高考生物二轮复习专题6生物技术与工程第1讲生物技术实践学案含答案

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[考纲要求] 1.微生物的分离和培养(B)。2.某种微生物数量的测定(C)。3.微生物的应用(B)。4.酶在洗涤等方面的应用(B)。5.制备和应用固相化酶(A)。6.发酵食品加工的基本方法(A)。7.实验：(1)探究酶在洗涤方面的作用(b)；(2)酵母细胞的固定化技术(b)；(3)腐乳的制作(a)；(4)果酒和果醋的制作(b)；(5)微生物的分离与培养(b)；(6)DNA的粗提取与鉴定(b)。
1．培养基营养成分的分析方法
(1)虽然各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。
(2)在微生物所需要的化合物中需要量最大的是碳源，新陈代谢同化作用类型的划分也是以是否能合成含碳有机物为依据，能合成含碳有机物的是自养型，反之则为异养型。
(3)对异养微生物来说，含C、H、O、N的有机化合物既是碳源又是氮源。
2．微生物的培养和纯化
(1)为了确定培养基的灭菌是否合格，微生物学实验一般会设置空白对照：随机取若干灭菌后的空白平板培养基在适宜条件下培养一段时间，观察培养基上是否有菌落生成。
(2)观察菌落需用固体培养基，因此培养基要添加琼脂。
(3)倒平板的温度一般在50℃左右较为适宜，温度过高会烫手，温度过低培养基又会凝固。
(4)平板需倒置，这样既可减少培养基表面的水分挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成培养基污染。
(5)平板划线法只适用于微生物的提纯，不适合进行计数，并且在最后一次划线的末端处的菌种最纯。
(6)利用稀释涂布平板法的计算公式估算水样中的活菌数：(C÷V)×M，其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数。
(7)菌种可采用甘油管藏法长期保存。
3．利用微生物加工食品的误区
(1)误认为果酒、果醋制作过程中都需要无氧条件。果醋制作过程中，利用醋酸菌的有氧呼吸，因此需要有氧条件。
(2)腐乳制作中加盐既可析出豆腐中的水分，又能抑制微生物的生长。卤汤是由酒和香辛料配制而成的，既能防腐杀菌，又能调味。
4．酶和酵母细胞常用的几种固定方式
①是包埋法，是将酶或者细胞包埋在细微网格里。
②是化学结合法，是将酶或者细胞相互结合或者结合到载体上。
③是物理吸附法，是将酶或者细胞吸附到载体表面。
1．可以用血细胞计数板直接统计自来水中的大肠杆菌数( )
2．高压蒸汽灭菌加热结束时，打开放气阀使压力表指针回到零后，再开启锅盖( )
3．腐乳制作中，控制发酵温度的主要目的是调味( )
4．腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用( )
5．果酒发酵中期通入氮气，酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸( )
6．果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关( )
7．通常使用液体培养基分离获得细菌单菌落( )
8．在制作果酒的实验中，将葡萄汁装满整个发酵装置( )
9．用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型的加酶洗衣粉好( )
10．CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠( )
11．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√ 6.√ 7.× 8.× 9.× 10.√ 11.√
1．吃腐乳时，你会发现腐乳外部有一层致密的“皮”。这层“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝(匍匐菌丝)，它能形成腐乳的“体”，使腐乳成形。
2．无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还能有效避免操作者自身被微生物感染。
3．在平板划线操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环的目的：操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端。
4．科学家通过基因工程的方法生产出了能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度的酶。
5．海藻酸钠的浓度影响固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。
考点一 微生物的培养、分离与计数
1．无菌操作技术
(1)常用的3种消毒方法——煮沸消毒法、巴氏消毒法及化学药剂消毒法。
(2)常用的3种灭菌方法
①灼烧灭菌——接种环、接种针等金属器具。
②干热灭菌——主要针对玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等。
③高压蒸汽灭菌——主要针对培养基等。
2．平板划线法、稀释涂布平板法及显微镜直接计数法的区别
(1)平板划线法适用于微生物的纯化，但不能用于微生物的计数。
(2)稀释涂布平板法常用于活菌计数，而显微镜直接计数法不能区分菌体的死活。
(3)用稀释涂布平板法进行计数时，为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300间的平板进行计数。
3．选择培养基及鉴别培养基的使用方法
(1)分离纤维素分解菌的实验中先用选择培养基，再用鉴别培养基。选择培养基中无凝固剂，为液体培养基，以纤维素作为碳源的微生物可以正常生长，而其他绝大多数微生物不能正常生长；利用液体培养基能使营养成分充分利用，以增加纤维素分解菌的浓度。
(2)鉴别培养基含琼脂，为固体培养基，可在培养基上形成肉眼可见的菌落。刚果红染色法就是应用的此类培养基。
4．微生物计数的“两”种方法
(1)直接计数法：显微镜直接计数法。
(2)间接计数法：稀释涂布平板法(活菌计数法)，统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。
考向一 微生物的培养技术
1．(2019·江苏，12)下列关于微生物实验操作的叙述，错误的是( )
A．培养微生物的试剂和器具都要进行高压蒸汽灭菌
B．接种前后，接种环都要在酒精灯火焰上进行灼烧
C．接种后的培养皿要倒置，以防培养污染
D．菌种分离和菌落计数都可以使用固体培养基
答案 A
解析 培养微生物的培养基一般用高压蒸汽灭菌法灭菌，微生物的接种工具，如接种针、接种环或其他金属用具一般通过酒精灯火焰灼烧来灭菌，A错误；接种前，接种环要在酒精灯火焰上进行灼烧，防止接种环上附着的微生物对实验结果造成干扰，接种后灼烧可以防止微生物扩散，污染接种室或者超净台，影响整体接种环境，B正确；接种后的培养皿要倒置，防止冷凝水落入培养基造成污染，C正确；在固体培养基表面可形成单菌落，故菌种的分离和菌落的计数可以使用固体培养基，D正确。
2．(2019·南京、盐城第二次模拟)下列有关微生物培养的叙述，错误的是(多选)( )
A．涂布接种时，需将涂布器沾酒精后在酒精灯外焰上引燃，冷却后再使用
B．纯化培养时，培养皿应倒置放在恒温培养箱内的摇床上培养
C．分离计数时，可用稀释涂布平板法对需计数的微生物进行分离
D．观察菌落时，应将培养皿盖拿掉以利于看清菌落的形态特征
答案 BD
解析 涂布接种时，将涂布器末端浸在盛有酒精的烧杯中，取出时，要让多余的酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有酒精的涂布器在火焰上引燃，A项正确；纯化培养时，不能用摇床培养，B项错误；可以用稀释涂布平板法对微生物进行分离计数，C项正确；观察菌落时，不能拿掉培养皿，D项错误。故选BD。
3．(2019·全国Ⅲ，37)回答下列与细菌培养相关的问题。
(1)在细菌培养时，培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是________(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH，其原因是___________________________________。硝化细菌在没有碳源的培养基上_______(填“能够”或“不能”)生长，原因是________________________________________________。
(2)用平板培养细菌时一般需要将平板________(填“倒置”或“正置”)。
(3)单个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物，原因是____________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过________处理，这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。
答案 (1)蛋白胨 不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同 能够 硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源 (2)倒置 (3)在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征 (4)灭菌
解析 (1)细菌培养时常用牛肉膏蛋白胨培养基，牛肉膏能提供碳源、氮源、磷酸盐、维生素，蛋白胨能提供碳源、氮源、维生素，而葡萄糖不能提供氮源，NaNO3不能为微生物提供碳源。不同细菌生长繁殖所需要的最适pH是不同的，应该根据培养细菌的不同来调节培养基的pH。硝化细菌是化能自养型细菌，可以空气中的CO2为碳源，因此在没有碳源的培养基上能够生长。(2)在平板培养基上培养细菌时，一般需将平板倒置，这样可以防止皿盖上的水珠落入培养基。(3)不同种类的细菌所形成的菌落，在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面具有一定的特征，不同种细菌在一定培养条件下表现出各自稳定的菌落特征，可以作为菌种鉴定的重要依据。(4)使用后的培养基在丢弃前需进行灭菌处理，以免污染环境。
考向二 微生物的分离和计数
4．(2019·江苏，19)下列关于产纤维素酶菌分离及运用的叙述，不合理的是( )
A．筛选培养基中应含有大量的葡萄糖或蔗糖提供生长营养
B．可从富含腐殖质的林下土壤中筛选产纤维素酶菌
C．在分离平板上长出的菌落需进一步确定其产纤维素酶的能力
D．用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆可提高其饲用价值
答案 A
解析 产纤维素酶菌能利用纤维素，故筛选培养基应以纤维素作为唯一碳源，A项错误；富含腐殖质的林下土壤中含有较多的能分解纤维素的产纤维素酶菌，B项正确；用筛选培养基分离得到的菌落只是初步筛选，还需进一步确定其产纤维素酶的能力，C项正确；用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆，动物食用后更容易消化吸收，故可提高其饲用价值，D项正确。
5．(2019·全国Ⅰ，37)已知一种有机物X(仅含有C、H两种元素)不易降解，会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌(目标菌)。
Ⅰ号培养基：在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X(5g/L)。
Ⅱ号培养基：氯化钠(5g/L)，硝酸铵(3 g/L)，其他无机盐(适量)，X(15g/L)。
Ⅲ号培养基：氯化钠(5g/L)，硝酸铵(3 g/L)，其他无机盐(适量)，X(45g/L)。
回答下列问题：
(1)在Ⅰ号培养基中，为微生物提供氮源的是__________________。Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是________。
(2)若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解X的细菌比例会____________，其原因是___________________________________________________。
(3)Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基，若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数，接种时，应采用的方法是__________________。
(4)假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X的细菌，且该菌能将X代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供________和__________________。
答案 (1)牛肉膏、蛋白胨 X (2)下降 不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖 (3)稀释涂布平板法 (4)能量 合成其他物质的原料
解析 (1)牛肉膏蛋白胨培养基中，牛肉膏、蛋白胨为微生物生长提供了氮源，而Ⅱ号、Ⅲ号培养基中除X外的其他物质均不含碳，所以能为微生物提供碳源的有机物是X。(2)因为Ⅱ号培养基中碳源只有X，属于选择培养基，只有能降解X的细菌才能增殖，而不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖。(3)要对菌落进行计数，应采用稀释涂布平板法进行接种。(4)在有氧条件下，丙酮酸参与细菌的有氧呼吸，可以为该菌的生长提供能量和合成其他物质的原料。
6．(2019·南京、盐城5月模拟)刚果红能够与纤维素形成红色复合物，可用其鉴定纤维素分解菌。某研究小组将滤纸埋在土壤中，30天后从滤纸上取6g土壤样品加入30mL生理盐水中溶解，得到了富有纤维素分解菌的菌原液，并进行如下实验，回答下列问题：
(1)稀释菌原液：为确定合适的稀释倍数，小组成员取1mL菌原液进行如下图所示的操作，在统计菌落时，发现平板上的平均菌落数为40个，则每毫升菌原液中的细菌数大约为__________个。
(2)培养基的准备：在对培养基进行高压蒸汽灭菌的过程中，完成加水、装锅、加热排气、保温保压适当时间后，切断热源，让灭菌锅内温度自然下降，___________________________，打开排气阀，旋开固定螺栓，开盖，才可以取出灭菌的培养基等物品。待培养基冷却至50℃左右时倒平板，在培养基凝固之前加入灭菌的刚果红，从功能上来看，该培养基属于________培养基，培养基中碳源主要是________。
(3)接种与观察：在无菌条件下，用________取0.1mL稀释后的菌悬液进行图1中________所示的操作，室温放置2～3分钟后倒置于恒温箱中培养，室温放置2～3分钟的目的是____________________。培养过程中定期观察菌落特征和透明圈的大小，图2中D/d的值越________，表示该菌对纤维素分解能力越强。
答案 (1)4×106 (2)压力表的压力降为零 鉴别 纤维素 (3)移液枪(移液管) 甲 使菌液完全被培养基吸收 大
解析 (1)分析题图可知菌原液被稀释了10000倍，每毫升菌原液中的细菌数大约为40×10×10000＝4×106个。
(2)培养基的准备：在对培养基进行高压蒸汽灭菌的过程中，完成加水、装锅、加热排气、保温保压适当时间后，切断热源，让灭菌锅内温度自然下降，压力表的压力降为零，打开排气阀，旋开固定螺栓，开盖，才可以取出灭菌的培养基等物品。待培养基冷却至50℃左右时倒平板，在培养基凝固之前加入灭菌的刚果红，刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，故从功能上来看，该培养基属于鉴别培养基，培养基中碳源主要是纤维素。
(3)接种与观察：在无菌条件下，用移液枪(移液管)取0.1mL稀释后的菌悬液进行图1中甲所示的操作，室温放置2～3分钟后倒置于恒温箱中培养，室温放置2～3分钟的目的是使菌液完全被培养基吸收。培养过程中定期观察菌落特征和透明圈的大小，根据刚果红染色法原理，图2中D/d的值越大，表示该菌对纤维素分解能力越强。
考点二 传统发酵技术的应用
1．理清“3”种传统发酵食品的技术
2.控制杂菌的“四大措施”
(1)通过发酵条件控制杂菌
①无氧发酵时的无氧环境可以抑制好氧菌。
②乳酸菌发酵、酒精发酵形成的酸性环境抑制杂菌繁殖。
(2)利用盐控制杂菌：如腐乳的制作。
(3)利用酒精控制杂菌：如果酒、腐乳的制作。
(4)利用香辛料控制杂菌：如腐乳的制作。
3．果酒和果酒的发酵装置分析
考向一 果酒、果醋和腐乳的制作
7．(2019·江苏，9)下列关于传统发酵技术应用的叙述，正确的是( )
A．利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵
B．家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵
C．果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反
D．毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵
答案 B
解析 乳酸菌是厌氧细菌，在无氧的情况下，将葡萄糖分解成乳酸，因此，利用乳酸菌制作酸奶的过程中，应该密封发酵，A错误；家庭制作果酒、果醋和腐乳过程中存在多种微生物，通常都不是纯种发酵，B正确；醋酸菌在氧气充足、糖源充足时，能将果汁中的糖分解成醋酸，在缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，从而使发酵液中的pH逐渐降低；而在果酒制作过程中，酵母菌在细胞呼吸过程中会生成二氧化碳，二氧化碳溶于水生成碳酸，也会使发酵液中的pH逐渐降低，C错误；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，脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸，因此，毛霉主要通过产生脂肪酶和蛋白酶参与腐乳发酵，D错误。
8．(2019·泰州高三期末)下列有关果酒、果醋和腐乳制作的叙述，错误的是( )
A．生成果酒与果醋的生化反应一定产生CO2
B．高品质果酒与果醋的制作一般要接种纯菌种
C．腐乳制作前期和后期发酵均有胞外酶的作用
D．制作果酒、果醋和腐乳的微生物均是异养型
答案 A
解析 生成果醋的生化反应不一定产生CO2，A项错误；高品质果酒与果醋的制作一般要接种纯菌种，菌种不纯会影响发酵品质，B项正确；腐乳制作前期和后期发酵均有胞外酶如蛋白酶和脂肪酶的作用，C项正确；制作果酒、果醋和腐乳的微生物均是异养型，D项正确。
考向二 利用微生物发酵生产其他食品
9．(2019·南通等七市第二次模拟)网传“酵素能够减肥、美颜”，某同学搜索“水果酵素”相关知识得到下面的信息。
有关叙述正确的是(多选)( )
酵素概念：①酵素本义是酶的别称；②《酵素产品分类导则》中将酵素定义为以动物、植物、菌类等为原料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性的产品。
水果酵素制作：①把水果小块和水按比例放入容器，密封，注意容器内留下20%空间；②置于阴凉处6个月后，过滤得到的滤液即为“酵素”。
A．在酵素制作时容器内留下20%空间有防止发酵液溢出造成杂菌污染的作用
B．发酵装置在阴凉处放置时，需要间隔一定时间放气，后期间隔时间可适当延长
C．由于水果酵素富含蛋白酶、脂肪酶，因此酵素被人体吸收后具有减肥功能
D．“酵素”中多种有益微生物、氨基酸、维生素等，是发挥功能的有效成分
答案 AB
解析 在酵素制作时容器内留下20%空间，是为了防止由于微生物呼吸产生热量导致发酵液热胀冷缩而溢出造成杂菌污染，A项正确；发酵放置在阴凉处，需要间隔一定时间放气，后期间隔时间可适当延长是因为发酵前期微生物有氧呼吸产生较多CO2，到发酵后期会以无氧呼吸为主，CO2释放量降低，故放气间隔时间可延长以避免杂菌污染，B项正确；由题干信息可知，酵素不是酶，C项错误；“酵素”的主要功效只是为人体提供营养，故发挥功能的有效成分是糖类，D项错误。
10．(2017·全国Ⅱ，37)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32h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32h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______________________。
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
解析 (1)由题意可知该实验的自变量是菌种和发酵时间。(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32h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。
考点三 酶的应用及DNA的提取与鉴定
1．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
2.固定化酵母细胞制备流程中的4个关键点
(1)酵母细胞的活化：加入蒸馏水使酵母细胞从休眠状态重新恢复到正常的生活状态。此过程中酵母细胞体积增大，应选择容积足够大的容器，避免活化液溢出。
(2)配制海藻酸钠溶液：宜采用小火或间断加热的方法以防其焦糊。
(3)海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：混合之前，海藻酸钠溶液要冷却至室温，然后加入已活化的酵母细胞并进行充分搅拌，混合均匀后，再转移至注射器中。
(4)固定化酵母细胞：以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。
3．DNA的粗提取与鉴定实验中的“2、4、4”
考向一 酶的应用
11．(2019·江苏，13)下列关于加酶洗涤剂的叙述，错误的是( )
A．加酶洗衣粉中一般都含有酸性脂肪酶
B．用加酶洗涤剂能减少洗涤时间并节约用水
C．含纤维素酶洗涤剂可以洗涤印花棉织物
D．加酶洗衣粉中的蛋白酶是相对耐高温的
答案 A
解析 加酶洗衣粉中一般含有碱性蛋白酶、碱性脂肪酶等，A错误；加酶洗涤剂比传统洗涤剂的去污能力更强，所以用加酶洗涤剂能减少洗涤时间并节约用水，B正确；含纤维素酶洗涤剂中的纤维素酶能使棉织物中的纤维变得蓬松，污物容易脱落，C正确；加酶洗衣粉中所添加的酶，通常是科学家通过基因工程生产出的能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度的酶，D正确。
12．(2019·南京、盐城5月模拟)下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是( )
A．从酶的固定方式看，物理吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B．固定化酶可以反复使用，反应产物对固定化酶的活性无影响
C．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶，可以反复使用
D．固定化细胞含有多种酶，可以催化各种反应底物的一系列反应
答案 A
解析 化学结合法可能影响酶的活性部位而影响反应效果，而吸附法是物理方法不影响酶的分子结构，A项正确；固定化酶可以反复使用，但某些反应产物可能与酶结合，致使酶的结构产生变化，从而改变酶的催化活性，B项错误；尿糖试纸由于使用后不能将反应物和酶分开，故不能再次使用，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，但不是催化各种反应底物的反应，D项错误。
13．(2019·南通等七市第三次调研)科研人员利用图1所示固定化乳糖酶反应装置降解牛奶中的乳糖，并研究了乳糖酶凝胶珠颗粒大小对降解效果的影响。实验时将3种不同大小的凝胶珠分别放在反应柱中，打开活栓，然后以相同的速度向每个反应柱中加入等量的牛奶，测定收集的牛奶中葡萄糖的浓度，结果如图2。请回答：
(1)乳糖酶催化乳糖降解为葡萄糖和_________________。
(2)制备固定化乳糖酶凝胶珠时，溶化海藻酸钠宜采用____________________的方法。应用______________溶液浸泡凝胶珠使其形成稳定结构。
(3)与固定化细胞相比，固定化酶时使用的海藻酸钠浓度应适当________，这样可以减少_____________________________________________。
(4)本实验结果表明，直径为______mm的乳糖酶凝胶珠降解乳糖的效果较好，分析其原因是_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(5)在凝胶珠颗粒直径一定时，控制牛奶流经反应柱的速度，测定不同流速下收集的牛奶中葡萄糖浓度。请在相应位置的坐标中，绘制收集的牛奶中葡萄糖浓度相对值与流速之间的关系曲线。
答案 (1)半乳糖 (2)小火或间断加热 CaCl2 (3)升高 酶分子从凝胶珠中漏出 (4)2 凝胶珠小，彼此间靠得紧密，牛奶流速慢，反应时间长(或凝胶珠小，相对表面积大，与外界物质交换能力强)
(5)如图所示
解析 (1)葡萄糖和半乳糖脱水缩合形成乳糖，故乳糖酶催化乳糖降解为葡萄糖和半乳糖。(2)溶化海藻酸钠最好采用小火间断加热的方法，避免发生焦糊现象。用CaCl2溶液浸泡凝胶珠使其形成稳定结构。(3)固定化酶时使用的海藻酸钠浓度应适当升高，可以减少酶分子从凝胶珠中漏出。(4)通过图示可知，直径为2mm的乳糖酶凝胶珠降解乳糖的效果较好，因为凝胶珠小，彼此间靠得紧密，牛奶流速慢，反应时间长(或凝胶珠小，相对表面积大，与外界物质交换能力强)。(5)牛奶流速越快，与固定化乳糖酶接触的时间越短，不利于反应，故在凝胶珠颗粒直径一定时，绘制收集的牛奶中葡萄糖浓度相对值与流速之间的关系曲线见答案。
考向二 DNA的粗提取与鉴定
14．(2019·江苏，10)下列关于DNA粗提取与鉴定的叙述，错误的是( )
A．用同样方法从等体积兔血和鸡血中提取的DNA量相近
B．DNA析出过程中，搅拌操作要轻柔以防DNA断裂
C．预冷的乙醇可用来进一步纯化粗提的DNA
D．用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行水浴加热
答案 A
解析 哺乳动物(如兔)成熟的红细胞中无细胞核和众多细胞器，不能提取到DNA，故兔血不宜作为该实验的实验材料，A错误；为防止DNA断裂，在DNA析出过程中搅拌操作要轻柔且沿着一个方向，B正确；DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精溶液，预冷的酒精溶液可用来进一步纯化粗提的DNA，C正确；在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺呈现蓝色，因此，用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行水浴加热，D正确。
15．某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动，具体步骤如下。
材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10g。剪碎后分成两组，一组置于20℃、另一组置于－20℃条件下保存24h。
DNA粗提取：第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。
第二步：先向6只小烧杯中分别注入10mL滤液，再加入20mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。
第三步：取6支试管，分别加入等量的质量浓度为2ml·L－1NaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测：在上述试管中各加入4mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于沸水浴中加热5min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果(如表)。
注：“＋”越多表示颜色越深。
分析上述实验过程，回答下面的问题：
(1)该探究性实验的课题名称是：___________________________________________________。
(2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少__________。
(3)表中的颜色为______色，颜色的深浅代表了____________________________。
(4)DNA检测时需在沸水浴中加热的目的是________________________，同时说明DNA对高温有较强的______________。
(5)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：_________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(6)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度，依据氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是_____________________________________________________________________________，然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。
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)蓝 DNA含量的多少 (4)加速颜色反应 耐受性 (5)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降解速度较慢
(6)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液
解析 (1)由表格可知，该实验的自变量是不同材料和不同保存温度，因此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)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少DNA断裂。
(3)在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。因此，表中的颜色应该为蓝色，颜色的深浅代表DNA含量的多少。
(4)DNA检测时需在沸水浴中加热的目的是加速颜色反应，同时说明DNA对高温有较强的耐受性。
(5)①根据实验结果可知：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因为低温抑制了相关酶的活性，使DNA降解速度减慢，所以与20℃相比，相同实验材料在－20℃条件下保存，DNA的提取量较多。
(6)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小，所以为了进一步提高DNA纯度，可将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液，然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。
1．(2019·泰州高三期末)下列关于无菌操作技术的说法，正确的是( )
A．消毒仅能杀死物体表面的芽孢和孢子
B．液态的牛奶可用巴氏消毒法消毒
C．培养皿、胶头吸管可用干热灭菌法灭菌
D．高压蒸汽灭菌时间达到后立即排气降温
答案 B
解析 消毒不能杀死物体表面的芽孢和孢子，A项错误；牛奶用巴氏消毒法消毒，B项正确；干热灭菌法适用于玻璃器皿和金属工具，胶头吸管可用高压蒸汽灭菌，C项错误；高压蒸汽灭菌时间达到后待压力降至零时，再打开排气阀排气，D项错误。
2．(2019·徐州考前模拟)下图甲为果酒和果醋制作装置，图乙表示制作过程中的物质变化，有关叙述正确的是( )
A．制作果酒时应关闭阀b，适时打开阀a几秒钟
B．制作果醋时需打开阀a通气，打开阀b排气
C．过程①②都只能发生在缺氧的条件下
D．过程①～④所需的最适温度基本相同
答案 A
解析 图示装置中，阀a控制排气，阀b控制进气，制作果酒时应关闭阀b以创造缺氧环境，适时打开阀a几秒钟以排出产生的CO2，A项正确；制作果醋时，打开阀a是为了排气，打开阀b是为了通气，B项错误；酵母菌属于兼性厌氧型生物，有氧时进行有氧呼吸，无氧时进行无氧呼吸，无氧呼吸产生酒精，过程②只能发生在缺氧条件下，过程①有氧和无氧都能发生，C项错误；过程①②③是酵母菌的呼吸作用，所需的最适温度基本相同(18～25℃)，过程④是醋酸菌酿醋过程，所需的最适温度在30～35℃，D项错误。
3．(2019·盐城第四次模拟)下列有关“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，正确的是( )
A．衣物质地、洗涤方式、洗衣粉种类和用量等属于实验的无关变量
B．污渍清洗到相同程度所需时间可作为实验的观察指标
C．先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度
D．相同pH时，加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉
答案 B
解析 探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果，自变量应是洗衣粉种类的不同，衣物质地、洗涤方式、洗衣粉用量等属于实验的无关变量，A项错误；污渍清洗到相同程度所需时间可作为实验的观察指标，即实验的因变量，B项正确；酶在高温时会变性失活，不能用热水溶解加酶洗衣粉，C项错误；酶在适宜的pH下具有较高的催化效率，若偏离最适pH，活性会减低甚至失活，相同pH时，加酶洗衣粉洗涤效果不一定好于普通洗衣粉，D项错误。
4．(2019·全国Ⅱ，37)物质W是一种含氮有机物，会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题：
(1)要从土壤中分离目标菌，所用选择培养基中的氮源应该是________。
(2)在从土壤中分离目标菌的过程中，发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌，应该选择_______菌落进一步纯化，选择的依据是______________
__________________________________________________。
(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，请简要写出实验思路、预期结果和结论，即_______________
_______________________________________________________________________________。
(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌，使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异，该小组拟进行如下实验，请完善相关内容。
①在含有一定浓度W的固体培养基上，A处滴加含有酶E的缓冲液，B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液，C处滴加__________，三处滴加量相同。
②一段时间后，测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈，说明____________________；若A、B处形成的透明圈直径大小相近，说明________________________________________。
答案 (1)W (2)乙 乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W (3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源 (4)①缓冲液 ②缓冲液不能降解W 酶E与天然酶降解W的能力相近
解析 (1)要从土壤中分离出能降解含氮有机物W的目标菌，所用选择培养基应以该特定物质W为氮源。(2)题图信息显示，在乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W，若要得到目标菌，应该选择乙菌落进一步纯化。(3)若要通过设计实验确定甲、乙两种细菌能否利用空气中的氮气作为氮源，需将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若某细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源。(4)①实验应遵循单一变量原则，故C处应滴加缓冲液。②一段时间后，测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈，说明缓冲液不能降解W；若A、B处形成的透明圈大小相近，说明酶E与天然酶降解W的能力相近。
5．(2019·南通等七市第二次模拟)反硝化细菌能将硝态氮(如NOeq \\al(－,3))转化为氮气(2NOeq \\al(－,3)＋10e－＋12H＋―→N2＋6H2O)，广泛用于污水处理。科研人员开展好氧反硝化细菌的筛选和固定化研究，主要过程及结果如下。请回答下列问题：
步骤Ⅰ：菌株初筛、纯化和鉴定。将1g活性污泥稀释成不同浓度的溶液，各取50μL稀释液均匀涂布到含有溴麝香草酚蓝(BTB)的初筛培养基上(BTB是一种酸碱指示剂，在弱酸性溶液中呈黄色，弱碱性溶液中呈蓝色，中性溶液中呈绿色，初筛培养基呈绿色)，在适宜条件下培养获得单菌落，再进行纯化和遗传鉴定。
步骤Ⅱ：制备固定化细菌。配制海藻酸钠等溶液并灭菌。在无菌条件下制备固定化凝胶珠，用无菌水冲洗并保存。
步骤Ⅲ：不同C/N(碳氮比)对反硝化效率的影响。研究配制不同C/N的培养液，每种培养液分两组，分别加入100粒固定化凝胶珠和0.8mL的菌液，在30℃下振荡培养48h后，测定培养液中NOeq \\al(－,3)的去除率，结果如图。
(1)步骤Ⅰ中，初筛培养基中的氮源应是____________。在细菌培养过程中，需要放置未接种的培养基一起培养，其目的是____________________。初培结束时，选择的目标菌落周围应呈____________色。
(2)步骤Ⅱ中，海藻酸钠等溶液的灭菌方法是_________________________________________。
制作的凝胶球不宜过大，否则会使小球的________减小，影响小球内外物质交换，进而影响反硝化效率。
(3)步骤Ⅲ中，若每个固定化小球包埋的细菌数量为19×106个，则实验接种的菌液中反硝化细菌的密度约为____________(保留一位小数)个·mL－1。实验结果表明，固定化会使细菌的反硝化效率略有下降，可能的原因是_________________________________________________。
(4)用反硝化细菌进行污水处理过程中，有时需要向污水中加入少量淀粉。结合实验结果分析，添加淀粉的主要目的是___________________________________________________________。
答案 (1)硝态氮(或NOeq \\al(－,3)) 检验培养基是否受到杂菌污染 蓝 (2)高压蒸汽灭菌 表面积与体积比(或相对表面积) (3)2.4×108 固定化阻碍细菌细胞与外界的物质交换(或减少了对细菌O2、NOeq \\al(－,3)等的供应) (4)适当提高污水中的C/N，以提高细菌对污水中NOeq \\al(－,3)的去除率
解析 (1)根据题意可得，反硝化细菌是以硝态氮作为氮源的一类微生物，故初筛培养基中的氮源应是硝态氮；放置未接种的培养基的目的是为了检验培养基是否受到杂菌污染，用于对比；反硝化细菌可将硝态氮转化为氮气，反应过程为2NOeq \\al(－,3)＋10e－＋12H＋―→N2＋6H2O，消耗培养基中的H＋，故会使菌落附近呈弱碱性，菌落周围的培养基呈蓝色。(2)溶液的灭菌方法通常采用高压蒸汽灭菌法；制作的凝胶球如果过大会使得小球的相对表面积(即表面积与体积之比)减小，影响物质交换，进而影响反硝化效率。(3)每个固定化小球包埋的细菌数量为19×106个，每组培养液中加入100粒固定化小球和0.8mL的菌液，所以反硝化细菌的密度约为(100×19×106)÷0.8＝2.4×108(个·mL－1)；固定化会减少细菌细胞与O2、NOeq \\al(－,3)等的接触，阻碍了细菌细胞与外界物质交换，导致细菌反硝化效率略有下降。(4)加入少量淀粉作为碳源，能够提高污水中的C/N值，结合题表中数据分析可得，适当提高污水中的C/N值，能够提高细菌对污水中NOeq \\al(－,3)的去除率。
食品
菌种
呼吸类型
原理
温度
果酒
酵母菌
兼性厌氧
有氧呼吸大量繁殖，无氧呼吸产生酒精
18～25℃
果醋
醋酸菌
有氧
糖(酒精)→醋酸
30～35℃
腐乳
毛霉等
有氧
蛋白酶、脂肪酶
水解蛋白质、脂肪
15～18℃
装置图
结构或操作
目的
充气口
醋酸发酵时连接充气泵进行充气
排气口
酒精发酵时用来排出CO2
长而弯曲的胶管
防止空气中微生物的污染
制酒时
关闭充气口
制醋时
充气口连接气泵，输入无菌空气
项目
直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
酶的种类
一种或几种
一种
一系列
常用固定方法
?/
化学结合法、物理吸附法
包埋法
是否需要营养物质
否
否
是
催化反应
单一或多种
单一
一系列
反应底物
各种物质(大、小分子)
各种物质(大、小分子)
小分子物质
缺点
①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高；③酶混在产物中，影响产品质量
不利于催化一系列的酶促反应
反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，可使反应效率下降
优点
催化效率高、耗能低、污染低
①既能与反应物接触，又能与产物分离；②可以重复利用
成本低、操作容易
加蒸馏水2次
①加到鸡血细胞中，使血细胞吸水涨破；②加到含DNA的2ml/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度稀释到0.14 ml/L，使DNA析出
用纱布过滤4次
①过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；②过滤用2ml/L的NaCl充分溶解的DNA，滤去溶液中的杂质；③滤取0.14 ml/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)；④过滤溶有DNA的2ml/L的NaCl溶液
用NaCl溶液4次
①加2ml/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；②用0.14 ml/L的NaCl溶液使DNA析出；③用2ml/L的NaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物；④用2 ml/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于鉴定DNA
材料保存温度
花菜
辣椒
蒜黄
20℃
＋＋
＋
＋＋＋
－20℃
＋＋＋
＋＋
＋＋＋＋