高考生物二轮复习专题二十四传统发酵技术与植物的组织培养试题249.pdf
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1、第 1 页 专题二十四 传统发酵技术与植物组织培养 考纲要求 1.果酒及果醋制作(加试)。2.泡菜腌制与亚硝酸测定(加试)。3.植物组织培养(加试)。考点一 传统发酵技术 一、果酒及果醋制作 1用葡萄制作葡萄酒(1)实验原理:葡萄酒是酵母菌利用葡萄糖进展酒精发酵(乙醇发酵)产物。酵母菌只有在无氧条件下才能进展酒精发酵即将葡萄糖氧化成乙醇,而且当培养液中乙醇浓度超过 16%时,酵母菌就会死亡。葡萄糖氧化成乙醇反响式:C6H12O6酵母菌2CO22C2H5OH能量。(2)实验步骤:冲洗(用鲜红紫色高锰酸钾溶液浸泡葡萄,用清水冲洗)榨汁制作酵母悬液(干酵母水少许蔗糖)装入发酵瓶(装量不要超过 2/3
2、)酒精发酵(在 2530 条件下放置 23 天,当发酵瓶中停顿出现气泡,即表示发酵完毕)过滤、分装、保存(用两层纱布过滤发酵液)。2用果汁制作果酒(1)实验原理:用葡萄制作葡萄酒不含糖,酒精含量也低(平均体积分数为 8%),而用果汁制作果酒,其酒精含量较高(体积分数约为 15%),含糖量也较高。(2)实验步骤:选择材料(最好选择苹果)制取果汁配料(200 g 蔗糖1 L 果汁酵母悬液)发酵静置用虹吸法取出。第 2 页 3用果酒制作果醋(1)实验原理:醋化醋杆菌在有氧条件下将乙醇氧化为醋酸,反响式为C2H5OHO2醋化醋杆菌CH3COOHH2O。(2)实验步骤:连接发酵装置参加醋化醋杆菌发酵并检
3、测 pH调节活塞,控制流量测定 pH,监控发酵情况。二、泡菜腌制与亚硝酸盐测定 1泡菜制作(1)原理:在无氧条件下,微生物(主要是假丝酵母与乳酸菌)将蔬菜中糖与其他营养物质发酵成有机酸与醇类物质等。(2)制作流程 2亚硝酸盐测定(1)测定原理 亚硝酸盐可与对氨基苯磺酸发生重氮化反响,这一产物再与 N1萘基乙二胺偶联,形成紫红色产物,可用光电比色法定量测定。(2)亚硝酸盐定量测定流程 样品处理:泡菜 25 g 制匀浆过滤后调 pH 到 8.0加硫酸锌溶液25 mL加氢氧化钠溶液至产生白色沉淀水浴加热至 60 C过滤取滤液定容至 500 mL。测定:10 mL 样品溶液4.5 mL 氯化铵缓冲液2
4、.5 mL60%乙酸溶液5 mL显色液定容至25 mL暗处静置25 min550 nm处测定光密度值(以 10 mL 水为空白对照)。标准曲线绘制:以亚硝酸钠质量为横坐标,以光密度值(OD 值)为纵第 3 页 坐标,绘制标准曲线。计算:公式:X1m2V1m1V2 X1:样品中亚硝酸盐含量,单位 mg/kg;m1:样品质量,单位 g;m2:通过标准曲线得到亚硝酸盐质量,单位 g;V1:样品处理液总体积;V2:测定用样品液体积。3泡菜制作关键点(1)防止杂菌污染:每次取样用具要洗净,要迅速封口。(2)氧气需求 泡菜坛要选择气密性好容器,以创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。泡菜坛内要注满
5、水,以保证乳酸菌发酵所需要无氧环境,并注意在发酵过程中经常补水。(3)温度:发酵过程温度控制在室温即可,最好在 2636。温度过高,那么易滋生杂菌;温度过低,那么发酵时间延长。思考诊断 1醋化醋杆菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸()提示 醋化醋杆菌是好氧菌。2在制作果酒、果醋时,适当加大接种量可以提高发酵速率,抑制杂菌生长繁殖()第 4 页 3在果酒发酵后期拧开瓶盖间隔时间可延长()4泡菜腌制主要利用了乳酸菌乳酸发酵()5常用光电比色法测定泡菜中亚硝酸盐含量()6泡菜腌制时,间隔一段时间应将坛盖翻开,放出 CO2()提示 坛盖始终密闭。1传统发酵技术中主要菌种比拟 发酵技术 所用菌种 构造 生殖
6、方式 果酒发酵 酵母菌 真核细胞 孢子生殖、出芽生殖 果醋发酵 醋化醋杆菌 原核细胞 二分裂 泡菜发酵 乳酸菌 原核细胞 二分裂 工程 菌种及其生活方式 重要反响 发酵条件 操作提示 果酒发酵 酵母菌,兼性厌氧型 C6H12O62C2H5OH2CO2 温度:2530;pH:4.05.8;先通 O2,然后控制为无氧条件 选材与材料;防止杂菌污染;控制发酵条件;正确使用发酵装置 第 5 页 果醋发酵 醋化醋杆菌,好氧型 C6H12O62C2H5OH2CO2;C2H5OHO2CH3COOHH2O 温度:3035;O2充足 泡菜发酵 乳酸菌,厌氧型 C6H12O62C3H6O3能量 防止杂菌污染;泡菜
7、坛须密封 选择气密性好泡菜坛;控制腌制条件 3.泡菜腌制过程中,乳酸菌、乳酸与亚硝酸盐变化 发酵时期 乳酸菌数量 乳酸含量 亚硝酸盐含量 发酵初期 少(有 O2,乳酸菌活动受抑制)少 增加(硝酸盐复原菌作用)发酵中期 最多(乳酸抑制其他菌活动)积累、增多、pH下降 下降(硝酸盐复原菌受抑制,局部亚硝酸盐被分解)发酵后期 减少(乳酸继续积累,pH 继续下降,抑制乳酸菌活动)继续增多,pH 继续下降 下降至相对稳定(硝酸盐复原菌被完全抑制)第 6 页 含量变化曲线 注意 亚硝酸盐是硝酸盐复原菌促进硝酸盐复原形成,而不是硝化细菌氧化氨形成 题型一 果酒及果醋制作 对果酒与醋酸发酵装置解读(1)设计思
8、路 因酵母菌繁殖需要 O2,且醋化醋杆菌是好氧菌,所以在果酒制作前期与果醋制作整个过程中都需通氧。因酵母菌产生酒精时需无氧环境,应控制充入氧量,故应在充气口设置开关。由于在果酒发酵过程中产生 CO2,因此又需设排气口;为防止空气中微生物污染,排气口应连接一个长而弯曲胶管。因要对发酵情况进展及时监测,应设置出料口便于取料。(2)各部位作用 充气口:在醋酸发酵时连接充气泵进展充气。排气口:排出酒精发酵时产生 CO2。与排气管相连长而弯曲胶管:加水后防止空气中微生物污染。出料口:用来取料。(3)装置使用方法:使用该装置制果酒时,应该关闭充气口;制果醋时,应将充气口连接气泵,输入 O2。1以下图装置既
9、可用于生产果酒,又可用于生产果醋。以下对于果酒与果醋生产时控制条件表达,正确是()第 7 页 A生产果酒时,开关 1、2、3 始终要关上 B生产果醋时,开关 1、2、3 都要翻开 C生产果醋时,开关 1 要翻开,开关 2、3 要关上 D生产果酒时,开关 1、3 始终要关上,开关 2 要连续翻开 答案 D 解析 果酒发酵过程中,除了产生酒精外,还会产生大量 CO2,因此生产果酒时,开关 1、3 始终要关上,开关 2 要连续翻开,参与果醋制作菌种是醋化醋杆菌,是一种需氧菌,其进展醋酸发酵时也会产生CO2,因此开关 1、2 要翻开,开关 3 要关上。2葡萄发酵可产生葡萄酒,请利用相关知识答复以下问题
10、:(1)利用葡萄制作葡萄酒过程中,发挥作用微生物是_。(2)该微生物通过厌氧呼吸可分解_,产生终产物是_与_。(3)甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应发酵瓶中,在温度适宜条件下进展发酵,如下图。发酵过程中,每隔一段时间均需排气一次。据图分析,甲与丙同学操作有误,其中甲同学错误是_,导致发酵中出现主要异常现象是_。丙同学错误是_,导致发酵中出现主要异常现象是_。上述发酵过程完毕后,甲、乙、丙同学实际得到发酵产品依次是_、_、_。(4)在上述制作葡萄酒过程中,假设乙同学某一步骤操作错误导致发酵第 8 页 瓶瓶塞被冲开,该操作错误是_。答案(1)酵母菌(2)葡萄糖 乙醇 CO2(3)未夹住
11、发酵瓶充气管 发酵液从充气管流出,发酵液变酸 瓶中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内管口 排气时发酵液从排气管流出 葡萄醋 葡萄酒 葡萄酒(4)未及时排气 解析 制酒常用酵母菌做菌种,其进展厌氧呼吸分解葡萄糖,产生乙醇与二氧化碳;酵母菌酒精发酵进展是厌氧呼吸,所以甲同学未夹住发酵瓶充气管,有氧气进入,导致葡萄糖被氧化,且需氧呼吸产生较多二氧化碳,使发酵液从充气管流出,发酵液变酸;而丙同学错误是瓶中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内管口,一般来说,发酵液不超过容器23;上述发酵过程完毕后,甲、乙、丙同学实际得到发酵产品依次是葡萄醋、葡萄酒、葡萄酒。题型二 泡菜腌制与亚硝酸测定 3(2021 嘉兴模拟)家
12、庭中制作泡菜方法:新鲜蔬菜经过整理、清洁后,放入彻底清洗并用白酒擦拭过泡菜坛中,然后向坛中参加盐水、香辛料及一些“陈泡菜水,密封后置于温度适宜地方。以下与此过程相关表达,不正确是()A用白酒擦拭泡菜坛目是消毒 B参加“陈泡菜水作用是提供乳酸菌菌种 C制作泡菜过程中,有机物干重与种类将减少 D假设制作泡菜咸而不酸,最可能原因是大量食盐抑制了乳酸菌发第 9 页 酵过程 答案 C 解析 制作泡菜时,所用泡菜坛要用白酒擦拭消毒,防止杂菌污染,A 项正确;参加“陈泡菜水作用是提供乳酸菌菌种,B 项正确;制作泡菜过程中,乳酸菌进展厌氧呼吸消耗有机物,有机物干重减少,种类增多,C 项错误;如果制作泡菜时盐水
13、浓度过高,乳酸菌会通过渗透作用失水,抑制乳酸菌生长,导致制作泡菜“咸而不酸,D 项正确。4泡菜是我国传统食品之一,但制作过程中产生亚硝酸盐对人体安康有潜在危害,某兴趣小组准备参加“科技创新大赛,查阅资料得到下面图示。(1)制 作 泡 菜 时,泡 菜 坛 一 般 用 水 密 封,目 是_ _。乳 酸 菌 发 酵 第 一 阶 段 产 物 有_。(2)据上图,与第 3 天相比,第 8 天后泡菜更适于食用,因为后者_;pH呈 下 降 趋 势,原 因 是_ _。(3)该小组得到一株“优选乳酸菌(亚硝酸盐复原酶活力比普通乳酸菌高 5 倍),拟参照资料实验方案与食盐浓度(4%10%),探究与普第 10 页
14、通乳酸菌相比,用“优选乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量上下,并确定其最适条件。请你设计一个实验结果记录表,并推测实验结论。答案(1)隔绝空气,制造无氧环境 丙酮酸与H(少量 ATP)(2)亚硝酸盐含量低 乳酸菌厌氧呼吸产生了乳酸(3)实验结果记录表如下 乳酸菌类 亚硝酸 型及食 盐含量盐 浓度 mg/kg 发酵时间(天)普通乳酸菌“优选乳酸菌 4%5%6%9%10%4%5%6%9%10%1 2 3 10 推测实验结论:与普通乳酸菌相比,“优选乳酸菌制作泡菜时,一样条件下产生亚硝酸盐含量低。解析(1)用水密封是为了隔绝空气,因为乳酸菌是厌氧型生物;乳酸第 11 页 菌厌氧呼吸第一阶段产生丙酮酸与
15、H。(2)8 天后亚硝酸盐含量更低,有利于人们安康,而且泡菜口感更好。pH 呈下降趋势,是因为乳酸菌厌氧呼吸积累了大量乳酸。(3)设计记录表中要包含乳酸菌类型、食盐浓度与发酵时间等自变量,因变量为亚硝酸盐含量。通过相互对照确定用“优选乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量上下,并确定最适发酵条件。考点二 植物组织培养 1组织培养概念 取一局部植物组织,在无菌条件下接种在三角瓶中琼脂培养基上,给予一定温度与光照,使之产生愈伤组织,或进而生根发芽。2组织培养原理 植物细胞全能性。3培养基中参加激素(1)激素种类:生长素与细胞分裂素,两者摩尔浓度比决定组织是生根,还是生芽。(2)激素使用比例 比例 结果
16、细胞分裂素与生长素比例高 诱导芽生成 细胞分裂素与生长素比例大致相等 愈伤组织继续生长而不分化 细胞分裂素与生长素比例低 会趋于长根 第 12 页 人工合成萘乙酸(NAA)代替生长素,人工合成苄基腺嘌呤(BA)代替细胞分裂素。5菊花组织培养实验内容(1)发芽培养基与生根培养基比拟 发芽培养基:细胞分裂素摩尔浓度大于生长素摩尔浓度培养基。生根培养基:生长素摩尔浓度大于细胞分裂素摩尔浓度培养基。(2)实验内容 以菊花为材料进展组织培养,首先,用细胞分裂素相对较多与生长素相对较少培养基(发芽培养基)进展培养,使其长出较多丛状苗;然后,将丛状苗分株培养。分株后,再移入含有较多生长素培养基(生根培养基)
17、中,使其生根;将生根苗从三角瓶中移至草炭土或蛭石中继续生长,待苗强健后再移至土中。6菊花组织培养实验步骤(1)配制 MS 培养基:由大量元素、微量元素与有机成分组成。(2)取外植体:超净台上将无菌培养菊花幼苗切段,每段至少有 1 张叶片。(3)生芽培养:在生芽培养基中放入 23 段幼茎切段,日光灯下保持1825 温度培养,每天光照时间不少于 h。(4)生根培养:23 周后,将丛状苗在无菌条件下转入生根培养基中,在上述条件下继续培养。(5)适应锻炼:将苗转移至草炭土或蛭石中,用玻璃罩或塑料布保持80%以上湿度,23 天后翻开玻璃罩逐渐降低湿度进展锻炼,直至第 13 页 将罩全部翻开处于自然湿度下
18、为止。(6)定植:将苗转移到土中培养。(7)自然生长茎进展组织培养步骤:可取一段茎在 70%乙醇中浸泡 10 min,再放入 5%次氯酸钠溶液中浸泡 5 min,然后用另一 5%次氯酸钠溶液浸泡 5 min,最后在超净台中用无菌水清洗,将茎切段培养在生芽培养基中。思考诊断 1 二倍体植株花粉经脱分化与再分化后可得到稳定遗传植株()提示 得到单倍体植株不能稳定遗传。2培育草莓脱毒苗所采用主要技术是植物组织培养()3脱分化过程不需要植物激素,植物激素只有在再分化过程中发挥作用()提示 开场在发芽培养基上培养,细胞分裂素相对较多与生长素相对较少。4由于植物细胞都具有全能性,所以菊花组织培养实验中选材
19、不会影响实验结果()提示 幼龄、保存时间短植物材料容易培养成功。5发芽培养基中生长素浓度大于细胞分裂素浓度()提示 细胞分裂素摩尔浓度大于生长素摩尔浓度培养基是发芽培养基。1植物组织培养过程相关分析(1)理论依据:植物细胞全能性。第 14 页(2)根本过程:培养过程均须在无菌条件下进展 外植体脱分化愈伤组织再分化丛芽诱导生根移栽(3)影响因素:选材、营养、激素、pH、温度、光照等。(4)生殖方式:选择花粉、花药离体培养时,为有性生殖;选择叶、芽、根、花瓣等培养时,与扦插、嫁接一样,为无性繁殖。2植物激素在植物组织培养过程中作用(1)培养基中参加植物激素是生长素与细胞分裂素。(2)以上两种激素摩
20、尔浓度比决定组织是生根还是发芽。(3)植物激素影响 使用顺序影响 使用顺序 实验结果 先加生长素,后加细胞分裂素 有利于细胞分裂,但不分化 先加细胞分裂素,后加生长素 细胞既分裂又分化 两者同时使用 分化频率提高(1)培养材料消毒 消毒剂:一般可用体积分数为 70%酒精与质量分数为 5%次氯酸钠溶液,所使用清洗液是无菌水。(2)培养基、所用操作器材均要进展灭菌处理。培养基常采用高压蒸汽灭菌,操作器材可采取干热灭菌。(3)对操作室、工作台要进展消毒,一般使用紫外线或消毒药品消毒。第 15 页(4)所有接种、转瓶操作都应在酒精灯火焰旁进展。题型一 植物组织培养过程 1(2021 浙师大附中月考)以
21、下图为某二倍体植株花药中未成熟花粉在适宜培养基上形成完整植株过程。以下有关表达正确是()花药中未成熟花粉 愈伤组织 丛芽 完整植株 A过程表示脱分化,过程表示再分化 B过程、需要避光,过程需要照光 C过程说明花粉细胞具有全能性 D过程获得完整植株自交后代不会发生性状别离 答案 A 解析 图中过程表示脱分化,、表示再分化,A 项正确;脱分化需要避光处理,再分化与植物生长需要照光,因此过程需要避光,过程、需要照光,B 项错误;过程、是植物组织培养过程,由花粉细胞最终获得了完整植株个体,说明花粉细胞具有全能性,C 项错误;过程获得完整植株属于单倍体植株,高度不育,不能自交产生后代,D 项错误。2(2
22、021舟山联考)以下图为植物(菊花)组织培养过程示意图,请答复以下问题:(1)培养基与培养基分别为_与_,两者最主要区别是_。第 16 页 _。(2)假设该培养基是 MS 固体培养基,那么其根本组成是_、_、有机成分、激素与琼脂。(3)愈伤组织发芽根本原因是_。(4)菊花组织在接种到培养基之前需进展_处理,整个组织培养过程需在_条件下进展。(5)本实验用人工合成激素,而不用植物中存在天然激素原因是_。答案(1)发芽培养基 生根培养基 发芽培养基中细胞分裂素含量大于生长素含量,而生根培养基中生长素含量大于细胞分裂素含量(2)大量元素 微量元素(3)基因选择性表达(4)消毒 无菌(5)人工合成激素
23、易合成、原料广泛、效果稳定 解析(1)菊花组织在培养基中形成愈伤组织后长出丛芽,在培养基中生根后形成试管苗,所以是发芽培养基,是生根培养基,两者最主要区别是发芽培养基中细胞分裂素含量大于生长素含量,而生根培养基中生长素含量大于细胞分裂素含量。(2)MS 固体培养基由大量元素、微量元素与有机成分、激素、琼脂组成。(3)愈伤组织发芽是再分化过程,其根本原因是基因选择性表达。(4)菊花组织在接种到培养基之前必须先进展消毒处理,整个组织培养第 17 页 过程必须在无菌条件下进展。(5)人工合成植物激素具有容易合成、原料广泛、效果稳定优点,因此在农业生产中被广泛应用。题型二 植物组织培养原理及影响因素
24、3以下关于植物组织培养中植物激素使用说法,不正确是()A植物组织培养中关键性激素是生长素与细胞分裂素 B先使用生长素,后使用细胞分裂素,有利于细胞分裂与分化 C先使用细胞分裂素,后使用生长素,细胞既分裂又分化 D同时使用生长素与细胞分裂素时,两者用量比例影响植物细胞发育方向 答案 B 解析 用于植物组织培养培养基中除营养成分外,还需添加植物激素,一般包括生长素与细胞分裂素;外植体脱分化、再分化诱导方向取决于二者比例。先使用生长素,后使用细胞分裂素,有利于细胞分裂,但细胞不分化;先使用细胞分裂素,后使用生长素,对细胞分裂与分化均有利。4(2021 湖州中学期末测试)图甲是植物组织培养过程示意图,
25、图乙是植物激素对愈伤组织分化影响示意图。请答复以下问题:(1)植物组织培养原理是植物细胞具有_。(2)为了保证植物正常生长,容器内装有培养基中除小分子有机物与水外,还必须含有植物生长所需_。第 18 页(3)在图甲 A 过程中,为了有利于嫩枝组织细胞启动细胞分裂形成愈伤组织,常常需要在配制好培养基中添加_。嫩枝组织细胞接种后2 5 d,发 现 其 边 缘 局 部 污 染,其 原 因 可 能 是_。(4)在图甲 B 过程中,假设愈伤组织没有形成根,但分化出了芽,其原因可能是_;假 设 要 获 得 更 多 愈 伤 组 织,培 养 基 中 两 种 激 素 含 量 应 该 是_。(5)切取假设干光照后
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