板 塊 四
實驗與探究
專題十四　生物技術實踐
課前——明考向·串知識
課堂——析考點·提素能
課前——明考向·串知識
1．下列關于微生物篩選、培養(yǎng)技術和應用的敘述，正確的有__________。①倒平板時，應將打開的皿蓋放到一邊，以免培養(yǎng)基濺到皿蓋上。②對細菌進行計數(shù)只能采用稀釋涂布平板法。③分解尿素的細菌在分解尿素時，可以將尿素轉(zhuǎn)化為氨，使得培養(yǎng)基的酸堿度降低。④微生物培養(yǎng)基中的碳源都能作為能源，為微生物提供能量。
⑥⑦⑨
⑤平板劃線操作過程中，每次劃線的起點都是從上一次劃線的起點端開始，逐漸稀釋菌液以實現(xiàn)分離的目的。⑥剛果紅可以與纖維素形成紅色復合物，所以可以通過菌落周圍是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。⑦在果酒發(fā)酵后期松開瓶蓋的間隔時間可延長。⑧毛霉主要通過產(chǎn)生脂肪酶、蛋白酶和纖維素酶參與腐乳發(fā)酵。⑨用產(chǎn)纖維素酶菌發(fā)酵處理農(nóng)作物秸稈可提高其飼用價值。
2．下列有關酶的固定和應用的敘述，正確的有__________。①洗衣粉中的蛋白酶通常會將添加的其他酶迅速分解。②果膠酶不特指某種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱。③棉麻織物不能使用添加纖維素酶的洗衣粉進行洗滌。④化學結(jié)合法比物理吸附法對酶的活性影響更小。⑤酵母細胞的固定實驗中，將海藻酸鈉溶液滴加到CaCl2溶液時，凝膠珠成形后應即刻取出。
②③
3．下列有關蛋白質(zhì)和植物有效成分的提取與分離的敘述正確的有__________。①乙醇和丙酮是有機溶劑，能夠用于胡蘿卜素的萃取。②用凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)時，相對分子質(zhì)量大的蛋白質(zhì)路程較短，移動速度較快。③影響萃取效率的因素除了萃取劑的性質(zhì)和使用量之外，還有原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時間等。
②③④⑥
④將經(jīng)處理破裂后的紅細胞混合液以2 000 r/min的速度離心10 min后，離心管中的溶液分為四層，從上到下的順序依次是甲苯層、脂溶性物質(zhì)沉淀層、血紅蛋白溶液、暗紅色沉淀物。⑤通過透析可以去除血紅蛋白樣品中相對分子質(zhì)量較大的雜質(zhì)，此為樣品的粗提取。⑥蒸餾法適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強的芳香油。
1．在果酒制作中應該先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為什么？提示：應該先沖洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機會。2．果酒制作時，發(fā)酵瓶裝入葡萄汁后留有1/3空間的目的是什么？提示：先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡氧氣后再進行酒精發(fā)酵；其次，防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液的溢出。
3．引起全球新冠肺炎大流行的元兇是新冠病毒，利用發(fā)酵工程的有關知識，如何大量生產(chǎn)新冠病毒疫苗？提示：可將新冠病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入某種微生物體內(nèi)，再通過發(fā)酵工程大量生產(chǎn)新冠病毒疫苗。4．平板劃線法在做第二次以及其后的劃線操作時，為什么總是從上一次劃線的末端開始劃線？目的是什么？提示：劃線后，線條末端細菌的數(shù)目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使細菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終能得到由單個細菌繁殖而來的菌落。這樣做的目的是將聚集的菌種逐步稀釋分散以便獲得單個菌落。
5．為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰？平板冷凝后，為什么要將平板倒置？提示：通過灼燒滅菌，可以防止瓶口的微生物污染培養(yǎng)基。平板冷凝后，皿蓋上會凝結(jié)水珠，凝固后的培養(yǎng)基表面濕度也比較高，將平板倒置，既可以防止培養(yǎng)基里的水分過快地揮發(fā)，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。
課堂——析考點·提素能
考點一　微生物的應用(理解能力、實驗探究能力)
1．圖解培養(yǎng)基制備與微生物純化技術
2．圖示無菌技術常用方法
3．圖解微生物的分離、鑒定流程土壤取樣—富含目標微生物的環(huán)境　　　　↓選擇培養(yǎng)—用相應選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)　　　　↓梯度稀釋—制備一系列稀釋液　　　　↓涂布平板—稀釋涂布平板法接種到鑒別培養(yǎng)基　　　　↓篩選目的菌—挑選特定顏色反應的菌落
4．理清三種傳統(tǒng)發(fā)酵食品的技術，把握控制雜菌的三大措施
(1)通過發(fā)酵條件控制雜菌①無氧發(fā)酵時的無氧環(huán)境可以抑制好氧菌②酒精發(fā)酵形成的酸性環(huán)境抑制雜菌繁殖(2)利用高滲透壓控制雜菌，如腐乳的制作加鹽(3)利用酒精控制雜菌，如果酒的制作
1．(2021·全國乙卷)工業(yè)上所說的發(fā)酵是指微生物在有氧或無氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品的過程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某企業(yè)通過發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下。
回答下列問題：(1)米曲霉發(fā)酵過程中，加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長提供營養(yǎng)物質(zhì)，大豆中的__________可為米曲霉的生長提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供________。(2)米曲霉發(fā)酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖，大量分泌制作醬油過程所需的酶類，這些酶中的__________、__________能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸收、風味獨特的成分，如將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和__________。米曲霉發(fā)酵過程需要提供營養(yǎng)物質(zhì)、通入空氣并攪拌，由此可以判斷米曲霉屬于____________(填“自養(yǎng)厭氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”)微生物。
蛋白質(zhì)
碳源
蛋白酶
脂肪酶
氨基酸
異養(yǎng)好氧
(3)在發(fā)酵池發(fā)酵階段添加的乳酸菌屬于____________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖的產(chǎn)物是__________________。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質(zhì)量的重要因素，據(jù)圖分析該階段中可以抑制雜菌生長的物質(zhì)是_________ ___________(答出1點即可)。
原核生物
酒精和二氧化碳
酒精、乳
酸、食鹽
【解析】　(1)大豆中含有豐富的蛋白質(zhì)，可為微生物的生長繁殖提供氮源。小麥中的淀粉可以為微生物的生長繁殖提供碳源。(2)米曲霉在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的蛋白酶能將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和氨基酸，產(chǎn)生的脂肪酶能將脂肪分解為甘油和脂肪酸，使發(fā)酵的產(chǎn)物具有獨特的風味。米曲霉發(fā)酵時需要利用現(xiàn)有的有機物和需要氧氣，說明其代謝類型是異養(yǎng)好氧型。(3)乳酸菌沒有核膜包被的細胞核，屬于原核生物。酵母菌屬于兼性厭氧型微生物，既可以進行有氧呼吸，也可以進行無氧呼吸，無氧呼吸的產(chǎn)物是酒精和二氧化碳。在發(fā)酵池中酵母菌產(chǎn)生的酒精能抑制雜菌的生長，乳酸菌產(chǎn)生的乳酸使發(fā)酵液呈酸性也能抑制雜菌的生長，同時往發(fā)酵池中添加的食鹽也能抑制雜菌的生長。
2．(2020·全國卷Ⅰ)某種物質(zhì)S(一種含有C、H、N的有機物)難以降解，會對環(huán)境造成污染，只有某些細菌能降解S。研究人員按照下圖所示流程從淤泥中分離得到能高效降解S的細菌菌株。實驗過程中需要甲、乙兩種培養(yǎng)基，甲的組分為無機鹽、水和S，乙的組分為無機鹽、水、S和Y。
回答下列問題：(1)實驗時，盛有水或培養(yǎng)基的搖瓶通常采用________________的方法進行滅菌。乙培養(yǎng)基中的Y物質(zhì)是________。甲、乙培養(yǎng)基均屬于________培養(yǎng)基。(2)實驗中初步估測搖瓶M中細菌細胞數(shù)為2×107個/mL，若要在每個平板上涂布100 μL稀釋后的菌液，且保證每個平板上長出的菌落數(shù)不超過200個，則至少應將搖瓶M中的菌液稀釋________倍。
高壓蒸汽滅菌
瓊脂
選擇
104
(3)在步驟⑤的篩選過程中，發(fā)現(xiàn)當培養(yǎng)基中的S超過某一濃度時，某菌株對S的降解量反而下降，其原因可能是______________________ ________________(答出1點即可)。(4)若要測定淤泥中能降解S的細菌細胞數(shù)，請寫出主要實驗步驟____________________________________________________________。(5)上述實驗中，甲、乙兩種培養(yǎng)基所含有的組分雖然不同，但都能為細菌的生長提供4類營養(yǎng)物質(zhì)，即__________________________。
S的濃度超過某一值時會
抑制菌株的生長
取淤泥加入無菌水，涂布(或稀釋涂布)到乙培養(yǎng)基上，培養(yǎng)后計數(shù)
水、碳源、氮源和無機鹽
【解析】　(1)常用高壓蒸汽滅菌法處理盛有水或培養(yǎng)基的搖瓶，乙為固體培養(yǎng)基，故需要加入Y瓊脂；甲和乙培養(yǎng)基可以用于篩選能降解S的菌株，故均屬于選擇培養(yǎng)基。(2)若要在每個平板上涂布100 μL稀釋液后的菌液，且每個平板上長出的菌落數(shù)不超過200個，則搖瓶M中的菌液稀釋的倍數(shù)至少為2×107÷1 000×100÷200＝1×104倍。(3)當培養(yǎng)基中的S超過某一濃度后，可能會抑制菌株的生長，從而造成其對S的降解量下降。(4)要測定淤泥中能降解S的細菌的細胞數(shù)，可以取淤泥加無菌水制成菌懸液，稀釋涂布到乙培養(yǎng)基上，培養(yǎng)后進行計數(shù)。(5)甲和乙培養(yǎng)基均含有水、無機鹽、碳源、氮源。
易錯提醒：用稀釋涂布平板法計數(shù)微生物時應注意的幾點問題要求選擇菌落數(shù)在30～300的平板進行計數(shù)。但并不是只要得到3個“菌落數(shù)在30～300的平板”即可，而應該是涂布的同一稀釋度的平板均符合“菌落數(shù)在30～300的平板”且無較大差異，說明實驗操作合格。(1)只得到1個菌落數(shù)在30～300的平板是錯誤的。原因是不符合實驗的重復原則，易受到偶發(fā)因素的影響。
(2)得到3個或3個以上菌落數(shù)在30～300的平板，也不一定正確，這可能有兩種情況：①不同平板間差異較大，如得到3個平板，菌落數(shù)分別為230、34、240，雖然菌落數(shù)均在“30～300”之間，但這也是不正確的，因為“34”與“230”“240”差異太大，故應重新實驗找出原因。②不同平板之間差異不大，是符合要求的，用其平均值作為估算的最終結(jié)果。
1．(2021·遼寧高三其他模擬)“葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催”，我國釀制果酒和果醋的歷史源遠流長。如圖甲、乙分別是果酒和果醋制作的實驗流程和發(fā)酵裝置。請回答下列問題：
(1)圖甲中的方框內(nèi)應補充的內(nèi)容是____________，參與其過程的微生物的代謝類型是______________，圖中制作果醋的反應式為_________________________________。(2)釀制葡萄酒的過程中圖乙裝置的充氣口應處于______狀態(tài)，排氣口可以不用封閉，原因是____________________________________ __________________________________________________________。(3)葡萄酒一般呈現(xiàn)深紅色，原因是__________________________ _________________。從圖乙的出料口可以取樣進行發(fā)酵產(chǎn)物的檢測，若用酸性重鉻酸鉀進行檢測，觀察到____________________的顏色變化則表明產(chǎn)物中含有酒精。
醋酸發(fā)酵
異養(yǎng)需氧型
C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O
關閉
酒精發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳會從排
氣口排出，外界空氣難以進入，不影響瓶內(nèi)的酵母菌的無氧呼吸
葡萄皮中的色素進入發(fā)酵液
使酒呈現(xiàn)深紅色
由橙色變?yōu)榛揖G色
【解析】　(1)在氧氣充足，缺乏糖源的情況下，醋酸桿菌可將乙醇轉(zhuǎn)化為乙酸，即圖甲中表示利用果酒繼續(xù)制作果醋，因此方框處應填寫醋酸發(fā)酵；進行果醋發(fā)酵的微生物是醋酸桿菌，其代謝類型為異養(yǎng)需氧型；反應式為C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O。(2)酒精發(fā)酵為厭氧呼吸，所以充氣口需要關閉；酵母菌厭氧呼吸產(chǎn)生的CO2，會使裝置內(nèi)氣壓升高，CO2在壓力的作用下從排氣口排出，因而外界空氣和雜菌難以進入，不影響瓶內(nèi)的酵母菌的無氧呼吸。(3)葡萄皮的液泡中含有花青素等色素，進入發(fā)酵液使酒呈現(xiàn)深紅色；酸性重鉻酸鉀遇酒精發(fā)生的顏色變化是由橙色變?yōu)榛揖G色。
2．(2021·吉林吉林市·高三模擬)泡菜、酸奶、啤酒等食品，都是利用微生物發(fā)酵工程生產(chǎn)的，極大地滿足了人對飲食多元化發(fā)展的需求，體現(xiàn)了我國飲食文化的多樣性和豐富性。請回答下列問題：(1)泡菜與酸奶進行發(fā)酵所用的菌種都是__________，其異化作用類型是__________。(2)食物中的亞硝酸鹽絕大部分隨人體尿液排出，其余的在特定條件下可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹掳┪颻_________。為此，泡菜發(fā)酵期間，要用__________法定期檢測亞硝酸鹽含量。
乳酸菌
厭氧型
亞硝胺
比色法
(3)同學猜測制作酸奶的過程中也可能會產(chǎn)生亞硝酸鹽，因此他在酸奶的原料(鮮奶)和酸奶中分別加入有關顯色液，如果________________ __________________，說明酸奶制作過程會產(chǎn)生亞硝酸鹽。(4)很多同學嘗試居家制作泡菜或酸奶，發(fā)現(xiàn)容器、蔬菜等雖未進行嚴格滅菌，而在發(fā)酵過程中一般不會出現(xiàn)其他雜菌大量繁殖，其原因是_____________________________________________________________________。
鮮奶中無玫瑰紅，
酸奶呈現(xiàn)玫瑰紅色
乳酸菌產(chǎn)生較多乳酸，無氧、酸性環(huán)境使大多數(shù)微生物無法生存(受到抑制)
(5)某同學在泡菜制作過程中，對亞硝酸鹽含量峰值隨時間變化的關系進行實驗探索，結(jié)果如圖所示。實驗結(jié)果說明NaCl濃度越高，______________________________________。
亞硝酸鹽含量峰值越低，出現(xiàn)時間越晚
【解析】　(1)參與泡菜和酸奶制作的微生物是乳酸菌。乳酸菌的代謝類型為異養(yǎng)厭氧型；其同化作用類型為異養(yǎng)型，異化作用類型為厭氧型。(2)食物中的亞硝酸鹽絕大部分隨人體尿液排出，其余的在適宜的pH、溫度和特定的微生物條件下可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹掳┪飦喯醢贰Ｒ虼耍枰谂莶税l(fā)酵期間定期檢測亞硝酸鹽的含量，以便確定合適的食用時間，亞硝酸鹽的測定通常用比色法定期檢測。(3)同學猜測制作酸奶的過程中也可能會產(chǎn)生亞硝酸鹽，根據(jù)亞硝酸鹽的測定原理可知，該同學在酸奶的原料(鮮奶)和酸奶中分別加入有關顯色液，如果前者無玫瑰紅色
而后者表現(xiàn)為玫瑰紅色，說明酸奶制作過程會產(chǎn)生亞硝酸鹽。(4)很多同學嘗試居家制作泡菜或酸奶，雖然所用的容器、蔬菜等都未進行嚴格滅菌，但在發(fā)酵過程中一般不會出現(xiàn)其他雜菌大量繁殖的情況，因為乳酸菌發(fā)酵的條件是無氧，且在發(fā)酵過程中產(chǎn)生乳酸，使發(fā)酵液呈酸性，而在無氧、酸性的環(huán)境中很少有微生物能正常生長繁殖。(5)圖示的結(jié)果說明隨著腌制時間的延長，泡菜中亞硝酸鹽含量先上升而后下降，同時還能看出，隨著NaCl濃度的升高亞硝酸鹽的含量下降且增加的速度減慢。
3．(2021·湖南衡陽市八中高三模擬)營養(yǎng)缺陷型菌株就是在人工誘變或自發(fā)突變后，微生物細胞代謝調(diào)節(jié)機制中的某些酶被破壞，使代謝過程中的某些合成反應不能進行的菌株。這種菌株能積累正常菌株不能積累的某些代謝中間產(chǎn)物，為工業(yè)生產(chǎn)提供大量的原料產(chǎn)物。以下是實驗人員利用影印法初檢氨基酸缺陷型菌株的過程。
(1)圖中基本培養(yǎng)基與完全培養(yǎng)基存在差異的成分是__________。根據(jù)用途分類，圖中基本培養(yǎng)基屬于________(填“選擇”或“鑒別”)培養(yǎng)基。(2)進行過程②培養(yǎng)前，應先將絲絨布轉(zhuǎn)印至________(填“基本”或“完全”)培養(yǎng)基上，原因是___________________________________ _____________。(3)利用影印法培養(yǎng)的優(yōu)點是不同培養(yǎng)基中同種菌株的接種位置相同，所以，挑取__________(填“菌落A”或“菌落B”)即為所需的氨基酸缺陷型菌株。
氨基酸
選擇
基本
防止將特定營養(yǎng)成分從完全培養(yǎng)基帶
入基本培養(yǎng)基
菌落A
(4)統(tǒng)計菌落種類和數(shù)量時要每隔24 h觀察統(tǒng)計一次，直到各類菌落數(shù)目穩(wěn)定，以防止培養(yǎng)時間不足導致________________________，或培養(yǎng)時間太長導致________________________________________________ ___________________。鑒定菌落種類的重要依據(jù)是________________ ______________________。
遺漏菌落的種類和數(shù)目
菌落粘連影響計數(shù)、培養(yǎng)基表面干燥脫水、微生物衰
敗菌落特征不易觀察
菌落的大小、形
狀、顏色和表面情況等
【解析】　(1)完全培養(yǎng)基是一種在基本培養(yǎng)基內(nèi)加入一些富含氨基酸、維生素和堿基之類的天然物質(zhì)，即加入生長因子而制成的營養(yǎng)基，可用來滿足微生物的各種營養(yǎng)缺陷型菌株的生長需要，所以圖中基本培養(yǎng)基與完全培養(yǎng)基存在差異的成分是氨基酸。選擇培養(yǎng)基是依據(jù)某些微生物對某些物質(zhì)的特殊需求或抗性而設計；鑒別培養(yǎng)基是能產(chǎn)生特定的顏色或其他變化，所以根據(jù)用途分類，圖中基本培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基。(2)進行過程②培養(yǎng)時，應先將絲絨布轉(zhuǎn)印至基本培養(yǎng)基上，原因是防止將特定營養(yǎng)成分從完全培養(yǎng)基帶入基本培養(yǎng)基。(3)在基本培養(yǎng)基
中，氨基酸缺陷型菌株不能生長，而在完全培養(yǎng)基中能夠生長，因此圖中菌落A應該為氨基酸缺陷型菌株。(4)為了防止培養(yǎng)時間較短或過長造成的影響，所以統(tǒng)計菌落種類和數(shù)量時要每隔24 h觀察統(tǒng)計一次，直到各類菌落數(shù)目穩(wěn)定，目的就是防止培養(yǎng)時間不足導致遺漏菌落的種類和數(shù)目，或培養(yǎng)時間太長導致菌落粘連影響計數(shù)、培養(yǎng)基表面干燥脫水、微生物衰敗菌落特征不易觀察。鑒定菌落種類的重要依據(jù)是菌落的大小、形狀、顏色和表面情況等。
考點二　酶的研究與應用(實驗與探究能力)
1．圖解酶的應用和固定化
2．要句識記：加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉，目前常用的酶制劑有四類：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶。其中應用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。
1．(2021·全國甲卷，37)加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉。某同學通過實驗比較了幾種洗衣粉的去漬效果(“＋”越多表示去漬效果越好)，實驗結(jié)果見下表。
根據(jù)實驗結(jié)果回答下列問題：(1)加酶洗衣粉A中添加的酶是__________；加酶洗衣粉B中添加的酶是__________；加酶洗衣粉C中添加的酶是__________________。(2)表中不宜用于洗滌蠶絲織物的洗衣粉有______________________ ____，原因是________________________________________________。(3)相對于無酶洗衣粉，加酶洗衣粉去漬效果好的原因是________________________________________________________________________________________。
蛋白酶
脂肪酶
蛋白酶和脂肪酶
加酶洗衣粉A和加酶洗衣
粉C
蠶絲織物的主要成分是蛋白質(zhì)，會被蛋白酶催化水解
酶可以將大分子有機物分解為小分子有機物，小分子有機物易溶于水，從而將污漬與洗滌物分開
(4)關于酶的應用，除上面提到的加酶洗衣粉外，固定化酶也在生產(chǎn)實踐中得到應用，如固定化葡萄糖異構酶已經(jīng)用于高果糖漿生產(chǎn)。固定化酶技術是指________________________________________________。固定化酶在生產(chǎn)實踐中應用的優(yōu)點是______________________________ _________________________________________________________________________________________________(答出1點即可)。
利用物理或化學方法將酶固定在一定空間內(nèi)的技術
固定在載體上的酶可以被反復利用，可降低生產(chǎn)成本(或產(chǎn)物容易分離，可提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，或固定化酶穩(wěn)定性好，可持續(xù)發(fā)揮作用)
【解析】　(1)從表格中信息可知，加酶洗衣粉A對血漬的洗滌效果比對照組的無酶洗衣粉效果好，而血漬含有大分子蛋白質(zhì)，因此，加酶洗衣粉A中添加的酶是蛋白酶，同理，加酶洗衣粉B中添加的酶是脂肪酶；加酶洗衣粉C對血漬和油漬的洗滌效果比無酶洗衣粉好，油漬中有脂肪，因此，加酶洗衣粉C中添加的酶是蛋白酶和脂肪酶。(2)蠶絲織物中有蛋白質(zhì)，因此，表中不宜用于洗滌蠶絲織物的洗衣粉有加酶洗衣粉A、加酶洗衣粉C，原因是蠶絲織物主要成分是蛋白質(zhì)，會被蛋白酶催化水解。(3)據(jù)分析可知，相對于無酶洗衣粉，加酶洗衣粉去漬效果好的
原因是：酶可以將大分子有機物分解為小分子有機物，小分子有機物易溶于水，從而將污漬與洗滌物分開。(4)固定化酶技術是指利用物理或化學方法將酶固定在一定空間內(nèi)的技術，酶既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)物分離，所以固定在載體上的酶還可以被反復利用。所以固定化酶在生產(chǎn)實踐中應用的優(yōu)點是：降低生產(chǎn)成本(或產(chǎn)物容易分離，可提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，或固定化酶穩(wěn)定性好，可持續(xù)發(fā)揮作用)。
2．(2020·全國Ⅱ卷)研究人員從海底微生物中分離到一種在低溫下有催化活性的α－淀粉酶A3，并對其進行了研究。回答下列問題：(1)在以淀粉為底物測定A3酶活性時，既可檢測淀粉的減少，檢測應采用的試劑是______，也可采用斐林試劑檢測___________________的增加。(2)在A3的分離過程中可采用聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測其純度，通常會在凝膠中添加SDS，SDS的作用是___________________________ ___________和____________________。
碘液
還原糖(或葡萄糖)
消除蛋白質(zhì)所帶凈電荷對遷移
率的影響
使蛋白質(zhì)發(fā)生變性
(3)本實驗中，研究人員在確定A3的最適pH時使用了三種組分不同的緩沖系統(tǒng)，結(jié)果如圖所示。某同學據(jù)圖判斷，緩沖系統(tǒng)的組分對酶活性有影響，其判斷依據(jù)是________________________________________ __________________。
在pH相同時，不同緩沖系統(tǒng)條件下所測得
的相對酶活性不同
(4)在制備A3的固定化酶時，一般不宜采用包埋法，原因是______________________________________(答出1點即可)。
酶分子體積小，容易從包埋材料中漏出
【解析】　本題主要考查化合物的檢測、蛋白質(zhì)的分離、pH對酶活性的影響以及固定化酶技術。(1)α－淀粉酶A3催化淀粉水解生成葡萄糖，可用碘液檢測淀粉的減少量，也可采用斐林試劑檢測還原糖的生成量。(2)蛋白質(zhì)在聚丙烯酰胺凝膠中遷移的速率取決于它所帶凈電荷的多少以及分子的大小等因素。為了消除凈電荷對遷移率的影響，加入SDS，還能使蛋白質(zhì)發(fā)生變性。(3)在pH分別為7.5和9.0時，不同緩沖系統(tǒng)條件下所測得的相對酶活性都不同。(4)細胞多采用包埋法固定化，而酶分子體積小，容易從包埋材料中漏出，更適合采用化學結(jié)合和物理吸附法固定化。
答題策略：區(qū)分直接使用酶、固定化酶和固定化細胞
1．(2020·全國卷Ⅲ)水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋等?；卮鹣铝袉栴}：(1)制作果汁時，可以使用果膠酶、纖維素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、________________________(答出2種即可)。纖維素酶可以分解植物__________(填“細胞膜”或“細胞壁”)中的纖維素。
果膠分解酶、果膠酯酶
細胞壁
(2)用果膠酶處理果泥時，為了提高出汁率，需要控制反應的溫度，原因是__________________________________________________ ____________。(3)現(xiàn)有甲乙丙三種不同來源的果膠酶，某同學擬在果泥用量、溫度、pH等所有條件都相同的前提下比較這三種酶的活性。通常，酶活性的高低可用______________________________________________ _______________________來表示。
溫度對果膠酶活性有影響，在最適溫度下酶活性最高，
出汁率最高
在一定條件下，單位時間內(nèi)、單位體積中反應物的
消耗量或者產(chǎn)物的增加量
(4)獲得的果汁(如蘋果汁)可以用來制作果酒或者果醋，制作果酒需要______菌，這一過程中也需要O2，O2的作用是________________ _________________。制作果醋需要醋酸菌，醋酸菌屬于________(填“好氧”或“厭氧”)細菌。
酵母
促進有氧呼吸，
使酵母菌大量繁殖
好氧
【解析】　(1)由分析可知，果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。植物細胞壁由纖維素和果膠構成，故可用纖維素酶分解細胞壁。(2)酶發(fā)揮催化作用需要適宜的溫度和pH條件，在最適溫度下，果膠酶的活性最高，出汁率最高。(3)酶的活性是指酶催化一定化學反應的能力，酶活性的高低可以用在一定條件下，單位時間內(nèi)、單位體積中反應物的消耗量或者產(chǎn)物的增加量來表示。(4)由分析可知，果酒的制作離不開酵母菌，在初期通入氧氣，可以促進酵母菌的有氧呼吸，使其大量繁殖；醋酸菌是一種好氧細菌。
2．(2021·太原市山西大附中高三模擬)新冠肺炎疫情警示人們要養(yǎng)成良好的生活習慣，提高公共衛(wèi)生安全意識，戴口罩可以減少病原微生物通過飛沫在人與人之間的傳播。為加快廢棄口罩的處理，避免污染環(huán)境，某科研團隊準備從土壤中篩選出能高效降解一次性口罩(熔噴布)的細菌(不分解瓊脂)，請回答下列問題。
(1)培養(yǎng)基的配置和滅菌：根據(jù)目標微生物的特性，配置相應的培養(yǎng)基，熔噴布主要成分為聚丙烯纖維(PP，組成僅含有C、H兩種元素)，用于篩選的固體培養(yǎng)基除需加入經(jīng)過處理的聚丙烯粉末作為____________外，還應加入水、氮源、無機鹽和瓊脂等。配置好后，進行高壓蒸汽滅菌，影響高壓蒸汽滅菌效果的因素有_____________ _______________________________________________等(答出2點即可)。
唯一碳源
溫度、壓力、
滅菌時間，以及滅菌材料和數(shù)量、鍋內(nèi)空氣含量等
(2)目的菌的獲取、選擇、擴大培養(yǎng)：目的細菌大多分布在距地表約5 cm～10 cm的潮濕土壤層，因此土壤取樣時，一般____________ ____________________。在培養(yǎng)基中加入能與PP結(jié)合而顯色的染色劑，目的菌的作用可使目的菌落周圍出現(xiàn)透明圈，應當選擇____________________________的菌落作為目的菌群，接種于液體培養(yǎng)基中再進行擴大培養(yǎng)。(3)若要測定土壤中能降解一次性口罩(熔噴布)的細菌細胞數(shù)，請寫出主要實驗步驟____________________________________________ ________。
鏟去表層土
壤(或取相應位置)
透明圈直徑比菌落直徑比值大
取淤泥加入無菌水，涂布到相應培養(yǎng)基上，培養(yǎng)
后計數(shù)
(4)工業(yè)化使用：已知目的菌分解PP需要多種酶的共同參與，目的菌比酶分子大得多，工廠化降解PP時，通常采用________法來固定目的菌。影響目的菌降解熔噴布效果的因素有溫度、pH以及_________________________________________________________等(答出兩點即可)。
包埋
目的菌降解PP的能力、目的菌的濃度、熔噴布材質(zhì)、處理時間
【解析】　(1)根據(jù)題干信息分析可知，該實驗的目的是從土壤中篩選出能高效降解一次性口罩(熔噴布)的細菌(不分解瓊脂)，且熔噴布主要成分為聚丙烯纖維，因此篩選所用的固體培養(yǎng)基應該以經(jīng)過處理的聚丙烯粉末作為唯一碳源，同時培養(yǎng)基中還應該具有的成分是水、氮源、無機鹽和瓊脂等；微生物培養(yǎng)基常用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌，影響滅菌效果的因素有溫度、壓力、滅菌時間、滅菌材料和數(shù)量、鍋內(nèi)空氣含量等。(2)由于目的細菌大多分布在距地表約5 cm～10 cm的潮濕土壤層，因此土壤取樣時一定要鏟去表層土壤。在培養(yǎng)基
中加入能與PP結(jié)合而顯色的染色劑，而目的菌能夠?qū)P分解，進而在目的菌周圍形成透明圈，目的菌分解PP的能力越強，透明圈越大，因此應該選擇透明圈直徑比菌落直徑比值大的菌落作為目的菌群，接種于液體培養(yǎng)基中再進行擴大培養(yǎng)。(3)要測定淤泥中能降解一次性口罩(熔噴布)的細菌的細胞數(shù)，可以取淤泥加無菌水制成菌懸液，稀釋涂布到相應培養(yǎng)基上，培養(yǎng)后進行計數(shù)。(4)固定化常用的方法有物理吸附法、化學結(jié)合法和包埋法，由于目的菌比酶分子大得多，因此常用包埋法進行固定；影響目的菌降解熔噴布效果的因素有溫度、pH、目的菌降解PP的能力、目的菌的濃度、熔噴布材質(zhì)、處理時間等。
3．(2021·廣東高三其他模擬)蘋果醋是當下流行的風味飲品，是蘋果汁經(jīng)發(fā)酵后，再添加適量蘋果汁等原料而制成的飲品。蘋果醋中的乙酸有軟化血管、降低血壓，能有效預防高血壓和心腦血管疾病。下圖是蘋果醋飲品的工廠生產(chǎn)過程圖?；卮鹣铝杏嘘P問題：
(1)得到果醋醪液需要經(jīng)過兩次發(fā)酵，發(fā)酵②需要的發(fā)酵條件是____________________________(寫出2點)。(2)工廠化生產(chǎn)中可以用固定化酵母細胞進行發(fā)酵①過程，一般采用的固定化技術是__________，發(fā)酵①過程用固定化細胞技術而不用固定化酶技術的原因是________________________________________ ____________________________________________。與游離酵母進行發(fā)酵相比，固定化酵母細胞進行發(fā)酵的優(yōu)點是___________________ ___________________________________________________。
通入氧氣或空氣、30～35 ℃
包埋法
酒精發(fā)酵需要一系列酶催化，只有固定化細
胞才可以固定一系列酶，并催化一系列化學反應
酵母細胞可以重復
利用，降低成本；便于與發(fā)酵液的分離，提高產(chǎn)品品質(zhì)等
(3)蘋果醋含有較高濃度的乙酸，能夠引起___________________ _________，導致細菌死亡，使得大多數(shù)微生物不能生長繁殖，但市場保質(zhì)期內(nèi)的蘋果醋飲品有時會發(fā)生“變質(zhì)”問題。某同學分析出現(xiàn)“變質(zhì)”的原因可能如下：①可能在灌裝或包裝過程中無菌操作不夠規(guī)范，引起了耐酸性細菌污染；②兩次無菌操作采用______________，雖然使得飲品風味口感保持不變，但不能殺死耐熱性微生物；③蘋果濃縮汁中出現(xiàn)了食品污染常見的某種桿菌，在不利條件下形成芽孢或孢子，在條件適宜時其大量繁殖，引起變質(zhì)。
細菌蛋白質(zhì)變性、細
菌失水
巴氏消毒法
【解析】　(1)發(fā)酵②為經(jīng)中間酵液成為果醋醪液的過程，該過程主要利用醋酸菌的發(fā)酵作用，醋酸菌為好氧菌，故制作時需要不斷通入氧氣，且其適宜溫度是30～35 ℃。(2)酵母細胞因為體積大不容易被吸附，因此一般用包埋法進行固定；因酒精發(fā)酵需要一系列酶催化，只有固定化細胞才可以固定一系列酶，并催化一系列化學反應，故發(fā)酵①過程用固定化細胞技術而不用固定化酶技術；與游離酵母進行發(fā)酵相比，固定化酵母細胞進行發(fā)酵的優(yōu)點是酵母細胞可以重復利
用，降低成本；便于與發(fā)酵液的分離，提高產(chǎn)品品質(zhì)等。(3)蘋果醋中有較高濃度的乙酸，可能引起細菌蛋白質(zhì)變性(高溫、強酸、強堿等均可能引起)，也可能因為滲透壓高而引起細菌細胞失水，而導致細菌死亡；市場保質(zhì)期內(nèi)的蘋果醋飲品有時會發(fā)生“變質(zhì)”問題，原因可能有：①在灌裝或包裝過程中無菌操作不夠規(guī)范；②兩次無菌操作采用巴氏消毒法(溫度較低，適用于一些不耐高溫的液體如牛奶)；③蘋果濃縮汁中出現(xiàn)了食品污染常見的某種桿菌。
考點三　蛋白質(zhì)和植物有效成分的提取與分離(實驗與探究能力)
1．圖解蛋白質(zhì)的提取與分離
2．總結(jié)植物有效成分提取的3種方法
常用物質(zhì)分離方法：①分離油水混合物：分液法。②除去固體物和殘渣：過濾法。③除去液體中質(zhì)量較小的固體殘留物：離心法。④除去芳香油中的殘留水分：加入無水硫酸鈉后過濾。⑤除去萃取液中的有機溶劑：蒸餾法。
(2017·全國Ⅲ，37)綠色植物甲含有物質(zhì)W，該物質(zhì)為無色針狀晶體，易溶于極性有機溶劑，難溶于水，且受熱、受潮易分解。其提取流程為：植物甲→粉碎→加溶劑→振蕩→收集提取液→活性炭處理→過濾去除活性炭→蒸餾(含回收溶劑)→重結(jié)晶→成品?；卮鹣铝袉栴}：
(1)在提取物質(zhì)W時，最好應選用的一種原料是________(填“高溫烘干”“晾干”或“新鮮”)的植物甲，不宜選用其他兩種的原因是__________________________________________________________ _______________________________________________________________________。(2)提取物質(zhì)W時，振蕩的作用是________________________。(3)活性炭具有很強的吸附能力，在提取過程中，用活性炭處理提取液的目的是______________________。
晾干
高溫烘干過程中，植物甲中的物質(zhì)W易被破壞；新鮮的植物甲含水量高，用于提取的極性有機溶劑會被水稀釋，進而降低對物質(zhì)W的提取效果
使原料和溶劑充分混勻
去除提取液中的色素
(4)現(xiàn)有丙酮(沸點56 ℃)、乙醇(沸點約78 ℃)兩種溶劑，在提取物質(zhì)W時，應選用丙酮作為提取劑，理由是_______________________ ___________________。(5)該實驗操作過程中應注意的事項是________________________ _____(答出兩點即可)。
丙酮沸點低于乙醇，蒸
餾時物質(zhì)W分解較少
在溫度較低的情況下操作；
防火
【解析】　(1)因高溫烘干過程中，植物甲中的物質(zhì)W易被破壞；新鮮的植物甲含水量高，用于提取的極性有機溶劑會被水稀釋，進而降低對物質(zhì)W的提取效果。所以在提取物質(zhì)W時，最好應選用的原料是晾干的植物甲。(2)振蕩使原料和溶劑充分混勻。(3)根據(jù)題意，活性碳具有吸附能力，雜質(zhì)色素容易被吸附。(4)丙酮(沸點56 ℃)、乙醇(沸點約78 ℃)兩種溶劑，由于丙酮沸點相對較低，而溫度過高會導致物質(zhì)W分解，所以在提取物質(zhì)W時，應選用丙酮作提取劑。(5)該實驗操作過程中應注意的事項包括在溫度較低的情況下操作，防火，控制處理的時間等。
思維延伸：判斷正誤(1)植物芳香油的提取方法有蒸餾、壓榨和萃取等，根據(jù)提取的芳香油的用途選擇提取的方法(　 )(2)用柑橘和檸檬作為材料不適合用水中蒸餾的方法進行提取(　 )(3)萃取是利用了芳香油易溶于有機溶劑的特性進行提取的一種方法(　 )
×
√
√
(4)由于胡蘿卜素易溶于石油醚等有機溶劑中，所以可以采用萃取的方法進行提取(　 )(5)蒸餾法的實驗原理是利用水將芳香油溶解出來，再把水蒸發(fā)掉，剩余的就是芳香油(　 )(6)影響萃取效率的因素除了萃取劑的性質(zhì)和使用量之外，還有原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時間等(　 )
√
×
√
1．(2021·吉林高三月考)回答與胡蘿卜素有關的問題：(1)胡蘿卜含有的胡蘿卜素中，最主要的是________________(填“α－胡蘿卜素”“β－胡蘿卜素”或“γ－胡蘿卜素”)，該胡蘿卜素在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變成兩分子____________，后者缺乏會引起人在弱光下視物不清的病癥，該疾病稱為__________，胡蘿卜素是____________(填“揮發(fā)性”或“非揮發(fā)性”)物質(zhì)。
β－胡蘿卜素
維生素A
夜盲癥
非揮發(fā)性
(2)工業(yè)生產(chǎn)上，用養(yǎng)殖的巖藻作為原料提取胡蘿卜素時，________(填“需要”或“不需要”)將新鮮的巖藻干燥。(3)現(xiàn)有乙醇和乙酸乙酯兩種溶劑，應選用其中____________作為胡蘿卜素的萃取劑，不選用另外一種的理由是________________________ ___________________________________________。
需要
乙酸乙酯
萃取胡蘿卜素的有機溶劑
不與水混溶，而乙醇雖為有機溶劑但和水混溶
【解析】　(1)胡蘿卜含有的胡蘿卜素中，最主要的是β－胡蘿卜素，該胡蘿卜素在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變成兩分子維生素A；維生素A缺乏會引起人在弱光下視物不清的病癥，稱為夜盲癥。胡蘿卜素是非揮發(fā)性物質(zhì)。(2)工業(yè)生產(chǎn)上，用養(yǎng)殖的巖藻作為原料提取胡蘿卜素時，需要將新鮮的巖藻干燥。(3)萃取胡蘿卜素的萃取劑要有較高的沸點，能充分溶解胡蘿卜素，且與水不混溶。乙酸乙酯是水不溶性有機溶劑，因此應選用乙酸乙酯作為胡蘿卜素的萃取劑。胡蘿卜素雖然能溶于乙醇中，但乙醇是水溶性有機溶劑，若選用乙醇作為胡蘿卜素的萃取劑，在萃取過程中，因能與水混溶而影響萃取的效果，所以不能選用乙醇作萃取劑。
2．血紅蛋白是人和其他脊椎動物紅細胞的主要組成成分，負責血液中O2或CO2的運輸。請根據(jù)血紅蛋白的提取和分離流程圖回答問題。
(1)將實驗流程補充完整：A為__________________，B為________ ____________。凝膠色譜法是根據(jù)______________________而達到蛋白質(zhì)分離的有效方法。(2)洗滌紅細胞的目的是去除______________________，洗滌次數(shù)過少，無法除去____________；離心速度過高和時間過長會使____________________________。釋放血紅蛋白的過程中起作用的是________________。(3)在洗脫過程中加入物質(zhì)的量濃度為20 mmol/L的磷酸緩沖液(pH為7.0)的目的是________________________________________________ __________，如果紅色區(qū)帶__________________說明色譜柱制作成功。
血紅蛋白的釋放
樣品的
加入和洗脫
相對分子質(zhì)量的大小
雜蛋白(血漿蛋白)
血漿蛋白
白細胞和淋巴細胞一同沉淀
蒸餾水和甲苯
準確模擬生物體內(nèi)的生理環(huán)境，保持體外的pH和體內(nèi)
的一致
均勻一致地移動
【解析】　(1)樣品處理及粗分離過程為：紅細胞的洗滌→血紅蛋白的釋放→分離血紅蛋白溶液→透析，所以A表示血紅蛋白的釋放；凝膠色譜操作的順序是：凝膠色譜柱的制作，凝膠色譜柱的裝填和樣品的加入和洗脫，所以B表示樣品的加入和洗脫。凝膠色譜法的原理是相對分子質(zhì)量大的分子通過多孔凝膠顆粒的間隙，路程短，流動快；相對分子質(zhì)量小的分子穿過多孔凝膠顆粒內(nèi)部，路程長，流動慢。(2)洗滌紅細胞的目的是去除雜蛋白，釋放血紅蛋白的過程是讓紅細胞吸水漲破。如果分層不明顯，可能是洗滌次數(shù)少，未能除去血漿蛋白。此外，離心速度
過高和時間過長，會使白細胞和淋巴細胞一同沉淀，也得不到純凈的紅細胞，影響后續(xù)血紅蛋白的提取純度。重復洗滌三次，直至上清液中沒有黃色，表明紅細胞已洗滌干凈。因為甲苯是表面活性劑的一種，可將細胞膜溶解，從而使細胞破裂。(3)磷酸緩沖液(pH為7.0)能夠準確模擬生物體內(nèi)的生理環(huán)境，保持體外的pH和體內(nèi)的一致。如果凝膠色譜柱裝填得很成功，分離操作也正確，就能清楚地看到血紅蛋白的紅色區(qū)帶均勻、狹窄、平整，隨著洗脫液緩慢流出；如果紅色區(qū)帶歪曲、散亂、變寬，說明分離的效果不好，這與凝膠色譜柱的裝填有關。
3．(2021·寧夏銀川高三其他模擬)研究發(fā)現(xiàn)細胞色素P450是動物體內(nèi)一種重要的藥物代謝酶，其對某些藥物發(fā)揮作用或解除藥物毒性具有重要作用?？蒲腥藛T從菊科植物艾草中提取艾草精油，用于研究艾草精油對小鼠體內(nèi)細胞色素P450基因表達的影響，以便開展有關藥物臨床運用試驗。實驗內(nèi)容如下：實驗1：提取艾草精油將艾草葉粉碎成粉末與蒸餾水按120于圓底燒瓶中浸泡，加熱回流提取2次，每次1 h，收集到艾草精油。
實驗2：檢測各組細胞色素P450含量，將健康成年小鼠隨機分為對照組和實驗組，對照組小鼠灌胃一定量的0.1%的吐溫(增溶劑)，實驗組小鼠做X處理，每組每日各處理2次。連續(xù)處理3日后，取小鼠肝臟組織，測定細胞色素P450含量。請分析回答：(1)實驗1中提取艾草精油的方法是__________________________，采用此方法的理由有__________________________________。艾草精油出油率的計算公式是______________________。
水中蒸餾(水蒸氣蒸餾)
精油化學性質(zhì)穩(wěn)定、有較強揮發(fā)性
精油質(zhì)量/原料質(zhì)量
(2)實驗2中實驗組“X”處理為　灌胃等量的0.1%吐溫和艾草精油混合液　?？蒲腥藛T根據(jù)蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量大小從樣品細胞中分離細胞色素P450，可采用的方法是______________，樣品中先分離出來的蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量應該________(填“較小”或“較大”)；若要對分離到的細胞色素P450進行分子量測定，常用的方法是______________________________。(3)若實驗2的結(jié)果表明，艾草精油對細胞色素P450表達量具有明顯的抑制作用，可推測艾草精油________(填“能”或“不能”)與以細胞色素P450為主要代謝酶的藥物同時使用。
凝膠色譜法
較大
SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳
不能
【解析】　(1)實驗1中提取艾草精油的方法是水蒸氣蒸餾法，采用此方法的理由是艾草精油化學性質(zhì)穩(wěn)定、有較強揮發(fā)性。艾草精油出油率的計算公式是精油質(zhì)量/原料質(zhì)量。(2)根據(jù)實驗的單一變量原則，實驗2中實驗組“X”處理為灌胃等量的0.1%吐溫和艾草精油混合液。根據(jù)蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量大小從樣品細胞中分離細胞色素P450，可采用的方法是凝膠色譜法，樣品中先分離出來的蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量應該較大；若要對分離到的細胞色素P450進行分子量測定，常用的方法是SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳。(3)若實驗2的結(jié)果表明，艾草精油對細胞色素P450表達量具有明顯的抑制作用，可推測艾草精油不能與以細胞色素P450為主要代謝酶的藥物同時使用。
1．(2021·德州模擬)如圖為啤酒釀造的流程圖，請回答與啤酒釀造有關的問題：(1)大麥在釀造前要經(jīng)過發(fā)芽過程制備成麥芽，目的是提高大麥中各種水解酶的含量和________________。但發(fā)芽時間不宜過長，原因是__________________________。
葡萄糖的含量
減少種子中有機物的消耗
(2)麥芽粉碎和糖化可將麥芽中的非水溶性組分轉(zhuǎn)化成水溶性組分，是啤酒發(fā)酵過程中的重要步驟。糖化的主要過程是水解淀粉，參與該過程的水解酶最適溫度以及產(chǎn)物信息如表：其中糊精不可作為發(fā)酵底物，酵母發(fā)酵時底物使用的先后順序是葡萄糖＞麥芽糖＞麥芽三糖，因此，若想獲得低乙醇含量的啤酒，糖化時應如何控制溫度？_________________________。
控制溫度在72～75 ℃
(3)為避免發(fā)酵過程產(chǎn)生過多的副產(chǎn)物從而導致啤酒風味不佳，麥汁發(fā)酵多在低溫環(huán)境下進行。此外，發(fā)酵設備還需配有冷卻裝置，這是因為____________________________________________________________ ________________________________________________。【解析】　(1)釀酒的原理是利用了酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生乙醇的特點，無氧呼吸的原料主要是葡萄糖，大麥在釀造前要經(jīng)過發(fā)芽過程制備成麥芽，目的是提高大麥中各種水解酶的含量和葡萄糖的含量，但發(fā)芽時間不宜過長，以減少種子中有機物的消耗。(2)糊精不可作為發(fā)酵底物，酵母發(fā)酵時底物使用的優(yōu)先順序是葡萄糖＞麥芽糖＞麥芽三糖，因
酵母菌消耗的糖所釋放的能量中，一部分用于合成ATP，供細胞生命活動利用，其余絕大部分能量以熱能的形式散失
此，若想獲得低乙醇含量的啤酒，應該使淀粉水解產(chǎn)物中糊精的含量增加，葡萄糖和麥芽糖的含量減少，因此該過程中應該保證α淀粉酶的活性，降低β淀粉酶的活性，又因為α淀粉酶的最適溫度在72～75 ℃，β淀粉酶的最適溫度在62～65 ℃，所以糖化時應控制溫度在72～75 ℃，此時α淀粉酶的活性最高，β淀粉酶的活性降低。(3)發(fā)酵設備還需配有冷卻裝置是因為酵母菌消耗的糖所釋放的能量中，一部分用于合成ATP，供細胞生命活動利用，其余絕大部分能量以熱能的形式散失，散失的這些熱能會使發(fā)酵裝置變熱，所以發(fā)酵設備還需配有冷卻裝置。
2．(2021·鄭州市·河南省實驗中學高三其他模擬)為了獲得耐熱耐輻射微生物資源，某生物興趣小組在新疆庫木塔格沙漠某區(qū)域取樣，利用常規(guī)平板分離方法進行分離培養(yǎng)，定向篩選出耐高溫耐輻射菌株，實驗流程如下，分析并回答下列問題：(1)生物興趣小組選擇在該區(qū)域取樣的原因是___________________ _____________。篩選出的耐高溫輻射菌與釀酒酵母相比在遺傳信息表達過程中的特點是______________________________________。
該區(qū)域溫度較高、遭
受輻射較強
轉(zhuǎn)錄和翻譯可在同一時間和空間中進行
(2)配制LB肉湯培養(yǎng)基需添加一定量的NaCl，其目的是_________ ____________________________________________，對LB肉湯培養(yǎng)基一般采用______________滅菌；馴化培養(yǎng)過程中，對活菌純化并計數(shù)的方法是__________________，測得的活菌數(shù)往往比實際值______，原因是______________________________________________________。(3)某同學為探究已純化的菌株能否分解纖維素，他將此菌株接種在纖維素分解菌選擇培養(yǎng)基上，一段時間后，培養(yǎng)基上出現(xiàn)了菌落，該同學認為此菌株能分解纖維素，但其他的同學并不認同他的觀點，你認為他們的理由是________________________________。
為微生物
提供無機鹽(為微生物提供無機鹽，調(diào)節(jié)滲透壓)
高壓蒸汽法
稀釋涂布平板法
低
兩個或多個細胞連在一起時，平板上只能觀察到一個菌落
實驗缺少空白對照；操作不規(guī)范
【解析】　(1)要獲得耐熱耐輻射微生物資源，必須要在相應的環(huán)境中尋找，新疆庫木塔格沙漠某區(qū)域溫度較高、遭受輻射較強，故適宜取樣。釀酒酵母為真核生物，轉(zhuǎn)錄后mRNA進入細胞質(zhì)開始翻譯，而篩選出的耐高溫輻射菌為原核生物，轉(zhuǎn)錄和翻譯可在同一時間和空間中進行。(2)培養(yǎng)基中添加一定量的NaCl，其作用是為微生物提供無機鹽，調(diào)節(jié)滲透壓；對培養(yǎng)基一般采用高壓蒸汽滅菌法滅菌；馴化培養(yǎng)過程中，對活菌純化并計數(shù)的方法是稀釋涂布平板法，這種方法測得的活菌
數(shù)往往比實際值低，是因為涂布培養(yǎng)時常常存在兩個或多個細胞連在一起，而平板上只能觀察到一個菌落。(3)為探究已純化的菌株能否分解纖維素，將此菌株接種在纖維素分解菌選擇培養(yǎng)基上，一段時間后，培養(yǎng)基上出現(xiàn)了菌落。結(jié)合實驗設計要遵循對照實驗的原則分析，該同學的實驗設計中缺乏空白對照組，即不接種該篩選菌株，培養(yǎng)基中是否會出現(xiàn)菌落產(chǎn)生。操作不規(guī)范，應用剛果紅染色法進行檢驗。
3．(2020·四川省高三二模)新冠疫情緩解后，我省各中小學校已陸續(xù)復課。在提倡同學們戴口罩、勤洗手、做好個人防護的同時，為創(chuàng)造一個健康、衛(wèi)生、安全的學習環(huán)境，各學校均定期對校園進行全面消毒。某班興趣小組為檢驗教室門把手的消毒效果，對消毒前后門把手上微生物的數(shù)量進行了檢測，檢測流程和消毒前的檢測結(jié)果如圖所示。請回答：
(1)戴口罩、勤洗手是預防傳染病措施中的________________環(huán)節(jié)。(2)檢測前需制備培養(yǎng)基。培養(yǎng)基是指按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的____________，配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)，培養(yǎng)基的成分一般含有______________、水和無機鹽。(3)由圖中培養(yǎng)結(jié)果可知，檢測中接種微生物的方法為__________________；通過觀察菌落的____________________________ (答出兩個)等特征，可對門把手上存在的微生物進行初步鑒定。
切斷傳播途徑
不同需求
碳源、氮源
稀釋涂布平板法
形狀、大小、隆起程度、顏色
(4)要計算消毒前門把手單位面積的微生物數(shù)量，除圖中所示信息外，還需要知道________________________________________________ (答出兩個)等數(shù)據(jù)。(5)你認為上述實驗結(jié)果的可信度高嗎？如果你認為可信度高，請說明理由；如果你認為可信度低，請?zhí)岢龈倪M的措施。______________ _____________________________________________________________________________________________________________。
涂布平板時所用的稀釋液的體積、樣品菌液的稀釋倍數(shù)
可信度低。改進措施為：在某一稀釋度下至少要涂布3個平板，確定對照組無菌后，選擇菌落數(shù)在30～300的平板進行記數(shù)，求其平均值
【解析】　(1)傳染病的流行必須具備三個基本環(huán)節(jié)：傳染源、傳播途徑和易感人群。在新冠病毒流行期間，提倡同學們戴口罩、勤洗手的目的是：切斷傳播途徑，以防止病原體擴散。(2)培養(yǎng)基是人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出的供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)。培養(yǎng)基的成分一般含有碳源、氮源、水和無機鹽。(3)根據(jù)培養(yǎng)的效果圖可以判斷：檢測中接種微生物的方法為稀釋涂布平板法。菌落特征包括菌落的形狀、大小、隆起程度和顏色等方面。(4)要計算消毒前門把手單位面積
的微生物數(shù)量，除圖中所示的平板上生長的菌落數(shù)外，還需要知道涂布平板時所用的稀釋液的體積、樣品菌液的稀釋倍數(shù)等數(shù)據(jù)。(5)上述實驗結(jié)果顯示：只涂布了一個平板并統(tǒng)計其菌落數(shù)。由于沒有設置重復組，所以可信度低。為了提高實驗結(jié)果的可信度，統(tǒng)計某一稀釋度下平板上生長的菌落數(shù)時，至少要涂布3個平板，確定對照組無菌后，選擇菌落數(shù)在30～300的平板進行記數(shù)，求其平均值。
4．(2021·湖南長沙市長郡中學高三其他模擬)科研人員利用固定化酵母直接發(fā)酵甜菜汁生產(chǎn)燃料乙醇，下圖1表示相關的工藝流程，圖2為不同固定化酵母接種量對發(fā)酵的影響。請回答下列問題：
(1)圖1的步驟①中，溶化海藻酸鈉時要注意_____________________ ___________________，步驟②中加入果膠酶的原因是_______________ _____________________________________________，步驟④體現(xiàn)了固定化酵母________________________________的優(yōu)點，此外固定化酵母細胞還有哪些優(yōu)點？____________________________________________ ____________________________________。(答出兩條即可)(2)研究表明使用固定化酵母的酒精產(chǎn)量平均值高于游離酵母的對照組，分析其可能的原因是_______________________________________ _______。
小火加熱或間斷加熱，
防止海藻酸鈉焦糊
甜菜汁含有果膠，
因其不溶于水，會影響出汁率，且導致果汁渾濁
容易與產(chǎn)物分離，并能重復使用
固定的是一系列、多種酶；酶在細胞內(nèi)的穩(wěn)定性
高，完整細胞固定化后酶的活性損失少
凝膠珠內(nèi)部容易產(chǎn)生無氧環(huán)境，有利于酒
精發(fā)酵
(3)海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫后才能和酵母混合，原因是____________________________。(4)剛形成的凝膠珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，目的是__________________________________?！窘馕觥俊?1)步驟①中配制海藻酸鈉溶液時要注意小火加熱或間斷加熱，直到海藻酸鈉溶化為止，以防止海藻酸鈉焦糊；步驟②中榨取的甜菜汁含有果膠，因其不溶于水，會影響出汁率，且導致果汁渾濁，因此該步驟使用果膠酶分解果膠，瓦解細胞壁，以提高甜菜汁的出汁率和澄清度。步驟④循環(huán)利用體現(xiàn)了固定化酵母容易與產(chǎn)物分離，并能重復
高溫會導致酵母菌細胞死亡
使膠體聚沉形成穩(wěn)定的凝膠珠結(jié)構
使用的優(yōu)點。此外固定化酵母細胞固定的是一系列、多種酶；酶在細胞內(nèi)的穩(wěn)定性高，完整細胞固定化后酶的活性損失少。(2)固定化的酵母是與凝膠珠結(jié)合，包裹在凝膠珠內(nèi)，與游離的酵母相比，凝膠珠內(nèi)部容易產(chǎn)生無氧環(huán)境，有利于酒精發(fā)酵，所以使用固定化酵母的酒精產(chǎn)量平均值高于游離酵母的對照組。(3)海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫后才能和酵母混合，防止高溫殺死酵母菌。(4)剛形成的凝膠珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，目的是讓凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)構。

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