专题22 酶的应用、生物技术在其他方面的应用(高三生物第一轮复习)免费2013届

专题 22 酶的 应用、生物技术在其他方面的应用 酶的研究与应用 1.(2011 年江苏卷)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:酸解会使酶变性不可取,故 B 错误;棉织物可以使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤,故 C 错误;多酶片 中的胃蛋白酶位于片剂的外层,核心层应是胰酶等,故 D 错误。 答案:A。 2.(2009 年江苏卷)下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述,正确的是 ( ) A.固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显 B.固定化酶的应用中,要控制好 pH、温度和溶解氧 C.利用固定化酶降解水体中有机磷 农药,需提供适宜的营养条件 D.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 解析:A 项中,固定化细胞技术由于保留了细胞内原有的多酶系统连续催化反应的优势非常明显;B 项中,不需 控制溶解氧;C 项中,应用固定化酶时 不需要提供各种营养条件;D 项中,糖类的作用不只是作为反应底物,还 能维持酵母细胞的渗透压,防止酵母细胞过多地吸水或失水。 答案:A。 点评:本题考查了固定化酶和固定化细胞的区别,应注意的关键点是:酶是一种生物催化剂,无生命现象,而固 定化细胞是有生命现象的,除了具有催化作用外,还需要提供细胞生命活动所需的外界条件。 3.(2010 年浙江自选模块)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 顺序为 。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:考查苹果汁的制作过程。(1)苹果汁的制作需要果胶 酶,该酶来自图中的黑曲霉。果胶酶将果胶催化水解,提 高了果汁的澄清度;酶固定常用吸附法。 (2)先提取果胶酶再进行果汁的制作,防止苹果汁时间过久变质。澄清 过程应关闭阀 1,避免提取液进入固定柱中降低了果汁质量,如果果胶未完全分解,可降低流速,延长反应时间。 (3)固定化酶的优点之一是被固定的酶可以重复使用。 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 1 通过有关实验考查酶的应用考向扫描 2 通过相关操作考查固定化酶和固定化细胞的区别命题剖析 命题动向 联系果汁加工生产等生活实际,考查酶特性探究实验的分析与设计,是考查重点。 植物的组织培养 1.(2010 年安徽理综卷)草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒 传播给后代。 导致产量降低、品质变差。 运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下: 外植体 愈伤组织 芽、根 植株 请回答 (1)微型繁殖培育无病毒草莓苗时,一般选取 作为外植体,其依据是 。 (2)在过程中,常用的 MS 培养基主要成分包括大量元素、微量元素和 ,在配制好的培养基中,常常需 要添加 ,有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后 25 d,若发现外植体边缘局部污染,原因可 能是 。 (3)在过程中,愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根,但分化出了芽,其原因可能是 。 解析:(1)微型繁殖技术一般选取植物的茎尖或根尖,因为此处的分生 组织刚刚形成,被病毒感染的机会很少或 无病毒。( 2)MS 培养基的主要成分除了大量元素、微量元素 还应含有有机养分,如蔗糖;培养基中添加植物激 素能促进细胞的分裂或分化,培养过程应对外植体彻底消毒。(3)由愈伤组织诱导生根的培养基中,生长素类 物质的量应比细胞分裂素类物质的量高;反之诱导芽的生长则低。 答案:(1)茎尖(或根尖) 茎尖(或根尖)病毒极少,甚至无病毒 (2)有机物 植物激素 外植体消毒不彻底 (3)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低 2.(2009 年山东理综卷)人参是一种名贵中药材,其有效成分主要是人参皂苷。利用细胞培养技术生产人参皂 苷的大致流程如下: 请回答: (1)配制诱导愈伤组织的固体培养基,分装后要进行 。接种前 ,要对人参根进行 。 (2)用于离体培养的根切块,叫做 。培养几天后 发现少数培养基被污染,若是有颜色的绒毛状菌落,属于 污染;若是有光泽的黏液状菌落,属于 污染。 (3)用少量 酶处理愈伤组织,获取单细胞或小细胞团,在液体培养基中 进行悬浮培养,可有效提高人参皂 苷合成量。 (4)人参皂苷易溶于水溶性( 亲水性) 有机溶剂,从培养物干粉中提取人参皂苷宜选用 方法,操作时应采 用 加热。 解析:(1)进行植物组织培养时,培养基要灭菌,培养物要消毒。 (2)植物组织培养时,培养物称为外植体。若发生 污染,绒毛状菌落为真菌,黏液状菌落为细菌。(3)利用果胶酶处理植物组织可得到单细胞或小细胞团。(4) 人 参皂苷易溶于水溶性有机溶液,可用萃取方法提取,为避免高温加热使人参皂苷变性可用水浴加热。 答案:(1)灭菌 消毒 (2)外植体 真菌(霉菌) 细菌 (3)果胶 (4)萃取(浸取 ) 水浴 3.(2009 年上海卷)回答下列有关植物组织培养的问题。 (1)用于植物组织培养的植物材料称为 。 (2)组织培养中的细胞,从分化状态转变为未分化状态的过程称为 。 (3)在再分化阶段所用培养基中,含有植物激素 X 和植物激素 Y,逐渐 改变培养基中这两种植物激素的浓度比, 未分化细胞群的变化情况如图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系。 当植物激素 X 与植物激素 Y 的浓度比等于 1 时, 。 。 。 (4)若植物激素 Y 是生长素,在植物组织培养中其主要作用是 ; 则植物激素 X 的名称是 。 (5)生产上用试管苗保留植物的优良性状,其原因是 。 解析:(1)用于植物组织培养的离体植物器官、 组织或细胞称为外植体。(2) 脱分化是让已经分化的细胞经过诱 导后,失去其特有的结构和功能转变成未分化细胞的过程。(3)分析图得出:植物激素 X 与植物激素 Y 浓度比 等于 1 时,未分化的细胞群形成愈伤组织;大于 1 则形成芽,小于 1 时形成根。(4)植物组织培养中常用生长素 和细胞分裂素,生长素的作用是促进细胞生长(纵向伸长) 、分裂和分化。细胞分裂素的作用是促进细胞分裂。 (5)植物组织培养形成试管苗属于无性生殖范畴,后代的遗传物质全部来自母体 ,不发生性状分离,便于保存优 良性状。 答案:(1)外植体 (2)去分化(脱分化) (3)未分化细胞群经分裂形成愈伤组织 当植物激素 X 与植物激素 Y 的浓度比大于 1 时,未分化细胞群分化形成芽 当植物激素 X 与植物激素 Y 的浓度比小于 1 时,未分化细胞群分化形成根 (4)促进细胞的生长( 伸长)、分裂和分化 细胞分裂素 (5)组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖,后代不发生性状分离 点评:本题考查植物组织培养有关知识,正确回答本题的关键是:(1)理解生长素和细胞分裂素浓度比对植物组 织培养的影响。( 2)掌握无性生殖和有性生殖的区 别。 1 联系生产实际考查植物组织培养的过程考向 扫描 2 考查植物组织培养的相关技术及应用命题 剖析 命题 植物组织培养的有关知识与植物激素的应用知识相联系是本考点命题的一大特点,花药离 动向 体培养技术与植物组织培养的区别也是近几年高考的热点。预计将来还要以非选择题为主 DNA 和蛋白质技术 1.(2011 年广东理综卷)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 解析:本题考查血红蛋白的提取和分离技术。生理盐水与细胞内液的浓度相等。可防止 红细胞因过量吸水而 胀破,A 项正确。在凝胶色 谱法分离血 红蛋白的过程中,可根据其颜色监测血红蛋白的洗脱情况,故 C 项正确。 蛋白质相对分子质量越大,在凝胶色谱法分离过程中的移动速度越快,故 D 项错。 答案:D。 2.(2011 年江苏卷)在利用鸡血进行“DNA 的粗提取与鉴定”的实验中,相关叙述正确的是( ) A.用蒸馏水将 NaCl 溶液浓度调至 0.14 mol/L,滤去析出物 B.调节 NaCl 溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质 C.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 D.用菜花替代鸡血作为实验材料,其实验操作步骤相同 解析:将溶解有 DNA 的 NaCl 溶液 调至 0.14 mol/L 时进行过滤,得到的析出物中含有 DNA,不能滤掉,故 A 错 误;同二苯胺试剂反应呈蓝色需要加热,故 C 错误;用菜花替代鸡血作为实验材料,其实验步骤不相同,故 D 错 误。 答案:B。 3.(2010 年江苏卷)某生物兴趣小组开展 DNA 粗提取的相关探究活动 ,具体步骤如下: 材料处理:称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各 2 份,每份 10 g。剪碎后分成两组,一组置于 20 、另一 组置于-20 条件下保存 24 h。 DNA 粗提取: 第一步:将上述材料分别放入研钵中,各加入 15 mL 研磨液,充分研磨。用两层纱布过滤,取滤液备用。 第二步:先向 6 只小烧杯中分别注入 10 mL 滤液,再加入 20 mL 体积分数为 95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒 缓缓地向一个方向搅拌,使絮状物缠绕在玻璃棒上。 第三步:取 6 支试管,分别加入等量的 2 mol/L NaCl 溶液溶解上述絮状物。 DNA 检测:在上述试管中各加入 4 mL 二苯胺试剂,混合均匀后,置于沸水中加热 5 min,待试管冷却后比较溶 液的颜色深浅,结果如下表。 材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄 20 + + + -20 + + + (注:“+”越多表示蓝色越深) 分析上述实验过程,回答下列问题: (1)该探究性实验课题名称是 。 (2)第二步中“缓缓地”搅拌,这是为 了减少 。 (3)根据实验结果,得出结论并分析。 结论 1:与 20 相比,相同实验材料在-20 条件下保存,DNA 的提取量 较多。 结论 2: 。 针对结论 1,请提出合理的解释: 。 (4)氯仿密度大于水,能使蛋白质变性沉淀,与水和 DNA 均不相溶,且 对 DNA 影响极小。为了进一步提高 DNA 纯度,依据氯仿的特性,在 DNA 粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是: , 然后用体积分数为 95%的冷酒精溶液使 DNA 析出。 解析:(1)由材料处理中,将不同的材料分别置于 20 和-20 条件下保存 ,可知该实验课题是:探究不同材料和 不同保存温度对 DNA 提取量的影响。( 2)在 DNA 粗提取过程中“ 缓缓地” 搅拌是防止 DNA 断裂影响实验效 果。(3)根据结果可知:相同的等量的材料在不同温度下 ,低温提取的 DNA 多,原因是低温影响酶活性,使 DNA 的水解速率降低。相同的温度条件、等量的不同材料,蒜黄提取的 DNA 量最多。(4)据氯仿的特性,可 将第三步获得的溶液与等量的氯仿混合,一段时间后,蛋白质变性沉淀,吸取上清液后,再加冷酒精溶液会获得 纯度更高的 DNA。 答案:(1)探究不同实验和不同保存温度对 DNA 提取量的影响 (2)DNA 断裂 (3)等质量的不同实验材料,在相同的保存温度下,从蒜黄提取的 DNA 量最多 低温抑制了相关酶的活性,DNA 降解速度慢 (4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合,静置一段时间,吸取上清液 点评:本题通过 DNA 的提取实验考查了对照性实验的设计方法,一要注意设计对照实验的单变量原则,二要 注意 DNA 提取过程中不同试剂的作用及各环节操作的目的。 4.(2009 年广东卷)( 1)商品化植酸酶主要来自微生物。在产酶菌株筛选过程中,常在基本培养基中添加不溶于 水的植酸钙制成固体平板,植酸钙被植酸酶分解后可在平板上产生 ,可根据其大小选择目的菌株,所得 菌株需要进一步测定植酸酶活性。活性测定可以植酸钠作为底物,活性可用一定条件下单位时间的 表示。 (2)利用上述所得菌株制备植酸酶的流程如下图: 中的主要成分为 ;中包含植酸酶等多种蛋白质。 (3)为构建基因工程菌,可用 PCR 等技术从上述菌株中克隆植酸酶基因。PCR 反应包括多次循环,每次循环包 括三步: 。反应过程中打开模板 DNA 双链的方法是 。 (4)除植酸酶外,微生物还能应用在哪些酶的生产中?( 至少写两种) 解析:(1)植酸酶能使植酸钙分解成易溶于水的植酸和金属离子,可在平板上 产生透明圈。 (2)透析可以去除小 分子杂质。( 3)PCR 技术的每次循环包括目的基因 DNA 受热后解旋 为单链、引物与 单链结合,然后在 DNA 聚合酶的作用下进行延伸,即变性、复性和延伸三步 ,其中变性是利用高温可使双链 DNA 解聚而成为单链。 答案:(1)透明圈 植酸钠的消耗量(减少量) 或磷酸(肌醇)的生成量( 产量) (2)小分子杂质 (3)变性、复性和延伸(长) 加热(或高温处理) (4)蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶 命题剖 考向扫 1 以实验的形式考查 DNA 的提取和蛋白质的分离过程 描 2 结合 DNA 分子的结构和复制考查 PCR 技术的原理及操作析 命题动 向 DNA 和蛋白质提取的原理和方法多以选择题的形式考查,结合现代社会 热点考查 PCR 技术也是未来高考的命题趋势 植物有效成分的提取 1.(2011 年海南卷)( 生物选修 1:生物技术实践) 许多植物含有天然香料,如薄荷叶中含有薄荷油。 现用薄荷叶提取薄荷油。 回答问题: (1)薄荷油是挥发性物质,提取薄荷油时应选用 (鲜、干)薄荷叶作原料。其原因是 。 (2)用萃取法提取薄荷油时,采用的溶剂是 ,原理是 。 (3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时,在油水混合物中加入氯化钠的作用是 。常用于分离油 层和 水层的器皿是 。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是 ,除去固体硫酸钠的常用方法是 。 解析:本题考查有关薄荷油提取知识。(1)因为薄荷油是挥发性物质,所以应选择鲜薄荷叶作为提取用材料。(2) 用 萃取法提取薄荷油时,应选用有机溶剂,因薄荷油易溶于有机溶剂。(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时,在油水 混合物中加入氯化钠的作用是增加盐浓度,促进油水分层,常用于分离油层和水层的器皿是分液漏斗。分离 出的油层中加入无水硫酸钠吸掉水分,后再用过滤方法除去固体硫酸钠。 答案:(1)鲜 叶中薄荷油易挥发 (2)有机溶剂 薄荷油易溶于有机溶剂 (3)增加盐浓度,促进油水分层 分液 漏斗 吸水 过滤 2.(2010 年新课标全国卷)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 (是、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 (能、不能)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法,理由是 。 解析:本题主要考查芳香油的提取。(1)根据玫瑰精油的化学性质确定提取的方法;蒸馏时,玫瑰精油会随水分 一起蒸馏出来,因此蒸馏得到的是油水混合物。 (2)影响玫瑰精油提取的因素很多,如蒸馏的时间、温度等。( 3) 蒸馏过程中如果不进行冷却,部分玫瑰精油会随水蒸气蒸发而流失,导致精油提取量下降。(4)由于玫瑰精油 具有易挥发的特点,因此,如果瓶装的玫瑰精油密封不严,最好放在温度较低的环境中,以减少挥发。(5)分析题 图可以看出,a 天时 精油的含量最高,是采摘花的最佳时期。(6) 由于薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似,因此, 可以采用提取玫瑰精油的方法提取薄荷油。 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 (5)a (6)能 薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似 3.(2009 年海南卷