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第43课时 生物技术在食品加工 及其他方面的应用酶的研究和应用,考点134 生物技术实践应用植物组织培养,2植物激素与组织培养 (1)生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点： 在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。 使用顺序不同，结果不同，具体如下：,3影响植物组织培养的因素 (1)材料：植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等都会影响实验结果。一般来说，容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养。嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。 (2)营养：常用的培养基是MS培养基，其中含有的大量元素是N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、I、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。 提醒 培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。,(3)环境条件：pH、温度、光照等环境条件。如菊花组织培养所需pH为5.8，温度为1822，光照条件为每日用日光灯照射12小时。,【对位训练】 1紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。研究人员欲用植物组织培养技术通过培养紫草细胞生产紫草素，下列相关操作不合适的是( ) A.对作为外植体的紫草叶片进行消毒处理既能保证细胞活性也可减轻污染 B.培养基中只加入细胞分裂素以保证已分化的植物细胞脱分化形成愈伤组织,C.调节植物激素的种类和比例以保证愈伤组织 D.在培养细胞的过程中要不断通入无菌空气以保证氧气的充足供应 【答案】B,1原理、方法和目的,考点135 生物技术实践应用DNA的粗提取与鉴定,2.实验步骤及注意事项 (1)步骤：提取血细胞核物质(蒸馏水涨破)溶解(2 mol/L的NaCl溶液)过滤(除杂质)析出(滴蒸馏水，降NaCl溶液浓度至0.14 mol/L)过滤再溶解(2 mol/L的NaCl溶液)过滤进一步提纯(体积分数为95%的冷却酒精)鉴定。,(2)鉴定,(3)注意事项 制备鸡血细胞液时，要在取鸡血的同时加入柠檬酸钠，静置后上层是血清，下层为所需要的血细胞。 两次加蒸馏水的目的不同，一是涨破细胞，二是稀释溶液。 鉴定DNA时需沸水浴加热。 二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。,【对位训练】 2(2014汕头模拟)下列有关“DNA的粗提取液和鉴定”实验的叙述正确的是( ) A去除DNA杂质时，可直接在滤液中加入酒精反应1015 min B在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成紫色 C析出DNA时可用玻璃棒轻缓搅拌，可提高DNA的提取量 DDNA对高温的耐受性一般要比蛋白质强 【答案】D,【解析】A错误，去除DNA杂质时，可直接在滤液中加入嫩肉粉(含蛋白酶)反应1015 min。B错误，在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。C错误，析出DNA时用玻璃棒轻缓搅拌，不能提高DNA的提取量，而是保持DNA分子的完整性。D正确，大多数蛋白质难忍受6080 的高温，而DNA在80 以上才会变性。,1原理：DNA复制。 2条件：模板、原料、酶、ATP。 3场所：体外PCR扩增仪。,考点136 生物技术新手段PCR扩增技术,4方向：DNA复制的具体过程涉及DNA双链的方向。DNA的两条链是反向平行的，为了明确表示DNA的方向，通常将DNA的羟基(OH)末端称为3端，两磷酸基团的末端称为5端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3端延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5端向3端延伸。,5过程 (1)变性：当温度上升到90以上时，双链DNA解旋为单链，如下图：,6检测PCR扩增效果 (1)将样品进行50倍稀释：取2 L PCR反应液，加入98 L蒸馏水。 (2)以蒸馏水作为空白对照，在波长260 nm处，将紫外分光光度计的读数调节至零。 (3)将步骤中的DNA稀释液加入到厚度为1 cm的比色杯中，测定其在260 nm处的光吸收值(用A260 nm表示)。 注意 DNA在260 nm的紫外线波段有一强烈的吸收峰，可以利用DNA的这一特点进行DNA含量的测定。,(4)根据下面的公式计算DNA含量。 DNA含量(g/mL)50A260 nm稀释倍数 注意 据测定，1 g/mL的DNA在厚度为1 cm比色杯中，OD260为1相当于50 g/mL的双链DNA。以此为标准，可以计算出样品中的DNA浓度。,7PCR技术的应用 PCR技术模拟细胞内DNA的复制过程，实现对某一段DNA的扩增。PCR技术能在几小时内将极微量的DNA特异性地扩增上百万倍，从而有效解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的难题，大大提高了对DNA分子的分析和检测能力，被广泛地应用于基因克隆、基因序列分析、遗传病诊断、古生物学研究以及刑侦破案、亲子鉴定等诸多方面。,【对位训练】 3(创新题)多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题。 (1)DNA的两条链是反向平行的，通常将_的末端称为5端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的_开始延伸DNA链。 (2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到_，它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫_。,(3)PCR的每次循环可以分为_三步。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，在5次循环后，反应物中大约有_个这样的DNA片段。 (4)请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。 (5)简述PCR技术的主要应用。 【答案】(1)磷酸基团 3端 (2)耐高温的Taq DNA聚合酶 选择培养基 (3)变性、复性和延伸 32,(4) (5)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定(要求3项以上)。,1蛋白质分离的依据 蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等，可以用来提取和分离不同种类的蛋白质。 2凝胶色谱原理 (1)认真阅读教材第6465页内容，理解凝胶色谱法提取蛋白质的原理。 (2)列表比较,考点137 生物技术实践应用血红蛋白的提取和分离,提醒 凝胶色谱柱的直径大小不影响分离效果，但直径过大造成洗脱液体积大，样品稀释度大。凝胶色谱柱的高度与分离度有关。,3凝胶电泳法原理 凝胶电泳法的原理是不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速率不同。如下表：,【对位训练】 4(2014台山模拟)红细胞中含有大量血红蛋白，我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验来提取和分离血红蛋白。下列对血红蛋白提取和分离的叙述，错误的是( ) A血红蛋白提取和分离一般按照样品处理粗分离纯化纯度鉴定的顺序进行 B纯化过程中要用生理盐水充分溶胀凝胶来配制凝胶悬浮液 C粗分离时透析的目的是去除相对分子质量较小的杂质 D可经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定 【答案】B,【解析】蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定，提取和分离血红蛋白时，首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集到血红蛋白溶液，即样品处理；再通过透析法除去相对分子质量较小的杂质，即样品的粗分离；然后通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂蛋白除去，即样品纯化，纯化过程中凝胶应用蒸馏水充分溶胀后，配制成凝胶悬浮液，而不是用生理盐水；最后经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。,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：一是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏度高，容易发生沉淀。,考点138 生物技术实践应用影响果汁产量的物质及 处理方法,2处理方法酶解法 常用的酶及其作用特点如下： 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 (1)原理 果胶酶的活性受温度(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,(3)注意事项 在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，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)确定最适用量方法 如果随酶浓度增加，过滤到的果汁体积也增加，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)。RV1/V2100%式中：V1为澄清苹果汁体积，V2为处理前苹果汁体积。,【对位训练】 5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 【答案】D 【解析】为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是增大酶和反应物的接触面积，搅拌可以达到此目的，只换大型号容器不一定加快反应。大幅度提高温度有可能会出现温度过高而使酶活性降低的现象，如果反应物够多，增加反应物不改变反应速率。,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。 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)。,考点139 生物技术实践应用探究不同种类加酶洗衣 粉的洗涤效果,3实验步骤 提醒 洗衣时，水温控制过高或过低都会影响酶活性，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】 6(2015广州调研)加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。请回答下列问题： (1)由下图推知，该实验的目的是_。 50 时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量是_%。,该实验设计体现了_原则。 若实验组1号洗净所需时间接近7分钟，最可能的原因是_。 (3)下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有_。 棉织品 毛织品 腈纶织品 蚕丝织品 (4)根据以上实验结果，写出两项提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施：_。,【答案】(1)探究温度和碱性蛋白酶含量对去污力的影响 0.6 (2)对照、单一变量 酶已失去活性 (3) (4)用温水浸泡；延长浸泡时间；增加洗衣粉的用量等(写出两项合理答案即可),【解析】由题图可知，实验中存在两个变量：温度与碱性蛋白酶含量，即实验探究的是温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响。在50 时，洗衣粉的去污力在碱性蛋白酶含量为0.6%时达到最大。由表中数据可知，1、3号为实验组，2、4为对照组，1、2号与3、4号中只有是否加酶一个变量，该实验过程体现了对照原则和单一变量原则。若实验组1号加酶后洗净时间接近7 min很可能的原因是酶已经失活。蛋白酶可分解蛋白质，故毛织品、蚕丝织品等以蛋白质为主要成分的衣料不可能含蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤。用温水浸泡(提高酶的活性)，延长浸泡时间(增加酶的催化时间)，增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗涤效果。,考纲能力 技术实践应用能力 【考题】 (热点预测题)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和部分CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题。,蛋白质的提取与分离技术,(1)将实验流程图补充完整：A为_，B为_。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_，洗涤次数过少，无法除去_；离心速率过快和时间过长会使_一同沉淀，达不到分离的效果。洗涤干净的标志是_。释放血红蛋白的过程中起作用的是_。 (3)在洗脱过程中加入浓度为20 mmol/L磷酸缓冲液(pH为7.0)的目的是_。如果红色区带_，说明色谱柱制作成功。,【答案】(1)血红蛋白的释放 样品的加入和洗脱 相对分子质量的大小 (2)杂蛋白(血浆蛋白) 血浆蛋白 白细胞和淋巴细胞 离心后的上清液中没有黄色 蒸馏水和甲苯 (3)准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的pH和体内的一致 均匀一致地移动,体会 (1)实验原理：依据蛋白质的各种特性可以将不同种类的蛋白质分离。 (2)常用方法：凝胶色谱法：根据相对分子质量的大小分离蛋白质。电泳：利用待分离样品中各种分子带电性质的差 异及分子 本身大小、形状的不同产生不同的迁移速率，由此将各种分子分离。 (3)蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。,【典例】 (经典高考题)下列叙述中错误的是( ) A改变NaCl溶液的浓度只能使DNA溶解而不能使其析出 B在沸水浴中，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色 C用电泳法可分离带电性质、分子大小和形状不同的蛋白质 D用透析法可去除蛋白样品中的小分子物质 【答案】A,对DNA粗提取与鉴定原理和蛋白质提取分离模糊不清,【解析】在不同浓度的氯化钠溶液中DNA的溶解度不同，在0.14 mol/L的氯化钠溶液中溶解度最小，DNA析出，呈丝状物，过滤后存在于黏稠物中；在2 mol/L的氯化钠溶液中溶解度最大，DNA呈溶解状态，过滤后存在于滤液中。,错因分析 对两项技术手段的原理模糊不清。,纠错笔记 DNA与蛋白质提取的比较,
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