课堂新坐标版高中生物第2部分酶的应用阶段整合提升浙科版选修1.docx
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课堂新坐标版高中生物第2部分酶的应用阶段整合提升浙科版选修1
第2部分酶的应用阶段整合提升
网络构建
一、探究酶的实验设计
1．思路
在保证无关变量相同的前提下，在一恒定温度下设置pH梯度，可确定酶催化作用的最适pH；在一恒定pH条件下，通过设置温度梯度，可确定酶催化作用的最适温度；在温度和pH都相同的条件下，通过设置酶的用量梯度可以确定酶的最适用量。
2．原则
对照原则、单一变量原则、平行重复原则。
其中的变量就是所研究的对象。
在分析实验问题时，要紧紧抓住研究变量，把其他可能影响实验结果的变量变为常量，才能保证对照实验结果的严密性和准确性。
3．生物探究实验中的各种变量及控制
（1）变量：
在实验中，变量是指可被操纵的特定因素或条件。
据其在实验中的作用，可分为两组：
①实验变量与反应变量：
实验变量，也称为自变量，指实验中实验者所操纵的因素或条件。
反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。
通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。
实验的目的在于获得和解释这种前因后果。
在本实验中，温度为实验变量，果汁的量为反应变量。
②无关变量与额外变量：
无关变量，也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验现象或实验结果的因素或条件。
额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化或结果。
显然，额外变量会对反应变量起干扰作用。
例如，上述实验中除实验变量温度以外，试管洁净程度、酶的新鲜程度、试剂溶液的剂量、实验操作程序、温度处理的时间长短等，都属于无关变量。
如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会对实验结果造成干扰，产生误差。
在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中的无关变量应完全相同，这样就会避免实验结果的差异是由无关变量引起的可能性，便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。
（2）严格控制无关变量（以上述实验为例）
①各实验组中苹果泥的用量和果胶酶的用量要严格控制相等。
②苹果泥和果胶酶混合之前，要进行恒温处理，并且处理时间不能太短。
③严格控制各实验组的pH、操作的程序等。
二、酶的应用及相关实验中实验注意事项
1．在“果汁中的果胶和果胶酶”实验中，教材所用的是苹果或山楂，也可根据当地情况及时令选择适宜的水果，如葡萄、杨梅或樱桃等，最好能与当时、当地的丰产水果吻合。
2．在“加酶洗衣粉的使用条件和效果”实验中，由于市售的加酶洗衣粉品牌不同，厂家不同，所含酶的种类与含量也不同，教师选购时，可选多种品牌，让学生在实验前先分析洗衣粉袋上的说明再决定使用的类型。
也可结合一些洗衣粉的电视广告，通过实验验证，培养学生的鉴别能力。
棉布上的污渍必须要放置1天以上。
污渍的类型如果由学生自己制作与确定，更好。
3．在“α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”实验中，“酶的固定化”最好不要由教师代做，应让学生自己制作，让学生直接观察与感受固定前后石英砂的变化。
形成固定化酶柱后，要求学生除去未吸附的游离α-淀粉酶，并检测固定化酶柱中流出液中是否还有α-淀粉酶存在，通过这个过程，可使学生更好地理解酶的固定化。
当实验结束后，对固定化酶柱要进行洗涤并冷藏，过一段时间，应该让学生重做实验，以测定固定化酶的有效性。
1．（2015·浙江自选节选）某工厂为了生产耐高温植酸酶饲料添加剂，开展了产该酶菌株的筛选、酶的固定化及其特性分析研究，其流程如下图所示。
→
→
→
→
→
请回答：
（1）在合适条件下，将提纯的植酸酶与海藻酸钠混合后，滴加到一定浓度的钙离子溶液中，使液滴形成凝胶固体小球。
该过程是对酶进行________。
A．吸附B．包埋
C．装柱D．洗涤
（2）温度与植酸酶相对酶活性的关系如图所示。
下列叙述错误的是________。
A．测试温度中，固定化与非固定化植酸酶的最适温度分别为60℃和45℃
B．测试温度范围内，固定化植酸酶的相对酶活性波动低于非固定化植酸酶
C．固定化与非固定化植酸酶相比，相对酶活性在80%以上时的温度范围较宽
D．65℃时固定化与非固定化植酸酶的相对酶活性因蛋白质变性而位于最低点
【解析】
（1）海藻酸钠微溶于水，易形成凝胶，提纯的植酸酶被海藻酸钠固定化后可反复使用，这种固定化酶的方法属于包埋法。
（2）观察图像可知，65℃时固定化植酸酶的相对酶活性仍在80%以上，并没有位于最低点，而蛋白质变性会导致酶失活，即相对酶活性为0，D项错误；A、B、C三项叙述均与图中信息相吻合。
【答案】
（1）B
（2）D
2．（2014·浙江自选）下面是关于固定化酶和细菌培养实验的问题。
请回答：
（1）某兴趣小组欲利用固定化酶进行酶解淀粉的实验，分组见下表。
组别
固定化酶柱长度（cm）
淀粉溶液的流速（mL·min－1）
甲
10
0.3
乙
10
0.5
丙
15
0.3
丁
15
0.5
将吸附了α 淀粉酶的石英砂装入柱中后，需用蒸馏水充分洗涤固定化酶柱，以除去________。
按上表分组，将配制好的淀粉溶液加入到固定化酶柱中，然后取一定量的流出液进行KII2检测。
若流出液呈红色，表明有________生成；若各组呈现的颜色有显著差异，则流出液中淀粉水解产物浓度最高的是________组。
（2）下列关于上述固定化酶实验的叙述，错误的是________
A．固定化酶柱长度和淀粉溶液流速决定了酶柱中酶的含量
B．淀粉溶液流速过快会导致流出液中含有淀粉
C．各组实验所用的淀粉溶液浓度应相同
D．淀粉溶液的pH对实验结果有影响
（3）现有一份污水样品，某兴趣小组欲检测其中的细菌数，进行以下实验。
将一定量的污水样品进行浓度梯度稀释。
取适量不同稀释度的稀释液，用________法分别接种于固体平面培养基上，经培养后进行计数。
该实验应注意，接种前，从盛有________的容器中将玻璃刮刀取出，放在酒精灯火焰上灼烧，冷却后待用；分组时，需用________作为对照。
（4）在上述细菌培养实验中进行计数时，应计数的是接种了________
A．各个稀释度样品的培养基上的细菌数
B．合理稀释度样品的培养基上的细菌数
C．各个稀释度样品的培养基上的菌落数
D．合理稀释度样品的培养基上的菌落数
【解析】
（1）利用固定化酶进行酶解淀粉的实验时，先要将酶固定化。
此题中利用石英砂吸附α 淀粉酶，装入固定化酶柱时有些酶没有完全吸附在石英砂上，需用蒸馏水充分洗涤固定化酶柱，以除去未吸附的游离的α 淀粉酶。
α 淀粉酶可使淀粉水解成糊精，如果用淀粉指示剂（KII2）检测糊精，则呈现红色。
酶的量不同，水解的效果也不同，丙组固定化酶柱的长度较长，其固定化酶的总量较多，且柱中淀粉溶液的流速也较慢，反应充分，故产物浓度高，颜色最深。
（2）A项，固定化酶柱的长度决定了酶的含量，反应是否充分与淀粉溶液的流速有关，从而决定了产物的浓度。
B项，如果淀粉溶液的流速过快，则淀粉与酶接触不充分，从而使淀粉不能被充分水解。
C项，各组淀粉溶液的浓度是实验的无关变量，故各组实验所用的淀粉溶液浓度应该相同。
D项，温度、pH会影响酶的活性，从而对实验结果造成影响。
（3）细菌的分离与计数常用涂布平板法，即用玻璃刮刀将一定体积的稀释液涂布到固体平面培养基上。
玻璃刮刀在使用前需进行灭菌处理，即将其浸入体积分数为70%的酒精中，随后取出放在酒精灯火焰上灼烧，冷却后待用。
为排除其他因素的影响，提高实验的可信度，实验中要设置空白对照。
（4）将菌液涂布到固体平面培养基上后，倒置放在恒温箱中培养，培养一段时间后，统计菌落数。
当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，这样通过统计菌落数就可估算出待测样品的细菌数目，所以要选择合理稀释度的样品。
【答案】
（1）未吸附的α 淀粉酶 糊精 丙
（2）A （3）涂布分离 70%酒精 未接种的培养基 （4）D
3．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，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去____________________________________________________________。
（2）实验中，操作流程A和B的先后次序为________。
在苹果汁澄清过程中，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还有果胶，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。
【解析】
（1）微生物黑曲霉能够产生果胶酶，果胶酶能分解果胶使浑浊的苹果汁澄清。
石英砂能吸附果胶酶而将果胶酶固定化。
（2）应先将果胶酶固定化后，再用固定化的果胶酶使苹果汁澄清。
因此苹果汁澄清过程中，应关闭阀1。
果胶不溶于乙醇，因此可用乙醇鉴别果胶。
果汁与乙醇混合后，如果出现沉淀，说明果胶液被完全水解，应将阀3的流速调慢。
（3）低温不破坏酶的结构，低温环境中保存后的酶可重复使用。
【答案】
（1）消毒 果胶酶 吸附 未被固定的酶等
（2）AB 阀1 乙醇 浑浊（沉淀） 慢
（3）重复
综合测评
（二）
第二部分 酶的应用
一、选择题（每小题3分，共51分）
1．下列不是果胶酶成分的是（ ）
A．纤维素酶B．果胶分解酶
C．多聚半乳糖醛酸酶D．果胶甲酯酶
【解析】 果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括果胶分解酶、多聚半乳糖醛酸酶和果胶甲酯酶，而不包括纤维素酶。
但在生产上，果胶酶往往与纤维素酶、半纤维素酶配合使用，可降解细胞壁中的果胶和纤维素。
【答案】 A
2．在果汁生产中使用果胶酶的根本作用是（ ）
A．提高水果的出汁率并使果汁变得澄清
B．使大分子物质分解为小分子有机物便于人体吸收
C．解决人体不能利用纤维素的问题
D．进一步提高水果的营养价值
【解析】 果胶酶能水解果胶，瓦解细胞壁，因此可以提高水果的出汁率并使果汁变得澄清。
【答案】 A
3．加酶洗衣粉能够除去衣物上的奶渍和血渍，主要是因为它含有（ ）
A．脂肪酶B．蛋白酶
C．淀粉酶D．氧化酶
【解析】 奶渍和血渍的成分主要是蛋白质，所以应考虑是蛋白酶。
【答案】 B
4．复合加酶洗衣粉与单一加酶洗衣粉相比，洗涤效果会出现（ ）
A．前者大于后者B．前者小于后者
C．前者等于后者D．无法确定
【解析】 复合加酶洗衣粉因含有较多种类的酶，与单一加酶洗衣粉相比，其去污效果要好。
【答案】 A
5.嫩肉粉是以蛋白酶为主要成分的食品添加剂，就酶的作用特点而言，下列使用方法中最佳的是（ ）
A．炒肉的过程中加入
B．肉炒熟后起锅前加入
C．先用沸水溶解后与肉片混匀，炒熟
D．室温下与肉片混匀，放置一段时间，炒熟
【解析】 嫩肉粉的主要作用在于利用蛋白酶把肉中的弹性蛋白和胶原蛋白进行部分水解，使肉类制品口感达到嫩而不韧、味美鲜香的效果。
A、B和C项都有高温，会导致蛋白酶失活，D项在室温下酶的活性较强，放置一段时间，让蛋白酶有足够的作用时间，这样的效果最佳。
【答案】 D
6．下图是酶的几种固定方式示意图，其所采用的固定方法依次是（ ）
A．载体结合法、交联法、包埋法
B．交联法、吸附法、包埋法
C．包埋法、吸附法、交联法
D．包埋法、交联法、吸附法
【解析】 ①为包埋法，②为交联法，③为吸附法。
【答案】 D
7．加酶洗衣粉中含有蛋白酶，不含有肽酶的原因是（ ）
A．肽酶制备成本太高
B．肽酶会影响蛋白酶活性
C．衣物上的大分子蛋白质变为多肽后已很容易脱落
D．蛋白酶把蛋白质全水解成可溶性氨基酸
【解析】 考虑衣物的实际洗涤情况，当加酶洗衣粉中的蛋白酶将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成小分子多肽后，已经很容易从衣物上脱落了，无需再加肽酶。
【答案】 C
8．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
【解析】 利用酶解法和吸水涨破法使细胞解体，用于制备胞内酶；酶的纯化和分离的方法有透析法、离心沉降法和电泳法；纤维素酶能去除棉纺织品表面浮毛，平整织物表面，故可用添加纤维素酶的洗衣粉洗涤棉织物；多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的最外层，保持其他酶在胃中不被破坏。
【答案】 A
9．下列不属于固定化酶在利用时的特点的是（ ）
A．有利于酶与产物分离
B．可以被反复利用
C．能自由出入依附的载体
D．一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应
【解析】 酶被固定化以后，被吸附于载体上不能自由出入依附的载体，因而不与反应物或产物溶液混合。
【答案】 C
10．下列与α-淀粉酶固定化相关的叙述不正确的是（ ）
A．所用的酶固定化方法为吸附法
B．所用的载体为石英砂
C．淀粉溶液可流经酶柱，淀粉酶不能流出
D．淀粉酶可流经酶柱，淀粉溶液不能流出
【解析】 α-淀粉酶固定化可采用石英砂作载体进行物理吸附法固定制作成固定化酶柱后，淀粉溶液可流经酶柱，但淀粉酶不流出。
【答案】 D
11．探讨温度对果胶酶影响的实验中，下列说法中，不正确的是（ ）
A．可准备一组烧杯，分别盛有不同温度的水
B．将苹果泥和果胶酶混合后放在不同温度的烧杯中恒温水浴处理
C．不同温度梯度之间可相互对照
D.温度过高时，果胶酶会变性失活
【解析】 酶具有高效性，在混合前就应将酶和苹果泥放在相应温度条件下保温，以使混合后的温度为实验设定温度。
【答案】 B
12．某兴趣小组准备开展“不同种类的加酶洗衣粉对同一污物的洗涤效果”的活动。
下列说法不正确的是（ ）
A．该实验的原理是酶的专一性
B．自变量是不同种类的加酶洗衣粉
C．水质、水量、pH均可看做无关变量
D．洗涤过程中水温只要保持相同即可
【解析】 对于无关变量应该控制相同并且适宜，所以洗涤过程中水温要保持相同且适宜，还要保持其他无关变量均相同。
【答案】 D
13．某种生物活性洗衣粉包装袋上印有以下资料（见框），下列对资料表明的信息理解错误的是（ ）
A．这种洗衣粉较易清除衣服上的蛋清污渍
B．在60℃以上的水中，蛋白酶会失去活性
C．该洗衣粉可洗涤各种污渍的衣料
D．使用温水效果最佳是因为酶的活性受温度影响
【解析】 由于酶的专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，不能催化其他物质水解。
【答案】 C
14．下列叙述不正确的是（ ）
A．洗衣粉的主要成分是阴离子表面活性剂
B．也有的洗衣粉中加入了非离子型的表面活性剂
C．表面活性剂能优先吸附在各种界面上，起到加强表面张力、改变体系界面状态的作用
D．一般表面活性剂中含有亲水基团和疏水基团，在洗涤过程中可起乳化作用和通透作用，使衣服中的脂肪类物质进入水中
【解析】 表面活性剂能优先吸附在各种界面上，起到降低表面张力、改变体系界面状态的作用。
【答案】 C
15．下列关于使用固定化酶技术生产高果糖浆的说法正确的是（ ）
A．高果糖浆的生产需要使用果糖异构酶
B．在反应柱内的顶端装上分布着许多小孔的筛板，防止异物的进入
C．将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，果糖从反应柱下端流出
D．固定化酶技术复杂，成本较高
【解析】 生产高果糖浆时所用的酶应为葡萄糖异构酶，将这种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，柱底端装上分布着许多小孔的筛板。
酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。
生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，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。
反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本。
【答案】 C
16.关于固定化酶技术说法正确的是（ ）
A．固定化酶技术就是固定反应物，将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术
B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应
C．固定化酶中的酶无法重复利用
D．固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术
【解析】 固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术，其优点是酶被固定在一定装置内可重复利用，不足是无法同时解决一系列酶促反应。
在固定过程中，固定的是酶而不是反应物，因此A、B、C均错误。
【答案】 D
17．下面是有关普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果是否相同的探究实验
脸盆编号
加入物质（等量）
温度
洗衣粉（等量）
水量
洗净所需时间
1
油污布
37℃
加酶
2L
5min
2
油污布
37℃
普通
2L
7min
3
油污布
5℃
加酶
2L
9min
4
油污布
5℃
普通
2L
8min
能说明加酶洗衣粉效果好的实验和能说明酶活性受温度影响的实验分别是（ ）
A．1和2；2和3B．1和4；2和3
C．1和2；1和3D．1和3；2和4
【解析】
（1）只有通过比较，才能说明活性高低，所以需要有加酶洗衣粉与普通洗衣粉之间的对照，同时洗净所需时间不能受其他变量干扰，这样的组合只能为1与2或3与4，结合题干是加酶洗衣粉效果好，所以只能为1与2的组合。
（2）由题意知，变量为温度不同对酶的影响，所以应为1与3的组合。
【答案】 C
二、非选择题（共49分）
18．（10分）果粒是将苹果等水果采用一定的方法加工制成的小颗粒，其生产在中国尚属起步阶段。
果粒除了可直接食用外还可作为配料加入酸奶、冰淇淋、果冻等食品中。
果粒的硬度形状直接影响着最终产品的质量。
如酸奶中的果粒必须符合以下质量标准：
①果粒含量高；②相同的果粒分布和正常的黏稠度，但大部分果粒经高温处理或机械泵出后成型果粒量少，且果粒硬度不够，这势必会影响下一步的生产。
果胶酯酶作为一种新型加工助剂，可将果粒的组织结构损坏减到最小；最大限度地提高成型果粒的含量。
根据以上内容回答下列问题：
（1）工业上用针尾曲霉生产果胶酯酶属于________工程。
（2）果胶酯酶作为一种果粒加工助剂，它能将果胶分解成可溶性的____________，由酶的________特性可知组成果粒的另一成分________不会被分解。
（3）在果粒制作时按2mL酶/kg水果的量加入酶制剂，加热至40～45℃缓慢搅拌处理10～15min，最后加热到90～92℃再冷却罐装。
在此过程中按“2mL酶/kg水果”的量加入酶的意义在于__________________________________；在40～45℃温度下搅拌处理的原因是________________________________；最后升温到90～92℃再冷却罐装的目的是________。
（4）果粒产品与果汁产品在成分上的主要区别在于____________________________________________________________。
【解析】 工业上可通过发酵工程让针尾曲霉等微生物生产果胶酶；果胶酯酶可专一性地水解果胶产生半乳糖醛酸，但不能水解纤维素。
果粒制作过程中宜适当控制酶的用量，节约生产成本并保障酶活性所需适宜的温度，果粒产品因未加入纤维素酶，故与果汁相比，其成分中含有纤维素。
【答案】
（1）发酵
（2）半乳糖醛酸 专一 纤维素
（3）控制好酶的用量，节约生产成本 果胶酶在此温度下活性最高 灭菌
（4）果粒产品含有纤维素而果汁不含纤维素
19．（9分）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，应该选用________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。
（5）发酵阶段需要的菌种是________，生产酒精时要控制的必要条件是________。
【答案】
（1）纤维素
（2）BE （3）选择培养基 纤维素
（4）酶的活性 （5）酵母菌 无氧（密封、密闭）
20．（10分）（2016·温州检测）加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。
请回答下列问题：
（1）为了探究某加酶洗衣粉中碱性蛋白酶含量与洗涤效果关系，某同学通过实验获得下图所示的结果。
由图可知，加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量是________%，本实验的自变量是________。
（2）下表是围绕加酶洗衣粉的一项研究结果：
温度/℃
20
30
40
45
50
60
普通洗衣粉去污力/%
15
18
20
21
21.5
22
加酶洗衣粉去污力/%
30
40
48
50
48
37
上述实验结果可以得出的结论有：
①____________________________________________________________；
②____________________________________________________________。
（3）在使用加酶洗衣粉过程中，对于特别脏的衣服、较大的洗衣量，写出两项提高洗涤效果的措施：
①________________；②________________。
【答案】
（1）0.6 碱性蛋白酶的浓度
（2）①在相同温度条件下加酶洗衣粉的去污力比普通洗衣粉高 ②使用加酶洗衣粉时的适宜温度为45℃左右（或40～50℃）
（3）用温水浸泡 延长浸泡时间 增加洗衣粉的用量（任选两项即可）
21．（10分）固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。
东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂（使酶相互连接），海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，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，包括酶活性和酶的数量），分析回答：
（1）从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图所示结果可以得出的结论是______________________________________________________________
____________________________________________________________。
（2）乙图曲线表明浓度为________的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是_____________________________________
____________________________________________________________。
（3）固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图
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