌大量增殖，后密闭利于酒精发酵；酵母菌适宜的生长温度为18～25℃。]
4．B　[果酒和果醋制作都要严格控制温度。酵母菌酒精发酵温度控制在18～25℃，醋酸菌的发酵温度控制在30～35℃。]
5．(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(含氧量少)的空气、CO2
(5)不能。因为果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长，醋酸菌发酵条件是氧气充足
(6)18～25℃　30～35℃
6．D　[酵母菌酒精发酵的适宜温度为18℃～25℃，而醋酸菌醋酸发酵的适宜温度是30℃～35℃，腐乳制作中豆腐长出毛霉的适宜温度是15℃～18℃，可见果醋制作的适宜温度最高，A项错误；果醋制作过程中的菌种醋酸菌为好氧细菌，只进行有氧呼吸，B项错误；制作腐乳的菌种主要是毛霉，C项错误；酵母菌、醋酸菌、毛霉等都具有细胞壁，都有DNA和RNA，细胞中都有核糖体，D项正确。]
7．(1)丝　(2)空气中的毛霉孢子　避免其他菌种的污染，保证产品的质量
(3)析出豆腐中的水分，使豆腐变硬　抑制微生物的生长，避免豆腐变质
(4)可以抑制微生物的生长　能使腐乳具有独特的香味
8．(1)不变　使酶失活　浅　浅　蛋白酶(肽酶)
(2)氨基转换　糖类和脂肪
解析　(1)蛋白质和多肽可用双缩脲试剂进行检验，先加A液(质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液)后加B液(质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液)颜色呈紫色，但实验中只加入A液，因此颜色不变；100℃能使酶变性失去活性，作对照实验；保质期内放置越久，品味越佳，说明豆腐乳中的蛋白质被微生物产生的蛋白酶分解得越彻底，所以得到的短肽和氨基酸含量越高，因此第③组相对于时间较短的第②组以及作为对照组的第④组双缩脲显色反应颜色要浅。(2)氨基酸在人体内通过氨基转换作用形成其他的非必需氨基酸，还可以通过脱氨基作用形成含氮部分和不含氮部分，含氮部分在肝脏中转化成尿素，不含氮部分可转化成糖类和脂肪等物质。
9．(1)糊精　碘液(或KⅠ－Ⅰ2溶液)　酵母　发酵过程中会产生大量CO2，使瓶内压力升高而可能引起爆裂　醋酸　需要消耗
(2)乳酸(或有机酸)　(光电)比色　玫瑰红　作为对照
解析　(1)大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶(淀粉酶必须冷却后加入，因为酶的催化活性受温度的影响)，大米的主要成分是淀粉，在淀粉酶催化作用下，分解成糊精(主要含麦芽糖等)，这一过程可用碘液(或KⅠ－Ⅰ2溶液)来检测反应的情况。酵母菌将葡萄糖转化成乙醇的过程中产生CO2，随反应的进行发酵瓶中CO2逐渐增多，瓶内压力升高，可能引起破裂，所以不要完全密闭。醋酸菌是好氧型细菌，在将乙醇转化成乙酸的过程中消耗氧气。(2)泡菜发酵过程离不开乳酸菌，其产生的酸主要是乳酸和少量的亚硝酸，亚硝酸盐总量达到0.3～0.5g时就会引起人中毒，必须对泡菜亚硝酸盐含量进行测定。其测定方法可用比色法。
10．(1)消毒　(2)乳酸菌是厌氧微生物，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　水　无机盐　无氧环境　pH　特殊营养物质第十、十一单元　单元检测
(时间：90分钟　分值：100分)
一、单项选择题(本题包括15小题，每小题2分，共30分)
1．(2009·浙江理综，3)下列关于基因工程的叙述，错误的是(　　)
A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物
B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性
D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达
2．(2011·潍坊检测)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是(　　)
A．培养中的人效应T细胞能产生单克隆抗体
B．培养中的人B细胞能够无限地增殖
C．人的成熟红细胞经过培养能形成细胞株
D．用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞
3．(2011·镇江模拟)利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是(　　)
A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
4．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。根据图示判断下列操作正确的是(　　)
A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割
C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割
D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割
5．如图为基因表达载体的模式图。下列有关基因工程中载体的说法错误的是(　　)
A．基因工程的核心步骤是基因表达载体构建
B．任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别
C．图中启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位
D．抗生素基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因
6．基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中不正确的是(　　)
A．基因治疗可使一些人类遗传病得到根治
B．基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法
C．以正常基因替换致病基因属于基因治疗的一种方法
D．基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞
7．(2010·苏州质检)下列关于细胞工程的叙述中，正确的是(　　)
A．植物细胞工程中，融合叶肉细胞时，应先去掉细胞膜，制备原生质体
B．植物体细胞杂交培育出的新品种一定不是单倍体
C．植物细胞工程中，叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织
D．单克隆抗体制备过程中，采用不经免疫的B细胞与骨髓瘤细胞融合从而获得杂交瘤细胞
8．在基因工程技术中，需要用到氯化钙处理的环节是(　　)
A．目的基因的提取和导入
B．目的基因与载体结合
C．将目的基因导入受体细胞
D．目的基因的检测与表达
9．以下对于胚胎分割的描述，正确的是(　　)
A．只能对囊胚期细胞进行分割
B．囊胚阶段的胚胎分割份数越多，产生相同基因型的后代个数越多
C．胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同
D．内细胞团一般到囊胚时才出现，胚胎分割时最好将其均等分割，移植成功率才高
10．(2010·荆州模拟)在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列各项中为非必要条件的是(　　)
A．培养基需消毒灭菌 B．给予适宜的温度
C．给予充足的光照 D．给予适宜的养料和激素
11．在生物工程中，正确选择材料是成功实现生物工程的前提。下列材料选择不符合生物工程要求的是(　　)
A．采用植物分生区(茎尖)组织培养技术进行作物脱毒
B．采用去核的MⅠ期的卵母细胞作为供体细胞核的受体
C．采用人工改造的天然质粒构建基因表达载体
D．选用传代10代以内的细胞用于核移植的供体细胞
12．动物细胞培养是动物细胞工程的基础，如下图所示，a、b、c表示现代工程技术，①、②、③表示其结果，请据图回答，下面说法不正确的是(　　)
A．a是核移植技术，①反映了动物的体细胞也具有全能性
B．b是体外受精技术，②的设计产生有一定的伦理争议
C．c是胚胎分割技术，③中个体的产生实质上就是克隆
D．图中所示的三项技术，属于动物细胞工程和胚胎工程
13．固定化细胞技术与固定化酶技术相比，所具备的特点是(　　)
A．成本更低、操作更容易、不能连续性生产
B．成本更高、操作更难、不能连续生产
C．成本更低、操作更容易、能连续生产
D．成本更低、操作更难、能连续生产
14．果酒和果醋制作过程中，发酵条件的控制至关重要，相关措施正确的是(　　)
A．葡萄汁要装满发酵瓶，造成无氧环境，有利于发酵
B．在葡萄酒发酵过程中，每隔12小时左右打开瓶盖一次，放出CO2
C．果酒发酵过程中温度控制在30℃，果醋发酵过程中温度控制在20℃
D．在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，有利于醋酸菌的代谢
15．(2011·苏州模拟)以下关于血红蛋白提取和分离的过程及原理叙述正确的是(　　)
A．红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的蒸馏水，重复洗涤3次
B．将血红蛋白溶液放在质量分数为0.9%的NaCl溶液中透析12小时
C．凝胶装填在色谱柱内要均匀，不能有气泡存在
D．蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较大的移动速度慢
二、多项选择题(本题包括5小题，每小题3分，共15分)
16．(2010·南通检测)设计植物体细胞杂交实验时，如果期望获得性状优良的作物新品种，需要考虑的是(　　)
A．亲本细胞的生殖隔离问题
B．选择具有优良性状的亲本
C．亲本细胞的融合技术
D．杂种细胞愈伤组织的诱导和再分化
17．(2010·泰州质检)下列关于生态农业的叙述，正确的是(　　)
A．生态学原理是其主要理论基础
B．实现了对能量和物质的循环多级利用
C．实现废物资源化，实现能量的多级利用，减少环境污染
D．对害虫进行生物防治有利于保护生物多样性，提高了农业生态系统的稳定性
18．下列关于精子的说法，正确的是(　　)
A．精子的发生从初情期开始
B．它与卵细胞的受精发生在子宫内
C．精细胞变形为精子时保留的细胞器主要是线粒体
D．精细胞变形为精子时细胞内的一些物质最后脱落
19．(2011·盐城调研)下图为生态养猪模式。从图中可知该生态工程不属于(　　)
A．湿地生态恢复的生态工程
B．节水和废水处理与应用的生态工程
C．小流域综合治理与开发的生态工程
D．清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程
20．(2010·盐城调研)下列有关生物技术在实践中的应用的叙述，不正确的是(　　)
A．制葡萄醋的温度要比制葡萄酒的温度低些
B．使用加酶洗衣粉在任何条件下洗衣效果都比普通的洗衣粉好
C．凝胶色谱法是一种根据不同蛋白质分子大小不同而分离蛋白质的有效方法
D．固定化细胞比固定化酶的催化效率高，适用于所有生产过程
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案
三、非选择题(本题共7小题，共55分)
21．(8分)下图所示是胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管内的培养基，在一定条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：
(1)要促进植物细胞分裂生长，培养基中应含有营养物质和植物激素，营养物质包括________和小分子有机物；植物激素包括细胞分裂素和__________两类。
(2)此过程依据的原理是________________。A阶段和B阶段细胞进行的分裂方式主要是________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞________等。
(3)此过程要无菌操作，主要是指对________进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)试管苗的根细胞中没有叶绿素，而叶的叶肉细胞中具有叶绿素，这是基因____________的结果。
22．(8分)(2011·广州调研)2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面做出突出贡献的科学家。绿色荧光蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠，下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程：
请根据上述材料回答下列问题：
(1)用于培育绿色荧光小鼠的基因表达载体的组成必需有启动子、________和________。图中过程②常用的方法是________；过程③利用的生物技术是________________；在进行过程④前，利用________技术可以获得数目更多且基因型相同的绿色荧光小鼠。
(2)GFP基因与目的基因一起构建到载体上不影响目的基因的表达，也不影响由目的基因控制合成的蛋白质的结构与功能，且对细胞无毒性作用，因此GFP基因可以作为基因表达载体上的________________。
(3)目前科学家们通过________工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，该工程是直接改造GFP分子，还是改造GFP基因？________。请写出该工程的基本流程。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
23．(8分)阅读、分析下列材料，并结合所学知识回答问题。
材料1　乳腺癌是癌症中较为常见的一种。最新研究表明，HER2基因控制合成的某种信号蛋白具有促进乳腺细胞生长、增殖的功能。正常人体细胞仅有2个HER2基因，而乳腺癌病人细胞HER2基因往往大于2个。
材料2　据报道，英国某医院的医生利用基因诊断和胚胎筛选技术，使一对拥有乳腺癌家族病史的英国夫妇顺利孕育一名排除乳腺癌隐患的“设计试管婴儿”。下图是该“设计试管婴儿”培育的流程图：
→→→→→→
(1)从材料1可知，乳腺癌产生的原因是_________________________________________。
(2)材料2中“体外受精”主要包括________、________、受精阶段。
(3)人的早期胚胎培养过程中要保证全面获得营养物质和调节物质，可在培养液中添加________、激素等；为防止杂菌污染可在培养液中添加________。
(4)世界首例抗乳腺癌“设计试管婴儿”的诞生引发了伦理争议，请你说明反对这一技术应用于人类的理由：____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
24．(6分)(热点预测)下图为利用生物技术生产单克隆抗体和经体外受精培育优质奶牛的过程。请回答下列问题：
(1)细胞A的形成过程中常用的诱导因素有____________________________。
(2)Ⅱ过程优质奶牛的培育过程需要进行胚胎移植，移植后的胚胎能在受体子宫中存活，其生理基础是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若要同时获得多头与此优质奶牛相同的小牛，可对Ⅱ中囊胚进行________________，操作过程中需要特别注意的问题是________________________________________________。
25．(9分)(2011·海南卷，31)回答有关基因工程的问题：
(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________(相同、不同)黏性末端的限制酶。
(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
在用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为____________。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成________，常用抗原—抗体杂交技术。
(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的________上。
26．(8分)(2010·宣武一模)土壤农杆菌是一种能引起双子叶植物产生冠瘿瘤的土壤细菌，它带有一个大的质粒叫Ti质粒，它是携带细菌DNA向宿主植物基因组转化所需信息的重要片段，只有T－DNA片段才能转入植物细胞的基因组。结构及转化过程如图所示，回答相关问题：
(1)从细胞结构的特点与复杂程度看，土壤农杆菌属于________细胞，其质粒是能够自主________的环状DNA分子。
(2)为了使某种植物具有抗旱性状而又不引起植物产生冠瘿瘤，需对Ti质粒进行修饰，即祛除瘤基因，将抗旱基因转移至____________，然后在一定条件下将外植体在含________的稀释培养基上培养，此时修饰的T－DNA转入植物细胞并整合到植物基因组中。
(3)将上述外植体置于一个含有某种抗生素的合适培养基中进行筛选，发生转化的外植体开始增殖，形成愈伤组织，其特点是________，通过产生不定芽和体细胞胚再长出整个植物。
(4)基因转化是否成功应对转基因植物进行鉴定，可以直接在________水平对转基因植物与非转基因植物进行比较；为获得纯合的转基因植株，还需要对转基因植株进行严格的________。
27．(8分)在日常洗涤中，普通洗衣粉已经逐渐被加酶洗衣粉所代替，加酶洗衣粉中的碱性蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、淀粉酶等可以将粘附在衣物上的奶渍、汗渍、血渍等快速、彻底地清除掉，因此非常受人们的欢迎。
(1)某班同学为探究某种复合加酶洗衣粉的最佳洗涤温度，设计了一个探究实验，该实验的自变量应为___________________________________________________________________。
实验过程中，不同的小组选用了含不同污染物的衣物作为实验材料，最终结果汇总如下表：
不同温度除去不同污渍所需的时间
由上表可知，在洗涤不同污染物的衣服时要__________________。
(2)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某大型洗涤公司为降低生产成本，研制了一种能多次重复使用加酶洗衣粉的设备，他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，洗涤完衣物后，经过简单处理，这些酶还可以多次重复利用，这种方法制成的酶叫_______________________
________________________________________________________________________。
(3)除加酶外，很多洗衣粉中还加有香精，高档洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的，目前从植物中提取芳香油的方法有__________________________________________________等。(写出两种)
(4)加酶洗衣粉中的淀粉酶可以从霉菌中提取。用固体培养基分离、纯化霉菌的方法是________________________________________________________________________。
第十、十一单元　单元检测
1．D　[基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才有生物活性；载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。所以D错误。]
2．D　[动物细胞培养目前主要的应用是培养单克隆抗体，抗体是由杂交瘤细胞产生，T细胞不产生；人的B细胞不能无限增殖；成熟的红细胞无细胞核，失去了细胞的完整性，不能进行培养；将所选用的动物组织取出后，首先用胰蛋白酶等处理，使组织分散成单个细胞，然后配制一定浓度的细胞悬浮液，再将该悬浮液放入培养瓶中，在培养箱中培养。]
3．D
4．D　[本题中要遵循一个原则：不能同时将两个标记基因切开，至少保留一个，所以只能用酶Ⅰ切割质粒，而从目的基因右侧碱基序列可知只能用酶Ⅱ。]
5．B　[由于受体细胞有植物、动物和微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方式不同，因此，基因表达载体的构建也会有所差别，不可能是千篇一律的。]
6．B　[基因治疗是向有基因缺陷的细胞导入健康的基因，而不是利用基因工程产品治疗人类疾病。]
7．B　[制备原生质体应先去掉细胞壁；叶肉细胞经脱分化过程才能形成愈伤组织；制备单克隆抗体时，采用经过免疫的B细胞与骨髓瘤细胞融合来获得杂交瘤细胞；植物体细胞杂交，培育出的新品种中一定含有两个物种的遗传物质，所以一定不是单倍体。]
8．C　[大肠杆菌体内，需要事先用CaCl2处理大肠杆菌，使其变为感受态的细胞，有利于表达载体的进入。]
9．D　[内细胞团是桑椹胚发育为囊胚时形成的，分割时应将其均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。]
10．C　[在植物组织培养过程中，将离体的组织细胞置于相应的培养基中，在一定的激素刺激下，使其发生脱分化后形成愈伤组织，并在此基础上，逐渐分化成具有根、芽的植物胚状体。在脱分化形成愈伤组织时，由于植物细胞脱离了植物体，所有营养必须从培养基中获得，同时在此过程中易受到细菌的感染而死亡，因此必须对培养基进行消毒。愈伤组织再分化成根、芽的胚状体时，需给予光照刺激，以促进叶绿素的合成，为随后的光合作用提供有利条件，本题中的限定前提是细胞脱分化形成愈伤组织的过程而不是再分化过程。]
11．B　[由于MⅡ期卵母细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管可一并吸出细胞核与第一极体，所以要采用去核的MⅡ期的卵母细胞作为供体细胞核的受体。]
12．A　[核移植技术，反映了动物细胞核具有全能性，但不能反映体细胞具有全能性；若利用体外受精技术设计试管婴儿，则会产生一定的伦理争议；胚胎分割技术产生的后代，属于无性繁殖范畴，实质上就是克隆；核移植属于动物细胞工程，体外受精和胚胎分割后移植属于胚胎工程。]
13．C　[细胞比酶分子大，所以固定化细胞成本更低，操作更容易，而且能够连续生产。]
14．D　[葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3的空间。在葡萄酒发酵过程中，每隔12 h左右拧松瓶盖一次，放出CO2，注意不能打开瓶盖，防止杂菌污染。果酒发酵过程中温度控制在18～25℃，果醋发酵过程中温度控制在30～35℃。果醋发酵是需氧发酵，发酵过程中要适时通过充气口充气。]
15．C　[红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的生理盐水，重复洗涤3次目的是除去杂蛋白；透析时使用物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液，而不是用0.9%的NaCl溶液；蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较大的在凝胶外部移动，移动速度快；在装填凝胶柱时，不得有气泡存在，气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。]
16．BCD
17．ACD　[生态农业模式的建立，实现了物质的循环利用和能量的多级利用，并不能实现能量的循环利用。]
18．ACD
19．ACD　[由于图示没有造成污染，所以不可能是湿地生态恢复工程或小流域综合治理与开发的生态工程；题图中没有提及能量问题，也不可能是清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程。]
20．ABD　[酵母菌酒精发酵最适温度为18～25℃，醋酸菌的最适温度为30～35℃，所以制葡萄醋的温度要比制葡萄酒的温度高些。加酶洗衣粉在酶催化的最适温度时，洗衣效果最好，如果条件不适宜使酶变性失活或酶活性降低，则洗涤效果与普通洗衣粉相当。凝胶色谱法是一种根据不同蛋白质分子大小而分离蛋白质的有效方法。固定化细胞固定的是一系列酶，固定化酶固定的是一种酶，两者适用于不同的生产过程。]
21．(1)无机物　生长素　(2)植物细胞的全能性　有丝分裂　分化　(3)培养基　芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件　(4)选择性表达
解析　植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经灭菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有供调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育到试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶中叶绿素的合成需要光照条件。
22．(1)GFP基因　终止子　显微注射法　早期胚胎培养技术(细胞培养技术)　胚胎分割
(2)标记基因
(3)蛋白质　GFP基因(绿色荧光蛋白基因)　预期蛋白质功能→预期蛋白质结构→推测氨基酸序列→推知基因的核苷酸序列→修饰(合成)相应基因→表达出相应蛋白质
23．(1)乳腺癌细胞信号蛋白合成增多(超出正常范围)
(2)精子的获取和获能　卵母细胞的采集和培养
(3)血清　抗生素
(4)在“设计试管婴儿”过程中需对胚胎进行筛选，这是对生命的不负责任；含有致癌基因的胚胎在长大成人后，也有不患病的可能；基因筛选会在不久的将来愈演愈烈，最终变成从相貌、智力等方面对人类胚胎事先进行筛选，变成名副其实“设计”出来的婴儿(答对一点即可，其他合理答案也可)
解析　(1)由材料1可知，乳腺癌病人细胞中HER2基因增多，导致表达的信号蛋白增多。(2)体外受精包括精子的获取和获能，卵母细胞的采集和培养以及受精等阶段。(3)动物细胞培养的培养液中应添加血清，为防止杂菌污染可添加抗生素。(4)开放性问题答案合理即可。
24．(1)灭活的病毒、聚乙二醇、电刺激等
(2)受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应
(3)胚胎分割(移植)　将囊胚的内细胞团进行均等分割
25．(1)平　相同　(2)RNA聚合酶识别和结合的位点，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质　Ca2＋　DNA分子杂交技术　人胰岛素
(3)T DNA　染色体的DNA
解析　(1)限制酶能识别特定的DNA序列，并在特定位点上切割DNA，形成黏性末端或平末端；要使目的基因和质粒直接进行连接，应使用同一种限制酶进行切割，使二者产生相同的黏性末端。(2)启动子为DNA序列，其具有RNA聚合酶结合位点，能启动转录，合成RNA；将基因表达载体导入大肠杆菌时，常用Ca2＋处理；检测目的基因时，常用分子杂交技术检测目的基因或相应的mRNA，或采用抗原—抗体杂交技术鉴定相应的蛋白质。(3)用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，首先将目的基因导入农杆菌Ti质粒的T DNA中，再利用农杆菌侵染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的染色体的DNA上。
26．(1)原核　复制
(2)T－DNA　土壤农杆菌
(3)相对没有分化的活的薄壁细胞团
(4)表现型(蛋白质)　自交
解析　(1)土壤农杆菌属于原核细胞，其质粒能够自主复制。(2)目的基因要插入T－DNA上，外植体与含目的基因的土壤农杆菌混合培养，修饰的T－DNA转入植物细胞并整合到植物基因组中。(3)愈伤组织是高度液泡化的、没有分化的活的薄壁细胞团。(4)对转基因植物进行鉴定，转基因植物与非转基因植物进行比较，是在个体水平(表现型)。导入目的基因的转基因植物是杂合子，为获得纯合的转基因植株，还需要对转基因植株进行严格的自交。
27．(1)温度　使用不同温度的水
(2)固定化酶
(3)萃取法、蒸馏法、压榨法(任选两种)
(4)平板划线法、稀释涂布平板法(任选一种即可)学案55　植物组织培养技术及
DNA和蛋白质技术
考纲要求　1.植物组织培养技术的应用。2.DNA的粗提取与鉴定。
一、植物组织培养
1．脱分化：由________的植物组织或细胞产生______的过程。
2．愈伤组织：细胞排列________而无规则，是一种____________的呈____________的________。
3．再分化：脱分化产生的____________继续培养，重新分化出________和________等器官的过程。
4．植物组织培养的理论基础：植物细胞的________。
5．基本过程：离体的植物组织____________________→________→移栽成活
二、DNA的粗提取与鉴定
1．提取原理：(1)利用DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的________中溶解度不同进行分离。在2 mol/L的该溶液中________溶解而________析出，在0.14 mol/L溶液中________溶解而________析出。(2)DNA不溶于酒
精，而________等杂质分子溶于酒精。
2．鉴定原理：在沸水浴条件下，DNA遇________试剂会被染成________。
三、多聚酶链式反应扩增DNA片段
1．PCR技术的原理：利用了________原理。通过控制________来控制DNA双链的解聚和结合。
2．PCR反应的条件：一定的________，DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种________，四种__________，耐热的________，同时控制______使DNA复制在体外反复进行。
想一想　细胞内DNA复制与细胞外DNA复制必需的酶是什么酶？　
四、血红蛋白的提取和分离
1．分离方法——________法和电泳法。
2．纯度鉴定——一般用____________________方法对血红蛋白进行纯度鉴定。
探究点一　植物的组织培养
1．填表比较花粉植株的产生与植物茎的组织培养
菊花茎的组织培养 月季的花药培养
理论依据 细胞的______
基本过程 脱分化、再分化
影响因素 选材、营养、____、pH、温度、光照等
材料选取 未开花植株的茎上部新萌生的侧枝 通常选择完全未开放的____
光照状况 每日用日光灯照 12h 开始____光照，幼小植株形成后____光照
操作流程 制备MS固体培养基→______消毒→接种→____→移栽→栽培 选材→材料消毒→接种和培养→____和诱导→移栽→栽培选育
结果 ____植株 ______植株
2.生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点如下表，请补充完整。
激素使用 实验结果
使用顺序 先生长素后细胞分裂素 有利于细胞____
先细胞分裂素后生长素 细胞____________
生长素与细胞分裂素同时使用 分化频率____
生长素用量与细胞分裂素用量的比例 该比值高时 利于______的分化，抑制______的形成
该比值低时 利于____的分化，抑制____的形成
该比值适中时 促进________的生长
思维拓展
1．实验操作中应注意的几个问题：(1)材料的选取：菊花的组织培养实验中，应选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝；月季花药的培养实验中，应选择花粉发育过程中的单核靠边期的花药进行培养。(2)外植体消毒：所用消毒剂为体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是无菌水。(3)培养过程：在初期，菊花的组织培养需光照，月季花药的培养不需光照，而在后期均需光照。
2．花药培养过程中，确定花粉的发育时期可进行镜检，镜检前染色处理，染色方法有醋酸洋红法和焙花青—铬矾法两种，后者能将花粉细胞染成蓝黑色。
探究示例1　下列关于植物组织培养的叙述，错误的是(　　)
A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同
听课记录：　
　
探究点二　DNA的粗提取与鉴定
1．简述DNA粗提取与鉴定的基本原理。
　
　
2．完成该实验的实验步骤与鉴定图表：
(1)步骤：提取血细胞核物质(______涨破)→溶解(2 mol/L的NaCl)→过滤(除杂质)→析出(滴蒸馏水，降NaCl浓度至______ mol/L)→过滤→再溶解(______ mol/L的NaCl)→过滤→进一步提纯(体积分数为________的冷却酒精)→鉴定。
(2)鉴定
比较 加入物质 结果 图示
实验组 均加入：①____ mL二苯胺试剂②________ mol/L NaCl溶液5 mL 丝状物(DNA) 溶液逐渐___
对照组 —— ________
思维拓展
1．本实验用鸡血细胞作实验材料，不能用哺乳动物的成熟红细胞，原因是哺乳动物的成熟红细胞内无细胞核，但它可以作为血红蛋白提取和制备细胞膜的理想材料。
2．实验过程中两次用到蒸馏水，第一次目的是使成熟的鸡血细胞涨破释放出DNA，第二次目的是稀释NaCl溶液，使DNA从溶液中析出。
3．预冷的酒精溶液具有以下优点：(1)抑制核酸水解酶活性，防止DNA被降解。(2)降低分子运动；易于形成沉淀析出。(3)低温有利于增加DNA分子柔韧性，减少断裂。
探究示例2　(2011·江苏卷，19)在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，相关叙述正确的是(　　)
A．用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L，滤去析出物
B．调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质
C．将丝状物溶解在2 mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色
D．用菜花替代允鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同
听课记录：　
　
探究点三　PCR扩增技术
1．简述PCR原理。
　
　
2．补充完整PCR的反应过程
(1)________：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链，如下图：
(2)________：温度下降到50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，如下图：
(3)________：温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A，T，C，G)在________________的作用下，根据________________原则合成新的DNA链，如下图：
思维拓展
1．DNA复制需要引物的原因：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链。
2．PCR结果：(1)PCR一般要经历三十多次循环，每次循环都包括变性、复性、延伸三步。(2)两引物之间的固定长度的DNA序列呈指数扩增。
3．细胞内DNA复制与PCR技术的比较
细胞内DNA复制 PCR
不同点 解旋 在解旋酶的作用下边解旋边复制 80℃～100℃高温解旋，双链完全分开
酶 DNA解旋酶、DNA聚合酶 TaqDNA聚合酶
引物 RNA DNA或RNA
温度 体内温和条件 高温
相同点 ①需提供DNA复制的模板；②四种脱氧核苷酸作原料；③子链延伸的方向都是从5′端到3′端
探究示例3　近十年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。
(1)加热使DNA双链打开，这一步是打开________键，称为________，细胞中是在________的作用下使此键断裂的。
(2)当温度降低时，引物与模板______端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成2个DNA分子，此过程中原料是________，遵循的原则是______________。
(3)PCR技术的必要条件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即：液体环境、适宜的________和________。
(4)下图为某一次循环的产物，请据图回答问题。
①PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可分为________、________、________三个步骤。
②DNA的羟基(—OH)末端称为________，图中所示的羟基端为________。(填字母)
③以引物为标记，可判断出此产物最早为第________次循环的产物。
探究点四　血红蛋白的提取与分离
掌握血红蛋白的提取与分离操作，完成下列填空：
1．方法和原理
方法 原理
__________ 根据相对分子质量的大小分离蛋白质
______ 各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同
2.实验操作流程
样品的处理
　↓
粗分离——透析(去除小分子杂质)
　↓
______——凝胶色谱法进行分离和纯化
　↓
纯度鉴定——SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定相对分子量
思维拓展
1．凝胶色谱操作：包括凝胶色谱柱制作、凝胶色谱柱的装填、样品的加入和洗脱。注意事项如下：
(1)为了加快干凝胶的膨胀，可将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴加热，通常只需1～2 h，还可除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。(2)在色谱柱中填凝胶的时候要
尽量紧密，以降低凝胶颗粒之间的空隙。在装填凝胶柱时，不得有气泡存在，因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。在凝胶色谱操作过程中，不能发生洗脱液流干，露出凝胶颗粒的现象。一旦发生上述两种情况，凝胶色谱柱需要重新装填。(3)滴加样品时，吸管管口贴着管壁环绕移动加样，不要破坏凝胶面。
2．检测血红蛋白的分离是否成功的方法：如果凝胶色谱柱装填得很成功、分离操作也正确的话，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出；如果红色区带歪曲、散乱、变宽，说明分离的效果不好，这与凝胶色谱柱的装填有关。
探究示例4　(2011·淮安模拟)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，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在样品处理中包括红细胞的洗涤、______________、分离血红蛋白溶液、透析。
③洗涤红细胞的目的是________________，你如何知道红细胞已洗涤干净？________________________________________________________________________。
④分离红细胞时对离心速度和离心时间的要求是_________________________________
________________________________________________________________________。
⑤若离心速度过高和时间过长结果会怎样？____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)收集的血红蛋白溶液在透析袋中透析，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？_______________
________________________________________________________________________。
题组一　植物的组织培养
1．下列有关菊花的组织培养的说法正确的是(　　)
A．需要有三种培养基，其营养成分中的碳源应该是无机碳源
B．要用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌，即在100℃下保持15分钟
C．在培养过程中要先让愈伤组织生根后再使其生芽
D．用酒精对外植体进行消毒时，持续的时间不能太长
2．植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是(　　)
①细胞的全能性　②离体植物器官、组织或细胞
③根、芽　④生长素和细胞分裂素　⑤生长素和乙烯　⑥愈伤组织　⑦再分化　⑧脱分化　⑨植物体
A．①、②⑧⑥⑦③⑨、④ B．①、②⑧⑥⑦③⑨、⑤
C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D．①、②⑨⑧⑥⑦③、④
3．(2011·镇江调研)为提高玉米产量，科学家在育种和栽培中进行研究。如图是关于玉米培养的过程，请回答：
(1)取茎尖进行组织培养，发育成植株D，取D的花药培养成幼苗，经秋水仙素处理后发育成为植株G。从细胞分裂方式上分析，E→F过程中进行了________分裂；从育种方式上分析，D→G属于____________育种。
(2)D植株上的小孢子母细胞形成精子所经历的分裂方式是____________。在该过程中，首先要经过“四分体时期”，这里的“四分体”是指________________________________；在其后某个时期对离体刺激最敏感，一般来说在________期，花药培养成功率最高。
(3)之所以选取茎尖放入A瓶中培养，是因为________、________，如果选取D植株的茎的切段放入A瓶培养，首先要进行________，一般是用流水冲洗________min，无菌吸水纸吸干后再放入体积分数为70%的酒精中摇动2～3次，持续________s，立即取出，在无菌水中冲洗并用无菌吸水纸吸干，再放入质量分数为0.1%氯化汞溶液中______min，取出后在________中清洗3次，以________。
(4)离体的植物组织和细胞，对营养、环境条件要求相对特殊，需要配置适宜的培养基，A瓶中常用的一种培养基是________，其主要成分包括________、________、________及蔗糖等，同时还要添加植物激素，________和________是启动细胞分裂、脱分化、再分化的关键性激素。另外，________、________、________等条件也很重要。
(5)C和F试管苗不能直接栽培到大田中，移栽之前要_____________________________。
题组二　DNA粗提取与鉴定及PCR扩增技术
4．(2011·徐州调研)如图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作。这些操作目的正确的是(　　)
A．①是洗涤红细胞，去除血细胞表面的杂质
B．②是溶解DNA，去除不溶于酒精的杂质
C．③溶解DNA，去除不溶于2 mol/L NaCl溶液的杂质
D．④稀释NaCl溶液，去除不溶于低浓度NaCl溶液的杂质
5．要使PCR反应在体外的条件下顺利地进行，需要严格的控制(　　)
A．氧气的浓度 B．酸碱度
C．温度 D．大气的湿度
6．DNA在NaCl溶液中的溶解度有二重性，随着NaCl溶液浓度的变化而变化。
(1)请在下列浓度的NaCl溶液中，选出能使DNA析出最彻底的一种和溶解度最高的一种(　　)
A．0.14 mol/L B．2 mol/L
C．0.15 mol/L D．0.3 mol/L
(2)DNA不溶于酒精，但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液，利用这一原理可以____________，可以推测溶于酒精的物质中可能有___________________________________。
(3)利用DNA遇________呈蓝色的特性，将该物质作为鉴定________的试剂。
题组三　血红蛋白的提取和分离
7．(2011·广东卷，5)以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是(　　)
A．洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂
B．猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少
C．血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测
D．在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢
8.
凝胶色谱技术是二十世纪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，对高分子物质有很好的分离效果，目前已经被广泛应用于多个领域，请回答：
(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)若选用SephadexG—100，则G表示___________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)通过凝胶色谱法可将从红细胞中分离出的血红蛋白样品进一步________，在血红蛋白的提取和分离实验中有以下操作，试回答：
①实验时要对采集到的血液中的红细胞进行洗涤，洗涤的目的是________________。
②在____________作用下，红细胞会破裂释放出血红蛋白。
③将释放出的血红蛋白收集到透析袋中透析，这是样品的________，而透析的目的是________________________________________________________________________。
④实验最后经过SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳进行_________________________________
________________。
(4)装填凝胶色谱柱时，要注意色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现气泡必须重装。这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案55　植物组织培养技术及DNA和蛋白质技术
课前准备区
一、1.高度分化　愈伤组织
2．疏松　高度液泡化　无定形状态　薄壁细胞
3．愈伤组织　根　芽　4.全能性
5．愈伤组织　丛芽　生根
二、1.(1)NaCl溶液　DNA　蛋白质　蛋白质　DNA
(2)蛋白质
2．二苯胺　蓝色
三、1.DNA热变性　温度　2.缓冲液　引物　脱氧核苷酸　DNA聚合酶　温度
想一想　DNA聚合酶
四、1.凝胶色谱　2.SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
课堂活动区
探究点一
1．全能性　激素　花蕾　不需　才需　外植体　培养　筛选　正常　单倍体
2．分裂　既分裂也分化　提高　根　芽　芽　根　愈伤组织
探究示例1　D　[培养基中加入蔗糖的目的一方面可以提供营养，另一方面可以调节渗透压；在整个组织培养过程中影响再分化的关键是生长素和细胞分裂素的使用比例和使用顺序；组织培养过程中的第一个关键环节是脱分化，从而形成愈伤组织；组织培养的对象既可以是体细胞也可以是生殖细胞，因此获得的愈伤组织的基因组成不一定相同。]
探究点二
1．(1)DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在0.14 mol/L的溶液中的溶解度最低；
(2)DNA不溶于酒精；
(3)DNA不被蛋白酶所水解；
(4)DNA可被二苯胺染成蓝色。
2．(1)蒸馏水　0.14　2　95%　(2)4　2　变蓝　不变蓝
探究示例2　B　[在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中，DNA的溶解度最低，DNA存在于析出物中，故不能滤去析出物，A项错误；利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，进行相应操作，可在实验中去除部分杂质，B项正确；进行DNA鉴定时，加入二苯胺试剂后再经沸水浴才能出现蓝色，C项错误；用菜花作为实验材料时，要加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分搅拌和研磨，过滤后收集研磨液，D项错误。]
探究点三
1．PCR反应需要在一定的缓冲溶液中才能进行，需提供：DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种引物，四种脱氧核苷酸，耐热的DNA聚合酶，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。
2．(1)变性　(2)复性　(3)延伸　DNA聚合酶　碱基互补配对
探究示例3　(1)氢　解旋　解旋酶　(2)3′　四种脱氧核苷酸　碱基互补配对原则　
(3)温度　酸碱度　(4)①变性　复性　延伸　②3′端　A、D　③一
解析　(1)PCR技术利用热变性原理使DNA双链间的氢键断裂，称为解旋，而细胞中是在解旋酶的作用下使氢键断裂。(2)PCR技术扩增DNA与细胞内DNA复制所需原料一样，为四种脱氧核苷酸，遵循的原则是碱基互补配对原则。引物与模板的3′端结合后，DNA聚合酶才发挥作用。(3)PCR技术与体内DNA复制不完全相同，除了需要模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要液体环境(稳定的缓冲液环境)，每一步骤需要适宜的温度及酸碱度。(4)①PCR的每一轮循环包括变性、复性和延伸三步，从第二轮循环开始，每次循环的产物也作为模板参与反应。②DNA的两条链是反向平行的，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聚合酶不能从头合成DNA，只能从3′端延伸DNA链。因此DNA复制需要引物，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。由另一条新合成的DNA可知，A端为3′端，B端为5′端，D端为3′端。③在PCR反应中，以引物为标记，第一次循环时，以加入的DNA为模板，两条DNA链可分别由引物Ⅰ和引物Ⅱ与其结合并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以形成的每个子DNA中只有一种引物；从第二次循环开始，上次产生的DNA分子又可作为模板参与反应，所以会出现DNA分子两端均含引物的情况，如图所示：
因此题干中所出现的情况是第一次循环的产物。
探究点四
1．凝胶色谱法　电泳法
2．红细胞洗涤　蒸馏水涨破　离心处理　纯化
探究示例4　(1)样品处理　粗分离　纯化　纯度鉴定
(2)①防止血液凝固　②血红蛋白的释放　③去除杂蛋白　离心后的上清液没有黄色　④低速短时间离心，如500 r/min离心2 min　⑤离心速度过高和时间过长会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀，得不到纯净的红细胞，影响后续血红蛋白的提取纯度　(3)①去除相对分子量较小的杂质　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蛋白除去　②血红蛋白呈现红色，在凝胶色谱分离时可通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液，这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。
解析　分离提取血红蛋白的实验流程大致是样品处理—粗分离—纯化—纯度鉴定四个步骤。柠檬酸钠属于抗凝剂。血红蛋白是红色含铁的蛋白质。凝胶色谱法分离蛋白质是依据蛋白质的相对分子质量大小来进行的。
构建知识网络
脱分化　再分化　凝胶色谱法　电泳　二苯胺　变性　延伸
课后练习区
1．D　[在该过程中，共要配制三种培养基，分别是脱分化培养基、生芽培养基和生根培养基，但这些培养基需要碳源是蔗糖，而不是无机碳；在对培养基进行高压蒸汽灭菌时，要在121℃下保持15分钟，以便于杀死所有微生物的细胞、芽孢和孢子等，100℃下不能杀死微生物的芽孢；在培养过程中要先让愈伤组织生芽后再使其生根；用酒精对外植体进行消毒时，持续的时间不能太长，否则容易杀死外植体细胞。]
2．织培养中，生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化，细胞分裂素的主要作用是促进组织细胞分裂或从愈伤组织和器官上分化出不定芽。组织培养过程中，两者协同调控，当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；当生长素含量低于细胞分裂素时，则主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。]
3．(1)有丝　单倍体　(2)减数分裂　连在一起的四个单倍体细胞　单核
(3)其分裂旺盛　更容易表达出全能性　外植体消毒　20　6～7　1～2　无菌水　漂净消毒液
(4)MS培养基　大量元素　微量元素　有机物　细胞分裂素　生长素　pH　温度　光照
(5)先打开培养瓶封口膜，让试管苗在培养间生长几天，然后用流水清洗掉培养基，移植到消过毒的蛭石珍珠岩环境下生活一段时间，等幼苗长成后再移栽到土壤中
4．C
5．C　[PCR利用的是DNA热变性原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合。]
6．(1)AB　(2)去除杂质　某些盐类、蛋白质、糖类或其他大分子物质　(3)二苯胺　DNA
解析　由实验原理可知，DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，有利于DNA的析出；DNA主要存在于染色体上，为了把DNA与蛋白质等其他物质分开，采用DNA不溶于酒精的方法，从而达到去除杂质的目的；利用DNA遇二苯胺(沸水浴)成蓝色的特性，可以鉴定DNA。
7．D　[生理盐水为猪体细胞的等渗溶液，所以在洗涤红细胞时，使用生理盐水可维持细胞的正常形态，A项正确；由于哺乳动物的成熟红细胞缺少细胞核和各种细胞器，所以提纯时杂蛋白相对较少，B项正确；如果凝胶色谱柱装填得很成功，分离操作也正确，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出，所以血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测，C项正确；当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢，后洗脱出来，D项错误。]
8．(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)凝胶的交联程度、膨胀程度及分离范围　(3)纯化　①去除血浆蛋白　②蒸馏水和甲苯　③粗提取　去除相对分子质量较小的杂质　④纯度鉴定　(4)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果学案56　酶的研究与应用
考纲要求　1.酶在洗涤等方面的应用。2.制备和应用固相化酶。
一、果胶酶在果汁生产中的作用
1．果胶酶
2.
二、加酶洗衣粉中的酶制剂
1．加酶洗衣粉：指含有______的洗衣粉。
2．常用酶制剂种类：蛋白酶、______、淀粉酶和________，其中应用最广泛、效果最明显的是____________和碱性脂肪酶。
3．酶的去污机理
(1)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________或小分子的肽，使污物容易从衣物上脱落。(2)脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的______、________和________水解为小分子物质。
4．酶制剂特点：能够耐酸、耐碱、忍受____________和较高________，并且通过特殊的化学物质将酶层层包裹，与洗衣粉其他成分隔离。
三、酵母细胞的固定化
1．固定化酶
(1)应用原理：将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既易催化反应，又易于回收，可以重复使用。
(2)固定化酶的实例——高果糖浆的生产
①反应机理：葡萄糖果糖。
②固定化酶反应柱：酶固定在一种________载体上，再将这些酶颗粒装到柱内，柱子底端上分布着许多小孔的筛板，________无法通过筛板上的小孔，而____________却能自由出入。
③生产过程：将葡萄糖溶液从反应柱的________注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖从反应柱________流出。
④反应柱优点：能连续使用半年，大大降低了________，提高了果糖的产量和质量。
2．固定化细胞技术
(1)概念：固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学的方法将________固定在____________的技术。
(2)方法：
①包埋法：将酶或细胞包埋在________的细微网格里
②化学结合法：将酶分子或细胞相互________，或将其结合到________上。
③物理吸附法：将酶吸附到________。
(3)固定化细胞优点：与固定化酶相比，制备成本______，操作________，酶的活性高且稳定。
(4)应用：固定化酵母细胞发酵、固定化乳糖酶制备乳糖等。
探究点一　果胶酶在果汁生产中的作用
　完成探究不同浓度果胶酶对苹果出汁率的影响实验设计：
(1)原理：果胶是植物________和________的主要组成成分之一。在果汁加工中，果胶的存在易导致果汁出汁率________，果汁________。
果胶酶分解果胶的作用是：①瓦解植物的__________及________，使榨取果汁更容易；②把果胶分解为可溶性的____________，使浑浊的果汁变得澄清。因此可以解决果汁加工中出现的问题。
(2)步骤
①制备苹果汁：用榨汁机榨取苹果汁匀浆，加热至100℃，钝化________，然后冷却至50℃。
②配制不同浓度酶液：依次配制质量浓度为2 g/L、4 g/L、6 g/L、8 g/L、10 g/L的果胶酶溶液备用，编号为2～6号。
③降解苹果汁：在1～6号烧杯中分别加入等量______________，2～6号烧杯中加入等量相应的________溶液，加入等量钝化苹果汁，45℃水浴中恒温60 min。
④沉淀：向6只烧杯中加入等量的适量明胶、硅溶胶、膨润土、活性炭，混匀静置60 min，充分沉淀，过滤。
⑤记录结果：测澄清苹果汁体积、记录。
⑥结果分析：澄清苹果汁得率R＝V1/V2×100%。(V1：澄清苹果汁体积；V2：________苹果汁体积。)
思维拓展
1．影响果汁产量的物质
(1)种类：纤维素、果胶。
(2)存在问题：出汁率低，耗时长，果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀。
2．处理方法——酶解法
组成 本质 作用
果胶酶 多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶 蛋白质 催化果胶分解成为可溶性的半乳糖醛酸
纤维素酶 C1酶、Cx酶、纤维二糖酶 蛋白质 纤维素纤维二糖葡萄糖
探究示例1　下列是有关酶的应用问题，请分析回答。
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，某学生设计了如下实验：
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 min(如图A)。
②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10℃水浴中恒温处理10 min(如图B)。
③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(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，结果如下表：
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果胶的水解，产物是____________。
(2)实验结果表明，当温度为________附近时，果汁量最多，此时果胶酶的活性________。
(3)为什么该实验能够通过测定过滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，保持温度、pH在最适值，生成物量与反应时间的关系如图：在35 min后曲线变成水平是因为________。若增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在图中画出生成物量变化的示意曲线。
听课记录：　
　
探究点二　探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
完成下列实验设计，掌握探讨加酶洗衣粉的洗涤效果实验设计原理及流程。
1．实验原理
(1)加酶洗衣粉中含有酶制剂(蛋白酶、______________、__________、纤维素酶等)。
(2)酶的催化作用具有________性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。
2．实验变量
(1)自变量：____________。
(2)无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。
3．实验步骤
步骤 烧杯编号
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
注入自来水 500 mL 500 mL 500 mL
加入物质(等量) 奶渍布 奶渍布 奶渍布
控制水温 37℃ 37℃ 37℃
加入洗衣粉(等量) 蛋白酶洗衣粉 ______洗衣粉 脂肪酶洗衣粉
用玻璃捧搅拌 5 min 5 min 5 min
观察实验现象
思维拓展
1．实验变量控制
(1)比较普通洗衣粉与加酶洗衣粉洗涤效果；自变量为洗衣粉的种类，其余变量为无关变量，应严格控制，以免造成干扰。(2)探究加酶洗衣粉的最适温度：水温为自变量，水温梯度应较小。(3)不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果：洗衣粉种类为自变量。
2．常用酶制剂的种类及洗涤原理
种类 洗涤原理 洗涤实例
蛋白酶 可将蛋白质水解为易溶解或分散于洗涤液中的小分子肽或氨基酸 血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢
脂肪酶 把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸 食品的油渍、人体皮脂、口红
淀粉酶 能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等 来自面条、巧克力等的污垢
纤维素酶 使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果
探究示例2　某学生进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的课题研究。他的实验设计如下：
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、洗涤方式等全部设置为相同　③根据污渍去除程度得出结果
对这个实验的评价，正确的是(　　)
A．对照实验设置错误　　　　 B．无关变量设置太多
C．没有自变量 D．因变量不能描述
听课记录：　
　
探究点三　酵母细胞的固定化
完成下列实验设计填空：
1．实验原理
(1)固定化酶________溶于反应液中，易于回收，可以重复使用。
(2)固定化酶和固定化细胞是利用________或________方法将酶或细胞固定于一定空间内的技术。
常用
2．实验流程
　
　
　
　
固定化酵母细胞
　
冲洗
　
应用：发酵
3．成果评价
(1)观察凝胶珠的颜色和形状：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________，固定的酵母细胞数目较________；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________，制作失败，需要再作尝试。
(2)观察发酵的葡萄糖溶液：将凝胶珠加入用于发酵的葡萄糖溶液后发现有气泡产生，同时有酒味散发，说明凝胶珠制作________。
思维拓展
1．直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较
项目 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞
制作方法 无 化学结合法、物理吸附法 包埋法
是否需要营养物质 否 否 是
催化反应 单一或多种 单一 一系列
缺点 对环境条件非常敏感，易失活；难回收，成本高，影响产品质量 不利于催化一系列酶促反应 反应物不易与酶接近，反应效率下降
优点 催化效率高、耗能低、污染少 可以重复利用 成本低、操作容易
2.制备固定化酵母细胞的具体操作中，需要注意的问题
(1)酵母细胞的活化。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5～1 h。
(2)海藻酸钠的浓度与制作凝胶珠的质量有关。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目较少，影响实验效果。
(3)刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间的目的是使形成的凝胶珠稳定。
探究示例3　(2010·江苏生物，25)下图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述正确的是(多选)(　　)
A．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液
B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
C．图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触
D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中
题组一　果胶酶在果汁生产中的作用
1．关于果胶酶的说法正确的是(　　)
A．果胶酶可以分解细胞壁的主要成分——纤维素
B．果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物
C．果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称
D．果胶酶的化学本质是蛋白质或RNA
2．下列关于果胶酶的说法不正确的是(　　)
A．虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的
B．植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶
C．通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来确定果胶酶活性的高低
D．人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题
3．如图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，此曲线能说明的是(多选)(　　)
A．在B点之前，果胶酶的活性和温度成正比；之后，成反比
B．当温度到达B点时，果胶酶的活性最高，酶的催化作用最强
C．A点时，果胶酶的活性很低，但随着温度升高，果胶酶的活性可以上升
D．C点时，果胶酶的活性也很低，当温度降低时，酶的活性也可以恢复上升
题组二　探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
4．有人设计实验探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并优于普通洗衣粉。实验分为两组，一组衣物用加酶洗衣粉洗涤，一组衣物用普通洗衣粉洗涤。该实验设计缺少(　　)
A．用加酶洗衣粉洗涤和适量普通洗衣粉洗涤的对照
B．既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照
C．用普通洗衣粉洗涤和少量加酶洗衣粉洗涤的对照
D．用少量普通洗衣粉洗涤和大量加酶洗衣粉洗涤的对照
5．(2011·苏州调研)与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉能更有效地清除污渍。下列有关叙述错误的是(　　)
A．加酶洗衣粉是添加了固定化酶的洗衣粉
B．水质、水量、水温都会影响加酶洗衣粉的洗涤效果
C．探究加酶洗衣粉的洗涤效果，应选择同一品牌的普通洗衣粉作对照
D．加酶洗衣粉的使用，减少了磷的排放，降低了环境污染
6．某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明：
成分：含碱性蛋白酶等。
用法：洗涤前先将衣物浸于洗衣粉水内数小时。使用温水效果最佳。
注意：切勿用于丝质及羊毛衣料。用后彻底清洗双手。
请回答下列问题：
(1)质检局针对该洗衣粉设计了如下图所示装置进行实验：
该实验的目的是_______________________________________________________。
(2)一学生为探索该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，参考(1)的实验材料及方法进行了实验，并把结果用曲线图A、B表示(如下图)：
①由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适温度约为_________________________________。
②在0℃和75℃时，酶的催化效率基本都降为零，但温度再度回到45℃，后者的催化作用已不能恢复，这是因为_________________________________________________________。
③该学生在实验过程中可通过观察________________________来判断酶的催化效率。
(3)该加酶洗衣粉的去污原理是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)大力推广加酶洗衣粉，使之代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护，这是因为_______________________________________________________________________________。
(5)除加酶外，很多洗衣粉中还加有香精，高档洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的，目前从植物中提取芳香油的方法有________、________等。(写出两种)
题组三　酵母细胞的固定化
7．(2011·连云港质检)下列有关制备固定化酵母细胞的说法错误的是(　　)
A．可根据凝胶珠的颜色和形状检测凝胶珠的质量
B．要将酵母细胞活化处理
C．制成的凝胶珠上不能出现小孔
D．配制的海藻酸钠浓度是本实验的关键
8．下列说法不正确的是(　　)
A．固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法
B．固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法
C．由于细胞个大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定
D．反应物是大分子物质应采用固定化酶
9．下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤：
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
请回答下列问题：
(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____________________________________________。
学案56　酶的研究与应用
课前准备区
一、1.①果胶分解酶　果胶脂酶　②出汁率　澄清度
2．①一定化学反应　反应速度　②反应物　产物　③酶的抑制剂
二、1.酶制剂　2.脂肪酶　纤维素酶　碱性蛋白酶
3．(1)氨基酸　(2)脂肪　淀粉　纤维素
4．表面活性剂　温度
三、1.(2)②颗粒状　酶颗粒　反应溶液　③上端　下端　④成本
2．(1)酶或细胞　一定空间内　(2)①多孔载体
②结合　载体　③载体表面　(3)更低　更容易
课堂活动区
探究点一
(1)细胞壁　胞间层　低　浑浊　①细胞壁　胞间层　②半乳糖醛酸
(2)①细胞内酶　③蒸馏水　果胶酶　⑥处理前
探究示例1　(1)半乳糖醛酸　(2)40℃　最高
(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力
(4)底物消耗完毕　如图
解析　从实验数据分析：在40℃附近时，果汁量最多，说明此时的果胶酶催化活性最高。因为底物的量是一定的，所以底物消耗完时，生成物的量达到最大值，其后不再发生变化；增加酶的浓度可以使反应更快地达到平衡点，即更早结束反应，但生成物的总量不会发生变化。
探究点二
1．(1)脂肪酶　淀粉酶　(2)专一
2．(1)加酶洗衣粉
3．复合酶
探究示例2　A　[实验课题是“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”，因此设置的两组实验应该是：一组用普通洗衣粉作对照组，另一组用加酶洗衣粉作实验组。如果设置三组也正确，一组用普通洗衣粉作对照组，实验组设置使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉。]
探究点三
1．(1)不　(2)物理　化学　较大的细胞　酶
2．CaCl2　海藻酸钠　海藻酸钠　活化　凝胶珠
3．(1)低　少　高　(2)成功
探究示例3　BCD　[在酵母细胞的固定化过程中，刚溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温才能加入已活化的酵母细胞，否则会影响酵母细胞的活性，A项错；将海藻酸钠慢慢滴加到配制好的CaCl2溶液中，液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠，B项正确；在发酵过程中，搅拌的目的是使培养液与酵母细胞更充分地接触，C项正确；将固定好的酵母细胞用蒸馏水冲洗2～3次后，再将葡萄糖溶液转入锥形瓶，加入固定好的酵母细胞，置于适宜条件下发酵，D项正确。]
构建知识网络
多聚半乳糖醛酸酶　果胶分解酶　酶的抑制剂　蛋白酶　脂肪酶　包埋　物理吸附　明胶　海藻酸钠
课后练习区
1．C　[酶具有专一性，故果胶酶只分解果胶；果胶酶是一类酶的总称，而不特指某一种酶；果胶酶的化学本质是蛋白质。]
2．C　[果胶酶的活性可以通过测果汁体积大小来反映，也可通过观察果汁的澄清度来反映。]
3．ABC　[从图中可以看出随着温度的不断升高，果胶酶的活性在上升，等达到B点时，酶的活性达到最高；随后，随着温度的继续上升，酶的活性迅速下降。但是A点和C点相比，虽然酶的活性都很低，但是A点是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其活性也会不断上升，而C点是高温条件，当温度过高时，会破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化。]
4．B　[该实验的自变量是加酶洗衣粉、普通洗衣粉。实验设计应分为三组，其中实验组有两组：一组用加酶洗衣粉，一组用普通洗衣粉；另外还应有一个空白对照组，既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照。]
5．A
6．(1)检测该洗衣粉中是否含蛋白酶
(2)①45℃　②高温破坏了酶的分子结构，使酶活性丧失
③胶片上的蛋白膜消失时间的长短
(3)用蛋白酶分解衣服中的污垢，使污垢中所含的蛋白质变为易分解的小分子，使之易被洗去
(4)酶本身无毒，含量少，又易分解，不会引起水体富营养化，对环境无污染
(5)萃取法　蒸馏法　压榨法(任选两种)
7．C　[制备固定化酵母细胞时，细胞悬浮在海藻酸钠溶液中，滴进CaCl2溶液中，形成海藻酸钙凝胶小球，细胞被包埋在凝胶的小孔中，制成固定化细胞，故C错误。]
8．C　[由于细胞个大，酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。因此，细胞多采用包埋法固定化，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化。]
9．(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

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