届一轮复习人教版 第38讲微生物的培养与应用教案.docx
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届一轮复习人教版第38讲微生物的培养与应用教案
第38讲 微生物的培养与应用
[考纲明细] 1.微生物的分离和培养 2.某种微生物数量的测定 3.培养基对微生物的选择作用 4.微生物在其他方面的应用
考点1 培养基及微生物的纯化培养技术
1.培养基
(1)概念:
人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质。
(2)营养组成:
一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。
此外,还需要满足微生物生长对pH、氧气以及特殊营养物质的要求。
(3)种类
①按照物理性质可分为液体培养基、固体培养基、半固体培养基。
②按照成分的来源可分为天然培养基和合成培养基。
③按照功能用途可分为选择培养基、鉴别培养基等。
2.无菌技术
(1)含义:
指在培养微生物的操作中,所有防止杂菌污染的方法。
(2)关键:
防止外来杂菌的入侵。
(3)不同对象的无菌操作方法(连线)
答案 ①、②、⑥—b—Ⅰ、Ⅱ ③、④、⑤—a—Ⅲ、Ⅳ
3.大肠杆菌的纯化培养
(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
①操作步骤
②倒平板的方法及注意事项
a.请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程:
丙→乙→甲→丁。
b.乙中的灭菌方法是灼烧灭菌。
c.丁中的操作需要等待平板冷却凝固才能进行。
(2)纯化大肠杆菌的两种方法
1)平板划线法
①概念:
是通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
②注意事项:
a.
b.灼烧接种环,待其冷却后才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种。
c.第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始,能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少,最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
d.划线时最后一区不要与第一区相连。
e.划线用力大小要适当,防止用力过大将培养基划破。
2)稀释涂布平板法
①概念:
是将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。
②操作过程
(3)菌种的保存方法
①对于频繁使用的菌种,可以采用临时保藏的方法。
②对于需要长期保存的菌种,可以采用甘油管藏的方法。
1.深挖教材
(1)倒平板操作为什么需要使锥形瓶的瓶口通火焰?
提示 通过灼烧灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基。
(2)平板冷凝后,为什么要将平板倒置?
提示 平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,凝固后的培养基表面的湿度也比较高,将平板倒置,既可以使培养基表面的水分更好地挥发,又可以防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。
2.判断正误
(1)氮源不可能作为细菌的能源物质(×)
(2)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐,有时还需要加入一些特殊的物质(√)
(3)倒平板时,应将打开的皿盖放到一边,以免培养基溅到皿盖上(×)
(4)消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂对细胞的伤害(√)
(5)为了防止污染,接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落(×)
(6)用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时,只要稀释度足够高,就能在培养基表面形成单个菌落(√)
题组一 培养基及其制备方法分析
1.下列关于制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的叙述,错误的是( )
A.操作的顺序为计算→称量→溶化→倒平板→灭菌
B.将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯
C.待培养基冷却到50℃左右时倒平板
D.待平板冷却凝固后将平板倒置
答案 A
解析 制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤是计算→称量→溶化→灭菌→倒平板,不能颠倒,A错误;牛肉膏比较黏稠,所以将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯,待牛肉膏溶化并与称量纸分离后用玻璃棒取出称量纸,B正确;待培养基冷却到50℃左右时倒平板,此时不烫手且为液体状态,C正确;平板冷却凝固后才能将平板倒置,D正确。
2.下表为某培养基的配方,下列叙述正确的是( )
A.从物理性质看该培养基属于液体培养基,从用途看该培养基属于选择培养基
B.该培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖,属于氮源的物质是蛋白胨
C.该培养基缺少提供生长因子的物质
D.该培养基调节合适的pH后就可以接种使用
答案 B
解析 从物理性质看该培养基属于液体培养基,从用途看该培养基属于鉴别培养基,A错误;微生物的营养物质主要包括氮源、碳源、水和无机盐等,培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖,属于氮源的物质是蛋白胨,B正确;生长因子主要包括维生素、氨基酸和碱基等,它们一般是酶和核酸组成成分,蛋白胨可以提供生长因子,C错误;该培养基调节合适的pH后经灭菌后才可以接种使用,D错误。
技法提升
1.培养基的配制原则
(1)目的要明确:
配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类。
(2)营养要协调:
注意各种营养物质的浓度和比例。
(3)pH要适宜:
细菌为6.5~7.5,放线菌为7.5~8.5,真菌为5.0~6.0,培养不同微生物所需的pH不同。
2.微生物对主要营养物质的需求特点
(1)自养型微生物所需的主要营养物质是无机盐,碳源可来自大气中的CO2,氮源可由含氮无机盐提供。
(2)异养型微生物所需的营养物质主要是有机物,即碳源必须由含碳有机物提供,氮源也主要是由有机物提供,部分异养型微生物也可以利用无机氮源。
题组二 无菌技术的操作
3.下列对灭菌和消毒的理解不正确的是( )
A.灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细胞、芽孢和孢子
B.消毒和灭菌实质上是完全相同的
C.接种环用灼烧法灭菌
D.常用灭菌方法有灼烧灭菌法、干热灭菌法、高压蒸汽灭菌法
答案 B
解析 消毒是使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子),灭菌则是使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子,B错误。
4.(2014·江苏高考)为了获得β-胡萝卜素产品,某小组开展了产β-胡萝卜素酵母的筛选与色素提取实验。
请回答下列问题:
(1)实验用的培养皿常用的两种灭菌方法是________________________________________;为了减少灭菌后器皿被污染,灭菌前应该__________________________________。
(2)为了筛选出酵母菌,培养基中添加了青霉素,其目的是______________________________。
(3)下图是灭菌锅及其局部剖面示意图,图中甲、乙、丙指示的依次是________(填序号)。
①安全阀、放气阀、压力表
②放气阀、安全阀、压力表
③安全阀、放气阀、温度表
④放气阀、安全阀、温度表
(4)为了将分离到的菌株纯化,挑取了菌落在3块相同平板上划线,结果其中一块平板的各划线区均未见菌生长,最可能的原因是______________________________。
答案
(1)干热灭菌和湿热灭菌(高压蒸汽灭菌) 用牛皮纸(报纸)包扎器皿
(2)抑制细菌(放线菌)的生长
(3)①
(4)接种环温度过高,菌种被杀死
解析
(1)实验用的培养皿常用的灭菌方法是干热灭菌和湿热灭菌(高压蒸汽灭菌),在实验前应用牛皮纸或干净的报纸包扎器皿。
(2)酵母菌是真菌,对青霉素具有抵抗能力,青霉素主要抑制细菌、放线菌的生长。
(3)图中甲为安全阀,乙为放气阀,丙为压力表。
(4)该接种过程中的3块平板相同,菌种来源相同,只有一块平板接种培养后无菌落,对比知,问题最可能出现在接种过程中,最可能的原因是接种环灼烧后未充分冷却,菌种被杀死。
技法提升
全面比较消毒和灭菌
题组三 微生物的培养与纯化
5.用平板划线法或稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时( )
①可以用相同的培养基 ②都需要使用接种针进行接种 ③都需要在火焰旁进行接种 ④都可以用来计数活菌
A.①②B.③④C.①③D.②④
答案 C
解析 平板划线法或稀释涂布平板法都使用固体培养基,①正确;平板划线法采用接种环进行操作,而稀释涂布平板法采用涂布器进行操作,②错误;纯化时,要进行无菌操作,需要在火焰旁接种,避免空气中的微生物混入培养基,③正确;平板划线法一般用于分离而不是计数,④错误。
6.为了调查某河流的水质状况,某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量,并进行了细菌分离等工作。
回答下列问题:
(1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。
在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间,这样做的目的是________;然后,将1mL水样稀释100倍,在3个平板上用涂布法分别接入0.1mL稀释液;经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为39、38和37。
据此可得出每升水样中的活菌数为________。
(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。
操作时,接种环通过________灭菌,在第二次及以后的划线时,总是从上一次划线的末端开始划线。
这样做的目的是____________________。
(3)示意图A和B中,________表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。
答案
(1)检测培养基平板灭菌是否合格 3.8×107
(2)灼烧 将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落
(3)B
解析
(1)涂布接种前,灭菌后的空白平板先培养一段时间,若空白平板上无菌落形成,则说明培养基平板灭菌合格;平均每个平板上的菌落数目为38,稀释了100倍,取样为0.1mL,则每毫升水中的活菌数目为38×100÷0.1=38000(个),则每升水中的活菌数目为38000×1000=3.8×107(个)。
(2)用平板划线法分离微生物的过程中,应对接种环进行灼烧灭菌;每次划线都要从上一次划线的末端开始,这样做可将聚集的菌体逐步稀释以便最终得到单个菌落。
(3)示意图A是用平板划线法接种培养后得到的结果;示意图B是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。
技法提升
两种纯化细菌方法的比较
考点2 微生物的筛选和计数
1.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
2.分解纤维素的微生物的分离
(1)纤维素酶
①组成:
纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶
②作用
(2)纤维素分解菌的筛选
①原理
②筛选方法:
刚果红染色法,即通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
③培养基:
以纤维素为唯一碳源的选择培养基。
④实验流程
(3)分离纤维素分解菌所用的两种培养基比较
分离纤维素分解菌的实验中先用选择培养基,再用鉴别培养基。
①选择培养基为液体培养基,以纤维素作为碳源和能源的微生物可以正常生长,而其他绝大多数微生物不能正常生长。
②鉴别培养基含琼脂,为固体培养基,细菌可在培养基上形成肉眼可见的菌落。
刚果红染色法应用的就是鉴别培养基。
3.结果分析与评价
1.深挖教材
除设置对照组外,设置重复组的作用是什么?
应如何设置重复组?
提示 设置重复组的作用是为排除偶然因素对实验结果的干扰;在每一稀释度下宜设置3个平板作重复组,选择菌落数均在30~300且数目相差不大的三个平板,用“平均值”代入计数公式予以计算菌落数。
2.判断正误
(1)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类(×)
(2)对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法,而不能用平板划线法(×)
(3)刚果红可以与纤维素形成透明复合物,所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌(×)
(4)筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中,尿素是唯一的氮源(√)
(5)分解尿素的细菌在分解尿素时,可以将尿素转化为氨,使得培养基的酸碱度降低(×)
题组一 土壤中分解尿素细菌的分离与计数
1.下面关于土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的叙述中正确的是( )
A.只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素
B.筛选分解尿素的细菌时应以尿素作为培养基中的唯一营养物质
C.统计样品中的活菌数目时一般用平板划线法
D.在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,若指示剂变蓝,则表明筛选到了分解尿素的细菌
答案 A
解析 酶具有专一性,故只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素,A正确;筛选分解尿素的细菌的实验中,采用的是以尿素为唯一氮源的培养基,B错误;统计样品中的活菌数目时一般采用稀释涂布平板法,平板划线法不能用于统计样品中的细菌数,C错误;在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,培养某种细菌后,如果pH升高,指示剂将变红,这样就能初步鉴定该种细菌能够分解尿素,D错误。
2.人和哺乳动物的尿液中含有尿素,大量尿素的存在会对环境造成污染,土壤中有些细菌含有脲酶,可通过降解尿素作为其生长的氮源。
某研究小组开展土壤中分解尿素的细菌的分离和培养实验,请回答下列问题:
(1)该实验中,在以________为唯一氮源的培养基中加入________指示剂,能产生脲酶的细菌在该培养基上生长一段时间后,其菌落周围的指示剂将变成________色。
(2)在接种前需要添加空白对照组以检测培养基是否被污染,该空白对照组应采取的操作要求和观察指标是__________________________________________________。
(3)某同学在五个培养基平板下均接种稀释倍数为105的土壤样品液0.1mL,培养一段时间后,平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。
该过程采取的接种方法是______________,每克土壤样品中的细菌数量为______________个。
答案
(1)尿素 酚红 红
(2)将已灭菌、未接种的培养基在适宜温度下放置相应的时间,观察培养基上是否有菌落产生
(3)稀释涂布平板法 1.75×108
解析
(1)分解尿素的细菌能合成脲酶将尿素分解成氨,氨会使培养基的碱性增强,在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂培养细菌,若指示剂变红,可确定该种细菌能够分解尿素。
(2)在接种前需要添加空白对照组以检测培养基是否被污染,该空白对照组应采取的操作要求和观察指标是将已灭菌、未接种的培养基在适宜温度下放置相应的时间,观察培养基上是否有菌落产生。
(3)某同学在五个培养基平板下均接种稀释倍数为105的土壤样品液0.1mL,培养一段时间后,平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。
该过程采取的接种方法是稀释涂布平板法,每克土壤样品中的细菌数量为
÷0.1×105=
1.75×108(个)。
技法提升
统计菌落数目的两种方法
(1)显微镜直接计数法
(2)间接计数法(活菌计数法)
题组二 分解纤维素的微生物的分离
3.分离纤维素分解菌的实验过程中操作有误的是( )
A.经选择培养后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
B.富集培养这一步可省略,但培养的纤维素分解菌少
C.经稀释培养后,用刚果红染色
D.对照组可用同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上
答案 A
解析 经选择培养后,再经稀释,才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上,A错误;富集培养可省略,B正确;经稀释培养后,用刚果红染色,C正确;设置对照能证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物,D正确。
4.(2017·山西太原一模)玉米秸秆含有大量的纤维素,用纤维素酶分解秸秆后的产物可以生产酒精。
研究人员用化合物A、硝酸盐、磷酸盐以及微量元素配制培养基,成功地筛选到能产生纤维素酶的微生物,请分析回答:
(1)纤维素酶至少包括_________、_________、_________三种组分,在这三种酶的作用下,纤维素最终被水解成________。
(2)培养基中加入的化合物A是________,为微生物的生长提供碳源,这种培养基属于________培养基,对培养基进行灭菌时常用的灭菌法为______________。
(3)在筛选纤维素分解菌的过程中,通常用________染色法;如果培养基某部位出现________现象,则说明存在纤维素分解菌。
(4)用获得的糖液发酵生产乙醇,常用的微生物是________,在________的发酵液中,该菌可以生长繁殖,而绝大多数其他生物受到抑制,常用________法对该菌进行计数,检测是否产生酒精的常用试剂是________,会变为________色。
(5)实验结束后,使用过的培养基应该进行________处理后才能倒掉,这样做的目的是保护环境。
答案
(1)C1酶 CX酶 葡萄糖苷酶 葡萄糖
(2)纤维素 选择 高压蒸汽灭菌
(3)刚果红 透明圈
(4)酵母菌 酸性且缺氧 稀释涂布平板法(其他答案正确也可) 重铬酸钾 灰绿
(5)灭菌
解析
(1)纤维素酶至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶,在这三种酶的作用下,纤维素最终被水解成葡萄糖。
(2)根据题干信息可知,实验目的是筛选到能产生纤维素酶的微生物,因此培养基应以纤维素作为唯一碳源,这种培养基属于选择培养基,对培养基进行灭菌时常用的灭菌法为高压蒸汽灭菌。
(3)在筛选纤维素分解菌的过程中,通常用刚果红染色法;如果培养基某部位出现透明圈,则说明存在纤维素分解菌。
(4)用获得的糖液发酵生产乙醇,常用酵母菌,在酸性且缺氧发酵液中,该菌可以生长繁殖,而绝大多数其他生物受到抑制。
微生物的分离与纯化过程中常用稀释涂布平板法对该菌进行计数,检测是否产生酒精的常用试剂是重铬酸钾,会变为灰绿色。
(5)实验结束后,使用过的培养基应该进行灭菌处理后才能倒掉,这样做的目的是保护环境。
技法提升
微生物的筛选与鉴别方法
(1)微生物的筛选方法
(2)微生物的鉴别方法
高考热点突破
1.(2017·全国卷Ⅰ)某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用。
回答下列问题:
(1)有些细菌能分解尿素,有些细菌则不能,原因是前者能产生________。
能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源,原因是________________________________________________。
但可用葡萄糖作为碳源,进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是__________________(答出两点即可)。
(2)为了筛选可分解尿素的细菌,在配制培养基时,应选择________(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”)作为氮源,不选择其他两组的原因是_________________________。
(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用有______________________________(答出两点即可)。
答案
(1)脲酶 分解尿素的细菌是异养生物,不能利用CO2来合成有机物 为细胞生命活动提供能量,为其他有机物的合成提供原料
(2)尿素 其他两组都含有NH4NO3,能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3,不能起到筛选作用
(3)为细菌生长提供无机营养,作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定
解析
(1)有些细菌能分解尿素是因为这些细菌能产生脲酶,将尿素分解成CO2和NH3。
能分解尿素的细菌是异养生物,不能利用CO2作为碳源合成有机物,但这些细菌可用葡萄糖作为碳源,进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是作为能源物质氧化分解为细胞生命活动提供能量,为其他有机物的合成提供原料。
(2)为了筛选可分解尿素的细菌,在配制培养基时,应选择尿素作为唯一氮源,这样只有能分解尿素的细菌才能在培养基上生存。
若选择“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”作为氮源,能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3,不能起到筛选作用。
(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4,它们可以为细菌生长提供无机营养;同时,KH2PO4和Na2HPO4还可以作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定。
2.(2016·全国卷Ⅰ)空气中的微生物在重力等作用下,可以一定程度地沉降。
某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物,以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。
实验步骤如下:
①配制培养基(成分:
牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O);
②制作无菌平板;
③设置空白对照组和若干实验组,进行相关操作;
④将各组平板置于37℃恒温箱中培养一段时间,统计各组平板上菌落的平均数。
回答下列问题:
(1)该培养基中微生物所需的氮来源于____________________。
若要完成步骤②,该培养基中的成分X通常是__________。
(2)步骤③中,实验组的操作是________________________。
(3)若在某次调查中,某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板,而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落,这种结果说明在此次调查中出现了__________现象。
若将30(即36-6)个/平板作为本组菌落数的平均值,该做法______________(填“正确”或“不正确”)。
答案
(1)牛肉膏、蛋白胨 琼脂
(2)将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上,开盖暴露一段时间
(3)污染 不正确
解析
(1)培养基中的牛肉膏和蛋白胨可为培养基中的微生物提供氮源;制备固体培养基需加入琼脂。
(2)该实验的目的是了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况,所以需在教室不同高度的位置分别用平板收集微生物即开盖暴露一段时间。
(3)该实验中空白对照组不应出现菌落,若空白对照组出现了菌落,则说明此次调查中出现了污染现象,实验组的污染情况不能确定,故不能用实验组与空白对照组菌落数的差值作为实验结果,而应重新进行实验。
3.(2016·全国卷Ⅲ)某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。
分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明,乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。
回答下列问题:
(1)分离纯化乳酸菌时,首先需要用________对泡菜滤液进行梯度稀释,进行梯度稀释的理由是_______________________。
(2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有________和________。
分离纯化时应挑选出______的菌落作为候选菌。
(3)乳酸菌在-20℃长期保存时,菌液中常需要加入一定量的________(填“蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”)。
答案
(1)无菌水 泡菜滤液中菌的浓度高,直接培养很难分离得到单菌落
(2)鉴别乳酸菌 中和产生的乳酸(或酸) 具有透明圈
(3)甘油
解析
(1)分离纯化乳酸菌时,由于泡菜滤液中菌的浓度高,因此需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释,其目的是将聚集在一起的乳酸菌分散成单个细胞,以便在培养基表面形成单菌落。
(2)乳酸菌代谢过程中可产生乳酸,若在培养基中加入碳酸钙,则碳酸钙既可以中和乳酸,又可以在乳酸菌菌落的周围出现明显透明圈,据此可以用于乳酸菌的鉴别。
(3)乳酸菌在-20℃长期保存时,为了避免水结冰产生冰晶损伤细胞,在菌液中常需要加入一定量的甘油。
4.(2015·全国卷Ⅰ)已知微生物A可以产生油脂,微生物B可以产生脂肪酶。
脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。
回答有关问题:
(1)显微观察时,微生物A菌体中的油脂通常可用________染色。
微生物A产生的油脂不易挥发,可选用________(填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”)从菌体中提取。
(2)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物B的单菌落,可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样,并应选用以________为碳源的固体培养基进行培养。
(3)若要测定培养液中微生物B的菌体数,可在显微镜下用________直接计数;若要测定其活菌数量,可选用________法进行计数。
(4)为了确定微生物B产生的脂肪酶的最适温度,某同学测得相同时间内,在35
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