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高中三年级生物

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首页 高中三年级生物知识 果酒和果醋的制作 科学研究方法 试题正文
  • 实验题
    酵母菌与人们的日常生活息息相关，同时也是生物学实验的重要材料。某校生物兴趣小组利用酵母菌进行了以下几组实验，请分析回答：

    (1)甲组利用如图1所示装置进行葡萄酿酒。葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，这是因为______________________。在发酵过程中，必须进行的操作是______________。
    有人认为图1中氧气含量的多少直接影响了酒精的产量。为了探究含氧量对酒精产量的影响，乙组利用下列装置进行了实验。

    (2)完成该实验设计并作出结论。
    ①．制备酒精显色反应的标准比色计。
    ②．取上述装置3组，分别标为甲、乙、丙，在B中均加入______________。
    ③．三套装置均先持续通入氮气5min，去除锥形瓶中的氧气，然后________________。
    ④．_________________________。
    ⑤．你认为最可能的结论是_________________________。
    本题信息：2011年0127模拟题生物实验题难度极难 来源:姚瑶
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本试题 “酵母菌与人们的日常生活息息相关，同时也是生物学实验的重要材料。某校生物兴趣小组利用酵母菌进行了以下几组实验，请分析回答：(1)甲组利用如图1所示装置进...” 主要考查您对

果酒和果醋的制作

科学研究方法

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  • 果酒和果醋的制作
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果酒和果醋的制作：

一、实验原理
（1）酵母菌的细胞呼吸
①酵母菌是营异养生活的真菌。
②酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，表达式为：C6H12O6+O2→CO2+H2O+能量（反应中均需要酶的参与）
③酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，表达式为：C6H12O6→C2H5OH+CO2+能量（反应中均需要酶的参与）
（2）酵母菌发酵的最佳环境
①酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活：在有氧时，酵母菌大量繁殖，但是不起到发酵效果；在无氧时，繁殖速度减慢，但是此时可以进行发酵。
②在利用酵母菌发酵时最好是先通入足够的无菌空气在有氧环境下一段时间使其繁殖，再隔绝氧气进行发酵。
③20℃左右最适合酵母菌繁殖，酒精发酵的最佳温度是在18℃～25℃。
④pH最好是弱酸性。
（3）醋酸菌好氧性细菌，当缺少糖源时和有氧条件下，可将乙醇（酒精）氧化成醋酸。
①表达式为：C2H5OH→CH3COOH+H2O；当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。
②醋酸菌生长的最佳温度是在30℃～35℃
二、果酒果醋的制作
项目 果酒的制作 果醋的制作
主要菌种 酵母菌 醋酸菌
原理 果酒：酵母菌的无氧呼吸
 果醋：醋酸菌有氧呼吸
（1）当氧气、糖源都充足时，糖→醋酸
（2）当缺少糖源时，乙醇→乙醛→醋酸
实验流程 挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒 挑选葡萄→冲洗→榨汁→醋酸发酵→果醋
温度 18～25℃ 30～35℃
氧的需求 前期需氧，后期不需氧 需充足氧
提示 在果酒制作过程的前期通入空气或在发酵瓶中留有一定的空间（大约1/3），可以给酵母菌提供氧气，使其进行
有氧呼吸，为酵母菌的生长、增殖提供能量，酵母菌迅速增殖，缩短发酵时间。在生产酒精的阶段要求严格的无氧环境，此阶段如果有氧，则会抑制酒精发酵。		 果醋制作过程中要求始终通氧，因为醋酸菌是好氧细菌，缺氧时醋酸菌的生长、增殖都会受到影响，另外醋酸的生成也会受到影响。




知识拓展：

1、注意问题：充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精发酵时用来排出CO2的；出料口是用来取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。


2、特别提醒：在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的事附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。发酵过程中，随着酒精度地提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈深红色。在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌能大量生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。
3、注意事项：
（1）果醋的制作需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧菌，所以在制作过程中需通氧气；当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄糖氧化成醋酸；醋酸菌的呼吸作用为严格的有氧呼吸。
（2）防止发酵液被污染的方法：
①榨汁机要清洗干净，并晾干
②发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%的酒精消毒
③装入葡萄汁后，封闭充气口
④发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接
（3）榨汁机要清洗干净并晾干；将先冲洗后除梗的葡萄放入冲洗晾干的榨汁机内进行榨汁。
（4）产醋最多的措施：往果酒中加入变酸的酒表面的菌膜，并通气。醋酸菌能将葡萄汁中的糖分解成醋酸的条件：氧气、糖源充足。
（5）在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，正确的操作是给发酵装置适时排气。
（6）发酵条件：葡萄汁装入发酵瓶时，要留有约1/3的空间；制葡萄酒的过程中，除在适宜的条件下，时间应控制在10d～12d左右；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7d～8d左右。
（7）酒精与重铬酸钾在酸性条件下发生的颜色反应为灰绿色。
科学研究方法：

1、假说——演绎法
①提出假设
②演绎就是推理
③实验验证假设和推理
④得出结论
2、同位素示踪法：同位素示踪法是利用放射性核素或稀有稳定核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法
3、科学的研究方法包括：归纳法、类比推理法、实验法和演绎法。
①归纳法：是从个别性知识，引出一般性知识的推理，是由已知真的前提，引出可能真的结论。它把特性或关系归结到基于对特殊的代表（token）的有限观察的类型；或公式表达基于对反复再现的现象的模式（pattern）的有限观察的规律。
②类比推理法：类比推理这是科学研究中常用的方法之一。类比推理是根据两个或两类对象有部分属性相同，从而推出它们的其他属性也相同的推理。简称类推、类比。它是以关于两个事物某些属性相同的判断为前提，推出两个事物的其他属性相同的结论的推理。
③实验法：通过试验的论证得出所需数据，进行分析后得出结论。分为：化学物质的检测方法；实验结果的显示方法；实验条件的控制方法；实验中控制温度的方法
④演绎法：从普遍性结论或一般性事理推导出个别性结论的论证方法。演绎法得出的结论正确与否，有待于实践检验。它只能从逻辑上保证其结论的有效性，而不能从内容上确保其结论的真理性。也可以从逻辑思维，逆向思维和想象思维延伸到其结论该以反证明。
4、实验必须遵守的原则：
①设置对照原则：空白对照；条件对照；相互对照；自身对照。
②单一变量原则；
③平行重复原则
5、实验的特性：对照，统一性质。提出问题；设计方案；讨论结果；分析问题。分为科学实验；验证性实验；对照实验等。
知识拓展：

1、生物学的历史研究进展和相关实验的叙述。
（1）孟德尔的假说——演绎法叙述
①提出假设（如孟德尔根据亲本杂交实验，得到F1，Aa这对基因是独立的，在产生配子时相互分离。这里假设的是一对等位基因的情况）；
②演绎就是推理（如果这个假说是正确的，这样F1会产生两种数量相等的配子，这样测交后代应该会产生两种数量相等的类型）；
③最后实验验证假设和推理（测交实验验证，结果确实产生了两种数量相等的类型）；
④最后得出结论（就是分离定律）
（2）遗传物质验证的三个实验：肺炎双球菌的转化实验；噬菌体侵染细菌的实验；烟草花叶病毒的重组实验
（3）酶发现过程中的实验：
①1777年，苏格兰医生史蒂文斯从胃里分离一种液体（胃液），并证明了食物的分解过程可以在体外进行。
②1834年，德国博物学家施旺把氯化汞加到胃液里，沉淀出一种白色粉末。除去粉末中的汞化合物，把剩下的粉末溶解，得到了一种浓度非常高的消化液，他把这粉末叫作“胃蛋白酶”（希腊语中的消化之意）。同时，两位法国化学家帕扬和佩索菲发现，麦芽提取物中有一种物质，能使淀粉变成糖，变化的速度超过了酸的作用，他们称这种物质为“淀粉酶制剂”（希腊语的“分离”）。科学家们把酵母细胞一类的活动体酵素和像胃蛋白酶一类的非活体酵素作了明确的区分。
③1878年，德国生理学家库恩提出把后者叫作“酶”。
④1897年，德国化学家毕希纳用砂粒研磨酵细胞，把所有的细胞全部研碎，并成功地提取出一种液体。他发现，这种液体依然能够像酵母细胞一样完成发酵任务。这个实验证明了活体酵素与非活体酵素的功能是一样的。因此，“酶”这个词现在适用于所有的酵素，而且是使生化反应的催化剂。由于这项发现，毕希纳获得了1907年诺贝尔化学奖
（4）生长素的发现实验：植物的向光生长和胚芽鞘实验
2、同位素示踪方法的应用，使人们可以从分子水平动态地观察生物体内或细胞内生理、生化过程，认识生命活动的物质基础。例如，用C、O等同位素研究光合作用，可以详细地阐明叶绿素如何利用二氧化碳和水，什么是从这些简单分子形成糖类等大分子的中间物，以及影响每步生物合成反应的条件等。
3、放射性同位素示踪技术，是分子生物学研究中的重要手段之一，对蛋白质生物合成的研究，从DNA复制、RNA转录到蛋白质翻译均起了很大的作用。最近邻序列分析法应用同位素示踪技术结合酶切理论和统计学理论，研究证实了DNA分子中碱基排列规律，在体外作合成DNA的实验：分四批进行，每批用一种不同的32P标记脱氧核苷三磷酸，32P标记在戊糖5'C的位置上，在完全条件下合成后，用特定的酶打开5'C－P键，使原碱基上通过戊糖5'C相连的32P移到最邻近的另一单核苷酸的3'C上。用最近邻序列分析法首次提出了DNA复制与RNA转录的分子生物学基础，从而建立了分子杂交技术，例如以噬体T2-DNA为模板制成[32P]RNA，取一定量T2-DNA和其它一些DNA加入此[32P]RNA中，经加热使DNA双链打开，并温育，用密度梯度离心或微孔膜分离出DNA-[32P]RNA复合体测其放射性，实验结果只有菌体T2的DNA能与该[32P]RNA形成放射性复合体。从而证明了RNA与DNA模板的碱基呈特殊配对的互补关系，用分子杂交技术还证实了从RNA到DNA的逆转录现象。
4、放射性同位素示踪技术对分子生物学的贡献还表现在：
a、对蛋白质合成过程中三个连续阶段，即肽链的起始、延伸和终止的研究；
b、核酸的分离和纯化；
c、核酸末端核苷酸分析，序列测定；
d、核酸结构与功能的关系；
e、RNA中的遗传信息如何通过核苷酸的排列顺序向蛋质中氨基酸传递的研究等等。
为了更好地应用放射性同位素示踪技术，除了有赖于示踪剂的高质量和核探测器的高灵敏度外，关键还在于有科学根据的设想和创造性的实验设计以及各种新技术的综合应用。

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