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专题1 传统发酵技术的应用
专题知识整合
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填充：①无氧呼吸　②C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2　③冲洗　④果酒　⑤果醋　⑥脂肪酸、甘油　⑦加盐腌制　⑧无氧呼吸　⑨N－1－萘基乙二胺盐酸盐　⑩加入调味料　配制盐水
课题1 果酒和果醋的制作
1．严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，直接关系到是否能得到质量高、产量多的理想产物，通常所指的发酵条件不包括(　　)
A．温度控制　　　　 B．溶氧控制
C．pH控制 D．酶的控制
解析：通常所指的发酵条件包括温度、pH、溶氧、通气与转速等。酶是自身调节物质，不属于发酵条件。
答案：D
2．下列有关果酒自然发酵流程中的叙述正确的是(　　)
A．应将选择好的葡萄进行反复冲洗，防止杂菌污染
B．应将选择好的葡萄只冲洗1～2次，防止菌种流失
C．应去梗再冲洗，防止冲洗时梗刺破葡萄皮造成污染
D．应对榨取的葡萄汁进行灭菌处理，防止杂菌污染
解析：在果酒自然发酵中，冲洗这一步操作的主要目的是除去浮尘，不能冲洗得过于干净，也不能去皮，因为自然发酵的菌种来自葡萄皮上的野生型酵母菌。去梗的操作应在冲洗之后，否则会因去梗造成汁液流出和造成杂菌的污染。灭菌会使酵母菌被消灭，无法产生果酒。
答案：B
3．利用酵母菌酿酒时，一开始持续通入空气后，再封闭，其结果是(　　)
A．酵母菌大量死亡，单位时间酒精减产
B．酵母菌数量不变，单位时间酒精增产
C．酵母菌数量增多，单位时间酒精增产
D．酵母菌数量增多，不产生酒精
解析：酿酒开始阶段通气，酵母菌通过出芽生殖大量繁殖，得到大量菌种，密封后酵解速度快、单位时间内获取酒精产量高，完成发酵时间短。
答案：C
4．用酵母菌酿制葡萄酒时，一般酒中所含的酒精成分在12%左右，其原因是(　　)
A．加水过多
B．原料中用于发酵的糖太少
C．一定浓度的酒精影响酵母菌的存活
D．发酵过程中产热多，高温使酵母菌死亡
解析：酒精浓度过高会对酵母菌产生毒害作用，因此用酵母菌酿制葡萄酒时，一般酒中所含的酒精成分在12%左右。
答案：C
5．请回答制作果酒和果醋的有关问题：
(1)果酒和果醋的制作依次利用了________和________两种微生物，两者在结构上最主要区别是____________________________；
从代谢类型上看，两者的相同之处是____________________。
(2)在设计发酵装置时，排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，其原因是__________________________________。
(3)果酒发酵时间一般为10～12 d，但也可能因为________等外界条件而发生改变，可定期取发酵液与________试剂反应检测发酵情况，如发酵液中含有酒精则溶液呈现________现象。
(4)果酒进一步发酵能获得果醋，酒变醋的原理是___________
____________________________________________________。
(5)在变酸的酒的表面可以观察到菌膜，其形成原因是
_____________________________________________________。
解析：(1)制作果酒和果醋分别用到酵母菌和醋酸菌，前者是真核生物，后者是原核生物，它们的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。但二者都不能利用无机物制造有机物，所以都属于异养生物。(2)装置中的胶管弯曲可以避免外界空气中的杂菌进入瓶中。(3)发酵温度适宜可以尽快完成发酵过程，但如果温度不适宜会延长发酵时间。可以根据发酵液中酒精的产生量来确定发酵情况(用重铬酸钾进行检测)，因为酒精是酵母菌无氧呼吸第二阶段的产物，也是果酒制作中所要获得的物质。(4)在缺乏糖源而氧气充足的前提下，醋酸菌可以利用乙醇产生醋酸。(5)醋酸菌利用乙醇产生醋酸后，自身也增殖，在液面形成菌膜。
答案：(1)酵母菌　醋酸菌　后者无以核膜为界限的细胞核　都是异养生物
(2)防止空气中杂菌进入
(3)温度　重铬酸钾　灰绿色
(4)在氧气充足时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸
(5)醋酸菌在液面大量繁殖
A级　基础巩固
1．下列有关果酒和果醋制作的叙述正确的是(　　)
A．果酒和果醋的制作都是由酵母菌完成的
B．制果醋的温度要比制果酒的温度高些
C．传统的葡萄酒制作一定需要人工接种菌种
D．葡萄汁装入发酵瓶时，要将瓶装满
解析：在果酒的制作中利用酵母菌，温度为18～25 ℃，传统的葡萄酒制作，利用的菌种是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌，不需要人工接种菌种。在果醋的制作中利用醋酸菌，温度为30～35 ℃。葡萄汁装入发酵瓶时，一般预留发酵容器的1/3空间，通气一段时间后，再密封发酵。
答案：B
2．下列说法不正确的是(　　)
A．在进行酒精发酵的过程中，接种酵母菌后，应立即密封
B．在进行酒精发酵的过程中，接种酵母菌后，应先通气一段时间，再隔绝空气
C．为了避免杂菌污染，在实际生产过程中可以直接接种纯种的酵母菌
D．制葡萄酒的时间控制在10～12 d左右
解析：利用酵母菌的无氧呼吸可以酿酒，一开始通入空气，酵母菌通过旺盛的有氧呼吸使繁殖加快，产生更多酵母菌，这样在以后密闭不通气阶段才能有大量的酵母菌进行无氧呼吸产生大量酒精。制葡萄酒的时间控制在10～12 d左右。
答案：A
3．下列关于果酒和果醋制作的叙述，错误的是(　　)
A．参与发酵的微生物都含有线粒体
B．发酵过程中培养液pH都会下降
C．制果酒时瓶口需密闭，而制果醋时需要通入氧气
D．果酒制成后可将装置移至温度略高的环境中制果醋
解析：参与醋酸发酵的醋酸菌是原核生物，没有线粒体，故A项叙述错。
答案：A
4．下列关于果酒和果醋的制作原理、发酵过程的叙述中，错误的是(　　)
A．果酒和果醋的发酵菌种不同，但代谢类型相同
B．制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶消毒
C．变酸果酒的表面观察到的菌膜可能是醋酸菌的菌落
D．果酒和果醋的制作可用同一装置，但需控制不同发酵条件
解析：果酒的制作菌种是酵母菌，是兼性厌氧菌，而制作果醋的醋酸菌是需氧型菌。
答案：A
5．小李尝试制作果酒，他将葡萄汁放入已灭菌的发酵装置中进行试验(见图)，恰当的做法是(　　)
A．加入适量的酵母菌
B．一直打开阀b通气
C．一直关紧阀a，始终不打开阀b
D．把发酵装置放到4 ℃冰箱中进行实验
解析：若一直打开阀b通气，酵母菌就只进行有氧呼吸，则不会产生酒精。若把装置放到4 ℃冰箱中，温度过低会导致呼吸作用有关酶的活性降低，则无氧呼吸产生酒精的效率会极低。酵母菌无氧呼吸会产生CO2，偶尔打开阀b可排出CO2。
答案：A
6．在适宜的温度条件下，在下图所示装置中都加入干酵母(内有活酵母菌)，其中适于产生酒精的装置是(　　)
解析：酵母菌产生酒精的条件一是要有葡萄糖、水和酵母菌；二是必须在密封的条件下(无氧条件下)，这两个条件缺一不可，可见A项符合，B、C、D三项都不符合。
答案：A
B级　能力训练
7．(2016·全国Ⅱ卷)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。回答下列问题：
(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的________中进行，其产物乙醇与________试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵母菌细胞的________中进行。与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增殖速度________。
(2)第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，根据醋酸杆菌的呼吸作用类型，该过程需要在________条件下才能完成。
(3)在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度________(填“低于”或“高于”)第二阶段。
(4)醋酸杆菌属于________核生物，其细胞结构中________(填“含有”或“不含有”)线粒体。
答案：(1)细胞质基质　重铬酸钾　线粒体　快
(2)有氧　(3)低于　(4)原　不含有
8．下图是以鲜苹果汁为原料，利用发酵瓶制作果酒和果醋的过程简图，分析并回答：

(1)在鲜苹果汁装入发酵瓶时，要留有大约________的空间。经过10～12 d后，在酸性条件下用重铬酸钾检测样液，如果颜色由________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。发酵温度控制在____________ ℃范围内。
(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乙醛，再将其变为醋酸。
答案：(1)1/3　橙　灰绿
(2)醋酸(杆)菌　30～35
(3)氧气充足(有氧)
9．葡萄汁发酵可产生葡萄酒，请利用相关的知识回答问题：
(1)利用葡萄汁制作葡萄酒的过程中，发挥作用的微生物是______________。
(2)该微生物通过无氧呼吸可分解____________，产生的终产物是________和________。
(3)甲、乙、丙3位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如上图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。据图分析，甲和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是____________________，导致发酵中出现的主要异常现象是____________________。丙同学的错误是__________________，导致发酵中出现的主要异常现象是____________________。上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是________、________、________。
(4)在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作的错误是________________
_____________________________________________________。
解析：(1)在制作果酒的时候，常用酵母菌作为菌种。
(2)酵母菌进行无氧呼吸时将葡萄糖分解为乙醇和CO2。
(3)甲同学未夹住发酵瓶的充气管，发酵液会从充气管流出，由于氧气进入，有氧条件下醋酸菌繁殖产生葡萄醋，使发酵液变酸。丙同学发酵液过多，淹没了排气管口，排气时发酵液会从排气口冲出。由于乙、丙均为无氧环境，所以发酵产物为葡萄酒。
(4)由于发酵产生的CO2会使瓶内气压升高，所以应及时排气。
答案：(1)酵母菌
(2)葡萄糖　乙醇　CO2
(3)未夹住发酵瓶的充气管　发酵液从充气管流出，发酵液变酸　瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口
排气时发酵液从排气管流出　葡萄醋(或果醋)　葡萄酒(果酒)　葡萄酒(果酒)
(4)未及时排气
10．某同学用带盖的瓶子制葡萄酒，进而制作果醋。
(1)发酵过程中，每隔约12 h将瓶盖拧松一次(注意，不是打开瓶盖)，原因是______________________________________________
_____________________________________________________。
(2)此后再将瓶盖拧紧，目的是____________________________
_____________________________________________________。
(3)当发酵产生酒精后，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，就可制造出果醋，原因是_________________________________________，
反应式为_____________________________________________。
(4)分析此发酵装置不足之处：__________________________。
解析：本题主要考查酒精发酵和醋酸发酵的过程。开始拧松瓶盖是为了放出积累的CO2，然后拧紧瓶盖是为了制造无氧环境，进行酒精发酵。此装置的最大不足就是容易被杂菌污染。
答案：(1)酒精发酵过程中产生CO2，瓶盖拧松以放出CO2　(2)防止进入氧气，使酵母菌在无氧的条件下继续进行酒精发酵
(3)制造有氧条件，进行醋酸发酵
C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O
(4)易被杂菌污染，制造果醋时，难以进行深层发酵
11．“每天喝一点，健康多一点。”这是“宁夏红”率先提出的消费理念，将积淀了千百年的枸杞药食文化和中国红文化完美结合起来，更增添了品牌的文化魅力和优势。下图为“宁夏红”枸杞果酒生产工艺流程简图，据图回答问题：
选料→？→粉碎→灭菌→接种→发酵→？→果酒
(1)流程中？处的内容应为________、________。
(2)果酒酿造过程中如果果汁灭菌不合格，含有醋酸菌，在酒精发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？说明理由。
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(3)果酒制作离不开酵母菌，与醋酸菌相比，酵母菌在结构上的主要特点是_____________________________________________
_____________________________________________________。
(4)枸杞果酒制作过程中，接种完成后要先向发酵罐中通入一段时间的无菌空气，目的是_____________________________________
_____________________________________________________。
(5)若要提高果酒的产量，发酵过程中关键要控制好哪些条件？
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：(1)果酒生产的工艺流程为选料→冲洗→粉碎→灭菌→接种→发酵→过滤→果酒。
(2)如果果汁灭菌不合格，含有醋酸菌，因果酒发酵处于无氧环境，且温度不适合醋酸菌生存，所以醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸。
(3)醋酸菌是原核生物，无成形的细胞核，酵母菌是真核生物，有成形的细胞核及多种细胞器。
(4)枸杞果酒制作过程中，接种完成后要先向发酵罐中通入一段时间的无菌空气，在有氧条件下，使酵母菌迅速繁殖，增加数量，有利于后期发酵。
(5)发酵过程中要控制好温度、pH和通气量等。
答案：(1)冲洗　过滤
(2)不能。因醋酸菌是好氧型细菌，而果酒发酵是无氧环境(或因醋酸菌需要在有氧且温度是30～35 ℃条件下，才能将糖转化成醋酸，而此时发酵罐中的条件是无氧且温度是18～25 ℃)
(3)有成形的细胞核
(4)在有氧条件下，使酵母菌迅速繁殖，增加数量
(5)适宜的温度、pH、通气量等
课题2 腐乳的制作
1．下列关于腐乳发酵原理的叙述，不正确的是(　　)
A．多种微生物参与了腐乳发酵
B．装瓶后豆腐坯上的各种微生物会继续发酵
C．发酵过程中蛋白质分解成多肽和氨基酸
D．发酵过程中毛霉和根霉为互利共生关系
解析：发酵过程中毛霉和根霉等多种微生物是协同作用，但并不等于它们之间就是互利共生关系，它们之间仍存在竞争的关系。
答案：D
2．下列关于腐乳制作原理的叙述，错误的是(　　)
A．腐乳制作的实质就是利用发酵技术，将大分子有机物分解为小分子有机物的过程
B．腐乳发酵中，起作用的微生物多为异养真菌
C．腐乳制作的过程中，不能有细菌参与，因此必须严格灭菌
D．家庭自制腐乳时，一般不需单独接种菌种
解析：在腐乳制作过程中，起作用的微生物有毛霉、酵母、曲霉、青霉等，但是以毛霉为主；这些微生物多营腐生生活，为异养真菌，广泛分布在空气中，因此家庭制作腐乳，一般不需特别灭菌和单独接种菌种。腐乳的制作过程，就是在适宜条件下，微生物合成的蛋白酶等将不易吸收的大分子蛋白质、脂质等分解为易吸收的小分子有机物的过程。
答案：C
3．下列关于腐乳制作的叙述，错误的是(　　)
A．毛霉可利用其体内的酶将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸
B．卤汤中酒的含量越高，杂菌繁殖越快，豆腐易腐败
C．用盐腌制腐乳的过程中，要控制盐的用量，盐的浓度过高会影响口味，过低则不足以抑制杂菌的生长，导致豆腐腐败
D．其制作过程可以表示为让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
解析：豆腐中含量最多的有机物是蛋白质，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肽和氨基酸。卤汤中酒的含量过高，腐乳成熟的时间将会延长；卤汤中酒的含量过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。
答案：B
4．腐乳自然发酵中毛霉起主要作用的原因是(　　)
A．在毛霉、青霉、曲霉和酵母中只有毛霉为孢子生殖，孢子繁殖速度快
B．毛霉的孢子小，数量多，适于在豆腐上繁殖
C．毛霉分布广泛，且生长迅速
D．只有毛霉的蛋白酶活性高且数量比其他的多
解析：在自然发酵中，毛霉起主要作用的原因是毛霉有发达的直立菌丝和匍匐菌丝，生长速度快，能在短时间内形成优势种群，迅速占据空间。
答案：C
5．腐乳是通过微生物发酵制成的佐餐食品，其制作流程如下，请回答有关问题：
→→→
(1)民间制作腐乳时，豆腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子，现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的毛霉菌种直接接种在豆腐上，这样做的目的是什么？
_____________________________________________________。
(2)制作腐乳的原料中哪种有机物含量比较高？__________。毛霉可利用体内的酶将其分解成哪些小分子有机物？_____________。
(3)在用盐腌制腐乳的过程中，若盐的浓度过低会出现什么现象？_____________________________________________________。
解析：现代的腐乳生产是将优良的毛霉菌种直接接种在豆腐上，这样既可以增加毛霉的数量，又可以避免其他菌种污染。豆腐中蛋白质含量较多，毛霉体内可产生蛋白酶，将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸。用盐腌制时，必须控制盐的用量。
答案：(1)可以增加毛霉数量并且可以避免其他菌种污染，保证产品的质量
(2)蛋白质　小分子的肽和氨基酸
(3)不足以抑制微生物生长，导致豆腐腐败变质
A级　基础巩固
1．现代科学研究表明，多种微生物参与了腐乳的发酵，其中起主要作用的是(　　)
A．青霉　　　B．曲霉　　　C．毛霉　　　D．根霉
解析：参与腐乳发酵的微生物主要是毛霉。
答案：C
2．腐乳制作过程中影响其风味和品质的因素有(　　)
①盐的用量　②酒的用量　③发酵温度、时间
④发酵微生物的种类　⑤香辛料的用量
A．①② B．③④
C．①②⑤ D．①②③④⑤
答案：D
3．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．加盐和加酒都能抑制微生物的生长
D．密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
解析：一般说来，做腐乳所用的豆腐含水量应为70%左右，含水量过大，不易成形；含水量太小，比较坚硬，口感不好。
答案：B
4．吃腐乳时，腐乳外部有一层致密的“皮”，它是由什么形成的(　　)
A．腐乳外层蛋白质凝固形成
B．细菌繁殖形成
C．人工加配料形成
D．霉菌菌丝繁殖于表面而形成
解析：豆腐坯在一定温度、湿度条件下，毛霉等生长繁殖于腐乳表面，形成大量的菌丝，便形成一层韧而细致的皮膜。对人体无害，皮膜可防止腐乳变质。
答案：D
5．下列哪项不是在腐乳制作过程中防止杂菌污染的操作(　　)
A．用来腌制腐乳的玻璃瓶要用沸水消毒
B．装瓶时操作要迅速、小心
C．封瓶时要使瓶口通过酒精灯的火焰
D．发酵温度要控制在15～18 ℃范围内
解析：发酵温度要控制在15～18 ℃范围内是为了保证毛霉等微生物形成菌丝。
答案：D
6．制作腐乳的过程中，需要加一些盐，下列哪项不是盐的作用(　　)
A．析出豆腐中的水分，使豆腐变硬
B．抑制微生物的生长
C．调制腐乳的口味
D．主要增加腐乳的重量，获取更多的利润
答案：D
B级　能力训练
7．红方是腐乳的一种。请回答与其制作有关的问题：
(1)补充制作红方的实验流程：①__________→②加盐腌制→③________→④密封腌制。
(2)在实验流程①中，首先将豆腐块平放在笼屉内，笼屉中的温度应控制在________℃，并保持在一定的________。5天后豆腐块表面布满毛霉菌丝，这些毛霉来自空气中的________。
(3)在实验流程②操作中，向长满毛霉的豆腐块加盐，其作用是析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬。同时，盐还能________，避免豆腐块腐败变质。
(4)在实验流程③用到的辅料中，卤汤是由________及各种________配制而成的。
答案：(1)豆腐上长出毛霉　加卤汤装瓶
(2)15～18　湿度　毛霉孢子
(3)抑制微生物的生长
(4)酒　香辛料
8．绍兴腐乳独具特色。它采用优质黄豆作为原料，经严格筛选，再经浸泡、冲洗、磨煮、滤渣、点浆、压坯、划坯成形。再将白坯放入竹笼后喷洒万分之二的毛霉菌种，在20 ℃左右的温度下，经5d左右的前期发酵，即可腌制，加盐量为毛坯的30%，一层毛坯加一层盐，在室温20 ℃左右的情况下，经10d腌制即成腌坯。正常腌坯色泽黄亮、坚硬，由毛霉形成一层表皮，即可装入坛中，进行后期发酵。入坛时加入黄酒、红曲浆及花椒等，然后密封，在25～30 ℃环境下，经5～6个月即可成熟。
请结合材料，回答下列问题：
(1)请将腐乳的制作流程图补充完整。

(2)腐乳制作的原理主要利用了微生物产生的________，通过发酵，豆腐中营养物质的种类增加，且更易于消化和吸收。
(3)制作腐乳时用含水量为________左右的豆腐较适宜；用盐腌制时，注意控制盐的用量是因为_______________________________
____________________________________________________。
(4)若你完成了腐乳制作，则可以从________方面评价腐乳的质量。
解析：(1)腐乳的制作过程是：制腐乳坯→让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制。
(2)腐乳制作利用了微生物(主要是毛霉)产生的蛋白酶和脂肪酶，将豆腐中的蛋白质和脂肪分解成小分子物质。
(3)豆腐含水量在70%左右的适合制作腐乳，如果含水量太高，则豆腐不易成形；含水量太低，不适于毛霉生长。
答案：(1)让豆腐上长出毛霉　加卤汤装瓶　密封腌制
(2)蛋白酶和脂肪酶
(3)70%　盐的浓度过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高会影响腐乳的口味
(4)色泽、口味、块形等
9．腐乳是我国民间传统发酵食品，味道鲜美，营养丰富，风味独特，易于消化。请回答有关问题：
(1)在腐乳的制作中，起主要作用的生物是________，它与乳酸菌在结构上主要的区别是______________________________。
(2)腐乳含有丰富的氨基酸、甘油、脂肪酸等小分子物质，与此有关的物质变化是_______________________、__________________。参与这些物质变化的酶是____________________。
(3)腐乳的制作过程中需加盐腌制，那么用盐腌制的目的是_____
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
但要控制盐的用量，这是因为_____________________________
______________________________________________________。
(4)在腐乳的制作中，卤汤是由酒和香辛料配制而成的，卤汤中酒的含量一般控制在12%左右的原因是_______________________
_______________________________________________________
______________________________________________________。
答案：(1)毛霉　毛霉具有成形的细胞核
(2)蛋白质→多肽→氨基酸　脂肪→甘油＋脂肪酸　蛋白酶、脂肪酶
(3)抑制微生物的生长，避免豆腐块变质；析出豆腐中多余的水分，使豆腐块变硬，在后期制作过程中不会过早酥烂；调味作用　盐的浓度过高会影响腐乳的口味；而过低则不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败变质
(4)加入的酒具有防腐杀菌、调味的作用，如果加入的量过高，会导致腐乳成熟时间延长，而过低则不足以抑制微生物的生长
10．(2017·全国卷)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题：
(1)该实验的自变量是____________、____________。
(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是________________。
(3)如果在实验后，发现32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是________________________________
_____________________________________________________。
(4)从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为________________，脂肪转变为________________。
解析：(1)该实验的自变量是菌种、发酵时间。
(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是好氧菌。
(3)如果在实验后，发现32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。
(4)从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为氨基酸和肽，脂肪转变为脂肪酸和甘油。
答案：(1)菌种　发酵时间
(2)好氧菌
(3)延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间
(4)氨基酸和肽　脂肪酸和甘油
11．某实验小组自己动手制作腐乳。他们精心选择豆腐，切成豆腐块，放置在笼屉中，并控制温度在15～18 ℃，保持一定的湿度。几天后发现豆腐块表面已长满毛霉，然后就把长满毛霉的豆腐块分层摆放在瓶中，严格控制每层的盐含量，使之保持相等。3 d后取出，加入配制的卤汤，控制酒精含量为30%。经过一段时间后取出，发现与商店里卖的有很大的区别，自己制的腐乳咸味不均匀，表面还长了一层黄色的某种微生物。据此回答有关问题：
(1)请你帮助这几位同学找出他们制作过程中的不当之处。
_______________________________________________________
_______________________________________________________
(2)在毛霉发酵的过程中，现代腐乳的生产和家庭生产腐乳有很大的不同，主要区别有哪些？
_______________________________________________________
_______________________________________________________
解析：为了保证腐乳的品质，应熟练掌握加盐的操作，其中包括加盐腌制的时间、加盐量和酒精量的控制，现代工厂腐乳生产和家庭生产腐乳的主要区别是无菌操作和菌种来源两个方面。
答案：(1)①加盐应该是随着豆腐块层数的加高而增加盐量；②加盐腌制的时间过短，应为8 d左右；③腌制的过程中有黄色微生物出现，说明盐量太少，没有抑制其他微生物的生长；④酒精含量太高，应该为12%左右。
(2)现代工厂进行的腐乳生产是在严格无菌的条件下，将优良的毛霉菌种直接接种到豆腐上，从而可避免其他菌种的污染。
课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
1．下列操作中不会引起泡菜污染的是(　　)
A．坛盖边沿的水槽应注满水，并且要时常补充水槽中的水
B．腌制时温度过高，食盐量不足10%
C．腌制的时间过短
D．盐水入坛前不用煮沸，直接入坛
解析：在泡菜的腌制过程中，要注意控制时间、温度和食盐的用量。温度过高，食盐量不足10%，腌制时间过短，盐水入坛前不煮沸冷却等，容易引起细菌大量繁殖。
答案：A
2．下列有关乳酸菌代谢的叙述中，正确的是(　　)
A．乳酸菌没有细胞器，只能进行无氧呼吸
B．乳酸菌的蛋白质合成在自身的核糖体上进行
C．乳酸菌的代谢终产物也是CO2和H2O
D．乳酸菌的细胞壁与植物细胞壁的组成相同
解析：乳酸菌有核糖体，乳酸菌的代谢终产物是乳酸，无CO2，乳酸菌的细胞壁主要是肽聚糖，而植物细胞壁主要由纤维素和果胶组成，故只有B正确。
答案：B
3．亚硝酸盐在酸性条件下与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与N－1－萘基乙二胺盐酸盐反应生成的物质呈(　　)
A．玫瑰红色　　　　　 B．蓝色
C．砖红色 D．橘红色
解析：在盐酸酸化的条件下，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的染料。
答案：A
4．在选泡菜坛时，应选择火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的，其目的是(　　)
A．美观
B．可防止内部液体渗出
C．耐用
D．密封好，保证坛内外气体不交换
解析：泡菜的制作离不开乳酸菌，而乳酸菌是厌氧生物，无O2时方可进行乳酸发酵产生乳酸。
答案：D
5．如图是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图回答：
(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜，原因是__________________。
(2)为保证既无杂菌，又能使乳酸菌发挥正常作用，应如何处理所用盐水？___________________________________________。
(3)为测定泡菜内的亚硝酸盐含量，某同学用比色法进行了实验，他在制备标准显色液时做了如下操作：
①用刻度移液管量取一系列不同体积的亚硝酸钠溶液，分别置于50 mL比色管中；
②在各管中分别加入2.0 mL对氨基苯磺酸溶液，紧接着再分别加入1.0 mL N－1－萘基乙二胺盐酸盐溶液；
③观察各比色管中溶液颜色的梯度变化。
请指出该同学操作的失误之处：___________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
解析：本题考查泡菜的制作及亚硝酸盐含量的测定。新鲜蔬菜中亚硝酸盐的含量低，对盐水加热煮沸的目的是杀菌，冷却后使用是为了保证微生物的生命活动不受影响。测定亚硝酸盐的含量可利用比色法，粗略地检测其含量，注意实验中显色剂的配制和相关对比操作。
答案：(1)亚硝酸盐的含量低
(2)先将盐水煮沸杀灭杂菌，然后冷却至室温时再使用
(3)①中还应再添加一支比色管作为空白对照；步骤②中在各比色管中分别加入2.0 mL对氨基苯磺酸溶液，混匀后应静置3～5分钟，再分别加入1.0 mL的N－1－萘基乙二胺盐酸盐溶液，添加蒸馏水使各比色管的溶液的体积达到50 mL。
A级　基础巩固
1．制作泡菜的过程实际上是应用了乳酸菌的呼吸作用原理。将原料放入泡菜坛后应当怎样处理才能得到可口的泡菜(　　)
A．马上密封，保持温度30～40 ℃
B．一直通风，保持温度30～40 ℃
C．先通风后密封，保持温度30～40 ℃
D．马上密封，保持温度60 ℃以上
解析：在泡菜的制作中用到的乳酸菌是严格的厌氧菌，在有氧的情况下乳酸菌不能增殖，B、C错误；乳酸菌生长的最适温度为30～40 ℃，在60 ℃时乳酸菌已经被杀死，D错误。
答案：A
2．在泡菜的腌制过程中容易造成亚硝酸盐含量增加的因素主要是(　　)
A．食盐用量过多　　　 B．细菌大量繁殖
C．腌制时间过长 D．加水过少
解析：由于硝酸盐还原菌的活动，从而使硝酸盐转变成亚硝酸盐。
答案：B
3．要使泡菜制作成功最主要的条件是(　　)
A．缺氧环境 B．有氧环境
C．加盐 D．加香辛料
答案：A
4．下列测定泡菜中亚硝酸盐的含量的操作中，用不到的试剂是(　　)
A．对氨基苯磺酸溶液
B．N-1-萘基乙二胺盐酸盐溶液
C．氯化镉和氯化钡溶液
D．班氏试剂
解析：酸性条件下：NO＋对氨基苯磺酸→反应物，反应物＋N-1-萘基乙二胺盐酸盐→玫瑰红色染料，可测定泡菜中亚硝酸盐的含量，氯化镉和氯化钡溶液可用来提取泡菜中的亚硝酸盐。班氏试剂是用于可溶性还原糖鉴定的试剂。
答案：D
5．果酒变酸、泡菜坛液面的一层白膜、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．醋酸菌、霉菌、毛霉
C．醋酸菌、酵母菌、毛霉 D．酵母菌、醋酸菌、毛霉
答案：A
6．下图为泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化的曲线，正确的是(　　)
答案：C
B级　能力训练
7．下图是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图回答：
(1)制作泡菜宜选用新鲜蔬菜的原因是____________________。
(2)制备泡菜的盐水中清水与盐的质量比约为____________，盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是_________________________。
试说明盐在泡菜制作中的作用：_________________________。
(3)泡菜风味形成的关键在于______________________的加入。
(4)泡菜的制作方法不当，很容易造成泡菜变质，甚至发霉变味，试分析可能的原因。
_____________________________________________________。
(5)发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量，原因是__________
_____________________________________________________。
解析：制作泡菜一般选用含亚硝酸盐含量低的新鲜的蔬菜；清水与盐的比例一般为4∶1，一般要进行加热煮沸处理，其主要目的是杀灭杂菌等微生物，但要等到冷却后使用是为了使乳酸菌的生命活动不受温度的影响。制作泡菜时，若泡菜坛子密封不严、取食工具不卫生或盐的比例过小，都会引起杂菌滋生、泡菜变质。亚硝酸盐含量在不同时期都可能发生变化，所以需要通过检测来把握取食泡菜的最佳时机。测定亚硝酸盐含量的方法一般采用比色法。
答案：(1)亚硝酸盐的含量低　(2)4∶1　加热煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响　盐有灭菌、析出蔬菜中过多的水以及调味的作用　(3)调味料　(4)泡菜坛子密封不严或取菜工具不卫生或盐的比例过小，都会引起杂菌滋生、泡菜变质　(5)亚硝酸盐的含量在不同时期都有可能发生变化。
8．(2015·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”，查阅资料得到下图。
(1)制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是_____________。乳酸菌发酵第一阶段的产物有________________。
(2)据题图，与第3天相比，第8天后的泡菜更适于食用，因为后者_________________；pH值呈下降趋势，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。
答案：(1)隔绝空气，创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵　丙酮酸、[H]、ATP
(2)亚硝酸盐含量较低　乳酸菌发酵产生的乳酸增多
(3)两种乳酸菌在泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化表(单位：mg/kg)
发酵时间/d
用普通乳酸菌时的不同食盐浓度
用“优选”乳酸菌时的不同食盐浓度
4%
5%
…
10%
4%
5%
…
10%
1
2
3
…
10
推测实验结论：与普通乳酸菌相比，用“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。
9．某实验小组在泡菜制作过程中每隔3～4天测一次亚硝酸盐的量，结果如下表(腌制过程中亚硝酸盐的含量变化mg/kg)请回答下列问题。
腌制天数
1号坛
2号坛
3号坛
封坛前
5
5
5
3
15
10
7
6
25
12
13
9
30
15
17
13
18
9
11
17
7
4
5
(1)该实验小组是用________的方法大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量，配制提取泡菜中亚硝酸盐的提取剂的方法是50 g________和50 g_____溶解于1 000 mL蒸馏水中，用盐酸调节pH值至______。
(2)关于亚硝酸盐含量测定的原理描述正确的是________。
A．重氮化→酸化→显色→比色
B．重氮化→酸化→比色→显色
C．酸化→重氮化→显色→比色
D．酸化→重氮化→比色→显色
(3)进行比色时，加完试剂要静止15 min后才能观察样品的颜色并比较，静止15 min的原因是_______________________
____________________________________________________。
(4)发酵过程中，1、2、3号坛亚硝酸盐的含量都有一个上升和下降的过程，上升的原因是__________________________________
____________________________________________________。
(5)1、2、3号坛封坛前亚硝酸盐的含量都是5 mg/kg，但发酵过程中上升幅度有差异，造成这种差异的最主要的原因可能是______
_____________________________________________________。
答案：(1)目测对比法(比色法)　氯化钡　氯化镉　1
(2)C
(3)反应时间过短，显色不充分，会影响比色的准确性，最终影响实验结果(充分显色，确保比色的准确性，避免影响实验结果)
(4)开始坛内条件有利于某些杂菌(硝酸还原菌)的生存繁殖，使硝酸盐还原成亚硝酸盐
(5)杂菌污染程度与用盐量的不同
专题2 微生物的培养与应用
专题知识整合
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填充：①液体培养基　②碳源　③氮源　④巴氏消毒　⑤干热灭菌法　⑥称量　⑦倒平板　⑧平板划线　⑨稀释涂布平板　⑩样品的稀释　葡萄糖苷　梯度稀释　刚果红
课题1 微生物的实验室培养
1．下列有关培养基叙述正确的是(　　)
A．培养基的营养成分都有碳源、氮源、水、无机盐
B．除水以外的无机物都属于无机盐
C．用培养基培养甲型H1N1流感病毒作为科学研究
D．培养基配制过程中应调pH，适应各微生物的生长
解析：固氮微生物培养基可无氮源，有的无机物如NH4NO3可作氮源，H1N1流感病毒必须寄生在细胞内，不能用培养基培养。
答案：D
2．下列关于微生物的培养和分离的叙述中，不正确的是(　　)
A．细菌能在液体培养基中以二分裂方式迅速扩增
B．噬菌体或大肠杆菌可在蛋白胨培养基中增殖
C．灭菌的目的是消灭与培养菌竞争的杂菌
D．稀释涂布法分散细菌得到单菌落的效果更好
解析：细菌繁殖方式是二分裂方式，噬菌体是没有细胞结构的病毒，需要在活细胞中才能存活，在蛋白胨培养基中不能增殖；灭菌目的是防止杂菌和培养菌发生竞争。
答案：B
3．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤是(　　)
A．计算、称量、倒平板、溶化、灭菌
B．计算、称量、溶化、倒平板、灭菌
C．计算、称量、溶化、灭菌、倒平板
D．计算、称量、灭菌、溶化、倒平板
解析：制备牛肉膏蛋白胨固体培养基，应先根据需要计算各成分用量，然后称量、溶化、灭菌、倒平板。
答案：C
4．平板冷凝后，要将平板倒置，其原因是(　　)
A．接种时再拿起来方便
B．在皿底上标记日期等方便
C．正着放置容易破碎
D．防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成污染
解析：平板倒置主要是防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染。
答案：D
5．下表是从土壤中分离纯化土壤细菌的培养基配方。请回答下面的问题。
试剂
用量
试剂
用量
牛肉膏
5 g
琼脂
20 g
胨
10 g
水
1 000 mL
NaCl
5 g
—
—
(1)培养基的类型很多，但培养基中一般都含有水、碳源、________和无机盐。上述培养基配方中能充当碳源的成分是__________________。培养基配制完成以后，一般还要调节pH并对培养基进行________处理。
(2)分离纯化微生物最常使用的接种方法是______________和____________。
(3)假设培养结束后，发现培养基上菌落连成一片，可能的原因是什么？(列举两项)
_______________________________________________________
_______________________________________________________
解析：(1)培养微生物的培养基中一般含有水、无机盐、碳源、氮源和生长因子。牛肉膏、蛋白胨既是碳源又是氮源；培养基在接种前必须灭菌处理。
(2)微生物的接种方法包括平板划线法和稀释涂布平板法两种。
(3)多种因素都会导致接种的菌种密度较大，没有形成单一的菌落。
答案：(1)氮源　牛肉膏和蛋白胨　灭菌　(2)平板划线法　稀释涂布平板法　(3)稀释倍数不够，菌液的浓度太高；划线时，划完第一次没有灭菌又接着划第二次；培养过程灭菌不严格，受到微生物的污染
A级　基础巩固
1．下列有关培养基的叙述正确的是(　　)
A．培养基是为微生物的生长繁殖提供营养的基质
B．培养基只有两类：液体培养基和固体培养基
C．固体培养基中加入少量水即可制成液体培养基
D．微生物在固体培养基上生长时，可以形成肉眼可见的单个细菌
解析：培养基除固体、液体培养基外，还有半固体培养基，B错误；固体培养基中加入了凝固剂，加入少量水仍为固体培养基，C错误；微生物在固体培养基上生长时，可以形成肉眼可见的菌落，但不一定是单个菌落，D错误。
答案：A
2．下面对微生物培养中灭菌的理解不正确的是(　　)
A．防止杂菌污染
B．灭菌就是杀死培养基中的杂菌
C．培养基和培养设备都必须进行灭菌
D．灭菌必须在接种前
解析：灭菌的目的是防止杂菌污染，但实际操作中不可能只消灭杂菌，而是消灭全部微生物。
答案：B
3．用来判断选择培养基是否起到了选择作用需要设置的对照是(　　)
A．未接种的选择培养基
B．未接种的牛肉膏蛋白胨培养基
C．接种了的牛肉膏蛋白胨培养基
D．接种了的选择培养基
解析：将菌液稀释相同的倍数，在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显多于选择培养基上的数目，因此，用牛肉膏蛋白胨培养基作为对照。对照实验遵循的原则之一是单一变量，所以与选择培养基一样接种、培养。
答案：C
4．自养型微生物与异养型微生物的培养基的主要差别在于(　　)
A．碳源　　　　　　 B．氮源
C．无机盐 D．生长因子
解析：自养型微生物主要包括进行光合作用或进行化能合成作用的微生物，他们能够利用CO2来合成自身所需的有机物；而异养型微生物主要是直接利用外界的有机物来合成自身所需的有机物，所以他们培养基的主要差别就在于自养型微生物主要是利用无机物中的碳，而异养型微生物主要是利用有机物中的碳。
答案：A
5．下列制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的叙述，错误的是(　　)
A．操作顺序为计算、称量、溶化、倒平板、灭菌
B．将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯
C．将培养基冷却至50 ℃左右时进行倒平板
D．将平板冷却凝固约5～10 min后将平板倒过来放置
解析：制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤是计算、称量、溶化、灭菌、倒平板，顺序不能颠倒。牛肉膏容易吸潮，所以当牛肉膏融化并与称量纸分离后，用玻璃棒取出称量纸。将培养基冷却至50 ℃，用手触摸锥形瓶感觉刚刚不烫手时倒平板，平板冷却后还需倒置。
答案：A
6．平板冷却凝固后要将平板倒置，其意义是(　　)
A．利于大肠杆菌的接种
B．有利于大肠杆菌培养
C．利于培养基的冷却
D．防止皿盖冷却水倒流入培养基，防止杂菌污染
解析：平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上水珠落入培养基，造成污染。
答案：D
B级　能力训练
7．将牛奶加热至约70 ℃然后晾至室热，加入酸奶搅拌均匀，盖紧盖子，在42 ℃环境下放置4～6 h，凝固后即制成了酸奶。请回答：
(1) 制作酸奶的原理是：常利用________(填“乳酸链球菌”或“乳酸杆菌”)在适宜的温度下进行发酵产生乳酸，即为乳酸菌________的过程，该过程发生在乳酸菌细胞的____________中。
(2) 酸奶制作过程中，“牛奶加热至约70 ℃”的目的是_________，“盖紧盖子”的目的是________________。
(3) 酸奶制作过程中影响发酵时间的因素有温度、奶的品质、乳酸菌活性、________________等。
(4) 从开始制作到成品这段时间内，牛奶逐渐变酸，这段时间内牛奶中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是____________________，原因是____________________。
解析：(1) 酸奶的制作是利用乳酸杆菌无氧呼吸产生乳酸的过程，乳酸菌无氧呼吸的场所是细胞质基质。(2) “牛奶加热至约70 ℃”的目的是通过高温加热杀灭杂菌，乳酸杆菌是厌氧菌，“盖紧盖子”是造成无氧的环境，有利于乳酸杆菌发酵。(3) 酸奶制作过程中影响发酵时间的因素有温度、奶的品质、乳酸菌活性、菌种接种数量等。(4) 酸奶制作过程中，由于乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸，牛奶逐渐变酸，随乳酸菌的数量增加，牛奶的酸性增强，不耐酸的杂菌数量逐渐减少。
答案：(1) 乳酸杆菌　无氧呼吸　细胞质(基质)　(2) 杀灭杂菌　提供无氧条件　(3) 菌种接种数量　(4) 乳酸菌数量增多，杂菌数量减少　乳酸菌比杂菌更为耐酸
8．为了调查某河流的水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌分离等工作。回答下列问题：
(1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中细菌含量。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是________；然后，将1 mL水样稀释100倍，在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL稀释液；经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为39、38和37，据此可得出每升水样中的活菌数为________。
(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌，操作时，接种环通过________灭菌，在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是________。
(3)示意图A和B中，________表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。
(4)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养，结果发现：振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快，分析其原因是：振荡培养能提高培养液中________的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高________的利用率。
答案：(1)检测培养基灭菌是否合格　3.8×107　(2)灼烧　将聚集的菌体逐渐稀释以便获得单个菌落　(3)B　(4)溶解氧　营养物质
9．为了获得纯度高的大肠杆菌，需要对大肠杆菌进行培养和分离。培养大肠杆菌一般用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基。
(1)培养大肠杆菌，配制固体培养基的基本步骤：计算→称量→__________→__________→倒平板。
(2)称量时，由于牛肉膏比较黏稠，可以用______挑取，放在______上称量。由于牛肉膏和蛋白胨________，称量时动作要迅速，称量后要及时盖上瓶盖。
(3)在牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上的大肠杆菌能生长，说明培养基含有________________________________________________
等大肠杆菌生长所需的营养要素。
(4)微生物纯化培养可以通过多种接种方法如________和________等，使大肠杆菌在固体培养基上形成单个________，从而获得纯菌株。
解析：配制牛肉膏蛋白胨琼脂培养基的基本步骤：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。称量时，可用玻璃棒挑取，放在称量纸上称量，称量时动作要迅速。牛肉膏蛋白胨琼脂培养基中含有大肠杆菌所需要的碳源、氮源、无机盐、水等营养要素，所以常用来培养大肠杆菌。微生物纯化培养的接种方法最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法，可使大肠杆菌在固体培养基上形成单个菌落，从而获得纯菌株。
答案：(1)溶化　灭菌　(2)玻璃棒　称量纸　容易吸潮
(3)碳源、氮源、无机盐、水　(4)平板划线法　稀释涂布平板法　菌落
10．下图所示为平板划线法分离纯化细菌示意图。根据所学生物学知识，完成下列问题。
(1)对接种环或涂布器灭菌时用________________法。
(2)平板划线时，为保证每次划线都从上次划线末端的微生物浓度开始，所以每次划线前都要____________________，平板划线结束后，最后一次划的线不能与第一次划的线________。
(3)脲酶可以将尿素分解为NH3，从而使尿素溶液pH升高，这可用________________来检验。用纤维素作唯一碳源的培养基培养微生物，得到的纤维素分解菌中可能还混杂有____________(生物)。
(4)抗生素可以抑制肽聚糖合成，从而可以抑制多数原核生物繁殖。实验室现有酵母菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌三种微生物混杂生长的固体培养基。已知大肠杆菌菌落遇伊红—美蓝试剂变为紫色，并带有金属光泽；金黄色葡萄球菌耐高浓度食盐水，菌落为金黄色；酵母菌细胞壁成分主要为几丁质，在营养条件好、氧气充足的条件下，显微镜下可见典型的出芽生殖。现在请你设计一个合理的实验方案，从一个培养基中将三种微生物依次分离开来。(所需试剂可自选)
实验方案：____________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
解析：(1)对接种环和涂布器灭菌常采用灼烧灭菌法。(2)考查平板划线法的操作方法，如果划线相重合则不能分离出纯种，所以平板划线时，为保证每次划线都从上次划线末端的微生物浓度开始，在每次划线前都要对接种环进行灼烧灭菌。(3)酚红指示剂可检验碱性溶液。用纤维素作唯一碳源的培养基培养微生物，得到纤维素分解菌，但自养菌利用空气中的CO2，也能生存，需要进一步分离。(4)根据条件可以将不同微生物分离开来，即根据菌落颜色，首先分离出金黄色葡萄球菌，然后向培养基中加入伊红—美蓝试剂，将变为紫色、带有金属光泽的菌落分离出来，得到大肠杆菌，然后加入抗生素如青霉素，将培养基中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀死，得到酵母菌。
答案：(1)灼烧灭菌
(2)对接种环灼烧灭菌　相交(相接、相连、交叉等)
(3)酚红指示剂　自养微生物(硝化细菌)
(4)根据菌落颜色，首先分离出金黄色葡萄球菌，然后向培养基中加入伊红—美蓝试剂，将变为紫色、带有金属光泽的菌落分离出来，得到大肠杆菌，然后加入抗生素如青霉素，将培养基中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀死，得到酵母菌(分离顺序不唯一，答案合理即可)
11．(2016·全国Ⅰ卷)空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。实验步骤如下：
①配置培养基(成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O)；
②制作无菌平板；
③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作；
④将各组平板置于37℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。
回答下列问题：
(1)该培养基中微生物所需的氮来源于________。若要完成步骤②，该培养基中的成分X通常是________。
(2)步骤③中，实验组的操作是__________________________。
(3)若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板，而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了________现象。
答案：(1)牛肉膏、蛋白胨　琼脂　(2)将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间　(3)污染
课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1．在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养细菌后，指示剂将(　　)
A．变蓝色　　　　　 B．变红色
C．变黑色 D．变棕色
解析：细菌合成的脲酶将尿素分解成了氨，氨会使培养基的碱性增强，pH升高，加入酚红指示剂将变红。
答案：B
2．测定土壤中细菌数量一般选用104、105和106倍的稀释液进行平板培养，而测定真菌的数量一般选用102、103和104倍稀释，其原因是(　　)
A．细菌个体小，真菌个体大
B．细菌易稀释，真菌不易稀释
C．细菌在土壤中数量比真菌多
D．随机的，没有原因
解析：土壤中的微生物大约70%～90%是细菌，真菌的数量要比细菌少。样品的稀释度越高，在平板上生成的菌落数目就越少。在实际操作中，通常选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落数在30～300，适于平板计数，所以细菌的稀释倍数要高于真菌的稀释倍数。
答案：C
3．用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时，通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中的活菌数。原因是(　　)
A．平板上的一个菌落就是一个细菌
B．菌落中的细菌数是固定的
C．此时的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌
D．此方法统计的菌落数一定与活菌的实际数相同
解析：用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时，平板上的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌，但偶尔也能来自两个细菌，所以此方法统计的菌落数可能与活菌的实际数不相同。
答案：C
4．土壤中的细菌能分解尿素，是因为它们能合成一种(　　)
A．尿素酶 B．脲酶
C．蛋白酶 D．肽酶
解析：能够分解利用尿素的细菌，其细胞内含有脲酶，可以把尿素分解成氨，然后进一步利用。
答案：B
5．(2016·四川卷)图甲是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程，图乙是脲酶基因转录的mRNA部分序列。
(1)图中选择培养基应以____________为唯一氮源；鉴别培养基还需添加____________作指示剂，产脲酶细菌在该培养基上生长一段时间后，其菌落周围的指示剂将变成____________色。
(2)在5个细菌培养基平板上，均接种稀释倍数为105的土壤样品溶液0.1 mL，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。该过程采取的接种方法是______________，每克土壤样品中的细菌数量为________×108个；与血细胞计数板相比，此计数方法测得的细菌数目较________。
(3)现有一菌株的脲酶由于基因突变而失活，突变后基因转录的mRNA在图乙箭头所示的位置增加了70个核苷酸，使图乙序列出现终止密码(终止密码有UAG、UGA和UAA)。突变基因转录的mRNA中，终止密码为________，突变基因表达的蛋白含________个氨基酸。
解析：(1)关键信息：“筛选产脲酶细菌”“接种稀释倍数为105的土壤样品溶液”，使“图乙序列”出现终止密码。
(2)解题关键：区别选择培养基与鉴别培养基，掌握细菌计数的方法。
本题考查微生物的培养与分离方法及基因表达。
(1)脲酶能够催化尿素分解为氨，要从土壤中筛选出产脲酶的细菌，需用以尿素作为唯一氮源的选择培养基。由于尿素被分解成了氨，氨会使培养基的碱性增强，pH升高，使酚红指示剂变红色。
(2)将稀释倍数为105的土壤样品溶液接种在细菌培养基平板上，用于计数细菌菌落数的方法是稀释涂布平板法。统计的菌落数应介于30～300之间，选择细菌菌落数为156、178和191的平板计数，每克土壤样品中细菌数量为(156＋178＋191)÷3÷0.1×105＝1.75×108。由于两个或多个细菌连接在一起时，往往统计的是一个菌落，用此方法测得的细菌数目偏低。
(3)密码子由3个相邻的碱基组成，箭头前面的碱基一共构成91个密码子；插入的70个核苷酸和后面2个碱基一共构成24个密码子，后面是UGA，是终止密码，翻译结束后，表达的蛋白质含有115个氨基酸。
答案：(1)尿素　酚红　红
(2)稀释涂布平板法　1.75　少
(3)UGA　115
[A级　基础巩固]
1．分离土壤中分解尿素的细菌，对培养基的要求是(　　)
①加尿素　②不加尿素　③加琼脂糖　④不加琼脂糖　⑤加葡萄糖　⑥不加葡萄糖　⑦加硝酸盐　⑧不加硝酸盐
A．①③⑤⑦　　　 B．②④⑥⑧
C．①③⑤⑧ D．①④⑥⑦
解析：分离土壤中分解尿素的细菌，培养基中要有尿素、琼脂糖、葡萄糖，尿素给分解尿素的细菌提供氮源，不加硝酸盐。
答案：C
2．从土壤中分离能分解尿素的细菌，可以利用选择培养基，其成分中一定有(　　)
①尿素　②有机氮化物　③无机盐　④有机碳化物
⑤水　⑥无机碳化物
A．①③④⑤　　　 B．②③④⑤
C．①③⑤⑥ D．②③⑤⑥
解析：分离能分解尿素的细菌，故培养基中一定有尿素，一定没有有机氮化物；另外，水、无机盐和碳源、能源也是细菌生长所必不可少的。有机碳在这里既是碳源又是能源，因为分解尿素的细菌是异养微生物，不能利用无机碳化物。
答案：A
3．关于土壤取样的叙述错误的是(　　)
A．土壤取样，应选取肥沃、湿润的土壤
B．先铲去表层土3 cm左右，再取样
C．取样用的小铁铲和信封在使用前不用灭菌
D．应在火焰旁称取土壤
答案：C
4．下列关于微生物培养和利用的叙述不正确的是(　　)
A．利用稀释涂布平板法只能分离微生物不能对微生物进行计数
B．接种时连续划线的目的是将聚集的菌种逐步稀释获得单菌落
C．以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌
D．用大白菜腌制泡菜的过程中亚硝酸盐含量变化是先增加后减少
解析：用稀释涂布平板法可以分离微生物也可以对微生物进行计数；接种划线可以将菌体分散，最后得到单个菌体细胞，经过培养可以得到单个菌落；以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌；在泡菜的腌制过程中，开始亚硝酸盐含量增加，10天后含量开始下降。
答案：A
5．在做分离分解尿素的细菌实验时，A同学从对应106培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只筛选出大约50个菌落。A同学的结果产生原因可能有(　　)
①由于土样不同　②由于培养基被污染　③由于操作失误　④没有设置对照
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
答案：A
6．下列关于统计菌落数目的方法的叙述，不正确的是(　　)
A．采用平板计数法获得的菌落数往往少于实际的活菌数
B．当样品的稀释度足够高时，一个活菌会形成一个菌落
C．为了保证结果准确，一般采用密度较大的平板进行计数
D．在某一浓度下涂布三个平板，若三个平板统计的菌落数差别不大，则应以它们的平均值作为统计结果
解析：当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，因此统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，密度过大会使计数结果偏小，影响结果的准确性。涂布三个平板，作为重复组，取其平均值作为统计结果能增强试验的说服力与准确性。
答案：C
B级　能力训练
7．在农业生产研究上，常常需要进行微生物的培养和计数。
(1)如图是利用________法进行微生物接种，把聚集的菌种逐步________分散到培养基的表面。
(2) 分析下面培养基的配方：NaNO3、KH2PO4、NaH2PO4、MgSO4·7H2O、KCl、H2O。若此培养基用于培养分解尿素的细菌，则应除去上述的________，并加入________，以补充________源。
(3) 若在稀释倍数为106的培养基中测得平板上菌落数的平均值为233，那么每毫升样品中的菌落数是(涂布平板时所用稀释液的体积为0.2 mL)________。
解析：(1) 由题图可知，其采取的是平板划线法，该方法能把聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。(2) 培养分解尿素的细菌，其氮源是尿素，所以培养基中要除去含氮物质，即除去NaNO3，并加入尿素和葡萄糖，以提供氮源和碳源。(3) 根据题意可知，每毫升样品中的菌落数＝平板上菌落数的平均值÷体积×稀释倍数＝233÷0.2×106＝1.165×109。
答案：(1) 平板划线　稀释　(2) NaNO3　尿素和葡萄糖　氮、碳　(3) 1.165×109
8．有机化工原料氯苯不易降解，会污染环境，现欲从土壤中分离高效降解氯苯的微生物。回答下列问题：
(1) 为了获得能降解氯苯的微生物菌种，可在被氯苯污染的土壤中取样，并应选用以________为碳源的培养液进行选择培养。除含有碳源外，培养液还应含有________、无机盐和蒸馏水等。
(2) 将获得的3种待选微生物甲、乙、丙分别接种在1 L含20 mg氯苯的相同培养液中培养(培养液中其他营养物质充裕、条件适宜)，观测从实验开始到微生物停止生长所用的时间，甲、乙、丙分别为33 h、15 h、46 h，则应选择微生物乙作为菌种进行后续培养，理由是_____________________________________________________。
(3) 若要测定培养液中选定菌种的菌体数，既可在显微镜下用________直接计数，也可选用________法统计活菌数目。
(4) 制备固体培养基，基本步骤是：
计算→称量→溶化→分装→________→包扎→高压蒸汽灭菌→________。
(5) 接种时要对接种环进行灼烧，目的是________。
答案：(1) 氯苯　氮源　(2) 微生物乙分解氯苯的能力比甲、丙更强
(3) 血细胞计数板　稀释涂布平板
(4) 加棉塞　倒平板　(5) 杀灭接种环上的微生物，避免感染杂菌
9．广东省是我国甘蔗生产区之一。甘蔗是一种高光效的C4植物，单位面积产量很高，种植面积日益扩大，目前已成为南方地区燃料酒精生产的重要原料。利用甘蔗生产燃料酒精的一般工艺流程为：甘蔗→榨汁(蔗糖)→酵母发酵→蒸馏→成品(燃料酒精)。
(1)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种，对野生酵母菌进行诱变后通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌，诱变及筛选过程如下：
步骤1：野生菌液体培养一段时间后接受紫外线照射诱变处理。
步骤2：制备选择培养基。在基本培养基的基础上，注意________和________，加琼脂后灭菌，制成固体平板。
步骤3：将紫外线照射后的菌液稀释涂布平板。
步骤4：根据___________________________________________，
筛选出突变菌。
(2)上述步骤2、3和4的依据分别是________________________
______________________________________________________。
解析：(1)要筛选耐高糖和耐酸的菌种，培养基中必须加入高浓度蔗糖和调低pH，能在选择培养基上生长的即为所需菌种。(2)步骤2是给其提供高糖或酸性的筛选环境；步骤3是为了获得单菌落；步骤4是根据能生长的菌株具有耐高糖和耐酸的特性筛选出突变菌。
答案：(1)添加高浓度蔗糖(葡萄糖)　调低pH　是否能在选择培养基上生长　(2)提供高糖和酸性的筛选环境；获得单菌落；能生长的菌落具有耐高糖和耐酸的特性
10．(2017·全国卷Ⅰ)某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。回答下列问题：
(1)有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生______________。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是__________________________，但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是_________________(答出两点即可)。
(2)为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择________(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作为氮源，不选择其他两组的原因是________________________。
(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有____________________________________(答出两点即可)。
解析：(1)细菌分解尿素是由于细菌体内合成脲酶的结果，尿素是有机物，分解尿素的细菌是分解者，而不是生产者，只有生产者才能利用CO2作为碳源合成有机物。葡萄糖通常既作为碳源，也可作为能源。
(2)筛选分解尿素的细菌，通常只能用尿素作为唯一氮源，对于“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”均含有无机氮源。
(3)KH2PO4和Na2HPO4为微生物提供P元素和无机盐离子如钾离子和钠离子，还可作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定。
答案：(1)脲酶　分解尿素的细菌是异养型生物，不能利用CO2来合成有机物　为细胞生物生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料
(2)尿素　其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用
(3)为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定
11．某同学要分离土壤中能分解尿素的细菌，并统计每克土壤样品中活菌数目，培养基配方如下表。将各种物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL，再经高温灭菌，制成固体培养基备用。
KH2PO4
Na2HPO4
MgSO4·
7H2O
蛋白胨
葡萄糖
尿素
琼脂
1.4 g
2.1 g
0.2 g
1.0 g
10.0 g
1.0 g
15.0 g
(1) 根据培养基的成分判断，该同学能否分离出土壤中分解尿素的细菌？________(填“能”或“不能”)，原因是
_____________________________________________________。
(2) 培养基用________法灭菌，培养皿用________法灭菌，待培养基冷却到________℃(填“20”“30”“40”或“50”)左右时，在________附近倒平板，等平板冷却凝固后，将平板倒过来放置，可以防止________________________，以免造成污染。
(3) 培养分解尿素的细菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(4) 实验中使用过的培养基及其培养物必须经过________处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。
解析：(1) 据表分析，表中的蛋白胨可以为微生物的生存提供氮源，所以不能分离尿素分解菌，分离尿素分解菌需要用以尿素为唯一氮源的选择培养基培养。(2) 培养基常用高压蒸汽灭菌，培养皿常用干热灭菌。培养基要冷却到50 ℃左右时才能倒平板，倒平板时要在酒精灯火焰旁进行，以防止杂菌的污染。将平板倒过来放置可以防止培养皿盖上的水珠落入培养基对培养基造成污染。(3)培养分解尿素的细菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间，观察培养基上是否有菌落产生。(4) 使用过的培养基及其培养物必须经过灭菌处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。
答案：(1)不能　培养基含蛋白胨，尿素不是唯一氮源，不能选择出只以尿素为氮源的微生物(培养基含蛋白胨，蛋白胨中含有氮元素)　(2)高压蒸汽灭菌　干热灭菌　50　酒精灯火焰　培养皿盖上的水珠落入培养基　(3)将未接种的培养基在适宜温度下放置适宜的时间，观察培养基上是否有菌落产生　(4)灭菌
课题3 分解纤维素的微生物的分离
1．纤维素酶可以将下列哪种物质分解(　　)
A．牛肉片　　　　　 B．鱼片
C．滤纸条 D．塑料条
解析：纤维素酶只能使纤维素分解，本题中只有C项滤纸条的主要成分是纤维素，所以可以将滤纸条分解。
答案：C
2．下列环境中，纤维素分解菌含量最高的是(　　)
A．热带雨林中的土壤 B．寒带森林中的土壤
C．花盆中 D．荒漠地区
解析：生物与环境是相互依存的，纤维素含量高的环境，纤维素分解菌含量较多。
答案：A
3．纤维素、纤维素酶和控制纤维素酶合成的物质，它们的基本组成单位依次是(　　)
A．葡萄糖、葡萄糖和氨基酸
B．葡萄糖、氨基酸和核苷酸
C．氨基酸、氨基酸和核苷酸
D．淀粉、蛋白质和核酸
解析：纤维素是多糖，其基本组成单位是葡萄糖；纤维素酶是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸；控制酶合成的物质是DNA，其基本组成单位是核苷酸。
答案：B
4．在从土壤中分享出分解纤维素的微生物的实验中，先进行选择培养，再进行刚果红染色法分离。先选择培养的目的是(　　)
A．浓缩目标菌种
B．除去杂菌，获得能分解纤维素的纯菌种
C．杀灭不需要的微生物
D．在微生物的菌落上获得纤维素分解菌种
解析：在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到浓缩目标菌种的作用，但是不能得到单一菌种。该培养基中的化学成分不能杀灭微生物。选择培养时用液体培养基，微生物在培养液中繁殖，不能获得目标菌落。
答案：A
5．现在大力提倡无纸化办公，但是每年仍然不可避免地产生大量的废纸。废纸的主要成分是木质纤维，人类正努力将其转化为一种新的资源——乙醇。如下图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本工艺流程，请回答相关问题：
(1)自然界中①环节需要的微生物大多分布在____________的环境中。将从土壤中获得的微生物培养在以________为唯一碳源、并加入________的培养基上，筛选周围有________的菌落。
(2)在如上所述的筛选过程中获得了三个菌落，对它们分别培养，并完成环节②，且三种等量酶液中酶的浓度相同，则你认为三种酶液的活性________(填“一定相同”“不一定相同”或“一定不同”)，可以通过__________________进行定量测定。
(3)根据测定结果，①环节常选择木霉，则②中获得的酶是________酶。
(4)生产中可以满足④环节的常见菌种是________，为了确保获得产物乙醇，⑤环节要注意__________________。
解析：(1)富含纤维素的土壤中，含有大量以纤维素为碳源的纤维素分解菌。刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素分解后，复合物无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，通过此方法来筛选纤维素分解菌。(2)酶液中蛋白质的浓度相同，酶的活性不一定相同，可通过检测分解纤维素后所产生的葡萄糖量是否相等来鉴定其活性是否相同。(3)木霉能产生纤维素酶，可以将纤维素分解。(4)在酒精发酵中常用的微生物是酵母菌，在接种过程中一定要避免杂菌污染。乙醇是酵母菌无氧发酵的产物，发酵过程中一定要保持无氧的环境。
答案：(1)富含纤维素(其他答案合理也可，如落叶较多等)　纤维素　刚果红　透明圈
(2)不一定相同　对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖
(3)纤维素
(4)酵母菌　发酵装置的密闭性(或保证无氧条件等)
A级　基础巩固
1．微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是(　　)
A．C1酶和Cx酶
B．C1酶和葡萄糖苷酶
C．Cx酶和葡萄糖苷酶
D．C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶
解析：纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分，其中C1酶和Cx酶能将纤维素分解成纤维二糖，而葡萄糖苷酶能将纤维二糖分解成葡萄糖。
答案：A
2．当纤维素被纤维素酶分解后，会在培养基中出现一些透明圈，这些透明圈是(　　)
A．刚果红与纤维素形成的复合物
B．纤维素分解后的葡萄糖
C．由纤维素酶聚集在一起形成的
D．以纤维素分解菌为中心形成的
解析：刚果红与纤维素反应形成红色复合物，当有纤维素分解菌生长时，菌落周围的纤维素被分解，形成透明圈。
答案：D
3．要将能分解纤维素的细菌从土壤中分离出来，应将它们接种在(　　)
A．加入指示剂的鉴别培养基上
B．含有蛋白胨的固体培养基上
C．只含纤维素粉而无其他碳源的选择培养基上
D．含四大营养要素的培养基上
解析：选择纤维素分解菌的培养基中应含有该种菌生长发育所需的营养条件，其他菌种在这种培养基中不能生存。
答案：C
4．通过分离分解纤维素的微生物实验，对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选，这只是分离提纯的第一步，还需要进行(　　)
A．发酵产纤维素酶的实验
B．提取纤维二糖的实验
C．浓缩纤维素分解菌的实验
D．提取葡萄糖的实验
解析：为确定得到的是纤维素分解菌，还需进行发酵产纤维素酶的实验，纤维素酶的测定方法一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素后产生的葡萄糖进行定量测定。
答案：A
5．从土壤中筛选纤维素分解菌的实验设计正确的是(　　)
A．土壤取样→梯度稀释→稀释涂布平板→发酵培养
B．土壤取样→选择培养→稀释涂布平板→挑选菌落
C．土壤取样→梯度稀释→选择培养→挑选菌落
D．土壤取样→梯度稀释→稀释涂布平板→选择培养→挑选菌落
解析：土壤取样之后，应先经过选择培养，以增大目的菌株的浓度，然后为避免一个培养基上的菌落太多，需进行稀释涂布平板。
答案：B
6．关于纤维素酶的叙述中，错误的是(　　)
A．牛、羊等草食动物可以合成纤维素酶，从而利用纤维素
B．纤维素酶是一种复合酶，至少包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶三种组分
C．纤维素可被纤维素酶水解成葡萄糖，为微生物提供营养物质
D．分解纤维素的细菌、真菌、放线菌，都是通过产生纤维素酶来分解纤维素的
解析：牛、羊等草食动物不能合成纤维素酶，它们之所以能利用纤维素是因为它们的瘤胃中有许多微生物可分泌纤维素酶；纤维素被纤维素酶分解后的产物是葡萄糖，葡萄糖可作为微生物的营养物质；能分解纤维素的微生物都能产生纤维素酶，它们通过纤维素酶来分解纤维素。
答案：A
B级　能力训练
7．纤维素是自然界分布最广、含量最多的一种多糖，马、牛等食草动物具有消化纤维素的能力，请回答有关问题：
(1) 与培养土壤中分离的纤维素分解菌相比，培养马胃中分离出的纤维素分解菌要调整培养基的pH，还要保证________条件。配制好的培养基培养前应采用________________法进行灭菌处理。从功能上看，该培养基是________培养基。
(2) 给锥形瓶内的培养液接种时应在酒精灯火焰附近进行，防止____________污染培养基。对无菌操作时用到的玻璃器皿要用____________的方法彻底灭菌。
(3) 某同学使用划线法分离纯化菌株，经一段时间培养，发现有的线上长满了菌，有的线上无菌落，造成这种情况的原因可能是划线操作时________。
(4) 将筛选培养的纤维素分解菌破碎后，用________的方法可将纤维素酶溶液与其他细胞成分分离开。纤维素酶能催化纤维素分解为还原性的葡萄糖，根据这一特性，可用________试剂判断提取物是否起到了降解纤维素的作用。
答案：(1)无氧　高压蒸汽灭菌　选择　(2)杂菌　干热灭菌　(3)接种环灼烧后未冷却　(4)离心　斐林
8．发酵工程是通过大量培养微生物以生产某种产品。请回答下列问题：
(1) 欲从多种微生物中分离某种细菌并抑制其他微生物的生长，应使用________培养基。纯化菌种时可采用比较简单的________法进行接种，接种操作应在________进行。
(2) 纯化的菌种常采用固体斜面培养基临时保藏，该方法保存的时间较__________，而且菌种易______________。常用的凝固剂是__________________。
(3) 从培养基所含的成分来看，从土壤中分离出固氮菌的培养基特点是__________，从土壤中分离出纤维素分解菌的培养基特点是__________________________________________________________。
解析：(1)分离微生物常用选择培养基。纯化菌种常用平板划线法。为保证无菌操作，接种应在酒精灯火焰旁进行。(2)采用临时保藏法时，菌种容易被污染或产生变异，因此该方法保存的时间不长。培养基常用的凝固剂是琼脂。(3) 分离土壤中的自身固氮菌选用选择培养基，该培养基中不应该含有氮源。要分离土壤中的纤维素分解菌，经常用以纤维素为唯一碳源的选择培养基，若要鉴别是否分离出了纤维素分解菌则应使用加入了刚果红的鉴别培养基，观察是否有透明圈产生。
答案：(1) 选择　平板划线　酒精灯火焰旁　(2) 短　被污染和发生变异　琼脂　(3) 不含有氮源　以纤维素为唯一碳源并含有刚果红染液
9．植物的秸秆、枝叶等纤维物质是可再生资源，以纤维素类物质生成燃料乙醇的研究越来越受重视。纤维素酶糖化法是目前常用的方法，其操作过程如图所示：
(1)该方法中，微生物X与微生物Y不同，微生物Y是________，若从土壤中获得微生物X，请写出分离的流程________________
_____________________________________________________。
为了鉴别微生物X，培养基的成分为CMC-Na、酵母膏、KH2PO4、琼脂、土豆汁等。在该培养基中，CMC-Na的作用是______________。
(2)若经选择，微生物X为木霉，则其内分解纤维素的酶至少包括________________三种组分，这三种酶协同作用，将纤维素分解为葡萄糖。
(3)在操作过程中，过程③需________以保证乙醇的产生。
(4)操作发现，糖液浓度过高时，葡萄糖的产生会受到抑制，其原因是_______________________________________________
____________________________________________________。
解析：(1)微生物Y能发酵糖液产生乙醇，故微生物Y是酵母菌。鉴别纤维素分解菌的培养基中，CMC-Na能被Cx酶和C1酶分解为纤维二糖，可使被刚果红染色的培养基的红色褪去，便于鉴别，也为微生物的生长提供碳源。(2)纤维素酶是一种复合酶，至少包括C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶三种组分。(3)酵母菌发酵产生乙醇是无氧呼吸的过程，在操作过程中应密闭发酵。(4)随着产物(葡萄糖)的增多，反应将会受到抑制，其机理为酶的活性受到反馈抑制。
答案：(1)酵母菌　土壤取样→选择培养→梯度稀释→将菌液涂布到特定的选择培养基上→挑选产生透明圈的菌落　提供碳源(或便于鉴别)
(2)C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶
(3)密闭发酵
(4)产物(葡萄糖)过多，反馈抑制了分解秸秆的酶的活性
10．某实验小组欲从土壤中筛选出能高效分解纤维素的微生物，设计了下列实验流程。请回答相关问题：
→→→→
(1)选择培养使用的培养基是以__________为唯一碳源，该培养基是__________(固体或液体)培养基。
(2)鉴别纤维素分解菌的培养基中应加入________染料，它可以与纤维素形成________色复合物，最终应挑选透明圈________(大或小)的菌落进行纯化培养。
(3)实验中对培养基进行灭菌常用方法是________________。挑选菌落前，对接种环的灭菌方法是____________________。
(4)上述实验中，接种操作都应在火焰附近进行，以防止_______。
答案：(1)纤维素　液体　(2)刚果红　红　大　(3)高压蒸汽灭菌　灼烧灭菌　(4)杂菌污染
11．利用纤维素解决能源问题的关键是高性能纤维素酶的获取。请完善实验方案，并回答相关问题：
【实验目的】比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。
【实验原理】纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖，用葡萄糖的产生速率表示酶活性大小；用呈色反应表示葡萄糖的生成量。
【实验材料】三种微生物(A～C)培养物的纤维素酶提取液，提取液中酶蛋白浓度相同。
【实验步骤】
(1)取四支试管，分别编号。
(2)在下表各列的一个适当位置，填写相应试剂的体积，并按表内要求完成相关操作。
试管号
1
2
3
4
蒸馏水/mL
1.4
1.4
1.4
pH 7.5的缓冲液/mL
0.2
0.2
0.2
纤维素悬浮液/mL
0.3
0.3
0.3
微生物A提取液/mL
0.1
微生物B提取液/mL
微生物C提取液/mL
0.1
总体积/mL
2.0
2.0
2.0
2.0
(3)将上述四支试管放入37 ℃的水中，保温1 h。
(4)在上述四支试管中分别加入_______试剂，摇匀后，进行__________处理。
(5)观察比较实验组的三支试管与对照组试管的颜色及其深浅。
【实验结果】
物质
微生物A提取物
微生物B提取物
微生物C提取物
颜色深浅程度
＋
＋＋＋
＋＋
【分析讨论】
(1)该实验中的对照组是__________号试管。
(2)实验组试管中呈现的颜色均是__________，但深浅不同。
(3)上述结果表明：不同来源的纤维素酶，虽然酶蛋白浓度相同，但活性不同。若不考虑酶的最适pH和最适温度的差异，其可能原因是______________________。
(4)你认为上述三种微生物中，最具有应用开发价值的是______。
(5)从解决能源问题的角度考虑，开发这种纤维素酶的意义在于
_______________________________________________________
_______________________________________________________
______________________________________________________。
解析：本题实验目的是比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。根据实验目的确定自变量为不同微生物提取液，因变量为葡萄糖的生成量，其余为无关因素(如不同微生物的提取液量、pH 7.5的缓冲液量和纤维素悬浮液量)，应该等量。4号试管为空白对照组，其未加入微生物提取液，故应该加入1.5 mL的蒸馏水以保证总体积为2.0 mL。实验结果通过与斐林试剂共热生成砖红色沉淀的颜色深浅程度进行判断，分析实验结果可知，微生物B提取液与斐林试剂反应颜色最深，最具有研究价值。不同来源的纤维素酶，虽然酶蛋白浓度相同，但活性不同。若不考虑酶的最适pH和最适温度的差异，其可能原因是不同酶的空间结构不同。开发纤维素酶的意义在于葡萄糖可用作制取酒精的原料或用纤维素代替化学能源。
答案：【实验步骤】(2)
试管号
1
2
3
4
蒸馏水/mL
1.5
pH 7.5的缓冲液/mL
0.2
纤维素悬浮液/mL
0.3
微生物A提取液/mL
微生物B提取液/mL
0.1
微生物C提取液/mL
总体积/mL
(4)斐林　水浴加热
【分析讨论】(1)4　(2)砖红色　(3)不同酶的氨基酸序列不同(不同酶的空间结构不同)　(4)微生物B　(5)葡萄糖可用作制取酒精的原料或用纤维素代替化学能源(言之有理即可)
专题3 植物的组织培养技术
专题知识整合
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填充：①植物细胞的全能性　②外植体消毒　③移栽　④单核期　⑤愈伤组织　⑥丛芽　⑦培养基的组成　⑧接种
课题1 菊花的组织培养
1．下列属于组织培养的是(　　)
A．花粉培养成单倍体植株
B．芽发育成枝条
C．根尖分生区发育成成熟区
D．受精卵发育成植株
解析：植物组织培养是指离体的植物器官、组织或细胞脱分化、再分化形成完整植物体的过程。花粉培育成单倍体植株，是在一定条件下离体完成的。芽发育成枝条、根尖分生区发育成成熟区，是植物体发育的一部分。受精卵发育成植株，也属于正常的发育过程。
答案：A
2．下列关于植物组织培养的叙述，错误的是(　　)
A．外植体可以来自植物的任何细胞
B．培养应在无菌条件下进行
C．以花粉作为外植体可得到单倍体植株
D．不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同
解析：外植体应选择分裂旺盛的部分，如根尖、茎尖等，A错误；培养应在无菌条件下进行，这样可防止微生物消耗营养物质，产生有毒代谢产物危害培养物的生长，B正确；花粉中含有配子，以花粉作为外植体可得到单倍体植株；C正确；不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，诱导培养物的分裂和分化，D正确。
答案：A
3．下列关于影响植物组织培养的因素，说法正确的是(　　)
A．不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料培养的难易程度相同
B．在植物组织培养中，培养基中必须添加植物激素
C．植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是互相独立的
D．pH、温度、光照等条件对植物组织培养也特别重要
解析：不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料也会因年龄、保存时间的长短等导致实验结果不同，故A错误；在植物组织培养中，培养基中常常要添加植物激素，但不是都必须添加植物激素，故B错；各种植物激素的作用是相互联系的，而不是互相独立的，故C错。
答案：D
4．在菊花的组织培养操作完成3～4 d后，观察同一温室中的外植体，发现有的瓶内外植体正常生长，有的瓶内外植体死亡，你认为外植体死亡的原因不可能是(　　)
A．培养条件，比如光照、温度等不适宜
B．接种时外植体未灭菌
C．接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体
D．将外植体倒插入培养基中
解析：同一温室提供了相同的光照和温度，但有的瓶内外植体正常生长，有的瓶内外植体却死亡，说明外植体死亡的原因不可能是光照、温度等培养条件不适宜。
答案：A
5．回答有关菊花组织培养的问题：
(1) 在一定条件下，处于________状态的菊花组织或器官可经________过程形成愈伤组织。
(2) 配制植物组织培养所需的MS固体培养基，除加入水、多种无机盐、各种有机营养物和植物激素外，还要加入________。
(3) 选取菊花茎段时，要取生长旺盛的嫩枝，原因是________________________。获得外植体后要对其进行________(填“消毒”或“灭菌”)，此后所进行的接种操作必须在____________旁进行。上述操作的目的是为了防止________的污染。
(4) 某兴趣小组为了探究激素植物的用量对菊花组织培养的影响，设计了一组实验，相关实验处理如下表：
组别
A组
B组
C组
生长素和细胞分裂
素的用量比值
＞1
＝1
？
C组中的生长素和细胞分裂素的用量比值应为________。为提高实验的严谨性，有人提出需多增加一组实验，该组的处理方法是__________________________________________________________。
答案：(1)离体　脱分化　(2)琼脂　(3)细胞分裂旺盛，细胞分化程度低，容易诱导形成愈伤组织　消毒　酒精灯火焰　杂菌(或微生物)
(4) ＜1　除不添加生长素和细胞分裂素外，其余实验条件要与A、B、C组相同
A级　基础巩固
1．MS培养基与微生物培养基相比，需要提供的是(　　)
A．无机营养　　　　　 B．有机营养
C．甘氨酸和维生素 D．植物激素
解析：MS培养基是用于植物组织培养的，往往需添加植物激素。
答案：D
2．要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要的是(　　)
A．具有完整细胞核的细胞
B．离体状态
C．导入外源基因
D．一定的营养物质和激素
解析：要表现全能性，细胞应具备的内因是要有本物种生长发育所需要的全套遗传物质(要有完整的细胞核)；应具备的外因即外部条件是离体、一定的营养物质、激素诱导等。
答案：C
3．生物工程的研究成果已经广泛应用于各个领域，目前科学家利用植物的茎尖和叶片、茎段等，在无菌条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使之发育成完整的植株。下图是运用该技术培养兰花植株的示意图。下列关于这种生物工程技术的叙述，错误的是(　　)
A．这种技术叫做植物组织培养，可以克隆生物体
B．④过程的单细胞细胞质丰富，液泡小而细胞核大
C．用此方法克隆植物要尽量选择优良、细胞全能性表达不充分的材料
D．这种技术可与基因工程、航天工程结合培育高产、优质的作物品种
解析：④过程的单细胞细胞质丰富，液泡小而细胞核大，这是胚性细胞(类似胚胎细胞)的特征，在适宜的培养基中，这种单细胞可发育成胚状体。要获得植物克隆的成功，要尽量选择优良、细胞全能性表达充分的材料。随着科技的发展，植物组织培养可与基因工程、航天工程结合培育高产、优质的作物品种。
答案：C
4．植物组织培养是指(　　)
A．将离体的植物器官、组织或细胞培育成完整植物体
B．将愈伤组织培育成植株
C．将离体的植物器官、组织或细胞培育成愈伤组织
D．愈伤组织形成并液泡化
解析：植物组织培养是指在人工控制的条件下，将离体的植物组织、器官或细胞培育成完整植株的过程。
答案：A
5．菊花种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的(　　)
A．有丝分裂 B．分化
C．减数分裂 D．全能性
解析：用菊花的茎尖进行组织培养，其原理是细胞的全能性。在组织培养过程中，离体组织通过脱分化才能成为愈伤组织，再经过再分化、细胞有丝分裂，成为具有根、茎、叶的植物体。减数分裂是在形成生殖细胞过程中的一种分裂方式，而题中为发育到种苗，因此组织培养中不涉及减数分裂。
答案：C
6．1958年，美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术，将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新植株。下列关于这一科学事实的叙述中，错误的是(　　)
①该实验证明了植物细胞具有全能性　②此种生殖产生的后代有广泛的变异　③韧皮部细胞通过减数分裂增加细胞数目　④此种生殖产生的后代能保持亲本的性状
A．①② B．②③
C．②④ D．③④
解析：体细胞组织培养属于无性繁殖，其后代能保持亲本的性状，变异性小；体细胞不能进行减数分裂。
答案：B
B级　能力训练
7．马铃薯是一种重要的经济作物，传统的繁殖方式感染病毒严重，导致产量大大降低。科研人员利用种苗脱毒技术可有效解决这个问题，基本操作流程如下：
配制培养基→外植体的取材和消毒→剥离和接种→培养和移栽→结果检测
请回答问题：
(1) 该技术称为____________，其理论基础是________。
(2) 配制培养基，应加入一定量的琼脂、蔗糖、无机盐、维生素、有机添加物等营养物质。蔗糖除作为碳源外，还具有_____________的功能。无机盐中NH4NO3、KNO3的主要作用是________。
(3) 利用种苗脱毒技术培育马铃薯，常用的培养基有脱分化培养基、生芽培养基、生根培养基。这三种培养基的主要差异是________。
(4) 在培育过程中，选取的外植体是________，原因是________。
(5) 进行培养时需将外植体置于25 ℃、无菌和________条件下培养，当试管苗长到34片叶时即可移栽。
解析：(1)该技术为植物组织培养技术。植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性。(2)培养基中的蔗糖除提供碳源外，还有提供能量和维持渗透压的作用。无机盐中NH4NO3、KNO3的主要作用是提供氮源。(3)三种培养基的差异主要表现在植物激素的种类和含量，特别是生长素和细胞分裂素的用量及比例不同。(4)植物的芽尖、茎尖分生组织分裂快，很少被病毒感染甚至无病毒，故常用作培育无病毒植株的材料。(5)植物组织培养过程中，再分化过程中只有在有光的条件下植物才能产生叶绿素进行光合作用。
答案：(1)植物组织培养技术　植物细胞的全能性
(2)提供能量和维持渗透压　提供氮源　(3)生长素和细胞分裂素的用量及比例不同　(4)茎(芽)尖　茎(芽)尖分生区无病毒或低毒　(5)光照
8．下图表示菊花的茎尖细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：
(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。
(2)此过程依据的原理是_______________________________。
A和B阶段主要进行的分裂方式是________________，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)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因____________的结果。
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消毒灭菌的培养基中，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。由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织细胞经有丝分裂和细胞分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。
答案：(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
9．月季因花色艳丽、芬芳迷人而被称为“花中皇后”，可用植物组织培养技术快速繁殖而用于生产。请回答下列问题：
(1)植物组织培养的实验操作流程是：制备MS固体培养基、________、接种、培养、移栽、栽培。
该实验能成功培育出植株的理论依据是___________________。
(2)在配置培养基时，需要根据各种母液的________，计算用量。将分装好的培养基进行________灭菌。
(3)下图为培养基中蔗糖浓度对月季叶愈伤组织诱导率的影响。
①蔗糖浓度为________，最有利于愈伤组织的形成，原因是_________________________________________________________。
②外植体形成愈伤组织的过程称为________，将愈伤组织继续进行培养。生长素和细胞分裂素________(填使用顺序)，提高分化频率，有利于重新分化成根或芽。
③蔗糖浓度为90 g·L－1时，无愈伤组织形成的原因最可能是_________________________________________________________。
答案：(1)外植体消毒　植物细胞的全能性
(2)浓缩倍数　高压蒸汽
(3)①30 g·L－1　该浓度的蔗糖既能较好地调节培养基的渗透压，又能为细胞提供充足的碳源
②脱分化　同时使用
③培养基渗透压过大，导致细胞渗透失水而死亡
10．乙醇等“绿色能源”的开发备受关注，利用玉米秸秆等生产燃料酒精已成为大势所趋。
(1)植物组织培养可实现玉米等大规模快速繁殖，如上图，把外植体通过植物组织培养技术培育成完整植株，利用了________原理。通过组织培养技术进行植物繁育，可以很好地保持亲本的优良性状，原因是____________________________________________________
_____________________________________________________。
A、B分别代表________和________，过程①、②分别表示________和________。
(2)在玉米组织培养过程中，有关说法不正确的是(　　)
A．培养出的玉米植株个体都是纯合子
B．A细胞的全能性最高
C．从外植体到A的过程不需要光照
D．从外植体到完整植株，细胞的分裂方式都是有丝分裂
解析：(1)由植物组织培养技术图可知其原理是植物细胞的全能性，由于整个过程均为有丝分裂，故亲子代遗传物质相同，从而可保持亲代的优良性状。
(2)脱分化过程没有叶绿素的形成，故不需光照。玉米种子均为杂交种。
答案：(1)植物细胞的全能性　子代遗传物质与亲代相同，不会像有性生殖一样出现性状分离　愈伤组织　胚状体　脱分化　再分化　(2)A
11．如图为科学家将胡萝卜韧皮部的细胞培养形成胡萝卜植株的过程示意图。请据图完成下列问题：
注：胚状体即等同于植物种子的胚的结构
(1)由细胞团形成胚状体要经过__________过程。
(2)这种培养方法在生物技术中称为________培养。
(3)培养基中除了需要水分和有机营养物质外，还需要加入______________和____________________。培养过程必要的外界条件是适宜的温度、______________和____________等。
(4)由胡萝卜韧皮部细胞培养成完整的胡萝卜植株证明了_____。
解析：植物组织培养的理论基础是细胞的全能性；由细胞团发育成植物幼苗需经细胞分裂和细胞分化两个过程；植物组织培养所用的培养基中应含有植物生长发育所需的各种营养物质，为诱导根或芽的分化还应加入生长素、细胞分裂素两种植物激素，并保证适宜的外界环境。
答案：(1)细胞分裂和细胞分化　(2)植物组织　(3)矿质元素　生长调节类(激素)物质　pH　光照　(4)植物细胞具有全能性
课题2 月季的花药培养
1．选择单核期以后的花药接种，花瓣已有些松动，会给材料的消毒带来困难。主要原因是(　　)
A．花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料消毒带来困难
B．花瓣松动后，体积变大，给消毒带来困难
C．花瓣松动后，就会使花药消毒时接触酒精而被杀死
D．花瓣松动后，会使花药老化，不适宜作花药培养
解析：花瓣松动后，会增加微生物侵入到花药部位的机会，给材料消毒带来困难。
答案：A
2．某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按如图所示的程序进行实验。根据实验，下列分析正确的是(　　)
A．花粉也能通过培养形成植株M，这是因为番茄的生殖细胞也含有控制生长发育的全套遗传物质
B．植株M一定为单倍体植株，其特点之一是往往高度不育，因此不能体现生殖细胞具有全能性
C．由花粉培育得到植株M的过程中，植物器官的发生主要通过营养物质的配比进行调节
D．由花粉培育得到植株N，整个过程都必须在无菌条件下进行
解析：B选项能体现生殖细胞的全能性，细胞全能性的体现与最终能否形成完整植物个体有关，而与植物个体是否可育无关。C选项中，植物器官的发生主要通过调节植物激素的配比进行调节。D选项中，植株M到植株N的过程不需要在无菌条件下进行。
答案：A
3．下列有关花药培养基配制的说法中，不正确的是(　　)
A．花药培养可在同一培养基上培养至长出幼小植株后再更换培养基继续培养
B．花药培养的各个阶段，培养基配方不完全一样
C．诱导生根的培养基配方比诱导丛芽或胚状体的培养基配方中的IAA浓度高
D．诱导愈伤组织分化是先分化出芽再分化出根
解析：花药培养长出愈伤组织或释放出胚状体后，应及时更换培养基。
答案：A
4．植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如下图所示，回答相应的问题。
(1)为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因是__________________________________
_____________________________________________________。
(2)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________________________________________
_____________________________________________________。
(3)在生产实践中为获得大量的细胞产物，如紫杉醇，可将①________放入液体培养基中，经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞悬浮液，再经过________即可获得大量细胞。
(4)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。
(5)植物组织培养技术不仅应用于花卉和果树的快速大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于____________、____________、____________等育种过程中。
解析：刚长出的茎尖或芽尖还没有受到病毒的侵染，因此用这些部位的细胞做植物组织培养的材料，可以获得脱毒植株。在植物组织培养时，常用生长素和细胞分裂素来诱导植物形成愈伤组织，生根发芽，从而形成新的植物体。在植物形成愈伤组织时，此时很容易发生细胞融合，从而使植物发生染色体结构或数目的变异。植物组织培养技术除了用于微型繁殖、脱毒植株的培育外，还可以用于植物体细胞杂交、基因工程育种和单倍体育种等多个方面。
答案：(1)这些部位很少受到病毒等病原体的侵害
(2)脱分化和再分化　(3)愈伤组织　细胞分裂　(4)染色体结构与数目　(5)植物体细胞杂交育种　基因工程育种　单倍体育种
A级　基础巩固
1．进行花药离体培养时，选择月季花粉的时期最佳为(　　)
A．盛开期的月季花　　 B．略微开放的月季花
C．完全未开放的花蕾 D．花近败时期的花蕾
解析：选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素。在花粉发育过程的单核期，花粉培养的成功率高，因此常选择完全未开放的花蕾。
答案：C
2．某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离，为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物体的一部分器官或组织进行离体培养，发育成完整的植株。进行离体培养时不宜采用该植株的(　　)
A．茎尖 B．子房壁
C．叶片 D．花粉粒
解析：繁殖名贵花卉是为了保留亲本优良性状，要保持亲本性状，必须用植物体细胞来进行组织培养，如茎尖、子房壁、叶片等均属于体细胞，而花粉粒是经过减数分裂形成的，遗传物质是该植物体细胞的一半，所以离体培养不能用该植物的花粉粒。
答案：D
3．被子植物的花粉发育依次经过(　　)
①双核期　②四分体时期　③单核居中期　④单核靠边期
A．①②③④ B．②③④①
C．②④③① D．②①③④
解析：被子植物的花粉发育过程：四分体时期→单核居中期→单核靠边期→双核期。
答案：B
4．下列不是影响花药培养因素的是(　　)
A．材料的选择和培养基的组成
B．亲本植株的生长条件
C．材料的低温处理以及接种密度
D．做实验的时间
解析：花药培养是在实验室条件下进行的，不受时间限制。
答案：D
5．用醋酸洋红法确定花粉发育时期的原理是(　　)
A．醋酸洋红可使细胞全部着色
B．醋酸洋红可使单核期的细胞着色
C．醋酸洋红可使花粉细胞核着色
D．醋酸洋红可进入细胞显示放射性标记
解析：花粉细胞核内有染色体，醋酸洋红是碱性染料，可以使染色体染色，从而确定花粉发育时期。
答案：C
6．接种和培养花药时应注意的事项全对的一组是(　　)
①不损伤花药　②彻底去除花丝　③幼小植株形成后需要光照　④花药开裂释放出的幼小植株会分别发育成单倍体，无须分开
A．①②③　　B．①②④　　C．②③④　　D．①③④
解析：若花药受损，易从受损部位产生愈伤组织；与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成，因此要彻底去除花丝；幼小植株形成后需要光照，由异养转化为自养；花药开裂释放出的胚状体要尽快分开，分别移植到新培养基上，否则这些植株将难以分开。
答案：A
B级　能力训练
7．将基因型为AaBb的月季(14条染色体)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________(A.营养　B．激素　C．光照　D．pH)。
(2)形成花粉细胞的分裂方式是________，花粉发育成植物体细胞的分裂方式是________。
(3)植株④叫作________幼苗。若要得到可育植株，需要用________对________(填序号)进行处理，所得的植株基因型为________，细胞核中含有________条脱氧核糖核苷酸链。
解析：本题考查花药离体培养的材料的选取、过程及有关遗传学分析。(1)图中①→②过程为脱分化过程，该过程不需要光照，但是需要一定的营养物质、激素和适宜的pH。(2)花粉是单倍体细胞，所以形成过程为减数分裂；花粉植株的形成过程为有丝分裂。(3)植株④称为单倍体或花粉植株，为高度不育植株，若要得到可育植株，需要用秋水仙素处理幼苗，即处理丛芽③，所获得的植株基因型为AABB或aabb或AAbb或aaBB；细胞核中含有14条染色体、14个DNA分子、28条脱氧核糖核苷酸链。
答案：(1)A、B、D
(2)减数分裂　有丝分裂
(3)单倍体　秋水仙素　③　AABB或aabb或AAbb或aaBB　28
8．下图是月季花药离体培养产生花粉植株的两种途径，请据图回答有关问题：
(1)选用的材料合适与否是成功诱导出花粉植株的重要因素，一般来说选用________期的花粉可提高成功率。选择花粉时，一般要通过________来确定花粉是否处于合适的发育期，这时需要对花粉的细胞核进行染色，常用的染色剂是________。
(2)图中花药经脱分化产生胚状体还是愈伤组织，主要取决于培养基中__________________________________________________。
(3)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。
(4)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，请说明下列各项需要消毒，还是需要灭菌：①培养基；②培养皿；③接种环；④花蕾；⑤实验操作者的双手；⑥三角锥形瓶。需要灭菌的是________(填序号)，需要消毒的是________(填序号)。
(5)试管苗移栽到土壤中前，通常要进行壮苗处理，应如何壮苗？
_______________________________________________________
______________________________________________________。
答案：(1)单核　镜检(显微镜观察)　醋酸洋红
(2)激素的种类及其浓度配比
(3)液泡化　正常受精卵 (或受精卵)
(4)①②③⑥　④⑤
(5)将试管苗移栽到经消毒过的培养基中生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中
9．辣椒素作为一种生物碱广泛应用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图，据图回答下列问题：
(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的______和________过程。
(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是______。培养基中的生长素用量和细胞分裂素用量的比值______(填“高”或“低”)时，有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时，应采取的灭菌方法是______________。
(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是________。
解析：(1)由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化，或者叫作去分化。对脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，其又可重新分化成根或芽等器官，这个过程叫作再分化。(2)培养基中常用的凝固剂是琼脂。使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比值影响植物细胞的发育方向。生长素用量和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化；比值高时，有利于根的分化；比值适中时，促进愈伤组织的形成。培养基应用高压蒸汽灭菌法灭菌。(3)外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。
答案：(1)脱分化(或去分化)　再分化　(2)琼脂　低　高压蒸汽灭菌　(3)70%
10．请回答下列问题：
(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的____________，繁殖种苗的速度____________。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部______________。
(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免______________的污染。
(3)微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗__________，而与__________配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是________(脱落酸、2，4－D)。
(4)将某植物试管苗在含不同浓度蔗糖的培养基上培养一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是____________。单株鲜重的变化趋势是________________。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量______(填“能”或“不能”)满足自身最佳生长的需要。
(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应________________(降低、增加)培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。
解析：植物组织培养技术在操作过程中应注意无菌操作，避免杂菌污染，因为培养过程中使用的培养基营养物质丰富；适宜浓度的生长素可以诱导试管苗生根，而如果要促进愈伤组织形成芽，则需要与细胞分裂素配比；促进愈伤组织产生和生长，应使用2，4－D。
答案：(1)遗传性　快　遗传信息
(2)微生物(杂菌)
(3)生根　细胞分裂素　2，4－D
(4)逐渐减小　先增加后下降　不能　(5)降低
11．育种工作者常采用花药培养的方法，使花粉粒发育为单倍体植株。下列过程是采用水稻的花药进行培养的步骤，请据此回答下列问题：
选取水稻花药→对花蕾消毒→接种和培养→植物体
(1)选取的水稻花药应为__________期，此时细胞核由中央移向细胞一侧，花药培养成功率最高。
(2)通过花药培养产生单倍体植株一般有两种途径：一种是花粉通过________________________阶段发育为植株；另一种是在诱导培养基上先形成____________________，再将其诱导分化成植株。
(3)试管苗形成过程中，必须从培养基中获得无机盐或矿质元素和小分子有机物等营养物质。要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应有______________和________________两类激素。
解析：(1)一般选取单核期的花药进行培养。选择单核期以前的花药接种，质地幼嫩，极易破碎；选择单核期以后的花药接种，花瓣已有些松动，给材料消毒带来困难。
(2)花药离体培养有两条途径：一是脱分化形成愈伤组织，二是脱分化形成胚状体。
(3)促进花粉细胞分裂和生长取决于细胞分裂素和生长素的比例。
答案：(1)单核　(2)胚状体　愈伤组织　(3)细胞分裂素　生长素
专题4 酶的研究与应用
专题知识整合
[网络构建]
填充：①单一变量原则　②果胶分解酶　③包埋法　④物理吸附法　⑤化学结合法
课题1 果胶酶在果汁生产中的作用
1．下列关于果胶酶的叙述，正确的是(　　)
①具有分泌功能的细胞产生的　②凡是活细胞都能产生果胶酶　③果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸　④植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶　⑤果胶酶特指分解果胶的一种酶　⑥纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁　⑦组成果胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸
A．①②⑦　　　　 B．②③⑥
C．③④⑥ D．③④⑤
答案：C
2．啤酒等放久后易产生蛋白质沉淀而使其浑浊，加入少量菠萝蛋白酶可以分解蛋白质，防止浑浊，加入其他种类的酶则无济于事，这个事实说明(　　)
A．酶的催化作用受环境的影响
B．酶的化学本质主要是蛋白质
C．酶的催化作用具有高效性
D．酶的催化作用具有专一性
解析：对蛋白质起水解作用的酶是蛋白酶，这是由酶的专一性决定的。
答案：D
3．葡萄收获的季节性较强，并且不易运输，易造成积压，腐烂变质。为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将其加工制作成果汁、果酒、果醋等。下面是简单的生产流程图，结合所学知识回答下列问题。
(1)果胶酶的使用过程①中，需要对酶的活性、酶的用量进行研究。在甲、乙两个曲线中，果胶酶活性受环境因素影响的变化曲线是________，纵轴还可以用______________来表示。自变量X可以代表________；自变量Y可代表________。
(2)果胶酶的最适用量是上图中的________点对应的量。
(3)③→⑤过程中不用灭菌一般也不会受到杂菌的污染，原因是
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(4)果酒和果醋的制作过程相比，从发酵条件来看，二者不同之处是____________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：(1)果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响，每一种酶的最适pH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两个，一个是果汁的量，另一个是果汁的澄清度。(2)果胶酶的最适用量是过滤得到果汁澄清度最高时对应的最小酶量，B点后酶量增加而澄清度不再增加，因此B点对应的量为最适用量。(3)缺氧条件不利于大多数细菌的生存，同时酒精有杀菌作用。(4)酒精发酵为厌氧发酵，醋酸发酵为需氧发酵。
答案：(1)甲　过滤到的果汁体积　温度、pH等　果胶酶的浓度(或用量)　(2)B　(3)培养液中缺氧环境及酵母菌产生的酒精能抑制绝大多数微生物的生长繁殖
(4)酒精发酵需要厌氧条件，醋酸发酵需要充足的氧气
A级　基础巩固
1．下列哪种说法不属于果胶酶的特点(　　)
A．是几种酶的统称
B．化学本质是蛋白质
C．降低了反应过程的活化能
D．催化过程中逐渐被消耗
答案：D
2．下列不能表示酶活性高低的是(　　)
A．一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度
B．单位时间内、单位体积中反应物的减少量
C．单位时间内、单位体积中酶的变化量
D．单位时间内、单位体积中产物的增加量
解析：酶作为催化剂，在反应前后量不变，因此单位时间内，单位体积中酶的变化量不能表示酶活性的高低。
答案：C
3．多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，具有辅助消化的作用。其片剂是糖衣片，这样制作的目的是(　　)
A．补充体内糖类物质的供应
B．防止胃液的消化作用
C．经唾液消化后即可迅速起作用
D．使其中各种酶缓慢地释放
解析：考查酶的化学本质主要是蛋白质类，糖衣可以防止胃液内胃蛋白酶对蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的消化作用。
答案：B
4．在观察果胶酶对苹果匀浆的作用的实验中，将苹果匀浆放在90 ℃恒温水中保温4 min，其目的是(　　)
A．杀灭苹果匀浆中的微生物
B．使果胶分解，从而提高出汁率
C．使苹果匀浆中的果胶酶变性失活，以排除对实验的干扰
D．果胶酶的最适温度为90 ℃，酶的活性最高
解析：本实验属于对照实验，其实验目的是证明果胶酶能将果胶分解。因此，首先对苹果匀浆进行加热处理，使苹果匀浆中的果胶酶变性失活，然后再分别加入果胶酶和等量的煮沸过的果胶酶，观察实验现象，加入果胶酶的匀浆澄清度高且澄清时间短，证明果胶酶能将果胶分解。
答案：C
5．下图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，下列叙述错误的是(　　)
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B点时，果胶酶的活性最高，酶的催化作用最高
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，酶的活性也可以上升
解析：从图中可以看出，随着温度升高，果胶酶的活性在上升，当达到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。
答案：D
6．下表是某同学探究温度对果胶酶活性的影响的实验结果。该结果不能说明(　　)
温度/℃
10
20
30
40
50
60
果汁量/mL
2
3
4
5
6
5
A.温度影响果胶酶的活性
B．40℃与60 ℃时酶的活性相等
C．40 ℃是该酶的最适温度
D．若温度从10 ℃升高到40 ℃，酶的活性将逐渐增强
解析：温度影响酶的活性，酶都有一个最适温度，果胶酶的最适温度在40～50 ℃之间，题表不能说明40 ℃就是最适温度。在低于最适温度时，随温度的升高，酶的活性增强；高于最适温度时，随温度的升高，酶的活性降低。温度对酶活性的影响曲线图是钟罩形的，故40 ℃与60 ℃时酶的催化效率相同。
答案：C
B级　能力训练
7．下列说法不正确的是(　　)
A．在探究果胶酶用量的实验中，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判断果胶酶活性的高低
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
解析：果胶酶活性越高，果汁的出汁量越高，故可通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低。
答案：C
8．实验研究pH对酶活性的影响，准备5支含有等量胃蛋白酶溶液，但pH各不相同的试管，每支试管加1块1 cm3的正方体凝固蛋白块，试管均置于25 ℃室温条件下，将各试管蛋白块消失的时间记录于下表：
酶溶液的pH
蛋白块消失的时间/min
1
13
2
9
3
11
4
45
5
＞60
(1)蛋白块消失的时间与酶活性强弱的关系是________________
____________________________________________________。
(2)酶活性最强时的pH是________。
(3)请以两种方法改进实验，使实验在更短的时间内完成。
方法Ⅰ：_____________________________________________。
方法Ⅱ：_____________________________________________。
(4)在人体消化道中，能分泌本实验中酶的部位是________。
(5)为确认蛋白块的消失是由于酶的作用，还应对实验进行什么设计？
答案：(1)酶活性越大，蛋白质分解越快，蛋白块消失的时间越短　(2)2
(3)将原题中温度25 ℃提高至大约37 ℃　将原题中正方体蛋白块处理得更小(如切成0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm＝0.125 cm3)
(4)胃　(5)加一支试管，内加蛋白块和水，pH值为2.0，作为对照组。
9．果胶酶在果汁生产中具有重要作用，某课题研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如下实验：
实验方法：如图1中所示的顺序进行操作。
图1
实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图2中曲线甲所示。
图2
(1)图2中的纵坐标还可用__________来表示。
(2)实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙，苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标在同一位置的原因是___________。
(3)假设图2中自变量为酶的浓度，请画出苹果汁澄清度的变化曲线，并且用A点标出酶的最适用量。
解析：(1)苹果汁体积、苹果汁澄清度都可以是果胶酶活性的检测指标。(3)随酶浓度的增加果胶酶分子的总催化活性(用苹果汁澄清度来表示)增强直至达到最大值，酶活性开始达到最大值时对应的酶浓度即为酶的最适用量。
答案：(1)苹果汁的体积
(2)同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物的量等不同而改变
(3)如图
10．果粒生产在中国尚属起步阶段。果粒除了可直接食用外，还可作为配料加入到酸奶、冰淇淋、果冻等食品中。果粒的硬度和形状直接影响着最终产品的质量。如酸奶用果粒必须符合以下质量标准：a.果粒含量高；b.相同的果粒分布和正确的黏稠度。但大部分果粒经高温处理或机械泵出后成形果粒量少，且果粒硬度不够，这势必会影响下一步的生产。果胶酶作为一种新型加工助剂，可将果粒的组织结构损坏程度降到最小，最大限度地提高成形果粒的含量。
根据以上内容回答下列问题：
(1)果胶酶是指________________，包括________________等。
(2)果胶酶作为一种果粒加工助剂，它能将果胶分解成可溶性的________________。
(3)在果粒制作时按“每千克水果2 mL酶”的量加入酶制剂，加热至40～45 ℃，缓慢搅拌处理10～15 min。最后加热到90～92 ℃，再冷却罐装。在此过程中按“每千克水果2 mL酶”的量加入酶的意义在于_______________________________________________
_____________________________________________________。
在温度为40～45 ℃时搅拌处理的原因是___________________
_____________________________________________________。
最后升温到90～92 ℃再冷却罐装的目的是_________________
_____________________________________________________。
解析：本题通过分析材料，筛选和鉴别相关信息，建立已有知识与新信息之间的联系，考查知识的应用能力。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，不是特指一种酶。果胶酶的活性受温度、pH等因素影响，在果粒生产中，应该为果胶酶提供适宜的温度，以提高酶的活性。
答案：(1)分解果胶的一类酶　多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶
(2)半乳糖醛酸
(3)控制好酶的用量，一方面使果胶酶充分利用，节约成本，另一方面不能多用，以免造成浪费　在温度为40～45 ℃时果胶酶活性最高　灭菌
11．果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，温度和pH保持在最适值，最适温度为50 ℃左右，生成物量与反应时间关系如下图。请完成下列问题：
(1)该酶包括__________________、____________、__________等，作用的底物是________，生成产物是______________。
(2)在35 min后，曲线变成水平，这是因为___________________
_____________________________________________________。
(3)若增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。
(4)若果胶酶浓度和其他条件不变，反应液pH由1逐渐升高到10，则酶催化反应的速度将_______________________________，
原因是________________________________________________
_____________________________________________________。
(5)下图中能正确表示果胶酶对底物的分解速度和温度关系的是________。
解析：果胶酶是分解果胶的一类酶的总称；随时间的延续，反应物消耗尽后，生成物不再增加；如增加酶的用量，会缩短化学反应达到平衡的时间，但不会增加生成物的量，因为反应物是一定的。果胶酶在pH为1时已经失活；在不同温度下，酶的催化效率不同，果胶酶的最适温度为50 ℃左右，在低于50 ℃时，酶的活性随温度升高而增大。
答案：(1)多聚半乳糖醛酸酶　果胶分解酶　果胶酯酶　果胶　半乳糖醛酸　(2)底物消耗完毕　(3)略　
(4)不变　pH为1时，酶已变性失去活性　(5)C
课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
1．下图是围绕加酶洗衣粉洗涤效果进行的研究结果。下列有关叙述中不正确的是(　　)
A．本研究的自变量有温度和洗衣粉是否加酶
B．本研究的因变量可能是污渍残留量
C．两类洗衣粉的最佳使用温度都为t1
D．温度超过t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活
解析：本题考查探讨加酶洗衣粉的洗涤效果。根据实验目的而人为改变的变量是自变量，随着自变量的变化而变化的变量是因变量。加入的洗衣粉不同，温度不同，都会造成洗涤效果的差异，故A正确。可用污渍的残留量来表示洗涤效果，故B正确。若纵坐标表示污渍残留量，则加酶洗衣粉的最适温度为t1，普通洗衣粉的最佳使用温度为t2，故C错误。温度过高，酶的活性降低甚至失活，故D正确。
答案：C
2．关于酶和加酶洗衣粉的描述正确的是(　　)
A．洗衣粉中的蛋白酶对皮肤有损伤，因为皮肤中含有蛋白质
B．加酶洗衣粉中的酶变性失活后，其洗涤效果也比普通洗衣粉好
C．加酶洗衣粉中的酶是从植物、霉菌、酵母菌、细菌等生物体内提取出来的
D．加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境
解析：根据酶的专一性，蛋白酶能水解蛋白质，因此对皮肤有损失，A正确；加酶洗衣粉中由于降低了表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，因此若酶变性失活后，其洗涤效果比普通洗衣粉差，B错误；加酶洗衣粉中的酶是科学家通过基因工程生产的，C错误；加酶洗衣粉中降低了磷含量，因此与普通洗衣粉相比，不易污染环境，D错误。
答案：A
3．市场上有一种加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶，它的催化活性很强，能迅速、彻底清除衣物上的汗渍、血迹及人体排放的蛋白质，下列衣料中不能用此加酶洗衣粉洗涤的是(　　)
①棉织品　②毛织品　③腈纶织品　④蚕丝织品　⑤涤纶织品　⑥锦纶织品
A．②④　　　　　　 B．①②③
C．③④⑤ D．③⑤⑥
解析：这种加酶洗衣粉中含有蛋白酶，蛋白质在这种酶的催化作用下能被水解，所以不宜用此加酶洗衣粉洗涤含有蛋白质的衣料。①的主要成分是纤维素。②④的主要成分是蛋白质。③⑤⑥是合成纤维不含蛋白质。
答案：A
4．加酶洗衣粉中的“酶”有多种，对各种污渍要考虑其不同情况选用不同的加酶洗衣粉，主要原因是(　　)
A．酶具有多样性 B．酶具有高效性
C．酶具有专一性 D．酶易受环境影响
解析：生活中各种污渍的成分有很大差别，如油渍主要是脂质，血渍主要为蛋白质，从酶的专一性出发，使用时应有所区别。
答案：C
5．某生物学兴趣小组进行了“加酶洗衣粉最适温度的测量”实验，下表是他们记录的不同温度除去不同污渍所需时间对照表，请依据表中数据作答：
去除污渍时间/min
水温℃
5
20
30
40
50
60
70
80
植物油
48
39
30
20
17
11
12
20
蓝墨水
93
86
80
72
68
67
81
105
奶渍
48
43
28
12
6
4
12
17
(1)要达到最佳洗涤效果，使用加酶洗衣粉的最适温度范围是________。
(2)在适宜温度范围内，加酶洗衣粉对衣物上的________的洗涤效果最佳，对____________的洗涤效果最差，其原因是___________
_____________________________________________________。
(3)羊毛、蚕丝等织物________(填“能”或“不能”)用加酶洗衣粉洗涤，因为__________________________________________
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：由题表数据可知，加酶洗衣粉在50～60 ℃条件下洗涤效果最好；加酶洗衣粉对奶渍有较强的去污力，说明加酶洗衣粉中有蛋白酶，而羊毛和蚕丝的主要成分是蛋白质，如果使用加酶洗衣粉洗涤，会对衣物造成破坏。
答案：(1)50～60 ℃
(2)奶渍　蓝墨水　奶渍的主要成分是蛋白质和脂肪，加酶洗衣粉中含有碱性蛋白酶和碱性脂肪酶，能使蛋白质和脂肪等有机物水解，但很难使蓝墨水中的成分水解
(3)不能　羊毛、蚕丝等织物的主要成分是蛋白质，加酶洗衣粉中的蛋白酶能使蛋白质水解，从而使织物受到破坏
A级　基础巩固
1．和普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉(　　)
A．不含表面活性剂
B．三聚磷酸钠的含量减少
C．需要比较高的水温
D．洗涤效果优于普通洗衣粉
答案：B
2．在探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响实验时，往往采用同一型号的小容量自动洗衣机洗涤衣物，其原因是(　　)
A．便于更好地控制变量 B．洗涤时间短
C．洗涤时更省力 D．可洗涤的衣物多
解析：欲探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响，则将温度作为单一变量，其他条件应该保持一致，如洗衣机的型号要相同，这样有利于控制变量。
答案：A
3．“衣领净”属于(　　)
A．单一型加酶洗衣粉 B．复合型加酶洗衣粉
C．浓缩型普通洗衣粉 D．以上三种都不是
解析：“衣领净”是一种复合型加酶洗衣粉，其性能优异，且对衣物上的汗渍、奶渍、油渍、血渍、果汁等具有极强的清除功效。
答案：B
4．蛋白酶能分解其他蛋白质类的酶，但洗衣粉中，蛋白酶并没有将其他几种酶分解掉，以下解释正确的是(　　)
A．蛋白酶处于抑制状态
B．其他几类酶不是蛋白质类
C．蛋白酶具有识别作用，不分解具有酶作用的蛋白质
D．缺少水环境并且各种酶在添加前已作了保护性修饰
解析：加酶洗衣粉中的酶经过了特殊的化学物质的包裹，使之与其他成分隔离，这些酶在遇水后，包裹层分解，才能发挥作用。
答案：D
5．使用加酶洗衣粉的好处，不正确的是(　　)
A．有效去除衣服上的油渍、汗渍和血渍
B．使用加酶洗衣粉可减少对环境的污染
C．各种加酶洗衣粉的酶制剂对人体皮肤都没有伤害作用
D．水温过低时不宜使用加酶洗衣粉
解析：常见的加酶洗衣粉中含有蛋白酶和碱性脂肪酶，可以有效去除衣服上的油渍、汗渍或血渍；温度、pH等都会影响加酶洗衣粉洗涤效果；加酶洗衣粉降低了表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷无磷的方向发展，减少对环境的污染；含碱性蛋白酶的洗衣粉会分解人体皮肤表面的蛋白质，对人体皮肤有伤害作用。
答案：C
6．在研究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响时的不变因素是(　　)
A．水量、水质
B．洗衣粉的用量和洗涤方式及时间
C．衣物的材料、大小和浸泡时间
D．以上都是不变因素
解析：在研究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响时，根据单一变量原则，在设置的几组实验中，除了温度变化之外，影响洗涤效果的其他因素均应为不变因素。
答案：D
B级　能力训练
7．下表是某生物兴趣小组为探究加酶洗衣粉的洗涤效果设计的实验流程，请据下表分析回答：
实验步骤
烧杯(1 000 mL)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
1.注入自来水
500 mL
500 mL
500 mL
500 mL
2.放入含油迹的衣服
一件
一件
一件
一件
3.控制不同水温
10 ℃水浴10 min
30 ℃水浴10 min
50 ℃水浴10 min
70 ℃水浴10 min
4.加入等量加酶洗衣粉
0.5 g
0.5 g
0.5 g
0.5 g
5.用玻璃棒搅拌
5 min
5 min
5 min
5 min
6.观察并比较洗涤效果
(1)该实验的目的是____________________________________。
(2)请分析该同学的实验设计中存在的问题，并提出改造措施：
_______________________________________________________
____________________________________________________。
(3)步骤3和步骤4顺序能否调换？请说明理由。
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(4)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号试管加入洗衣粉的量、衣服上的油渍大小、保温时间、搅拌速度和时间均相同，这是为了________，以便得出科学结论。
答案：(1)探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
(2)应选用大小相同的白布，分别滴加等量同种植物油，使油渍大小相同；选用的水温不合适，应根据当地一年中的实际气温情况来确定水温，如选取5 ℃、15 ℃、25℃、35 ℃的水温
(3)不能调换。如果调换，达到设定温度前加酶洗衣粉中的酶已经分解了部分油渍
(4)避免因水温、水量(水质、洗衣粉的量、衣物的质料及浸泡的时间和洗涤时间等)不同，给实验结果带来误差
8．为了进一步增强洗衣粉对血渍、奶渍、油污、土豆泥等衣物上常见污垢的去除能力，洗衣粉中常常会添加各种酶类。请回答下列相关问题：
(1)根据衣物上常见的污垢，加酶洗衣粉中添加的酶类有碱性蛋白酶、___________________________________________________。
(2)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________。
(3)下面是有关加酶洗衣粉洗涤效果的探究实验，请据表回答下列问题：
脸盆编号
洗涤物(等量)
洗涤温度
洗衣粉(等量)
水量
洗净所需时间
1
油污布
45 ℃
加酶
2 L
4 min
2
油污布
45 ℃
普通
2 L
7 min
3
油污布
5 ℃
加酶
2 L
9 min
4
油污布
5 ℃
普通
2 L
8 min
①该实验设计体现了________原则。
②若1号实验组洗净所需时间接近了7 min，请分析最可能的原因：____________________________________________________。
答案：(1)碱性脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶
(2)多肽
(3)①单一变量原则、对照　②洗衣粉中酶失效
9．加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，可以水解掉衣物上的蛋白质等有机污渍。请回答下列问题：
(1)构成碱性蛋白酶的基本单位是__________，碱性蛋白酶的合成场所是细胞中的__________。
(2)由上图可知，该实验的目的是探究______________________
_____________________________________________________。
50 ℃时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量为__________%。
(3)如下所示为加酶洗衣粉包装袋上的产品说明：
注意事项
①请将本产品置于阴凉、干燥处，避热、避湿、避光。
②不慎溅入眼中，立即用水冲洗。
③水温以30～50 ℃为宜，切忌用70 ℃以上的热水。
根据有关知识，解释注意事项③的原因：
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：(1)碱性蛋白酶的本质是蛋白质，其基本单位为氨基酸，在核糖体上将氨基酸合成蛋白质。
(2)本实验的自变量有碱性蛋白酶含量和温度两个。分析曲线可知，50 ℃时碱性蛋白酶的含量为0.6%时去污力最强。
(3)酶的活性受温度、pH影响，如果温度过高、过酸或过碱，酶将会变性失活。
答案：(1)氨基酸　核糖体　(2)温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响　0.6　(3)洗衣粉中所加酶的最适温度在30～50 ℃之间，70 ℃以上时酶会变性失活
10．为了保护环境，减少生活污水中磷元素的排放量，某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有以下说明：
成分：含碱性蛋白酶等。
用法：洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内数小时；使用温水效果最佳。请勿用60 ℃以上的热水。
注：切勿用于丝质及羊毛衣料；用后须彻底清洗双手。
请根据以上资料完成有关问题。
(1)质检局针对该洗衣粉设计了如下装置进行实验：
该实验的实验目的是___________________________________。
(2)某学生探索该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，结果如下列曲线图表示。
由图可知该加酶洗衣粉中所添加酶的最适温度是___________。
(3)试解释为什么此洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料的洗涤。
_____________________________________________________。
(4)大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生态环境的保护，请解释原因。
_____________________________________________________。
解析：(1)通过图中的信息可以看出，该实验的目的是检验洗衣粉中是否含有蛋白酶。(2)图中显示在45 ℃时，该洗衣粉中的酶催化效率最高。(3)丝质及羊毛衣料中含蛋白质，而该洗衣粉中含的蛋白酶会破坏蛋白质的结构。(4)酶效率高，用量少，无污染。普通洗衣粉中含磷，会污染环境。
答案：(1)检查该洗衣粉是否含有蛋白酶
(2)45 ℃　(3)丝质和羊毛衣料中含有蛋白质，使用该洗衣粉会损坏衣物　(4)酶无毒，含量少，又能被微生物分解，不会引起水质富营养化；而普通洗衣粉中含大量的磷元素，会导致水体富营养化，污染环境
11．(2016·海南卷)回答下列问题：
(1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如上图所示。通常，用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，不应该使用开水，原因是
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
若要去除衣服上的血渍，应选择含有____________(填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”)的碱性洗衣粉，理由是________
_____________________________________________________。
(2)某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同学的做法________(填“合理”或“不合理”)，理由是_____________________________________________
____________________________________________________。
(3)已知溶液pH可以影响酶活性，请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中________________(填“羧基和氨基”“氨基和甲基”“羧基和甲基”或“甲基和甲基”)等基团的解离状态。
解析：本题主要考查加酶洗衣粉的洗涤原理与酶活性的影响因素。
(1)新鲜血迹中含有蛋白质，开水使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗；若要去除衣服上的血渍，应选择含有蛋白酶丙的碱性洗衣粉，因为碱性条件下只有蛋白酶丙具有活性。
(2)因为洗衣液中含有的蛋白酶会降解脂肪酶，所以添加脂肪酶无效。
(3)只有羧基和氨基可解离，pH通过影响酶和底物分子羧基和氨基的解离状态而影响酶的活性。
答案：(1)开水使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗　蛋白酶丙　碱性条件下只有蛋白酶丙有活性
(2)不合理　蛋白酶会降解脂肪酶
(3)羧基和氨基
课题3 酵母细胞的固定化
1．下列关于使用固定化酶生产高果糖浆的说法，正确的是(　　)
①生产高果糖浆需要使用果糖异构酶　②在反应柱的顶端装上分布着许多小孔的筛板，防止异物的进入　③将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，果糖溶液从反应柱的下端流出　④反应柱可以降低生产成本，提高果糖的产量和质量
A．①②　　　　　　 B．②③
C．③④ D．①④
解析：反应柱的底端装有分布着许多小孔的筛板，酶颗粒无法通过筛板上的小孔，葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，流经反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，使葡萄糖转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能够连续使用，大大降低了生产成本，有利于果糖的生产。
答案：C
2．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是(　　)
A．可用包埋法制备固定化酵母细胞
B．反应产物对固定化酶的活性没有影响
C．葡萄糖异构酶固定前后专一性不同
D．固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应
解析：细胞难以被吸附或结合，固定化细胞多采用包埋法，A项正确；反应产物积累能影响酶的结构，从而使酶的活性下降，B项错误；葡萄糖异构酶在固定前后专一性不变，都是催化葡萄糖转化为果糖，C项错误；固定化细胞固定的是一系列的酶，可以催化一系列的反应，但不能催化各种反应底物的一系列反应，D项错误。
答案：A
3．酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经广泛应用于生产实践的各个领域，下列有关叙述正确的是(　　)
A．用于治疗消化不良症的肠溶多酶片含有多种消化酶，但嚼服后会失去疗效
B．固定化酵母细胞的常用方法是吸附法，这种方法对酵母细胞活性影响最小
C．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度、溶解氧和营养条件
D．加酶洗衣粉中的酶常用特殊的化学物质层层包裹，这属于固定化酶
解析：肠溶多酶片中的酶在胃液内会被胃蛋白酶消化，因此嚼服会失去疗效，A正确；固定化酵母细胞通常采用包埋法，因为细胞体积较大，吸附法难以固定酵母细胞，B错误；固定化酶的应用中，要控制好pH、温度等条件，以保证酶的活性，但是不一定需要营养条件，C错误；加酶洗衣粉中的酶常用特殊的化学物质层层包裹，目的是将酶与洗衣粉的其他成分隔离，防止表面活性剂等影响酶的活性，这是直接使用酶制剂，不属于固定化酶，D错误。
答案：A
4．(2015·江苏卷)下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是(　　)
A．固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用
B．溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素
C．固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物
D．凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合
解析：本题主要考查固定化酶和固定化细胞。固定化酶制作的目的是能够顺利从发酵产物中把酶分离出来，并能够使酶反复使用，故A项正确；溶解氧交换受阻会影响细胞呼吸，是固定化细胞应用的重要限制因素，故B项错误；固定化细胞用于生产、获得细胞的代谢产物，故C项正确；将细胞包埋在多孔载体内部而制成固定化细胞，细胞并不与凝胶通过共价键结合，故D项正确。
答案：B
5．如图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答：
(1)请在横线上填出各标号的名称。
①________，②________，③________。
(2)与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是_____________。
固定化细胞的优点是____________________________________。
(3)③的作用是_________________________________________
_____________________________________________________。
(4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方法有________、________或________。
解析：(1)使用固定化酶技术，用到反应柱，下端有分布着小孔的筛板，反应柱中填装固定化酶。(2)与一般的酶制剂相比，固定化酶不仅能与反应物充分接触，还能与产物分离，并且可以反复利用。但是与固定化细胞相比，固定化酶不能催化一系列的化学反应，并且固定化细胞成本更低，操作更容易。(3)酶颗粒无法通过筛板，而反应溶液却可以自由出入。(4)制作固定化葡萄糖异构酶的方法有将酶相互连接起来(化学结合法)，将酶吸附在载体表面上(物理吸附法)或将酶包埋在细微网格中(包埋法)。
答案：(1)反应柱　固定化酶　分布着小孔的筛板
(2)既能与反应物接触，又能与产物分离，能被反复利用　成本更低，操作更容易
(3)使反应溶液自由出入而阻碍酶颗粒通过
(4)化学结合法　物理吸附法　包埋法
[A级　基础巩固]
1．对固定化细胞的叙述，正确的是(　　)
A．催化效率高，低耗能，低污染
B．对环境的条件非常敏感，容易失活
C．既能与反应物充分接触，又能与产物分离
D．成本低，操作简单，但反应效果可能很低
解析：参照固定化细胞的优点。
答案：C
2．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是(　　)
A．酶具有多样性，固定化酶能够催化一系列酶促反应
B．CaCl2溶液能够使海藻酸钠形成凝胶珠
C．滴加酵母细胞与海藻酸钠混合液过快，会使凝胶珠带有尾巴
D．固定化细胞可重复利用的前提是防止其他微生物的污染
解析：固定化酶只能催化一种或一类酶促反应。
答案：A
3．关于固定化酶技术的说法正确的是(　　)
A．固定化酶技术就是固定反应物，使酶依附着载体围绕反应物旋转的技术
B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应
C．固定化酶中的酶无法重复利用
D．固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术
解析：固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术。其优点是酶被固定在一定装置内，可重复利用；不足是无法同时解决一系列酶促反应。
答案：D
4．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是(　　)
A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显
B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧
C．利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，需提供适宜的营养条件
D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物
解析：固定化细胞可连续催化多步反应；应用固定化酶需控制好温度和pH，无氧参与的反应不需控制溶解氧；利用固定化酶降解有机磷农药，农药是反应底物，不需另外提供营养；利用固定化酵母细胞发酵，糖类既作为反应底物，又作为酵母细胞生命活动的能源物质。
答案：A
5．大分子反应物应采用的固定化技术和理由是(　　)
A．固定化酶技术；可应用化学结合法或物理吸附法对酶固定，利于大分子和酶的接触
B．固定化酶技术；可应用包埋法对酶固定，利于大分子和酶的接触
C．固定化细胞技术；一般应用化学结合法或物理吸附法对细胞固定，利于大分子和细胞的接触
D．固定化细胞技术；一般应用包埋法对细胞固定，利于大分子和细胞的接触
解析：大分子反应物应采用的固定化技术是固定化酶技术，理由是：一般用化学结合法或物理吸附法对酶固定，和包埋法相比，化学结合法或物理吸附法有利于反应物与酶的接触。如采用固定化细胞技术，则一般用包埋法对细胞固定，由于大分子颗粒比较大，反应物难以进入包埋细胞的网格或颗粒，不利于反应的进行。
答案：A
6．下列关于固定化酶技术与固定化细胞技术之间关系的叙述中，正确的是(　　)
A．固定化酶技术是固定化细胞技术的基础
B．固定化细胞技术是固定化酶技术的基础
C．固定化酶技术与固定化细胞技术是同时发展起来的
D．固定化细胞技术先于固定化酶技术
解析：固定化细胞技术是在固定化酶技术的基础上发展起来的，解决了固定化酶不能催化一系列反应的问题，因此固定化酶技术先于固定化细胞技术。
答案：A
B级　能力训练
7．某实验小组进行固定化酵母细胞的制备，并开展游离酵母和固定化酵母发酵产酒酒精度的比较。请回答下列问题：
(1)下图中钙离子的作用是使胶体聚沉，海藻酸盐起________的作用。
凝胶珠　　　　
(2)该小组将制备好的固定化酵母与游离酵母分别放在一定的条件下发酵，定时记录发酵液中酒精度的变化。
产酒酒精度的比较
时间/d
游离酵母
固定化酵母
0
0
0
2
1.0
2.5
4
2.1
4.2
6
3.2
5.0
8
3.9
5.4
10
4.3
6.0
12
4.6
6.4
①实验过程中的“在一定的条件下发酵”的条件是________________，要求条件相同是为了确保________。
②由表可知，固定化酵母和游离酵母发酵都能产生酒精，但固定化酵母在发酵前期的延迟期比游离酵母发酵前期的延迟期要________。
解析：(1)海藻酸盐起载体的作用，用于包埋酵母细胞。
(2)酵母菌酒精发酵过程是细胞内酶的催化过程，需要在适宜的温度、pH等条件下进行。两组实验的条件相同，才能够确保无关变量相同，即遵循单一变量原则。由表可知，在12天的发酵时间里，固定化酵母发酵产酒酒精度从0度到6.4度，游离酵母发酵产酒酒精度从0度到4.6度，而且固定化酵母发酵产酒精度在第4天即达到4.2度，这就表明固定化酵母的延迟期短。
答案：(1)包埋酵母细胞(或载体)
(2)适宜的温度、pH等　单一变量　短
8．下图甲表示制备固定化酵母细胞的某步操作，图乙是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，请据图分析回答：
图甲　　　　　　图乙　　
(1)图甲中X溶液为________，其作用是__________________。
(2)某同学在图甲步骤结束后得到图丙所示的实验结果，出现此结果的可能原因有海藻酸钠浓度过________(填“高”或“低”)或注射器中的混合液推进速度过________(填“快”或“慢”)或注射器距离液面太________(填“远”或“近”)。
图丙
(3)图甲中制备的凝胶珠用________后再转移到图乙装置中，发酵过程中搅拌的目的是________。
答案：(1)CaCl2溶液　使海藻酸钠与酵母细胞混合液形成凝胶珠
(2)高　快　近
(3)蒸馏水洗涤　使培养液与酵母细胞充分接触
9．固定化酶是20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果(注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量)，分析回答下列问题。
(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，由甲图所示结果可以得出的结论是：_______________________________________
______________________________________________________。
(2)乙图曲线表明浓度为____________的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是________________
_____________________________________________________。
(3)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用________次，之后酶活力明显下降。
(4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，而且用戊二醛作交联剂，这是因为___________________________________________
______________________________________________________。
答案：(1)固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广　(2)3%　海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足　(3)3
(4)酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出
10．下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：
酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。
(1)在________状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复____________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时________。
(2)影响实验成败的关键步骤是___________________________
______________。
(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目________。
(4)观察形成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)固定化酶技术一般不采用包埋法固定化，原因是__________
______________________________________________________。
解析：微生物一般在缺水干燥环境中进入休眠状态，活化就是让处于休眠状态的微生物恢复正常生活状态。因为酵母细胞活化时体积会增大，所以活化前应选择足够大的容器。在此实验中，配制海藻酸钠溶液是影响实验成败的关键步骤。如果海藻酸钠浓度过低，形成凝胶珠包埋酵母细胞数目就会减少；观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明固定化酵母细胞数目较少，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明海藻酸钠浓度偏高，制作失败，需要重新配制；因为酶分子很小，容易从包埋材料中漏出，所以制备固定化酶一般不宜用包埋法。
答案：(1)缺水　正常的生活　体积增大　(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)酶分子很小，容易从包埋材料中漏出
11．某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验材料及用具齐全。
(1)酵母细胞的固定采用的方法是________。
(2)请完善该实验小组的同学在制备固定化酵母细胞过程的步骤：
①配制CaCl2溶液时应用蒸馏水。
②海藻酸钠溶液应用______________加热。
③海藻酸钠溶液必须______________才能加入酵母细胞。
④注射器中的海藻酸钠和酵母细胞的混合物应滴入____________中形成________。
(3)该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵。
①为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，实验过程中，一定要在________条件下进行。
②加入反应液后的操作是关闭__________________________。
③装置的长导管起到什么作用？__________________________
____________________________________________________。
(4)试分析下图中，与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似的是(　　)
解析：由于细胞过大，难以被吸附或结合，因此多采用包埋法进行固定化。操作过程中，必须等海藻酸钠溶液冷却后才能将其与酵母细胞混合，否则酵母细胞会在高温下死亡。酵母菌利用葡萄糖的发酵过程中会产生CO2，为减小装置中的压力，应及时将其排出。
答案：(1)包埋法　(2)②小火或间断　③冷却至室温　④氯化钙溶液　凝胶珠　(3)①无菌　②活塞1和活塞2　③释放CO2，减小反应柱内压力并可防止其他微生物污染　(4)D
专题5 DNA和蛋白质技术
专题知识整合
[网络构建]
填充：①0. 14　②蛋白酶　③80　④二苯胺　⑤DNA的热变性　⑥Taq DNA聚合酶　⑦复性　⑧较大的分子　⑨移动速度　⑩纯化
课题1 DNA的粗提取与鉴定
1．破译生物基因组DNA的遗传信息或进行基因操作，首先要提取细胞核DNA。下列不可以作为DNA提取的实验材料是(　　)
A．鸡血细胞
B．蛙的红细胞
C．人的成熟红细胞
D．菜花
解析：鸡血细胞含有DNA，可作为DNA提取的实验材料，A正确；蛙的红细胞含有DNA，可作为DNA提取的实验材料，B正确；人的成熟的红细胞没有细胞核和众多细胞器，不含DNA，因此不适宜作为DNA提取的实验材料，C错误；菜花细胞含有DNA，可作为DNA提取的实验材料，D正确。
答案：C
2．下列有关“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是(　　)
A．新鲜猪血、菜花等动植物材料均可用于DNA的粗提取
B．植物材料需先用洗涤剂破坏细胞壁再吸水涨破
C．DNA不溶于95%的冷酒精而溶于2 mol?L－1的NaCl溶液
D．溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂后即呈蓝色
解析：猪是哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和细胞器，不含DNA，不能用于提取DNA，故A错误；用植物材料提取DNA时，通过研磨法破坏细胞壁，用洗涤剂瓦解细胞膜，故B错误；DNA不溶于95%的冷酒精，但溶于2 mol?L－1的NaCl溶液，故C正确；溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂后需要沸水浴加热才能呈蓝色，故D错误。
答案：C
3．在生物实验中有关酒精用途的叙述不正确的是(　　)
A．DNA粗提取时，用冷却的酒精析出含杂质较少的DNA
B．植物组织培养时，用酒精棉球擦拭双手后再进行操作
C．脂肪的鉴定实验中，用酒精洗去被染玻片标本上的浮色
D．制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，解离后用酒精漂洗
解析：由于DNA不溶于酒精，DNA粗提取时，用冷却的酒精析出含杂质较少的DNA，A正确；体积分数为70%的酒精可进行消毒，植物组织培养时，用酒精棉球擦拭双手后再进行操作，B正确；脂肪的鉴定实验中，用酒精洗去被染玻片标本上的浮色，C正确；制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，解离后用清水进行漂洗，D错误。
答案：D
4．甲、乙两图为“DNA的粗提取与鉴定”实验中涉及的两个操作装置图。相关叙述正确的是(　　)
A．图甲的烧杯和图乙的试管中所用溶剂都为NaCl溶液，但两者浓度不同
B．图乙试管经稍稍加热后即可观察到一支试管中的溶液明显变蓝，另一支试管中的溶液不变蓝
C．图甲操作需用玻璃棒迅速搅拌以使DNA析出，并缠绕在玻璃棒上
D．图乙操作中所用的二苯胺需现配现用以达到较好的鉴定效果
解析：图甲烧杯中为酒精溶液，图乙试管中为NaCl溶液，A错误。图乙试管需要在沸水中加热5 min，B错误。图甲用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌，卷起丝状物，C错误。图乙操作中所用的二苯胺最好现配现用，否则二苯胺会变成浅蓝色，D正确。
答案：D
5．下图所示为DNA的粗提取与鉴定实验的实验步骤，请据图回答下列问题：
(1)请写出①②③④的实验步骤名称
①_________________________________________________；
②_________________________________________________；
③________________________________________________；
④_________________________________________________。
(2)A、B两支试管中，试管________中含有DNA，试管______起对照作用。
解析：在解答本题时，一定要先将图中的每一步操作都看清楚，然后根据图中的有关文字提示判断每一步实验操作的名称。
答案：(1)①提取细胞核物质　②析出DNA的黏稠物　③用冷却的酒精析出DNA　④DNA的鉴定　(2)B　A
[A级　基础巩固]
1．蛋白酶能将蛋白质水解而使染色质中的DNA分离出来。下列药品可达到上述同一目的的是(　　)
A．蒸馏水　　　　 B．NaCl溶液
C．NaOH溶液 D．盐酸
解析：蛋白酶是利用酶的专一性将DNA和蛋白质分离，而NaCl溶液则是利用DNA和蛋白质在该溶液中的溶解度不同将其分离。
答案：B
2．DNA在下列浓度的NaCl溶液中，溶解度最低的是(　　)
A．2 mol·L－1 B．0.015 mol·L－1
C．0.14 mol·L－1 D．5 mol·L－1
答案：C
3．DNA的粗提取与鉴定实验，与下列哪项原理无关(　　)
A．DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中，溶解度最低
B．DNA易被龙胆紫溶液染成紫色
C．DNA溶液中加入二苯胺试剂，加热后产生蓝色
D．加入95%的冷酒精，DNA会从溶液中析出
解析：DNA在0. 14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低。DNA鉴定选用的试剂为二苯胺试剂，加热后(沸水浴)产生蓝色。加入95%的冷却的酒精，由于DNA不溶于酒精，DNA会从溶液中析出。
答案：B
4．在DNA粗提取的实验中，先后两次向烧杯中加入蒸馏水的作用分别是(　　)
A．稀释血液；冲洗样品
B．使血细胞破裂；降低NaCl浓度，使DNA析出
C．使血细胞破裂；增大DNA溶解量
D．使血细胞破裂；提取含杂质较少的DNA
解析：在DNA粗提取的实验中，先后两次向烧杯中加入蒸馏水的作用分别是使血细胞吸水涨破，释放DNA；降低NaCl浓度，使DNA析出。
答案：B
5．向溶有DNA的物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中不断加入蒸馏水，在这个过程中DNA和杂质蛋白质等的溶解度变化情况分别是(　　)
A．减小　减小 B．先减小后增大　增大
C．增大　增大 D．减小　增大
解析：由于DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最小，故向溶有DNA的物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中不断加入蒸馏水，在这个过程中DNA的溶解度先减小，0.14 mol/L时溶解度最小，后增大；而蛋白质在高浓度的盐溶液中会出现盐析，随浓度降低溶解度逐渐增大。
答案：B
6．关于DNA粗提取和鉴定实验的叙述，不正确的是(　　)
A．香蕉、鱼卵、猪血都是适宜的实验材料
B．DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最小
C．析出DNA时使用冷酒精的效果更好
D．沸水浴条件下二苯胺与DNA反应呈蓝色
解析：猪属于哺乳动物，其成熟的红细胞中没有细胞核和细胞器，因此不含DNA，A错误；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在0.14 mol/L溶解度最低，B正确；DNA不溶于酒精溶液，所以析出DNA时使用冷酒精的效果更好，C正确；在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色，因此二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂，D正确。
答案：A
B级　能力训练
7．关于DNA粗提取的实验材料的选择，也经过了多次实验效果的比较，最终选择鸡血做实验材料的原因是什么？请回答下列问题：
(1)鸡血细胞中红细胞__________，家鸡属于鸟类，新陈代谢旺盛，因而血液中_______细胞数目较多，可以提供丰富的________。
(2)实验前由老师制备血细胞液供同学们做实验材料，而不用鸡全血，主要原因是__________ 。
(3)生活在牧区的人们，采集牛、羊和马血比较方便，若他们按实验要求完成实验步骤后，结果是________，这是因为这些动物和人一样，成熟红细胞中____________，但若改用动物肝脏做实验材料，实验能顺利进行，这是因为______________________。
解析：(1)鸡红细胞中含有成形的完整的细胞核，而且红细胞数量比较多，因而DNA量也较丰富。
(2)鸡的全血包括血浆和血细胞，血浆中无DNA，全血中除去血浆后即是浓缩的血细胞液，DNA的相对含量提高了。
(3)(1)鸡红细胞中含有成形的完整的细胞核，而且红细胞数量比较多，因而DNA量也较丰富。
(2)鸡的全血包括血浆和血细胞，血浆中无DNA，全血中除去血浆后即是浓缩的血细胞液，DNA的相对含量提高了。
(3)生活在牧区的人们，采集牛、羊和马血比较方便，若他们按实验要求完成实验步骤后，结果是很难提取到DNA，这是因为这些动物和人一样，成熟的红细胞中无细胞核，但肝细胞含有细胞核，并且肝组织易破坏，有利于DNA的提取。
答案：(1)含细胞核　红　DNA
(2)鸡血细胞中DNA相对含量高
(3)很难提取到DNA　无细胞核　肝细胞有细胞核
8．DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl浓度的变化而变化。
(1)请在下列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(　　　)(在括号内填选项)。
A．0.14 mol/L B．2 mol/L
C．0.15 mol/L D．0.3 mol/L
(2)DNA不溶于酒精溶液，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。其实验过程中要向放有________的试管中加入4 mL的________。混合均匀后，将试管置于______5 min，待试管______，观察试管中溶液颜色的变化。
答案：(1)A　B　(2)除去杂质　某些脂质、蛋白质等
(3)二苯胺　DNA　DNA　二苯胺试剂　沸水中水浴加热　冷却后
9实验中对DNA进行鉴定时，做如下操作：
类别
A
B
1
加2 mol/L的NaCl溶液5 mL
加2 mol/L的NaCl溶液5 mL
2
不加
加入提取的DNA丝状物并搅拌
3
加4 mL二苯胺，混匀
加4 mL二苯胺，混匀
4
沸水浴5 min
沸水浴5 min
实验现象
实验结论
(1)根据上图，完成表格空白处的实验内容。
(2)对于B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何？
_____________________________________________________。
(3)在沸水浴中加热的目的是___________________________，
同时说明DNA对高温有较强的_______________________。
(4)A试管在实验中的作用是_____________________________。
(5)B试管中溶液颜色的变化程度主要与_____________________
________________________________________________有关。
解析：A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。本实验强调反应条件是沸水浴加热5 min，这样可加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。
答案：(1)溶液不变蓝色　溶液逐渐变蓝色　DNA在沸水浴的情况下遇二苯胺会逐渐变成蓝色　(2)溶液颜色基本不变(不呈浅蓝色)　(3)加快颜色反应速度　耐受性　(4)对照　(5)加入试管中的DNA(丝状物)的多少
10．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：称取新鲜的菜花、辣椒和蒜黄各2份，每份10 g。剪碎后分成两组，一组置于20 ℃，另一组置于－20 ℃条件下保存24 h。
DNA粗提取：
第一步，将上述材料分别放入研钵中，各加入15 mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。
第二步，先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液，再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地沿一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。
第三步，取6支试管，分别加入等量的2 mol/L NaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测：在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于沸水中加热5 min，待试管冷却后比较溶液颜色的深浅，结果如下表。
材料保存温度
菜花
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)该探究性实验课题的名称是___________________________
_____________________________________________________。
(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：
_____________________________________________________。
解析：(1)据题意，该探究实验的自变量是实验材料的种类和温度，因变量是DNA提取量，则该探究性实验课题的名称是探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响。(2)搅拌过程中常常会发生DNA的断裂，因而该步骤需要“缓缓地”进行。(3)①据表分析不同自变量条件下的因变量情况，可得结论2：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低温使DNA酶的活性受到抑制，从而降低了DNA的降解速率，使DNA提取量增多。
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
课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段
1．PCR技术控制DNA的解聚与结合是利用DNA的(　　)
A．特异性　　　　 B．稳定性
C．热变性 D．多样性
解析：DNA分子在80～100 ℃的温度范围内变性，双链解开成单链，当温度慢慢降低时，又能重新结合形成双链。
答案：C
2．下图表示PCR扩增的产物，请分析它是哪次循环的产物(　　)
A．第一次循环 B．第二次循环
C．第三次循环 D．第四次循环
解析：在PCR反应中以引物为标记，第一次循环时，以加入的DNA为模板，两条DNA链分别由引物Ⅰ和引物Ⅱ与其结合，并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以，形成的每个子代DNA中只有一种引物。
答案：A
3．PCR一般要经过三十多次循环，从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时将(　　)
A．仍与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸
B．与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸
C．同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链延伸
D．无需与引物结合，在酶的作用下从头合成子链
解析：当由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时，此单链引物端为5′端，因此与它互补的子链应从另一端开始合成，即由引物Ⅱ结合延伸DNA的子链。
答案：B
4．关于DNA片段PCR扩增实验的描述中不正确的是(　　)
A．加入的Taq DNA聚合酶耐高温
B．不同大小DNA在电场中迁移速率不同
C．此过程需要DNA连接酶
D．扩增区域由2个引物来决定
解析：PCR是体外DNA扩增技术，该技术是在高温条件下进行的，因此需要耐高温Taq DNA聚合酶，故A正确；DNA大小不同，在电场中的迁移速率不同，故B正确；PCR不需要DNA连接酶，但需要热稳定DNA聚合酶，故C错误；PCR技术需要一定的条件，其中一对引物就是条件之一，故D正确。
答案：C
5．随着研究的不断深入，PCR技术被不断改进，从原先只能扩增几个kb(千碱基对)的基因到目前已能扩增长达几十个kb的DNA片段。PCR的简要过程如下图所示，请分析回答下列有关问题：
(1)通过分析得出新合成的DNA分子中，A＝T，C＝G，这个事实说明DNA分子的合成遵循________。
(2)若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲液中至少加入________个引物。
(3)DNA子链复制的方向是________，这是由于____________。
解析：(1)分析得出新合成的DNA分子中，A＝T，C＝G，这个事实说明DNA分子的合成遵循碱基互补配对原则。
(2)在DNA分子扩增时，需要两种引物，由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA子链数目，即2×210－2＝(211－2)个。
(3)引物是一种单链DNA或RNA分子，它能与解开的DNA母链的3′端结合，为DNA聚合酶提供延伸位点，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，从而决定了DNA子链复制的方向是从5′端到3′端。
答案：(1)碱基互补配对原则
(2)211－2
(3)5′端到3′端　DNA聚合酶只能从引物的3′端拼接单个脱氧核苷酸分子
A级　基础巩固
1．下列有关PCR过程的叙述中不正确的是(　　)
A．受热变性破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现
B．引物与单链相应互补序列结合是依靠碱基互补配对原则完成
C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸
D．PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高
解析：DNA解成单链可用热变性方法或解旋酶处理，受热变性破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，A正确；引物为一段DNA序列，引物与单链相应互补序列结合是依靠碱基互补配对原则完成，B正确；延伸过程中需要热稳定DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核糖核苷酸，C错误；PCR技术需要高温解成单链，故PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高，D正确。
答案：C
2．PCR技术最突出的优点是(　　)
A．原理简单
B．原料易找
C．Taq DNA聚合酶有耐热性
D．快速、高效、灵活、易于操作
答案：D
3．PCR技术的操作步骤依次是(　　)
A．高温变性、中温延伸、低温复性
B．高温变性、低温复性、中温延伸
C．中温延伸、高温变性、低温复性
D．中温延伸、低温复性、高温变性
答案：B
4．聚合酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，其简要过程如下图所示。下列关于PCR技术的叙述，不正确的是(　　)
A．PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术
B．反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板
C．PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增
D．应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变
解析：PCR技术是人工合成DNA的方法，原料是脱氧核苷酸，不是核糖核苷酸。
答案：C
5．“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，需在PCR反应中加入两种引物(注：引物的作用是与模板链形成双链后在DNA聚合酶的作用下就可以继续链的延伸)，两种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示。经4轮循环后产物中有五种不同的DNA分子，如图乙所示，其中第⑤种DNA分子有几个(　　)
A．8　　　　B．6　　　　C．4　　　　D．2
解析：由图分析可知：X基因第一次复制得到2个两种DNA分子：①和②；X基因第二次复制得到4个四种DNA分子：①复制得①和③，②复制得②和④；X基因第三次复制得到8个五种DNA分子：①复制得①和③，③复制得③和⑤，②复制得②和④，④复制得④和⑤；X基因第四次复制得到16个五种DNA分子：①复制得①和③，②复制得②和④，2个③复制得2个③和2个⑤，2个④复制得2个④和2个⑤，2个⑤得到4个⑤。从上面的推测可知，第四轮循环产物中有8个⑤。
答案：A
6．在PCR扩增DNA的实验中，预计一个DNA分子经过30次循环后，应该得到230个DNA分子，但是结果只有约210个DNA分子，那么出现该现象的原因不可能是(　　)
A．Taq DNA聚合酶的活力不够，或活性受到抑制
B．系统设计欠妥
C．循环次数不够
D．引物不能与母链结合
解析：如果TaqDNA聚合酶活力不够或活性受到抑制，则导致催化效率降低，得到的产物比预期的少，A正确。如果PCR系统设计欠妥，则达不到预期的结果，B正确。如果循环次数过少，产物的量比预期的少，C正确。如果引物设计不合理，若不能与模板DNA结合，将造成无法进行扩增，而结果得到了210个DNA分子，D错误。
答案：D
B级　能力训练
7．PCR技术有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行研究的问题，被广泛应用。此过程需要一种Taq DNA聚合酶。请回答有关问题：
(1)体内DNA复制过程中用解旋酶打开双链DNA，而PCR技术中应用_______________________________________________。
(2)Taq DNA聚合酶是从水生耐热细菌Taq中分离的。
①为什么Taq细菌能从热泉中被筛选出来呢？______________
_____________________________________________________。
②Taq DNA聚合酶的功能是____________________________。
③为了使Taq DNA聚合酶能够多次反复利用，可采用________技术，常用的方法为___________________________________。
(3)与体内DNA复制相比，PCR反应要在________中才能进行，并且要严格控制________条件。
(4)PCR中加入的引物有________种，加入引物的作用是
_____________________________________________________。
答案：(1)高温使双链DNA分子解聚为单链
(2)①热泉70～80 ℃的高温条件淘汰了绝大多数微生物
②催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
③固定化酶　化学结合法、物理吸附法
(3)一定的缓冲溶液　温度
(4)2　作为DNA复制的起点
8．H7N9型禽流感是全球首次发现的新亚型RNA流感病毒，目前最为快速有效的检测手段是RT－PCR核酸检测。RT－PCR的过程包括反转录作用从RNA合成cDNA，再以cDNA为模板进行扩增，过程如下图所示。据此分析下列问题：
(1)传统PCR技术的原理是________，过程中低温退火的含义是_________________________________________________________。
(2)在RT－PCR中每一步都有酶的参与，上图中过程1中的关键酶是________；PCR中的关键酶是________，该酶的作用特点是________、__________________。
(3)在对病毒核酸进行检测时，主要通过RT－PCR扩增其关键的基因序列，这时引物的设计就非常关键，根据下图分析，请你选择合适的引物：________。
答案：(1)DNA复制　引物与模板链互补配对
(2)反转录酶　Taq DNA聚合酶(DNA聚合酶)　耐高温
不能从头合成DNA，只能从3′端延伸DNA链
(3)引物Ⅰ和引物Ⅱ
9．多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题。
(1)DNA的两条链是反向平行的，通常将__________的末端称为5′端，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__________开始延伸DNA链。
(2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到____________________，它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫__________。
(3)PCR的每次循环可以分为__________三步。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有__________个这样的DNA片段。
(4)请用简图表示出一个DNA片段在PCR反应中第二轮的产物。
(5)简述PCR技术的主要应用。
解析：(2)因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。(3)DNA复制两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25＝32个。(4)新合成的DNA链带有引物，而最初的模板DNA的两条链中只有一条带有引物。(5)PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。
答案：(1)磷酸基团　3′端
(2)耐高温的Taq DNA聚合酶　选择培养基
(3)变性、复性和延伸　32　(4)如图所示：
(5)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等。
10．近20年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室的一种常规实验手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如下图)，在短时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，从而使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。
(1)加热使DNA双链间的________键完全打开，称为________；而在细胞中是在________酶的作用下进行的。
(2)如果只需要大量克隆模板DNA中间的某个特定区段，应该加入________种特定的引物。当温度降低至55 ℃时，引物与两条“舒展”的模板链的特定位置结合，在DNA聚合酶的作用下，只能在引物的______端连接脱氧核苷酸，两条子链的延伸方向都是_______。
(3)PCR技术的必需条件，除了模板、原料、酶之外，至少还有三个条件，即液体环境、适宜的__________和__________，前者由________自动调控，后者则靠________来维持。
(4)通过PCR技术使DNA分子大量复制，如果将一个用15N标记的DNA分子放入试管中，以14N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制四次之后，则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例是________。
解析：(1)PCR技术利用热变性原理使DNA双链之间的氢键断裂，称为解旋，而在细胞内是在解旋酶的作用下使氢键断裂。(2)PCR分为三个基本反应步骤：变性(95 ℃)、复性(55 ℃)、延伸(72 ℃)，其特异性依赖于与靶序列互补的引物，引物是两段与待扩增DNA序列互补的片段，两引物之间的距离决定扩增片段的长度。由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3′端延伸DNA链，则DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。(3)PCR技术与细胞内的DNA复制不完全相同，除了需要模板、原料、酶以外，至少还需要液体环境(稳定的缓冲溶液)，每一个步骤需要适宜的温度和酸碱度等。(4)一个DNA分子连续复制四次之后，形成16个DNA分子，15N标记的DNA分子有2个，则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例为1/8。
答案：(1)氢　解旋　解旋　(2)两　3′　从子链的5′端向3′端延伸　(3)温度　酸碱度　PCR仪　缓冲液　(4)1/8
课题3 血红蛋白的提取和分离
1．下列试剂可用于血红蛋白释放的是(　　)
①0.9%的生理盐水　②甲苯　③磷酸缓冲液　④蒸馏水　⑤柠檬酸钠
A．②④　　　　　　 B．①④
C．④⑤ D．①③
解析：0.9%的生理盐水是洗涤红细胞是应用的试剂，不能用于血红蛋白释放；甲苯的作用是溶解细胞膜的磷脂，加速血红蛋白的释放；磷酸缓冲液用于粗分离蛋白质，不能用于释放血红蛋白；蒸馏水作用是使红细胞吸水胀破，释放其中的血红蛋白；柠檬酸钠的作用是采血时，防止血液凝固，不能用于血红蛋白的释放。
答案：A
2．在血红蛋白分离过程中如果红色带区歪曲、散乱、变宽，与其有关的是(　　)
A．凝胶色谱柱的制作 B．色谱柱的装填
C．洗脱过程 D．样品的处理
解析：在血红蛋白分离过程中如果红色带区歪曲、散乱、变宽，说明色谱柱制作不成功，可能是凝胶装填不紧密、不均匀，或者存在气泡，打乱了洗脱次序所致。
答案：B
3．下列有关“血红蛋白提取和分离”实验的正确叙述是(　　)
A．用蒸馏水进行红细胞的洗涤，其目的是去除细胞表面的杂蛋白
B．将血红蛋白溶液进行透析，其目的是去除相对分子质量较大的杂质
C．血红蛋白释放时加入有机溶剂，其目的是使血红蛋白溶于有机溶剂
D．整个过程不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持血红蛋白的结构
解析：对红细胞洗涤时应该用生理盐水，不能用蒸馏水，A错误；将血红蛋白溶液进行透析，其目的是去除相对分子质量较小的杂质，B错误；血红蛋白释放时加入有机溶剂，其目的是溶解磷脂，加速血红蛋白的释放，C错误；整个过程不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持pH相对稳定，防止和血红蛋白的结构发生改变，D正确。
答案：D
4．凝胶色谱柱取长为40 cm，内径为1.6 cm，有关说法中，不正确的是(　　)
A．一般凝胶色谱柱直径的大小不会影响分离的效果
B．凝胶色谱柱过高，超过1 m，不影响分离的效果
C．凝胶色谱柱过矮，则影响混合物的分离度
D．凝胶色谱柱直径过大会耗用过多洗脱液，样品的稀释度过大
解析：一般凝胶色谱柱直径的大小不影响分离的效果，但是直径过大会造成洗脱液体积增大，样品的稀释度过大，因此应选择直径不超过2 cm的色谱柱。凝胶色谱柱的高度与分离度有关，一般不超过1 m。
答案：B
5．下图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请据图分析回答下列问题：
(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有________功能。
(2)甲装置用于________，目的是去除样品中__________的杂质，图中A是__________。B是__________溶液。
(3)用乙装置分离蛋白质的方法叫________________，是根据________________分离蛋白质的有效方法。
(4)乙装置中，C是____________，其作用是_______________。
(5)用乙装置分离血红蛋白时，待__________________________时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集6管，图中试管序号表示收集的先后。经检测发现，试管②和试管⑤中蛋白质含量最高，则试管⑤中的蛋白质相对分子质量比血红蛋白________(填“大”或“小”)。
解析：(1)血红蛋白能携带氧气，体现了蛋白质具有运输功能。(2)甲装置为透析装置，目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质。其中A是磷酸缓冲液，B是血红蛋白溶液。(3)乙装置分离蛋白质的方法叫凝胶色谱法，是根据蛋白质的相对分子质量大小分离蛋白质的有效方法。(4)乙装置中，C溶液为磷酸缓冲液，作用是洗脱血红蛋白。(5)待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集。最先收集到的蛋白质是血红蛋白分子，则试管②内的大量蛋白质为血红蛋白。由于试管⑤晚于试管②收集得到，因此其内收集到的蛋白质比血红蛋白分子移动速度慢，其相对分子质量比血红蛋白小。
答案：(1)运输　(2)透析(粗分离)　相对分子质量较小　磷酸缓冲液　血红蛋白　(3)凝胶色谱法　相对分子质量的大小　(4)磷酸缓冲液　洗脱血红蛋白　(5)红色的蛋白质接近色谱柱底端　小
A级　基础巩固
1．使用凝胶色谱法分离蛋白质实验中，相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程，可表示为下图中(　　)
解析：凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的蛋白质，路程较短，移动速度较快，首先洗脱出来。
答案：B
2．使用SDS—聚丙烯酰胺电泳的过程中，不同蛋白质的电泳迁移率完全取决于(　　)
A．电荷的多少　　　 B．分子的大小
C．肽链的多少 D．分子形状的差异
解析：SDS能与各种蛋白质形成蛋白质SDS复合物，SDS所带的负电荷量大大超过蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同蛋白质间的电荷差别，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。
答案：B
3．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．首先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5 mL，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：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小的杂质。图乙装置表示通过凝胶色谱法分离蛋白质的过程。蛋白质的相对分子质量较大，被排阻在凝胶颗粒的外面，在颗粒之间迅速通过。
答案：A
4．下列是关于血红蛋白的提取和分离实验中关键步骤，其中正确的是(　　)
A．蛋白质的提取和分离一般可分为粗分离、样品处理、纯化、纯度鉴定等4步
B．蛋白质的提取和分离实验可以以猪、牛、鸡、蛙等动物的血液为材料分离血红蛋白
C．对样品的处理过程分为红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、透析和分离血红蛋白等
D．对蛋白质的纯化和纯度鉴定的方法使用最多的是SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳
解析：蛋白质提取和分离的实验步骤一般包括样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定等4步，A错误；蛋白质的提取和分离实验一般用哺乳动物的成熟的红细胞作为实验材料分离血红蛋白，一般不要鸡、蛙等动物血液为材料分离血红蛋白，B错误；样品处理的一般步骤分为红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白、透析等，C错误；对蛋白质的纯化和纯度鉴定的方法使用最多的是SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳，D正确。
答案：D
5．从细胞中提取某种特定的蛋白质比提取DNA难度大，其原因不是(　　)
A．蛋白质对温度、盐浓度、pH等条件更敏感，更易失活
B．蛋白质的空间结构多样，理化性质各不相同，使得蛋白质的提取没有统一的方法
C．提取某种特定的蛋白质需据其特性摸索提取的程序
D．提取血红蛋白程序可分为样品处理、粗分离、纯化、纯度的鉴定四大步
解析：蛋白质对温度、盐浓度、pH等条件更敏感，更易失活，是提取某种特定的蛋白质比提取DNA难度大的原因，A错误； 蛋白质的空间结构多样，理化性质各不相同，使得蛋白质的提取没有统一的方法，是提取某种特定的蛋白质比提取DNA难度大的原因，B错误；提取某种特定的蛋白质需据其特性摸索提取的程序是提取某种特定的蛋白质比提取DNA难度大的原因，C错误；提取血红蛋白程序可分为样品处理、粗分离、纯化、纯度的鉴定四大步，这只是某一种蛋白质的提取步骤，不是难度大的原因，D正确。
答案：D
6．生物产品的分离、纯化是现代生物技术中一种常见的技术。下列关于物质提取、纯化原理的叙述中，不正确的是(　　)
A．采用凝胶色谱法分离果胶酶的原理是蛋白质分子的相对分子质量不同，在色谱柱中的移动速度不同
B．使用透析法可以去除样品中相对分子质量较大的杂质
C．电泳法是利用样品中各种分子带电性质和数量以及样品分子大小不同，产生的迁移速度不同而实现样品中各种分子的分离
D．离心法分离蛋白质的依据是不同大小的分子离心时沉降速度不同
解析：透析的原理是小分子能够通过半透膜，利用透析法可以去除样品中相对分子质量较小的杂质。
答案：B
B级　能力训练
7．(1)同学甲利用琼脂糖凝胶电泳技术将得到的蛋白质进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速率的因素包括蛋白质分子的________、________以及分子的形状等。
(2)同学乙利用凝胶色谱法进行血红蛋白分离(如图一)，他在操作中加样的正确顺序是________，在执行图一中②所示操作时，色谱柱下端连接的尼龙管应该________(填“打开”或“关闭”)。
①　　② 　③　　④
图一　加样示意图
(3)图二、图三分别是同学甲、乙利用同一种样品分离得到的结果，则在图三中与图二中蛋白质P对应的是________。
图二　　　　　　图三　　
解析：(1)进行琼脂糖凝胶电泳时，影响蛋白质迁移速率的因素有蛋白质分子大小、带电性质及分子的形状等。
(2)正确的加样顺序可依据样品在色谱柱及凝胶层中的渗入量进行分析，可以得出是④①②③；同时进行②所示加样时，应关闭下出口。
(3)SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳装置是垂直的装置，此种电泳方法主要取决于蛋白质相对分子质量的大小，与电荷无关，同时在“－”极加样，通电后，样品蛋白质向“＋”极移动，相对分子质量小的，移动距离大，因此从图二的电泳结果分析，P比N、M移向“＋”极距离大，说明P相对分子质量比较小，因此洗脱出来的时间比较长，符合图三中的丙。
答案：(1)大小　带电性质
(2)④①②③　关闭　(3)丙
8．动物血液常常被选作提取DNA和提取血红蛋白的实验材料，请回答下列有关问题：
(1)提取DNA和提取血红蛋白，猪血都是适宜材料吗？___________________。原因是_______________________________
_____________________________________________________。
(2)无论是提取DNA还是提取血红蛋白，都需要先用________对红细胞进行洗涤，其目的是________________________。
(3)电泳是分离鉴定蛋白质的常规方法。下图为几种蛋白质通过SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的图谱，据图，你认为相对分子质量最大的蛋白质是________，依此推理该样品在凝胶色谱法中最后流出的蛋白质应该是________________。
解析：(1)猪血是提取血红蛋白的适宜材料，不是提取DNA的适宜材料，因为猪成熟的红细胞没有细胞核，提取DNA可用鸡血。
(2)提取DNA和血红蛋白，需要先用生理盐水对红细胞进行洗涤，其目的是去除血浆蛋白(杂蛋白)。
(3)图为SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的图谱，γ球蛋白离点样处最近，说明相对分子质量最大，清蛋白离点样处最远，说明相对分子质量最小；在凝胶色谱法中相对分子质量小的蛋白质容易进入凝胶颗粒内部的通道，路程长，移动速度慢；而相对分子质量大的蛋白质无法进入凝胶颗粒内部，路程较短，移动速度快，所以最后流出的蛋白质应该是相对分子质量最小的清蛋白。
答案：(1)猪血是提取血红蛋白的适宜材料，不是提取DNA的适宜材料　猪成熟的红细胞没有细胞核
(2)生理盐水　去除血浆蛋白(杂蛋白)
(3)γ球蛋白　清蛋白
9．如今人类已跨入了蛋白质时代，对蛋白质的研究和应用，首先需要获得高纯度的蛋白质。请回答下列问题：
(1)蛋白质的提取和分离一般分为四步：_________、_______、__________和纯度鉴定。
(2)如果要从红细胞中分离出血红蛋白，实验前取新鲜血液要在采血容器中预先加入柠檬酸钠，这样做的目的是________________。
(3)血红蛋白的提取又可以细分为：红细胞的洗涤、_________、分离血红蛋白溶液和__________。其中分离血红蛋白溶液时需要用到__________(仪器)分离出下层红色透明液体。
(4)装填凝胶色谱柱时，要注意色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现有气泡必须重新装。这是因为
_____________________________________________________。
(5)欲探究色谱柱的高度是否影响蛋白质分离的因素，应把______________________作为自变量，把_______________________
__________作为无关变量，把________________作为因变量。
答案：(1)样品处理　粗分离　纯化
(2)防止血液凝固
(3)血红蛋白的释放　透析　分液漏斗
(4)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果
(5)色谱柱的高度变化　缓冲液的用量和pH、样品的用量、温度等因素　大小不同的蛋白质分子的间距
10．红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的。我们可以选用猪、牛、羊等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)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其中加入柠檬酸钠的目的是____________________________
_____________________________________________________。
②此过程即是样品处理，它应包括红细胞洗涤、___________、分离血红蛋白溶液。
③洗涤红细胞的目的是__________________________________
_____________________________________________________。
(2)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______________________________________
_____________________________________________________。
(3)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。其中通过凝胶色谱法将样品纯化的目的是____________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：(1)柠檬酸钠是一种抗凝剂，加入柠檬酸钠可以防止血液凝固；样品处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液；洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，以利于后续步骤的分离纯化。(2)透析袋一般是用硝酸纤维素制成的，透析袋能使小分子自由进出，而将大分子保留在袋内，透析可以去除样品中分子量较小的杂质或用于更换样品的缓冲液。(3)凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的方法，因此，通过用凝胶色谱法去除相对分子质量较大的杂质。
答案：(1)①防止血液凝固　②血红蛋白的释放　③去除杂蛋白
(2)①去除相对分子质量较小的杂质
②透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内
(3)通过凝胶色谱法去除相对分子质量较大的杂质
11．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或CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题：
(1)将实验流程补充完整。
(2)凝胶色谱法的基本原理是根据________________________分离蛋白质。
(3)洗涤红细胞的目的是去除________，洗涤干净的标志是
_____________________________________________________。
(4)分离血红蛋白时，由上到下第________层是血红蛋白水溶液。
(5)下面是凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入示意图，正确的加样顺序是________。
(6)如果红色区带________________，说明色谱柱制作成功。
解析：(1)样品处理包括：红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液。凝胶色谱操作包括：凝胶色谱柱的制作、凝胶色谱柱的装填、样品的加入和洗脱。(2)凝胶色谱法的基本原理是根据相对分子质量的大小分离蛋白质。(3)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中没有黄色。(4)分离血红蛋白时，可明显看到试管中的溶液分为4层：第一层为无色透明的甲苯层；第2层为白色薄层固体，是脂溶性物质的沉淀层；第3层是红色透明液体，是血红蛋白的水溶液；第4层是其他杂质的暗红色沉淀物。(5)加样顺序是：调整缓冲液面、滴加透析样品、样品渗入凝胶床、再调整缓冲液面。(6)如果红色区带均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功。
答案：(1)血红蛋白的释放　凝胶色谱柱的装填
(2)相对分子质量的大小　(3)杂蛋白(或血浆蛋白)　离心后的上清液中没有黄色　(4)三　(5)④①②③
(6)均匀一致地移动
专题6 植物有效成分的提取
专题知识整合
[网络构建]
填充：①压榨　②萃取　③挥发　④NaCl　⑤无水Na2SO4　⑥石灰水　⑦萃取　⑧过滤
课题1 植物芳香油的提取
1．柑橘、柠檬芳香油的制备通常不采用水蒸气蒸馏法，是因为(　　)
①水中蒸馏会导致原料焦煳　②柑橘、柠檬芳香油易溶于水
③会使芳香油的有效成分水解　④所需实验装置复杂
A．①②　　　　　 B．③④
C．①③ D．①②④
解析：柑橘、柠檬等加热容易导致原料焦煳，①正确；柑橘、柠檬芳香油不易溶于水，②错误；柑橘、柠檬等加热容易导致有效成分水解，③正确；所需实验装置复杂不是选用压榨法的原因，④错误。
答案：C
2．玫瑰精油被称为“液体黄金”，其提取方法(　　)
A．只能用水气蒸馏法 B．可用蒸馏法和压榨法
C．可用蒸馏法和萃取法 D．可用压榨法和萃取法
解析：用玫瑰花提取精油，根据玫瑰花的干湿情况可采用不同的提取方法。鲜玫瑰花可采用水蒸气蒸馏法，干玫瑰花可采用有机溶剂萃取法，一般不采用压榨法。
答案：C
3．植物芳香油生产的原料采自植物的花、茎、叶、果实、根等部位，出油量的多少及油的品质与多种因素有关，其中在材料的处理上，下列哪项是错误的(　　)
A．应及时采收
B．摘收部位要符合要求
C．对原料应及时进行处理
D．摘收后不能马上加工，应停放一段时间后加工
解析：影响材料出油量的因素很多，主要有采收时间、取材部位、处理时间要及时等。
答案：D
4．在水蒸气蒸馏装置中从进水口通入水的作用是(　　)
A．加热 B．防止过度沸腾
C．过滤 D．冷却
解析：利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后混合物又会重新分出油层和水层，从而达到分离的目的。因此，从进水口通入水的作用是冷却。
答案：D
5．近几年我国柑橘大丰收，提取橘皮精油是提高其经济价值的重要途径。请分析回答提取过程的有关问题。
(1)提取橘皮精油，常采用________法而不用蒸馏法，原因是_________________________________________________________。
(2)提取橘皮精油时，为了提高出油率，首先将橘皮________，并用石灰水浸泡，石灰水的作用是_____________________________
_____________________________________________________。
(3)压榨过程中，为了使橘皮油易与水分离，常加入__________
_____________________________________________________。
(4)得到压榨液后，过滤除去固体物和残渣，然后________进一步除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将上层的橘皮精油分离出来。此时，橘皮油中还含有少量的水和果蜡，需在5～10 ℃下________使杂质沉淀，用吸管吸出上层澄清橘皮油，其余部分过滤，_____________________________________________________
合并，成为最终的橘皮精油。
解析：(1)提取橘皮精油，常采用压榨法，而不用蒸馏法，原因是水中蒸馏会导致原料焦煳和有效成分水解等。(2)橘皮精油提取时，因新鲜的橘皮含有果蜡、果胶、水分，出油率低，所以要先干燥去水；为破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率，要用石灰水浸泡。(3)为了使橘皮油易与水分离，常加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4。(4)过滤掉固体物和残渣后，再离心除去质量较小的残留固体物，橘皮精油分离出来还含有少量的水和果蜡，需在5～10 ℃下静置5～7 d，使杂质沉淀，用吸管吸出上层澄清橘皮油，其余部分过滤，滤液与吸出的上层橘油混合合并后成为最终的橘皮精油。
答案：(1)压榨　水中蒸馏会导致原料焦煳和有效成分水解等
(2)干燥去水　破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率
(3)相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4
(4)离心　静置5～7 d　将滤液与吸出的上层橘油
A级　基础巩固
1．提取的植物芳香油具有很强的挥发性，其组成比较复杂，主要包括(　　)
A．蛋白质和糖
B．核酸和蛋白质
C．脂肪和蛋白质
D．萜类化合物及其衍生物
解析：植物芳香油的种类虽然很多，但化学本质基本一致，其主要成分是萜类化合物及其衍生物。
答案：D
2．在蒸馏过程中，将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏的标准是(　　)
A．原料的种类　　　　 B．原料的特性
C．原料放置的位置 D．原料的成分
解析：蒸馏是提取植物芳香油的最常用方法，可根据原料放置位置的不同分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏。水中蒸馏是指水和原料混合，水上蒸馏是指原料在水上，和水不相接触。水气蒸馏是指原料和水不在同一容器中，两容器靠一管道相通，以便输送蒸气。
答案：C
3．使用蒸馏法提取玫瑰油，是因为玫瑰油(　　)
A．化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能够随着水蒸气一同蒸馏
B．化学性质稳定，难溶于水，难溶于有机溶剂，能够随着水蒸气一同蒸馏
C．化学性质不稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，不能随着水蒸气一同蒸馏
D．化学性质不稳定，难溶于水，难溶于有机溶剂，不能随着水蒸气一同蒸馏
解析：蒸馏法的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来；玫瑰油的化学性质稳定，不会在蒸馏中因加热而破坏其分子结构；难溶于水，易溶于有机溶剂，冷却后可以使油水混合物又会重新分成油层和水层，最后通过分液将油水分离开。所以玫瑰精油可使用蒸馏法提取。
答案：A
4．在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法叙述错误的是(　　)
A．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解，然后把水蒸发掉，剩余部分即芳香油
B．压榨法的实验原理是通过机械加压，压榨出原料中的芳香油
C．萃取法的实验原理是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉有机溶剂后就可以获得芳香油
D．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
解析：蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油。压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于柑橘、柠檬等在水中蒸馏易焦煳原料的提取。萃取法使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油，适用范围比较广。
答案：A
5．植物芳香油是天然香料，下列有关说法不正确的是(　　)
A．植物芳香油是从植物不同器官提取的
B．植物芳香油易溶于有机溶剂，具有挥发性
C．植物芳香油组成简单，主要由苯组成
D．用玫瑰提取的玫瑰油是植物芳香油的一种
解析：植物芳香油可以来自于根、茎、叶、花、果实、种子，各器官都可以提取，故A正确；植物芳香油具有较强的挥发性，难溶于水，易溶于有机溶剂，具有特殊植物香味，故B正确；植物芳香油组成复杂，主要包括萜类及其衍生物，其气味芳香，能使人神清气爽，不是由苯组成的，故C错误；用玫瑰提取的玫瑰精油属于植物芳香油，是植物芳香油的一种，故D正确。
答案：C
6．分离出的橘皮精油一般要放在5～10 ℃的冰箱中，静置5～7天，其主要目的是(　　)
A．低温保持橘皮精油的活性
B．低温降低橘皮精油的挥发性
C．去除水和蜡质等杂质
D．低温使橘皮精油凝固
解析：用分液漏斗分离得到的橘皮精油还含有少量的水和果蜡，需要在5～10 ℃的冰箱中，静置5～7天，使杂质沉淀。
答案：C
B级　能力训练
7．柠檬油是植物芳香油中的一种，它是一种广谱性的杀虫剂，可杀死蚊子、苍蝇、蟑螂和臭虫等传染疾病的害虫，以及危害粮食、蔬菜的常见害虫，包括幼虫、蛹等，是一种绿色杀虫剂。
(1)柠檬油的挥发性________，易溶于________，比重比较________。
(2)提取柠檬油常用的原料是柠檬花与柠檬果皮，嫩的花朵在蒸馏过程中，精油易被水蒸气分子破坏，所以可采用________法。柠檬果皮中精油的提取适宜采用________法，此种方法是通过________将液相从固液两相混合物中分离出来，必经步骤为：
柠檬果皮　　　　　　　　　
　↓　　　↓　 　　　　　　　↓
水洗　→ 浸泡→清洗→装料→压榨和喷淋→糊状压
出液→→高速离心→静置分层→分液→柠檬精油
①A是________，目的是________________________________
_____________________________________________________。
②B是__________________，目的是______________________
____________。
③C过程为________，目的是__________________________。
④实验过程中浸泡柠檬果皮后，需用清水洗涤，其目的是_____
_____________________________________________________。
(3)采用柠檬油作为杀虫剂，可以解决其他杀虫剂给人类带来的隐患，其突出的优点是______________________、_________。
(4)从生产绿色食品的要求出发，写出防治害虫的三种方法：______________、______________、___________________。
解析：(1)(2)水中蒸馏可能发生原料的焦煳问题，而且可能使某些有效成分高温水解，凡存在上述问题的应考虑萃取法或压榨法。用压榨法从柠檬果皮中提取柠檬油时，应用石灰水充分处理，以提高出油率，防止压榨时滑脱等。为了使油与水易分离，还应加入小苏打和硫酸钠。
(3)柠檬油作为一种天然的杀虫剂有其优点：对人、畜无毒，对植物无毒，不污染环境。
(4)防治害虫的方法可结合其他生物学知识来解答，其方法较多，如利用生物天敌防治，利用性外激素干扰其交尾或诱捕，运用生物工程如基因工程或诱变育种培育抗虫作物品种等。
答案：(1)强　有机溶剂　轻　(2)萃取　压榨　机械压力　①石灰水　破坏细胞结构，分解果胶，防止压榨时果皮滑脱，提高出油率　②0.25%的小苏打和5%的硫酸钠　使精油易与水分离　③过滤　除去固体物和残渣
④除去石灰水　(3)对人、其他动物、植物均无毒性　减少对环境的污染　(4)利用天敌进行生物防治　运用生物工程培育抗虫作物品种　利用激素影响昆虫的发育
8．2015年“青蒿素之母”屠呦呦获得了诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素是从黄花蒿的茎叶中提取的无色针状晶体，易溶于有机溶剂，不溶于水，不易挥发。请回答以下问题：
(1)从黄花蒿中提取青蒿素时，应采用________法，所选用的有机溶剂为________(填“乙醇”或“乙酸乙酯”)，通常在提取前将黄花蒿茎叶进行粉碎和________，以提高效率。提取过程中宜采用________加热以防止燃烧、爆炸，加热时瓶口要安装___________装置，所得液体浓缩前进行________。
(2)黄花蒿精油是从黄花蒿的花蕾中提取的，其原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合的乳浊液呈__________色，此时向乳浊液中加入氯化钠，就会出现明显的分层现象，可用分液漏斗将其分开，然后再加入______________，得到纯精油。
解析：(1)由题意“青蒿素易溶于有机溶剂，不溶于水，不易挥发”可知：应采用萃取法从黄花蒿中提取青蒿素。乙醇是水溶性有机溶剂，萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以乙醇不能用于青蒿素的萃取；乙酸乙酯不与水混溶，因此可用于青蒿素的萃取。通常在提取前将黄花蒿茎叶进行粉碎和干燥，以提高效率。提取过程中宜采用水浴加热以防止燃烧、爆炸，加热时瓶口要安装回流冷凝装置，所得液体浓缩前进行过滤。
(2)黄花蒿精油是从黄花蒿的花蕾中提取的，其原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合的乳浊液呈乳白色，此时向乳浊液中加入氯化钠，就会出现明显的分层现象，可用分液漏斗将其分开，然后再加入无水硫酸钠吸水，得到纯精油。
答案：(1)萃取　乙酸乙酯　干燥　水浴　回流冷凝(冷凝回流 或 冷凝)　过滤　(2)乳白　无水硫酸钠
9．通过对玫瑰精油、橘皮精油提取过程的学习，请你自己设计一个提取茉莉油的过程，请回答：
(1)第一步，采摘原料，提炼茉莉油的原料为________，要在____________期采收，此时，茉莉油的含量较高。
(2)提取茉莉油常采用__________________法，此方法是通过水分子向原料中渗透，使____________________________________，形成精油与水的共沸物，蒸馏出的水蒸气与精油通过______、______________后得到精油。
(3)下图是茉莉油的生产工艺，请回答：
茉莉花＋水→蒸馏器→→→油水混合物→→直接精油→加→过滤→茉莉油
①向蒸馏器中加入原料时，茉莉花与清水的质量比大约为________。
②A表示______________过程，B表示______________________过程，C表示______________。通过C提取出的直接精油，可能还混有一定的水分，所以要向提取液中加入D____________吸水，放置过夜，再过滤除去固体物质，即可得到茉莉油。
答案：(1)茉莉花　盛花　(2)水蒸气蒸馏　植物中精油成分向水中扩散　冷凝　油水分离　(3)1∶4　水蒸气蒸馏　冷凝　分离油层　无水硫酸钠
10．如图是用水蒸气蒸馏法从薄荷叶中提取薄荷油的装置图，请据图补充完整下面的实验并回答有关问题：
Ⅰ.实验步骤：
(1)安装好如图所示的装置，特别要注意将冷凝器夹好。
(2)将薄荷叶尽量剪碎，取适量的薄荷叶放入________瓶内。
(3)向____________瓶内加水，至容积的____________左右，为防止出现水碱，可加入数滴稀硫酸。还应向瓶中放入几粒___________以防暴沸。
(4)向冷凝器中通入________。
(5)放好连接管，将连接管的出口放在接收瓶中。接收瓶口上盖一小块铝箔或牛皮纸。
(6)将蒸气发生器加热，至瓶中的水沸腾，然后调节火的大小，以维持水稳定的沸腾温度。
(7)当接收瓶内漂在水上的油状物(即精油)不再增多时即可停止实验。
Ⅱ.回答有关问题：
(1)A蒸馏瓶通入B蒸馏瓶中的连接管为什么插入B蒸馏瓶底部？
_____________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)冷凝器的作用是_____________________________________
_____________________________________________________。
(3)接收瓶口上盖一小块铝箔或牛皮纸，其目的是__________。
解析：水蒸气蒸馏法的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后混合物又会重新分出油层和水层。用水蒸气蒸馏法提取芳香油时，原料放入B瓶中，通入水蒸气的玻璃管到达瓶底，让水蒸气由下而上进行蒸馏。A瓶中水量不能加满，约占2/3就行，为防止水暴沸，可向A瓶内放入几粒沸石或碎玻璃、碎砖瓦等。薄荷油具有挥发性，因此在接收瓶口上盖一小块铝箔或牛皮纸。
答案：Ⅰ.(2)B　(3)A　2/3　沸石或碎玻璃、碎砖瓦
(4)自来水
Ⅱ.(1)让水蒸气由下而上进行蒸馏　(2)使混合气体冷凝
(3)减少薄荷油的散失，因薄荷油具有挥发性
课题2 胡萝卜素的提取
1．关于胡萝卜素的论述，错误的是(　　)
A．胡萝卜素可以治疗因缺乏维生素A而引起的疾病
B．胡萝卜素可用于食品色素
C．天然胡萝卜素还具有预防癌症的功能
D．胡萝卜素可以治疗人体色素缺乏症
解析：人和动物不能合成维生素A，只能由食物提供，一分子β胡萝卜素在人或动物的小肠、肝脏等器官被氧化成两分子的维生素A，能够治疗因缺乏维生素A而引起的多种疾病，如夜盲症。胡萝卜素是常用的食品色素，如饮料的添加剂。此外，还可以预防癌症，提高人体的免疫力，但是不能治疗人体色素缺乏症。
答案：D
2．下列关于胡萝卜素的说法中，错误的是(　　)
A．胡萝卜素只存在于叶绿体中
B．胡萝卜素广泛分布于植物的叶、根、果实中
C．胡萝卜素易溶于有机溶剂，不溶于水
D．胡萝卜素具有强的抗氧化能力，还能吸收蓝紫光
解析：胡萝卜素广泛分布于植物的叶、根、果实中，易溶于有机溶剂，不溶于水，具有强的抗氧化能力，能吸收并传递光。
答案：A
3．使用有机溶剂萃取法提取胡萝卜素时，影响萃取效率的因素很多，其中影响最大的是(　　)
A．原料颗粒的紧密程度
B．萃取剂的性质和使用量
C．所使用原料的干燥程度
D．所使用原料的新鲜程度
解析：萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，此外原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、新鲜程度等也可以影响萃取的效率。
答案：B
4．下列对植物有效成分的提取方法叙述正确的是(多选)(　　)
A．用萃取法提取胡萝卜素
B．用纸层析法鉴定提取的胡萝卜素粗品
C．用水蒸气蒸馏法提取橘皮精油
D．用压榨法提取玫瑰精油
解析：玫瑰精油和胡萝卜素的性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，一般用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油，用萃取法提取胡萝卜素，用压榨法提取橘皮精油。胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂中，故可用纸层析法鉴定提取的胡萝卜素粗品。
答案：AB
5．下图甲为提取胡萝卜素的装置示意图，请回答有关问题：
图甲　　　　　　　图乙　
(1)该装置表示的方法为________，要想效果好，必须保证原料颗粒小，_______________________________________________。
(2)操作过程中应该避免明火加热，采用________加热，其原因是_____________________________________________________。
(3)图乙是胡萝卜素鉴定结果示意图。请据图回答：
该色素分离的方法是________，实验组是________，对照组是________。实验得出的结论是_____________________________
_____________________________________________________。
(4)在图乙中，同时出现了①和②两条色素带，其原因是
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
若①带比正常胡萝卜素颜色浅，可能的原因是：
a：__________________________________________________；
b：__________________________________________________；
c：__________________________________________________。
解析：(1)胡萝卜素的化学性质比较稳定，不溶于水，易溶于石油醚等有机溶剂，可用有机溶剂进行萃取。萃取时，如果原料颗粒小、萃取温度高、时间长，需要提取的物质就能充分溶解，萃取效果就好。
(2)萃取过程中，由于有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸，要采用水浴加热。
(3)纸层析法是根据不同物质在同一种溶剂中溶解度不同而进行分离的方法。从图示可看出B、C是实验组，A、D是对照组。结论是萃取样品中含有β－胡萝卜素。
(4)若萃取的胡萝卜素含有其他色素和杂质，在滤纸上就会出现两条色素带。如果得到的胡萝卜色素带颜色较浅，原因主要有三个：一是研磨不充分，色素未能充分提取出来；二是加入石油醚的量太多，稀释了色素提取液；三是画滤液细线次数较少。
答案：(1)萃取法　萃取温度高、时间长
(2)水浴　有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸
(3)纸层析法　B、C　A、D　萃取样品中含有β－胡萝卜素
(4)胡萝卜素中含有其他色素和杂质
a：研磨不充分，色素未能充分提取出来
b：加入石油醚的量太多，稀释了色素提取液
c：画滤液细线次数较少
A级　基础巩固
1．胡萝卜素可以划分为α、β、γ三类，其划分的主要依据是(　　)
A．层析后出现在滤纸上的位置
B．根据其在人和动物体内的功能和作用部位
C．根据其分子式中碳碳双键的数目
D．根据其分解后产生的维生素A的分子数
解析：胡萝卜素的化学分子式中含有多个碳碳双键(如β－胡萝卜素含9个双键)，根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为α、β、γ三类，其中β－胡萝卜素是最主要的组成成分，也与人类的关系最密切。
答案：C
2．下列食用方法中，胡萝卜素的利用率最高的是(　　)
A．生吃胡萝卜　　　　　　　B．牛肉丝炒胡萝卜片
C．肥肉炒胡萝卜丝 D．清煮胡萝卜片
解析：胡萝卜素易溶于有机溶剂中，肥肉含油脂较多，因此肥肉炒胡萝卜丝可以使胡萝卜素充分溶解，溶解的胡萝卜素易被人体吸收。
答案：C
3．下列关于提取胡萝卜素的相关知识的描述，错误的是(　　)
A．胡萝卜素是脂类物质，所以提取时所用的试剂是亲脂性有机溶剂
B．提取胡萝卜素可用纸层析法进行鉴定，鉴定时需要与标准样品进行对照
C．一般情况下，提取胡萝卜素的效率与颗粒含水量成反比
D．提取过程中有加热环节，只需要控制温度，因为温度过高会导致胡萝卜素分解
解析：提取胡萝卜素时，在胡萝卜颗粒加热过程中，应严格将温度和时间控制在一定范围内，原因是温度过高和时间过长会导致胡萝卜素分解，D错误。
答案：D
4．下列关于提取胡萝卜素的实验流程的叙述中，不正确的是(　　)
A．萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶
B．萃取过程中在加热瓶口安装冷凝回流装置，是为了防止加热时有机溶剂的挥发
C．为了提高萃取的效率，可以适当地提高温度，可采用酒精灯直接加热的方法
D．浓缩的过程是为了把萃取剂与β胡萝卜素分开
答案：C
5．炒胡萝卜时多加油的原因是(　　)
A．溶解在油中的胡萝卜素容易被人体吸收
B．两者混合增加蔬菜的营养成分
C．胡萝卜素在油的作用下分解为两分子维生素A
D．胡萝卜素的碳碳双键会断裂，利于人体吸收
解析：胡萝卜素能溶于油，这样溶解的胡萝卜素才容易被人体吸收。
答案：A
6．如果萃取胡萝卜素样品层析后，层析带的颜色比标准样品浅，则最有可能的原因是(　　)
A．萃取的时间不够
B．选择的萃取剂不恰当
C．提取物中含有杂质
D．浓缩过程操作不当
解析：如果提取物中混有杂质，则胡萝卜素的含量相对较少，层析带的颜色可能比标准样品的浅。
答案：C
B级　能力训练
7．下图所示装置在玫瑰精油的提取和胡萝卜素的提取实验中都要用到，但是所起的作用不同。请据图回答问题：
(1)该装置若用于玫瑰精油的提取，则玫瑰花瓣应放入图中的________瓶中，图中B瓶收集的物质是________________，玫瑰精油存在于图中的________瓶中。
(2)该装置若用于胡萝卜素的提取实验，则该装置用于实验中的________过程，图中B处收集的物质主要是____________，胡萝卜素存在于图中的________瓶中。
解析：(1)玫瑰精油挥发性强，可以通过水蒸气蒸馏法提取，利用水蒸气将玫瑰精油携带出来，经过冷凝后与水一起形成油水混合物。图中A瓶为蒸馏瓶，因此玫瑰花瓣应放入A瓶中，B瓶为收集瓶，收集到的是油水混合物。
(2)胡萝卜素适用萃取法分离，溶于萃取液中的胡萝卜素经过蒸发后，萃取液挥发掉，而胡萝卜素则留在蒸馏瓶(A瓶)中。
答案：(1)A　油水混合物　B
(2)浓缩　石油醚　A
8．宁夏枸杞别名山枸杞，果实俗称枸杞子，富含胡萝卜素、多种维生素、甜菜碱、氨基酸等营养物质。果实、根皮可作为药用。但由于宁夏枸杞是异花受粉植物，长期天然杂交，使现有品种严重混杂，如用种子繁殖，后代易出现性状分离。某同学欲采用植物组织培养的方法加快育种进程，保持优良品种。
(1)采用植物组织培养技术所获得的后代能基本保持其母本的遗传性状，原因在于它们是母本细胞通过________分裂和分化产生的。植物组织培养过程常用的培养基是MS培养基，其主要成分包括大量元素、微量元素以及甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、________等。植物组织培养过程中，除了要保证无菌、无毒外，温度、光照________等条件也很重要。
(2)提取枸杞子中胡萝卜素时，由于胡萝卜素的水溶性和挥发性差，因此不适合用________法提取。对枸杞子中色素进行萃取时，萃取的效率主要取决于____________，此外还受萃取温度和时间等条件影响。
(3)某同学成功提取到胡萝卜素后，欲探究枸杞子中所含胡萝卜素与叶片中胡萝卜素是否为同一种色素。将提取到的色素与叶片中提取的色素同时进行纸层析后，结果如下图。图中样本________为枸杞子中所含色素，据图分析该色素与叶片中胡萝卜素________(填“是”或“不是”)同一种色素。
解析：(1)植物组织培养过程中细胞进行分裂的方式为有丝分裂，通过体细胞培养成的植株其繁殖方式为无性生殖，因此能够保持母本的遗传性状。MS培养基中要添加蔗糖作为能量来源，蔗糖也可以起到调节培养基渗透压的作用。植物组织培养的条件包括温度、光照、pH、无菌等。
(2)水蒸气蒸馏法适合提取挥发性强的物质，因为胡萝卜素挥发性差，因此不适合用水蒸气蒸馏法提取。利用萃取法提取色素时，萃取效率取决于萃取剂的性质和使用量、萃取温度和时间等。(3)绿叶中的色素包括胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b四种，而枸杞子中的色素主要是胡萝卜素。根据纸层析的结果图可知，样本A为叶片中提取到的色素，样本B为枸杞子中提取到的色素，图中①为胡萝卜素，枸杞子中的色素在层析后与①相同，应为同种胡萝卜素。
答案：(1)有丝　蔗糖　pH
(2)水蒸气蒸馏　萃取剂的性质和使用量　(3)B　是
9．胡萝卜素可用于治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病，且是常用的食品色素；还具有使癌变细胞恢复为正常细胞的作用。下图是提取胡萝卜素的实验流程示意图，请回答下列问题：
→→→→→→
(1)除了可以从植物中提取天然胡萝卜素外，还可以从养殖的岩藻中获得或者利用__________________生产。
(2)新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在胡萝卜素的提取过程中，要对新鲜的胡萝卜进行________处理，但要注意控制________和时间，这是因为_____________________________________________
____________________________________________________。
(3)图中A过程表示________，此过程用到的有机溶剂应该具有很高的________，能够充分________胡萝卜素，并且不与水混溶。
(4)图中B过程表示________，浓缩之前进行过滤的目的是
_____________________________________________________。
解析：胡萝卜素的提取方法有三种：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。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A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。
答案：(1)微生物的发酵　(2)干燥　温度　温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解　(3)萃取　沸点　溶解　(4)浓缩　除去萃取液中的不溶物
10．回答下列有关从生物材料中提取某些特定成分的问题：
(1)薄荷油和玫瑰精油的化学性质相似，因此适合选用_________法来提取。用此方法收集到的液体____(是/不是)纯的薄荷油，原因是______________________________________。在此过程中，影响薄荷油提取量的主要因素有_________ 和 ___________。
(2)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是__________法。用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是： 粉碎、干燥、萃取、__________、__________。
(3)下图是某同学对萃取的胡萝卜素样品所做的鉴定实验的结果。图中实验组是________， 实验得出的结论是_________________。
解析：(1)薄荷油和玫瑰精油都是芳香油，具有易挥发、难溶于水、化学性质稳定等。因此可用水蒸气蒸馏法进行提取。由于薄荷油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物，不是纯的薄荷油。蒸馏温度太高、时间，产品品质就比较差。(2)胡萝卜易溶于有机溶剂，可用有机溶剂进行萃取，步骤是：粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩。(3)由于色素萃取后溶于有机溶剂，萃取样品不溶于有机溶剂，所以实验组是BC，对照组是AD。
答案：(1)水蒸气蒸馏法　不是　薄荷油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物　蒸馏时间　蒸馏温度
(2)萃取　过滤　浓缩
(3)B、C　萃取样品中不含β－胡萝卜素

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