2015屆高考生物二輪復(fù)習講義 生物技術(shù)實踐-酶的應(yīng)用和生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用

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1、酶的應(yīng)用和生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用 1．用PCR方法擴增目的基因時不必知道基因的全部序列。 (　　) 【答案】　√　分析：DNA復(fù)制沿著模板進行，不必知道基因的全部序列。 2．關(guān)于高中生物學實驗的基本原理，提取組織DNA是利用不同化合物在溶劑中溶解度的差異。(　　) 【答案】　√　分析：DNA在0.14 mol/L的氯化鈉溶液中溶解度最低，使DNA析出；DNA不溶于酒精，而細胞中某些蛋白質(zhì)溶于酒精，從而得到含雜質(zhì)較少的DNA。 3．探討加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果時，在相同pH時，加酶洗衣粉效果好于普通洗衣粉。(　　) 【答案】　×　分析：酶的活性受溫度、pH等其他因素的影

2、響，所以只有pH相同時加酶洗衣粉的洗滌效果不一定好于普通洗衣粉。 4．在植物組織培養(yǎng)中，為了誘導菊花試管苗生根，培養(yǎng)基中一般不加入IAA。(　　) 【答案】　×　分析：在植物組織培養(yǎng)中，為了誘導菊花試管苗生根，培養(yǎng)基中一般加入生長素和細胞分裂素。 5．在酶的制備和應(yīng)用中，透析、電泳和酸解等方法常用于酶的分離和純化。(　　) 【答案】　×　分析：多數(shù)酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，所以透析和電泳法可用于酶的分離和純化，但酸解會破壞酶的結(jié)構(gòu)。 6．在植物組織培養(yǎng)中，二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株。(　　) 【答案】　×　分析：二倍體植株的花粉細胞中只含有一個染色體組，培養(yǎng)得到的

3、個體為單倍體，高度不育，其幼苗需用秋水仙素或低溫處理后才能穩(wěn)定遺傳。 7．在植物組織培養(yǎng)中，以花粉作為外植體可得到單倍體植株。(　　) 【答案】　√　分析：以單個花粉粒作為外植體進行離體培養(yǎng)，由于花粉已是單倍體細胞，誘發(fā)它經(jīng)愈傷組織或胚狀體發(fā)育而成的植株都是單倍體。 8．利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物。(　　) 【答案】　×　分析：利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵時，糖類的作用除作為反應(yīng)底物外，還為酵母菌的生長繁殖提供物質(zhì)和能量。 酶的應(yīng)用及固定化技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用 【典例1】　(2014·哈爾濱模擬)下面是制備固定化酵母細胞的實驗步驟，請回答

4、： 酵母細胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合→固定化酵母細胞 (1)在________狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)________________________狀態(tài)?；罨皯?yīng)選擇足夠大的容器，因為酵母細胞活化時________。固定化細胞技術(shù)一般采用________法，而固定化酶常用________法和________法。 (2)影響實驗成敗的關(guān)鍵步驟是________。海藻酸鈉溶化過程的注意事項是________。如果海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞數(shù)目____________。如果形成的凝膠

5、珠不是圓形或橢圓形，說明____________。 (3)該實驗中CaCl2溶液的作用是_____________________________________ _______________________________________________________________。 【解析】　(1)在缺水的狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)?；罨皯?yīng)選擇足夠大的容器，因為酵母細胞活化時體積會增大，以免漲破容器或溢出。固定化細胞技術(shù)一般采用包埋法，固定化酶常用化學結(jié)合法和物理吸附法。這是因為細胞個大，而酶分子很?。粋€大的細胞難以被

6、吸附或結(jié)合，而個小的酶容易從包埋材料中漏出。 (2)影響實驗成敗的關(guān)鍵是配制海藻酸鈉溶液，這是因為如果海藻酸鈉濃度過高，很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數(shù)目少，影響實驗效果。 (3)CaCl2溶液的作用是使膠體聚沉。 【答案】　(1)缺水　正常的生活　體積會增大　包埋　化學結(jié)合　物理吸附 (2)配制海藻酸鈉溶液　小火加熱(或間斷加熱或小火間斷加熱)不斷攪拌　較少　(海藻酸鈉濃度偏高)制作失敗 (3)使膠體聚沉(或形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)) (1)固定化酶和固定化細胞技術(shù)常用的方法有哪些？ (2)加熱海藻酸鈉溶解的過程中，加熱方法有何要求？ 【答案】　(1)

7、提示：包埋法、化學結(jié)合法和物理吸附法。 (2)提示：使用小火加熱或間斷加熱(小火間斷加熱)，防止加熱過快使海藻酸鈉焦糊，難以制成合適的凝膠珠。 【總結(jié)提升】 固定化酶和固定化細胞 (1)通常情況下，酶都是在水溶液中與底物進行反應(yīng)，因此酶在反應(yīng)系統(tǒng)中是與底物、產(chǎn)物混合在一起的，反應(yīng)結(jié)束后，即使酶仍具有較高活力，也很難回收，同時給產(chǎn)品進一步純化帶來了困難。而固定化酶則克服了這種不足，且酶可反復(fù)利用。 (2)固定化細胞仍能進行正常的生長、繁殖和代謝，可以像游離的細胞一樣用于發(fā)酵生產(chǎn)。 植物組織培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用 【典例2】　(2014·江蘇單科)為了獲得植物次生代謝產(chǎn)物

8、，先用植物外植體獲得愈傷組織，然后在液體培養(yǎng)基中懸浮培養(yǎng)。 請回答下列問題： (1)外植體經(jīng)誘導后形成愈傷組織的過程稱為________________________________________________________________________。 (2)在愈傷組織懸浮培養(yǎng)時，細胞干重、蔗糖濃度和pH的變化如上圖所示。細胞干重在12 d后下降的原因有__________________________；培養(yǎng)液中蔗糖的作用是____________、____________。 (3)多倍體愈傷組織細胞產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物量常高于二倍體。二倍體愈傷組織細胞經(jīng)_______

9、_處理，會產(chǎn)生染色體加倍的細胞。為檢測愈傷組織細胞染色體數(shù)目，壓片前常用纖維素酶和________酶解離愈傷組織。若愈傷組織細胞(2n)經(jīng)誘導處理后，觀察到染色體數(shù)為8n的細胞，合理的解釋是______________、____________。 (4)為了更好地獲得次生代謝產(chǎn)物，生產(chǎn)中采用植物細胞的固定化技術(shù)，其原理與酵母細胞固定化類似。 下列說法正確的有____________(填序號)。 ①選取旺盛生長的愈傷組織細胞包埋 ②必須在光照條件下培養(yǎng) ③培養(yǎng)過程中需通空氣 ④固定化后植物細胞生長會變慢 【解析】　(1)外植體是植物體離體的組織、器官或細胞，誘導形成愈傷組織的過程稱為

10、脫分化。(2)在培養(yǎng)過程中，蔗糖為細胞提供能源。隨著蔗糖的消耗，營養(yǎng)供應(yīng)減少，同時，細胞代謝產(chǎn)物、廢物增加，使pH降低(偏酸)，不利于細胞生長。培養(yǎng)基中的蔗糖還具有調(diào)節(jié)滲透壓的作用。(3)秋水仙素或低溫處理都可誘導細胞染色體數(shù)目加倍。纖維素酶和果膠酶處理細胞壁，可以使細胞之間易于分離(解離)。(4)獲得植物次生代謝產(chǎn)物應(yīng)選用生長旺盛的愈傷組織；愈傷組織細胞進行有氧呼吸，故需要通氣；愈傷組織沒有葉綠體，產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物的過程不需要光照，固定化細胞所用包埋材料會影響營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的擴散。使固定化后的植物細胞生長速度變慢。 【答案】　(1)脫分化　(2)蔗糖濃度下降，pH降低　提供能源　調(diào)節(jié)滲透壓

11、　(3)秋水仙素(低溫)　果膠　經(jīng)加倍到4n的細胞處于有絲分裂后期　經(jīng)加倍到8n的細胞處于有絲分裂中期　(4)①③④ (1)植物組織培養(yǎng)的基本過程主要包括________________和________________。 (2)在植物培養(yǎng)過程中起重要調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)是植物激素，主要包括________________和________________。 (3)植物激素的用量和使用順序?qū)χ参镉绊懴嗤瑔幔? 【答案】　(1)提示：脫分化　再分化 (2)提示：生長素　細胞分裂素 (3)提示：不同。 【總結(jié)提升】 影響植物組織培養(yǎng)的因素及成功的關(guān)鍵 (1)影響因素。 ①內(nèi)部因素：

12、材料的選取。 ②外部因素：營養(yǎng)成分的種類及配比，植物激素的用量及使用順序，pH、溫度、光照等。 (2)獲得成功的關(guān)鍵。 ①植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗逆性差，對培養(yǎng)條件要求較高。 ②培養(yǎng)材料一旦被微生物污染，就會導致實驗失敗。 ③無菌技術(shù)主要包括對操作空間、實驗用具、實驗材料以及操作者的消毒滅菌。 生物技術(shù)在物質(zhì)提取及分離方面的應(yīng)用 【典例3】　下列是與芳香油提取相關(guān)的問題，請回答。 (1)玫瑰精油適合用水蒸氣蒸餾法提取，其理由是玫瑰精油具有________________的性質(zhì)。蒸餾時收集的蒸餾液________(填“是”或“不是”)純的玫瑰精油，原因是

13、________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)當蒸餾瓶中的水和原料量一定時，蒸餾過程中，影響精油提取量的主要因素有蒸餾時間和________。當原料量等其他條件一定時，提取量隨蒸餾時間的變化趨勢是________________________________________________________________________

14、 ________________________________________________________________________。 (3)如果蒸餾過程中不進行冷卻，則精油提取量會________，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)密封不嚴的瓶裝玫瑰精油保存時最好存放在溫度________的地方，目的是_

15、_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)某植物花中精油的相對含量隨花的不同生長發(fā)育時期的變化趨勢如圖所示。提取精油時采摘花的最合適時間為________天左右。 (6)從薄荷葉中提取薄荷油時________(填“能”或“不能”)采用從玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是________________________________

16、________________________。 【解析】　(1)因為玫瑰精油的化學性質(zhì)穩(wěn)定(耐一定程度高溫)、易揮發(fā)(水蒸氣可以將精油攜帶出來)、難溶于水(冷卻后油水會重新分層)，所以玫瑰精油適合用水蒸氣蒸餾法提取。(2)當水和原料量一定時，影響精油提取量的主要因素有蒸餾時間和蒸餾溫度，在一定的時間內(nèi)隨著蒸餾時間的延長提取量不斷增加，一定時間后不再增加。如果蒸餾溫度過高，提取量也會減少。(3)如果蒸餾過程中不進行冷卻，部分精油會隨水蒸氣揮發(fā)，則精油提取量會下降。(4)玫瑰精油具有揮發(fā)性，瓶裝精油若密封不嚴，需要低溫保存，以減少揮發(fā)。(5)分析圖示可知，在該植物花的蓓蕾期與開放期之間(即a

17、天)精油含量最高。(6)由于薄荷油與玫瑰精油的化學性質(zhì)相似，易揮發(fā)、難溶于水、化學性質(zhì)穩(wěn)定，故可以用水蒸氣蒸餾法提取。 【答案】　(1)易揮發(fā)、難溶于水、化學性質(zhì)穩(wěn)定　不是　玫瑰精油隨水蒸氣一起蒸餾出來，所得到的是油水混合物 (2)蒸餾溫度　在一定的時間內(nèi)提取量隨蒸餾時間的延長而增加，一定時間后提取量不再增加 (3)下降　部分精油會隨水蒸氣揮發(fā)而流失 (4)較低　減少揮發(fā)(或防止揮發(fā)) (5)a　(6)能　薄荷油與玫瑰精油的化學性質(zhì)相似 (1)植物芳香油的提取可采用的方法有________________、________________和________________。

18、(2)提取玫瑰精油的實驗流程是：鮮玫瑰花和水→水蒸氣蒸餾→________________分離油層____________→玫瑰精油。 (3)植物芳香油提取的常用方法是什么，它的原理是什么？ 【答案】　(1)提示：蒸餾　壓榨　萃取 (2)提示：油水混合物　除水、過濾 (3)提示：水蒸氣蒸餾法，即利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的植物芳香油攜帶出來，形成油水混合物，冷卻后，混合物又會重新分出油層和水層。 【總結(jié)提升】 水蒸氣蒸餾三種常用的方法比較 基本原理相同，但原料位置不同。 (1)水中蒸溜：原料放于蒸餾容器的水中，水完全浸沒原料。 (2)水上蒸餾：容器中水的上方有篩板，原料置于篩板上

19、，水量以沸騰時不浸濕原料為宜。 (3)水氣蒸餾：蒸餾容器下方有一排氣孔，連接外源水蒸氣，上方有篩板，上面放原料。 1．(2014·江蘇南通二調(diào))為了探究啤酒酵母固定化的最佳條件，科研人員研究了氯化鈣濃度對固定化酵母發(fā)酵性能的影響，結(jié)果如下圖。請回答： (1)與利用游離酵母生產(chǎn)啤酒相比，利用固定化酵母的優(yōu)點有____________________________。 (2)本實驗結(jié)果表明，隨氯化鈣濃度的增大，凝膠珠機械強度增大，完整率__________。 (3)結(jié)合發(fā)酵性能分析，制備凝膠珠適宜的氯化鈣濃度為__________。當氯化鈣濃度過高時，發(fā)酵液中的糖度升高，酒精度下

20、降，發(fā)酵受到影響，原因是______________________________________________________________________。 (4)用海藻酸鈉作為載體包埋酵母細胞，溶解海藻酸鈉時最好采用__________________的方法，以防發(fā)生焦糊。溶化好的海藻酸鈉溶液應(yīng)__________后，再與已活化的酵母細胞充分混合。若海藻酸鈉濃度過低，會導致____________________，固定效果大大降低。 【解析】　(2)由曲線知，隨著氯化鈣濃度的增大，凝膠珠的完整率增加。(3)氯化鈣濃度為2.0 mol/L時，發(fā)酵產(chǎn)生的酒精度最高；當氯化鈣濃度過高

21、時會使凝膠珠機械強度過大，影響凝膠珠的通透性從而影響糖進入顆粒內(nèi)部。(4)為防止發(fā)生焦糊，溶解海藻酸鈉時最好采用小火或間斷加熱的方法；為保護活化的酵母細胞的活性，溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻到室溫后再與酵母細胞混合。 【答案】　(1)可多次使用、便于產(chǎn)物分離、提高產(chǎn)品質(zhì)量等 (2)增加 (3)2.0 mol/L　凝膠珠機械強度過大，通透性降低，影響糖進入顆粒內(nèi)部 (4)小火或間斷加熱　冷卻至室溫　酵母細胞從顆粒中漏出 2．下圖是水稻的花藥通過無菌操作，培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑的示意圖。請據(jù)圖回答下列問題： (1)圖中的A是________，c過程是指________，B指__

22、______。 (2)這兩種途徑之間沒有絕對的界限，主要取決于_______________________________________________________________________________。 (3)配制培養(yǎng)基時加瓊脂的目的是________________________________________________________________________。 (4)組織培養(yǎng)要求無菌操作的原因是________________________________________________________________________。 【答案

23、】　(1)胚狀體　誘導　生根 (2)培養(yǎng)基中激素的種類及其濃度配比 (3)使培養(yǎng)基呈固體狀態(tài)，有利于外植體的生長 (4)如不無菌操作，微生物會在培養(yǎng)基上快速繁殖，與離體培養(yǎng)的植物組織競爭 3．(2014·蘇州模擬)血紅蛋白是人和其他脊椎動物紅細胞的主要組成成分，負責血液中O2或CO2的運輸。請根據(jù)血紅蛋白的提取和分離流程圖回答問題。 (1)將實驗流程補充完整。凝膠色譜法的基本原理是根據(jù)________________________________分離蛋白質(zhì)的有效方法。 (2)洗滌紅細胞的目的是去除________，洗滌干凈的標志是________。 (3)分離血紅蛋白時，由

24、上到下第________層是血紅蛋白水溶液。 (4)下面是凝膠色譜法分離血紅蛋白時樣品的加入示意圖，正確的加樣順序是________________________________________________________________________。 (5)如果紅色區(qū)帶________，說明色譜柱制作成功。 【解析】　(1)樣品處理及粗分離包括：紅細胞的洗滌、血紅蛋白的釋放、分離血紅蛋白溶液、透析，凝膠色譜操作包括：凝膠色譜柱的制作、凝膠色譜柱的裝填、樣品的加入和洗脫。凝膠色譜法的基本原理是根據(jù)相對分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)。 (2)洗滌紅細胞的目的是去除雜蛋白，洗滌干凈

25、的標志是上清液中沒有黃色。 (3)分離血紅蛋白時，可明顯看到試管中的溶液分為4層：第1層為無色透明的甲苯層；第2層為白色薄層固體，是脂溶性物質(zhì)的沉淀層；第3層是紅色透明液體，是血紅蛋白的水溶液；第4層是其他雜質(zhì)的暗紅色沉淀物。 (4)加樣順序是：調(diào)整緩沖液面、滴加透析樣品、樣品滲入凝膠床、再調(diào)整緩沖液面。 (5)如果紅色區(qū)帶均勻一致地移動，說明色譜柱制作成功。 【答案】　(1)血紅蛋白的釋放　凝膠色譜柱的裝填　相對分子質(zhì)量的大小 (2)雜蛋白(或血漿蛋白)　離心后的上清液中沒有黃色 (3)三　(4)④①②③ (5)均勻一致地移動 4．(2013·山東高考)胡蘿卜素是一種常用的食

26、用色素，可分別從胡蘿卜或產(chǎn)生胡蘿卜素的微生物體中提取獲得，流程如下： (1)篩選產(chǎn)胡蘿卜素的酵母菌R時，可選用________________________或平板劃線法接種。采用平板劃線法接種時需要先灼燒接種環(huán)，其目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)培養(yǎng)酵母菌R時，培養(yǎng)基中的蔗糖和硝酸鹽可以分別為酵母菌R提供____

27、____和________。 (3)從胡蘿卜中提取胡蘿卜素時，干燥過程應(yīng)控制好溫度和________________，以防止胡蘿卜素分解；萃取過程中宜采用________________方式加熱以防止溫度過高；萃取液濃縮前需進行過濾，其目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)紙層析法可用于鑒定所提取的胡蘿卜素。鑒定過程中需要用胡蘿卜素標準樣品作為________________________________________________________________________。 【答案】　(1)稀釋涂布平板法(或稀釋混合平板法)　滅菌(或防止雜菌污染) (2)碳源　氮源 (3)時間　水浴　濾去不溶物 (4)(實驗)