寿县安丰中学2013届高三生物一轮复习第十一单元酶的研究和应用教案.docx

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1、酶的研究和应用考点140生物技术实践应用一一影响果汁产量的物质及处理方法1 .影响果汁产量的物质纤维素和果胶是组成水果的重要物质，这两种物质的存在使制作果汁时存在两个问题:是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏度高，容易发生沉淀。2 .处理方法一一酶解法常用的酶及其作用特点如下：组成本质作用果胶酶多聚半乳糖醛酸酶果胶分解酶果胶酯酶蛋白质催化果胶分解成为可溶性半乳糖 醛酸纤维素酶G酶CX酶葡萄糖甘酶蛋白质5.主C酶5.一业由葡萄糖甘酶 纤维素丽纤维二糖葡萄糖提醒 果胶酶和纤维素酶都是复合酶，并不特指某一种酶，而是一类酶的总称。3 .探究酶活性最适条件和用量的实验设计原理果胶酶的活性受温

2、度（或pH）的影响，处于最适温度（或pH）时活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。（2）流程搅拌器揽拌制成苹果泥果胶阳水溶液均分装入等量网5）支城管9（5）支试管用心爱心专心- 14 -各取一支，分 9组分别放入30 C、35 C、40 C、45 C、50 C、55 C、60 C、65 C、70 c 的恒温水浴中加热（或各取一支，分5组分别调节苹果泥和果胶酶的pH为5、6、7、8、9,置于同一恒温水浴中）将果胶酹加入相同秋1度（或|田）的苹果泥内恒温保持10 min*过滤果汁，用量筒测量果汁的量，并记录于设计好的表格（3）注意事项：pH条件，以避免混在苹果泥和果胶酶混合

3、之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或 合后条件的变化，确保实验结果的可信度和可靠性。(4)衡量实验结果的指标：以果汁澄清度与果汁产量的多少确认果胶酶活性的高低。4 .探究果胶酶的最适用量(1)原理提示本实验是一个探究性的定量实验，所测出的最适用量是在本实验的温度、pH条件下测出的,因而果胶酶的最适用量应标明温度和pH。(2)确定最适用量的方法如果随酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够，那么，这个值就是酶的最适用量。(3)结果分析计算澄清苹果汁得率(R)。R= V/V2X100溢

4、中：V为澄清苹果汁体积，V2为处理前苹果汁体 积。【对位训炼】1.用果胶酶处理苹果泥是为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是()A.加大苹果泥用量B.大幅度提高反应温度C.换成大型号容器D.用玻璃棒进行搅拌考点141生物技术实践应用一一探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果1 .实验原理酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比， 对各种污渍都有较好的洗涤效果。拓展延伸 常用酶制剂的种类及洗涤原理种类洗涤原理洗涤实例蛋白酶可将蛋白质分解为易溶解或分散于洗涤 液中的小分子的肽或氨基酸血渍、奶渍及各种食品中的蛋白质污垢脂肪酶把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的

5、脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、 葡萄糖等来自面条、巧克力等的污垢纤维素酶使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到 纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充 分接触，达到更好的去污效果2 .实验变量(1)自变量：加酶洗衣粉。(2)无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。3 .实验步骤步骤烧杯编号Inm注入自来水500 mL500 mL500 mL加入物质(等量)奶渍布奶渍布奶渍立控制水温37 C37 c37 c加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉复合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻璃棒搅拌5 min5 min5 min观察实验现象提醒 洗衣时，水温控制过高或过低都会影响酶

6、活性，进而影响洗涤效果。4 .实验时注意事项(1)在比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中，自变量为洗衣粉的种类，设计时应遵循单一变量原则、对照原则，有效控制其他变量，如水的用量、污染物的量、所用实验的布的质地和大小、两种洗衣粉的用量、搅拌及洗涤时间等。(2)在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果的条件，如最适温度、pH,还要考虑衣物的承受力，如蛋白酶洗衣粉不能洗涤丝绸类衣物；也要考虑洗涤成本问题，因污渍的成分比较复杂，一般选择复合加酶洗衣粉，以减少用量。(3)该实验探究多种加酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果，也可以探究同一种加酶洗衣粉对于不同污渍的洗涤效果。对位训练】2.为探究洗衣粉加酶

7、后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入 1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。水温/ C1020304050组别甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血渍时间/min67668852518336347711126891167清除油渍时间/min93789587639182468575277769868(1)提高洗衣粉去污能力的方法有 ,甲组在洗衣粉中加入了,乙组在洗衣粉中加入了 。(2)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有 。如果甲、乙和丙3组均在水温为80c时洗涤同一种污渍

8、， 请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由。 。考点142生物科学新技术一一固定化酶和固定化细胞1 .固定化酶技术及应用实例(1)固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。(2)将酶或细胞固定化的方法包埋法：将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中。化学结合法：将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上。物理吸附法：将酶分子吸附在载体的表面上。提醒 酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。这是

9、因为细胞个大，而酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材 料中漏出。(3)固定化细胞常用的载体材料常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。(4)固定化酶的优点：易接触；易分离；可反复利用。(5)固定化酶的应用实例固定化酶的反应柱示意图：将酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个 反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。反俄柱固定化肺果糖I分布群小孔的筛板利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例(如右图)：高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，它能将葡萄糖转化成果糖。生产过程中，将葡萄 糖溶液从

10、反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转 化成果糖，从反应柱的下端流出。2 .固定化酵母细胞的制备和应用(1)操作流程酵母细胞的活化一配制 CaCl2溶液一配制海藻酸钠溶液一海藻酸钠溶液与酵母细胞混合一固定化酵母细胞一冲洗一发酵。(2)实验结果观察凝胶珠的颜色和形状：如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，说明海藻酸钠的浓度 偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠 的浓度偏高，制作失败，需要再做尝试。观察发酵的葡萄糖溶液：利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气泡,同时会闻到酒味。(3)注意事项酵母细胞的活化：酵母细胞

11、所需要的活化时间较短，一般需要0.51 ho此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液 溢出容器。加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，关系到实验的成败。海藻酸钠的浓度关系 到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成 的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。刚形成的凝胶珠应在 CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质 量是否合格，可以使用下列方法：一是用镣子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如 果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功；二是在实验桌上用力摔 打

12、凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。【对位训统】3. （2011 江苏卷，15）下列有关酶的制备和应用的叙述，正确的是（）A.酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶B.透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化C.棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤D.多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层考题皆接关于微生物和酶的问题考纲能力分析推断能力考题（2011 上海卷，五）回答下列关于微生物和酶的问题。环境污染物多聚联苯难以降解，研究发现联苯降解菌内的联苯水解酶是催化多聚联苯降解的关键酶。（1）下列培养基中能有效分离联苯降解菌的是 ,原因是 。A培养基（g/L）:某生长因

13、子 2.0 , （NH4）2SO2.0 , %HPG3.0 , MgSOI.0 , pH 7.4 ,多聚联 苯 50 mLB培养基（g/L）:牛肉膏10.0,蛋白月东20.0,葡萄糖20.0 , NaCl 5.0 , pH 7.4C培养基（g/L）:某生长因子 2.0,淀粉 20.0, NHNO2.5 , MgCb0.5 , 6HPO3.0 ,多聚联 苯 50 mL, pH 7.4进一步研究发现，不同的金属离子对联苯水解酶的活性有一定影响，结果见下表：金属离子(mmol/L)相对恬性)对照组100Mn123C*7974(2)依据表中结果，金属离子 对该酶的活性有一定的促进作用。金属离子对酶的活

14、性有促进或抑制作用。可能的原因是 。(3)通过酶工程可将联苯水解酶用于生产实践。酶工程通常包括酶的生产、酶的固定化和酶的应用等方面。酶固定化的好处是 。(4)下图实线表示联苯水解酶催化的反应速率与酶浓度的关系，虚线表示在其他条件不变的情况下，底物浓度增加一倍，反应速率与酶浓度的关系，能正确表示两者关系的是(5)红球菌和假单抱菌都能降解多聚联苯，但研究发现以每克菌体计算，两种菌降解多聚联 苯的能力有所不同，对此现象合理的假设是 或。体会(1)选择培养基选择作用关键体现在根据所要选择微生物的特点，在配制培养基时关 键成分的添加或缺失。如选择固氮微生物则不需要在培养基上加氮源。(2)固定化酶最大优点

15、一一接触易，分离更易，且可反复利用。易错警示对直接使用酶、固定化酶、固定化细胞混淆不清【典例】 在20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了 70年代又发明了固定化酶与固定化细胞的技术。(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，固定化细胞固定的是 。(2)制备固定化酵母细胞， 常用的包埋材料是 ，使用了下图中方法(填 出号码与名称)。（3）制作固定化酵母细胞时，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 。纠错笔记直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较直接使用酶固定化酶固定化细胞制作方法化学结

16、合法固定 化、物理吸附法 固定化包埋法固定化是否需要营养物质否否是催化反应单一或多种什一系列（或多种）反应底物各种物质（大分子、小分子）各种物质（大分 子、小分子）小分子物质缺点对环境条件非常敏 感，易失活；难回收， 成本高，影响产品质量不利于催化一系 列酶促反应反应物不易与酶接 近，尤其是大分子 物质，反应效率卜 降优点催化效率高、耗能低、低污染既能与反应物 接触，又能与产 物分离；可以 重复利用成本低、操作容易课时规范训练【组题说明】考点题号错题统计错因分析影响果汁产量的物 质及有关酶的知识3、4、5加酶洗衣粉的洗涤效果7固定化酶和固定化细胞1、2、6特别推荐酶实践应用一一3、7;新题快递

17、一一61 .酵母菌与人们的日常生活密切相关，也是现代生物技术研究常用的模式生物，生物兴趣小组对此进行了下列研究。请你根据他们的研究内容回答问题：(1)酵母细胞的固定化在制备固定化酵母细胞过程中，溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温，才能加入已活化 的酵母菌，原因是。如果在CaCl2溶液中形成的凝胶珠颜色过浅，说明 。本实验所用的固定化技术是包埋法，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是。利用固定化酵母细胞进行酒精发酵，与直接接种酵母菌相比较有哪些优点？(说出两点) 。(2)利用酵母菌制作果酒在葡萄酒的自然发酵过程中，酵母菌的来源是 。酵母菌异化作用的类型是 ;利用酵母菌制作果酒的原理可用反应式表不。

18、现在工厂化生产果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，采取的措施是。2 .下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：酵母细胞的活化一配制CaCl2溶液一配制海藻酸钠溶液一海藻酸钠溶液与酵母细胞混合一固定化酵母细胞。(1)在 状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复 状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时 。(2)固定化细胞技术一般采用包埋法，而固定化酶常用 和。(3)影响实验成败的关键步骤是 。(4) 海藻酸钠溶化过程的注意事项是 。(5)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 。如果形成的 凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明 。3

19、 .现在大力提倡无纸化办公，但是仍然不可避免的每年要产生大量的废纸，其主要成分是木质纤维，人类正努力将其转化为一种新的资源一一乙醇。如图是工业上利用微生物用纤 维素生产乙醇的基本工作流程，请回答相关问题：(1)自然界中环节需要的微生物大多分布在 的环境中。将从土壤中获得的微生 物培养在以 为碳源、并加入 的培养基上筛选周围有的菌落。(2)如上所述的筛选中获得了三个菌落，对它们分别培养，并完成环节，且三种等量酶液中酶蛋白浓度相同，则你认为三种酶液的活性 (一定相同、不一定相同、一定 不同)，可以通过 进行定量测定。(3)根据测定结果，环节常选择木霉，则中获得的酶是酶。该酶至少包括三个组分。(4)

20、生产中可以满足环节的常见菌种是 ,为了确保获得产物乙醇，环节要注 意,过程要注意避免 。(5)该技术虽然有广阔的前景，但存在酶的成本高等问题，为了降低成本主要从以下几方 面入手改进该过程。首先要通过 等技术手段对产酶微生物改造，提高酶 的产量。其次，可利用 等技术使酶能够重复利用。4 .某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。请回答：(1)图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是 。黑曲霉提取液中含有的可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过 方式将酶固定化，酶液 固定后用蒸储水洗涤固定化柱是为了除去 。(2)实验中，操作流程 A和B的先后顺序为 。在苹果汁澄清过程中，如有浑浊的

21、现象应关闭的流速调节阀是 。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否有果胶，可取 一定量的果汁与等量的 混合，如果出现 现象，说明果胶还没有被完全水 解。为使果胶完全水解，应将流速调 。(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁 制作实验，说明固定化酶可被 使用。5 . (2010 海南卷，22)为探究NaCl和CuSO对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了实验,实验步骤和结果见表。请回答:-试管编号实验步骤12341% NaCl 溶液(mL)11% CuSO 溶液(mL)11% N&S。溶液(mL)1蒸储水(mL)1pH 6.8缓冲液(mL)11111%淀粉溶液

22、(mL)1111唾液淀粉酶溶液(mL)1111各试管放入37c恒温水浴保温适宜时间取出试管，加入1%碘溶液0.1 mL观察结果无色深蓝色浅蓝色(1)实验中加入缓冲液的作用是 。(2)分析实验结果可知：对酶活性有影响的离子是 ,其中对酶活性有抑制 作用的离子是 ,对酶活性有促进作用的离子是 。(3)该实验中设置4号试管的目的是 ;设置3号试管的目的是 (4)上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测，14号试管中的颜色依次是 、。根据上述实验结果，在操作过程中，保温之前不能加入 斐林试剂，其原因是。6 .根据材料回答下列有关问题：I .某大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连

23、接)，海藻酸钠来包埋小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是 部分研究结果。(注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶的活性和酶的数 量)20 3U 40 50 60I 2 3 4 5出度七海雄骏纳浓度既T乙(1)从图1可以看出：固定化小麦酯酶比游离的小麦酯酶对温度变化的适应性更(2)从图2可以看出：海藻酸钠浓度为 时的小麦酯酶活力最强。当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是： 。n .某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下：活化酵母细胞：称取定量干酵母与定量蒸储水混合并搅拌，使酵母细胞活化；配制CaCl2溶液：将无水CaCl2溶解在定量蒸储水中

24、，配制成一定浓度的CaCl2溶液；配制海藻酸钠溶液：用定量的海藻酸钠直接溶解在定量的蒸储水/无菌水中，配制成溶液；海藻酸钠溶液和酵母细胞混合：将活化的酵母细胞迅速加入到刚配制成的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混合均匀；固定化酵母细胞：用注射器以恒定的速率缓慢地将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察凝胶珠形成。(1)请你改正其中两处错误的操作：第一处： ;第二处：。(2)刚形成的凝胶珠要在 CaCl2溶液中浸泡 30 min 左右，目的是(3)如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度 (过低/过高)。7 .某化工厂生产的一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明。成分：

25、含碱性蛋白酶。用法：洗涤前先将衣物浸于含洗衣粉的水中数分钟。注意：切勿用于丝质及羊毛衣料。用后彻底清洗双手。某研究性学习小组为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，设计了如下装置进行实验，并将结果用下列曲线图 A、B表示徐上里白|一一 腹的胶片_于:洗衣船落液流上依白上_一膜的股取三支二适宜温度A组B组修煮沸的洗 衣粉帽液45T OT 45T4ST 75 工 45 T：AB请回答以下问题：(1)由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为 。(2)在0 c和75 c时，酶的催化效率基本都为零。但当温度再都回到45 c时，后者酶的催化能力已不能恢复，这是因为 。(3)在实验过程中可通过直接测定 (指标

26、)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。(4)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某洗涤公司为降低生产成本研制了一种能多次 重复使用加酶洗衣粉的设备，他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，洗涤完衣物后，经 过简单处理，这些酶还可以多次重复利用，这种方法制成的酶叫 。(5)除加酶外，很多洗衣粉中还加有香精，高档洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的， 目前从植物中提取芳香油的方法有 。(6)加酶洗衣粉中的淀粉酶可以从霉菌中提取。用固体培养基分离、纯化霉菌的方法有答案突破考点提炼方法对位训练1D对位训练2 (1) 加酶和适当提高温度蛋白酶 蛋白酶和脂肪酶(2) 专一性(3) 没有差异，因为高温使酶失活(4) 未

27、运用酶的固定化技术，因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用对位训练 3 A考题链接考题(1)A 该培养基中多聚联苯为唯一碳源(2)Mn 2金属离子与酶结合可以改变酶的空间结构 ( 尤其是活性部位的结构)(3) 酶的分离纯化 便于重复利用，能连续进行反应(4)B(5) 两种菌内酶量不同 两种菌内酶基因的结构( 酶结构 )不同易错警示 典例 (1) 酶既容易与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用 多酶系统 ( 或一系列酶、多种酶)(2) 海藻酸钠 包埋法(3)CaCl 2 海藻酸钠溶液浓度过高 ( 或针筒口离液面过近，高度不够)课时规范训练1. (1)防止高温杀死酵母菌

28、固定化酵母细胞数目较少酶分子很小，容易从包埋材料中漏出能多次重复利用、降低生产成本(2) 附着在葡萄皮上的野生型酵母菌酶兼性厌氧型 QHLQ 2C2H5OF+ 2CQ直接在果汁中加入人工培养的酵母菌2 (1) 缺水 正常 ( 生活 ) 体积会增大( 增多 )(2) 化学结合法物理吸附法 (3) 配制海藻酸钠溶液(4) 小火加热 ( 小火间断加热) ，不断搅拌 (5) 较少 ( 海藻酸钠浓度偏高 ) 制作失败3 (1) 富含纤维素( 其他答案合理也可，如落叶较多等) 纤维素 刚果红 透明圈 (2) 不一定相同 对纤维素酶催化纤维素分解后所产生的葡萄糖(3) 纤维素C1 酶、Cx 酶、葡萄糖苷酶

29、(4) 酵母菌 发酵装置密闭 ( 或保证无氧条件等) 污染杂菌(5) 基因工程 ( 基因突变 ) 固定化酶4 (1) 消毒 果胶酶 吸附 未被固定的酶等(2)先A后B阀2乙醇 浑浊(沉淀) 慢(3)重复5 (1) 维持反应液中 pH 的稳定(2)Cl 和 Cu2Cu2Cl (3)对照 确定Na卡和SOT对唾液淀粉酶催化活性是否有影响(4)深醇红色无砖红色(或蓝色 ) 浅砖红色浅砖红色斐林试剂中有Cu2 ，其可抑制唾液淀粉酶的活性6 I .强 (3)3% 酶的数量不足n .(1)海藻酸钠溶解应适当加热至完全溶化海藻酸钠溶液冷却至常温再加入酵母细胞(2) 让凝胶珠形成稳定的结构(3) 过低(3) 胶片上的蛋白膜存7 (1)45 (2) 高温条件下酶的结构已遭破坏( 或酶的活性已丧失)在时间的长短(或其他合理答案)(4) 固定化酶(5) 萃取法、蒸馏法、压榨法(6) 平板划线法稀释涂布平板法