高三生物 专题九 生物实验与探究(第四课时)教案4

专题九：生物实验与探究（第四课时）（生物技术与实践）
一、教学内容及考纲要求
二、重要的结论性语句：
1、制备固定化酶的方法主要有吸附法、交联法、包埋法等，制备固定化细胞的方法主要是吸附法、包埋法两大类。

2、多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉。

3、酸性条件下重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。

4、酒精发酵是一个无氧发酵过程，果醋发酵是一个有氧发酵过程。

5、利用蛋白质分子不能透过半透膜的特性，可采用透析法使蛋白质与其他小分子化合物如无机盐、单糖、双糖、氨基酸分离开。

常用透析膜有天然的肠衣、人工合成的玻璃纸（醋酸纤维素）。

三、重、难点知识归类、整理：
1、常用的酶制剂的洗涤原理
（1）蛋白酶可将蛋白质分解为易溶解或分散与洗涤液中的多肽或氨基酸，有助于去除血渍、奶渍以及各种食品类的蛋白质污垢。

（2）脂肪酶可将脂肪水解为甘油和游离的脂肪酸等，有助于去除含脂肪的污渍如：食品中的油渍、人体皮脂以及口红等。

（3）淀粉酶是淀粉水解为麦芽糖、葡萄糖等可溶性成分，有助于去除含淀粉的污垢如：面条、粥等的污垢。

（4）纤维素酶本身不能去除衣物上的污垢，它的作用是使纤维结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的灰尘和污垢能够与洗衣粉充分接触，从而达到更好的去污效果。

2、影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素：
酶制剂的种类、污物的类型、水温、水量、水质、衣物的质料、洗衣粉的用量、浸泡时间、洗涤时间。

3、固定化酶、固定化细胞的制备方法：
固定化酶有物理法和化学法两大类：物理方法包括物理吸附法、包埋法等，化学法包括交联法等。

物理法固定酶的优点在于酶不参加化学反应,整体结构保持不变,酶的催化活性得到很好保留。

但是，由于包埋物或半透膜具有一定的空间或立体阻碍作用，因此对一些反应不适用。

化学法是将酶通过化学键连接到天然的或合成的高分子载体上，使用偶联剂通过酶表面的基团将酶交联起来,而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法。

固定化细胞的制备方式是多种多样的，主要是吸附法、包埋法。

吸附法，又叫载体结合法，是依据带电的微生物细胞和载体之间的静电、表面张力和粘附力的作用，使微生物细胞固定在载体表面和内部形成生物膜。

吸附法可分为物理吸附法和离子吸附法两种。

该法操作简单，固定化过程对细胞活性影响小。

包埋法，是将微生物包埋在凝胶的微小格子或微胶囊等有限空间内，微生物被包裹在该空间内不能离开，而底物和产物能自由地进出这个空间，常用的有凝胶包埋法。

纤维包埋法
和微胶囊法。

包埋法对细胞活性影响小，它是固定化细胞常用的方法。

四、实验案例
1、温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
活动程序：
（1）添加污物：取3块的白棉布分别滴入等量的鸡血。

↓
（2）水温的温度分别为、、
控制温度水量为 ml 水质：水
↓从而可得出是变量
（3）加酶洗涤：加等量加酶洗衣粉
↓
（4）记录结果：可根据洗涤前后血渍大小及颜色深浅的变化进行比较。

探究活动：探究加酶洗衣粉洗涤的最佳效果
加酶洗衣粉的洗涤效果，受、和等因素的影响。

①．比较蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉的洗涤效果。

②．探究加酶洗衣粉的使用量对洗涤效果的影响。

（1）大小相同（2）5℃ 35℃ 75℃ 500mL 自来水温度
（4）水量、水质、洗衣粉用量、洗涤方式（是否浸泡）等
2、制备固定化酵母细胞
（1）．酵母细胞的活化
问题思考：什么叫酵母细胞的活化？（让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态）
（2）．配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液
（3）．配制海藻酸钠溶液
问题思考：①配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？(包埋酵母菌细胞)
②在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？（避免海藻酸钠
焦糊并溢出烧杯）
（4）．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
问题思考：为何需将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温时再加入已活化的酵母细胞？（避免烫死酵母菌细胞）
（5）．固定化酵母细胞
问题思考：①为什么刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右？（让形成的凝胶珠形成稳定的结构）
②如何检验凝胶珠的质量是否合格？（用镊子夹起凝胶珠放在实验灼伤
用手挤压，如没有破裂、无液体流出表明凝胶珠制作成功；用力摔打凝胶珠，如凝胶珠从桌上弹起，表明制作成功）
（6）．用固定化酵母细胞发酵
问题思考：发酵时为什么要将温度控制在25℃？(酵母菌发酵的最适温度) （7）．实验操作结果分析与评价
①观察凝胶珠的颜色和形状
问题思考：①如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？（海藻酸钠浓度太低，包埋的酵母菌数量太少）
②如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明什么？（海藻酸钠浓度
过高）
②观察发酵的葡萄糖溶液
问题思考：当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？为什么？（发酵瓶中产生了很多气泡，并可闻到酒味。

说明包埋的酵母菌已将葡萄糖发酵，产生酒精和二氧化碳）3、果酒果醋制作过程应注意的问题
（1）为防止发酵液被污染，发酵瓶要用消毒。

（2）葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约的空间。

（3）制作葡萄酒时将温度严格控制在，时间控制在 d左右，可通过对发酵的情况进行及时的监测。

（4）制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在，时间控制在 d，并注意适时在充气。

(1)75%酒精擦拭消毒（2）1/3 （3）18～25℃ 10～12 （4）30～35℃ 7~8
4．腐乳制作的原理及流程
(1)图中a、b表示的是____，它们的来源是_____，作用是_____
(2)过程一中，为保证产品的质量，应采取的措施是_____。

(3)过程二应如何具体操作?____。

这样，既不使豆腐块过早酥烂，又能避免豆腐块腐败变质。

(4)过程三中卤汤配制所需的材料有____________
(5)过程四应如何操作才能取得最佳效果?________________
(6)怎样用同样的原料制作出不同风味的腐乳?__________________
【答案】 (1)蛋白酶和脂肪酶毛霉等微生物将蛋白质分解为肽和氨基酸，将脂肪水解为甘油和脂肪酸
(2)在严格无菌的条件下，将优良毛霉菌种接种在豆腐上，在适宜的温、湿度条件下生产
(3)将长满毛霉的豆腐块整齐地摆放在瓶中，并逐层加盐，随着层数的加高而增加盐量，接近瓶口的表面盐要铺厚-些
(4)12%左右的酒(料酒、黄酒、米酒、高粱酒等)和香辛料(胡椒、花椒、八角、桂皮、姜、辣椒等)
(5)密封时，将瓶口通过酒精灯的火焰，再用胶条密封瓶口。

(6)控制豆腐的含水量、发酵条件以及装罐时加入的辅料成分。

5、蛋白质提取和分离
下列叙述关于电泳技术分离蛋白质的原理正确的是（）
A．蛋白质中含有游离的氨基，是碱性电解质
B．蛋白质中含有游离的羧基，是酸性电解质
C．蛋白质在电场中可以向与其自身所带电荷相同的电极方向移动
D．蛋白质在电场中可以向与其自身所带电荷相反的电极方向移动
[解析] 电泳技术分离蛋白质的原理：蛋白质中既含有游离的氨基，又含有羧基，属于两性电解质，并且蛋白质在一定pH条件下带有电荷，作为带电离子，蛋白质在电场中可以向与其自身所带电荷相反的电极方向移动。

[答案] D。

课堂练习
1．酶的固定化常用的方式不包括：
A．吸附 B．包埋 C．连接 D．将酶加工成固体
2．溶解海藻酸钠，最好采用加热的方法。

A．小火间断 B．小火持续 C．大火间断 D．大火持续
3．高果糖浆生产需要的酶是：
A．葡萄糖异构酶 B．蔗糖酶 C．麦芽糖酶 D．果糖酶
4．固定化酶的优点是：
A．有利于酶的活性 B．有利于产物的纯化
C．有利于提高反应速度 D．有利于酶发挥作用
5．下列不能影响加酶洗衣粉活性的是 ( ) A．温度 B．酸碱度 C．表面活性剂 D．水的数量
6．酒厂利用酵母菌酿酒过程中，经检测活菌数量适宜但却不产生酒精，应采取的措施是
A.降低温度
B.隔绝空气
C.加缓冲液
D.加新鲜培养基
7.在腐乳制作过程中，起主要作用的是：（）
A、酵母菌
B、青霉
C、毛霉
D、大肠杆菌
8.（多选）制作腐乳时盐的作用是：（）
A．析出豆腐中多余的水分 B、有利于细菌的繁殖
C．抑制杂菌的生长 D、有利于腐乳的保存
9．固定化酵母细胞凝胶珠的颜色是；形状是。

（乳白色，圆形或椭圆形）
10．利用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液，（填有或无）气泡产生：（填有或无）酒精产生。

（有，有）
11．使用加酶洗衣粉时必须注意以下几点：
①能使蛋白质水解，因此，蛋白质类织物就不能用加酶洗衣粉洗涤；
②使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的；
③加酶洗衣粉不宜长期存放，存放时间过长会导致损失；
④添加了的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质。

①蛋白酶②温度③酶失活④碱性蛋白酶
12．下面是古代家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至30℃时，加少许水和一定量的酒酿（做实验是用酵母菌菌种）与米饭混用后置于一瓷坛内（其他容器也可），在中间要挖一个洞，加盖后置于适当的地方保温（28℃），12h即成。

现请你从以下几个方面对其发酵过程作一个简单的分析：
（1）在中间挖一个洞的目的是。

（2）发酵坛没有密封，那么坛内无氧发酵的环境是由什么造成的？。

写出发酵反应式。

（3）请你用文字或坐标曲线的形式来说明在发酵坛内有氧呼吸和无氧呼吸的此消彼长的过程。

13．（1）在坛中挖洞的止的是增加透氧性，保证酵母菌在开始生长时有足够的氧气进行有氧呼吸，代谢繁殖快。

（2）酵母菌有氧呼吸时产生的水逐渐增加，发酵基质液面逐渐升高最后没入水中，水中的氧被耗尽后造成无氧环境，发酵反应式为：C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
酶
（3）开始时进行无氧呼吸，随着氧气逐渐减少，当氧气被完全消耗时就转入发酵，产生大量的酒精。

课后练习
一、选择题
1．酶制剂中的酶化学本质是 ( ) A．蛋白质 B．有机物 C．RNA D．核酸
2．当前生产酶制剂所需要的酶主要来自 ( ) A．动物的组织和器官 B．植物组织和器官
C．微生物 D．基因工程
3．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的：
A．温度 B．酸碱度 C．水分 D．营养
4.利用酵母菌酿酒时，一开始持续通入空气后再封闭，其结果是（）
A.酵母菌大量死亡，酒精减产
B.酵母菌数量不变，酒精增产
C.酵母菌数量增多，酒精增产
D.酵母菌数量增多，不产生酒精
5.酵母菌进行有氧呼吸和酒精发酵分解葡萄糖，如果两种作用产生了等量的二氧化碳，那么两种作用消耗葡萄糖的量之比是（）
A.1：2
B.2：1
C.1：3
D.3：1
6.葡萄酒呈现红色的原因是（）
A.在发酵过程中产生了红色物质
B.在发酵的最后程序中，加入了红色的食用色素
C.红色葡萄皮中的色素溶解在发酵液中
D.酒精发酵的最终产物是红色的
7.下列哪项操作会引起发酵液受污染（）
A.榨汁机用温水冲洗，并晾干
B.发酵瓶先用温水冲洗，再用75%的酒精擦拭后晾干
C.葡萄先除去枝梗，再冲洗多次
D.每次排气时，只拧松瓶盖，不能将盖完全揭开
8.果汁发酵后，检测是否有酒精产生，可用（）
A.斐林试剂
B.苏丹III或IV
C.双缩脲试剂
D.重铬酸钾溶液
9.制果醋时，要适时通过充气口进行充气是因为（）
A.醋酸菌是好氧菌，将酒精变成醋酸时需要氧气的参与
B.酵母菌进行酒精发酵时需要氧气
C.通气，防止发酵液霉变
D.防止发酵时产生的二氧化碳过多而引起发酵瓶的爆裂
10.在发酵条件的控制中，错误的是（）
A.葡萄汁装入发酵瓶时，要留有约1/3的空间
B.要想一次得到较多的果酒，在葡萄汁装入发酵瓶时，要将瓶装满
C.制葡萄酒的过程中，除在适宜的条件下，时间应控制在10-12d左右
D.制葡萄醋的温度要比制葡萄酒的温度高些，但时间一般控制在7-8d左右
11.对果酒发酵中灭菌的理解，不正确的是( )
A.防止杂菌感染
B.灭菌就是杀死葡萄汁的一切细菌
C.培养基和发酵设备都必须消毒
D.灭菌必须在接种前
12．交警检验司机是否酒后驾车时，所用的仪器中装有
A．重铬酸钾 B． MnO2 C．斐林试剂 D． BaCL2
13．变酸的酒的表面观察到的菌膜是什么菌在液面大量繁殖形成的
A．酵母菌 B．醋酸菌 C．毛霉菌 D．乳酸菌
14．吃腐乳时，外层有一层致密的皮，这层“皮”是由什么形成的
A．毛霉白色菌丝上的孢子囊 B．毛霉白色菌丝
C．毛霉分泌物 D．豆腐块表面失水后变硬
15．果酒的制作离不开酵母菌，在配制酵母菌的培养基时，常添加一定浓度的葡萄糖液，如果葡萄糖浓度过高，反而会抑制酵母菌的生长，其原因最可能是
A．葡萄糖被合成了淀粉 B．酵母菌细胞失水
C．改变了培养液的pH D．酵母菌发生了变异
16．将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是：
A．CO2的释放 B．丙酮酸的氧化 C．葡萄糖的利用 D．ATP的形成
17．固定化酶的优点是：
A．有利于增加酶的活性 B．有利于产物的纯化
C．有利于提高反应速度 D．有利于酶发挥作用
18．下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是：
A．琼脂糖 B．醋酸纤维素 C．聚丙烯酰胺 D．聚乙烯树脂
19．在果汁生产工业中主要应用的酶包括
A．果胶酶、纤维素酶 B．脂肪酶、淀粉酶
C．淀粉酶、果胶酶 D．蛋白酶、纤维素酶
20．蛋白酶洗衣粉容易洗去奶渍．血渍，可是不容易洗去汗渍，这体现了酶的A．高效性 B．专一性
C．需适宜的条件 D．多样性
21.固定化细胞技术与固定化酶技术相比，所具备的特点是
A．成本更低、操作更容易，不能连续性生产
B．成本更高、操作更难，不能连续生产
C．成本更低，操作更容易，能连续生产
D．成本更低，操作更难，能连续生产
22.关于使用加酶洗衣粉的好处，不正确的是
A．可有效去除衣服上的油渍、汗渍、血渍
B．使用加酶洗衣粉可减少对环境的污染
C．各种加酶洗衣粉的酶制剂对人体皮肤都没有伤害作用
D．水温过低时不宜使用加酶洗衣粉
23.使用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳过程中，不同蛋白质的电泳迁移率完全取决于
A．电荷的多少 B．分子的大小
C．肽链的多少 D．分子形状的差异
24.腐乳味道鲜美，易于消化．吸收，是因为其内主要含有的营养成分是
A．无机盐．水．维生素 B．NaCl．水．蛋白质
C．多肽．氨基酸．甘油和脂肪酸 D．蛋白质．脂肪．NaCl．水
25.在啤酒生产过程中，常常加入木瓜蛋白酶，其作用是
A．将氨基酸合成蛋白质 B．将蛋白质水解成氨基酸
C．把多肽水解成氨基酸 D．把葡萄糖转化为氨基酸
26.下列说法不正确的是
A、果胶的存在会影响出汁率，还会使果汁混浊
B、果胶可被果胶酶分解成半乳糖醛酸
C、果胶酶只是一种酶
D、多聚半乳糖醛酸酶．果胶分解酶和果胶酯酶都属于果胶酶
27.用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产生酒精，下列措施错误的是
A向瓶内泵入氧气 B应将装置放于适宜的条件下进行
C瓶内应富含葡萄糖等底物 D应将瓶口密封，效果更好
28、酵母细胞的活化是指
A让酵母细胞恢复运动状态
B让酵母细胞在缺水状态下更容易休眠
C 让酵母细胞内酶活性增强
D让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态
29、果汁发酵后检测是否有酒精产生，可采用的方法有（多）
A、用斐林试剂检测
B、用重铬酸钾溶液检测
C、品尝样液和闻闻是否有酒味
D、用双缩脲试剂检测
30.有人用酵母菌在含有葡萄糖的培养液中进行培养，测定单位时间内的吸氧量（气体体积）和二氧化碳的发生量（气体体积）。

请回答下列有关问题：
（1）在酵母菌只进行有氧呼吸时，其吸氧量和二氧化碳的发生量。

（2）与酵母菌相比，乳酸菌细胞结构的主要差别是。

（3）密封发酵阶段，酵母菌呼吸方式是。

（4）此时，酵母菌若分解360g葡萄糖，则可生成 mol的乙醇。

（5）当这一密封的培养液中的乙醇达到一定量后，二氧化碳不再增加的原因可能是。

（1）相等（2）乳酸菌无核膜、核仁和复杂细胞器（3）无氧呼吸（4）4 （5）酒精
浓度过高，抑制酵母菌发酵
31.如下是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：
酵母细胞的活化→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
（1）影响实验成败的关键步骤是
（2）如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目
（3）如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明
（4）固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是
（1）加热使海藻酸钠溶化（2）过少（3）海藻酸钠浓度过高（4）细胞个大，难以被吸附或结合，故一般固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，操作简单，对酶活性影响小
32.某种全自动洗衣机的水温有冷水、45℃、90℃热水三种设置，洗涤方式有直接洗涤和浸泡20分钟后洗涤两种设置。

如果用加酶洗衣粉洗涤有陈旧牛奶渍的棉质衣服，选择那种水温和洗涤方式效果最好：；用含有蛋白酶的洗衣粉洗涤丝绸衣物和羊毛衣物是否合适？为什么？
45℃水温，浸泡20分钟后洗涤不合适，蛋白酶能使丝绸、羊毛衣物受到破坏。

33．利用下列材料用具，验证固定化酵母细胞能发酵生产啤酒。

实验原理：麦芽汁可以渗入到由海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中。

啤酒酵母可以利用自身细胞内的一系列酶将可发酵性糖转化成乙醇。

材料用具：麦芽汁液体培养基、新鲜斜面啤酒酵母、海藻酸钠、葡萄糖—氯化钙混合液，无菌水；高压蒸汽灭菌锅、恒温培养箱、小烧杯、注射器、500ml三角瓶、
天平、玻璃棒、pH试纸、纱布等。

实验步骤：
⑴
⑵
⑶
实验步骤：（1）取新鲜斜面上的啤酒酵母，接种于10毫升麦芽汁液体培养基中，25摄氏度培养24~30小时。

（2）取1.6g海藻酸钠于无菌小烧杯中，加无菌水少许调成糊状，再加入无菌水至40ml，在98kpa条件下灭菌15min。

冷却至45摄氏度左右后，与预热至35摄氏度左右的10ml酵母培养液混合搅拌均匀，立即倒入装有5号针头的注射器外套中，以恒定的速度滴入盛有葡萄糖—氯化钙混合液的容器中，浸泡30min制成凝胶珠。

（3）倒去葡萄糖—氯化钙混合液，用无菌水洗剂凝胶珠三次后，将凝胶珠放入500ml三角瓶中，加入300ml无菌麦芽汁液体培养基，置于25摄氏度下封口发酵5d左右，倒出发酵后的麦芽汁即为生啤酒。

34．下列是利用微生物制作果醋的流程示意图和发酵装置示意图，回答下列有关问题：挑选葡萄→冲洗→榨汁→ A →醋酸发酵→果醋
（1）按照操作要求，氢果浆倒入发酵罐后，影响发酵产物不同的重要因素有、、。

（2）A 过程是 ，A 过程完成后，若要产生果醋，应该打开充气口，原理是 。

（3）在这个发酵过程中，应对发酵产物及时检测，检测时应从 取样。

（4）发酵过程中，你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？
（1）温度 时间 菌种
（2）酒精发酵 醋酸菌是一种好氧细菌
（3）出料口
（4）榨汁机 发酵装置要清洗干净；装入果汁后，封闭充气口。

（其它答案合理也得分，至少回答二项）
35.乙醇等"绿色能源"的开发备受世界关注。

利用玉米秸秆生产燃料酒精的大致流程为：
（1）玉米秸秆预处理后，因该选用____酶进行水解，使之转化为发酵所需的葡萄糖。

（2）从以下哪些微生物中可以提取上述酶？________（多选）
A.酿制果醋的醋酸菌
B.生长在腐木上的霉菌
C.制作酸奶的乳酸菌
D.生产味精的谷氨酸棒状杆菌
E.反刍动物瘤胃中生存的某些微生物
（3）若从土壤中分离生产这种酶的微生物，所需要的培养基为______（按功能分），培养基中的碳源为___________ 。

（4）从生物体提取出的酶首先要检测 _______ ，以便更好地将酶用于生产实践。

在生产糖液的过程中，为了使酶能够反复利用，可采用___________技术。

（5）发酵阶段需要的菌种是_________，生产酒精是要控制的必要条件是________ 。

（1）纤维素（酶）（2）B 、E (3)选择培养基；纤维素
（4）酶的活性 （5）酵母菌；无氧（密封、密闭）
36.如图简单表示葡萄酒的酿制过程，请据图分析：
（1）葡萄酒的酿制原理是先通气进行 ，以增加酵母菌的数量，然后再
葡萄汁+白糖+酵母菌一天搅拌2~3次 断绝与空气接触
（15~20℃约7天）
气泡不再发生时，盖上盖子（15~20℃约
3~5天）
甲 乙 丙
获得葡萄酒。

（2）随着发酵程度的加深，液体密度会逐渐变低（可用密度计测量），原因是：
（3）下列叙述中不正确的是
A．在甲中进行搅拌是为了增加氧溶量
B．在甲中，酵母菌的能量来源将全部消耗
C．甲与乙放出的气体主要是二氧化碳
D．揭开丙容器的盖子，可能会有醋酸产生
（1）有氧呼吸无氧呼吸（2）酵母菌将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，使液体密度下降（3）B。