1、专题10生物技术实践考向1微生物的培养与应用(2020(2020全国全国卷卷)生物生物选修选修1:1:生物技术实践生物技术实践 某种物质某种物质S(S(一种含有一种含有C C、H H、N N的有机物的有机物)难以降解难以降解,会对环境造成污染会对环境造成污染,只有某些细菌能降解只有某些细菌能降解S S。研究人员按。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S S的细菌菌株。实验过程中需要的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基甲、乙两种培养基,甲的组分为无机盐、水和甲的组分为无机盐、水和S,S,乙的组分为无机盐、水、乙的组分为无机盐、水、S S
2、和和Y Y。回答下列问题回答下列问题:(1)(1)实验时实验时,盛有水或培养基的摇瓶通常采用盛有水或培养基的摇瓶通常采用_的方法进行灭菌。的方法进行灭菌。乙培养基中的乙培养基中的Y Y物质是物质是_。甲、乙培养基均属于。甲、乙培养基均属于_培养基。培养基。(2)(2)实验中初步估测摇瓶实验中初步估测摇瓶M M中细菌细胞数为中细菌细胞数为2 210107 7 个个/mL,/mL,若要在每个平板上涂布若要在每个平板上涂布100 L 100 L 稀释后的菌液稀释后的菌液,且保证每个平板上长出的菌落数不超过且保证每个平板上长出的菌落数不超过200200个个,则至少则至少应将摇瓶应将摇瓶M M中的菌液稀
3、释中的菌液稀释_倍。倍。(3)(3)在步骤在步骤的筛选过程中的筛选过程中,发现当培养基中的发现当培养基中的S S超过某一浓度时超过某一浓度时,某菌株对某菌株对S S的的降解量反而下降降解量反而下降,其原因可能是其原因可能是_(_(答出答出1 1点点即可即可)。(4)(4)若要测定淤泥中能降解若要测定淤泥中能降解S S的细菌细胞数的细菌细胞数,请写出主要实验步骤请写出主要实验步骤_。(5)(5)上述实验中上述实验中,甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同,但都能为细菌的生但都能为细菌的生长提供长提供4 4类营养物质类营养物质,即即_。【审答思维】【审答思维】1.
4、1.审要求审要求:(1)(1)确定灭菌方法、判断培养基类型。确定灭菌方法、判断培养基类型。(2)(2)已知菌落数目计算细菌的稀释倍数。已知菌落数目计算细菌的稀释倍数。(3)(3)分析分析S S的降解量下降原因的降解量下降原因,设计实验统计菌落数目。设计实验统计菌落数目。2.2.解题流程解题流程:【命题陷阱】【命题陷阱】陷阱陷阱1:1:混淆培养基的类型及作用混淆培养基的类型及作用:(1)(1)固体培养基固体培养基(含琼脂含琼脂):):能形成单菌落能形成单菌落,一般用于单克隆菌株筛选。一般用于单克隆菌株筛选。(2)(2)液体培养基液体培养基:是为了得到大量的细胞或细胞产物是为了得到大量的细胞或细胞
5、产物,如富集培养时选择液体培如富集培养时选择液体培养基。养基。陷阱陷阱2:2:不能科学地对细菌计数不能科学地对细菌计数:微生物的接种方法最常用的有两种微生物的接种方法最常用的有两种:稀释涂布平稀释涂布平板法和平板划线法板法和平板划线法,但对菌落计数只能选择稀释涂布平板法。但对菌落计数只能选择稀释涂布平板法。【解析】【解析】本题主要考查培养基的类型及其应用、无菌技术和微生物的分离与本题主要考查培养基的类型及其应用、无菌技术和微生物的分离与计数。计数。(1)(1)常用高压蒸汽灭菌法处理盛有水或培养基的摇瓶。由图中常用高压蒸汽灭菌法处理盛有水或培养基的摇瓶。由图中过程可知过程可知,甲甲为液体培养基为
6、液体培养基,乙为固体培养基乙为固体培养基,所以乙培养基中需要加入的所以乙培养基中需要加入的Y Y为琼脂。甲和乙为琼脂。甲和乙培养基可以用于筛选能降解培养基可以用于筛选能降解S S的菌株的菌株,因此均属于选择培养基。因此均属于选择培养基。(2)(2)若要在每个平板上涂布若要在每个平板上涂布100 L100 L稀释后的菌液稀释后的菌液,且每个平板上长出的菌落数且每个平板上长出的菌落数不超过不超过200200个个,根据计算公式根据计算公式:细菌细胞数细菌细胞数=(C=(CV)V)M M可知可知,稀释倍数稀释倍数M=2M=210107 7V VC=2C=210107 71000100010010020
7、0=10200=104 4。(3)(3)当培养基中的当培养基中的S S超过某一浓度后超过某一浓度后,可能会抑制菌株的生长可能会抑制菌株的生长,从而造成其对从而造成其对S S的的降解量下降。降解量下降。(4)(4)要测定淤泥中能降解要测定淤泥中能降解S S的细菌的细胞数的细菌的细胞数,可以取淤泥加无菌水制成菌悬液可以取淤泥加无菌水制成菌悬液,稀稀释涂布到乙培养基上释涂布到乙培养基上,培养后进行计数。培养后进行计数。(5)(5)甲和乙培养基均含有水、无机盐、碳源、氮源等成分。甲和乙培养基均含有水、无机盐、碳源、氮源等成分。答案答案:(1)(1)高压蒸汽灭菌琼脂选择高压蒸汽灭菌琼脂选择(2)10(2
8、)104 4(3)S(3)S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长(4)(4)取淤泥加入无菌水取淤泥加入无菌水,稀释涂布到乙培养基上稀释涂布到乙培养基上,培养后计数培养后计数(5)(5)水、碳源、氮源和无机盐水、碳源、氮源和无机盐人类正面临人口膨胀、陆地资源减少和环境恶化等全球性问题人类正面临人口膨胀、陆地资源减少和环境恶化等全球性问题,传统的生产模传统的生产模式已很难适应快速发展的经济式已很难适应快速发展的经济,生物反应器应运而生。微生物作为生物反应器生物反应器应运而生。微生物作为生物反应器具有诸多优点具有诸多优点,但也存在生产过程易染菌、大量消耗淡水等缺点。科
9、学家计划但也存在生产过程易染菌、大量消耗淡水等缺点。科学家计划从自然环境中筛选耐高温、耐盐碱的微生物菌株来解决这些缺点。从自然环境中筛选耐高温、耐盐碱的微生物菌株来解决这些缺点。(1)_,(1)_,是获得纯净的培养物的关键。传统生物制造利用微生物生产产是获得纯净的培养物的关键。传统生物制造利用微生物生产产品时品时,需要对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行需要对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行_,_,对用于培对用于培养微生物的器皿、接种用具和培养基等进行养微生物的器皿、接种用具和培养基等进行_。新题预测新题预测技法演练场技法演练场(2)(2)科学家应在科学家应在_的环境条件下筛选目的菌株。
10、将相应环境中的环境条件下筛选目的菌株。将相应环境中取得的样液利用取得的样液利用_法接种到培养基中法接种到培养基中,以获得单菌落用于进一以获得单菌落用于进一步分离纯化。步分离纯化。(3)(3)对分离的微生物作进一步的鉴定对分离的微生物作进一步的鉴定,常需要借助生物化学的方法。如在以常需要借助生物化学的方法。如在以_为唯一氮源的培养基中加入为唯一氮源的培养基中加入_,_,可用来鉴定分解尿素的细菌可用来鉴定分解尿素的细菌;在在以以_为唯一碳源的培养基中加入为唯一碳源的培养基中加入_,_,可用来鉴定纤维素分解菌。可用来鉴定纤维素分解菌。(4)(4)用筛选得到的耐高温、耐盐碱菌种作为生物反应器用筛选得到
11、的耐高温、耐盐碱菌种作为生物反应器,生产过程不易染菌生产过程不易染菌,原原因是因是:_:_。【解析】【解析】(1)(1)防止杂菌入侵是获得纯净的培养物的关键。传统生物制造利用防止杂菌入侵是获得纯净的培养物的关键。传统生物制造利用微生物生产产品时微生物生产产品时,需要对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消需要对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒毒,对用于培养微生物的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。对用于培养微生物的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。(2)(2)根据题目信息根据题目信息,若要获得目的菌若要获得目的菌,应在高温、高盐、高碱的环境条件下进行应在高温、高盐、高碱的环
12、境条件下进行培养和筛选培养和筛选,为了分离和纯化目的菌为了分离和纯化目的菌,可采用平板划线法或稀释涂布平板法进行可采用平板划线法或稀释涂布平板法进行接种和培养。接种和培养。(3)(3)微生物的鉴定常用鉴别培养基微生物的鉴定常用鉴别培养基,在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂示剂,观察是否变红观察是否变红,可用来鉴定分解尿素的细菌可用来鉴定分解尿素的细菌;在以纤维素为唯一碳源的培在以纤维素为唯一碳源的培养基中加入刚果红养基中加入刚果红,观察是否有透明圈产生观察是否有透明圈产生,可用来鉴定纤维素分解菌。可用来鉴定纤维素分解菌。(4)(4)由于在生产过程设
13、置高温、盐碱的培养条件由于在生产过程设置高温、盐碱的培养条件,此条件下杂菌一般无法存活此条件下杂菌一般无法存活,所以用筛选得到的耐高温、耐盐碱菌种作为生物反应器所以用筛选得到的耐高温、耐盐碱菌种作为生物反应器,生产过程不易染菌。生产过程不易染菌。答案答案:(1)(1)防止杂菌入侵清洁和消毒灭菌防止杂菌入侵清洁和消毒灭菌(2)(2)高温、高盐、高碱高温、高盐、高碱(高温地区高温地区的盐湖、盐沼、海水等的盐湖、盐沼、海水等)稀释涂布平板稀释涂布平板(或平板划线或平板划线)(3)(3)尿素酚红指示剂尿素酚红指示剂纤维素刚果红纤维素刚果红(4)(4)生产过程设置高温、盐碱的培养条件生产过程设置高温、盐
14、碱的培养条件,此条件下杂菌一般此条件下杂菌一般无法存活无法存活【高分必备点】【高分必备点】1.1.培养基的成分、类型和条件培养基的成分、类型和条件:2.2.无菌技术的关键与方法无菌技术的关键与方法:3.3.细菌纯化培养的过程细菌纯化培养的过程:【规避失分点】【规避失分点】1.1.选择培养基和鉴别培养基的作用不同选择培养基和鉴别培养基的作用不同:(1)(1)选择培养基是允许特定种类微生物生长。选择培养基是允许特定种类微生物生长。(2)(2)鉴别培养基是加入能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂鉴别培养基是加入能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂(如刚如刚果红、伊红美蓝果红、伊红美蓝
15、)。2.2.消毒和灭菌的原理不同消毒和灭菌的原理不同:(1)(1)消毒消毒:只能杀死物体表面或内部的部分微生物。只能杀死物体表面或内部的部分微生物。(2)(2)灭菌灭菌:能杀死所有的微生物能杀死所有的微生物,包括芽孢和孢子。包括芽孢和孢子。【深挖增分点】【深挖增分点】微生物生长所需的营养物质微生物生长所需的营养物质(1)(1)碳源碳源:提供细胞生命活动所需的能量提供细胞生命活动所需的能量,提供合成产物的碳架。提供合成产物的碳架。对于大多数化能异养微生物对于大多数化能异养微生物,碳源兼有能源功能。碳源兼有能源功能。(2)(2)氮源氮源:提供细胞原生质和其他结构物质中的氮源提供细胞原生质和其他结构
16、物质中的氮源,一般不作为能源使用。一般不作为能源使用。对于硝化细菌来说氮源兼有氮源和能源双重功能。对于硝化细菌来说氮源兼有氮源和能源双重功能。(3)(3)无机盐无机盐:细胞中某些复杂化合物和结构的重要组成成分。细胞中某些复杂化合物和结构的重要组成成分。(4)(4)水水:良好的溶剂良好的溶剂,参与细胞中的生化反应参与细胞中的生化反应;为细胞提供液体环境为细胞提供液体环境,运输营养物运输营养物质和代谢废物。质和代谢废物。考向2酶的研究与应用(2020(2020全国全国卷卷)生物生物选修选修1:1:生物技术实践生物技术实践 研究人员从海底微生物中分研究人员从海底微生物中分离到一种在低温下有催化活性的
17、离到一种在低温下有催化活性的-淀粉酶淀粉酶A3,A3,并对其进行了研究。回答下列问并对其进行了研究。回答下列问题题:(1)(1)在以淀粉为底物测定在以淀粉为底物测定A3A3酶活性时酶活性时,既可检测淀粉的减少既可检测淀粉的减少,检测应采用的试剂检测应采用的试剂是是_,_,也可采用斐林试剂检测也可采用斐林试剂检测_的增加。的增加。(2)(2)在在A3A3的分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度的分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度,通常会在凝胶中通常会在凝胶中添加添加SDS,SDSSDS,SDS的作用是的作用是_和和_。(3)(3)本实验中本实验中,研究人员在确定研究人员在确定A3
18、A3的最适的最适pHpH时使用了三种组分不同的缓冲系统时使用了三种组分不同的缓冲系统,结果如图所示。某同学据图判断结果如图所示。某同学据图判断,缓冲系统的组分对酶活性有影响缓冲系统的组分对酶活性有影响,其判断依据其判断依据是是_。(4)(4)在制备在制备A3A3的固定化酶时的固定化酶时,一般不宜采用包埋法一般不宜采用包埋法,原因是原因是_(_(答答出出1 1 点即可点即可)。【审答思维】【审答思维】1.1.审题干审题干:(1)(1)检测淀粉、利用斐林试剂检测。检测淀粉、利用斐林试剂检测。(2)(2)识图、缓冲系统组分对酶活性的影响识图、缓冲系统组分对酶活性的影响,不采用包埋法。不采用包埋法。2
19、.2.解题思维解题思维:【命题陷阱】【命题陷阱】陷阱陷阱1:1:混淆颜色反应中所需试剂及现象变化混淆颜色反应中所需试剂及现象变化(1)(1)淀粉淀粉:遇碘变蓝。遇碘变蓝。(2)(2)还原糖还原糖:与斐林试剂水浴加热呈砖红色。与斐林试剂水浴加热呈砖红色。(3)(3)蛋白质与双缩脲试剂呈紫色。蛋白质与双缩脲试剂呈紫色。(4)DNA(4)DNA与二苯胺沸水浴条件下呈蓝色。与二苯胺沸水浴条件下呈蓝色。陷阱陷阱2:2:不能正确理解电泳技术的原理不能正确理解电泳技术的原理:电泳利用了待分离样品中各种分子带电电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身的大小、形状的不同性质的差异及分子本身的大小、
20、形状的不同,使分子产生不同的迁移速度使分子产生不同的迁移速度,从而从而实现样品中各种分子的分离。实现样品中各种分子的分离。【解析】【解析】本题主要考查化合物的检测、蛋白质的分离、本题主要考查化合物的检测、蛋白质的分离、pHpH对酶活性的影响以对酶活性的影响以及固定化酶技术。及固定化酶技术。(1)-(1)-淀粉酶淀粉酶A3A3催化淀粉水解生成葡萄糖催化淀粉水解生成葡萄糖,可用碘液检测淀粉的减少量可用碘液检测淀粉的减少量,也可采也可采用斐林试剂检测还原糖的生成量。用斐林试剂检测还原糖的生成量。(2)(2)蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中迁移的速率取决于它所带净电荷的多少以及分蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中迁移的
21、速率取决于它所带净电荷的多少以及分子的大小等因素。为了消除净电荷对迁移率的影响子的大小等因素。为了消除净电荷对迁移率的影响,加入加入SDS,SDS,还能使蛋白质发还能使蛋白质发生变性。生变性。(3)(3)在在pHpH分别为分别为7.57.5和和9.09.0时时,不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性都不同。不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性都不同。(4)(4)细胞多采用包埋法固定化细胞多采用包埋法固定化,而酶分子体积小而酶分子体积小,容易从包埋材料中漏出容易从包埋材料中漏出,更适合更适合采用化学结合和物理吸附法固定化。采用化学结合和物理吸附法固定化。答案答案:(1)(1)碘液还原糖碘液还原糖(
22、或葡萄糖或葡萄糖)(2)(2)消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响使蛋白质发生变性消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响使蛋白质发生变性(3)(3)在在pHpH相同时相同时,不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同 (4)(4)酶分子体积小酶分子体积小,容易从包埋材料中漏出容易从包埋材料中漏出如图如图1 1表示制备固定化酵母细胞的某步操作表示制备固定化酵母细胞的某步操作,图图2 2是利用固定化酵母细胞进行酒是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图精发酵的示意图,请据图分析回答请据图分析回答:新题预测新题预测技法演练场技法演练场(1)(1)图图1 1中中,将溶化
23、好的海藻酸钠溶液将溶化好的海藻酸钠溶液_,_,加入已活化的酵母细胞加入已活化的酵母细胞,进进行充分搅拌行充分搅拌,使其混合均匀使其混合均匀,再转移至注射器中。海藻酸钠载体的特点是再转移至注射器中。海藻酸钠载体的特点是_。(2)(2)某同学在图某同学在图1 1步骤结束后得到图步骤结束后得到图3 3所示的实验结果所示的实验结果,出现此结果的可能原因是出现此结果的可能原因是海藻酸钠浓度过海藻酸钠浓度过_(_(填填“高高”或或“低低”)。(3)(3)图图1 1中制备的凝胶珠用中制备的凝胶珠用_后再转移到图后再转移到图2 2装置中。装置中。(4)(4)下面是制备固定化酵母细胞的步骤下面是制备固定化酵母细
24、胞的步骤,正确的是正确的是_。配制配制CaClCaCl2 2溶液溶液配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠与酵母细胞混合海藻酸钠与酵母细胞混合酵母细胞活化酵母细胞活化固定化酵母细胞固定化酵母细胞A.A.B.B.C.C.D.D.(5)(5)若用固定化酶技术生产高果糖浆若用固定化酶技术生产高果糖浆,需要使用需要使用_酶。从酶数量的角度分酶。从酶数量的角度分析析,与固定化酶技术相比与固定化酶技术相比,固定化细胞固定的是固定化细胞固定的是_。如果反应物是大。如果反应物是大分子物质分子物质,应采用固定化应采用固定化_(_(填填“酶酶”或或“细胞细胞”)技术。技术。【解析】【解析】(1)(1)图图1 1
25、中中,将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温(防止高温杀死酵母防止高温杀死酵母菌菌),),加入已活化的酵母细胞加入已活化的酵母细胞,进行充分搅拌进行充分搅拌,使其混合均匀使其混合均匀,再转移至注射器中。再转移至注射器中。海藻酸钠载体的特点是不溶于水、多孔。海藻酸钠载体的特点是不溶于水、多孔。(2)(2)某同学在图某同学在图1 1步骤结束后得到图步骤结束后得到图3 3所示的实验结果所示的实验结果,即凝胶珠不成形即凝胶珠不成形,出现此出现此结果的可能原因是海藻酸钠浓度过高。结果的可能原因是海藻酸钠浓度过高。(3)(3)图图1 1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图中制备
26、的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2 2装置中。装置中。(4)(4)制备固定化酵母细胞的步骤为制备固定化酵母细胞的步骤为:酵母细胞活化酵母细胞活化配制配制CaClCaCl2 2溶液溶液配制海藻配制海藻酸钠溶液酸钠溶液海藻酸钠与酵母细胞混合海藻酸钠与酵母细胞混合固定化酵母细胞。故选固定化酵母细胞。故选D D。(5)(5)若用固定化酶技术生产高果糖浆若用固定化酶技术生产高果糖浆,需要使用葡萄糖异构酶。从酶数量的角度需要使用葡萄糖异构酶。从酶数量的角度分析分析,与固定化酶技术相比与固定化酶技术相比,固定化细胞固定的是多酶系统固定化细胞固定的是多酶系统(或一系列酶或多种或一系列酶或多种酶酶)。由于大分子
27、物质不易进入细胞。由于大分子物质不易进入细胞,因此如果反应物是大分子物质因此如果反应物是大分子物质,应采用固应采用固定化酶技术。定化酶技术。答案答案:(1)(1)冷却至室温不溶于水、多孔冷却至室温不溶于水、多孔(2)(2)高高(3)(3)蒸馏水洗涤蒸馏水洗涤(4)D(4)D(5)(5)葡萄糖异构多酶系统葡萄糖异构多酶系统(或一系列酶或多种酶或一系列酶或多种酶)酶酶【高分必备点】【高分必备点】1.1.酶活性酶活性:(1)(1)表示方法表示方法:单位时间内单位时间内,单位体积中单位体积中,反应物的减少量或产物的增加量。反应物的减少量或产物的增加量。(2)(2)影响因素影响因素:温度、温度、pHpH
28、、酶的抑制剂、激活剂等。、酶的抑制剂、激活剂等。2.2.酵母细胞的固定化技术及方法酵母细胞的固定化技术及方法:(1)(1)固定化细胞固定化细胞:方法是包埋法。方法是包埋法。(2)(2)固定化酶固定化酶:方法是化学结合法、物理吸附法。方法是化学结合法、物理吸附法。3.3.固定化酶和固定化细胞技术的优点固定化酶和固定化细胞技术的优点:(1)(1)固定化酶固定化酶:既能与反应物接触既能与反应物接触,又能与产物分离又能与产物分离,还可以被重复利用。还可以被重复利用。(2)(2)固定化细胞固定化细胞:制备成本更低、操作更容易。制备成本更低、操作更容易。4.4.蛋白质分离的原理和方法蛋白质分离的原理和方法
29、:(1)(1)原理原理:根据蛋白质分子大小和在凝胶颗粒内部移动的速度和距离。根据蛋白质分子大小和在凝胶颗粒内部移动的速度和距离。(2)(2)方法方法:凝胶色谱法凝胶色谱法【规避失分点】【规避失分点】1.1.纤维素酶和果胶酶的作用本质不同纤维素酶和果胶酶的作用本质不同:(1)(1)纤维素酶是复合酶纤维素酶是复合酶,需要各种成分共同协作完成催化作用。需要各种成分共同协作完成催化作用。(2)(2)果胶酶是一类酶果胶酶是一类酶,每一种酶都能发挥作用。每一种酶都能发挥作用。2.2.酵母细胞固定化操作中易错点提醒酵母细胞固定化操作中易错点提醒:(1)(1)细胞的固定化要在严格无菌条件下进行。细胞的固定化要
30、在严格无菌条件下进行。(2)(2)溶解海藻酸钠时采用小火间断加热法溶解海藻酸钠时采用小火间断加热法,防止海藻酸钠焦糊。防止海藻酸钠焦糊。(3)(3)海藻酸钠溶液浓度要适宜。海藻酸钠溶液浓度要适宜。过高过高:将很难形成凝胶珠将很难形成凝胶珠;过低过低:凝胶珠所包埋的酵母细胞数量少。凝胶珠所包埋的酵母细胞数量少。【深挖增分点】【深挖增分点】常见有机物化学本质的分析常见有机物化学本质的分析1.1.酶酶:绝大多数酶是蛋白质绝大多数酶是蛋白质,少数是少数是RNARNA。2.2.激素激素:蛋白质或多肽类激素、氨基酸衍生物类、类固醇类、脂肪酸衍生物类。蛋白质或多肽类激素、氨基酸衍生物类、类固醇类、脂肪酸衍生
31、物类。3.3.神经递质神经递质:乙酰胆碱、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素、氨基酸类、一氧化乙酰胆碱、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素、氨基酸类、一氧化氮等。氮等。4.4.受体受体:绝大多数是糖蛋白绝大多数是糖蛋白,少数是糖脂。少数是糖脂。5.5.抗体抗体:蛋白质。蛋白质。6.6.抗原抗原:具有异物性、大分子性和特异性具有异物性、大分子性和特异性,细菌外毒素、细菌、病毒、蛋白质等都细菌外毒素、细菌、病毒、蛋白质等都可能是抗原。可能是抗原。考向3传统发酵技术的应用(2017(2017全国卷甲全国卷甲)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豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆
32、豉发酵效果的因素酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A A、B B两桶煮熟大两桶煮熟大豆中并混匀豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在并在32 h32 h内定期取样观测发酵内定期取样观测发酵效果。回答下列问题效果。回答下列问题:(1)(1)该实验的自变量是该实验的自变量是_、_。(2)(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是说明该发酵菌是_。(3)(3)如果在实验后如果在实验后,发现发现32 h32 h内的发酵效果越来越好内
33、的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升且随发酵时间呈直线上升关系关系,则无法确定发酵的最佳时间则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是还需要做的事情是_ _ _。(4)(4)从大豆到豆豉从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化大豆中的成分会发生一定的变化,其中其中,蛋白质转变为蛋白质转变为_,_,脂肪转变为脂肪转变为_。【命题背景】【命题背景】情境素材情境素材豆豉的制作、酶的应用豆豉的制作、酶的应用核心素养核心素养生命观念、科学思维生命观念、科学思维命题视角命题视角(1)(1)分析实验变量、设计实验分析实验变量、设计实验(2)(2)细菌代谢类型
34、细菌代谢类型(3)(3)发酵过程中的物质变化发酵过程中的物质变化【审答思维】【审答思维】1.1.审题干审题干:(1)(1)甲、乙两菌种甲、乙两菌种;32 h;32 h内定期取样观测发酵效果。内定期取样观测发酵效果。(2)(2)上层发酵效果比底层好。上层发酵效果比底层好。(3)(3)确定最佳发酵时间。确定最佳发酵时间。2.2.解题思维解题思维:【命题陷阱】【命题陷阱】陷阱陷阱1:1:不能正确理解发酵实质不能正确理解发酵实质:发酵是微生物产生的酶对有机物的分解。发酵是微生物产生的酶对有机物的分解。陷阱陷阱2:2:实验变量类型记忆混乱。实验变量类型记忆混乱。(1)(1)自变量自变量:指实验中人为改变
35、的量指实验中人为改变的量,例如该题目中的菌种类型、发酵时间。例如该题目中的菌种类型、发酵时间。(2)(2)因变量因变量:随自变量的变化而改变的量随自变量的变化而改变的量,例如发酵产物。例如发酵产物。(3)(3)无关变量无关变量:实验过程中还会存在一些可变因素实验过程中还会存在一些可变因素,对实验结果造成影响对实验结果造成影响,例如温例如温度、大豆的数量等。度、大豆的数量等。【解析】【解析】(1)(1)由题中信息由题中信息“甲、乙两菌种甲、乙两菌种”“”“32 h32 h内定期取样观测发酵效果内定期取样观测发酵效果”可知可知,该实验的自变量为菌种、发酵时间。该实验的自变量为菌种、发酵时间。(2)
36、(2)发酵容器的上层空气较多发酵容器的上层空气较多,且有氧发酵比厌氧发酵分解有机物更彻底且有氧发酵比厌氧发酵分解有机物更彻底,发酵发酵效果更好效果更好,可推测发酵容器上层的发酵菌为好氧菌。可推测发酵容器上层的发酵菌为好氧菌。(3)(3)由于由于32 h32 h内发酵效果随发酵时间呈直线上升关系内发酵效果随发酵时间呈直线上升关系,未出现转折点未出现转折点,无法确定无法确定最佳发酵时间最佳发酵时间,为确定最佳发酵时间为确定最佳发酵时间,应在原来基础上延长发酵时间应在原来基础上延长发酵时间,若出现最若出现最佳发酵效果佳发酵效果,则其对应的时间即为最佳发酵时间。则其对应的时间即为最佳发酵时间。(4)(
37、4)发酵过程中发酵过程中,在相关酶的作用下蛋白质分解为氨基酸和小分子的肽在相关酶的作用下蛋白质分解为氨基酸和小分子的肽,脂肪分脂肪分解为脂肪酸和甘油。解为脂肪酸和甘油。答案答案:(1)(1)菌种发酵时间菌种发酵时间(2)(2)好氧菌好氧菌(3)(3)延长发酵时间延长发酵时间,观测发酵效果观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间时间(4)(4)氨基酸和小分子的肽脂肪酸和甘油氨基酸和小分子的肽脂肪酸和甘油四川省眉山市不仅是北宋大文豪苏东坡的故乡四川省眉山市不仅是北宋大文豪苏东坡的故乡,还凭借还凭借2 0002 000年的泡菜制作史成年的泡菜制作
38、史成为为“中国泡菜之乡中国泡菜之乡”。眉山泡菜不仅带动当地经济快速发展。眉山泡菜不仅带动当地经济快速发展,还助力还助力2020多万农多万农户精准脱贫。一碟酸甜香脆的泡菜户精准脱贫。一碟酸甜香脆的泡菜,能令人胃口大开能令人胃口大开,请根据所学知识回答下列请根据所学知识回答下列问题。问题。(1)(1)制作泡菜所利用的菌种是制作泡菜所利用的菌种是_,_,宜选用新鲜的蔬菜宜选用新鲜的蔬菜,原因是原因是_。(2)(2)测定亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下测定亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与亚硝酸盐与_发生重氮化反应后发生重氮化反应后,与与N-1-N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成萘基乙
39、二胺盐酸盐结合形成_色染料。将显色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比较色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比较,可以大致估算出泡菜可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。中亚硝酸盐的含量。新题预测新题预测技法演练场技法演练场(3)(3)在泡菜腌制初期在泡菜腌制初期,亚硝酸盐含量上升的原因是亚硝酸盐含量上升的原因是:_:_。(4)(4)泡菜虽好泡菜虽好,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。某兴趣小组查阅资料得到如图组查阅资料得到如图,请根据图中数据分析请根据图中数据分析,用用_浓度的食盐制作泡菜比较浓度
40、的食盐制作泡菜比较适合。适合。【解析】【解析】(1)(1)制作泡菜所利用的菌种是乳酸菌。新鲜蔬菜中亚硝酸盐的含量低制作泡菜所利用的菌种是乳酸菌。新鲜蔬菜中亚硝酸盐的含量低,因此制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜。因此制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜。(2)(2)测定亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下测定亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后生重氮化反应后,与与N-1-N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。(3)(3)在泡菜腌制初期在泡菜腌制初期,由于微生物在发酵过程中产生亚硝酸盐由于微生物在发酵过程中产
41、生亚硝酸盐,产生速率大于被产生速率大于被分解速率分解速率,所以亚硝酸盐含量上升。所以亚硝酸盐含量上升。(4)(4)根据图中数据分析根据图中数据分析,用用5%5%浓度的食盐制作泡菜比较适合。浓度的食盐制作泡菜比较适合。答案答案:(1)(1)乳酸菌亚硝酸盐的含量低乳酸菌亚硝酸盐的含量低(2)(2)对氨基苯磺酸玫瑰红对氨基苯磺酸玫瑰红(3)(3)由于微生物在发酵过程中产生亚硝酸盐由于微生物在发酵过程中产生亚硝酸盐,产生速率大于被分解速率产生速率大于被分解速率(4)5%(4)5%【高分必备点】【高分必备点】1.1.果酒的制作原理果酒的制作原理:(1)(1)菌种菌种:酵母菌。酵母菌。代谢类型代谢类型:兼
42、性厌氧型。兼性厌氧型。最适生长温度最适生长温度:20:20 左右。左右。(2)(2)发酵原理发酵原理:C:C6 6H H1212O O6 62C2C2 2H H5 5OH+2COOH+2CO2 2。2.2.果醋的制作原理果醋的制作原理:(1)(1)菌种菌种:醋酸菌醋酸菌,其代谢类型是需氧型。其代谢类型是需氧型。(2)(2)发酵原理发酵原理:C:C2 2H H5 5OH+OOH+O2 2CHCH3 3COOH+HCOOH+H2 2O O。3.3.腐乳制作的原理腐乳制作的原理:(1)(1)发酵原理发酵原理:蛋白质蛋白质 小分子的肽和氨基酸。小分子的肽和氨基酸。脂肪脂肪 甘油和脂肪酸。甘油和脂肪酸。
43、(2)(2)腐乳的制作过程腐乳的制作过程:蛋白酶蛋白酶 脂肪酶脂肪酶 4.4.泡菜的制作原理泡菜的制作原理:(1)(1)发酵原理发酵原理:乳酸菌在无氧条件下乳酸菌在无氧条件下,将葡萄糖分解为乳酸。将葡萄糖分解为乳酸。(2)(2)泡菜制作过程泡菜制作过程:【规避失分点】【规避失分点】1.1.果酒和果醋制作时材料处理不到位果酒和果醋制作时材料处理不到位:对于葡萄皮不要反复清洗对于葡萄皮不要反复清洗,既能防止皮上既能防止皮上酵母菌被冲洗掉酵母菌被冲洗掉,又能避免葡萄受损。又能避免葡萄受损。2.2.泡菜制作问题关注不全面泡菜制作问题关注不全面:若温度过高、食盐水浓度过低和腌制时间过短若温度过高、食盐水
44、浓度过低和腌制时间过短,则则造成细菌大量繁殖造成细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量升高。亚硝酸盐含量升高。【深挖增分点】【深挖增分点】细菌代谢类型的分析细菌代谢类型的分析1.1.依据新陈代谢同化作用方式分析依据新陈代谢同化作用方式分析,少数是自养型少数是自养型,多数是异养型多数是异养型:(1)(1)自养型细菌可分为两种类型自养型细菌可分为两种类型:光能合成细菌光能合成细菌:指能利用光能合成有机物的细菌指能利用光能合成有机物的细菌,已知有绿硫细菌、红硫细菌已知有绿硫细菌、红硫细菌等。等。化能合成细菌化能合成细菌:能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的
45、能量,以环以环境中的二氧化碳为碳的来源境中的二氧化碳为碳的来源,来合成有机物来合成有机物,并且储存能量。例如硝化细菌、硫并且储存能量。例如硝化细菌、硫细菌等。细菌等。(2)(2)异养型细菌中分布最广的是腐生细菌和营寄生生活的细菌。异养型细菌中分布最广的是腐生细菌和营寄生生活的细菌。2.2.依据新陈代谢异化作用方式分类依据新陈代谢异化作用方式分类:(1)(1)需氧型需氧型(好氧细菌好氧细菌):):在有氧条件下生活的一类细菌在有氧条件下生活的一类细菌,如硝化细菌、枯草杆菌、如硝化细菌、枯草杆菌、黄色短杆菌、谷氨酸棒状杆菌等。黄色短杆菌、谷氨酸棒状杆菌等。(2)(2)厌氧型厌氧型(厌氧细菌厌氧细菌)
46、:):少数细菌只有在无氧条件下才能生活少数细菌只有在无氧条件下才能生活,如某些腐生细菌、如某些腐生细菌、深层土壤细菌、破伤风杆菌、乳酸菌等。深层土壤细菌、破伤风杆菌、乳酸菌等。高考命题高考命题猜押竞技场猜押竞技场【高分必做题】【高分必做题】1.1.水蜜桃具有美肤、清胃、润肺、祛痰等功能水蜜桃具有美肤、清胃、润肺、祛痰等功能,其可以制作成水蜜桃汁、水蜜其可以制作成水蜜桃汁、水蜜桃酒和水蜜桃醋等产品桃酒和水蜜桃醋等产品,深受大众喜爱。某企业对水蜜桃进行相关制作实验深受大众喜爱。某企业对水蜜桃进行相关制作实验,如如图所示图所示:(1)(1)生产水蜜桃酒和水蜜桃醋常用的菌种分别是生产水蜜桃酒和水蜜桃醋
47、常用的菌种分别是_。固定化。固定化柱柱3 3中需加入的菌种是中需加入的菌种是_。该菌种在。该菌种在_情况下情况下,将乙醇变为乙醛将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸再将乙醛变为醋酸,此时其所需的温度和气体条件是此时其所需的温度和气体条件是_。(2)(2)打开阀打开阀2,2,使混浊的水蜜桃汁与黑曲霉提取液混合后可得到较多的澄清水蜜使混浊的水蜜桃汁与黑曲霉提取液混合后可得到较多的澄清水蜜桃汁的原因桃汁的原因:_:_。(3)(3)检测水蜜桃酒和水蜜桃醋的制作是否成功检测水蜜桃酒和水蜜桃醋的制作是否成功,均可用均可用_这两种最简这两种最简易方法来初步判断。易方法来初步判断。(4)(4)在外界温度和在外界温
48、度和pHpH条件适宜的情况下条件适宜的情况下,如果流入固定化柱如果流入固定化柱2 2中的水蜜桃汁品质中的水蜜桃汁品质都非常高都非常高,但是生产的水蜜桃酒产量和质量却不够高但是生产的水蜜桃酒产量和质量却不够高,其可能的原因是其可能的原因是_(_(写两点即可写两点即可)。(5)(5)工业生产上述三种产品时工业生产上述三种产品时,固定化柱固定化柱1 1、2 2、3 3中需要防止外来杂菌的是中需要防止外来杂菌的是_(_(填写编号填写编号)。1.1.【解析】【解析】(1)(1)生产水蜜桃酒常用的菌种是酵母菌生产水蜜桃酒常用的菌种是酵母菌,生产水蜜桃醋常用的菌种是生产水蜜桃醋常用的菌种是醋酸菌醋酸菌;固定
49、化柱固定化柱3 3中需加入的菌种是醋酸菌。该菌种在糖源缺乏情况下中需加入的菌种是醋酸菌。该菌种在糖源缺乏情况下,将乙将乙醇变为乙醛醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸再将乙醛变为醋酸,由于醋酸菌是好氧型菌由于醋酸菌是好氧型菌,所以此时所需的温度所以此时所需的温度和气体条件是和气体条件是303035,35,充足的氧气。充足的氧气。(2)(2)由于黑曲霉提取液中含有大量的果胶酶由于黑曲霉提取液中含有大量的果胶酶,而果胶酶能分解果胶而果胶酶能分解果胶,瓦解植物的瓦解植物的细胞壁及胞间层细胞壁及胞间层,所以打开阀所以打开阀2,2,使混浊的水蜜桃汁与黑曲霉提取液混合后可得使混浊的水蜜桃汁与黑曲霉提取液混合后可得
50、到较多的澄清水蜜桃汁。到较多的澄清水蜜桃汁。(3)(3)水蜜桃酒有酒味水蜜桃酒有酒味,水蜜桃醋有酸味水蜜桃醋有酸味,因此因此,检测水蜜桃酒、水蜜桃醋的制作是检测水蜜桃酒、水蜜桃醋的制作是否成功否成功,均可用嗅味、品尝这两种最简易方法来初步判断。均可用嗅味、品尝这两种最简易方法来初步判断。(4)(4)在外界温度和在外界温度和pHpH条件适宜的情况下条件适宜的情况下,如果流入固定化柱如果流入固定化柱2 2中的水蜜桃汁品质中的水蜜桃汁品质都非常高都非常高,而由于固定化酵母菌数目较少而由于固定化酵母菌数目较少,设备密封不严设备密封不严,流速控制不好流速控制不好,有杂菌有杂菌侵入等原因侵入等原因,所以生
