资源简介 第41讲 传统发酵技术的应用[考纲点击] 运用发酵加工食品的基本方法 一、果酒和果醋的制作1．制作原理与发酵条件果酒制作果醋制作菌种酵母菌醋酸菌制作原理反应有氧条件下，大量繁殖：C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O无氧条件下，酒精发酵：C6H12O62C2H5OH＋2CO2糖源、氧气充足时：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O缺乏糖源、氧气充足时：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O发酵条件温度一般酒精发酵，18～25℃，繁殖最适为20℃左右最适为30～35℃空气前期：需氧；后期：不需氧需要充足的氧气时间10～12d7～8d2.果酒、果醋的制作流程挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵 ↓ ↓ 果酒 果醋二、腐乳制作1．原理(1)菌种：需多种微生物协同作用，其中起主要作用的是毛霉。(2)菌种的作用特点①蛋白质氨基酸＋小分子肽；②脂肪甘油＋脂肪酸。2．流程→→→三、泡菜的制作1．泡菜的制作原理(1)菌种：泡菜的制作离不开乳酸菌，在无氧条件下，将葡萄糖分解成乳酸。(2)腌制条件：控制腌制的时间、温度和食盐的用量，防止杂菌污染，严格密封。2．泡菜的制作流程1．果酒制作的3个方面(1)菌种来源：酒精发酵的菌种来自附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。(2)发酵原理：酵母菌在有氧条件下通过有氧呼吸进行大量繁殖，在无氧条件下通过无氧呼吸产生酒精。(3)酒精的检测：在酸性条件下，重铬酸钾可与酒精反应呈现灰绿色。2．果醋的制作原理醋酸发酵是需氧发酵，需要不断通入无菌空气。3．腐乳制作的3个方面(1)菌种来源：腐乳制作的主要菌种来自空气中的毛霉孢子。(2)制作原理：豆腐中的蛋白质可被蛋白酶分解成氨基酸和小分子的肽，脂肪可被脂肪酶分解成甘油和脂肪酸。(3)盐、酒和香辛料的作用：均有抑菌、调味的作用。4．泡菜制作的2个方面(1)菌种来源：制作泡菜的菌种主要来自蔬菜上的乳酸菌。(2)发酵原理：泡菜制作过程的发酵主要是乳酸菌分解葡萄糖产生乳酸的过程。考法一 果酒和果醋的制作1．果酒和果醋制作步骤的比较制果酒制果醋相同过程①选材和材料处理：选择新鲜的葡萄，先用清水冲洗葡萄1～2遍除去污物后，再去枝梗②制作发酵液，防止杂菌污染③发酵：将葡萄汁注入发酵瓶，注意液体量不要超过发酵瓶总体积的2/3不同过程①将温度严格控制在18～25℃，时间控制在10～12d左右。发酵旺盛期的CO2产量非常大，要及时排气，防止发酵瓶爆裂②检测指标：7～10d以后，可以开始进行取样检验工作。例如，可以嗅味和品尝、用重铬酸钾检验酒精含量，进行酵母菌的镜检，测定pH等工作①将温度严格控制在30～35℃，并注意适时通过充气口充气②检测指标：果醋的制作是否成功可以通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝初步鉴定，再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH进一步鉴定。还可以在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其数量作进一步鉴定2.发酵后酒精的检验及对照原则(1)检验(2)对照两种对照方式都必须遵循单一变量原则：前者是标准对照，后者是自身对照。3．果酒、果醋制作的注意事项(1)材料的选择与处理选择新鲜的葡萄，榨汁前先冲洗后除去枝梗，以避免去除枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。(2)防止发酵液被污染需要从发酵制作的过程进行全面的考虑，因为操作的每一步都可能混入杂菌。为避免杂菌污染，榨汁机要洗净并晾干；发酵装置要洗净并用70%的酒精消毒；封闭充气口；若用简易的发酵装置，每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。(3)控制好发酵时间与温度、果醋制作时适时充气。视角 以物质变化分析或案例分析的形式，考查果酒、果醋的制作1．(实验装置图类)(2015·高考江苏卷改编)上图为苹果酒的发酵装置示意图，下列叙述正确的是( )A．发酵过程中酒精的产生速率越来越快B．集气管中的气体是酵母菌无氧呼吸产生的CO2C．发酵过程中酵母种群呈“J”型增长D．若发酵液表面出现菌膜，最可能原因是发酵瓶漏气解析：选D。A项，发酵过程中因营养物质的消耗、pH的变化等，酒精的产生速率会越来越慢。B项，集气管收集的气体除酵母菌无氧呼吸产生的CO2外，还有有氧呼吸产生的CO2。C项，发酵过程中，酵母菌的繁殖速度较慢，不会呈“J”型增长。D项，发酵液表面出现的菌膜可能是醋酸菌在有氧条件下繁殖产生的，说明发酵瓶可能漏气。2．(物质变化图解类)(2016·北京大兴月考)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都发生在酵母菌细胞的线粒体中C．过程③和④都需要氧气的参与D．过程①～④所需的最适温度基本相同解析：选C。过程①是呼吸作用的第一个阶段，有氧无氧均可进行，过程②只能发生在缺氧条件下，A错误；过程①发生在酵母菌细胞的细胞质基质中，过程③发生在酵母菌细胞的线粒体中，B错误；过程③是酵母菌的有氧呼吸，过程④是醋酸菌的有氧呼吸，都需要氧气的参与，C正确；过程①②③是酵母菌的呼吸作用，所需的最适温度基本相同(18～25℃)，过程④是醋酸菌的酿醋过程，所需的最适温度在30～35℃，D错误。3．(概念流程图解类)苹果醋具有营养丰富，增加机体免疫力，护肤养肝等多种功效，以鲜苹果汁为原料利用发酵瓶制作果酒和果醋的过程简图如下，请分析并回答问题：(1)过程甲中使用的微生物是________。将鲜苹果汁装入发酵瓶时，要留有大约________的空间，经过10～12天后，在酸性条件下用重铬酸钾检测样液，如果颜色变为________色，说明产生了酒精。(2)过程乙中使用的微生物是________，可以从食醋中分离纯化获得，步骤如下：第一步：配制________(填“固体”或“液体”)培养基。第二步：对培养基进行高压蒸汽灭菌。第三步：接种。微生物常用的接种方法有稀释涂布平板法和平板划线法。第四步：培养。温度控制在________℃范围内。第五步：挑选符合要求的_______________。(3)在____________的条件下，如果缺少糖源，乙中的微生物将甲过程的产物变为_____________，再将其变为醋酸。解析：(1)制作果酒应选用酵母菌。将鲜苹果汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间。重铬酸钾溶液与酒精反应呈灰绿色。(2)制作果醋应选用醋酸菌；分离纯化菌种需用固体培养基；醋酸菌生长的最适温度为30～35℃。(3)氧气充足时，如果缺少糖源，醋酸菌会将乙醇变为乙醛，再将其变为醋酸。答案：(1)酵母菌 1/3 灰绿 (2)醋酸菌 固体 30～35 菌落 (3)氧气充足(有氧) 乙醛考法二 腐乳和泡菜的制作1．腐乳制作的注意事项(1)影响腐乳品质的条件：水、盐、酒、温度、发酵时间等。①水的控制：含水量约70%，用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形。②盐的控制：盐浓度过高，会影响腐乳的口味，浓度过低，豆腐易腐败变质。③酒的控制：酒精含量一般控制在12%左右。酒精含量过高，使腐乳成熟期延长。酒精含量过低，杂菌繁殖快，豆腐易腐败。④温度的控制：温度15～18℃适合毛霉生长。发酵时间易控制在6个月左右。(2)防止杂菌污染①用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。②装瓶时，操作要迅速小心。加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封。封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。2．泡菜制作的注意事项(1)材料的选择及用量①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。②清水和盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。(2)防止杂菌污染：每次取样的用具要洗净，要迅速封口。(3)氧气需求①泡菜坛要选择火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。②泡菜坛坛盖边沿的水槽内要注满水，以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。(4)温度：发酵过程温度控制在室温即可，最好在26～36℃。温度过高，则易滋生杂菌，温度过低则发酵时间延长。3．泡菜制作过程中乳酸菌和乳酸的变化情况分析发酵菌种 发酵初期发酵中期发酵后期数量随时间变化乳酸菌少(有氧气，乳酸菌活动受到抑制)最多(乳酸抑制其他菌活动)减少(乳酸积累，pH下降，抑制其活动)乳酸少积累增多，pH下降继续增多，pH继续下降 视角1 以案例分析的形式，考查腐乳的制作1．(原理判断类)(2015·高考江苏卷)关于“腐乳的制作”实验，下列叙述错误的是( )A．将腐乳坯堆积起来会导致堆内温度升高，影响毛霉生长B．腐乳坯若被细菌污染，则腐乳坯表面会出现黏性物C．勤向腐乳坯表面喷水，有利于毛霉菌丝的生长D．装坛阶段加入料酒，可有效防止杂菌污染解析：选C。A项，腐乳坯应分层整齐排放并留有一定空隙，以保证氧气供应，利于毛霉生长，毛霉有氧呼吸能释放大量能量，大部分以热能形式散失，堆内温度过高会影响毛霉生长。B项，毛霉是丝状真菌，若腐乳坯表面出现黏性物，可能是被其他杂菌污染。C项，腐乳制作过程中需要加盐腌制，向腐乳坯表面喷水会导致盐水浓度降低，使腐乳难以成形且易腐败变质。D项，料酒能抑制微生物的生长，故能有效防止杂菌污染。2．(概念流程图解类)腐乳是我国古代劳动人民创造的一种经过微生物发酵的大豆食品。腐乳味道鲜美，易于消化吸收，所以一直受到人们的喜爱。请结合腐乳制作的原理及流程示意图，回答下列问题：(1)图中a、b分别表示的是_______________，它们的来源是_____________，作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)过程一中，为保证产品的质量，应采取的措施是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)过程二具体的操作应该是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。这样既能使豆腐不过早酥烂，又能避免豆腐块腐败变质。(4)过程三中卤汤配制所需要的材料有________________________________。(5)过程四应如何操作才能取得最佳效果？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)腐乳制作过程主要利用的微生物是毛霉，在毛霉等多种微生物分泌的蛋白酶和脂肪酶的作用下，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。(2)在接种过程中为保证产品的质量，应在严格无菌的条件下，将优良毛霉菌种接种在豆腐上。(3)在加盐腌制的过程中要将豆腐块分层整齐地摆放在瓶中，并逐层加盐，随着层数的加高而增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些，以防杂菌从瓶口进入。(4)卤汤主要由盐水、酒和香辛料配制而成。加酒可以抑制微生物的生长，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，也具有防腐和杀菌的作用。(5)密封时，为防止杂菌污染，应将瓶口通过酒精灯的火焰，再用胶条密封瓶口。答案：(1)蛋白酶、脂肪酶 毛霉等微生物 将蛋白质水解为小分子的肽和氨基酸，将脂肪水解为甘油和脂肪酸 (2)在严格无菌的条件下，将优良毛霉菌种接种在豆腐上 (3)将长满毛霉的豆腐块分层整齐地摆放在瓶中，并逐层加盐，随着层数的加高而增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些 (4)盐水、12%左右的酒和香辛料(如胡椒、花椒、八角、桂皮、姜、辣椒等) (5)密封时，将瓶口通过酒精灯的火焰，再用胶条密封瓶口视角2 以案例分析的形式，考查泡菜的腌制3．(原理分析类)泡菜发酵的微生物主要是乳酸菌，而在发酵初期，水槽内经常有气泡产生，这些气泡产生的原因及成分分别是( )A．乳酸菌是兼性厌氧型微生物，初期进行有氧呼吸产生CO2；气体为CO2B．因腌制过程中的盐进入蔬菜使蔬菜体积缩小，气体被排出；气体为空气C．发酵初期活动强烈的是酵母菌，其利用氧产生CO2；气体为CO2D．乳酸菌在发酵过程中产生了热量，使坛内温度升高，空气受热膨胀排出；气体为空气解析：选C。蔬菜刚入坛时，表面带入的微生物，主要是不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等微生物，较为活跃，它们进行乳酸发酵和微弱的酒精发酵产生较多的乳酸、酒精、醋酸和二氧化碳等，二氧化碳以气泡的形式从水槽内放出，逐渐使坛内形成无氧环境。4．(流程图解类)下图是泡菜的制作的实验流程示意图，请据图回答下面的问题：(1)选用新鲜蔬菜做泡菜，原因是________________。(2)为了保证既无杂菌，又能使发酵菌发挥正常作用，泡菜所用盐水应______________________________________________再使用。(3)在泡菜腌制过程中经常向坛口边缘的水槽中补充水分的目的是提供________环境。(4)在果醋的制作过程中酒精浓度较高时，通常不适宜进行醋酸发酵，原因是较高浓度的酒精会____________________________________，使产酸量下降。(5)在制作腐乳、果醋、泡菜的过程中，需要氧气的是________________。解析：(1)制作泡菜所用微生物是乳酸菌，蔬菜不新鲜会使杂菌进入，致使硝酸还原菌增多，亚硝酸盐的含量增大，不利于人体健康。(2)泡菜所用盐水需要消毒灭菌，故应先煮沸杀灭杂菌，后冷却至室温时再使用，这样既有利于消灭杂菌又能保护蔬菜表面的乳酸菌生存。(3)泡菜腌制过程中需要厌氧环境，故向坛口边缘的水槽中补充水分以隔绝空气进入。(4)酒精具有杀菌防腐作用，较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢，使产酸量下降。(5)制作腐乳的毛霉、制作果醋的醋酸菌属于好氧菌，制作泡菜的乳酸菌属于厌氧菌。答案：(1)亚硝酸盐的含量低 (2)先煮沸杀灭杂菌，后冷却至室温 (3)无氧 (4)抑制醋酸菌的生长和代谢 (5)腐乳和果醋易错点1 微生物发酵过程中灭菌措施不同[点拨] (1)果酒与果醋制作中原料的消毒体积分数为70%的酒精杀菌效果最强，其原因是浓度过低，杀菌力弱；浓度过高，使菌体表面蛋白质凝固形成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其内，因此杀菌效果受影响。(2)腐乳制作过程中的杀菌消毒①制作腐乳的玻璃瓶洗刷干净后要用沸水消毒。②酒、盐、香辛料都有杀菌作用。③接种、封瓶时都要进行无菌操作。易错点2 制作过程易出现的误区[点拨] (1)发酵微生物≠细菌。发酵微生物有的是原核细胞细菌，也有的是真核细胞生物等，如酵母菌、毛霉等都是发酵常用菌种。(2)酒精发酵为无氧发酵，并不是严格密封。前期通气，利于酵母菌的繁殖；在酵母菌发酵的过程中需封闭充气口，定期打开排气口，排出发酵时产生的CO2。(3)由于醋酸菌和乳酸菌属于原核生物，因此在利用这两类微生物时，其环境中一定不要加入青霉素等抗生素。(4)应该从原料、装置和实验过程三个层次进行无菌操作。 微观清障(1)(2015·四川卷T3B)用酵母菌发酵酿制果酒，选择酸性重铬酸钾检测产生的酒精。( )(2)(2014·广东卷T4A)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸。( )(3)在果酒发酵后期，拧开瓶盖的间隔时间可延长。( )(4)将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，底层和近瓶口处需加大用盐量。( )(5)果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵。( )(6)泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵。( )(7)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件。( )(8)泡菜制作过程可以随时取出食用不同酸味的泡菜。( )答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)×1．(2015·高考广东卷)泡菜是我国的传统食品之一，但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害。某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”，查阅资料得到如图。(1)制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是____________________。乳酸菌发酵第一阶段的产物有____________________。(2)据图，与第3天相比，第8天后的泡菜更适于食用，因为后者____________________；pH呈下降趋势，原因是__________________________。(3)该小组得到一株“优选”乳酸菌(亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍)，拟参照资料的实验方案和食盐浓度(4%～10%)，探究与普通乳酸菌相比用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定其最适条件。请你设计一个实验结果记录表，并推测实验结论。[导学号29520654] 解析：(1)制作泡菜时，泡菜坛要选择密封性好的容器，一般用水密封，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。乳酸菌发酵第一阶段的产物有丙酮酸、[H]和少量ATP。(2)第3天时，泡菜中亚硝酸盐含量达到最高，在第8天后的泡菜中，亚硝酸盐含量降到最低，故第8天后的泡菜更适于食用。乳酸菌无氧呼吸产生的乳酸会导致pH下降。(3)设计的记录表中要包含乳酸菌类型、食盐浓度和发酵时间等自变量，因变量为亚硝酸盐的含量。通过相互对照确定用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定最适发酵条件。答案：(1)创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵 丙酮酸、[H](少量ATP) (2)亚硝酸盐含量低 乳酸菌无氧呼吸产生了乳酸 (3)两种乳酸菌在泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化表亚硝酸盐含量(mg/kg)乳酸菌类型及食盐浓度发酵时间(天)普通乳酸菌“优选”乳酸菌4%5%6%……9%10%4%5%6%……9%10%123……10推测实验结论：与普通乳酸菌相比，“优选”乳酸菌制作泡菜时，相同条件下产生的亚硝酸盐含量低。2．苹果酒清香、明快，风味清爽，苹果醋亦是养生保健的佳品。如图甲所示是以苹果为原料生产果酒、果醋的工艺流程，图乙中曲线表示酒精度对醋酸发酵的影响，据此回答下列问题。(1)酒精发酵时一般将温度控制在________，温度过高时，酵母菌代谢减慢甚至死亡，原因是________________________________________________________________________________。(2)醋酸发酵的适宜温度为________，由图乙可知，醋酸发酵时适宜的酒精度范围为________，较高的酒精度通常不适宜进行醋酸发酵，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)酒精发酵后转入醋酸发酵前，除改变温度外，还需要调整的发酵条件是________________________________________________________________________。[导学号29520655] 解析：(1)酒精发酵时适宜的温度范围是18～25℃，如果温度过高，会影响酶的活性，从而影响酒精发酵的过程。(2)醋酸发酵需要的温度较高，一般为30～35℃；从图乙可知，当酒精度为6.0～6.5%时，酸度最大，说明此范围最适合醋酸发酵，如果酒精度过高，较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢，不利于醋酸发酵。(3)醋酸菌是好氧细菌，因此发酵时要通入无菌空气。答案：(1)18～25℃ 温度过高，影响酶的活性 (2)30～35℃ 6.0～6.5% 较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢，使产酸量下降(3)通入无菌空气3．(装置图信息类)(2016·江苏扬州质检)苹果除鲜食外，还可深加工为果酒、果醋、果汁、果酱等，使产品附加值成倍提高。下图是某厂进行苹果酒和苹果醋生产的基本工艺流程：(1)苹果的出汁率是果酒、果醋产量的保证。在制备苹果酒的过程中，为了提高苹果的出汁率，在压榨前可加入一定浓度的________酶和果胶酶，理由是这两种酶能____________________________________，从而提高苹果的出汁率。(2)发酵一定时间后，观察到甲罐内液面不再有____________________________，说明发酵基本完毕。(3)在制备苹果醋的过程中，乙罐内先填充经灭菌处理后的木材刨花，然后加入含__________菌的培养液，使该菌附着在刨花上，再让甲罐中发酵完毕的苹果酒流入乙罐，并在A处通入__________。苹果醋发酵时控制的适宜温度一般比制苹果酒时的适宜温度________(选填“高”、“相等”或“低”)。(4)右图是当果胶酶作用于一定量的某种物质，并保持温度、pH在最适宜时，生成物量与反应时间的关系图。35min后曲线变成水平是因为____________________。若从反应开始时就增加该酶的浓度，其他条件不变，请在图中画出生成物量变化的示意曲线。[导学号29520656] 解析：(1)制备苹果酒时为了提高苹果的出汁率，可在压榨前加入一定浓度的纤维素酶和果胶酶，促进细胞壁中纤维素和果胶的水解，可有效提高苹果的出汁率。(2)制备苹果酒使用的菌种是酵母菌，其无氧呼吸可产生酒精和二氧化碳，所以酿酒时若发酵罐不再冒气泡(二氧化碳)，说明发酵基本完毕。(3)酿醋使用的菌种是醋酸菌，是异养需氧型微生物，所以酿醋时需不断通入无菌空气，既保证醋酸菌的有氧呼吸又避免杂菌污染；酒精发酵时一般将温度控制在18～25℃，醋酸菌的适宜生长温度是30～35℃。(4)分析曲线图可知，35min后曲线变成水平是因为底物消耗完毕；若从反应开始时就增加该酶的浓度，其他条件不变，则反应速率增大，反应时间缩短，但生成物量不变。答案：(1)纤维素 破除果肉细胞细胞壁(促进细胞壁中纤维素和果胶的水解)(2)气泡冒出(3)醋酸 无菌空气 高(4)底物消耗完毕4．(2016·江苏南通模拟)γ 氨基丁酸(GABA)是具有降血压、抗焦虑等功能的水溶性氨基酸。科研人员通过实验研究了白方腐乳在前发酵、盐腌和后发酵过程中GABA的含量变化，为寻找生产富含GABA腐乳的工艺奠定基础。实验步骤如下：①豆腐白坯表面接种毛霉孢子后，在适宜的温度和湿度下培养48h，获得毛坯。②将毛坯分层整齐地摆放在瓶中，盐腌5d。③腌制后加入卤汤，置于28℃恒温箱中后发酵90d。④分别采集各时段的腐乳坯样品，测定GABA含量，结果如下：请分析回答：(1)通常含水量为________左右的豆腐适合做腐乳；毛霉生长的适宜温度为________。(2)前发酵过程中，毛坯的GABA含量发生明显变化的原因是________________________________________________________________________。(3)步骤②中，加盐腌制的正确方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。此过程腐乳干重中的GABA含量下降，一方面与食盐抑制毛霉生长，酶活性降低有关；另一方面部分GABA会____________________而导致测定值减小。(4)后发酵过程中，GABA含量再次增加的原因是________________________________________________________________________，后发酵________d后的白方腐乳出厂销售比较适宜。[导学号29520657] 解析：(1)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；毛霉生长的适宜温度为15～18℃。(2)前发酵过程中，毛霉产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质水解产生GABA，使毛坯的GABA含量发生明显变化。(3)加盐腌制的正确方法是：将长满毛霉的豆腐块分层整齐地摆放在瓶中，逐层加盐，随着层数的加高增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些。加盐腌制的过程中，坯体会适当脱水，此过程腐乳干重中的GABA含量下降，一方面与食盐抑制毛霉生长，酶活性降低有关；另一方面是由于GABA为水溶性物质，部分GABA会溶解于水(不存在于腐乳块中)而导致测定值减小。(4)后发酵过程中，GABA含量再次增加的原因是毛霉产生的蛋白酶继续发挥作用。后发酵过程中GABA的含量变化曲线图显示，在60d以后，GABA的含量达到最大值且保持相对稳定，所以此时出厂销售白方腐乳比较适宜。答案：(1)70% 15～18℃(2)毛霉产生的蛋白酶促进蛋白质水解产生GABA(3)逐层加盐，随着层数的加高增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些 溶解于水(不存于腐乳块中)(4)毛霉产生的蛋白酶继续发挥作用 60第43讲 植物组织培养与植物有效成分的提取[考纲点击] 1.植物的组织培养 2.从生物材料中提取某些特定的成分一、植物组织培养1．培养基(1)成分：大量元素、微量元素、有机成分、激素和琼脂。(2)类型：MS培养基、发芽培养基和生根培养基。(3)作用：为植物组织或器官生长和发育提供营养条件。(4)制备：配制各种母液→配制培养基→灭菌。2．组织培养(1)含义：在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。(2)原理：植物细胞具有全能性。(3)过程―→二、植物有效成分的提取1．植物芳香油的提取(1)植物芳香油的主要化学成分：萜类化合物及其衍生物，具有很强的挥发性。提取方法有蒸馏、压榨和萃取法等。2．胡萝卜素的提取(1)胡萝卜素的性质：不溶于水，易溶于石油醚等有机溶剂。(2)实验设计(3)鉴定方法：纸层析法。1．植物组织培养的4个方面(1)理论基础：全能性。(2)基本过程：包括脱分化和再分化。(3)培养基的制备：诱导愈伤组织的固体培养基，分装后要进行灭菌。接种前，要对外植体进行消毒。(4)植物激素的影响：组织培养的培养基中必须加入生长素和细胞分裂素，两种激素的使用顺序和浓度配比将影响组织培养过程中的细胞分裂和分化。2．植物有效成分的提取(1)植物芳香油的提取方法：压榨法、蒸馏法和萃取法等。(2)芳香油的性质：不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用有机溶剂作为提取剂来提取芳香油。(3)胡萝卜素的性质：是橘黄色结晶，从胡萝卜中提取胡萝卜素，常用亲脂(水不溶)性有机溶剂(或有机溶剂)作萃取剂。(4)胡萝卜素的提取方法：萃取法。(5)胡萝卜素的鉴定：纸层析法，在鉴定过程中需要用标准样品对照。考法一 植物组织培养1．MS培养基的成分及各成分的作用成分作用微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐蔗糖提供碳源，维持细胞渗透压甘氨酸、维生素、烟酸、肌醇满足离体植物细胞在正常代谢途径受一定影响后所产生的特殊营养需求2.脱分化和再分化的比较过程特点条件脱分化外植体成为愈伤组织排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团离体、营养物质、植物激素和其他适宜条件再分化愈伤组织成为丛芽或胚状体结构有根、芽或有生根发芽的能力3.菊花组织培养过程菊花组织形成愈伤组织长出丛芽―→生根菊花植株4．月季花药培养的两种途径以上两种途径之间没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素种类及其浓度比。5．植物激素在组织培养过程中的作用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，其作用及特点为：激素使用实验结果使用顺序先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂又分化同时使用分化频率提高生长素用量和细胞分裂素用量的比例比值高利于根的分化、抑制芽的形成比值低利于芽的分化、抑制根的形成比值适中促进愈伤组织的生长视角1 以基础判断或案例分析的形式，考查植物的组织培养1．(概念流程图示类)(2016·广东韶关模拟)下面为植物组织培养过程的流程图，以下相关叙述不正确的是( )A．上述过程中脱分化发生在步骤b，在此过程中植物激素发挥了重要作用B．再分化发生在步骤d，是愈伤组织重新分化形成根或芽等器官的过程C．从叶组织块到种苗形成的过程利用的原理是植物叶片细胞具有全能性D．人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题解析：选B。再分化发生在步骤c，为愈伤组织重新分化形成根或芽等器官的过程。2．(表格信息类)(2016·山东聊城一中调研)在植物组织培养过程中，激素的添加已成为一种常规的实验手段，在植物组织培养过程中已研究过的植物激素有：生长素、细胞分裂素、赤霉素等。下表为某同学研究激素的使用顺序对实验结果的影响，请回答相关问题：使用顺序实验结果先使用NAA，后使用KT有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用KT，后使用NAAA同时使用B(1)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、________和________的关键性激素。该实验中属于细胞分裂素类生长调节剂的是________。(2)请将表格中空白处A和B补充完整，A为______________，B为________________。若NAA和KT的用量比值适中时，促进________________的形成。(3)用于离体培养的植物器官或组织称为________。若该实验材料为菊花，则应对其进行________(消毒/灭菌)。(4)接种后的锥形瓶最好放在无菌箱中培养，培养环境应注意调节合适的________和________________。接种过程中要注意在________________旁进行。解析：(1)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，NAA属于生长素类生长调节剂，KT属于细胞分裂素类生长调节剂。(2)先使用NAA，后使用KT，有利于细胞分裂，但细胞不分化；先使用KT，后使用NAA，细胞既分裂也分化；NAA和KT同时使用，分化频率提高；NAA和KT的用量比值适中时，有利于愈伤组织的形成。(3)用于离体培养的植物器官或组织称为外植体，组织培养过程中应对外植体消毒。(4)接种后的锥形瓶最好放在无菌箱中培养，培养期间应注意调节温度和光照时间，接种过程要注意在酒精灯火焰旁进行，以免杂菌污染。答案：(1)脱分化 再分化 KT(2)细胞既分裂也分化 分化频率提高 愈伤组织(3)外植体 消毒(4)温度 光照时间 酒精灯火焰视角2 以案例分析的形式，考查植物的花药培养3．(概念流程图示类)如图为某二倍体植株花药中未成熟的花粉，在适宜培养基上形成完整植株的过程。下列有关叙述正确的是( )A．过程①②表示脱分化，过程③表示再分化B．过程①②需要照光C．过程①②③说明花粉细胞具有全能性D．通过过程③获得的完整植株自交后代不会发生性状分离解析：选C。A错误，过程①表示脱分化，过程②表示再分化。B错误，通常幼小植株形成后才需要照光。C正确，通过过程①②③，花粉细胞形成了完整的植株，体现了花粉细胞的全能性。D错误，通过过程③获得的完整植株是单倍体，高度不育。4．(原理判断类)(2016·河南焦作模拟)将基因型为AaBb的月季的花粉细胞通过无菌操作接入对应的培养基中，在一定条件下诱导形成幼苗，其过程如下：月季的花粉细胞①→愈伤组织②→丛芽③→植株④(1)①→②过程需要的条件有(填序号)____________(A.营养 B．激素 C．光照 D．pH)。最适合进行培养花药的时期为________，选择花药时，一般要通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期，最常用的方法为________。(2)形成花粉的细胞分裂方式是________，花粉发育成植物体的细胞分裂方式是________，要促进花粉细胞发育成完整植株，培养基中应加入有________________的两种激素。(3)植株④叫做________。若要得到可育植株，需要用________对③进行处理，所得的植株基因型为________________________。解析：(1)植物组织培养过程的①→②脱分化需要营养、激素、适当pH。在花粉发育过程中，一般是单核靠边期离体培养成功率最高。确定花粉发育时期常用醋酸洋红法。(2)花粉通过减数分裂形成，花粉发育成植物体的细胞分裂方式是有丝分裂，细胞分裂素和生长素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。(3)植株④由花粉离体培养而来，为单倍体。单倍体高度不育，需要用秋水仙素对③单倍体幼苗处理，诱导染色体组加倍，所得植株基因也加倍，月季AaBb产生4种花粉：AB、Ab、aB、ab，故加倍后为AABB、AAbb、aaBB、aabb。答案：(1)ABD 单核期(单核靠边期) 醋酸洋红法(2)减数分裂 有丝分裂 细胞分裂素和生长素(3)单倍体 秋水仙素 AABB、AAbb、aaBB、aabb考法二 植物有效成分的提取1．三种提取方法的比较提取方法水蒸气蒸馏法压榨法有机溶剂萃取法实验原理利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂获得芳香油方法步骤①水蒸气蒸馏②分离油层③除水过滤①石灰水浸泡、漂洗②压榨、过滤、静置③再次过滤①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩适用范围适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中优点简单易行，便于分离生产成本低，易保持原料原有的结构和功能出油率高，易分离 局限性水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题分离较为困难，出油率相对较低 使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量2．植物有效成分提取过程的注意事项(1)在玫瑰精油的提取过程中，加入NaCl的目的是增加水层的密度，有利于玫瑰油与水分层，加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。(2)在提取橘皮精油时，为了提高出油率，需要将柑橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡，浸泡时间为10h以上。橘皮要浸透，这样压榨时不会滑脱，且出油率高，过滤时不会堵塞筛眼。(3)在胡萝卜素的提取中，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也能影响萃取。因此在萃取的过程中，要先将萝卜进行粉碎和干燥，使之与萃取剂充分接触，提高溶解度。视角1 以案例分析的形式，考查植物芳香油的提取1．(概念流程图类)某同学设计的提取玫瑰精油的实验流程如图所示，据图分析不正确的是( ) ① ② ③ ④ ⑤ ⑥→→→→→A．在②中使用水气蒸馏更简便易行B．在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片防止暴沸C．提取精油时，向混合物中加入NaCl更利于油水分层D．加入无水Na2SO4，再用过滤法可除去分离的油层中的水分解析：选A。由于玫瑰精油难溶于水，易溶于有机溶剂，因此在②中使用水中蒸馏更简便易行；在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片，目的是防止暴沸；提取精油时，为了使油水分层更彻底，要向油水混合物中加入NaCl；分离的油层还含有一定的水分，需加入无水Na2SO4，再用过滤方法将其除去。2．(原理判断类)下列是与牡丹精油提取相关的问题，请回答：(1)牡丹精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是牡丹精油具有_________________________的性质。(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响牡丹精油提取量的主要因素有蒸馏时间和__________。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是________________________________________________________________________。(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则牡丹精油提取量会________，原因是________________________________________________________________________。(4)用萃取法提取牡丹精油时，采用的溶剂是________，原理是__________________________________。(5)牡丹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。提取牡丹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精油时________(填“能”或“不能”)采用从牡丹花中提取牡丹精油的方法，理由是__________________________________________。解析：(1)牡丹精油难溶于水、易溶于有机溶剂，化学性质稳定，故采用水蒸气蒸馏法和萃取法提取。(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响牡丹精油提取量的主要因素有蒸馏时间和蒸馏温度；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，一定时间后提取量不再增加。(3)蒸馏时牡丹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挥发而流失。(4)牡丹精油易溶于有机溶剂，因此萃取时所选用的溶剂必须是有机溶剂，如石油醚等。(5)根据图示可以确定提取牡丹精油时采摘花的最合适时间为a天左右，此时牡丹精油相对含量最高。(6)薄荷精油与牡丹精油化学性质相似，同样可以采用水蒸气蒸馏法提取。答案：(1)难溶于水、易溶于有机溶剂、化学性质稳定 (2)蒸馏温度 在一定时间内提取量随提取时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加 (3)下降 部分精油会随水蒸气挥发而流失 (4)石油醚等 牡丹精油易溶于有机溶剂 (5)a (6)能 薄荷精油与牡丹精油化学性质相似视角2 以案例分析的形式，考查胡萝卜素的提取与鉴定3．(概念流程图类)胡萝卜素可用于治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病，下图是提取胡萝卜素的实验流程示意图，相关说法正确的是( )→→→→→→A．图中干燥处理时的温度越高、时间越长越利于胡萝卜素提取B．图中甲过程表示萃取，此过程用到的有机溶剂具有较低的沸点C．图中乙过程表示浓缩，浓缩之前进行过滤的目的是除去萃取液中的不溶物D．只能从植物中提取β 胡萝卜素解析：选C。新鲜胡萝卜素含大量水分，提取时应干燥，但要控制干燥时间和温度，若温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。图中甲是萃取，所用萃取剂应具有较高的沸点，并能充分溶解胡萝卜素。图中乙是浓缩，在浓缩之前要进行过滤除去萃取液中的不溶物。工业生产上，β 胡萝卜素的提取方法主要有三种：一是从植物中提取，二是从岩藻中获得，三是利用微生物发酵生产。4．(概念流程图类)胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得，流程如下：(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用____________或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需先灼烧接种环，其目的是________。(2)培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌R的生长提供________和________。(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和________，以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用________方式加热以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是________________。(4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素，鉴定过程中需用胡萝卜素标准样品作为________。解析：(1)微生物分离和培养中常用的接种方法是稀释涂布平板法和平板划线法。微生物培养需要无菌操作，其中对接种针需进行灼烧灭菌处理。(2)蔗糖和硝酸盐可分别为微生物的生长提供碳源和氮源。(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程中若温度过高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解；萃取过程应避免明火加热，宜采用水浴方式加热，以防止温度过高；萃取液在浓缩之前，还要进行过滤，以除去萃取液中的不溶物。(4)利用纸层析法鉴定所提取的胡萝卜素时，需用胡萝卜素标准样品作对照，对比分析标准样品和萃取样品出现的层析带。答案：(1)稀释涂布平板法 灭菌(或防止杂菌污染) (2)碳源 氮源(3)时间 水浴 滤去不溶物 (4)(实验)对照易错点 植物组织培养实验操作中的易错点[点拨] (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粉进行培养。(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。(4)月季花药培养得到的并不都是单倍体植株：花粉壁发育成二倍体，花药发育成单倍体。(5)花药开裂长出愈伤组织或释放出胚状体时，应及时转移到分化培养基上。 微观清障(1)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养。( )(2)生根时，培养基通常应含α 萘乙酸等生长素类调节剂。( )(3)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，基因的突变与重组不会同时发生。( )(4)通过花药培养产生花粉植株一般有两种途径，这两种途径之间没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。( )(5)用于生产生物柴油的植物油不易挥发，可选用蒸馏、压榨和萃取等方法从油料作物中提取。( )(6)柚皮易焦糊，宜采用压榨法提取柚皮精油，该过程得到的糊状液体可通过过滤除去其中的固体杂质。( )(7)萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是防止有机溶剂挥发。( )(8)橘皮精油主要贮藏在橘皮部分，橘皮精油的有效成分在水蒸气蒸馏时会发生部分水解，一般采用压榨法。( )(9)胡萝卜素易溶于有机溶剂，可以采用萃取的方法进行提取。( )(10)可利用明火加热提高胡萝卜素的萃取速度。( )答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)√ (7)√ (8)√ (9)√ (10)×1．(2016·湖南长沙质检)下图表示菊花的嫩枝和月季的花药离体培养过程，请据图回答下面的问题。(1)对菊花来说，要选取________的嫩枝来进行组织培养。对月季来说，适宜花粉培养的时期是________期。为确定花粉是否处于该时期，最常用的方法是________。(2)在培养花粉的培养基中要加入一定的植物激素，常用的植物激素有________________________________________________________________________。(3)某同学在培养过程中发现培养基上感染了几种细菌。若在以尿素为唯一氮源的培养基中加入________指示剂培养几种菌后，指示剂变红就可以鉴定其中含有能够分解尿素的细菌。为了避免其他微生物对培养造成的影响，所以在进行接种时应注意________。①接种室要消毒②只要戴口罩，操作时便可说话③外植体可预先用体积分数为70%的酒精浸泡，取出用无菌水冲洗后，再用0.1%的氯化汞溶液消毒，并用无菌水冲洗干净④接种操作要在酒精灯火焰旁进行⑤接种完毕应立即盖好瓶盖A．①②③④⑤ B．①②③④C．①③④⑤D．②③④⑤(4)月季的花药培养与菊花的嫩枝组织培养不同，从植株产生的途径来说，花粉植株产生的途径除了图中所示外，还可以通过________阶段发育而来，这两种发育途径的差别主要取决于________________________________________________________________________。(5)不同植物对各种条件的要求往往不同，进行菊花组织培养一般将温度控制在________℃，并且对光照的控制为____________________。[导学号29520662] 解析：(1)植物组织培养法获取菊花植株时选用的材料一般是生长旺盛的嫩枝。月季的花药培养中选择单核期的花药离体培养，成功率最高，确定花粉发育期最常用的方法是醋酸洋红法。(2)在培养花粉的培养基中要加入细胞分裂素和生长素。(3)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某几种细菌后，如果pH升高，指示剂将变红，可知道其中含有能够分解尿素的细菌。(4)月季的花药培养与菊花的嫩枝组织培养不同，从植株产生的途径来说，花粉植株的产生一般有两种途径：一是花粉通过胚状体阶段发育为植株；另一种是花粉在诱导培养基上，先形成愈伤组织，再将其诱导分化成植株。这两种发育途径的差别主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。答案：(1)生长旺盛 单核 醋酸洋红法(2)细胞分裂素和生长素(3)酚红 C(4)胚状体 培养基中激素的种类及其浓度配比(5)18～22 每天12小时光照2．传统药用植物栝楼的根、果、种子等均能入药，其合成的天花粉蛋白是中药天花粉的主要有效成分。科研人员进行以下的研究，大致流程如下：(1)接种在MS培养基中的栝楼种子，如先经加水浸没的萌发率为75%，不加水浸没的萌发率为2.5%，说明栝楼种子萌发需要____________________。(2)在培育“无菌苗”过程中，使用的部分激素组合如表1(注：—表示未添加该种植物激素)，除甲组仅有顶芽长成小苗外，所有的培养基上都有腋芽长出，可见诱导腋芽生长加入____________________________是必需的。组别6 BA(mg/L)NAA(mg/L)甲——乙1.0—丙—0.5丁1.00.5戊2.00.5表1(3)在诱导“愈伤组织”的MS培养基中，使用了以下一些激素组合(如表2)，以下培养基均能诱导叶盘缓慢长出黄绿色的愈伤组织，其中B2组和B3组诱导产生的愈伤组织在培养30天后分化出小芽点，并迅速长大成无根苗，两组的分化率分别为25.0%和14.3%，可见0.2mg/LNAA与激动素(6 BA等)配合可诱导栝楼叶片________长出愈伤组织，但不利于诱导愈伤组织________。组别NAA6 BA(mg/L)IAA(mg/L)RT(mg/L)A10.22.0B10.24.0C10.26.0A22.00.2B24.00.2C26.00.2A30.22.0B30.24.0C30.26.0表2[导学号29520663] 解析：(1)从题意中可以看出，种子浸泡后萌发率提高，说明种子萌发过程中需要水分。(2)比较表格中信息和实验结果可以推测：只加入6 BA或NAA或6 BA和NAA二者均加入，都可以促进腋芽的生长。(3)A1、B1、C1组中都是0.2mg/LNAA与激动素(6 BA等)配合，根据实验结果，只出现愈伤组织，说明0.2mg/LNAA与激动素(6 BA等)配合可以促进脱分化过程，由于没有长成幼苗，说明不利于再分化过程。答案：(1)充足的水分(2)6 BA或NAA或6 BA和NAA(植物激素)(3)脱分化 再分化3．(2016·湖北武汉模拟)从玫瑰花中提取出的玫瑰精油称为“液体黄金”，是世界香料工业不可取代的原料，多用于制造高级香水、化妆品等。为了扩大玫瑰的种植面积，选育优良品种，常采用植物组织培养技术，包括花粉培养等。请回答相关问题：(1)玫瑰精油化学性质稳定，难溶于______，易溶于____________。除可用蒸馏法提取外，还可用____________法提取。通过蒸馏形成的油水混合物中需要加入NaCl，目的是____________；加入无水Na2SO4的目的是________________________。(2)对于玫瑰而言，________期的花粉最易培养成功。确定花粉发育时期时常用____________对花粉进行染色，对于细胞核不易着色的植物，常用____________法染色。(3)组织培养过程一定要进行严格灭菌消毒处理。下列各项中应使用化学药剂进行消毒的是__________，采用高压蒸汽法进行灭菌的是__________________。(填写相关序号)①培养皿 ②培养基 ③实验操作者的双手 ④三角锥形瓶 ⑤接种环 ⑥花蕾[导学号29520664] 解析：(1)玫瑰精油化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，所以可以用蒸馏法和萃取法。通过蒸馏形成的油水混合物中需要加入NaCl，目的是使油水分离。加入无水Na2SO4的目的是除水即吸收芳香油中残留的水分。(2)对玫瑰而言，单核靠边期的花粉最易培养成功。为了确定花粉的发育时期常用醋酸洋红法对花粉进行染色，对于细胞核不易着色的应用焙花青—铬矾法可以将细胞核染成蓝黑色。(3)对实验者的双手和外植体花蕾应采用消毒，即③⑥消毒。而对培养皿、培养基和三角锥形瓶需要进行高压蒸汽灭菌，而对接种环应进行灼烧灭菌，故应是①②④。答案：(1)水 有机溶剂 萃取 使油水分离 吸收芳香油中残留的水分(2)单核(靠边) 醋酸洋红 焙花青—铬矾(3)③⑥ ①②④第44讲 生物技术在其他方面的应用(选用)[考纲点击] 1.酶在食品制造和洗涤等方面的应用 2.制备和应用固定化酶 3.DNA的粗提取与鉴定 4.PCR技术的基本操作和应用 5.蛋白质的提取和分离一、酶在果汁生产、洗涤等方面的应用1．果胶酶在果汁生产中的作用(1)果胶①果胶的成分与存在：果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。②果胶与果汁加工：果胶影响出汁率，使果汁浑浊。(2)果胶酶①成分：果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称。②作用：将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，使出汁率提高，使浑浊的果汁变得澄清。果胶, 果胶酶 半乳糖醛酸 总称多聚半乳糖醛酸酶、果胶酯酶、果胶分解酶(3)果胶酶的应用①水果加工业：水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于压榨；在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到澄清作用，还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀；果胶酶可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。②饲料工业：果胶酶与纤维素酶、半纤维素酶等配合，可降解植物细胞壁中的果胶和纤维素，促使淀粉、脂质、维生素和蛋白质等释放出来，从而提高了饲料的营养价值；果胶酶可降低饲料的黏度，促进饲料在动物消化道内的消化吸收。2．加酶洗衣粉在洗涤中的应用(1)加酶洗衣粉：指含酶制剂的洗衣粉。(2)酶制剂的种类与洗涤原理种类洗涤原理洗涤的污渍种类蛋白酶蛋白质→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脂肪→甘油和脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶淀粉→麦芽糖、葡萄糖来自面条等的污垢纤维素酶使纤维的结构变得蓬松棉纺品的表面浮毛二、固定化酶和固定化细胞技术1．概念：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。2．方法及适用对象一般来讲，酶更适合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，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶则易从包埋材料中漏出。三、DNA的粗提取与鉴定1．原理：利用DNA与RNA、蛋白质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。2．实验设计(1)材料的选取：选用DNA含量相对较高的生物组织。(2)细胞的破碎(以鸡血为例)鸡血细胞玻璃棒搅拌收集滤液(3)杂质的去除方案①利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度的不同，通过控制其溶液的浓度去除杂质。②用木瓜蛋白酶去除蛋白质。③用高温(60～75℃)使蛋白质变性。(4)DNA的析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的酒精溶液可使DNA析出。(5)DNA的鉴定：将析出的DNA溶于物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液中，加入二苯胺试剂，沸水浴加热，溶液变蓝。四、多聚酶链式反应扩增DNA片段1．PCR原理在80～100℃的温度范围内，DNA发生变性，双螺旋结构解体，在温度缓慢降低后，DNA发生复性，DNA单链与引物通过碱基互补配对结合，耐高温的DNA聚合酶从引物的3′端开始延伸DNA链。2．PCR的条件缓冲溶液、DNA模板、两种引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶，同时要控制温度。五、血红蛋白的提取和分离实验1．常用的分离方法：凝胶色谱法、凝胶电泳法等。2．基本原理(1)凝胶色谱法的原理：相对分子质量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；相对分子质量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。(2)凝胶电泳法的原理：不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速率不同。3．血红蛋白的提取和分离程序(1)样品处理红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红蛋白溶液。(2)粗分离——透析：除去样品中相对分子质量较小的杂质。(3)纯化：一般采用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化。(4)纯度鉴定：一般用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法来测定蛋白质的相对分子质量，即对血红蛋白进行纯度鉴定。1．果胶酶在果汁生产中的作用(1)果胶酶的组分：果胶酶是催化果胶分解的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。(2)酶活性的影响因素①影响酶活性的因素：温度、pH和酶的抑制剂等。②影响酶促反应速度的因素：酶的活性、底物的浓度和酶的用量等。2．影响加酶洗衣粉的洗涤效果的因素温度、酸碱度和表面活性剂等。3．酶的固定化(1)酶的固定化技术的优点：主要解决了酶的回收利用问题。(2)常用的方法：物理吸附法、化学结合法和包埋法等。4．DNA的粗提取与鉴定(1)DNA的溶解性：DNA在0.14mol/LNaCl溶液中的溶解度最小；DNA不溶于酒精溶液，而某些蛋白质则溶于酒精溶液，据此也可使DNA和蛋白质分离。(2)DNA的耐受性：DNA对酶、高温和洗涤剂都具有较好的耐受性。(3)DNA的鉴定：DNA在沸水浴的条件下，遇二苯胺会被染成蓝色。5．PCR技术(1)PCR原理：PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行，需提供DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶。(2)PCR过程：通过控制温度使DNA复制在体外反复进行，每一个循环包括变性—复性—延伸。6．血红蛋白的提取和分离(1)凝胶色谱法：根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。(2)电泳法：利用待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。考法一 酶的研究与应用及固定化酶与固定化细胞技术1．果胶酶与纤维素酶的比较组成作用果胶酶多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等催化果胶水解成为可溶性半乳糖醛酸纤维素酶C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶纤维素纤维二糖葡萄糖2.探究影响果胶酶活性的因素(温度或pH)的实验(1)实验原理：果胶酶的活性受温度、pH和酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时，活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。(2)实验流程搅拌器搅拌制成苹果泥 果胶酶水溶液↓均分装入 ↓等量9(5)支试管 9(5)支试管各取一支，分9组分别放入30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃的恒温水浴中加热(或各取一支，分5组调节苹果泥和果胶酶的pH为5、6、7、8、9置于同一恒温水浴中)↓将果胶酶加入相同温度 (或pH)的苹果泥内↓恒温保持10min↓过滤果汁，用量筒测量果汁的量，并记录3．加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法(1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：可在洗涤后比较污物的残留状况，如已消失、颜色变浅、面积缩小等。(2)加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法：实验设计遵循的原则是对照原则和单一变量原则，如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时，以洗衣粉的种类为自变量，其他条件完全一致；同时，普通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照。(3)变量分析实验自变量因变量无关变量探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果洗衣粉种类(普通和加酶)洗涤效果水的用量，污物的量，实验用布的质地与大小，不同洗衣粉的用量，搅拌、洗涤时间等探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果加酶洗衣粉中酶的种类探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响温度4.固定化酶与固定化细胞的比较固定化酶固定化细胞固定酶的种类一种一系列适用方法化学结合法、物理吸附法包埋法特点优点酶既可与反应物结合，又可与产物分离，固定在载体上的酶可反复利用成本低，操作容易缺点一种酶只能催化一种或一类化学反应可能导致反应效率下降实例固定化葡萄糖异构酶固定化酵母细胞5.制备固定化酵母细胞及用固定化酵母细胞发酵视角1 以基础判断或案例分析的形式，考查果胶酶在果汁生产中的作用1.(表格信息类)(2016·安徽淮北模拟)某工厂新制了苹果泥50L，准备用于果汁生产，但不知道酶的最适用量。为了减少成本，进行了如下的探究实验。取8支试管，编号1～8。分别加入30mL苹果泥，保温一段时间，然后向各试管加入不同体积的果胶酶溶液，反应一段时间，过滤并记录果汁体积，得到下表。下列分析错误的是( )编号12345678果胶酶溶液体积(mL)12345678果汁体积20.621.221.822.42323.423.423.4A.8只试管均需要调节至相同且适宜的温度和pH，且反应时间充足B．本实验测量指标还可以是苹果泥反应完全时所用的时间C．在果汁生产中，一般还应加入纤维素酶来充分瓦解细胞壁D．为得到更准确的最适用量，可以设置5～6mL范围内做不同果胶酶用量梯度实验来探究解析：选A。本实验探究果汁生产中的酶的最适用量，因此自变量为酶浓度，因变量为果汁体积，而无关变量有苹果泥的用量、温度和pH等，但要使反应控制在一定的时间，而不是反应时间充足，若反应时间充足，则所有试管中的果汁体积应该相同，不能得到最适酶用量，A错误。本实验也可以用苹果泥反应完全时所需时间来表示，B正确；因为细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，因此还应加入纤维素酶来充分破坏细胞壁，C正确；由实验结果可知果胶酶溶液体积为6mL以后果汁体积不再增加，说明酶的最适用量在6mL左右，为得到更准确的最适用量，可以设置5～6mL范围内做不同果胶酶用量梯度实验来探究，D正确。2．(基础判断类)适宜温度下在果胶酶处理果泥生产果汁时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是( )A．加大果泥用量 B．加大果胶酶用量C．进一步提高温度D．用玻璃棒进行搅拌解析：选D。用玻璃棒进行搅拌可增大果胶酶与果泥的接触面积，从而加速酶促反应。视角2 以基础判断或曲线分析的形式，考查加酶洗衣粉及其洗涤效果的分析3．(原理判断类)(2015·高考江苏卷)下列关于酶的叙述，正确的是( )A．发烧时，食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性B．口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用C．用果胶酶澄清果汁时，温度越低澄清速度越快D．洗衣时，加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性解析：选B。A项，发烧时食欲减退是因为消化酶的活性降低而不是失活。B项，正常情况下人体内胰蛋白酶发挥作用的场所是小肠，口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用。C项，酶的活性受温度影响，低温时果胶酶的活性降低，不利于果胶酶发挥作用。D项，加酶洗衣粉中含有碱性蛋白酶，加白醋会降低碱性蛋白酶的活性。4．(实验装置图与曲线坐标类)某化工厂生产的一种加酶洗衣粉，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温水效果更佳。注意：切勿用于丝质及羊毛衣料。某研究性学习小组为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，设计了如下装置进行实验，并将结果用下列曲线图A、B表示。请回答以下问题：(1)由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为________。(2)在0℃和75℃时，酶的催化效率基本都为零。但当温度再度回到45℃时，后者酶的催化能力已不能恢复，这是因为________________________________________________________________________。(3)在实验过程中可以通过直接测定__________________________(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。(4)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某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_______________。解析：(1)由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为45℃。(2)当温度从75℃回到45℃时，酶的催化能力已不能恢复，这是因为高温条件下酶的结构已遭到破坏(或酶的活性已丧失)。(3)在实验过程中可通过直接测定胶片上的蛋白膜存在时间的长短(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。(4)将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，洗涤完衣物后，这些酶经过简单处理，还可以多次重复利用，这种酶是固定化酶。答案：(1)45℃(2)高温条件下酶的结构已遭到破坏(或酶的活性已丧失)(3)胶片上的蛋白膜存在时间的长短(或其他合理答案)(4)固定化酶视角3 以基础判断或案例分析的形式，考查固定化酶和固定化细胞5．(实验流程类)(2015·高考江苏卷)下图为制备人工种子部分流程示意图，下列叙述正确的是( ) A．胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织B．该过程以海藻酸钠作为营养成分，以CaCl2溶液作为凝固剂C．可在海藻酸钠溶液中添加蔗糖，为胚状体提供碳源D．包埋胚状体的凝胶珠能够隔绝空气，有利于人工种子的储藏解析：选C。A项，胚状体是由愈伤组织经再分化形成的，具有生根发芽的能力。B项海藻酸钠作为包埋的材料，不提供营养成分，CaCl2能使胶体聚沉，使海藻酸钠形成凝胶珠。C项，植物组织培养中常用蔗糖作为碳源。D项，人工种子需要进行细胞呼吸，不可以储藏在无氧环境中，凝胶珠不能完全隔绝空气。6．(概念图流程类)(2015·高考山东卷)乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，具有重要应用价值。乳糖酶的制备及固定化步骤如下：(1)筛选产乳糖酶的微生物L时，宜用________作为培养基中的唯一碳源。培养基中琼脂的作用是__________。从功能上讲，这种培养基属于____________。(2)培养微生物L前，宜采用________方法对接种环进行灭菌。(3)纯化后的乳糖酶可用电泳法检测其分子量大小。在相同条件下，带电荷相同的蛋白质电泳速度越快，说明其分子量越________。(4)乳糖酶宜采用化学结合法(共价键结合法)进行固定化，可通过检测固定化乳糖酶的________确定其应用价值。除化学结合法外，酶的固定化方法还包括________、________、离子吸附法及交联法等。解析：(1)若要筛选产乳糖酶的微生物，需要利用以乳糖为唯一碳源的培养基，不能利用乳糖的微生物在此培养基上不能存活，从而起到筛选作用。(2)对接种环灭菌常用的方法是灼烧灭菌。(3)相同条件下，电泳速度与分子量有关，分子量越大，电泳速度越慢，分子量越小，电泳速度越快。(4)固定化乳糖酶的应用价值主要与其活性有关。酶的固定化方法除化学结合法外，还包括包埋法和物理吸附法等。答案：(1)乳糖 凝固剂 选择培养基 (2)灼烧 (3)小 (4)(酶)活性或(酶)活力 包埋法 物理吸附法(注：两空可颠倒)考法二 DNA和蛋白质技术1．DNA的粗提取与鉴定原理、方法和目的基本原理方法目的DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在0.14mol·L－1的NaCl溶液中的溶解度最低，如图：溶于NaCl溶液中并稀释 ①NaCl溶液浓度为2mol·L－1时，DNA溶解，而部分蛋白质发生盐析生成沉淀，通过过滤可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质②当NaCl溶液稀释至0.14mol·L－1时，DNA析出，过滤可除去溶于NaCl中的部分蛋白质和其他杂质DNA不被蛋白酶所水解加入嫩肉粉 嫩肉粉中含木瓜蛋白酶，水解蛋白质DNA不溶于酒精溶液加入冷却酒精(95%)DNA析出，除去溶于酒精的蛋白质DNA可被二苯胺染成蓝色加入二苯胺，并沸水浴鉴定DNA2．“血红蛋白的提取和分离实验”成功关键点(1)红细胞的洗涤：洗涤次数不能过少，否则无法除去血浆蛋白；要低速、短时离心，否则会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。(2)凝胶的预处理：用沸水浴法不但节约时间，而且除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。(3)色谱柱的装填：装填时尽量紧密，减小颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。(4)色谱柱成功的标志：红色区带均匀一致地移动。3．细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR)的比较细胞内DNA复制体外DNA扩增(PCR)解旋在解旋酶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RNADNA、RNA温度体内温和条件高温能量需要不需要循环次数生物体自身控制30多次相同点提供DNA复制的模板；4种脱氧核苷酸为原料；子链延伸的方向都是从5′端到3′端；都需要酶催化4.分离DNA、分离蛋白质与PCR技术的比较分离DNAPCR技术分离蛋白质实验原理DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，且不溶于酒精利用DNA热变性原理体外扩增DNA依据相对分子质量的大小不同来分离蛋白质实验过程选取材料→破碎细胞释放DNA→除杂→DNA析出与鉴定变性→复性→延伸样品处理→凝胶色谱操作 实验结果获得较纯净的DNA获得大量DNA相对分子质量不同的蛋白质得以分离实验意义为DNA研究打下基础解决了DNA研究中材料不足的问题为蛋白质的研究和利用提供了原材料视角1 以基础判断或案例分析的形式，考查DNA粗提取的与鉴定过程1．(实验装置图类)(2015·高考江苏卷改编)图1、2分别为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图，下列叙述错误的是( )图1图2A．图1、2中加入蒸馏水稀释的目的相同B．图1中完成过滤之后保留滤液C．图2中完成过滤之后弃去滤液D．在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质解析：选A。A项，图1中加入蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破，图2中加入蒸馏水的目的是调节盐溶液的浓度，使DNA析出。B项，图1中含有DNA的核物质位于滤液中，因此完成过滤后应保留滤液。C项，图2中析出的DNA在纱布上，因此完成过滤后应弃去滤液。D项，嫩肉粉中含有木瓜蛋白酶，能催化杂质蛋白分解。2．(实验探究类)某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动，具体步骤如下：材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10g。剪碎后分成两组，一组置于20℃、另一组置于－20℃条件下保存24h。DNA粗提取：第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。第二步：先向6只小烧杯中分别注入10mL滤液，再加入20mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。第三步：取6支试管，分别加入等量的2mol/LNaCl溶液溶解上述絮状物。DNA检测：在上述试管中各加入4mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于沸水中加热5min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如表。材料保存温度花菜辣椒蒜黄20℃＋＋＋＋＋＋－20℃＋＋＋＋＋＋＋＋＋(注：“＋”越多表示蓝色越深)分析上述实验过程，回答下列问题：(1)该探究性实验课题名称是________________________________________________________________________________________________。(2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少________________________________________________________________________。(3)根据实验结果，得出结论并分析。①结论1：与20℃相比，相同实验材料在－20℃条件下保存，DNA的提取量较多。结论2：________________________________________________________________________。②针对结论1，请提出合理的解释：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度，依据氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________，然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。解析：(1)该实验中把不同的材料在不同条件(温度)下处理，目的是探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响。(2)“缓缓地”搅拌是为了减少DNA断裂。(3)分析表格可得出结论：①相同材料在－20℃条件下保存，DNA的提取量较多。原因可能是低温抑制了DNA酶的活性，DNA降解速度慢。②等质量的不同实验材料，在相同保存温度下，从蒜黄中提取的DNA最多。(4)依据氯仿的特性，可在第三步得到的溶液中加入氯仿，使蛋白质变性。答案：(1)探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响(2)DNA断裂(3)①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA量最多 ②低温抑制了相关酶的活性，DNA降解速度慢(4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液视角2 以基础判断或案例分析的形式，考查血红蛋白的提取和分离3．(实验装置图类)下图是用除去DNA的滤液进行血红蛋白的提取和分离实验的装置，下列有关叙述不正确的是( )A．用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较大的杂质B．图乙装置的试管中收集到的液体中最先得到的是相对分子质量较大的蛋白质C．用图乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每管收集5mL，连续收集D．图丙装置中电泳法分离提纯血红蛋白的原理是血红蛋白带有一定量的电荷，在电场的作用下向一极移动解析：选A。用图甲装置对滤液进行处理，其目的是除去相对分子质量较小的蛋白质。4．(概念流程图和实验结果图类)(2016·江西重点盟校联考)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O2和部分CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图(如图1)回答问题： 图1 图2(1)将实验流程图补充完整：A为_____________，B为_____________。(2)血红蛋白的提取方法可以采用____________，洗涤红细胞的目的是去除__________，洗涤干净的标志是_____________。(3)已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，其分子大小、所带电荷的性质和数量情况如图2所示。①将样品装入透析袋中透析12h，若分子乙保留在袋内，则分子_________也保留在袋内。②若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子________移动速度最快。③若将样品以2000r/min的速度离心10min，分子戊存在于沉淀中，则分子__________可能不存在于沉淀中。解析：(1)参照课本流程图即可。(2)用凝胶色谱法分离各种大分子物质时，大分子物质先洗脱出来，然后是小分子物质。大分子物质由于直径较大，不易进入凝胶颗粒的微孔，而只能分布于颗粒之间，所以向下移动的速度较快。小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔中，即进入另一凝胶颗粒，在向下移动的过程中，从一个凝胶内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子物质，从而落后于大分子物质洗脱出来。血红蛋白的提取方法可以采用凝胶色谱法，洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，洗涤干净的标志是上清液不再呈现黄色。(3)保留在袋内的是分子量大的分子，分子丙和丁的分子量更大。用凝胶色谱法分离各种大分子物质时，大分子物质先洗脱出来，所以丙移动最快。分子戊存在于沉淀中，则分子甲可能不存在于沉淀中。因为甲分子量小，应分布在稍上的区域中。答案：(1)血红蛋白的释放 样品的加入和洗脱(2)凝胶色谱法 杂蛋白 上清液不再呈现黄色(3)①丙和丁 ②丙 ③甲易错点1 酶的应用易错点[点拨] (1)在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，确保实验结果的可靠性。(2)同等条件下的酶促反应速率的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速率仍然是两个完全不同的概念，其影响因素也不完全相同，如酶的浓度、反应物的浓度可以影响酶促反应速率，但不能影响酶的活性。易错点2 固定化实验中的易错点[点拨] (1)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响①海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；②浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。(2)海藻酸钠溶液配制注意事项①海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊；②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；③固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠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。 微观清障(1)酶的活性不能等同于酶促反应速度。( )(2)加酶洗衣粉一定比普通洗衣粉洗涤效果好。( )(3)“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”可先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度。( )(4)相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉。( )(5)从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小。( )(6)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。( )答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×1．(2015·高考海南卷)生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。回答下列有关问题：(1)某同学用三种来源的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是________________________________________________________________________。(2)现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取试管16支。分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为4组，分别置于0℃、5℃、10℃、40℃下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。该实验温度设置的不足之处有________________和________________。(3)某同学取5组试管(A～E)分别加入等量的同种果泥，在A、B、C、D4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同；E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后，测定各组的出汁量。通过A～D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中，若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，E组设计________(填“能”或“不能”)达到目的，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[导学号29520665] 解析：(1)利用不同来源的果胶酶处理果泥，检测各组出汁量，据此可以比较不同来源的果胶酶的活性大小。(2)探究果胶酶的最适温度时，一般在20～70℃范围内，每隔5℃进行梯度设计。显然题中温度设置过低，温度梯度设置不均。(3)本实验的目的是检测不同量的同种果胶酶下的出汁量的差异，为保证单一变量，A～E组都应加入等量缓冲溶液。答案：(1)比较不同来源果胶酶的活性 (2)温度范围设置不合理 温度梯度设置不合理 (3)不能 未加入缓冲液2.(2016·山东聊城一中高三调研)图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作和利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，图2是“DNA粗提取与鉴定”相关实验步骤。请回答下列问题：图1图2(1)图1中，X溶液为____________，其作用是使________________________。发酵过程中用搅拌器搅拌的目的是使____________________________________________________________________________________。(2)在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中，加热溶解海藻酸钠时需注意用________加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液________后，再加入酵母菌充分搅拌混合均匀。(3)图2中，a表示释放核物质后进行过滤的过程，过滤后取________(填“滤液”或“析出物”)进行下一步实验；b表示的相关操作过程中，加入2mol/LNaCl溶液的作用是________________；c表示在滤液中加入冷却的95%的酒精，其目的是________________________________________________________________________________________。[导学号29520666] 解析：(1)在制备凝胶珠时需要用CaCl2溶液，海藻酸钠遇到钙离子可迅速发生离子交换，生成凝胶珠，利用这种性质，将海藻酸钠溶液滴入含有钙离子的水溶液中可产生海藻酸钙胶球。(2)为了防止海藻酸钠焦糊，加热溶解海藻酸钠时需注意用小火(或间断)加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液冷却后，再加入酵母菌充分搅拌混合均匀，防止酵母菌在高温下死亡。(3)在提取DNA的过程中，首先用清水使血细胞吸水涨破释放核物质，由于DNA可以溶解于清水中，因此进行过滤后应取滤液进行下一步实验。DNA在2mol/LNaCl溶液中溶解度最高，DNA不溶于冷却的95%的酒精。答案：(1)CaCl2溶液 海藻酸钠形成凝胶珠 培养液与酵母菌充分接触(2)小火(或间断) 冷却(至室温)(3)滤液 溶解DNA分子 提取杂质更少的DNA(或去除脂溶性杂质)3．(2016·河北冀州中学高三仿真)在遗传病及刑侦破案中常需要对样品DNA进行分析，PCR技术能快速扩增DNA片段，在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝，有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题。据图回答相关问题：(1)在相应的横线上写出引物Ⅱ，并在复性这一步骤中将引物Ⅱ置于合适的位置。(2)在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。(3)若将作为原料的四种脱氧核苷酸用32P标记，请分析循环一次后生成的DNA分子的特点：________________________，循环n次后生成的DNA分子中不含放射性的单链占总单链的比例为________。(4)PCR反应过程的前提条件是________，PCR技术利用DNA的________原理解决了这个问题。(5)在对样品DNA进行分析的过程中发现，DNA掺杂着一些组蛋白，要去除这些组蛋白可加入的物质是________。[导学号29520667] 解析：(1)DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链，所以引物就提供了3′端，子链延伸方向为5′→3′，引物Ⅰ与b链部分碱基互补，引物Ⅱ则与a链部分碱基互补，且连接到a链的3′端，故引物Ⅱ的结构为5′—G—A—OH。(2)经过一次循环后，产生的两个DNA分子分别含有引物Ⅰ和引物Ⅱ。(3)由于作为原料的四种脱氧核苷酸被32P标记，所以新合成的子链均含有放射性，一次循环后的两个DNA各有一条链含32P，若复制n次，共产生子链2n×2条；其中只有2条DNA母链不含32P，则其所占比例为2/(2n×2)＝1/2n。(4)DNA复制是以两条母链为模板，按照碱基互补配对原则进行的。因此，首先要解旋，使两条母链碱基暴露出来，才能按照碱基互补配对的原则把相应的核苷酸一个个地连接起来。DNA分子在80～100℃的温度范围内变性，双链解开成单链，当温度慢慢降低时，又能重新结合形成双链。(5)本题考查了DNA中杂质蛋白质的去除，利用酶的专一性，应加入蛋白酶。答案：(1)5′—G—A—OHHO—A—G—5′5′—G—G……T—C—3′(2)3′—C—C……A—G—5′ 5′—G—G……T—C—3′5′—G—G……T—C—3′ 3′—C—C……A—G—5′(3)每个DNA分子各有一条链含32P 1/2n(4)DNA解旋 热变性(5)蛋白酶4．随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成，人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究时，首先要获得纯度较高的蛋白质。下图是某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的“血红蛋白提取、分离”流程图：→→→请回答下列有关问题：(1)样品处理中红细胞的洗涤要用________反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是：____________________。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是________________________，若要尽快达到理想的透析效果，可以________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出一种方法)。(3)电泳利用了待分离样品中各种分子的____________________________等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。(4)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如图所示。由图可知携带者有________种血红蛋白，从分子遗传学的角度作出的解释是________________________________________________________________________________________________________________________________________。[导学号29520668] 解析：(1)洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水，根据渗透作用原理，将红细胞置于低渗溶液中，红细胞会吸水涨破，释放出血红蛋白。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的小分子杂质；可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩短透析时间，能尽快达到理想的透析效果。(3)由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中会产生不同的迁移速度，从而实现各种分子的分离。(4)根据图示可知，镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白，原因是携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，分别控制合成两种不同的蛋白质。答案：(1)生理盐水 渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)(2)除去小分子杂质 增加缓冲液的量或及时更换缓冲液(3)带电性质以及分子大小、形状(4)两 携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质第42讲 微生物的培养与应用[考纲点击] 1.微生物的分离和培养 2.培养基对微生物的选择作用 3.利用微生物发酵来生产特定的产物一、微生物的实验室培养1．培养基(1)概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。(2)营养构成：一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。(3)种类：按照物理性质可分为液体培养基、半固体培养基和固体培养基。2．无菌技术[连一连]3．大肠杆菌的纯化培养(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基配制步骤：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。(2)纯化大肠杆菌①纯化大肠杆菌，其关键的步骤是接种。②纯化培养方法：平板划线法和稀释涂布平板法。③纯化培养原理：在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的菌落，即可获得较纯的菌种。二、土壤中分解尿素的细菌的分离和计数1．分离原理土壤中细菌之所以能分解尿素，是由于它们能合成脲酶，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起催化作用。以尿素为唯一氮源的培养基能促进分解尿素的细菌的生长和繁殖，并抑制或阻止其他微生物的生长，从而将目的菌分离。2．统计菌落数目统计样品中的活菌一般用稀释涂布平板法。3．实验流程土壤取样→制备培养基→微生物的培养与观察→细菌的计数。三、分解纤维素的微生物的分离1．纤维素酶(1)组成：纤维素酶是一种复合酶，它包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。(2)作用2．菌种筛选(1)方法：刚果红染色法。(2)原理即：使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基，根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。3．筛选流程土壤取样：富含纤维素的环境 ↓选择培养：用选择培养基培养，以增加纤维素分解菌的数量 ↓梯度稀释 ↓涂布平板：将样品涂布于含CR的鉴别纤维素分解菌的培养基上 ↓挑选产生透明圈的菌落：产生纤维素酶的菌落周围出现透明圈1．培养基(1)培养基的概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。(2)培养基的营养成分：培养基可为微生物提供碳源、氮源、无机盐和水等主要营养物质。2．无菌技术(1)措施：无菌技术的主要措施包括消毒和灭菌。(2)常用方法：培养基灭菌常采用高压蒸汽灭菌法，接种环灭菌常采用灼烧灭菌法。3．微生物的纯化与计数(1)纯化微生物的方法：常用平板划线法和稀释涂布平板法。(2)微生物的计数方法：常用显微计数法和稀释涂布平板法。4．微生物的筛选(1)尿素分解菌的筛选：以尿素为唯一氮源的选择培养基可以筛选分解尿素的细菌。(2)尿素分解菌的鉴别：在以尿素为唯一氮源的选择培养基中添加酚红，指示剂可以鉴别分解尿素的细菌。(3)纤维素分解菌的筛选：利用富含纤维素的选择培养基可以选择培养分解纤维素的微生物。(4)纤维素分解菌的鉴别：在富含纤维素的培养基中添加刚果红，可以从周围存在不变红的透明圈的菌落中挑选分解纤维素的微生物。考法一 培养基及微生物的纯化培养技术1．培养基的种类(1)按物理状态分类培养基种类特点用途液体培养基不加凝固剂工业生产固体培养基加凝固剂(如琼脂)微生物分离、鉴定，活菌计数，菌种保藏 (2)按功能分类种类制备方法原理用途举例选择培养基培养基中加入某些化学物质依据某些微生物对某些物质的特殊需求或抗性而设计从众多微生物中分离所需的微生物加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌鉴别培养基培养基中加入某种指示剂或化学药品产生特定的颜色或其他变化鉴别不同种类的微生物用伊红—美蓝培养基鉴别大肠杆菌2．消毒和灭菌的比较项目条件结果常用方法应用范围消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部的部分对人体有害的微生物 煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高温的液体化学药剂消毒法用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子灼烧灭菌法接种工具干热灭菌法玻璃器皿、金属工具高压蒸汽灭菌法培养基及容器的灭菌3.纯化微生物的接种方法项目平板划线法稀释涂布平板法原理通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基上。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体，即菌落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。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落优点可以观察菌落特征，对混合菌进行分离可以计数，可以观察菌落特征缺点不能计数吸收量较少，较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延适用范围适用于好氧菌适用于厌氧菌和兼性厌氧菌4．平板划线操作的注意事项(1)操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要进行火焰灼烧灭菌，划线操作结束时，仍需灼烧接种环，每次灼烧目的如下表：第一次操作每次划线之前划线结束目的杀死接种环上原有的微生物杀死上次划线后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，使每次划线菌种数目减少杀死接种环上残存的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者(2)灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。(3)第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。(4)划线时最后一区不要与第一区相连。(5)划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。视角1 以基础判断或案例分析的形式，考查培养基的制备与无菌操作1．(表格信息类)下列培养基配方中能作为选择培养基、鉴别培养基的依次是( )原料①②③④蛋白胨/g10101010乳糖/g5555蔗糖/g5555KH2PO4/g2222伊红/g0.4美蓝/g0.065琼脂/g1020NaCl/g20蒸馏水/mL1000100010001000A．①③ B．②①C．②④D．③①解析：选D。在培养基中加入伊红和美蓝，可以用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌，有伊红和美蓝的培养基为鉴别培养基。高浓度的食盐可以抑制多种细菌的生长，但不影响金黄色葡萄球菌的生长，从而可以将金黄色葡萄球菌分离出来，有高浓度食盐的培养基为选择培养基。2．(原理判断类)不同的微生物对营养物质的需要各不相同。下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养微生物营养的描述，不正确的是( )A．氮源物质为该微生物提供必要的氮素B．碳源物质也是该微生物的能源物质C．无机盐是该微生物不可缺少的营养物质D．水是该微生物的营养要素之一解析：选B。碳源分为有机碳源和无机碳源。当有机物作为碳源时，既是碳源，又可作为能源；当无机物作为碳源时，只能作为碳源，不能作为能源。该碳源是二氧化碳，属于无机物，不能作为微生物的能源物质。视角2 以案例分析的形式，考查微生物纯化培养的综合应用3．(原理判断类)(2016·北京东城区检测)下列有关微生物实验的叙述，不正确的是( )A．获得纯净培养物的关键是防止杂菌污染B．平板划线法可用于微生物的计数C．分离不同的微生物要采用不同的稀释度D．观察菌落的特征可以用来进行菌种的鉴定解析：选B。微生物培养过程中要进行无菌操作，防止外来杂菌的入侵，以获得纯净的培养物，A正确；平板划线法可用于微生物的分离，B错误；土壤中各类微生物的种群数量是不同的，稀释的目的是为了使每个微生物个体充分分离，以便在平板培养时能得到由单个微生物个体生长而来的菌落，因此分离不同的微生物要采用不同的稀释度，C正确；每一种微生物在一定条件下形成固定的菌落特征，因此观察菌落的特征可以用来进行菌种的鉴定，D正确。4．(实验过程图解类)(2016·湖北武汉模拟)有机农药苯磺隆是一种除草剂，长期使用会污染环境，研究发现，苯磺隆能被土壤中某些微生物降解。分离降解苯磺隆的菌株和探索其降解机制的实验过程如图甲、乙所示：图甲图乙(1)微生物生长繁殖所需的主要营养物质有碳源、水、______________四类，该实验所用的选择培养基只能以苯磺隆作为唯一碳源，其原因是____________________________________________________________。(2)与微生物培养基相比，植物组织培养的培养基常需添加生长素和____________，这些植物激素一般需要事先单独配制成________保存备用。(3)纯化菌株时，通常使用的划线工具是________。划线的某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落。造成划线无菌落可能的操作失误有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)为探究苯磺隆的降解机制，将该菌种的培养液过滤离心，取上清液做图乙所示实验。该实验的假设是________________________________________________，该实验设计是否合理？为什么？________________________________________________________________________。解析：(1)基本培养基必须具有水、碳源、氮源和无机盐，故应填写氮源和无机盐。在培养基中以苯磺隆为唯一碳源，所以培养基上只有能利用苯磺隆的微生物能正常生长繁殖，因此起到选择作用。(2)植物组织培养基除了营养物质外通常还需要添加植物激素，如细胞分裂素和生长素。因为植物激素量很少，所以通常配制成母液。(3)纯化菌种通常用稀释涂布平板法和平板划线法，在平板划线法中用到的划线工具是接种环。如果划线的某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌，这说明有菌种，而第二划线区域所划的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落，可能的原因有接种环灼烧后未冷却或划线未从第一区域末端开始。(4)由图可知取了上清液后加入的是蛋白酶溶液，根据酶的专一性，蛋白酶能将蛋白质分解，故应假设的是目的菌株能分泌降解苯磺隆的蛋白质，如果不能降解苯磺隆说明是蛋白质。但该实验不严谨，要证明该假设还应该设置一组不加蛋白酶溶液的空白对照。答案：(1)氮源和无机盐 只有能利用苯磺隆的微生物能正常生长繁殖(2)细胞分裂素 母液(3)接种环 ①接种环灼烧后未冷却；②划线未从第一区域末端开始(4)目的菌株能分泌降解苯磺隆的蛋白质 不合理，缺少空白对照考法二 微生物的分离与计数法1．筛选菌株(1)原则：人为提供有利于目的菌株生长的条件，同时抑制或阻止其他微生物的生长。(2)菌株筛选原理的比较土壤中分解尿素的细菌分解纤维素的微生物选择培养基的成分尿素作为唯一的氮源纤维素作为唯一的碳源鉴定方法在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，pH升高，说明细菌能分解尿素刚果红染色法，即刚果红与纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，培养基出现以纤维素分解菌为中心的透明圈2．几种典型微生物的筛选方法(1)培养基中加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌。(2)培养基中加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌。(3)培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物。(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。如当石油是唯一碳源时，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。3．统计菌落数目的方法(1)显微镜直接计数法①原理：利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。②方法：用计数板计数。③缺点：不能区分死菌与活菌。(2)间接计数法(活菌计数法)①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。②计算公式：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M，其中，C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数。③操作：设置重复组，增强实验的说服力与准确性。同时为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。视角1 以基础判断或案例分析的形式，考查微生物的分离、鉴定与计数1．(实验流程图类)(2016·江苏泰州高三联考)科研人员从被石油污染的土壤中分离获得能降解石油成分“多环芳烃菲”的菌株Q，步骤如下图所示，下列相关的叙述中，错误的是( )A．步骤①～③中，培养液中需加入多环芳烃菲作为唯一碳源B．步骤①～③中，将锥形瓶放在摇床上充分振荡，使菌株与培养液充分接触C．步骤④是利用平板划线法纯化菌株Q，图中所示接种环最少灼烧2次D．步骤④中每一区域可重复画几次，但1区和5区不能出现交叉解析：选C。要想分离出能降解石油成分“多环芳烃菲”的菌株Q，所用培养液中需加入多环芳烃菲作为唯一碳源，A正确；培养过程中，将锥形瓶充分振荡，目的是使菌株与培养液充分接触，B正确；接种环在每次接种前和接种结束后都要通过灼烧来灭菌，所以完成步骤④中5次划线操作前都要灼烧灭菌，接种结束后还需灼烧灭菌1次，防止造成污染，由此可见，完成步骤④共需灼烧接种环6次，C错误；纯化菌株Q过程中，由于线条末端细菌的数目比线条起始处要少，所以在做第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线，1区和5区不能交叉，D正确。2．(实验分析类)(2016·山东烟台诊断测试)尿素是一种重要的农业肥料，但是不经过细菌的分解，就不能更好地被植物利用。生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，同学们试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌(目的菌)，培养基成分如下表所示，实验步骤如图所示，请回答下列问题：KH2PO41.4gNa2HPO42.1gMgSO4·7H2O0.2g葡萄糖10g尿素1g琼脂15g将上述物质溶解后，用自来水定容到1000mL(1)此培养基能否用于植物组织培养？________，理由是________________________________________________________________________。(2)培养基中氮源是________，这种培养基在功能上属于________培养基，目的是只允许能合成________的微生物生长，其他微生物均不能生长。(3)欲从土壤中分离获取上述特定微生物，可采用__________________________________法进行接种。(4)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入________________________________________________________________________，使指示剂变红色，而筛选纤维素分解菌的方法是__________________法。解析：(1)由于植物组织培养过程必须添加植物激素，故该培养基不能用作植物组织培养。(2)分析表格中信息，培养基成分中含有氮元素的物质是尿素；由于尿素为唯一氮源，可以筛选分解尿素的细菌，这种培养基属于选择培养基；由于脲酶能促进尿素的水解，因此分解尿素的细菌能够合成脲酶。(3)分离微生物常用的方法是平板划线法和稀释涂布平板法。(4)由于尿素分解后产生氨，可使培养基显碱性，从而使酚红指示剂变红；由于纤维素能被刚果红染成红色，因此培养基中加入刚果红可以鉴定分解纤维素的细菌。答案：(1)不能 缺少植物激素(2)尿素 选择 脲酶(3)稀释涂布平板法或平板划线(4)酚红指示剂 刚果红染色视角2 以案例分析的形式，考查富集培养分离微生物3．(实验分析类)(2016·北京大兴月考)下图表示从土壤中分离能降解酚类化合物对羟基苯甲酸的微生物的实验过程。下列与该实验相关内容的叙述中，不正确的是( )A．实验中所用的培养基①②③④均属于选择培养基B．图中Ⅰ、Ⅱ过程实现了对目标微生物的稀释C．统计⑤处培养基中的菌落数并不一定代表接种到④上的活菌数D．在⑤处培养基上形成菌落的微生物同化作用类型为异养型解析：选B。从混合物中分离某种微生物要用选择培养基，利用该分离对象对某一营养物质有“嗜好”的原理，专门在培养基中加入该营养物质，从而使其成为一种“加富”培养基，可使该微生物大量繁殖，在数量上超过原来占优势的微生物，以达到富集培养的目的，用于“加富”的一些物质主要是一些特殊的碳源和氮源，A正确；图中Ⅰ、Ⅱ过程目的是增加目标微生物的数量，B错误；由于一个菌落可能不是由1个细菌，而是由2个或更多个细菌形成，故统计⑤处培养基中的菌落数并不一定代表接种到④上的活菌数，C正确；在⑤处培养基上形成菌落的微生物是以对羟基苯甲酸作为碳源，故其同化作用类型为异养型，D正确。4．(实验过程图类)饲养动物常用的植物饲料中含有难溶的植酸钙等物质，很难被动物吸收利用，还影响对其他营养物质的利用。若在饲料中添加植酸酶，则能催化其水解成为可以吸收利用的磷酸盐等。以下是科研人员从作物根部土壤中分离产植酸酶的菌株的过程示意图。请分析回答下列问题：(1)培养基中除了添加植酸钙以外，还应含有________、________、水、无机盐等基本营养物质。(2)为防止杂菌污染，要对培养基和培养皿等进行________________，而且须将接种后的培养皿呈________状态放置。(3)接种以前进行的一系列操作，目的是在培养皿表面形成________________。根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积，统计平板上的________就能大致推测出样品中的活菌数。(4)由于植酸钙的不溶解性，使培养基中形成白色浑浊。产植酸酶的菌株会水解植酸钙，菌落的周围将形成透明的区域，根据透明区域的有无，可初步判断该菌是否产植酸酶。实验结果显示A～E五种菌株中，________是产植酸酶的理想菌株。(5)获得目的菌以后，若要用于植酸酶的生产，还需要进行____________________________。解析：(1)微生物生长所需的营养物质一般都含有水、无机盐、碳源、氮源等。(2)为防止杂菌污染，要对培养基和培养皿进行灭菌处理，而且须将接种后的培养皿呈倒置状态放置，以防止污染。(3)接种以前对样品进行稀释的目的是在培养皿表面形成单个菌落，根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积，统计平板上的菌落数就能大致推测出样品中的活菌数。(4)根据题意，透明圈越大，说明植酸酶越多，故E是最理想菌株。(5)获得目的菌后，若用于植酸酶的生产，还需要进行扩大培养。答案：(1)碳源 氮源(2)(高压蒸汽)灭菌 倒置(3)单个菌落 菌落数(4)E(5)扩大培养易错点1 误认为不同生物需要的营养物质不同[点拨] (1)微生物需要的营养成分有水、无机盐、碳源、氮源，有些微生物还需要特殊营养物质，如生长因子。(2)在人和动物中，营养物质包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素六类。(3)在植物中，营养物质包括矿质元素、水、二氧化碳三类。易错点2 进行恒温培养时，不将培养皿倒置[点拨] 如果正放培养皿，则皿盖上形成的水滴会落入培养基表面并且扩散开。如果培养皿中已形成菌落，则菌落中的细菌会随水扩散，菌落间相互影响，很难再分成单菌落，达不到分离的目的。因此恒温培养时，培养皿必须倒置。 微观清障(1)培养基中一般都含有水、碳源、氮源和无机盐四种成分。( )(2)将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上分离分解尿素的细菌，是否无菌操作影响较小。( )(3)培养基分装到培养皿后进行灭菌。( )(4)从有机废水中分离微生物用于废水处理时，接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养。( )(5)消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害。( )(6)(2015·四川卷T3D)用稀释涂布平板法培养计数，应选择有30～300菌落数的平板。( )(7)土壤中纤维素分解菌的筛选流程中的“选择培养”是必不可少的。( )(8)在富含纤维素的培养基中加入刚果红染色剂，若出现周围存在透明圈的菌落，则说明筛选到了分解纤维素的微生物。( )答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)× (8)√1．(2015·高考江苏卷)人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃，可用来发酵处理秸秆，提高秸秆的营养价值。为了增强发酵效果，研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株，并对其降解纤维素能力进行了研究。请回答下列问题：(1)在样品稀释和涂布平板步骤中，下列选项不需要的是________(填序号)。①酒精灯 ②培养皿 ③显微镜 ④无菌水(2)在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)向试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口粘附有培养基，需要用酒精棉球擦净的原因是____________________________________________________________________________________________。(4)刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。研究人员在刚果红培养基平板上，筛到了几株有透明降解圈的菌落(见图)。图中降解圈大小与纤维素酶的________有关。图中降解纤维素能力最强的菌株是________(填图中序号)。(5)研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4，在不同温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果见下图，推测菌株________更适合用于人工瘤胃发酵，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[导学号29520658] 解析：(1)在样品稀释和涂布平板过程中，需要在酒精灯焰附近进行操作，培养皿用于盛放培养基并培养细菌，无菌水做稀释的溶剂，此处唯一用不到的是显微镜。(2)在涂布平板时，要取少量菌悬液滴加到培养基表面，因为如果滴加菌悬液过多，菌悬液就会堆积在培养基表面影响分离效果。(3)在向试管内分装含琼脂的培养基时，如果试管口粘附有培养基，就很容易使棉塞受到污染，因此，需要用无菌的酒精棉球将试管口擦拭干净。(4)因为刚果红可以与纤维素形成红色复合物，且不与纤维素降解产物反应。所以在刚果红培养基平板上，菌落周围有透明降解圈是纤维素被降解的结果，降解圈大小由纤维素酶的活性和量决定。图中菌落①周围的降解圈最大，因此其降解纤维素的能力最强。(5)考虑到人工瘤胃的发酵过程会使发酵液酸性增加，温度升高，在这个前提下观察在不同温度和pH条件下测得的发酵液中酶活性的结果图，从图中可以看出，在高温和低pH条件下都是J4菌株中的纤维素酶的活性较高，因而该菌株更适合用于人工瘤胃发酵。答案：(1)③ (2)培养基表面的菌悬液会出现积液，导致菌体堆积，影响分离效果 (3)避免培养基污染棉塞 (4)量与活性 ① (5)J4 发酵过程会产热和产酸，J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高2．(2016·宁夏银川模拟)牛奶是微生物生长的良好培养基。生鲜牛奶中的微生物情况反映了奶牛的健康状况，也影响奶制品的运输和贮藏。牛奶在饮用前都要经过巴氏消毒，以杀死有害微生物。为检测消毒前后牛奶中细菌含量变化情况，做如图所示操作。用无菌吸管从锥形瓶中吸取1mL生牛奶稀释液至盛有9mL无菌水的试管中，混合均匀，如此再重复2次。请回答下列有关问题：(1)微生物培养操作过程中，为了防止杂菌污染，需对培养基和培养皿进行________(消毒、灭菌)，操作者双手要进行清洗和________。除巴氏消毒外，还有____________和化学试剂消毒法。(2)取最终的牛奶稀释液0.1mL滴在培养基上进行涂布，选择的涂布工具称为________，为防止杂菌污染，该工具应浸泡于酒精中，涂布前应________________________________________________________________________。(3)图中所示方法为稀释培养法，理想情况下，培养一段时间后可在培养基表面形成菌落。若用该方法培养设置了3个培养皿，菌落数分别为35个、33个、34个，则可以推测生牛奶中每毫升含细菌数为________个。运用这种方法统计的结果往往较实际值________(填“偏大”或“偏小”)，原因是________________________________________________________________________。[导学号29520659] 解析：(1)消毒指使用较温和的物理或化学方法，仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)。灭菌指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子。故防止杂菌污染，需对培养基和培养皿进行灭菌，操作者双手要进行清洗和消毒，常用消毒方法有：巴氏消毒法、煮沸消毒法和化学试剂消毒法。(2)用来进行稀释涂布平板法的涂布工具称为涂布器。防止杂菌污染，该工具应浸泡于酒精中，涂布前应将涂布器引燃(灼烧)，消灭杂菌后待冷却，避免高温杀死菌种。(3)依据题意，并结合图示可推测牛奶中每毫升含细菌数为[(35＋34＋33)÷3]×104÷0.1＝3.4×106。因为进行菌落计数时，两个或多个菌落重叠在一起时按一个菌落计算，故统计的结果往往较实际值偏小。答案：(1)灭菌 消毒 煮沸消毒法(2)涂布器 将涂布器引燃(灼烧)后待冷却(3)3.4×106 偏小 当两个或多个菌落重叠在一起时按一个菌落计算3．如图甲、乙是微生物接种常用的两种方法，请回答相关问题：(1)图甲是利用________________法进行微生物接种，图乙是利用________________法进行微生物接种。这两种方法所用的接种工具分别是________和________；对这两种接种工具进行灭菌和消毒的方法依次是________________和酒精消毒。(2)接种操作为什么一定要在火焰附近进行？________________________________________________________________________________________________。(3)接种后，在固体培养基上培养细菌时为什么进行倒置培养？________________________________________________________________________。(4)如图是采用上述接种方法接种后培养的效果图解，其接种方法是________(填图甲或图乙)。[导学号29520660] 解析：图甲和图乙分别是平板划线法和稀释涂布平板法，这两种方法所用的接种工具分别是接种环和涂布器。由于在酒精灯火焰附近存在着无菌区域，因此接种常在火焰附近进行。在微生物培养过程中会产生水，对微生物的生长造成影响，故需要倒置培养。答案：(1)平板划线 稀释涂布平板 接种环 涂布器 灼烧灭菌 (2)火焰附近存在着无菌区域 (3)避免培养过程产生的水分影响微生物的生长 (4)图乙4．(2016·北京东城联考)耐高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选了高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如图所示。(1)进行①过程的目的是________；②过程所使用的接种方法是________________法。(2)从用途上来说，Ⅰ号培养基属于________培养基，仅以淀粉作为________源；从物理状态上来说，Ⅱ号培养基属于固体培养基，配制时应加入________作为凝固剂。(3)Ⅰ、Ⅱ号培养基配制和灭菌时，灭菌与调节pH的先后顺序是________________；一般对配制的培养基采用________________法灭菌。(4)部分嗜热菌在号培养基上生长时可释放________分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈；应挑出透明圈______(大或小)的菌落，接种到Ⅱ号培养基。[导学号29520661] 解析：(1)由图中显示，在①过程后试管中细菌数目减少，可推知此过程为稀释；Ⅰ号培养基中微生物菌落均匀分布，可确定②使用的接种方法是稀释涂布平板法。(2)由图示可知②过程是分离能产生高温淀粉酶的嗜热菌的过程，Ⅰ号培养基应为以淀粉作为唯一碳源的选择培养基，培养基呈固体状是因为配制时加入了琼脂作为凝固剂。(3)制备培养基时应先调节pH、后灭菌，对培养基进行灭菌的常用方法是高压蒸汽灭菌法。(4)部分嗜热菌之所以能分解淀粉，是因为此类细菌在生长时释放了淀粉酶，培养基中的淀粉被分解后，会形成大小不一的透明圈，其中透明圈越大，说明该菌落是高效产生高温淀粉酶的嗜热菌。答案：(1)稀释 稀释涂布平板 (2)选择 (唯一)碳 琼脂 (3)先调节pH，后灭菌 高压蒸汽灭菌 (4)淀粉酶 大(建议用时：60分钟)1．(原创题)发酵技术在我国有着悠久的历史，例如利用微生物发酵来制果酒、果醋、腐乳等。请根据传统发酵技术，回答以下问题：(1)果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是________微生物，酒精发酵时一般温度要控制在________，接种时温度控制在________左右，且要通气。(2)在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。在发酵过程中，随着__________的提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈现深红色。在______________________的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都会因无法适应这一环境而受到抑制。(3)醋酸菌是一种好氧细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。在变酸的酒的表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。实验表明，醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成________；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为________，再进一步将其转变为________。(4)豆腐发酵时主要利用的是微生物产生的蛋白酶和脂肪酶等，通过发酵，豆腐中营养物质的种类________(填“减少”或“增多”)，且更易于消化和吸收。乳酸发酵时含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶，原因是________________________________________________________________________。[导学号29520669] 解析：(1)酵母菌是真核生物，其最适繁殖温度在20℃左右，酒精发酵时一般将温度控制在18～25℃。(2)在发酵过程中，随着酒精度数的提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈现深红色。在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都会因无法适应这一环境而受到抑制。(3)醋酸菌在不同条件下呼吸产物不同。(4)抗生素能够杀死乳酸菌或抑制乳酸菌的生长，所以含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。答案：(1)真核 18～25℃ 20℃(2)酒精度数 缺氧、呈酸性(3)醋酸 乙醛 醋酸(4)增多 抗生素能够杀死乳酸菌或抑制乳酸菌的生长2．(2016·四川成都模拟)某厂对苹果进行深加工中所用的菌种进行筛选及苹果加工的生产流程如图甲所示。图甲图乙(1)苹果压榨过程中加入________酶可提高榨汁率；图甲中发酵罐Ⅰ进行的代谢反应式为__________________________；发酵罐Ⅱ需接种________菌，与发酵罐Ⅰ相比，需要不断通入________。(2)图乙表示发酵罐Ⅰ、Ⅱ中主要物质的变化，曲线________代表酒精的变化，可用________________试剂检测酒精的有无。(3)为获得用于生产的理想的酵母菌种，需向平板内的固体培养基中加入一定量的____________进行选择培养，培养时平板须倒置，可防止__________________________________________________；用稀释涂布平板计数法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，这是因为________________________________________________________________________。[导学号29520670] 解析：(1)苹果压榨过程中加入果胶酶可提高榨汁率；图甲中发酵罐Ⅰ进行的代谢反应是酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，所以应写出葡萄糖在酶催化下无氧呼吸产生酒精和CO2的反应式。发酵罐Ⅱ要产生醋酸，需接种醋酸菌，需要在有氧条件下进行。(2)发酵罐Ⅰ中开始有氧气，几乎不产生酒精，之后氧气消耗完，酒精产生越来越多，之后在发酵罐Ⅱ中接种醋酸菌，酒精逐渐变为醋酸，则酒精量逐渐减少为0，所以图乙中曲线②代表酒精的变化，检测酒精可用酸性重铬酸钾，看是否出现灰绿色现象。(3)理想的酵母菌应选择耐酸和乙醇的菌种，所以应在平板内的固体培养基中加入一定量的酒精和酸进行选择培养，培养时平板须倒置，可防止培养基表面冷凝水过多而造成其他微生物的渗透；用稀释涂布平板计数法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，这是因为培养过程中两个或多个细胞可能生长在一起形成一个菌落。答案：(1)果胶 C6H12O62C2H5OH＋2CO2 醋酸 氧气(2)② 酸性重铬酸钾(3)酒精和酸 培养基表面冷凝水过多而造成其他微生物的渗透 培养过程中两个或多个细胞可能生长在一起形成一个菌落3．微生物培养与分离技术是生物学中重要的实验技术。根据有关微生物的知识，分析回答问题：(1)培养基的制备需经过计算、称量、溶化和A：______、B：________等过程，上述过程中需要在超净工作台上操作的是________。(2)纯化菌种时为得到单菌落，常采用的接种方法是平板划线法和D：____________法，其中需用接种环进行操作的是________________。(3)为达到筛选土壤中分解尿素细菌的目的，平板内的固体培养基应以尿素作为唯一的________，培养基中加入________指示剂培养后，若变红以鉴定其中含有所需细菌。若筛选纤维素分解菌，在选择培养后须进行E：____________和F：____________过程，一般通过观察____________的有无挑选出所需菌种。[导学号29520671] 解析：(1)培养基的制备需经过计算、称量、溶化、A灭菌、B倒平板等过程，其中倒平板需要在超净工作台上操作。(2)常采用的微生物接种方法是平板划线法和D稀释涂布平板法。其中平板划线法需用接种环进行操作。(3)欲筛选土壤中分解尿素的细菌，培养基中应以尿素作为唯一的氮源，需要在培养基中加入酚红指示剂进行鉴定。若筛选纤维素分解菌，在选择培养后须进行E梯度稀释→F涂布平板→挑选产生透明圈的菌落。答案：(1)灭菌 倒平板 倒平板(2)稀释涂布平板 平板划线法(3)氮源 酚红 梯度稀释 涂布平板 透明圈4．(1)土壤中富含各种微生物，将其浸出液接种到特定培养基上，可得到酵母菌。这一过程叫做______________，不同培养基的具体配方不同，但一般都含有______________________等营养物质。(2)要统计土壤样品中某活菌的数目，宜釆用________________法接种，根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积，统计平板上的____________就能大约推测出样品中的活菌数。(3)制作果酒时，将酵母菌加入到葡萄汁中，控制好发酵条件，10d后得到散发着酒香的成品。请你指出此过程的原理是________________________________________________________________________。(4)胚状体与愈伤组织在结构上的主要区别在于愈伤组织的细胞排列疏松无规则，是一种高度__________的薄壁细胞，胚状体与____________发育形成的胚有类似的结构，即具有胚芽、胚轴和胚根。[导学号29520672] 解析：(1)土壤浸出液接种到特定培养基上，可得到所需的微生物，这属于微生物的分离，所用的特定培养基为选择培养基，培养基为微生物提供生长、繁殖和积累代谢产物的营养物质，这些物质归纳为碳源、氮源、无机盐和水等。(2)微生物培养的分离步骤是为了从含有目的微生物的源物质中找到目的微生物，所以需要将目的微生物与其他微生物分开，所以要做到之后的划平板的时候可以形成纯的单菌落(也就是说划线的时候要保证溶液足够稀释，最好可以使每条线上只有一个或两个目的微生物就够了)，如果很多的话，就会跟杂菌混长，这样无法分离出纯的菌种了。稀释平板法可以在培养基上分离、培养出微生物的单个菌落，便于计数、移植、分离，从而达到纯培养的目的。(3)酵母菌酿酒是利用酵母菌无氧呼吸产生酒精。(4)愈伤组织是一团没有特定结构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞。这种薄壁细胞排列疏松无规则，呈高度液泡化。胚状体类似胚的结构，具有胚芽和胚根在合适的条件下发育成为新的植物。胚是由受精卵发育而来。答案：(1)酵母菌的分离 水、无机盐、碳源、氮源(2)稀释涂布平板 菌落数目(3)在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵(4)液泡化 受精卵(或合子)5．(2016·湖北武汉模拟)醋酸菌是食品工业中常用的微生物，不仅可用于生产醋酸，某些类型还可用于生产细菌纤维素。回答下列问题：(1)醋酸菌在缺少糖源的情况下，可将乙醇氧化为________，进而生成醋酸。进行醋酸发酵时，为了维持醋酸发酵培养液pH的相对稳定，可向培养液中加入____________。(2)筛选接种时，为了避免环境中微生物的污染，实验操作应在____________________附近进行；某同学采用平板划线法进行接种，在适宜条件下培养一段时间后，发现一个培养皿中某部位的菌落分布呈沟槽状，与其他部位的菌落分布有明显差异，其原因最可能是划线时该部位________________。(3)将鉴定的菌种进行临时保存时，可在低温下使用试管斜面保存，但该方法除保存时间短外，菌种还易______________________；若需较长时间保存菌种，可用的方法是________________________________________________________________________。(4)利用筛选出的优质菌种进行生产时，研究人员测得培养过程中的细菌纤维素产量、培养液中的残糖量和残氮量如图所示。图中代表培养液中残氮量的是__________曲线。与B曲线相比，A曲线下降更快的主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[导学号29520673] 解析：(1)醋酸菌在缺少糖源的情况下，可将乙醇氧化为乙醛，乙醛进一步氧化为醋酸。为维持pH的相对稳定可以加入缓冲物质。(2)在接种实验中为了避免微生物的污染应在酒精灯火焰附近进行整个操作。采用平板划线法进行接种，如果培养一段时间后发现一个培养皿中某部位的菌落分布成沟槽状，最可能是操作时用力不均匀，培养基表面被划破了。(3)菌种临时保存在低温下使用试管斜面保存时，除保存时间短外，菌种还易被污染或产生变异。较长时间保存菌种可以采用甘油管藏法。(4)纤维素是多糖，细菌产生纤维素主要是利用糖类，糖类的组成元素是C、H、O，因此在纤维素量上升的时候，对含N量没有太大影响，该曲线应下降较小，由图可知应是B曲线代表的。与B曲线相比，A曲线下降更快的主要原因是该细菌合成纤维素需要大量糖源。答案：(1)乙醛 缓冲物质(2)酒精灯火焰 培养基表面被划破(3)被污染或产生变异 甘油管藏(4)B 该细菌合成纤维素需要大量糖源6．(2016·重庆高三质检)植物组织培养是克隆植物的一种方法，回答相应的问题：(1)培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体进行________________________________________________________________________。(2)组织培养过程需要植物生长和繁殖的最适条件，否则在光学显微镜下可能观察到发生________异常，进而使植物出现遗传不稳定甚至不育。(3)在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导是至关重要的步骤。科学家研究了植物生长调节剂对某药用植物愈伤组织诱导的影响，实验结果如下表：培养基代号2,4 D/mg·L－16 BA/mg·L－1愈伤组织诱导率/%L11.0065.41L22.0068.76L33.0091.01L43.00.254.48L53.00.557.35L63.01.051.71注：愈伤组织诱导率(%)＝产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数×100%。①从上表可以知道，在基本培养基中添加较高浓度的________有利于形成愈伤组织，而添加________则不利于愈伤组织的形成。②在上述研究的基础上，为了探究光照对愈伤组织形成的影响：应将已经消毒过的外植体平均分为甲、乙两组，分别接种到________(填培养基编号)培养基上；甲组置于有光环境，乙组置于________环境，其他条件相同且适宜；培养一段时间后，分别计数甲、乙两组中愈伤组织的个数并计算愈伤组织诱导率。[导学号29520674] 解析：(1)培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，如生长素和细胞分裂素等，其目的是诱导外植体脱分化形成愈伤组织和再分化形成新的植株。(2)在不适条件下生物可能发生变异，如基因突变、染色体变异等，其中在光学显微镜下可能观察到的变异类型是染色体结构与数目变异。(3)由实验表格分析可得，L1、L2、L3三组实验的自变量是2,4 D的浓度不同，由三组实验结果可得，在基本培养基中添加较高浓度的2,4 D有利于形成愈伤组织；L4、L5、L6三组实验的自变量是6 BA的浓度不同，由这三组实验结果可得，添加6 BA不利于愈伤组织的形成。答案：(1)脱分化和再分化(2)染色体(结构与数目)(3)①2,4 D 6 BA ②L3 黑暗7．(2016·甘肃兰州质检)为了探究6 BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在MS培养基中加入6 BA和IAA，配制成四种培养基(见下表)，灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间后，统计再生丛芽外植体的比率(m)，以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)，结果如下表：培养基浓度/mg·L－1m/%n/个6 BAIAA10.5076.73.120.177.46.130.266.75.340.560.05.0请回答下列问题：(1)按照植物的需求量，培养基中矿质元素可分为____________和____________两类。(2)在该实验中，自变量是________，因变量是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，自变量的取值范围是________。(3)从实验结果可知，诱导丛芽总数量最少的培养基是____________号培养基。(4)为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入________(填“6 BA”或“IAA”)[导学号29520675] 解析：第(1)问考查必需元素的分类(可分为大量元素、微量元素)，必修一的基础知识，选修一教材上亦有原句。第(2)问考查中学生物实验的基础知识，自变量是IAA(6 BA浓度不变)，取值范围是0～0.5；因变量是丛芽数(即再生丛芽外植体的比率和再生丛芽外植体上的丛芽平均数)。第(3)问直接从表格中可读出。第(4)问考查植物生长调节剂的知识。答案：(1)大量元素 微量元素(2)IAA浓度 丛芽外植体的比例及丛芽平均数 0～0.5mg/L(3)1 (4)6 BA8．(2016·山东济南模拟)下面是与植物芳香油的提取相关的问题，请回答：(1)玫瑰精油的提取可使用左图所示装置，这种方法叫________法；蒸馏时收集的蒸馏液________(是/不是)纯的玫瑰精油。(2)橘皮精油的提取原料是橘皮，但橘皮易焦糊，宜采用________法提取橘皮精油。(3)胡萝卜素是________色的结晶。从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的是________法，加热时应该注意控制____________，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。(4)将提取的胡萝卜素粗品通过纸层析进行鉴定，右图为鉴定结果示意图，请据图回答，A、B、C、D四点中，属于标准样品的样点是________。[导学号29520676] 解析：(1)从图中装置可以看出，玫瑰精油的提取方法为蒸馏法；蒸馏后得到的蒸馏液不是纯的玫瑰精油，而是油水混合物。(2)橘皮易发生焦糊，因此应该采用压榨法提取橘皮精油。(3)胡萝卜素是橙黄色的结晶；从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是萃取法；由于高温时胡萝卜素会分解，因此加热时注意控制好温度和时间；提取胡萝卜素时，原料中的含水量会影响提取效率，因此提取效率与含水量成反比。(4)分析题图可知，两侧的为标准样品，即AD点。答案：(1)蒸馏 不是(2)压榨(3)橙黄 萃取 温度和时间 反(4)AD9．(原创题)如图为利用农作物废弃物——秸秆代替粮食作为原料生产燃料乙醇的主要技术及废弃物利用的流程图。请回答：(1)图中①所需微生物可从土壤中获取，获取该微生物的过程称为微生物的________，选择培养基应以________为唯一碳源。纯化菌种时，将筛选获得的菌液稀释后用____________接种到培养基上。在筛选纤维素分解菌的过程中，常采用____________法，____________能与培养基上的纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，红色复合物就无法形成，培养基上就会出现以纤维素分解菌为中心的____________，可以此来筛选纤维素分解菌。(2)图中①也可以采用酶解法。将酶应用于生产实践之前需对酶进行____________的检测。在20世纪50年代，酶已经大规模应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术，在实际生产中，固定化酶技术的优点是固定在载体上的酶能__________；固定化细胞多采用____________法固定化，而固定化酶一般不用此方法，因为________________________________________________________________________。(3)图中②酒精发酵阶段接种的微生物是________，酒精发酵时一般将温度控制在________℃。在培养微生物的过程中，对培养基和接种环采用的灭菌方法分别是____________、____________。乙醇纯化一般需要使用________法。(4)图中③产生的农作物废弃物，主要成分为木质素、纤维素和半纤维素，但是酵母菌无法直接利用农作物废弃物，原因是其____________________________。(5)若要利用图示中的发酵产物生产醋酸，常用的菌种为________，则下一阶段的发酵过程中应通入________________，温度严格控制在________℃。[导学号29520677] 解析：(1)过程①加入了微生物，其作用是使固体的秸秆颗粒分解，从土壤中获取①所需微生物的过程称为微生物的分离；由于分离的微生物能分解纤维素，故选择培养基应以纤维素为唯一碳源；纯化菌种时，将菌液稀释后用稀释涂布平板法接种到培养基上；在筛选纤维素分解菌时，常利用刚果红染色法，可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(2)将酶应用于生产实践之前，需要对使用的酶进行酶活力的检测。固定化酶和固定化细胞常用的方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法，一般酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为细胞体积较大，而酶分子很小。(3)酒精发酵阶段接种的微生物是酵母菌，20℃左右最适合酵母菌繁殖，故酒精发酵时一般将温度控制在18～25℃。在培养微生物的过程中，对培养基和接种环采用的灭菌方法分别是高压蒸汽灭菌和灼烧灭菌。纯化乙醇时，一般需要使用蒸馏法。(4)由于酵母菌细胞缺乏能分解木质素、纤维素和半纤维素的酶系统，故农作物废弃物无法被酵母菌直接利用。(5)酵母菌发酵产物主要为乙醇，以乙醇为原料生产乙酸的过程为醋酸发酵，醋酸菌代谢类型为异养需氧型，故发酵过程中应通入无菌空气，并将温度控制在30～35℃之间。答案：(1)分离 纤维素 稀释涂布平板法 刚果红染色 刚果红 透明圈(2)酶活力(或酶活性) 被反复利用 包埋 酶分子小，容易从包埋材料中漏出(3)酵母菌 18～25 高压蒸汽灭菌 灼烧灭菌 蒸馏(4)缺乏相应分解酶系(或缺乏能分解木质素、纤维素和半纤维素的酶)(5)醋酸菌 无菌空气 30～35 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第12单元单元过关检测.doc 第12单元第41讲传统发酵技术的应用.doc 第12单元第42讲微生物的培养与应用.doc 第12单元第43讲植物组织培养与植物有效成分的提取.doc 第12单元第44讲生物技术在其他方面的应用.doc
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