专题22酶的应用及特定成分的提取与分离.ppt

专 题 22 晨背关键语句 导练感悟高考 热点 透析 高考 考点一 考点二 拾遗自主补给 冲刺直击高考 考点三 5DNA粗提取的原理是DNA在不同浓度的NaCl溶液中 的溶解度不同，在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低。 6PCR技术的原理是DNA复制，需要的条件是引物、 模板、原料、耐高温的DNA聚合酶等，过程是变性、复性和 延伸。 7蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理粗 分离纯化纯度鉴定。 8植物有效成分的提取方法有蒸馏法、压榨法和萃取 法等。 1(2012江苏高考)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉 的洗涤效果”的叙述，合理的是 ( ) A先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度 B实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度 C相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉 D衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果 命题立意 本题考查探究加酶洗衣粉的洗涤效果实验的基 本知识。 知识依托 酶活性受温度和pH的影响，只有在最适温度 和最适pH下酶活性才可能最强。加酶洗衣粉的使用要充分 考虑使用条件和衣物质地等。设计实验时要遵循单一变量 原则。 解析 选 高温会导致加酶洗衣粉中酶变性失活，所以 不能用热水溶解洗衣粉，A项错误；本实验的目的是探究两种 洗衣粉的洗涤效果，所以观察指标可以是相同洗涤时间内污 渍的残留程度或达到同样洗涤效果所需时间的长短，B项正确 ；在酶作用的适宜条件下，加酶洗衣粉的洗涤效果好于普通 洗衣粉，C项错误；酶具有专一性，加有蛋白酶的洗衣粉则不 能用于真丝、羊毛等衣料衣物的洗涤，适当增加洗衣粉的用 量会增强洗涤效果，D项错误。 B 2(2012江苏高考)下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用 的叙述，错误的是( ) A从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小 B作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药 C尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复 使用 D将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌 命题立意 本题考查固定化酶和酵母细胞的固定化的基本知识 。 知识依托 酶的固定方法通常有物理吸附法，化学结合法和 包埋法，吸附法对酶活性影响最小。消化酶起消化作用的场所 在消化道内。尿糖试纸上的固定化酶用完后不能重复使用 。 学车问答 学车问题回答 驾驶员模拟考试2016 科目一 科 目二 科目三 科目四 解析 选 酶的固定方式有包埋法、化学结合法和物理吸 附法，物理吸附法是利用吸附剂本身的表面张力对附近的分子 产生吸附，与化学结合法相比，不会使被吸附物质的性质发生 改变，所以对酶活性影响较小，A项说法正确；消化酶在人体 消化道内发挥作用，蛋白酶制剂一般在最外面加上糖衣后通过 口服方式给药，B项说法正确；尿糖试纸是一种由葡萄糖氧化 酶、过氧化氢酶和某种无色的化合物固定于滤纸上制成的酶试 纸，不能反复利用，C项说法错误；制作固定化酵母细胞时， 将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗的目的是洗去CaCl2和杂菌， 防止凝胶珠硬度过大和杂菌污染，D项说法正确。 C 3(2012江苏高考)下列关于“DNA粗提取与鉴定实验”的叙述， 正确的是 ( ) A洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度 B将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝 C常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取 D用玻棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少 命题立意 本题考查DNA粗提取与鉴定实验的基本知识。 知识依托 洗涤剂能瓦解细胞膜，使细胞释放出核物质 。鉴定DNA时需先将DNA溶解在NaCl溶液中，再加入二 苯胺试剂沸水浴加热检测。玻璃棒缓慢搅拌可减少DNA分 子断裂，有利于DNA分子析出。 解析 选 提取植物细胞中DNA时加入洗涤剂可瓦解植 物细胞的细胞膜，利于DNA的释放，但不能增加DNA在NaCl 溶液中的溶解度，A项错误；含DNA的丝状物应先溶解在物 质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中，再加入二苯胺试剂在沸 水浴条件下检测，冷却后观察变成蓝色，B项错误；菜花匀浆 中含有DNA水解酶，常温下其活性较高，可催化DNA水解从 而影响DNA的提取，C项正确；用玻璃棒缓慢搅拌滤液不会 使DNA分子断裂，即不会减少DNA的提取量，D项错误。 C 4(2012广东高考)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。据右图可知， _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。 沉淀物 (粗酶制剂) 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。 命题立意 本题主要考查pH等外因对酶活力的影响以及酶活 力的实验探究方法。 知识依托 不同的酶具有不同的最适pH，在最适pH时酶 活力最高。课题名称要表明实验自变量与因变量之间是否有 影响。表格设计要体现自变量、因变量及记录因变量随自变 量变化的数值。 解析 (1)由图可知，在一定范围内木瓜蛋白酶的活力不受 pH的影响，适宜作为食品添加剂。蛋白酶的活力可用单位时 间内底物的减少量或产物的增加量来表示。(2)由题意可知， 为了进一步确定酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH，可 以在题干提供的范围内缩小梯度差，进一步进行实验。 答案 (1)木瓜蛋白酶 在pH 49范围内，木瓜蛋白酶的活力 高且稳定 单位时间内产物增加(单位时间内反应底物减少) (2)课题名称：探究酶保护剂的最佳浓度和提取液的最适pH 实验结果记录表 提取液的pH 酶保护剂浓护剂浓 度(mol/L) 6.06.5 7.0 7.5 8.0 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 底物的减少量 (或产产物的产产生量) 5(2012新课标全国卷)为了探究6BA和IAA对某菊花品种 茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在MS培养基中加入 6BA和IAA，配制成四种培养基(见下表)，灭菌后分别接种 数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体，在适宜条 件下培养一段时间后，统计再生丛芽外植体的比率(m)，以及 再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)，结果如下表。 培养基编编号浓浓度/mgL1m/%n/个 6BAIAA 10.5076.73.1 30.266.75.3 40.560.05.0 回答下列问题： (1)按照植物的需求量，培养基中无机盐的元素可分为_和 _两类。上述培养基中，6BA属于_类生长调节 剂。 (2)在该实验中，自变量是_，因变量是_，自变 量的取值范 围是_。 (3)从实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是_号培 养基。 (4)为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入_( 填“6BA”或“1AA”)。 命题立意 本题考查植物组织培养的相关知识。 知识依托 植物组织培养的培养基要满足植物细胞生 长发育所需要的各种营养要求，同时还要提供植物生长调 节剂。植物生长调节剂的种类、用量影响植物细胞的脱 分化和再分化过程。 解析 植物组织培养所用的培养基的主要成分有无机盐(大量 元素和微量元素)、有机物，常常还需要添加植物激素。根据实 验结果可知，本实验所用培养基中加入的6BA属于细胞分裂素 类生长调节剂。根据表中所列数据及实验结果可知，本实验自 变量是IAA浓度，其取值范围是00.5 mgL1，因变量是再生 丛芽外植体的比率(m)和再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)。当 生长素用量与细胞分裂素用量比值高时，有利于根的分化，所 以为了诱导菊花试管苗生根，培养基中一般不加入6BA。 答案 (1)大量元素 微量元素 细胞分裂素 (2)IAA浓度 再 生丛芽外植体的比率(m)和再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n) 00.5 mgL1 (3)1 (4)6BA 1从考查内容上看，主要集中在对酶在生活生产中的应 用、酶的固定化、植物组织培养操作及生物组织中特定成分提 取操作四个知识内容上。 2从考查角度上看，联系生活生产实际，结合酶的特性 以实验探究与分析的形式考查酶的应用；以现代科学研究为背 景，在植物组织培养方面进行命题。联系人类生活与健康，在 生物组织中特定成分提取与鉴定方面进行命题。 3从命题趋势上看，预计2013年高考仍很可能趋向于以 生产生活素材为背景，对酶的应用、特定成分提取分离、植物 组织培养进行命题。 例1 为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉 分成3等份，进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶 ，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其 他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。 酶的应用 水温/1020304050 组别组别甲 乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙 清除血 渍时间渍时间 /min 6 7 668852518336347711126891167 清除油 渍时间渍时间 /min 9 3 789587639182468575277769868 (1)提高洗衣粉去污能力的方法有_。甲组 在洗衣粉中加入了_。乙组在洗衣粉中加入了_ 。 (2)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有_。 (3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80时洗涤同一种污渍 ，请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。_。 (4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，遇水后 包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这 是否运用了酶的固定化技术及其理由。_。 解析 通过表格数据获取有效的解题信息是解本题的关 键。通过表格比较容易得出：在1050的范围内，随着温度 的升高，酶的去污能力增强；加入酶的洗衣粉的去污能力比未 加酶的强。血渍中主要成分是血红蛋白，油渍中主要成分是脂 肪，根据甲、乙两组去除血渍和油渍的能力比较，能够得出甲 组加入了蛋白酶，乙组加入了蛋白酶和脂肪酶。两组去污能力 的差异也正好说明酶具有专一性。酶在高温的情况下会变性失 活，因此甲、乙、丙3组在水温为80时，效果一样。酶的固 定化技术是要把酶固定在不溶于水的载体上，且具有重复利用 的特点。 答案 (1)加酶和适当提高温度 蛋白酶 蛋白酶和 脂肪酶 (2)专一性 (3)没有差异，因为高温使酶失活 (4)未运用酶的固定化技术，因为酶未固定在不溶于水的载 体上，也不能重复利用 1酶在食品制造和洗涤等方面的应用 (1)纤维素酶与果胶酶： 组组成作用 纤维纤维 素酶 C1酶Cx酶葡萄糖苷酶 纤维纤维 素在C1酶、Cx酶的 作用下分解成纤维纤维 二糖， 再在葡萄糖苷酶的作用下 将纤维纤维 二糖分解为为葡萄 糖 果胶酶 多聚半乳糖醛醛酸酶果胶 分解酶果胶酯酯酶 都能将不溶性果胶分解成 可溶性半乳糖醛醛酸 (2)加酶洗衣粉： 概念：指含酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有蛋 白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶四类。 洗涤原理： 种类类洗涤涤原理洗涤涤的物质质种类类 蛋白 酶 可将蛋白质质水解为为易溶解 或分散于洗涤涤液中的小分 子的肽肽或氨基酸 血渍渍、奶渍渍及各种食品类类 的蛋白质污质污 垢 脂肪 酶 把脂肪水解为较为较 易溶解的 甘油和脂肪酸 食品的油渍渍、人体皮脂、 口红红 种类类洗涤涤原理洗涤涤的物 质质种类类 淀粉 酶 能使淀粉分解为为可溶性的麦芽糖、葡萄糖 来自面条 等的污污垢 纤纤 维维素 酶 使纤维纤维 的结结构变变得蓬松，从而使渗入到纤纤 维维深处处的尘尘土和污污垢能够够与洗衣粉充分接 触，达到更好的去污污效果 2固定化酶和固定化细胞的比较 项项目固定化酶固定化细细胞 常用 方法 化学结结合法、物理吸附法包埋法 优优点 可反复使用； 有利于工艺艺的连续连续 化、 管道化，同时时降低了生产产 成本 可以连续发连续发 酵，节约节约 成本；保持酶在细细胞内 的原始状况，增加了酶的 稳稳定性；操作容易 不足 酶在固定化时时活力有所 损损失； 不适用于多酶反应应 细细胞膜、细细胞壁会阻碍底 物的渗透和扩扩散，降低反 应应效率 1某学生进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的课题 研究。他的实验设计如下： 设置2组实验，分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉 2组实验的洗衣粉用量、被洗涤的衣物量、衣物质地、污 染物性质和量、被污染的时间、洗涤时间、洗涤方式等全 部设置为相同 根据污渍去除程度得出结果 对这个实验的评价，正确的是( ) A未设置对照实验 B无关变量设置太多 C没有自变量 D因变量不能描述 解析：选 实验课题是“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效 果”，因此设置的2组实验应该是：一组用普通洗衣粉作对照组 ，另一组用加酶洗衣粉作实验组。如果设置3组也正确，一组 用普通洗衣粉作对照组，实验组设置使用蛋白酶洗衣粉和复合 酶洗衣粉。 A 2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 解析：选 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接触面积，搅拌可以达到此目的，而 换大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。如果反应物足够多，增加 反应物不改变反应速率。 D 例2 (2011海南高考)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_。 生物组织中特定成分的提取与分离 解析 (1)薄荷油挥发性强，薄荷叶在干燥过程中，薄 荷油因挥发含量降低。(2)因薄荷油易溶于石油醚、酒精等有 机溶剂，故用萃取法提取薄荷油时，采用的溶剂为有机溶剂 。(3)向通过水蒸气蒸馏得到的油水混合物中加入NaCl后， 增加水的密度，有利于油层和水层的分离。常用分液漏斗将 水、油分离。向分离出的油层中加无水硫酸钠的作用是除去 少量的水，用过滤的方法除去薄荷油中的硫酸钠。 答案 (1)鲜 鲜叶比干叶的薄荷油含量高(其他合理答 案也可) (2)有机溶剂 薄荷油溶于有机溶剂，而不溶水于 (3)增加水层的密度，有利于油层和水层的分离 分液漏 斗 除去少量的水 过滤 1不同物质的提取分离方法 提取方法方法步骤骤适用范围围 水蒸气 蒸馏馏 水蒸气蒸馏馏、分离油 层层、除水过滤过滤 适用于提取玫瑰油、薄荷油 等挥发挥发 性强的芳香油 压压榨法 石灰水浸泡、漂洗、 压压榨、过滤过滤 、静置 、再次过滤过滤 适用于柑橘、柠柠檬等易焦糊 原料的提取 有机溶剂剂 萃取 粉碎、干燥、萃取、 过滤过滤 、浓缩浓缩 适用范围围广，要求原料的颗颗 粒要尽可能细细小，能充分浸 泡在有机溶剂剂中 2DNA与蛋白质提取的比较 提取 物 质质 提取方 法 提取原理步骤骤 DN A 盐盐析法 DNA在不同浓浓度的 NaCl溶液中溶解度不同 DNA不溶于酒精，但 某些化合物溶于酒精 溶解在2 mol/L的 NaCl溶液中NaCl溶 液加水稀释释到0.14 mol/L，使DNA析出、 过滤过滤 加入冷酒精析 出 血 红红 蛋白 凝胶色 谱谱法、 电电泳法 根据相对对分子质质量的 大小各种分子带电带电 性 质质的差异以及分子本身 大小、性状的不同 样样品处处理 粗提取 纯纯化 纯纯度鉴鉴定 3有关植物芳香油的提取方法叙述正确的是( ) 植物芳香油具有较强的挥发性，能随水蒸气蒸发，因此 可利用蒸馏法提取 压榨法是利用机械压力榨出芳香油 将新鲜的植物材料浸泡在用于萃取的有机溶剂中，然后 蒸去溶剂，即可获得植物芳香油，此为萃取法 A B C D 解析：选 植物芳香油是有机物，利用其溶解性的特点 ，可用多种方法提取。若使用萃取法，原料应粉碎且干燥 后浸泡于有机溶剂，然后蒸发出有机溶剂。 A 4下列关于“DNA的粗提取和鉴定”实验的叙述中，正确的 是 ( ) A用鸡血作为材料，原因是鸡血红细胞有细胞核，其他 动物红细胞没有细胞核 B用不同浓度的NaCl溶液进行DNA粗提取，原因是 DNA在其中溶解度不同 C用酒精进行提纯，原因是DNA溶于酒精，蛋白质不溶 于酒精 D用二苯胺试剂进行鉴定，原因是DNA溶液中加入二苯 胺试剂即呈蓝色 解析：选 只有哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核；DNA 不溶于酒精，蛋白质溶于酒精，所以可用冷却的酒精来对 DNA进行提纯；DNA溶液中加入二苯胺试剂后要在沸水浴加 热的情况下才能出现蓝色。 B 例3 药用植物是一类具有特殊用途的经济植物，对人 类健康具有重要的医疗和保健作用。药用植物的品种改良工作 引起了科研人员的重视。请回答下列问题： (1)科研人员用花粉培养出单倍体植株，此实验的原理是 利用了_。为鉴定单倍体植株，可制作 _进行染色体观察。 (2)川芎易受病毒侵染造成大幅度减产，日本学者用川芎 的_作为外植体进行脱毒培养，在适宜浓度的_诱 导下，外植体经_和_形成脱毒川芎。 植物组织培养 (3)科研人员试图通过_技术将中药柴胡的药效成分 基因转入胡萝卜。他们将柴胡的原生质体与胡萝卜原生质体进 行融合，通过组织培养最终获得了再生愈伤组织。 (4)莨菪中分离得到的天仙子胺6羧化酶基因转入颠茄中， 转基因植株能够产生大量的东莨菪碱。这项技术的应用在一定 程度上打破了种间的_。若从分子水平上检测天仙子胺 6羧化酶基因是否成功在颠茄细胞中转录，可采用_技 术，用放射性同位素标记的基因探针与_进行杂交。 解析 (1)利用花粉细胞的全能性能培养出单倍体植株，可制 作临时装片进行染色体观察。(2)可以培养植物的茎尖和芽尖得到无 病毒植株，在进行植物组织培养时，培养基中需加入生长素和细胞 分裂素，经过脱分化和再分化形成脱毒苗。(3)可以通过植物体细胞 杂交技术将柴胡的原生质体与胡萝卜原生质体进行融合。(4)基因工 程可以打破种间的生殖隔离，可以通过核酸分子杂交技术，利用放 射性同位素标记的目的基因与mRNA杂交。 答案 (1)植物(生殖)细胞的全能性 临时装片 (2)茎尖(或芽尖) 生长素和细胞分裂素(或植物激素) 脱分化 再分化 (3)体细胞杂交 (4)生殖隔离(或杂交不亲和性) 核酸分子(或核酸)杂交 mRNA 植物激素与组织培养 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，其作用及特点为： 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： 使用顺顺序实验结实验结 果 先使用生长长素，后使用细细胞 分裂素 有利于细细胞分裂，但细细胞 不分化 先使用细细胞分裂素，后使用 生长长素 细细胞既分裂又分化 同时时使用分化频频率提高 5下列有关植物组织培养的叙述，正确的是( ) A愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞 B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 C用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工 种子 D植物耐盐突变体可通过添加适量 NaCl 的培养基培养筛 选而获得 解析：选 愈伤组织是一团排列疏松而无规则，高度液泡 化的呈无定形状态的薄壁细胞，不具有特定的结构和功能。 二倍体植株的花粉中只含一个染色体组，培养得到的个体为 单倍体，高度不育，其幼苗需用秋水仙素处理后才能稳定遗 传；愈伤组织不能用于制备人工种子。用特定的选择培养基 可筛选出所需要的突变体类型。 D 6下图是利