2015届高考生物二轮复习讲义 生物技术实践-酶的应用和生物技术在其他方面的应用

酶的应用和生物技术在其他方面的应用1用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。 ()【答案】分析：DNA复制沿着模板进行，不必知道基因的全部序列。2关于高中生物学实验的基本原理，提取组织DNA是利用不同化合物在溶剂中溶解度的差异。()【答案】分析：DNA在0.14 mol/L的氯化钠溶液中溶解度最低，使DNA析出；DNA不溶于酒精，而细胞中某些蛋白质溶于酒精，从而得到含杂质较少的DNA。3探讨加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果时，在相同pH时，加酶洗衣粉效果好于普通洗衣粉。()【答案】分析：酶的活性受温度、pH等其他因素的影响，所以只有pH相同时加酶洗衣粉的洗涤效果不一定好于普通洗衣粉。4在植物组织培养中，为了诱导菊花试管苗生根，培养基中一般不加入IAA。()【答案】分析：在植物组织培养中，为了诱导菊花试管苗生根，培养基中一般加入生长素和细胞分裂素。5在酶的制备和应用中，透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离和纯化。()【答案】分析：多数酶的本质是蛋白质，所以透析和电泳法可用于酶的分离和纯化，但酸解会破坏酶的结构。6在植物组织培养中，二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株。()【答案】分析：二倍体植株的花粉细胞中只含有一个染色体组，培养得到的个体为单倍体，高度不育，其幼苗需用秋水仙素或低温处理后才能稳定遗传。7在植物组织培养中，以花粉作为外植体可得到单倍体植株。()【答案】分析：以单个花粉粒作为外植体进行离体培养，由于花粉已是单倍体细胞，诱发它经愈伤组织或胚状体发育而成的植株都是单倍体。8利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物。()【答案】分析：利用固定化酵母细胞进行发酵时，糖类的作用除作为反应底物外，还为酵母菌的生长繁殖提供物质和能量。酶的应用及固定化技术在食品加工中的应用【典例1】(2014哈尔滨模拟)下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：酵母细胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合固定化酵母细胞(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_。固定化细胞技术一般采用_法，而固定化酶常用_法和_法。(2)影响实验成败的关键步骤是_。海藻酸钠溶化过程的注意事项是_。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)该实验中CaCl2溶液的作用是_。1 / 7【解析】(1)在缺水的状态下，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正常的生活状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时体积会增大，以免涨破容器或溢出。固定化细胞技术一般采用包埋法，固定化酶常用化学结合法和物理吸附法。这是因为细胞个大，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。(2)影响实验成败的关键是配制海藻酸钠溶液，这是因为如果海藻酸钠浓度过高，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。(3)CaCl2溶液的作用是使胶体聚沉。【答案】(1)缺水正常的生活体积会增大包埋化学结合物理吸附(2)配制海藻酸钠溶液小火加热(或间断加热或小火间断加热)不断搅拌较少(海藻酸钠浓度偏高)制作失败(3)使胶体聚沉(或形成稳定的结构)(1)固定化酶和固定化细胞技术常用的方法有哪些？(2)加热海藻酸钠溶解的过程中，加热方法有何要求？【答案】(1)提示：包埋法、化学结合法和物理吸附法。(2)提示：使用小火加热或间断加热(小火间断加热)，防止加热过快使海藻酸钠焦糊，难以制成合适的凝胶珠。【总结提升】固定化酶和固定化细胞(1)通常情况下，酶都是在水溶液中与底物进行反应，因此酶在反应系统中是与底物、产物混合在一起的，反应结束后，即使酶仍具有较高活力，也很难回收，同时给产品进一步纯化带来了困难。而固定化酶则克服了这种不足，且酶可反复利用。(2)固定化细胞仍能进行正常的生长、繁殖和代谢，可以像游离的细胞一样用于发酵生产。植物组织培养技术在生产中的应用【典例2】(2014江苏单科)为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。 请回答下列问题：(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为_。(2)在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如上图所示。细胞干重在12 d后下降的原因有_；培养液中蔗糖的作用是_、_。(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经_处理，会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目，压片前常用纤维素酶和_酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后，观察到染色体数为8n的细胞，合理的解释是_、_。(4)为了更好地获得次生代谢产物，生产中采用植物细胞的固定化技术，其原理与酵母细胞固定化类似。 下列说法正确的有_(填序号)。选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋必须在光照条件下培养培养过程中需通空气固定化后植物细胞生长会变慢【解析】(1)外植体是植物体离体的组织、器官或细胞，诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化。(2)在培养过程中，蔗糖为细胞提供能源。随着蔗糖的消耗，营养供应减少，同时，细胞代谢产物、废物增加，使pH降低(偏酸)，不利于细胞生长。培养基中的蔗糖还具有调节渗透压的作用。(3)秋水仙素或低温处理都可诱导细胞染色体数目加倍。纤维素酶和果胶酶处理细胞壁，可以使细胞之间易于分离(解离)。(4)获得植物次生代谢产物应选用生长旺盛的愈伤组织；愈伤组织细胞进行有氧呼吸，故需要通气；愈伤组织没有叶绿体，产生次生代谢产物的过程不需要光照，固定化细胞所用包埋材料会影响营养物质和氧气的扩散。使固定化后的植物细胞生长速度变慢。【答案】(1)脱分化(2)蔗糖浓度下降，pH降低提供能源调节渗透压(3)秋水仙素(低温)果胶经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期经加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期(4)(1)植物组织培养的基本过程主要包括_和_。(2)在植物培养过程中起重要调节作用的物质是植物激素，主要包括_和_。(3)植物激素的用量和使用顺序对植物影响相同吗？【答案】(1)提示：脱分化再分化(2)提示：生长素细胞分裂素(3)提示：不同。【总结提升】影响植物组织培养的因素及成功的关键(1)影响因素。内部因素：材料的选取。外部因素：营养成分的种类及配比，植物激素的用量及使用顺序，pH、温度、光照等。(2)获得成功的关键。植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗逆性差，对培养条件要求较高。培养材料一旦被微生物污染，就会导致实验失败。无菌技术主要包括对操作空间、实验用具、实验材料以及操作者的消毒灭菌。生物技术在物质提取及分离方面的应用【典例3】下列是与芳香油提取相关的问题，请回答。(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有_的性质。蒸馏时收集的蒸馏液_(填“是”或“不是”)纯的玫瑰精油，原因是_。(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和_。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是_。(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会_，原因是_。(4)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度_的地方，目的是_。(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为_天左右。(6)从薄荷叶中提取薄荷油时_(填“能”或“不能”)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是_。【解析】(1)因为玫瑰精油的化学性质稳定(耐一定程度高温)、易挥发(水蒸气可以将精油携带出来)、难溶于水(冷却后油水会重新分层)，所以玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取。(2)当水和原料量一定时，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和蒸馏温度，在一定的时间内随着蒸馏时间的延长提取量不断增加，一定时间后不再增加。如果蒸馏温度过高，提取量也会减少。(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，部分精油会随水蒸气挥发，则精油提取量会下降。(4)玫瑰精油具有挥发性，瓶装精油若密封不严，需要低温保存，以减少挥发。(5)分析图示可知，在该植物花的蓓蕾期与开放期之间(即a天)精油含量最高。(6)由于薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似，易挥发、难溶于水、化学性质稳定，故可以用水蒸气蒸馏法提取。【答案】(1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定不是玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物(2)蒸馏温度在一定的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加(3)下降部分精油会随水蒸气挥发而流失(4)较低减少挥发(或防止挥发)(5)a(6)能薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似(1)植物芳香油的提取可采用的方法有_、_和_。(2)提取玫瑰精油的实验流程是：鲜玫瑰花和水水蒸气蒸馏_分离油层_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：蒸馏压榨萃取(2)提示：油水混合物除水、过滤(3)提示：水蒸气蒸馏法，即利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层。【总结提升】水蒸气蒸馏三种常用的方法比较基本原理相同，但原料位置不同。(1)水中蒸溜：原料放于蒸馏容器的水中，水完全浸没原料。(2)水上蒸馏：容器中水的上方有筛板，原料置于筛板上，水量以沸腾时不浸湿原料为宜。(3)水气蒸馏：蒸馏容器下方有一排气孔，连接外源水蒸气，上方有筛板，上面放原料。1(2014江苏南通二调)为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如下图。请回答：(1)与利用游离酵母生产啤酒相比，利用固定化酵母的优点有_。(2)本实验结果表明，随氯化钙浓度的增大，凝胶珠机械强度增大，完整率_。(3)结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为_。当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度升高，酒精度下降，发酵受到影响，原因是_。(4)用海藻酸钠作为载体包埋酵母细胞，溶解海藻酸钠时最好采用_的方法，以防发生焦糊。溶化好的海藻酸钠溶液应_后，再与已活化的酵母细胞充分混合。若海藻酸钠浓度过低，会导致_，固定效果大大降低。【解析】(2)由曲线知，随着氯化钙浓度的增大，凝胶珠的完整率增加。(3)氯化钙浓度为2.0 mol/L时，发酵产生的酒精度最高；当氯化钙浓度过高时会使凝胶珠机械强度过大，影响凝胶珠的通透性从而影响糖进入颗粒内部。(4)为防止发生焦糊，溶解海藻酸钠时最好采用小火或间断加热的方法；为保护活化的酵母细胞的活性，溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却到室温后再与酵母细胞混合。【答案】(1)可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等(2)增加(3)2.0 mol/L凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部(4)小火或间断加热冷却至室温酵母细胞从颗粒中漏出2下图是水稻的花药通过无菌操作，培养产生花粉植株的两种途径的示意图。请据图回答下列问题：(1)图中的A是_，c过程是指_，B指_。(2)这两种途径之间没有绝对的界限，主要取决于_。(3)配制培养基时加琼脂的目的是_。(4)组织培养要求无菌操作的原因是_。【答案】(1)胚状体诱导生根(2)培养基中激素的种类及其浓度配比(3)使培养基呈固体状态，有利于外植体的生长(4)如不无菌操作，微生物会在培养基上快速繁殖，与离体培养的植物组织竞争3(2014苏州模拟)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O2或CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题。(1)将实验流程补充完整。凝胶色谱法的基本原理是根据_分离蛋白质的有效方法。(2)洗涤红细胞的目的是去除_，洗涤干净的标志是_。(3)分离血红蛋白时，由上到下第_层是血红蛋白水溶液。(4)下面是凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入示意图，正确的加样顺序是_。(5)如果红色区带_，说明色谱柱制作成功。【解析】(1)样品处理及粗分离包括：红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析，凝胶色谱操作包括：凝胶色谱柱的制作、凝胶色谱柱的装填、样品的加入和洗脱。凝胶色谱法的基本原理是根据相对分子质量的大小分离蛋白质。(2)洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，洗涤干净的标志是上清液中没有黄色。(3)分离血红蛋白时，可明显看到试管中的溶液分为4层：第1层为无色透明的甲苯层；第2层为白色薄层固体，是脂溶性物质的沉淀层；第3层是红色透明液体，是血红蛋白的水溶液；第4层是其他杂质的暗红色沉淀物。(4)加样顺序是：调整缓冲液面、滴加透析样品、样品渗入凝胶床、再调整缓冲液面。(5)如果红色区带均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功。【答案】(1)血红蛋白的释放凝胶色谱柱的装填相对分子质量的大小(2)杂蛋白(或血浆蛋白)离心后的上清液中没有黄色(3)三(4)(5)均匀一致地移动4(2013山东高考)胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产生胡萝卜素的微生物体中提取获得，流程如下：(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用_或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需要先灼烧接种环，其目的是_。(2)培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可以分别为酵母菌R提供_和_。(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和_，以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用_方式加热以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是_。(4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素。鉴定过程中需要用胡萝卜素标准样品作为_。【答案】(1)稀释涂布平板法(或稀释混合平板法)灭菌(或防止杂菌污染)(2)碳源氮源(3)时间水浴滤去不溶物(4)(实验) 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