高考生物考前3个月专题复习 专题11 生物技术实践 考点34 酶的应用、生物技术在其他方面的应用和DNA技术

考点34酶的应用、生物技术在其他方面的应用和DNA技术题组一酶的应用1(2016江苏，21)为了使牛仔裤呈现“穿旧”效果，在工业洗衣机中用酶洗代替传统的浮石擦洗，是目前重要的生产手段(工艺流程见下图)。下列叙述中错误的是(多选)()A纤维素酶在仿旧中的作用机理与其在洗衣粉中去污的机理相似B在上述工艺中，为重复使用纤维素酶，可选用适当的包埋剂固定化酶C在上述工艺中，通过调节温度、酸碱度、处理时间可控制仿旧颜色的深浅D纤维素酶催化葡萄糖残基间磷酸二酯键的水解分解纤维素答案BD解析在仿旧和去污中，纤维素酶均作用于衣物，二者作用机理相似，A正确；由于纤维素酶较小，不能用包埋法固定化酶，B错误；改变温度、酸碱度和处理时间会影响酶作用的结果，控制仿旧颜色的深浅，C正确；纤维素酶催化葡萄糖残基之间的糖苷键水解分解纤维素，D错误。2(2015江苏，11)下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是()A固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用B溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素C固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物D凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合答案B解析A项，固定化酶制作的目的是能够顺利从发酵产物中把酶分离出来，能够使酶反复使用；B项，溶解氧交换受阻会影响细胞呼吸，是固定化细胞应用的重要限制因素；C项，固定化细胞常用于生产能分泌到细胞外的产物，如固定化酵母细胞用于生产酒精；D项，将细胞包埋在多孔载体内部而制成固定化细胞，细胞并不与凝胶通过共价键结合。3(2012广东，29)食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：(1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图可知，_更适宜作为食品添加剂，理由是_。蛋白酶的活力可用_的量来表示。(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下：4 组织匀浆上清液沉淀物(精酶制剂)测酶活力(单位：U)兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.020.06 mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.08.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。答案(1)木瓜蛋白酶在一定范围内木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化单位时间内、单位体积中底物减少(或产物增加)(2)课题名称：探究提高酶活力的酶保护剂浓度和提取液pH的最佳组合提取液的pH底物的减少量 (或产物的产生量)酶保护剂浓度(molL1)6.06.57.07.58.00.020.030.040.050.06解析(1)题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱度适应范围，由图可知，在一定范围内，木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化，所以可以选作食品添加剂。酶的活力可用单位时间内、单位体积中底物的减少量(或产物的增加量)来表示。(2)由题中信息可知酶保护剂的适宜浓度范围和提取液pH的适宜范围，故实验的自变量是酶保护剂的浓度和提取液的pH，需在适宜范围内确定较小的梯度进行实验。实验结果记录表要包含自变量酶保护剂的浓度和提取液的pH以及因变量底物的减少量(或产物的产生量)。题组二植物有效成分的提取4(2015全国，39)回答与胡萝卜素有关的问题：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是_(填“胡萝卜素”“胡萝卜素”或“胡萝卜素”)，该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子_，缺乏后者会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为_，胡萝卜素是_(填“挥发性”或“非挥发性”)物质。(2)工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，_(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。(3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的_作为胡萝卜素的萃取剂，分析不选用另外一种的理由_。答案(1)胡萝卜素维生素A夜盲症非挥发性(2)需要(3)乙酸乙酯萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇属于水溶性有机溶剂(其他答案合理也可)解析(1)胡萝卜素的化学分子式中包含多个碳碳双键，根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为、三类，胡萝卜素是其中最主要的组成成分；一分子的胡萝卜素在人或动物的小肠、肝脏等器官被氧化成两分子的维生素A；缺乏维生素A会造成夜盲症(暂时性夜盲症可补充维生素A得以痊愈)；胡萝卜素为非挥发性物质。(2)提取胡萝卜素时，新鲜的岩藻具有大量的水分，需要进行干燥，以提高萃取效率。(3)乙酸乙酯属于水不溶性有机溶剂，与水不互溶，能够溶解胡萝卜素；乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不宜选作萃取剂。5(2015全国，39)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)显微镜观察时，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 、40 、45 温度下降解10 g 油脂所需酶量依次为4 mg、1 mg、6 mg，则上述三个温度中，_ 条件下该酶活力最小。为了进一步确定该酶的最适温度，应围绕_ 设计后续实验。答案(1)苏丹(或苏丹)萃取法(2)油脂(3)血细胞计数板稀释涂布平板(4)4540解析(1)生物组织中的油脂能被苏丹(或苏丹)染成橘黄色(或红色)。(2)为了筛选出能产生脂肪酶的微生物B的单菌落，我们应选用只能让该菌落生长的选择性培养基，因此培养基是只能选用油脂作为唯一碳源的固体培养基。(3)血细胞计数板可用于直接计数培养液中的菌体数，但是不分死活，因此要计数活菌数量要通过稀释涂布平板法来计数。(4)温度影响酶的活性，在三个温度中，45 需酶量最高，说明酶活性最低；在三个温度实验中40 所需酶量最少，低于35 和45 所用酶量，说明酶的最适温度介于35 和45 之间，因此应围绕40 设计不同温度梯度，进行后续实验。题组三DNA和蛋白质技术6(地方卷重组)判断下列有关DNA技术的叙述：(1)提取细胞中的DNA需用蒸馏水涨破细胞(2009江苏，23A改编)()(2)用菜花替代鸡血作为实验材料进行“DNA的粗提取与鉴定”实验，其实验操作步骤相同(2011江苏，19D改编)()(3)用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质(2009江苏，23B)()(4)利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色(2011江苏，19C)()7(2013江苏，4)某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验，下列操作错误的是()A加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨B用蛋白酶纯化过滤后的研磨液中的DNAC加入酒精后用玻璃棒轻缓搅拌D加二苯胺试剂摇匀后沸水浴加热答案A解析本题可用排除法进行解答。破碎植物细胞时，加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤的操作，A错误。8(2011广东，5)以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是()A洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂B猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少C血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测D在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢答案D解析生理盐水为猪体细胞的等渗溶液，所以在洗涤红细胞时，使用生理盐水可维持细胞的正常形态，A项正确；由于哺乳动物的成熟红细胞中缺少细胞核和各种细胞器，所以提纯时杂蛋白相对较少，B项正确；如果凝胶色谱柱装填得很成功，分离操作也正确，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出，所以血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测，C项正确；当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢，后洗脱出来，D项错误。1加酶洗衣粉的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.固定化酶和固定化细胞的比较固定化酶固定化细胞固定酶的种类一种一系列适用方法化学结合法、物理吸附法包埋法特点优点酶既可与反应物结合，又可与产物分离，固定在载体上的酶可反复利用成本低，操作容易缺点一种酶只能催化一种或一类化学反应可能导致反应效率下降实例固定化葡萄糖异构酶固定化酵母细胞3.植物芳香油三种提取方法的比较提取方法实验原理适用范围水蒸气蒸馏法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适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性较强的芳香油压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料中芳香油的提取有机溶剂萃取使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分溶解在有机溶剂中4.实验流程设计(1)玫瑰精油提取的实验流程鲜玫瑰花清水(14)水蒸气蒸馏油水混合物分离油层除水,玫瑰油。(2)橘皮精油提取的实验流程石灰水浸泡漂洗压榨过滤静置再次过滤橘皮油。(3)提取胡萝卜素的实验流程胡萝卜粉碎干燥萃取过滤浓缩胡萝卜素。5DNA粗提取与鉴定实验原理(1)DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，其中在物质的量浓度为0.14 mol/L时最低。(2)DNA不溶于酒精，但是细胞中的一些有机物如某些蛋白质则溶于酒精，因此可以用酒精提纯。(3)DNA遇二苯胺(沸水浴)会被染成蓝色，因此，二苯胺可用来鉴定DNA分子。6DNA粗提取与鉴定实验流程选取材料破碎细胞，获取含DNA的滤液去除滤液中的杂质DNA的析出与鉴定。7“血红蛋白的提取和分离实验”中的注意事项(1)红细胞的洗涤：洗涤次数不能过少，否则无法除去血浆蛋白；要低速、短时离心，否则会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。(2)凝胶的预处理：用沸水浴法不但节约时间，而且除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。(3)色谱柱的装填：装填时尽量紧密，减小颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。(4)色谱柱成功的标志：红色区带均匀一致地移动。考向一酶的应用1(2014江苏，18)下列关于加酶洗衣粉的叙述，正确的是()A高温易使酶失活，因此冷水洗涤去污效果应该比温水好B洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进作用C在pH低于7.0的自来水中，碱性蛋白酶依然能起作用D洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用答案C解析A项，酶有最适温度，加酶洗衣粉的酶在水温为4560 C时能充分发挥洗涤效果。B项，如果将酶直接加入到洗衣粉中，洗衣粉中的表面活性剂能影响碱性蛋白酶的活性，甚至使酶失活。C项，加酶洗衣粉中的酶是经过特殊处理的，能耐酸、耐碱，可忍受表面活性剂和较高的温度。D项，加酶洗衣粉中的酶的作用是催化衣物上的污渍分解，使其容易从衣物上脱落下来。2(2013江苏，6)下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是()A可用包埋法制备固定化酵母细胞B反应产物对固定化酶的活性没有影响C葡萄糖异构酶固定前后专一性不同D固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应答案A解析细胞体积相对较大，宜采用包埋法固定，A正确；若反应产物包含酸或碱性物质，可能会影响酶的活性，B错误；细胞并不能利用各种化学物质维持其生活，如有些大分子物质细胞就难以利用，D错误。考向二植物有效成分的提取3(2016平顶山二模)回答下列与芳香油提取相关的问题：(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_、化学性质稳定的特点。蒸馏时收集的蒸馏液不是纯的玫瑰精油，原因是玫瑰精油随_一起蒸馏出来。(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先增加后_。(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会_。答案(1)易挥发、难溶于水水蒸气(2)蒸馏温度保持不变(3)下降解析(1)玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏，常采用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油。蒸馏时玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的蒸馏液是油水混合物。(2)提取玫瑰精油时，影响提取量的主要因素是蒸馏时间和蒸馏温度。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，一定时间后因玫瑰精油已经全部被蒸馏提取完而使得提取量不再增加。(3)玫瑰精油易挥发，如果蒸馏过程中不进行冷却，则部分精油会随水蒸气挥发而流失，使提取量下降。4如图1是在发酵罐内利用三孢布拉氏霉发酵生产胡萝卜素过程中，菌体生物量及产量随时间变化曲线图。图2是样品层析结果及与胡萝卜素标准样的比对图。请回答下列问题：(1)发酵罐内三孢布拉氏霉培养基按物理形态称为_，玉米粉和豆饼为微生物的生长分别主要提供_，在接入菌种前，应对培养基进行_，以避免杂菌污染。(2)图1中，菌体的增长最快出现在_ h，菌体的生物量达到最大值后下降，其原因是_。(3)胡萝卜素常用的提取方法是_法。实验表明，石油醚的提取效果远好于丙酮和酒精，原因是_。(4)将萃取的胡萝卜素样品与胡萝卜素标样层析后进行比对，结果如图2，从图中分析可知，色带_为胡萝卜素。答案(1)液体培养基碳源和氮源(两者不可颠倒)高压蒸汽灭菌(2)100营养物质缺乏，有害代谢产物积累(3)萃取石油醚为水不溶性有机溶剂，萃取效果好(4)解析(1)发酵罐内三孢布拉氏霉培养基按物理形态分应为液体培养基，玉米粉和豆饼为微生物的生长分别主要提供碳源和氮源。在接入菌种前，应对培养基进行高压蒸汽灭菌，以避免杂菌污染。(2)图1信息显示：菌体的增长量最快出现在第100 h，菌体的生物量到达最大值后下降，其原因是营养物质缺乏，有害代谢产物积累等。(3)常用萃取法提取胡萝卜素。萃取胡萝卜素的萃取剂应有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶；丙酮和酒精均是水溶性有机溶剂，萃取中能与水混溶而影响萃取效果；而石油醚是水不溶性有机溶剂，不能与水混溶，因此石油醚的提取效果远好于丙酮和酒精。(4)从图中分析可知，萃取的胡萝卜素样品的色带与标准样品中的色素带相对应，据此可推知色带为胡萝卜素。考向三DNA与蛋白质技术5下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是()A酵母菌和菜花均可作为提取DNA的材料B2 mol/L和0.14 mol/L的NaCl溶液均可溶解DNAC研磨植物细胞时加入洗涤剂是为了溶解DNAD在沸水浴条件下DNA与二苯胺反应呈现蓝色答案C解析理论上只要含有DNA的生物组织均可作为该实验的材料，因此酵母和菜花均可作为提取DNA的材料，A正确；2 mol/L和0.14 mol/L的NaCl溶液均可溶解DNA，只是2 mol/L的NaCl溶液中DNA溶解度最大，0.14 mol/L的NaCl溶液中DNA溶解度最小，B正确；洗涤剂能瓦解细胞膜而对DNA无影响，C错误；应将DNA丝状物放入一定浓度氯化钠溶液中溶解，再滴加二苯胺试剂，在沸水浴条件下DNA与二苯胺反应呈现蓝色，D正确。6如图表示以鸡血为实验材料进行DNA的粗提取与鉴定的操作程序，下列说法正确的是()A步骤一中，向鸡血细胞液中加入2 mol/L的NaCl溶液并搅拌，可使鸡血细胞破裂同时溶解DNAB步骤二中，过滤后收集含有DNA的沉淀C步骤七溶液中会出现白色丝状物，说明DNA溶于酒精D步骤八DNA遇二苯胺试剂，沸水浴5 min，冷却后溶液呈蓝色答案D解析步骤一中，使鸡血细胞破裂应该加入蒸馏水，A错误；根据步骤三可知，步骤二中，过滤后应该收集含有DNA的滤液，B错误；步骤七溶液中会出现白色丝状物，说明DNA不溶于酒精，C错误；DNA遇二苯胺试剂，沸水浴5 min，冷却后溶液呈蓝色，D正确。7某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的“血红蛋白提取、分离流程图”如下： 请回答下列有关问题：(1)样品处理中红细胞的洗涤要用_反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是_。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是_，若要尽快达到理想的透析效果，可以_(写出一种方法)。(3)电泳利用了待分离样品中各种分子的_等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。(4)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如图所示。由图可知携带者有_种血红蛋白，从分子遗传学的角度作出的解释是_。答案(1)生理盐水渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)(2)除去小分子杂质增加缓冲液的量(或及时更换缓冲液)(3)带电性质以及分子大小、形状(4)2携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质解析(1)洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水，根据渗透作用原理，将红细胞置于低渗溶液中，红细胞会吸水涨破，释放出血红蛋白。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的小分子杂质；可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩短透析时间，能尽快达到理想的透析效果。(3)由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中产生了不同的迁移速度，实现各种分子的分离。(4)根据图示可知，镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白，原因是携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，分别控制合成两种不同的蛋白质。