資源簡介

專題12
生物技術實踐
1．(2020·甘肅省蘭州一中高三其他)我國科學家屠呦呦因發現治療瘧疾的新藥物青蒿素而獲得2015年諾貝爾醫學獎。青蒿素是一種無色針狀晶體，易溶于有機溶劑，不溶于水，不易揮發，主要從黃花蒿中提取。近年來又發現青蒿素具有較強的抗腫瘤作用，某科研小組按如下步驟進行了相關實驗：
①從黃花蒿中提取青蒿素；②將等量癌細胞分別接種到4組培養瓶中，適宜條件下培養24
h后除去上清液；③向4組培養瓶中分別加入等量含2、4、8、16
μmol/L青蒿素的培養液，適宜條件下繼續培養；④72
h后統計并計算各組的細胞增殖抑制率。回答下列問題：
(1)提取青蒿素時不宜使用水蒸氣蒸餾法，原因是
青蒿素不易揮發，不能隨水蒸氣蒸餾出來(或水蒸氣蒸餾法適用于蒸餾揮發性物質，而青蒿素不易揮發)
；根據青蒿素
易溶于有機溶劑
的特點，可采用有機溶劑萃取的方法，萃取前要將黃花蒿莖葉進行
粉碎和干燥
，以提高萃取效率。
(2)萃取青蒿素的過程應采用
水浴
加熱；加熱時常在加熱瓶口安裝回流冷凝裝置，目的是
防止有機溶劑揮發
。萃取液在濃縮之前需進行
過濾
，以除去萃取液中的不溶物。
(3)科研小組進行上述②～④步驟實驗的目的是
探究青蒿素的濃度與細胞增殖抑制率的關系
。步驟③中需要設置對照組，對照組的處理方法為
在另一培養瓶中加入等量的不含青蒿素的培養液，適宜條件下繼續培養
。
【解析】　(1)由于水蒸氣蒸餾法適用于蒸餾揮發性物質，而青蒿素不易揮發，所以提取青蒿素時不宜使用水蒸氣蒸餾法。根據青蒿素有易溶于有機溶劑的特點，可采用有機溶劑萃取的方法。為了提高萃取效率，萃取前要將黃花蒿莖葉進行粉碎和干燥。(2)萃取青蒿素的過程應采用水浴加熱，以保證青蒿素受熱均勻，同時，有機溶劑易燃不能明火加熱；加熱時常在加熱瓶口安裝回流冷凝裝置，目的是防止有機溶劑揮發。萃取液在濃縮之前需進行過濾，以除去萃取液中的不溶物。(3)設置不同濃度的青蒿素溶液加入癌細胞培養液中，統計癌細胞的增殖速率，說明該實驗的目的是探究不同濃度的青蒿素對細胞增殖的影響或者探究青蒿素的濃度與細胞增殖抑制率的關系。步驟③中需要設置一組空白對照組，處理方法是在另一培養皿中加入等量的不含青蒿素的培養液，適宜條件下繼續培養。
2．(2020·湖北省高三其他)某同學根據所學的知識設計了利用鮮茉莉花提取茉莉精油的實驗流程。回答下列問題：
鮮茉莉花＋水AB除水過濾茉莉精油
(1)植物芳香油的提取方法有蒸餾、
壓榨
和
萃取
等，具體采用哪種方法要根據植物原料的特點來決定。水蒸氣蒸餾法是植物芳香油提取的常用方法，它的原理是
利用水蒸氣將揮發性較強的植物芳香油攜帶出來形成油水混合物，冷卻后油水又重新分層
。
(2)圖中的A過程表示水蒸氣蒸餾，促進B過程的進行時，通常向油水混合物中加入
NaCl
。通過B過程獲得的提取物還會含有一定的水分，一般可以加入一些
無水Na2SO4
吸水。
(3)橘皮精油主要儲藏在橘皮部分，提取橘皮精油一般不采用水中蒸餾法，原因是
會產生原料焦糊和有效成分水解等問題
。提取橘皮精油一般采用
壓榨
法，使用該方法時，為了提高出油率，可將柑橘皮干燥去水后，再用
石灰水
浸泡。
【解析】　(1)植物芳香油的提取方法有蒸餾法、壓榨法和萃取法等，其中水蒸氣蒸餾法是植物芳香油提取的常用方法，它的原理是利用水蒸氣將揮發性較強的植物芳香油攜帶出來形成油水混合物，冷卻后油水又重新分層。(2)根據以上分析已知，圖中A表示水蒸氣蒸餾，B過程為分離油層的過程。在促進油層分離時，常向油水混合物中加入氯化鈉，以吸收水分，提高茉莉精油的純度；獲得的提取物還會含有一定的水分，一般可以加入一些無水Na2SO4吸水。(3)由于水中蒸餾會導致原料焦糊或有效成分部分水解等問題，所以提取橘皮精油，常采用壓榨法而不用蒸餾法。為了提高出油率，可將柑橘皮干燥去水后，再用石灰水浸泡。
3．(2020·定遠縣育才學校高三其他)LB液體培養基和LB固體培養基是微生物實驗室中較常用的一種培養基，其配方為10
g蛋白胨、10
g/L酵母提取物、5
g/L氯化鈉等，主要用于培養細菌、擴增菌種數量。某研究組開展了氧氣對微生物生長、繁殖的影響實驗，請回答下列問題：
(1)要配制供微生物生長、繁殖的培養基，其中一般都含有
水、碳源、氮源
和無機鹽等。有些微生物對某些特殊營養物質及
pH、氧氣
等條件有特殊要求。
(2)將各類微生物用
接種環
從斜面培養基接種于滅菌過的LB液體培養基中，進行擴大化培養。
(3)將含有LB固體培養基(LB液體培養基中加15
g瓊脂粉，剛配好，尚未凝固)的錐形瓶放入
高壓蒸汽滅菌鍋
中進行滅菌。滅菌完成后將錐形瓶取出，待溫度下降到60
℃(不燙手的溫度)時，用
酒精
擦拭桌面和雙手，在超凈工作臺中的
酒精燈火焰
旁將錐形瓶中的LB培養基分裝到一系列試管，并做標記。
(4)當試管溫度下降到40
℃(培養基還是液態)時，用滅菌過的移液器吸取0.1
mL的各類微生物懸液加入相應試管中并封口，雙手快速搓動試管，使菌種均勻分布于培養基內后迅速將封口的試管放置在
低溫
條件下使培養基凝固。
(5)將上述試管放置于常溫條件下培養48小時后觀察實驗結果，下圖中可表示制作果酒的菌種的分布圖的是
B
。
【解析】　(1)要配制供微生物生長、繁殖的培養基，其中一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽等，有些微生物對某些特殊營養物質及pH、氧氣等條件有特殊要求。(2)斜面培養基接種用接種環接種，對微生物進行擴大化培養。(3)培養基一般采用高壓蒸汽滅菌法滅菌，滅菌完成后將錐形瓶取出，待溫度下降到60
℃時，用酒精擦拭桌面和雙手，在超凈工作臺中的酒精燈火焰旁將錐形瓶中的LB培養基分裝到一系列試管，以防止雜菌污染。(4)培養基凝固需要放置在低溫條件下。(5)參與果酒制作的菌種是酵母菌，其新陳代謝類型是異養兼性厭氧型，因此圖中表示果酒制作菌種的圖是B。
4．(2020·江西省高三二模)2019年起，全國地級及以上城市全面啟動生活垃圾分類工作，習近平總書記強調，實行垃圾分類，關系廣大人民群眾生活環境，關系節約使用資源，也是社會文明水平的一個重要體現。有機垃圾微生物處理的基本原理是利用微生物降解菌產生多種酶，對分類后的有機垃圾進行快速分解。
(1)有機垃圾中油污降解困難，某實驗小組欲從油污污染的土壤中篩選出高效降解脂肪的菌株，需配置
以脂肪為唯一碳源
的選擇培養基，將采集的土樣混勻后從中稱取1
g，置于經過
高壓蒸汽滅菌
法滅菌處理的液體培養基中培養一段時間，以增加脂肪分解菌的濃度。
(2)利用稀釋涂布平板法進行接種時，要對菌液進行充分稀釋的目的是
使聚集在一起的微生物分散成單個細胞，從而能在培養基表面形成單個的菌落
。接種后進行培養時，需將培養皿呈
倒置
狀態放置。
(3)篩選出高效降解脂肪的菌株后，若需要長期保存，可采用
甘油管藏
的方法。
(4)為測定脂肪酶降解脂肪的能力，需要先將該酶分離出來，常用
凝膠色譜(分配色譜)
法，該方法是根據
相對分子質量的大小
來分離蛋白質。
【解析】　(1)要篩選出高效降解脂肪的菌株，需要從油污污染的土壤中采集取樣，并用以脂肪為唯一碳源的選擇培養基進行選擇培養，具體做法為，將選取的土壤混勻后從中稱取1
g，置于經過高壓蒸汽滅菌法處理的液體培養基中培養一段時間，以增加脂肪分解菌的濃度。(2)利用稀釋涂布平板法進行接種時，需要對菌液進行充分稀釋以便能使聚集在一起的微生物分散成單個細胞，從而能在培養基表面形成單個的菌落。接種后進行培養時，需將培養皿倒置培養，避免水珠滴入到培養皿的表面影響菌落的生長。(3)菌種長期保存通常采用甘油管藏法，因此，篩選出的高效降解脂肪菌株采用甘油管藏法長期保存。(4)脂肪酶的化學本質是蛋白質，蛋白質的分離常用凝膠色譜(分配色譜)法完成，該方法是根據蛋白質相對分子質量的大小實現分離，因為蛋白質的遷移速率與分子量的大小有關。
5．(2020·天津高三二模)由于酵母菌直接利用淀粉的能力很弱，有人將地衣芽孢桿菌的α－淀粉酶基因轉入酵母菌中，經篩選得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌種(圖甲所示)。
(1)圖甲中為達到篩選目的，平板內的固體培養基應以
淀粉
作為唯一碳源。②、③過程需要重復幾次，目的是
進一步篩選純化獲得分解淀粉能力強的酵母菌
。
(2)某同學嘗試過程③的操作，其中一個平板經培養后的菌落分布如圖乙所示。該同學的接種方法是
稀釋涂布平板法
；推測該同學接種時可能的操作失誤是
涂布不均勻
。
(3)以淀粉為原料，用工程酵母菌在適宜條件下密閉發酵，隔一段時間需要進行排氣，其原因是
酒精發酵產生CO2需要排出，否則壓力過大
。
(4)對于實驗結果分析正確的是(
BC
)
A．α－淀粉酶基因是否表達可通過DNA分子雜交技術來檢測
B．在培養基中添加碘液進行染色，菌落周圍會出現透明圈，顏色較淺
C．在密閉和不密閉的情況下培養，酵母菌出現的透明圈大小不同
D．在實驗條件適宜時，酵母菌進行孢子生殖，繁殖迅速
【解析】　(1)圖甲中①表示基因表達載體的構建過程，該過程需要用到的工具酶有：限制性核酸內切酶(限制酶)、DNA連接酶；普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱，而工程酵母菌可以高效利用淀粉，所以用以淀粉為唯一碳源的選擇培養基可以選出工程酵母菌；②、③過程重復幾次的目的是進一步篩選純化獲得分解淀粉能力強的酵母菌。(2)由圖乙可知，該同學采用的是稀釋涂布平板法，但菌落比較集中，沒有很好的分散開來，可能是涂布不均勻導致的。(3)由于酵母菌酒精發酵過程中產生CO2，需要及時排出否則壓力過大，因此在利用工程酵母菌進行密閉發酵時，每隔一段時間需要進行排氣。(4)A.可用DNA分子雜交技術檢測目的基因是否導入受體細胞，而基因表達的產物為蛋白質，不能用DNA分子雜交技術進行檢測，A錯誤；B.工程酵母菌可高效利用淀粉，因此若在培養基中添加碘液進行染色，菌落周圍會出現透明圈，且顏色較淺，B正確；C.酵母菌屬于兼性厭氧菌，在密閉和不密閉的情況下培養，消耗的淀粉量不同，因此酵母菌出現的透明圈大小不同，C正確；D.在實驗條件適宜時，酵母菌可進行出芽生殖，D錯誤。
6．(2020·全國高三其他)反芻動物，如牛和山羊，具有特殊的器官——瘤胃。在瘤胃中生活著多種分解纖維素的微生物，研究人員通過實驗篩選山羊瘤胃纖維素分解菌。結合相關知識，回答下列問題：
(1)將過濾后的瘤胃液接種于只含纖維素的培養液中，在
37
℃下振蕩培養1～2天增加纖維素分解菌的濃度。該步驟能夠“濃縮”纖維素分解菌的原因是
在富含纖維素的條件下，纖維素分解者能夠分解纖維素并獲取營養，因而能夠迅速繁殖，不能分解纖維素的微生物因為缺乏營養而繁殖被抑制(合理即可)
。
(2)將培養至混濁的培養液涂布到含羧甲基纖維素鈉和剛果紅的培養基上，該培養基是
鑒別
(功能)培養基。與“濃縮”纖維素分解菌的培養基不同，該培養基還需添加一定量的
瓊脂(或凝固劑)
，以便篩選纖維素分解菌。
(3)通過觀察產生透明圈的菌落，該實驗室提出山羊瘤胃中存在多種纖維素分解菌的觀點，他們的實驗依據是
出現了多種不同特征(形狀、大小、顏色等)的菌落
。
(4)將不同纖維素分解菌純化培養，并對其纖維素酶種類進行比較，發現均至少包括三種組分，即
C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶
，若定量比較不同微生物纖維素酶的活性高低，應如何操作？寫出簡要的實驗思路：
將等量、不同來源的纖維素酶分別與等量纖維素混合，在相同且適宜的條件下培養一段時間，通過測定葡萄糖的生成量確定不同酶的活性高低(合理即可)
。
【解析】　(1)哺乳動物的體溫約為37
℃，因此要將瘤胃中的微生物于該溫度下培養。在只含纖維素的條件下，纖維素分解菌能夠分解纖維素獲取營養，因而能夠迅速繁殖，不能分解纖維素的微生物因缺乏營養而無法繁殖。(2)培養基中添加了剛果紅，因此為鑒別培養基。固體培養基可對微生物進行分離、純化和計數等，因此需要添加一定量的凝固劑，如瓊脂。(3)雖然都能分解周圍的纖維素而產生透明圈，但不同微生物形成的菌落有各自的特征，如形狀、大小、顏色等。(4)纖維素酶至少包括三種組分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。對獲得的纖維素酶活性進行定量測定時，將等量的、不同來源的纖維素酶與等量纖維素混合，在相同且適宜的條件下培養一段時間，通過測定葡萄糖的生成量確定不同酶的活性高低。
7．(2020·湖南高三二模)2019年12月1日，《生活垃圾分類標志》標準正式實施。生活垃圾被分為可回收物、有害垃圾、廚余垃圾及其他垃圾四大類。對廚余垃圾進行堆肥處理(利用微生物將垃圾中的有機物分解)是常用的方法。回答下列問題。
(1)不同微生物對廚余垃圾的分解能力不同，科研人員在選取能高效降解廚余垃圾微生物的過程中，獲得純凈微生物的關鍵是
防止外來雜菌的污染
。廚余垃圾含有較多鹽分，在選取微生物時需在培養基中加入高鹽配制成
選擇
(填“選擇”或“鑒別”)培養基，不耐鹽的微生物會出現
體內水分損失
而致死的現象。
(2)堆肥過程可在露天進行，在發酵初期可在堆肥的某些部位進行打孔，其目的主要是
為微生物發酵提供氧氣
；隨著發酵的進行，堆肥溫度在一段時間內會逐漸升高，其熱量主要來自
有氧呼吸以熱能散失的能量
。研究人員欲探究溫度對某菌株X的影響，可通過測定不同溫度條件下
單位時間有機物的消耗量(或“有機物的消耗速率”)
來反映菌株處理廚余垃圾的能力，進而確定其所需的適宜溫度條件。除鹽度、溫度對微生物分解能力的影響外，請列舉兩項影響微生物分解廚余垃圾的外界因素：
廚余垃圾水分含量、廚余垃圾的種類、氧氣含量等
。
(3)請列舉兩項進行垃圾分類或集中處理的益處：
降低垃圾后續處理的經濟成本、有利于再生資源回收利用、帶來經濟效益、減少二次污染等
。
【解析】　(1)獲得純凈微生物的關鍵是防止外來雜菌的污染。高鹽培養基可將耐鹽的微生物選擇出來，該培養基屬于選擇培養基，不耐鹽的微生物在高鹽培養基上會因體內水分損失而出現活性降低甚至死亡的現象。(2)堆肥上打孔可為微生物的發酵提供氧氣，微生物有氧呼吸以熱能形式散失的能量可引起堆肥溫度升高，微生物的分解能力強弱可通過單位時間有機物的消耗量來表示。除了鹽度、溫度，廚余垃圾水分含量、廚余垃圾的種類、氧氣含量等因素也影響微生物的分解作用。(3)進行垃圾分類或集中處理可降低垃圾后續處理的經濟成本、有利于再生資源回收利用、帶來經濟效益、減少二次污染等。
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-專題12
生物技術實踐
1．(2018·全國卷Ⅲ)回答下列與酵母菌有關的問題：
(1)分離培養酵母菌通常使用
麥芽汁瓊脂
(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麥芽汁瓊脂”)培養基，該培養基應采用
高壓蒸汽
滅菌法滅菌。若將酵母菌劃線接種在平板上，培養一段時間后可觀察到菌落，菌落的含義是
由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體
。
(2)酵母菌液體培養時，若通入氧氣，可促進
菌體快速增殖
(填“菌體快速增殖”“乙醇產生”或“乳酸產生”)；若進行厭氧培養，可促進
乙醇產生
(填“菌體快速增殖”“乙醇產生”或“乳酸產生”)。
(3)制作面包時，為使面包松軟通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松軟的原因是
酵母菌分解葡萄糖會產生CO2，CO2使面包松軟
。
【解析】　(1)牛肉膏蛋白胨培養基是一種應用廣泛的細菌培養基；MS培養基是滿足植物細胞的營養和生理需要的培養基；麥芽汁瓊脂培養基通常用于酵母菌(真菌)的培養、鑒定及菌種保存。培養基的滅菌方法為高壓蒸汽滅菌法。菌落是指由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體。(2)酵母菌為兼性厭氧型微生物，在有氧條件下進行有氧呼吸為酵母菌的快速繁殖提供能量，在無氧條件下，酵母菌進行無氧呼吸產生乙醇。(3)面包松軟是因為制作過程中，加入的酵母菌可以分解葡萄糖產生大量的CO2，CO2遇熱膨脹，使得制作的面包松軟多孔。
2．(2020·江蘇省南京師大附中高三期中)篩選淀粉分解菌需使用以淀粉為唯一碳源的培養基。接種培養后，若細菌能分解淀粉，會出現以菌落為中心的透明圈(如圖)，實驗結果見下表。
菌種
菌落直徑：C(mm)
透明圈直徑：H(mm)
H/C
細菌Ⅰ
5.1
11.2
2.2
細菌Ⅱ
8.1
13.0
1.6
(1)培養基一般含有
碳源、氮源、水、無機鹽、生長因子
等成分，篩選淀粉分解菌時，培養基中應加入
碘液
作為鑒定試劑。
(2)實驗結果看，細菌Ⅰ和細菌Ⅱ能否將淀粉酶分泌至細胞外？細菌Ⅰ
能
(填“能”或“不能”，下同)，細菌Ⅱ
能
。
(3)本實驗中，H/C越大說明
淀粉分解菌分解淀粉的能力越強
。
(4)若要以該固體培養基培養目標菌并對菌落進行計數，接種時，應采用的方法是
稀釋涂布平板法
。
(5)用平板培養細菌時一般需要將平板
倒置
(填“倒置”或“正置”)。有些使用后的培養基在丟棄前需要經過
滅菌
處理，這種處理可以殺死丟棄物中所有的微生物。
【解析】　(1)培養基一般都含有碳源、氮源、水、無機鹽、生長因子等成分；篩選淀粉分解菌時，培養基中應加入碘液作為鑒定淀粉的試劑；(2)由題圖可知，菌落周圍均出現了以菌落為中心的透明圈，說明細菌Ⅰ、Ⅱ均能將淀粉酶分泌至細胞外水解淀粉；(3)本實驗中，H/C越大，說明淀粉分解菌分解淀粉的能力越強；(4)若要以該固體培養基培養目標菌并對菌落計數，應采用的方法為稀釋涂布平板法；(5)用平板培養細菌時，一般需要將平板倒置，防止水蒸氣在培養皿蓋上凝結倒流污染培養皿；使用后的培養基在丟棄前需要經過滅菌處理防止污染環境。
3．(2020·四川高三三模)2020年5月1日，新版《北京市生活垃圾管理條例》正式實施。為提高生活垃圾再利用和資源化的科技水平，科研小組欲篩選微生物對廚余垃圾中的菜幫菜葉、瓜果皮核進行處理。請分析下列問題：
(1)為篩選出纖維素酶高產菌株，應到
富含纖維素
環境中取樣。樣液需用
液體
(“液體”或“固體”)培養基進行擴大培養，目的是
增加目的菌株的數量
。纖維素酶是一種復合酶，至少包含C1酶、Cx酶和
葡萄糖苷酶
。
(2)鑒別纖維素分解菌時，需在培養基中添加
剛果紅
作指示劑，可通過菌落周圍透明圈大小選出高效分解纖維素的菌株，原理是
在含有纖維素的培養基中加入剛果紅時，剛果紅能與培養基中的纖維素形成紅色復合物。當纖維素被纖維素酶分解后，剛果紅—纖維素的復合物就無法形成，培養基中會出現以纖維素分解菌為中心的透明圈。透明圈越大，纖維素分解菌的分解能力越強
。
(3)用高壓蒸汽滅菌鍋對培養基滅菌，開始加熱時，要打開排氣閥，使水沸騰一段時間后再關閉排氣閥，這樣操作的目的是
排盡鍋內冷空氣
。
【解析】　(1)實驗目的是要篩選出纖維素酶高產菌株，據此可知要找到目的菌需要到富含纖維素的環境中取樣，取樣后，為了增加目的菌株的數量，要將樣品菌在液體培養基中進行選擇培養。纖維素酶是一種復合酶，至少包含C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。(2)在含有纖維素的培養基中加入剛果紅時，剛果紅能與培養基中的纖維素形成紅色復合物。當纖維素被纖維素酶分解后，剛果紅—纖維素的復合物就無法形成，培養基中會出現以纖維素分解菌為中心的透明圈。透明圈越大，纖維素分解菌的分解能力越強。故鑒別纖維素分解菌時，需在培養基中添加剛果紅作指示劑，可通過菌落周圍透明圈大小選出高效分解纖維素的菌株。(3)用高壓蒸汽滅菌鍋對培養基滅菌，開始加熱時，要打開排氣閥，使水沸騰一段時間后再關閉排氣閥，其目的是排盡鍋內冷空氣。
4．(2020·甘肅省蘭州一中高三期中)哺乳動物成熟的紅細胞，在生命科學研究中有著廣泛的應用。請回答下列有關問題：
(1)從哺乳動物成熟的紅細胞中提取血紅蛋白時，首先要用相當于紅細胞液體體積五倍的
生理鹽水
洗滌紅細胞，直至
上清液不再呈現黃色
，表明紅細胞已經洗滌干凈。然后用蒸餾水和甲苯使紅細胞破裂，釋放出血紅蛋白。
(2)得到血紅蛋白混合液之后，可先用離心法進行樣品的處理及粗分離，再通過
凝膠色譜
法進一步純化。使用該方法純化時，首先分離得到大分子蛋白質的原因是
相對分子量較大的蛋白質不能進入凝膠內部的通道，移動速度較快
。
(3)用凝膠電泳法測定蛋白質分子量時，需要在凝膠中加入SDS，目的是
掩蓋不同蛋白質間的電荷差別
，使電泳遷移率完全取決于分子的大小。
(4)若要分解血紅蛋白，需要用到蛋白酶。固定化酶常用
化學結合或物理吸附
法，將酶進行固定化的優點是
方便回收和重復利用
。
【解析】　(1)從哺乳動物成熟的紅細胞中提取血紅蛋白時，首先要用相當于紅細胞液體體積五倍的生理鹽水洗滌紅細胞3次，直至上清液不再呈現黃色，然后用蒸餾水和甲苯使紅細胞破裂，釋放出血紅蛋白。(2)得到血紅蛋白混合液之后，可先用離心法進行樣品處理及粗分離，再通過凝膠色譜法進一步純化。凝膠色譜法的原理：分子量大的分子通過多孔凝膠顆粒的間隙，路程短，流動快；分子量小的分子穿過多孔凝膠顆粒內部，路程長，流動慢，因此先從色譜柱洗脫出來的是大分子蛋白質。(3)用凝膠電泳法測定蛋白質分子量時，需要在凝膠中加入SDS，目的是消除凈電荷對遷移率的影響(或掩蓋不同種蛋白間的電荷差別)，使電泳遷移率完全取決于分子的大小。(4)固定化酶常用化學結合或物理吸附法，將酶進行固定化的優點是方便回收和重復利用。
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-專題12
生物技術實踐
選修一、選修三的知識與現實生活息息相關。高考對選修模塊的考查，常以生活實際、現實熱點為切入點，考查考生學以致用、遷移應用的能力。
綜合研究歷年的高考題可以看出：選修幾個小設問的難度設置可分為兩個層級，一是基礎類設問，屬于送分題目，基本上依據教材所學即可答出；二是理解類設問，這類問題難度中等偏上，需要遷移教材知識，分析試題情景，將所學與所考有效“搭橋”才能解答。二輪復習，在抓好教材基礎的同時，應將重點放在對理解類問題的強化上。基于此，現將每個考點知識劃分為兩個層級：基礎類——記記背背就能過關；理解類——理清弄明方可觸類旁通。
專題十二　生物技術實踐
??考情分析?
考點
卷Ⅰ
卷Ⅱ
卷Ⅲ
2020
2019
2018
2017
2020
2019
2018
2017
2020
2019
2018
2017
傳統發酵技術
T37
微生物的培養與利用
T37
T37
T37
T37
T37
T37
T37
T37
生物技術在其他方面的應用
T37
T37
T37
GOU
JIAN
WANG
LUO
CHUAN
LIAN
ZHI
SHI
構建網絡·串聯知識
YAO
DIAN
ZHENG
HE
ZI
CE
PAI
CHA
要點整合·自測排查
微生物的培養與利用
一、理教材·固基礎
1．圖解識記微生物的培養、分離與計數
2．熟記微生物分離與計數的兩個實例
(1)土壤中分解尿素的細菌的分離與計數：
①篩選菌株：利用選擇培養基篩選菌株。
②測定微生物數量的常用方法：活菌計數法和顯微鏡直接計數。
③過程：土壤取樣→制備培養基→樣品稀釋→涂布平板→培養與觀察→菌落計數。
④鑒定方法：含酚紅指示劑的以尿素為唯一氮源的培養基→細菌→指示劑變紅，則該菌能分解尿素。
(2)分解纖維素的微生物的分離：
①實驗原理：
即：可通過是否產生透明圈來篩選纖維素分解菌。
②流程：土壤取樣→選擇培養→梯度稀釋→涂布平板→挑選菌落。
3．微生物計數的“兩”種方法
(1)直接計數法：顯微鏡直接計數法。
(2)間接計數法：稀釋涂布平板法(活菌計數法)，統計的菌落數往往比活菌的實際數目低。
4．歸納細菌培養和計數方法的4個易錯易混點
(1)制備固體培養基最后要將平板倒置，其主要目的是防止培養皿蓋上的水珠滴入培養基造成污染。
(2)平板劃線法中的“連續劃線”及稀釋涂布平板法中的“系列稀釋”目的是一樣的，都是為了保證菌種在培養基中單個分布(平板劃線法中最后一次劃線的末端一般為單個分布)。
(3)稀釋涂布平板法能分離細菌，也能計數(結果偏小)。平板劃線法只能純化細菌，不能計數。
(4)顯微計數法：不能區分細菌死活(計數結果偏大)。
二、做真題·明考向
1．(2020·全國卷Ⅰ)某種物質S(一種含有C、H、N的有機物)難以降解，會對環境造成污染，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，盛有水或培養基的搖瓶通常采用
高壓蒸汽滅菌
的方法進行滅菌。乙培養基中的Y物質是
瓊脂
。甲、乙培養基均屬于
選擇
培養基。
(2)實驗中初步估測搖瓶M中細菌細胞數為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不超過200個，則至少應將搖瓶M中的菌液稀釋
104
倍。
(3)在步驟⑤的篩選過程中，發現當培養基中的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
S的濃度超過某一值時會抑制菌株的生長
(答出1點即可)。
(4)若要測定淤泥中能降解S的細菌細胞數，請寫出主要實驗步驟
取淤泥加入無菌水，涂布(或稀釋涂布)到乙培養基上，培養后計數
。
(5)上述實驗中，甲、乙兩種培養基所含有的組分雖然不同，但都能為細菌的生長提供4類營養物質，即
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基的搖瓶，乙為固體培養基，故需要加入Y瓊脂；甲和乙培養基可以用于篩選能降解S的菌株，故均屬于選擇培養基。(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不超過200個，則搖瓶M中的菌液稀釋的倍數至少為2×107÷1
000×100÷200＝1×104倍。(3)當培養基中的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，可以取淤泥加無菌水制成菌懸液，稀釋涂布到乙培養基上，培養后進行計數。(5)甲和乙培養基均含有水、無機鹽、碳源、氮源。
2．(2019·全國卷Ⅰ)已知一種有機物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解，會造成環境污染。某小組用三種培養基篩選土壤中能高效降解X的細菌(目標菌)。
Ⅰ號培養基：在牛肉膏蛋白胨培養基中加入X(5
g/L)。
Ⅱ號培養基：氯化鈉(5
g/L)，硝酸銨(3
g/L)，其他無機鹽(適量)，X(15
g/L)。
Ⅲ號培養基：氯化鈉(5
g/L)，硝酸銨(3
g/L)，其他無機鹽(適量)，X(45
g/L)。
回答下列問題。
(1)在Ⅰ號培養基中，為微生物提供氮源的是
牛肉膏、蛋白胨
。Ⅱ、Ⅲ號培養基中為微生物提供碳源的有機物是
X
。
(2)若將土壤懸浮液接種在Ⅱ號液體培養基中，培養一段時間后，不能降解X的細菌比例會
下降
，其原因是
不能降解X的細菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的細菌能夠增殖
。
(3)Ⅱ號培養基加入瓊脂后可以制成固體培養基，若要以該固體培養基培養目標菌并對菌落進行計數，接種時，應采用的方法是
稀釋涂布平板法
。
(4)假設從Ⅲ號培養基中得到了能高效降解X的細菌，且該菌能將X代謝為丙酮酸，則在有氧條件下，丙酮酸可為該菌的生長提供
能量
和
合成其他物質的原料
。
【解析】　(1)Ⅰ號培養基中含有牛肉膏、蛋白胨和有機物X等，其中X僅含有C、H兩種元素，故為微生物提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨。Ⅱ、Ⅲ號培養基中除無機鹽外，還含有有機物X，故為微生物提供碳源的有機物是X。(2)因Ⅱ號液體培養基中的有機碳源只有X，故培養一段時間后，不能降解X的細菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的細菌能夠增殖，故不能降解X的細菌比例會下降。(3)對微生物分離的方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法，但其中只有稀釋涂布平板法能夠計數。(4)能高效降解X的細菌能將X代謝為丙酮酸，丙酮酸在有氧條件下被降解時能釋放出大量能量，故丙酮酸可為該細菌的生長提供能量。丙酮酸還可以為該細菌中其他物質的合成提供原料。
3．(2019·全國卷Ⅱ)物質W是一種含氮有機物，會污染土壤。W在培養基中達到一定量時培養基表現為不透明。某研究小組欲從土壤中篩選出能降解W的細菌(目標菌)。回答下列問題。
(1)要從土壤中分離目標菌，所用選擇培養基中的氮源應該是
W
。
(2)在從土壤中分離目標菌的過程中，發現培養基上甲、乙兩種細菌都能生長并形成菌落(如圖所示)。如果要得到目標菌，應該選擇
乙
菌落進一步純化，選擇的依據是
乙菌落周圍出現透明圈，說明乙菌能降解W
。
(3)土壤中的某些微生物可以利用空氣中的氮氣作為氮源。若要設計實驗進一步確定甲、乙菌能否利用空氣中的氮氣作為氮源，請簡要寫出實驗思路、預期結果和結論，即
將甲、乙菌分別接種在無氮源培養基上，若細菌能生長，則說明該細菌能利用空氣中的氮氣作為氮源
。
(4)該小組將人工合成的一段DNA轉入大腸桿菌，使大腸桿菌產生能降解W的酶(酶E)。為了比較酶E與天然酶降解W能力的差異，該小組擬進行如下實驗，請完善相關內容。
①在含有一定濃度W的固體培養基上，A處滴加含有酶E的緩沖液，B處滴加含有相同濃度天然酶的緩沖液，C處滴加
緩沖液
，三處滴加量相同。
②一段時間后，測量透明圈的直徑。若C處沒有出現透明圈，說明
緩沖液不能降解W
；若A、B處形成的透明圈直徑大小相近，說明
酶E與天然酶降解W的能力相近
。
【解析】　(1)物質W是一種含氮有機物，要分離能夠降解物質W的細菌，需用以物質W為唯一氮源的選擇培養基進行篩選。(2)由題圖可知，甲菌落周圍沒有透明圈，說明甲菌不能降解物質W，乙菌落周圍出現透明圈，說明乙菌能降解物質W，故要得到目標菌，應選擇乙菌落進一步純化。(3)要鑒定甲、乙菌能否利用空氣中的氮氣作為氮源，則培養基中不能添加氮源，所以應將甲、乙菌分別接種在無氮源的培養基上(其他條件相同且適宜)，若細菌能生長，則說明細菌能利用空氣中的氮氣作為氮源。(4)實驗目的是比較天然酶和酶E降解物質W的能力，做實驗時要設計空白對照，所以C處應滴加緩沖液。C處沒有出現透明圈，說明緩沖液不能降解物質W，A、B處透明圈的出現說明物質W被降解，若兩個透明圈直徑大小相近，則說明酶E與天然酶降解物質W的能力相近。
命題方向
基礎類
1.培養基的成分、種類及作用，如第1題(1)、(5)，第2題的(1)小題，第3題的(1)小題；2．微生物純化培養的方法，如第2題的(3)小題。
理解類
1.選擇培養的原理和應用，如第1題的(3)小題，第3題的(2)(3)(4)小題；2．微生物的計數方法、步驟和結果分析，如第1題的(4)小題。
復習方向
1.記憶培養基的成分、培養基配制的過程、消毒和滅菌的方法、原理等。2．重點理解消毒和滅菌的區別、微生物篩選的原理、微生物鑒定的原理。3．微生物的分離和計數方法，特別注意實驗誤差和實驗結論的分析。
三、練考點·能遷移
1．(2020·山西省高三其他)某公司在新冠防疫期間推出一款新型免洗洗手凝膠，為衡量該凝膠的清洗效果，研究人員檢測了凝膠洗手前后，手部細菌的數量。凝膠洗手前后的檢測流程見下圖，回答下列問題：
(1)在進行實驗前需要配置培養基，各種培養基的具體配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源、
無機鹽
。如果培養乳酸桿菌，還需要在培養基中添加
維生素(或生長因子)
。
(2)為統計洗手前后手部細菌的數量，應選擇的接種方法是
稀釋涂布平板法
。若在M稀釋倍數下統計出平板上的菌落數為N，涂布平板時所用的液體體積為V(ml)，那么每克樣品中的菌數為
N/V×M
，而實際菌數要比計算值
大
。
(3)根據上圖所示的步驟得出的實驗結果的可信度較低，為了提高實驗結果的可信度，請給出兩點建議：
同一個稀釋度下涂布三個平板，取三個平板上菌落數的平均值
、
設置一組未接種的空白培養基，排除雜菌污染對實驗結果造成的干擾
。
(4)培養一段時間后可根據
菌落的大小、形狀(隆起程度和顏色)
(至少填兩項)等菌落特征初步判斷培養基上菌種的類型。
【解析】　(1)無機鹽對維持生命活動非常重要，各種培養基的具體配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽。有些微生物的培養還需要在培養基中加入生長因子，如培養乳酸桿菌要添加維生素。(2)為統計洗手前后手部細菌的數量，應選擇的接種方法是稀釋涂布平板法。若在M稀釋倍數下統計出平板上的菌落數為N，涂布平板時所用的液體體積為V(ml)，那么每克樣品中的菌數為N/V×M，由于計數時當兩個或幾個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落，所以實際菌數要比計算值偏大。(3)為了提高實驗結果的可信度，需要檢測培養基滅菌是否合格以及在同一稀釋度下計數多個平板上的菌落數并求平均值，即提出的建議為：在同一個稀釋度下涂布三個平板，取三個平板上菌落數的平均值；設置一組未接種的空白培養基，排除雜菌污染對實驗結果造成的干擾。(4)培養一段時間后可根據菌落的大小、形狀(隆起程度和顏色)等菌落特征初步判斷培養基上菌種的類型。
2．(2020·天津高三二模)土壤中含有能將難溶性磷酸鹽轉變成植物可以吸收利用的可溶性磷的優良解磷菌株Q。下圖1表示制備固體培養基過程中的某操作，圖2是科研人員從土壤中分離出菌株Q的部分過程示意圖。
(1)圖1所示操作后，待平板冷凝，然后
倒置
，以防止
培養皿蓋上的冷凝水落入培養基
。
(2)圖2所示接種方法是
稀釋涂布平板法
。在3個平板上分別接入0.1
mL稀釋液，經適當培養后，3個平板上菌落數分別是38、42、40，則1
g土壤中的活菌數約為
4×107
個。
(3)固體培養基中難溶性磷酸鹽在菌株Q的作用下溶解，會在菌落周圍形成透明圈(如圖)，透明圈直徑(D)與菌落直徑(d)的比值(D/d)代表微生物溶解難溶性磷酸鹽的能力大小。下表是初步篩選出的三種優良解磷菌株。
菌株
透明直徑(D)
菌落直徑(d)
M－3－01
18.8
12.3
B3－5－6
20.7
8.0
T4－0－1
9.1
6.5
根據實驗結果分析，溶解難溶性磷酸鹽能力最強的菌株是
B3－5－6
。
【解析】　(1)圖1所示操作稱為倒平板，待平板冷凝后倒置，以防止皿蓋上的冷凝水落入培養基，帶來污染。(2)圖2所示接種方法是稀釋涂布平板法。取1
g土壤，按如圖稀釋后，在三個平板上分別接入0.1
ml稀釋液后，經適當培養后，3個平板上的菌落數分別是38、42、40，據此可計算出每克土樣中的活菌數為(38＋42＋40)÷3÷0.1×10×10×10×100＝4.0×107個。(3)根據上述分析可知，溶解難溶性磷酸鹽能力最強的菌株是B3－5－6。
3．(2020·河北省衡水中學高三三模)酸奶中含有雙歧桿菌，雙歧桿菌是一種重要的腸道有益微生物，具有生物屏障、促進營養吸收、抗腫瘤、增強免疫力、改善胃腸道功能、抗衰老等多種重要的生理功能。某學習小組在課余時間做了培養雙歧桿菌和制作酸奶的實驗。回答下列問題：
(1)制備固體培養基的步驟為計算→稱量→溶化→
滅菌
→倒平板。在倒平板的過程中，如果將培養基濺在皿蓋和皿底之間的部位，這個平板就不能用來培養微生物，原因是
空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間滋生(培養基易被空氣中的微生物污染)
。
(2)對培養基上接種的雙歧桿菌計數應該采用的接種方法是
稀釋涂布平板法
。利用該方法進行計數時，得到的數值往往比真實值偏
小
(填“大”或“小”)，導致此結果的原因是
兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落，使計數比真實值偏小
。培養基上接種雙歧桿菌后，還要用空白培養基做對照，目的是
檢驗培養基滅菌是否徹底
。
(3)學習小組篩選出合適的雙歧桿菌用于制作酸奶，為了防止其他雜菌污染，在牛奶中加入了抗生素，結果在制作酸奶時沒有成功，原因是
抗生素殺死了雙歧桿菌
。
(4)在制作酸奶過程中，除了要對培養裝置提供適宜的溫度外，還要對盛有牛奶的裝置加蓋密封，由此可以得出雙歧桿菌屬于
厭氧
(填“好氧”“厭氧”或“兼性厭氧”)菌。
【解析】　(1)制備固體培養基的步驟為計算→稱量→溶化→滅菌→倒平板。在倒平板的過程中，如果將培養基濺在皿蓋和皿底之間的部位，這個平板就不能用來培養微生物，原因是空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間滋生(培養基易被空氣中的微生物污染)。(2)對培養基上接種的雙歧桿菌計數應該采用稀釋涂布平板法。用稀釋涂布平板法計數時，若菌落有兩個或多個細胞連接在一起，使計數比真實值偏小。培養基上接種雙歧桿菌后，還要有空白培養基做對照，檢驗培養基滅菌是否徹底。(3)抗生素是廣譜殺菌藥物，會殺死雙歧桿菌，因此制作酸奶不成功。(4)由“對盛有牛奶的裝置加蓋密封”可知，雙歧桿菌是嚴格的厭氧菌。
生物技術在其他方面的應用
一、理教材·固基礎
1．比較記憶果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作
項目內容
果酒和果醋的制作　
腐乳制作
制作泡菜并檢測亞硝酸鹽含量
作用菌種
果酒：酵母菌果醋：醋酸菌
主要是毛霉
乳酸菌
原理
①酵母菌在無氧條件下將葡萄糖氧化成乙醇②醋酸菌在有氧條件下將乙醇氧化為醋酸
毛霉將蛋白質、脂肪分解成小分子有機物
乳酸菌將糖分解為乳酸
原料選擇
新鮮葡萄(或蘋果)
豆腐
大白菜、花椰菜等新鮮干凈的蔬菜
實驗流程
制泡菜：測亞硝酸鹽含量：配制溶液→制備標準顯色液→制備樣品處理液→比色
2.圖解植物有效成分的提取
(1)植物有效成分的提取方法：
提取方法
方法步驟
適用范圍
蒸餾法
水蒸氣蒸餾→分離油層→除水過濾
適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發性強的芳香油
壓榨法
石灰水浸泡→漂洗→壓榨、過濾、靜置→再次過濾
適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取
萃取法
粉碎、干燥→萃取、過濾→濃縮
適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細小，能充分浸泡在有機溶劑中
(2)提取植物有效成分的實例：
①玫瑰精油的提取：
②橘皮精油的提取：
③胡蘿卜素的提取：
3．血紅蛋白的提取和粗分離
4．直接使用酶、固定化酶、固定化細胞的比較
項目
直接使用酶
固定化酶
固定化細胞
酶的種數
一種或幾種
一種
一系列酶
制作方法
化學結合法固定化、物理吸附法固定化
包埋法固定化
是否需要營養物質
否
否
是
催化反應
單一或多種
單一
一系列
反應底物
各種物質(大分子、小分子)
各種物質(大分子、小分子)
小分子物質
缺點
①對環境條件非常敏感，易失活；②難回收，成本高，影響產品質量
不利于催化一系列的酶促反應
反應物不易與酶接觸，尤其是大分子物質，反應效率下降
優點
催化效率高、耗能低、低污染
①既能與反應物接觸，又能與產物分離；②可以反復利用
成本低、操作簡單
二、做真題·明考向
4．(2020·全國卷Ⅱ)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
碘液
，也可采用斐林試劑檢測
還原糖(或答：葡萄糖)
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
消除蛋白質所帶凈電荷對遷移率的影響
和
使蛋白質發生變性
。
(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，結果如圖所示。某同學據圖判斷，緩沖系統的組分對酶活性有影響，其判斷依據是
在pH相同時，不同緩沖系統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
酶分子體積小，容易從包埋材料中漏出
(答出1點即可)。
【解析】　(1)測定酶活性時，可以通過檢測反應物的減少或生成物的增加來反映酶活性，所以可以用碘液檢測淀粉的減少，也可用斐林試劑檢測還原糖(或葡萄糖)的增加。(2)鑒定蛋白質純度常用SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳法，凝膠中加入SDS可以消除蛋白質所帶凈電荷對遷移率的影響，并使蛋白質發生變性。(3)分析題中曲線可知，在pH相同時，不同緩沖系統條件下所測得的相對酶活性不同，可推測緩沖系統的組分對酶活性有影響。(4)由于酶分子體積小，容易從包埋材料中漏出，所以固定化酶時，一般不采用包埋法。
5．(2020·全國卷Ⅲ)水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列問題：
(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、
果膠分解酶、果膠酯酶
(答出2種即可)。纖維素酶可以分解植物
細胞壁
(填細胞膜或細胞壁)中的纖維素。
(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
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
。
(3)現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
在一定條件下，單位時間內、單位體積中反應物的消耗量或者產物的增加量
來表示。
(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
酵母
菌，這一過程中也需要O2，O2的作用是
促進有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖
。制作果醋需要醋酸菌，醋酸菌屬于
好氧
(填好氧或厭氧)細菌。
【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、單位體積中反應物的消耗量或者產物的增加量來表示。(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。
6．(2017·全國卷Ⅱ)豆豉是大豆經過發酵制成的一種食品。為了研究影響豆豉發酵效果的因素，某小組將等量的甲、乙兩菌種分別接入等量的A、B兩桶煮熟大豆中并混勻，再將兩者置于適宜條件下進行發酵，并在32
h內定期取樣觀測發酵效果。回答下列問題：
(1)該實驗的自變量是
菌種
、
發酵時間
。
(2)如果發現發酵容器內上層大豆的發酵效果比底層的好，說明該發酵菌是
好氧菌
。
(3)如果在實驗后，發現32
h內的發酵效果越來越好，且隨發酵時間呈直線上升關系，則無法確定發酵的最佳時間；若要確定最佳發酵時間，還需要做的事情是
延長發酵時間，觀測發酵效果，最好的發酵效果所對應的時間即為最佳發酵時間
。
(4)從大豆到豆豉，大豆中的成分會發生一定的變化，其中，蛋白質轉變為
氨基酸和肽
，脂肪轉變為
脂肪酸和甘油
。
【解析】　(1)實驗使用甲、乙兩種菌種，并在32
h內定期取樣觀測發酵效果，所以該實驗的自變量是菌種和發酵時間。(2)如果發現發酵容器內上層大豆的發酵效果比底層的好，說明該發酵菌是好氧型微生物。(3)因“32
h內的發酵效果越來越好，且隨發酵時間呈直線上升關系”，說明發酵的最佳時間可能超過32
h，故可繼續延長發酵時間，定期取樣觀測發酵效果，以確定最好的發酵效果所對應的時間，此時間即為最佳發酵時間。(4)從大豆到豆豉，在相關微生物的作用下，大豆中的蛋白質轉變為肽和氨基酸，脂肪轉變為甘油和脂肪酸。
命題方向
基礎類
1.發酵食品加工的原理和操作，如第6題的(4)小題；2．果汁制作中果膠酶的組成及作用，如第5題的(1)小題；3．果酒、果醋的制作的菌種及特點，如第5題的第(3)小題。
理解類
1.電泳及固定化酶，圖第4題的第(2)(4)小題；2．發酵實驗操作結果分析，如第6題(3)小題；
復習方向
1.理解記憶蛋白質的分離與純化、純度鑒定；2．記憶果酒、果醋、腐乳、泡菜、果汁制作的原理和過程及植物有效成分提取的方法、原理和過程；3．重點理解果酒、果醋、腐乳及泡菜制作及植物有效成分提取過程中的注意事項。
三、練考點·能遷移
4．(2020·吉林省高三二模)研究發現細胞色素P450是動物體內一種重要的藥物代謝酶，其對某些藥物發揮作用或解除藥物毒性具有重要作用。科研人員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
水中蒸餾(水蒸氣蒸餾)
，采用此方法的理由有
精油化學性質穩定、有較強揮發性
。艾草精油出油率的計算公式是
精油質量/原料質量
。
(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　####。科研人員根據蛋白質的相對分子質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的相對分子質量應該
較大
(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
SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳
。
(3)若實驗2的結果表明，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
(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。
【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穩定、有較強揮發性。艾草精油出油率的計算公式是精油質量/原料質量。(2)根據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。根據蛋白質的相對分子質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的相對分子質量應該較大；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。
5．(2020·河南省高三二模)紅酸湯是一種很有特色的火鍋底料，制作流程如下圖所示。請分析回答以下問題：
(1)密封發酵時，常在壇中加入成品紅酸湯，其目的是
增加乳酸菌含量(以縮短制作時間)
。乳酸發酵的過程即為乳酸菌進行
無氧呼吸
的過程。
(2)裝壇時壇口留有一點空間而不裝滿的目的是
防止西紅柿發酵后液體膨脹外溢
，紅酸湯腌制過程的初期會有氣泡冒出，但氣泡的產生逐漸停止，試分析原因：
剛入壇內，西紅柿表面的雜菌(酵母菌)呼吸產生二氧化碳，隨著乳酸積累抑制了雜菌的生長，乳酸菌產生乳酸的過程不產生二氧化碳
。
(3)紅酸湯有利于人體腸道內多種益生菌的生長。消化道炎癥往往與益生菌群減少、有害菌群增多有關。研究表明，治療消化道慢性炎癥時，不宜濫用抗生素，濫用抗生素的害處有
抗生素會殺死腸道內多種益生菌，抗生素對有害菌產生選擇作用
。
(4)亞硝酸鹽的含量影響紅酸湯的品質，在發酵過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有
溫度、食用鹽、腌制時間等
。絕大部分亞硝酸鹽在人體內以“過客”的形式隨尿液排出，只有在特定的條件下，才會轉變成致癌物即
亞硝胺
。
【解析】　(1)在壇中加入紅酸湯的目的是增加乳酸菌含量。乳酸發酵是利用了乳酸菌的無氧呼吸，該過程發生在乳酸菌的細胞質基質中。(2)裝壇時壇口留有一點空間而不裝滿的目的是防止西紅柿發酵后液體膨脹外溢，紅酸湯腌制過程的初期會有氣泡冒出，但氣泡的產生逐漸停止，其原因是剛入壇內，西紅柿表面的雜菌(酵母菌)呼吸產生二氧化碳，隨著乳酸積累抑制了雜菌的生長，乳酸菌產生乳酸的過程不產生二氧化碳。(3)根據題意分析，人體腸道內有很多益生菌，若使用抗生素會殺死腸道內多種益生菌，因此不宜濫用抗生素。(4)發酵過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有溫度、食鹽用量、腌制時間等。亞硝酸鹽只有在特定的條件下，才會轉變成致癌物即亞硝胺。
6．(2020·全國高三期中)高果糖漿可以作為蔗糖的替代品，其優點在于不會像蔗糖一樣誘發肥胖、糖尿病、齲齒和心血管疾病等。可答下列有關問題：
(1)高果糖漿是指富含
果糖
的糖漿，這種糖可以由葡萄糖在
葡萄糖異構
酶的催化下轉化而來。科研人員將這種酶固定在顆粒狀載體上，然后將酶顆粒裝在反應柱中催化葡萄糖的轉化。與直接將酶與葡萄糖溶液混合相比，這樣做的優點是
酶與產物容易分離(不影響產品質量)；可以重復利用(降低生產成本)
(說出兩項)。
(2)用凝膠色譜法提取上述酶顆粒時，先從凝膠色譜柱中洗脫出來的是
相對分子質量大的
的蛋白質。向色譜柱中裝填凝膠的時候，必須要保證凝膠的裝填要
緊密、均勻、沒有氣泡
，否則會影響分離效果。
(3)大多數工廠生產高果糖漿用的原料是玉米淀粉，在生產過程中會產生一些含淀粉的廢水。若利用廢水中的玉米淀粉培養紅酵母(多種紅酵母的統稱)，并從中提取β－胡蘿卜素，可變廢為寶。實驗發現，當用該廢水濃縮后制成固體培養基、接種紅酵母后，即使是置于溫度、pH、氣體供應等適宜的環境中培養，也并沒有得到紅酵母菌落。究其原因，很可能是
缺乏特殊營養物質(及氮源、無機鹽)
。若經改良后獲得了不同紅酵母，并從中篩選出高產β－胡蘿卜素的紅酵母菌株，其中常用的接種方法有
稀釋涂布平板法和平板劃線法
。
【解析】　(1)高果糖漿是葡萄糖在葡萄糖異構酶的作用下生成果糖形成的，富含果糖；將酶固定在顆粒狀載體上，是固定化酶技術，優點是酶與產物容易分離(不影響產品質量)；可以重復利用(降低生產成本)。(2)相對分子質量較大的蛋白質不能進入凝膠顆粒內部，經過的路程短，速度快，所以在凝膠色譜柱中先洗脫出來；凝膠柱裝填時保證凝膠裝填要緊密、均勻、沒有氣泡。(3)培養基的營養物質包括碳源、氮源、水和無機鹽，將廢水濃縮成固體培養基培養紅酵母，沒有獲得菌落，淀粉可以提供碳源，因此可能是缺乏特殊營養物質(及氮源、無機鹽)，常用的微生物接種方法有稀釋涂布平板法和平板劃線法。
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