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专题3 植物组织培养和酶的应用,【知识梳理】 一、植物的组织培养技术 1.植物组织培养的基本过程： 2.植物细胞全能性表达的条件： (1)离体状态。 (2)适宜的营养物质：_、_等无机营养和有机营养。 (3)植物激素：_。 (4)适宜的环境条件：_、_和光照等条件。 (5)无菌条件。,大量元素,微量元素,生长素、细胞分裂素,温度,pH,3.菊花的组织培养： (1)影响因素：_的选择，_的成分和其他因素。 (2)操作步骤：制备_固体培养基外植体消毒_培养 _栽培。,材料,培养基,MS,接种,移栽,4.月季的花药培养： (1)被子植物花粉发育的过程：,单核居中,单核靠边,双核,减数,有丝,(2)产生花粉植株的途径。,胚状体,愈伤组织,再分化,丛芽,脱分化,二、果胶酶在果汁生产中的作用 1.果胶酶,二、果胶酶在果汁生产中的作用 1.果胶酶,组成,作用,多聚半乳糖醛酸酶 _酶 果胶酯酶等,瓦解植物的_ 使果汁变得澄清，增加_,果胶分解,细胞壁及胞间层,出汁率,2.酶的活性：指酶_的能力，可用酶催化的化学 反应的_表示。 3.影响酶活性的因素：_、_和酶的抑制剂等。,催化一定化学反应,反应速度,温度,pH,4.探究温度和pH对酶活性的影响： (1)实验原理。 果胶酶活性受温度和pH的影响，处于最适温度和最适pH时，酶活性最高。 果肉的_、果汁的澄清度与果胶酶活性大小呈正相关。 (2)实验结果。 果汁体积越多，说明果胶酶的活性越高。 果汁越_，说明果胶酶活性越高。,出汁率,澄清,5.探究果胶酶的用量： (1)实验原理。 在一定条件下，随着酶的用量_，果汁的体积增加。 当酶的用量达到一定值后，再增加酶的用量，果汁的体积_。 (2)实验结果：果汁体积不变的_酶用量就是酶的最适用量。,增加,不变,最低,三、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 1.加酶洗衣粉： (1)概念：指含有_的洗衣粉。 (2)酶制剂的种类及洗涤原理：,酶制剂,小分子肽,甘油,麦芽糖或葡萄糖,(3)影响加酶洗衣粉中酶活性的因素：温度、pH、_等。 2.不同类型的加酶洗衣粉的洗涤效果： (1) 实验原理：酶的催化作用具有_，复合酶洗衣粉加入的 酶制剂种类_，与单一酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的 洗涤效果。 (2)控制变量： 自变量：_。 无关变量：水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的材质和大小、洗涤方式和时间等。 设置变量时要考虑生活中的具体情况。,表面活性剂,专一性,较多,加酶洗衣粉的种类,四、制备和应用固定化酶 1.固定化酶的应用实例： (1)化学反应：葡萄糖 _。 (2)固定化酶反应柱：将酶固定在颗粒状的载体上，再将这些酶颗 粒装入反应柱内，反应柱底端装有分布着许多小孔的筛板，_ 无法通过小孔，而_却能自由出入。 (3)意义：酶既易于催化化学反应，又易于回收，可以重复利用。,葡萄糖异构酶,果糖,酶颗粒,反应溶液,2.固定化细胞技术： (1)概念：固定化酶和固定化细胞技术是利用_或_方法将 酶或细胞固定在一定空间内的技术。 (2)常用方法：_。 3.实验流程：酵母细胞的活化配制物质的量浓度为0.05 mol/L 的_溶液_海藻酸钠溶液与酵母细胞混 合_冲洗_。,物理,化学,物理吸附法、化学结合法和包埋法,CaCl2,配制海藻酸钠溶液,固定化酵母细胞,发酵,【速记卡片】 1.植物组织培养的4个方面： (1)理论基础：全能性。 (2)基本过程：包括脱分化和再分化。 (3)培养基的制备：诱导愈伤组织的固体培养基，分装后要进行灭菌。接种前，要对外植体进行消毒。 (4)植物激素的影响：组织培养的培养基中必须加入生长素和细胞分裂素，两种激素的使用顺序和浓度配比将影响组织培养过程中的细胞分裂和分化。,2.果胶酶在果汁生产中的作用： (1)果胶酶的组分：果胶酶是催化果胶分解的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。 (2)酶活性的影响因素： 影响酶活性的因素：温度、pH和酶的抑制剂等。 影响酶促反应速度的因素：酶的活性、底物的浓度和酶的用量等。 3.影响加酶洗衣粉的洗涤效果的因素：温度、酸碱度和表面活性剂等。,4.酶的固定化： (1)酶的固定化技术的优点：主要解决了酶的回收利用问题。 (2)常用的方法：物理吸附法、化学结合法和包埋法等。,考点一 植物的组织培养 1.MS培养基的主要成分及作用：,2.脱分化与再分化：,3.植物的组织培养和花药离体培养的比较：,【提分技法】生长素和细胞分裂素在植物组织培养中的作用的判断方法 (1)有生长素存在，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。 (2)使用顺序不同，结果不同，见下表：,(3)用量比值不同，结果也不同，见下表：,【考题回访】 1.(2015唐山模拟)如图是植物组织培养过程示意图，请回答有关 问题： (1)外植体若是菊花茎段组织，则在配制MS固体培养基时， (填“必须”或“不必”)添加植物激素。 (2)外植体若是月季的花药，则图中的过程 (填“需要” 或“不需要”)光照，而经过程培养出的植物一般称为 植株。,(3)外植体若是菊花的根尖组织，则在正常环境下培养成的新菊花植 株叶片的颜色是 ，这个过程体现了植物细胞具有 。 (4)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂和分化的关键性 激素，在植物组织培养过程中： 若先使用细胞分裂素，后使用生长素，实验结果是细胞 。 当同时使用这两种激素时，生长素用量与细胞分裂素用量的比值 (填“高”“低”或“适中”)时，促进愈伤组织的形成。,【解析】(1)由于菊花茎段的组织培养比较容易，因此不必添加植物激素。 (2)月季的花药培养初期不需要光照，幼小植株形成后才需要光照。花药离体培养得到的植株为单倍体植株，也称花粉植株。 (3)植物组织培养获得的植株是正常的植株，无论外植体取自植物的何种组织器官，因为这些细胞均具有全能性，所以利用菊花的根尖组织在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是绿色。,(4)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂和分化的关键性激素，在植物组织培养过程中，若先使用细胞分裂素，后使用生长素，则细胞既分裂也分化。当同时使用这两种激素时，生长素用量与细胞分裂素用量的比值适中时，促进愈伤组织的形成。 答案：(1)不必 (2)不需要 单倍体(花粉) (3)绿色 全能性 (4)既分裂也分化 适中,2.(2012新课标全国卷)为了探究6-BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在MS培养基中加入6-BA和IAA，配制成四种培养基(见下表)，灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间后，统计再生丛芽外植体的比率(m)，以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)，结果如下表。,回答下列问题： (1)按照植物的需求量，培养基中无机盐的元素可分为_和 两类。上述培养基中，6-BA属于 类生长调节剂。 (2)在该实验中，自变量是 ，因变量是 ，自变量的取值范围是 。 (3)从实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是 号培养基。 (4)为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入_ (填“6-BA”或“IAA”)。,【解题指南】(1)表中自变量为“IAA浓度”。 (2)隐含信息：培养基14的生长素与细胞分裂素的比值依次增大。培养基1有利于生芽，培养基4有利于生根。 (3)关键知识：生长素用量和细胞分裂素用量的比值对培养物的生长的影响。,【解析】(1)根据植物的需求量，组成生物体的元素可以分为大量元素和微量元素，6-BA属于细胞分裂素类生长调节剂。 (2)根据实验目的和实验步骤中的数据，可以得出IAA的浓度是自变量，菊花再生丛芽外植体的比率和再生丛芽外植体上的丛芽平均数是因变量。由表中数据可以看出IAA的浓度范围是00.5 mgL-1。 (3)再生丛芽的外植体数乘以外植体上丛芽平均数即为丛芽总数，诱导丛芽总数最少的培养基是1号培养基。 (4)当生长素用量与细胞分裂素用量的比值较高时，容易诱导试管苗生根，所以培养基中一般加入IAA，而不加入6-BA。,答案：(1)大量元素 微量元素 细胞分裂素 (2)IAA浓度 再生丛芽外植体的比率(m)和再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n) 00.5 mgL-1 (3)1 (4)6-BA,【延伸探究】本题表中0.5 mgL-1的6BA是否是诱导再生丛芽的最适浓度？如果不是最适浓度，应怎样设计实验进行探究？ 提示：不一定。应设置一组实验，自变量为具有浓度梯度的6BA溶液，IAA浓度为0.1 mgL-1，统计再生丛芽外植体的比率(m)，以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)，并比较得出最适浓度。,考点二 酶的研究与应用 1.果胶酶及其作用： 果胶 半乳糖醛酸 2.探究影响果胶酶活性的因素： (1)实验原则：对照原则。 自变量的控制原则：单一变量原则。 无关变量的控制原则：等量且适宜原则。,(2)实验设计：,(3)结果分析：根据实验数据绘制出温度和pH对果胶酶活性(用果汁体积表示)影响的曲线图(如下图A、B)，然后根据曲线的最高点得到果胶酶最适温度(图A中的a点)和最适pH(图B中的b点)。,3.探究果胶酶的用量： (1)实验设计：自变量为果胶酶的用量梯度；无关变量包括温度、pH、反应时间、底物用量等，这些无关变量都要遵循等量且适宜原则。 (2)结果分析。 如果随着酶浓度的增加，过滤得到的果汁体积也增加，说明酶量不足。 当酶浓度增加到某个值(如上图C中的c点)后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值即为酶的最适用量。,【提分技法】定量探究某实验变量对实验结果影响的方法 第一步：通过设置一系列具有一定梯度的自变量进行实验。 第二步：根据实验结果分析实验自变量的取值范围是否合适(即是否出现最适值)。 如果出现最适值，说明自变量的范围设置合理。 如果不出现最适值，说明自变量的范围设置不合理，可将此实验作为预实验，然后根据实验结果重新设置自变量的梯度和范围。 第三步：如果要提高实验的精度，应减小实验自变量的梯度，且梯度差越小，实验结果越精确。,【考题回访】 (2013浙江高考改编)利用紫甘薯制酒可提高其附加值。请回答： (1)为提高紫甘薯的利用率，工厂化生产时，可加入果胶酶和淀粉酶，其中果胶酶可来自 等微生物。由于酶在水溶液中不稳定，因此常将酶固定在某种介质上制成 。 (2)果胶酶可将紫甘薯匀浆中的果胶分解成 。 (3)紫甘薯匀浆流经-淀粉酶柱后，取适量流出的液体，经脱色后加入KI-I2溶液，结果液体呈蓝色。表明该液体中含有 。 A.淀粉 B.糊精 C.麦芽糖 D.葡萄糖,(4)在发酵前，为使酵母菌迅速发生作用，取适量的干酵母，加入温水和 。一段时间后，酵母悬液中会出现气泡，该气泡内的气体主要是 。将酵母液接种到待发酵液后，随发酵的进行，酵母菌在 条件下产生了酒精和二氧化碳。 (5)下图表示发酵液pH对酒精浓度的影响。据图判断，最佳pH是 。,【解题指南】(1)图中关键信息：pH为4.7时酒精浓度最大。 (2)必备关键知识：植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶，由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂之一。果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸。,【解析】(1)果胶酶不是一种酶，而是一类酶的总称，霉菌等微生物中都能产生。固定化酶就是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂，固定化酶技术的优点：使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；固定在载体上的酶可以被反复利用。 (2)果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，是由半乳糖醛酸聚合成的高分子化合物。果胶酶可分解果胶产生半乳糖醛酸。 (3)淀粉遇KI-I2溶液呈蓝色，紫甘薯匀浆流经-淀粉酶柱后，大部分淀粉被分解，但是脱色后加入KI-I2溶液，结果液体仍呈蓝色，说明该液体中仍有淀粉的存在。,(4)在发酵前，可以先制备酵母悬液：适量干酵母加少量温水(低于40)在烧杯内调成糊状。为使其迅速发生作用，可加极少量蔗糖，混匀放置片刻，出现气泡即可。原理是酵母在合适的温度下，进行有氧呼吸，将蔗糖彻底分解成二氧化碳和水。发酵过程其实利用了酵母菌的无氧呼吸，在无氧的条件下，酵母菌分解蔗糖，产物是酒精和二氧化碳。 (5)从图中可知，pH为4.7时，10 d后的酒精浓度最高，说明最佳pH为4.7。 答案：(1)霉菌 固定化酶 (2)半乳糖醛酸 (3)A (4)蔗糖 CO2 无氧 (5)4.7,【加固训练】 1.在工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率，为了研究温度对果胶酶活性的影响，某同学设计了如下实验：,.将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在10水浴中恒温处理10分钟(如图A)。 .将果胶酶与苹果泥混合，再次在10水浴中恒温处理10分钟(如图B)。 .将步骤处理后的混合物过滤，收集滤液，测果汁量(如图C)。 .在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：,根据上述实验，请分析回答下列问题： (1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中 的水解。 (2)实验结果表明，当温度为 时果汁量最多，此时果胶酶的活性在所设的温度条件下 。 (3)为什么此实验可以通过测量滤出的果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？_ _,(4)下列A、B、C图依次表示果胶酶浓度一定时，果胶酶的反应速度与反应物浓度、温度、pH之间的关系，据图完成下列问题：,图A中，反应物达到某一浓度时反应速度不再上升的原因是 。 图B中，曲线ab段表明 ， 曲线bc段表明 。 将装有果胶酶与反应物的甲、乙两支试管分别放入12和90水浴 锅中，20分钟后取出转入40的水浴锅中保温，两支试管内的反应 是：甲 ， 乙 。 图C表示果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时，果胶酶催化反 应的速度随pH变化的曲线，实验时可根据 来判定果胶酶 的最适pH。,【解析】(1)果胶酶能够把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。 (2)根据表格可知，40时果汁量最多，则此温度时酶活性在所设的温度条件下最大。 (3)果胶酶将果胶分解为小分子物质，这些物质可以通过滤纸，苹果汁体积越大，表明果胶酶活性越高。,(4)酶是生物体内具有催化能力的有机物，绝大多数是蛋白质，其催化效率受反应物浓度、温度、pH等的影响。 图A中，当反应物在低浓度范围内增加时，反应速度迅速上升；当反应物达到一定浓度时，随反应物浓度增加，反应速度不再增加。这是因为酶虽然具有高效性，但催化能力也有一定限度，当所有酶都发挥了最高效能后，反应物浓度再增加，反应速度也不增加，这时受酶浓度限制。 图B中，从a点到b点曲线上升，这是因为温度升高，酶活性升高。曲线bc段下降，因为超过最适温度，酶活性降低，甚至失活。,由于甲试管温度较低，所以酶活性较低，反应速度很慢，当转入40(酶的适宜温度)的水浴锅中时，其反应速度迅速增加。乙试管在90高温下，酶结构被破坏，酶变性失活，当转入40的水浴锅中保温时，酶活性也不再恢复，故无催化反应。 图C表示当果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时，果胶酶催化反应的速度随pH变化的曲线，实验时可根据果汁的量来判定果胶酶的最适pH。,答案：(1)果胶 (2)40 最高 (3)单位时间内得到的果汁越多，说明此反应速度越快，即酶的活性越高，反之，则酶的活性越低 (4)受反应物中酶浓度的限制 果胶酶的活性随温度升高而增大 超过最适温度，酶的活性随着温度升高而降低 反应速度加快 无催化反应 果汁的量,【延伸探究】 (1)上题表中果汁量最多的是不是就一定是果胶酶的最适温度？如何更精确地探究果胶酶的最适温度？ 提示：不一定。在产生果汁最多的温度附近设置更小的温度梯度(如5、1等)进一步实验。 (2)题中的步骤能否省略？为什么？ 提示：不能。步骤保证了果胶酶和苹果泥混合前处于相同温度，避免混合时温度不同对实验结果的影响。,2.葡萄收获的季节性较强，并且不易运输，易造成积压，腐烂变质。为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将其加工制作成果汁、果酒、果醋等。下面是简单的生产流程图，结合所学知识回答下列问题。,(1)果胶酶的使用过程中，需要对酶的活性、酶的用量进行研究。 在甲、乙两条曲线中，果胶酶活性受环境因素影响的变化曲线 是 ；乙曲线中纵轴还可以用 来表示。 自变量X可以代表 ；自变量Y可以代表 。,(2)果胶酶的最适用量是上图中的 点对应的量。 (3)过程中不用灭菌一般也不会受到杂菌的污染，原因是 。 (4)果酒和果醋的制作过程相比，从发酵条件来看，二者不同之处是 。,【解析】(1)果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响，每一种酶的最适pH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两种，一种是果汁的量，另一种是果汁的澄清度。(2)果胶酶的最适用量是过滤得到果汁澄清度最高时对应的最小酶量，B点后酶量增加而澄清度不再增加，因此B点对应的量为最适用量。(3)缺氧条件不利于大多数细菌的生存，同时酒精有杀菌作用。(4)酒精发酵为无氧发酵，醋酸发酵为有氧发酵。,答案：(1)甲 过滤得到的果汁体积 温度、pH等 果胶酶的浓度(或用量) (2)B (3)培养液中缺氧环境及酵母菌产生的酒精能抑制绝大多数细菌的生长繁殖 (4)酒精发酵需要无氧条件，醋酸发酵需要充足的氧气,3.(2012广东高考)食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：,(1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图可知， 更适宜作为食品添加剂，理由是 。 蛋白酶的活力可用 来表示。,(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下：,兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02 mol/L0.06 mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.08.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。,【解题指南】(1)题干关键词：“食品种类多，酸碱度范围广”。 (2)图中关键信息：木瓜蛋白酶保持活力的pH范围最广。 (3)探究目的：对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化。,【解析】(1)结合图形和文字可知，在题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱适应范围，从图中可以看出木瓜蛋白酶的适应范围最广，所以可以选作食品添加剂。酶的活力一般用酶催化的底物消耗量或者产物的生成量来表示。 (2)实验设计时应该明确实验目的，这里的实验目的是探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH，所以我们可以将酶保护剂的浓度和提取液的pH作为自变量，因变量为单位时间内底物的消耗量。,答案：(1)木瓜蛋白酶 木瓜蛋白酶的活力基本不受pH的影响 单位时间内底物的消耗量或产物的生成量 (2)课题：探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH,考点三 固定化酶和固定化细胞技术 1.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较：,2.固定化酶和固定化细胞的常用方法：,3.固定化酵母细胞并发酵产生酒精： (1)实验流程及注意事项：,(2)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响。 浓度过高，将很难形成凝胶珠。 浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。,【高考警示】固定化技术的两点提醒 (1)固定化技术对酶的影响：固定化酶改变了酶的存在状态，不改变酶的特性，因此利用固定化酶仍要严格控制温度、pH等环境条件，以利于酶发挥作用。 (2)正确理解固定化酶的优点：固定化酶能够连续使用，但不是永久使用。酶是具有生物活性的大分子，因此随着使用次数的增多，酶活性也会降低，如果酶活性降低到一定程度，就会失去使用价值。,【考题回访】 (2014浙江高考改编)下面是关于固定化酶和细菌培养实验的问题，请回答： (1)某兴趣小组欲利用固定化酶进行酶解淀粉的实验(已知糊精遇KI-I2溶液显红色)，分组见下表。,将吸附了-淀粉酶的石英砂装入柱中后，需用蒸馏水充分洗涤固定化酶柱，以除去 。按上表分组，将配制好的淀粉溶液加入固定化酶柱中，然后取一定量的流出液进行KI-I2检测。若流出液呈红色，表明有 生成，若各组呈现的颜色有显著差异，则流出液中淀粉水解产物浓度最高的是 组。,(2)下列关于上述固定化酶实验的叙述，错误的是 。 A.固定化酶柱长度和淀粉溶液流速决定了酶柱中酶的含量 B.淀粉溶液流速过快会导致流出液中含有淀粉 C.各组实验所用的淀粉溶液浓度应相同 D.淀粉溶液的pH对实验结果有影响,(3)现有一份污水样品，某兴趣小组欲检测其中的细菌数，进行以下实验。将一定量的污水样品进行浓度梯度稀释。取适量不同稀释度的稀释液，用 法分别接种于固体平面培养基上，经培养后进行计数。该实验应注意，接种前，从盛有 的容器中将玻璃刮刀(涂布器)取出，放在酒精灯火焰上灼烧，冷却后待用；分组时，需用 作为对照。,(4)在上述细菌培养实验中进行计数时，应计数的是接种了 。 A.各个稀释度样品的培养基上的细菌数 B.合理稀释度样品的培养基上的细菌数 C.各个稀释度样品的培养基上的菌落数 D.合理稀释度样品的培养基上的菌落数,【解题指南】(1)题干关键词：“固定化酶”“细菌培养”“接种”“计数”。 (2)隐含信息：酶量对淀粉水解反应的影响、pH等环境因素对酶活性的影响、底物淀粉与酶接触面积对反应速率的影响、微生物培养时防止杂菌污染的方法等。,【解析】本题主要考查固定化酶应用的相关知识。 (1)题表中固定化酶柱长度代表所用固定化酶量的大小，长度越大酶柱中所含酶越多；淀粉溶液的流速决定了反应物与酶柱中酶相互接触的时间长短，流速越小，淀粉与酶越能充分接触而反应。淀粉遇KI-I2溶液显蓝色，而流出液中显示红色，说明大分子淀粉在酶的作用下水解。从表中可知，丙中酶柱较长，淀粉流速较小，最适合酶促反应，反应速率最快。,(2)设计实验应遵循对照原则、单因子变量原则，所以每组实验中淀粉溶液浓度应相同、溶液的pH均应保持在淀粉酶的最适pH条件下，所以C、D项正确。淀粉溶液流速过快，酶与底物不能充分反应，流出的可能是没有水解的淀粉，故B项正确。酶柱中酶的含量由酶柱长度决定，但是酶在反应前后保持不变，所以淀粉溶液流速不能决定酶的含量，因此A项错误。 (3)本实验所接种细菌为不同稀释度的菌液，而不是挑取菌落接种，应用稀释涂布分离法(涂布分离法)。微生物培养为防止杂菌污染需在无菌条件下进行，常用的消毒灭菌方法有：消毒法：煮沸、巴氏消毒法、化学试剂消毒法(70%酒精)；灭菌法：灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌。,(4)测定微生物数量的方法：直接计数法，此法利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物数量，但不能区分细菌死活；间接计数法，常用的是稀释涂布平板计数法，需将待测样品制成均匀的系列稀释液，尽量使样品中微生物细胞分散开，为防止偶然性，应计数合理稀释度样品培养基上的菌落数，菌落易于观察。通过以上分析可知D项正确。 答案：(1)未吸附的-淀粉酶 糊精 丙 (2)A (3)稀释涂布分离(涂布分离) 70%酒精 未接种的培养基 (4)D,【加固训练】 1.(2015济南模拟)为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如下图。请回答：,(1)与利用游离酵母生产啤酒相比，利用固定化酵母的优点有 。 (2)本实验结果表明，随氯化钙浓度的增大，凝胶珠机械强度 。 (3)结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为 。当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度升高，酒精度下降，发酵受 到影响，原因是_ _ 。,(4)用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞，溶解海藻酸钠时最好采用 的方法，以防发生焦糊。溶化好的海藻酸钠 溶液应 后，再与已活化的酵母细胞充分混 合。若海藻酸钠浓度过低，会导致 ， 固定效果大大降低。,【解题指南】解答本题的关键点： (1)凝胶珠完整率反映凝胶珠的机械强度。 (2)糖度或酒精度的变化反映了固定化细胞的性能。 (3)最理想的凝胶珠应能够使糖大量转化成酒精。,【解析】(1)与游离酵母相比，固定化酵母细胞既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以反复利用。因此利用固定化酵母细胞既可以降低生产成本，又能提高产品的质量。 (2)由图中曲线可知，氯化钙浓度增大，凝胶珠完整率增加，由此推测凝胶珠机械强度随氯化钙浓度增大而增大。,(3)由图中曲线可知，氯化钙浓度为2.0 molL-1时，酒精度最高，说明氯化钙浓度为2.0 molL-1时，制备的凝胶珠最有利于发酵。当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度高，酒精度低，说明不利于酒精发酵，原因可能是凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部。 (4)溶解海藻酸钠时易发生焦糊，因此加热时必须用小火或间断加热。溶化好的海藻酸钠应冷却至室温后再加入活化的酵母细胞，否则将杀死酵母细胞。若海藻酸钠浓度过低，会导致酵母细胞从颗粒中漏出，固定效果大大降低。,答案：(1)可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等(意思对即可) (2)增大 (3)2.0 molL-1 凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部 (4)小火或间断加热 冷却至室温 酵母细胞从颗粒中漏出,2.20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了20世纪70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术。请回答： (1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是_ 。与固定化酶技术相比，固定化细胞技术 固定的是 ，与固定化酶相比，固定化细胞技术的优点是 _ _。,(2)制备固定化酵母细胞利用的方法是下图中的 _(填出号码及名称)。常用的载体是 。,(3)制备固定化酵母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和 溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是_ _。,【解析】(1)固定化酶技术将酶固定于不溶于水的载体上，实现了酶的回收利用，并且还能提高产品品质(产品中不含酶)；固定化细胞技术是将活细胞固定起来，成本更低，操作更容易，且可以催化一系列化学反应。 (2)制备固定化酵母细胞应采用包埋法，图中依次表示化学结合法、物理吸附法和包埋法。包埋法制备固定化酵母细胞常用的载体是海藻酸钠。 (3)海藻酸钠溶液与酵母细胞混合后需要利用CaCl2固定，海藻酸钠溶液浓度偏高会导致凝胶珠不是圆形或椭圆形。,答案：(1)可以回收利用，提高产品品质 活细胞 成本更低，操作更容易，且能催化一系列化学反应 (2)包埋法 海藻酸钠 (3)CaCl2 海藻酸钠溶液浓度偏高,3.下图为制备固定化酵母细胞用于葡萄酒、葡萄醋生产的流程图，请分析回答：,酵母细胞活化 配制CaCl2溶液 配制海藻酸钠溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 ,固定化酵母细胞 发酵葡萄汁 葡萄酒 葡萄醋,(1)本实验采用的是包埋法，而制备固定化酶则不宜用此法，原因是 。 实验过程中用CaCl2溶液处理的目的是_ _。 (2)在利用葡萄酒制作葡萄醋时，除控制好温度等条件外，还要注意控制气体条件，因为醋酸菌是 (填“需氧”或“厌氧”或“兼性厌氧”)型细菌。,(3)天然酿酒酵母通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂过程转化为葡萄糖才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因，再通过 技术对目的基因大量扩增后，将其插入质粒以构建 ， 并导入酿酒酵母菌体内，以期得到能迅速分解淀粉的酿酒酵母菌。 (4)为筛选出能高效利用淀粉的转基因酿酒酵母菌，将该工程菌接种在 的固体平板培养基上，培养一段时间后，加入碘液，选择 的菌落进一步纯化培养。,【解析】(1)由于酶分子小，易从多孔性物质中漏出，因此多使用化学结合法与物理吸附法固定化，而细胞体积大，难以被多孔性物质吸附或结合，因而应用包埋法固定。 (2)醋酸菌的新陈代谢类型是异养需氧型，因此醋酸发酵需要不断通入氧气(空气)。 (3)在对酵母菌进行遗传改造时，扩增目的基因的技术是PCR技术。插入目的基因的质粒称为基因表达载体。,(4)为了筛选能高效利用淀粉的转基因酿酒酵母菌，培养基中应富含淀粉。在富含淀粉的培养基中加入碘液后，培养基会变蓝，而在分解淀粉的酵母菌菌落周围，淀粉被酵母菌利用，就会形成不变蓝的透明圈，并且透明圈的大小与酵母菌分解淀粉的能力呈正相关。 答案：(1)酶分子很小，容易从包埋材料中漏出 Ca2+与海藻酸钠反应形成不溶于水的海藻酸钙凝胶(使凝胶珠形成稳定结构) (2)需氧 (3)PCR 基因表达载体 (4)富含淀粉 透明圈大,
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