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2019届 二轮复习 微生物的利用和植物有效成分的提取 学案
考点一　微生物的分离和培养
强化学思知能　　　学有所思，思有深度
[知识·核心·热点]
1．图解识记微生物的培养、分离与计数(填图)
2．熟记微生物分离与计数的两个实例(填空)
(1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数：
①筛选菌株：利用选择培养基筛选菌株。
②测定微生物数量的常用方法：活菌计数法和显微镜直接计数。
③过程：土壤取样→样品稀释→微生物的培养与观察。
④鉴定方法：
含酚红指示剂的尿素为唯一氮源的培养基→细菌→指示剂变红，则该菌能分解尿素。
(2)分解纤维素的微生物的分离：
①实验原理：
即：可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
②流程：土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。
[范例·调研·方法]
【典例1】　(2017·新课标全国卷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，原因是前者能产生脲酶。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是分解尿素的细菌是异养生物，不能利用CO2合成有机物，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为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原材料(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，应选择尿素(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作为氮源，不选择其他两组的原因是其他两组都含有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)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细菌生长过程中pH稳定(答出两点即可)。

1．抓信息：分解尿素、碳源、筛选、无机盐。
2．点思路：
题组冲关调研　　　练有所得，得有高度
1．知识性失误(判断正误)
(1)高压灭菌加热结束时，打开放气阀使压力表指针回到零后，开启锅盖(　×　)
提示：高压灭菌加热结束后，让其自然冷却后再慢慢打开排气阀以排除余气，然后才能开盖取物。
(2)倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上(　×　)
提示：倒平板时左手拿培养皿，右手拿锥形瓶，左手将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，倒入培养基后立即盖上培养皿皿盖。
(3)为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落(　×　)
提示：接种环灼烧灭菌之后，应待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。
(4)某研究小组从有机废水中分离微生物用于废水处理。接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养(　×　)
提示：有机废水中的微生物是分解者，不能进行光合作用，培养过程中不需要光照。
(5)纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法(　√　)
(6)在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌(　×　)
提示：菌落是指单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，形成的一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体，所以单个菌落中通常只有一种细菌。
(7)检测土壤中细菌总数实验操作中，确定对照组无菌后，选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数(　×　)
提示：确定对照组无菌后，选择菌落数在30～300的平板进行计数，求其平均值，再通过计算得出土壤中细菌总数。
(8)培养微生物的培养基分装到培养皿后进行灭菌(　×　)
提示：在配制培养基的过程中要先灭菌后倒平板。
2．(2018·新课标全国卷Ⅰ)将马铃薯去皮切块，加水煮沸一定时间，过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂，用水定容后灭菌，得到M培养基。回答下列问题：
(1)M培养基若用于真菌的筛选，则培养基中应加入链霉素以抑制细菌的生长，加入了链霉素的培养基属于选择培养基。
(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质，营养物质类型除氮源外还有碳源、无机盐(答出两点即可)。氮源进入细胞后，可参与合成的生物大分子有蛋白质、核酸(答出两点即可)。
(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖，接种土壤滤液并培养，平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是碘液，该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是淀粉遇碘液显蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈。
(4)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量，在同一稀释倍数下得到以下结果：
甲同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是110、140和149，取平均值133；
乙同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是27、169和176，取平均值124。
有人认为这两位同学的结果中，乙同学的结果可信度低，其原因是乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差。
解析：本题主要考查微生物的培养与应用。(1)链霉素可抑制细菌生长，从功能上看，添加链霉素的培养基属于选择培养基。(2)微生物正常生长需要的营养物质有无机盐、氮源、碳源等。氮源进入细胞后，可以用于合成含氮大分子物质，如核酸、蛋白质等。(3)淀粉遇碘液显蓝色，若淀粉被水解，则产淀粉酶的菌落周围的淀粉被水解，形成以菌落为中心的透明圈。(4)用稀释涂布平板法统计菌落数目时，为保证统计结果的准确性，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，取结果差别不大组别的平均值，进而得出计数结果。而乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，即乙同学的结果可信度低。
3．(2018·新课标全国卷Ⅱ)在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题：
(1)在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具可以(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。
(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。
(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能破坏DNA结构。在照射前，适量喷洒消毒液，可强化消毒效果。
(4)水厂供应的自来水通常是经过氯气(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。
(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是未将锅内冷空气排尽。
解析：(1)能耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿和金属用具可以采用干热灭菌法灭菌。(2)用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法对牛奶消毒，可以杀死牛奶中的微生物，并且使牛奶的营养成分损失较少，而煮沸消毒法会破坏牛奶的营养成分。(3)紫外线照射可以破坏DNA结构，杀死物体表面或空气中的微生物；在照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果。(4)水厂供应的自来水通常是经过氯气消毒的。(5)高压蒸汽灭菌时，若不排尽锅内的冷空气，会使锅内温度不达标。
4．(2018·新课标全国卷Ⅲ)回答下列与酵母菌有关的问题：
(1)分离培养酵母菌通常使用麦芽汁琼脂(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基，该培养基应采用高压蒸汽灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到菌落，菌落的含义是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。
(2)酵母菌液体培养时，若通入氧气，可促进菌体快速增殖(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)；若进行厌氧培养，可促进乙醇产生(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。
(3)制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2使面包松软。
解析：(1)常用含葡萄糖较多的麦芽汁琼脂培养基分离培养酵母菌。培养基常采用高压蒸汽灭菌法灭菌。菌落是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。(2)有氧气存在时，酵母菌有氧呼吸产生的大量能量可用于快速增殖；无氧气存在时，酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇和CO2。(3)酵母菌进行细胞呼吸可产生CO2，故用酵母菌制作的面包会变得松软。
5．(2018·江苏卷)酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半，可作为饲料蛋白的来源。有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养，这样既可减少污染又可降低生产成本。研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母，并进行大量培养。下图所示为操作流程，请回答下列问题：
(1)配制培养基时，按照培养基配方准确称量各组分，将其溶解、定容后，调节培养基的pH，及时对培养基进行分装，并进行高压蒸汽(湿热)灭菌。
(2)取步骤②中不同梯度的稀释液加入标记好的无菌培养皿中，在步骤③中将温度约50_℃(在25 ℃、50 ℃或80 ℃中选择)的培养基倒入培养皿混匀，冷凝后倒置培养。
(3)挑取分离平板中长出的单菌落，按步骤④所示进行划线。下列叙述合理的有a、b、d。
a．为保证无菌操作，接种针、接种环使用前都必须灭菌
b．划线时应避免划破培养基表面，以免不能形成正常菌落
c．挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定酵母细胞中甲醇的含量
d．可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度，获得甲醇高耐受株
(4)步骤⑤中，为使酵母数量迅速增加，培养过程中需保证充足的营养和氧气供应。为监测酵母的活细胞密度，将发酵液稀释1 000倍后，经等体积台盼蓝染液染色，用25×16型血细胞计数板计数5个中格中的细胞数，理论上无色细胞的个数应不少于30，才能达到每毫升3×109个活细胞的预期密度。
解析：本题主要考查微生物的培养与计数的相关知识。(1)培养基在定容后、分装前需要调节pH；分装后还需要进行高压蒸汽(湿热)灭菌。(2)倒平板时温度不宜过高，以防烫伤；同时温度也不能太低，以防培养基凝固而无法形成平板，因此倒平板时温度应选择50 ℃左右。(3)平板划线时，需保证无菌操作，以防混入杂菌而影响分离结果。因此操作过程中所用的接种针、接种环在使用之前都必须灭菌，划线时不能划破培养基表面，以免影响菌落的正常形态进而影响后期观察；挑取菌落时，应挑取单个菌落；通过逐步提高培养基中甲醇的浓度，可获得利用甲醇能力强的菌株，即甲醇高耐受株。(4)⑤为扩大培养过程，欲使酵母数量迅速增加，应为酵母菌提供充足的营养和O2。台盼蓝染液能将死的酵母菌染成蓝色，而活的酵母菌不能被染色。假设5个中方格中有x个活酵母菌，由题意可知：[(x×5)÷10－4]×1 000×2＝3×109，由此解得x＝30。
6．(2017·江苏卷)苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中，对环境有严重危害。小明同学准备依据如图操作步骤，从处理废水的活性污泥中分离筛选酚降解高效菌株。请回答下列问题：
(1)酚降解菌富集培养基含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、苯酚和水，其中可作为碳源的有蛋白胨、苯酚。
(2)将采集到的样品接种培养，苯酚用量应随转接次数增加而逐渐增加，以达到富集酚降解菌的目的。若上图平板中菌落过于密集，应进一步稀释涂布，以便于菌落计数与分离。制备平板培养基时除了需要水、营养物质外，还必须添加凝固剂。
(3)如图为连续划线法示意图，在图中③(填图中序号)区域更易获得单菌落。
(4)采用比色测定法(使用苯酚显色剂)检测降解后的废水中苯酚残留量。先制作系列浓度梯度并进行显色反应，下表中1～5号比色管的苯酚浓度应分别为0、0.2、0.4、0.6、0.8。
管号
1
2
3
4
5
6
苯酚浓度(mg/L)1
如果废水为50 mg/L苯酚溶液，降解后约有21%的苯酚残留，则需将残留液稀释③(填序号：①5　②10　③20)倍后，再进行比色。
解析：本题考查微生物分离的相关知识。(1)酚降解菌培养基中的蛋白胨和苯酚为酚降解菌生长提供碳源。(2)转接的目的之一是富集降解苯酚能力强的酚降解菌，随转接次数增多，培养基中的苯酚含量应逐渐增加。若平板中菌落过于密集，则需进一步稀释，降低菌体密度后再涂布培养，以便于菌落分离与计数。制备平板培养基时，需添加琼脂等凝固剂。(3)连续划线时，在划线的末端菌体密度最低，即在划线的末端最易获得单菌落。(4)1号比色管应为空白对照组，由6号比色管中苯酚浓度知，1～5号比色管苯酚浓度应为0.2 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L。废水为50 mg/L苯酚溶液，降解后残留的苯酚浓度约为50×21%＝10.5(mg/L)，则需对残留液进行20倍稀释后[10.5÷20＝0.525(mg/L)]，才可以进行比色。
7．(2016·新课标全国卷Ⅰ)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配制培养基(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牛肉膏、蛋白胨。若要完成步骤②，该培养基中的成分X通常是琼脂。
(2)步骤③中，实验组的操作是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)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污染现象。若将30(即36－6)个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法不正确(填“正确”或“不正确”)。
解析：(1)培养基中的牛肉膏和蛋白胨可为培养基中的微生物提供氮源；制备固体培养基需加入琼脂。(2)该实验的目的是了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况，所以需在教室不同高度的位置分别用平板收集微生物即开盖暴露一段时间。(3)该实验中空白对照组不应出现菌落，若空白对照组出现了菌落，则说明此次调查中出现了污染现象，实验组的污染情况不能确定，故不能用实验组与空白对照组菌落数的差值作为实验结果，而应重新进行实验。
8．(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尿素为唯一氮源；鉴别培养基还需添加酚红作指示剂，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红色。
(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稀释涂布平板法，每克土壤样品中的细菌数量为1.75×108个；与血细胞计数板计数法相比，此计数方法测得的细菌数较少。
(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在图乙箭头所示位置增加了70个核苷酸，使图乙序列中出现终止密码(终止密码有UAG、UGA和UAA)。突变基因转录的mRNA中，终止密码为UGA，突变基因表达的蛋白质含115个氨基酸。
解析：(1)脲酶由分解尿素的细菌产生，故需用以尿素为唯一氮源的培养基筛选该类微生物。分解尿素的细菌合成的脲酶可以将尿素分解成氨，故培养基中加入酚红指示剂后，菌落周围将出现红色。(2)稀释涂布平板法常用来统计样品中的活菌数，在计数时一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，并取平均值。每克样品中的菌株数＝(C/V)×M。因培养基上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，故统计结果往往较实际数目少；而用血细胞计数板计数时，死亡的、活的菌体都计数在内。(3)乙图显示，mRNA在箭头以前有273个核苷酸(为91个密码子)，箭头处增加的70个核苷酸与后续的AG刚好组成24个密码子，后面的UGA为终止密码。突变基因表达的蛋白质含91＋24＝115(个)氨基酸。
9．下图为微生物的实验室培养的有关操作，据图分析回答问题：
(1)图中的接种工具的名称是接种环。
(2)解释步骤①和②的操作：
步骤①中，为何要将接种工具灼烧至变红？
杀灭接种环上可能引起污染的微生物。
步骤②中，为何要将接种工具冷却？
避免烫伤菌种。
(3)图中接种方法的目的是使菌种逐渐稀释，经培养后获得单个菌落。
(4)分别用三个平板培养基培养三种细菌(E.coli、S.albus、B.subtilis)，然后在培养基上打出直径为3 mm的孔，并在孔中加入一定浓度的甲抗生素，经过一定时间培养后，可以在孔的周围观察到一圈清晰区，此乃抑制细菌生长所致。测量清晰区的直径(如图所示)，数据如下表。
比较10 μg/mL甲抗生素和20 μg/mL甲抗生素在控制E.coli和S.albus方面的效用：在控制S.albus方面，20 μg/mL甲抗生素的效用约比10 μg/mL甲抗生素的大一倍；在控制E.coli方面，10 μg/mL和20 μg/mL甲抗生素的效用没有明显差异。
(5)在控制S.albus方面，甲抗生素具有抑菌作用的最低浓度是多少？7.5_μg/mL。
(6)有人感染B.subtilis而患病。举出三项理由，解释为什么用25 μg/mL甲抗生素治疗该病人是不明智的做法。
①没有证据显示25 μg/mL甲抗生素的效用比20 μg/mL甲抗生素的高
②高浓度的抗生素可能有严重的副作用
③滥用抗生素可能会加速大量细菌种类产生抗生素抗性
解析：(1)图中的接种工具是接种环。(2)灼烧接种环的目的是灭菌，杀死微生物，防止污染菌种和培养基。灼烧后接种环温度高，冷却是避免烫伤菌种。(3)图中接种方法是平板划线法，目的是将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面，经培养后获得单个菌落。(4)由题表中数据可知：在控制S.albus方面，20 μg/mL甲抗生素的效用约比10 μg/mL甲抗生素的大一倍；在控制E.coli方面，10 μg/mL和20 μg/mL甲抗生素的效用没有明显差异。(5)表格显示：在控制S.albus方面，甲抗生素具有抑菌作用的最低浓度是7.5 μg/mL。(6)①表中数据没有显示25 μg/mL甲抗生素的效用，不能确定25 μg/mL甲抗生素的效用比20 μg/mL甲抗生素的高；②高浓度的抗生素可能有严重的副作用；③滥用抗生素可能会加速大量细菌种类产生抗生素抗性。
考点二　传统发酵技术的应用
强化学思知能　　　学有所思，思有深度
[知识·核心·热点]
比较记忆果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作(填表)
[范例·调研·方法]
【典例2】　(2018·临沂三模)下面为酿酒的工艺流程图。请回答：
―→―→―→
(1)若酒曲中的酵母菌菌种被杂菌污染，可采用平板划线法进行纯化培养。接种后，倒置培养皿进行恒温培养，直到出现单菌落，再进行菌种鉴定。
(2)在发酵前对原料(多为粮食种子)的处理主要包括“碎”和“蒸”。在高温条件下“蒸”的目的一方面是消灭杂菌(消毒灭菌)，另一方面可使原料“糖化”形成麦芽糖等可发酵性糖。
(3)发酵要保持在18～25 ℃，原因是此温度范围是酵母菌发酵的适宜温度。
(4)用稀释涂布平板法进行酵母菌计数时，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，这是因为当两个或多个酵母菌连在一起时，平板上只能观察到一个菌落。此外，显微镜直接计数也是测定酵母菌数量的常用方法。

1．抓信息：纯化培养、高温、发酵、酵母菌计数方法。
2．点思路：
【典例3】　(2017·新课标全国卷Ⅱ)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，并在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。

1．抓信息：大豆发酵食品，甲、乙两菌种，32 h内定期取样观测，发酵效果随发酵时间呈直线上升关系。
2．点思路：
题组冲关调研　　　练有所得，得有高度
1．知识性失误(判断正误)
(1)向腐乳坯表面喷水，有利于毛霉菌丝的生长(　×　)
提示：做腐乳的豆腐含水量为70%左右，适于毛霉菌丝生长，再加水不利于腐乳成型。
(2)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸(　×　)
提示：醋酸菌是异养需氧型生物，所以醋酸发酵需要在有氧的条件下进行。
(3)某研究性学习小组以樱桃番茄为材料进行果酒、果醋发酵实验。先供氧进行果醋发酵，然后隔绝空气进行果酒发酵(　×　)
提示：进行果酒、果醋发酵实验时，先通入足够的无菌空气，在有氧环境下一段时间，使菌种繁殖，再隔绝氧气进行果酒发酵，再供氧进行果醋发酵。
(4)在制作果醋时，如果条件适宜，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸(　√　)
(5)在制作腐乳时，将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，底层和近瓶口处需加大用盐量(　×　)
提示：腐乳装瓶腌制时需在近瓶口处加大用盐量，可以抑制微生物的生长，防止杂菌污染。
(6)在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，让发酵装置接受光照并放在45 ℃处(　×　)
提示：酵母菌是异养型生物，不能直接利用光能；45 ℃的温度太高，不是酵母菌发酵的最适温度。
2．(2016·新课标全国卷Ⅱ)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，在酵母菌细胞的细胞质基质中进行，其产物乙醇与重铬酸钾试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵母菌细胞的线粒体中进行。与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增殖速度快。
(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，该过程需要在有氧条件下才能完成。
(3)在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度低于(填“低于”或“高于”)第二阶段的。
(4)醋酸杆菌属于原核生物，其细胞结构中不含有(填“含有”或“不含有”)线粒体。
解析：(1)图中过程①和②表示酵母菌无氧呼吸的第一、二阶段，发生场所是细胞质基质；乙醇可在酸性条件下与重铬酸钾试剂发生颜色反应；过程③表示有氧呼吸的第二、三阶段，发生在线粒体中；与无氧呼吸相比，有氧呼吸过程释放的能量多，所以在有氧条件下酵母菌的繁殖速度较快。(2)醋酸杆菌是好氧菌，所以乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。(3)酵母菌和醋酸杆菌的最适生长温度分别是20 ℃和30～35 ℃。(4)醋酸杆菌属于细菌，是原核生物，原核细胞中不含有线粒体。
3．(2016·天津卷)天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。

(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度，这是因为酶在最适温度条件下催化能力最强。
(2)在酒精发酵阶段，需添加酵母菌。在操作过程中，发酵罐先通气，后密闭。通气能提高酵母菌的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物。
(3)在醋酸发酵阶段，独流老醋采用独特的分层固体发酵法，发酵30天。工艺如下。
①发酵过程中，定期取样测定醋酸杆菌密度变化，趋势如下图。据图分析，与颠倒前相比，B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是先快速增长后趋于稳定，由此推测，影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是氧气、营养物质、pH。
②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中，发酵缸中颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动，或下)层的醋醅有利于乳酸菌繁殖，积累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变，加剧了不同种类乳酸菌的种间竞争(或竞争)，淘汰了部分乳酸菌种类。
解析：(1)因酶在最适温度下的催化能力最强，故发酵过程中需控制好反应温度。(2)酵母菌是兼性厌氧型微生物，在有氧条件下分解有机物释放能量多，繁殖快。(3)曲线图显示，与翻动前相比，B层在翻动后醋酸杆菌密度先快速增加而后趋于稳定，对比翻动前后B层醋酸杆菌所处环境条件知，影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素有氧气浓度、pH及营养物质含量等。乳酸菌是厌氧型微生物，处于发酵缸下层的醋醅有利于乳酸菌发酵产生乳酸。随着发酵时间的推移，环境中营养物质减少，代谢废物增多，微生物生存条件恶劣，不同种乳酸菌间的竞争加剧，部分菌种因不适应环境而被淘汰。
4．回答下列关于腐乳制作的问题：
(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。多种微生物参与了该发酵过程，其中起主要作用的微生物是毛霉，其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为多肽和氨基酸；其产生的脂肪酶能将豆腐中的脂肪水解为甘油和脂肪酸。
(2)发酵完成后需加盐腌制，加盐还可以抑制微生物生长。
(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配置而成的卤汤。卤汤除具有一定的防腐作用外，还能使腐乳具有独特的风味。
解析：本题考查腐乳制作过程的相关知识。(1)腐乳是以豆腐为原料，在毛霉以及多种微生物参与下发酵而制成的食品，富含易被人体吸收的多种营养物质，如多肽、氨基酸等。腐乳制作过程中，豆腐中的蛋白质在蛋白酶的作用下被水解为多肽，进而在肽酶的作用下被水解为各种氨基酸；脂肪在脂肪酶的作用下被分解为甘油和脂肪酸。(2)在发酵完成后的腌制过程中，盐能抑制微生物的生长，防止豆腐块腐败变质。(3)卤汤除能防腐外，还可使腐乳具有独特的风味。
考点三　植物有效成分的提取
强化学思知能　　　学有所思，思有深度
[知识·核心·热点]
1．理清植物有效成分的提取
2．掌握植物有效成分的提取方法
[范例·调研·方法]
【典例4】　(2018·洛阳二模)洛阳市某中学生物兴趣小组开展了针对洛阳牡丹产品开发的课题研究。下面是他们课题研究的几个方向。请分析回答：
(1)牡丹花精油的提取过程：鲜牡丹花＋清水―→水蒸气蒸馏―→油水混合物―→分离油层―→除水―→牡丹花精油。在操作中需要通过严格控制温度和延长蒸馏时间来实现提高精油的品质的目的。
(2)牡丹籽油的提取：牡丹籽中含油率在20%～30%之间，不易挥发，可以采取压榨和萃取的方法进行提取。
(3)根据胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂的特点，他们采用萃取的方法来提取。操作时，要采用沸点高的萃取剂，目的是充分溶解胡萝卜素，并不与水混合。对于提取的胡萝卜素粗品可通过纸层析法鉴定。

1．抓信息：牡丹花精油、牡丹籽油、不挥发、胡萝卜素、萃取剂、鉴定。
2．点思路：
题组冲关调研　　　练有所得，得有高度
1．知识性失误(判断正误)
(1)用菜花替代鸡血作为实验材料进行“DNA的粗提取与鉴定”实验，其实验操作步骤相同(　×　)
提示：植物细胞有细胞壁保护着，所以用菜花做实验材料时，需要研磨，加入食盐和洗涤剂。
(2)利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色(　×　)
提示：用二苯胺鉴定DNA时需置于沸水浴中加热5 min。
(3)薄荷油是挥发性物质，提取薄荷油时应选用干薄荷叶作原料，可采用水蒸气蒸馏法提取(　×　)
提示：由于薄荷油是挥发性物质，干燥的薄荷叶中的薄荷油由于挥发而含量极少，鲜薄荷叶中薄荷油的含量高，因此提取薄荷油时应选用鲜薄荷叶作原料。
(4)用萃取法提取薄荷油时，采用的溶剂是有机溶剂，原理是薄荷油易溶于有机溶剂(　√　)
(5)用萃取法提取胡萝卜素的主要步骤是：干燥、粉碎、萃取、浓缩、过滤(　×　)
提示：用萃取法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥、萃取、过滤、浓缩。
(6)提取的胡萝卜素可通过纸层析法进行鉴定，在鉴定过程中不需要对照(　×　)
提示：在鉴定过程中需要用标准样品对照。
2．(2017·新课标全国卷Ⅲ)绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏(含回收溶剂)→重结晶→成品。回答下列问题：
(1)在提取物质W时，最好应选用的一种原料是晾干(填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲，不宜选用其他两种的原因是高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果。
(2)提取物质W时，振荡的作用是使原料和溶剂充分混匀。
(3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是去除提取液中的色素。
(4)现有丙酮(沸点56 ℃)、乙醇(沸点约78 ℃)两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少。
(5)该实验操作过程中应注意的事项是在温度较低的情况下操作，防火(答出两点即可)。
解析：本题主要考查了植物有效成分提取的方法和原理。(1)由题意知，物质W难溶于水，且受热、受潮易分解，所以若高温烘干植物甲，其中的物质W易被破坏；而新鲜的植物甲含水量高，粉碎后出水较多，会稀释用于提取的极性有机溶剂，进而降低对物质W的提取效果，所以不宜选用高温烘干的植物甲或新鲜的植物甲。(2)提取物质W时，加溶剂后振荡的目的是使原料和溶剂充分混匀。(3)物质W为无色针状晶体，提取过程中利用活性炭的吸附能力可以去除绿色植物甲溶解在提取液中的色素。(4)由于丙酮的沸点低于乙醇，所以选用丙酮作为提取剂蒸馏时所需的温度较低，可减少物质W的受热分解。(5)该实验操作除需要严格遵守操作流程，注意实验安全(如防火)外，还应结合提取物W受热易分解的特点，在温度较低的情况下操作。
3．玉米是重要的粮食作物，经深加工可生产酒精、玉米胚芽油和果糖等。流程如下：
(1)玉米秸秆中的纤维素经充分水解后的产物可被酵母菌利用发酵生产酒精。培养酵母菌时，该水解产物为酵母菌的生长提供碳源。发酵过程中检测酵母菌数量可采用显微镜直接计数法或稀释涂布平板法计数。
(2)玉米胚芽油不易挥发，宜选用压榨法或萃取(注：两空可颠倒)法从玉米胚芽中提取。
(3)玉米淀粉经酶解形成的葡萄糖可在葡萄糖异构酶的作用下转化成果糖。利用固定化酶技术可使葡萄糖异构酶重复利用，从而降低生产成本。
(4)利用PCR技术扩增葡萄糖异构酶基因时，需用耐高温的(Taq)DNA聚合酶催化。PCR一般要经历三十次以上的循环，每次循环包括变性、(低温)复性(或退火)和(中温)延伸三步。
解析：(1)纤维素的水解产物可为酵母菌的生长提供碳源；发酵过程中对酵母菌计数的方法有显微镜直接计数法或稀释涂布平板法。(2)由于玉米胚芽油不易挥发，所以可采用压榨法或萃取法进行提取。(3)利用固定化酶技术可使葡萄糖异构酶重复利用。(4)PCR技术需要耐高温的DNA聚合酶催化子链的合成；PCR的每次循环均包括变性、复性、延伸三步。
4．利用生物技术可以从生物材料中提取一些特定的有效成分。回答以下相关问题：
(1)玫瑰精油化学性质稳定，难溶于水，挥发性较强(填“较强”或“较弱”)，适宜采用水蒸气蒸馏法进行提取。经上述方法提取后可收集到乳白色的乳浊液，应向乳浊液加入NaCl(填“NaCl”或“无水Na2SO4”)使其分层。
(2)提取橘皮精油的方法与玫瑰精油不同，其流程是采用石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→获得橘皮精油。
(3)现有乙醇、乙醚和乙酸乙酯，沸点依次为78 ℃、35 ℃和77 ℃，应选择乙酸乙酯作为溶剂从植物组织中萃取胡萝卜素，理由是乙酸乙酯不溶于水，沸点较高且毒性较低。若要对提取样品进行鉴定，可将该样品与标准样品的纸层析结果进行比对。
(4)炒胡萝卜时要多加食用油，以利于胡萝卜素的溶解，从而更易被人体吸收。
解析：(1)玫瑰精油的化学性质稳定，挥发性较强，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏。水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法，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，收集到乳白色的乳浊液，向乳浊液中加入NaCl，增加盐浓度，就会出现明显的分层。(2)提取橘皮精油的流程是石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→获得橘皮精油。(3)萃取胡萝卜素的萃取剂应该具有较高的溶点，能充分溶解胡萝卜素，且不与水混溶，所以应选乙酸乙酯。鉴定时，应与标准样品比对。(4)胡萝卜素易溶于有机溶剂，炒胡萝卜时要多加食用油，以利于胡萝卜素的溶解，从而更易被人体吸收。

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