高考生物一轮总复习 专题3 生物技术在其他方面的应用配套课件 新人教版选修1.ppt

专题3生物技术在其他方面的应用 知识梳理 一 酶活力的测定1 酶的活性 1 概念 酶催化一定 的能力 2 表示方法 反应速度 单位时间内 单位体积中反应物的 或产物的 2 影响酶活性的因素 等 3 探究温度和ph对酶活性影响的思路 1 探究最适ph 在一恒定温度下 通过设置 来确定 2 探究最适温度 在一恒定的ph下 通过设置 来确定 化学反应 减少量 增加量 温度 ph和酶的抑制剂 ph梯度 温度梯度 二 酵母细胞的固定化1 固定化酶 1 原理 将酶固定在 上 使酶既易催化 又利于 可以重复利用 2 高果糖浆的生产反应原理 葡萄糖果糖 颗粒状的载体 回收 葡萄糖异构 2 固定化细胞技术 1 方法 化学结合法 2 操作流程 配制cacl2溶液 配制海藻酸钠溶液 海藻酸钠溶液 活化 包埋法 物理吸附法 三 多聚酶链式反应扩增dna片段1 pcr原理 dna 即 复制 解体 降温 2 pcr反应过程 变性 90 复性 50 引物 延伸 72 dna聚合酶 3 pcr反应特点 只能特异地复制处于 之间的dna序列 使这段固定长度的序列呈 扩增 dna聚合酶 两个引物 指数 四 血红蛋白的提取和分离 血红蛋白的释放 粗分离 透析 相对分子质量较 小 凝胶色谱法 sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳 盲点判断 1 2009 江苏高考t3d 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 2 在制备固定化酵母细胞过程中必须进行无菌操作 3 2013 广东高考t28 pcr扩增与体内dna复制不同 前者通过高温解开双链 后者通过解旋酶解开双链 4 2013 北京高考t5d pcr呈指数扩增dna片段是因为上一轮反应产物可作为下一轮反应模板 5 电泳过程中 蛋白质分子的移动速度与分子本身的大小和形状无关 而与所带电荷的差异有关 6 凝胶色谱法分离蛋白质过程中 相对分子质量较大的蛋白质较相对分子质量小的蛋白质先洗脱出来 盲点判断点拨 1 利用固定化酵母细胞进行发酵时 糖类的作用不只是作为反应底物 同时也是酵母细胞进行呼吸作用的能源物质 2 固定化酵母细胞必须固定活细胞 其活性的维持需要适宜的环境因素 如温度 ph等 还需要尽量减少其他微生物的竞争 以最大限度地保证固定化细胞的使用寿命 3 pcr是体外dna复制 利用高温解旋代替解旋酶的作用 利用耐高温的taqdna聚合酶代替普通dna聚合酶的作用 4 pcr扩增dna片段时上一轮反应的产物可以继续作为下一轮反应的模板 使得两条引物之间的dna序列呈指数增长 5 电泳分离蛋白质利用了不同蛋白质分子在形状 大小 带电性质等方面的差异导致的不同蛋白质在迁移方向 速度上的不同达到分离的目的 6 相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道 只能在凝胶外部移动 路程较短 移动速度较快 网络概览 考点一固定化技术1 固定化酶与固定化细胞技术的比较 2 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞的比较 高考警示 固定化酵母细胞制备的三个注意事项 1 配制海藻酸钠溶液 要用酒精灯加热 边加热边搅拌 同时注意要用小火或间断加热 2 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 要将溶化好的海藻酸钠溶液先冷却至室温 然后再加入已活化的酵母细胞 防止高温烫伤甚至杀死酵母细胞 3 固定化酵母细胞 要以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的cacl2溶液中 不能注入溶液中 防止形成的凝胶珠形状不规则 通关题组 1 固定化技术方法的比较 下列说法不正确的是 a 固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法 化学结合法和物理吸附法b 固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法c 由于细胞个体大 而酶分子很小 因此细胞多采用物理吸附法固定d 反应物是大分子物质应采用固定化酶 解题指南 解答本题的主要思路为 解析 选c 在酶和细胞的固定化技术中 通常有包埋法 化学结合法和物理吸附法 其中由于酶分子小 又多带电荷 易从多孔性物质中漏出 因此多使用化学结合法与物理吸附法 而细胞个体大 难以被多孔性物质吸附或结合 因而多采用包埋法 互动探究 a项中从操作角度来考虑 你认为固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法对酶活性的影响更小 为什么 提示 固定化细胞技术 一般采用包埋法固定化 将细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中 这样酶受外界影响较小 2 固定化细胞的制备流程 2014 苏州模拟 酵母细胞固定化的实验中 下列实验操作与实验目的不相符的是 a 干酵母加入蒸馏水搅拌均匀后 放置一段时间 使酵母细胞活化b 采用小火或间断加热的方法 防止海藻酸钠发生焦糊c 将活化的酵母细胞加入海藻酸钠溶液 轻轻搅拌 以免产生气泡d 用注射器滴加溶液时要接近cacl2溶液的液面 防止凝胶珠出现 尾巴 解题指南 解题关键 明确固定化酵母细胞的制备流程及相关注意事项 解析 选d 干酵母的活化需要一段时间 加入蒸馏水后 要放置一段时间使其活化 a项正确 海藻酸钠溶解的过程中容易发生焦糊 要边加热边搅拌 且要小火或间断加热 b项正确 海藻酸钠溶液中不能产生气泡 以防止形成的凝胶珠形状不规则 并避免导致固定的酵母细胞较少 c项正确 实验中 为了防止凝胶珠出现 尾巴 注射器应离cacl2溶液的液面远一些 d项错误 互动探究 a项中描述的干酵母会形成芽孢进入休眠状态 该过程是否属于酵母菌的孢子生殖过程 请分析原因 提示 不属于 休眠状态的芽孢是酵母菌的变形体 数量与原酵母菌相等 不属于生物体的增殖过程 解题金手指 海藻酸钠溶液浓度高低对固定化酵母细胞的影响 1 海藻酸钠溶液浓度过高时 混合后的酵母菌与海藻酸钠溶液不易混合均匀 需加大搅拌程度 但因此会形成较多气泡影响品质 同时 海藻酸钠溶液浓度过高会导致向cacl2溶液中滴入时不易形成滴状下落 将很难形成凝胶珠 2 海藻酸钠溶液浓度过低时 使得体系黏度下降 同时羧酸钠基团较少 使得形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量偏少 加固训练 1 图中所示的酶固定化技术中属于包埋法的一组是 a b c d 解析 选d 为物理吸附法 为化学结合法 为包埋法 包埋于网格中 包埋于微胶囊中 2 2014 连云港模拟 下列有关制备固定化酵母细胞的说法 错误的是 a 可根据凝胶珠的颜色和形状检测凝胶珠的质量b 要将酵母细胞活化处理c 制成的凝胶珠上不能出现小孔d 配制的海藻酸钠浓度是本实验的关键 解析 选c 制备固定化酵母细胞时 细胞悬浮在海藻酸钠溶液中 滴进cacl2溶液中 形成凝胶珠 细胞被包埋在凝胶的小孔中 制成固定化细胞 故c错误 考点二pcr技术和分离蛋白质1 细胞内dna复制与pcr技术的比较 2 pcr过程 1 变性 当温度上升到90 以上时 双链dna解聚为单链 2 复性 温度下降到50 左右 两种引物通过碱基互补配对与两条单链dna结合 3 延伸 温度上升到72 左右 溶液中的四种脱氧核苷酸 a t c g 在dna聚合酶的作用下 根据碱基互补配对原则合成新的dna链 3 pcr技术和分离蛋白质的比较 高考警示 pcr技术操作的四个注意事项 1 要进行灭菌操作 为避免外源dna等因素的污染 pcr实验中使用的微量离心管 枪头 缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌 2 移液器枪头每用一次必须更换 在微量离心管中添加反应成分时 每吸取一种试剂后 移液器上的枪头必须更换 3 要确保反应液集中在离心管底部 所有的成分都加入后 盖严离心管口的盖子 用手指轻轻弹击管的侧壁 混匀后离心处理 4 要确保反应成分用量的准确性和程序设置的正当性 用量不当 漏加成分 pcr程序设置不当等 均有可能导致dna片段扩增的失败 通关题组 1 pcr与dna复制的比较 2014 苏州模拟 pcr过程与细胞内的dna复制过程相比 主要有两点不同 它们是 pcr过程需要的引物是人工合成的单链dna或rna pcr过程不需要dna聚合酶 pcr过程中dna的解旋不依靠解旋酶 而是通过对反应温度的控制来实现的 pcr过程中 dna不需要解旋 直接以双链dna为模板进行复制a b c d 解题指南 解答本题的关键 1 明确pcr过程不需要解旋酶 2 掌握pcr过程需要人为添加单链dna或rna作为引物 解析 选c pcr过程与细胞内的dna复制过程相比较 主要有两点不同 1 pcr过程需要的引物是人工合成的单链dna或rna 长度通常为20 30个核苷酸 2 pcr过程中 dna解旋不依靠解旋酶 而是通过对反应温度的控制来实现的 2 血红蛋白提取的流程及相关原理 2014 连云港模拟 红细胞含有大量血红蛋白 红细胞的功能主要是由血红蛋白完成的 血红蛋白的主要功能是携带o2或co2 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 根据材料回答下列问题 1 实验前取新鲜血液 要在采血器中预先加入柠檬酸钠 取血回来 马上进行离心 收集血红蛋白溶液 加入柠檬酸钠的目的是 2 在对样品进行处理时 主要包括 血红蛋白的释放 分离血红蛋白溶液 透析等步骤 其中透析技术的原理是 3 同学甲利用琼脂糖凝胶电泳技术将得到的蛋白质进行分离 在电泳过程中 影响蛋白质迁移速率的因素包括蛋白质分子的 以及分子的形状等 4 同学乙利用凝胶色谱法进行血红蛋白分离 如图一 他在操作中加样的正确顺序是 在执行图一中 所示操作时 色谱柱下端连接的尼龙管应该 填 打开 或 关闭 5 图二 图三分别是同学甲 乙利用同一种样品分离得到的结果 则在图三中与图二中蛋白质p对应的是 解题指南 解答本题需注意以下两点 1 明确血红蛋白提取的实验流程和注意事项 2 理解sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质的相关原理 解析 1 加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固 2 对样品的处理包括红细胞的洗涤 血红蛋白的释放 分离血红蛋白溶液 透析等步骤 其中透析的原理是小分子可以自由进出透析袋 半透膜 而大分子不能通过 3 进行琼脂糖凝胶电泳时 影响蛋白质迁移速率的因素有蛋白质分子大小 带电性质及分子的形状等 4 正确的加样顺序可依据样品在色谱柱及凝胶层中的渗入量进行分析 可以得出是 同时进行 所示加样时 应关闭下出口 5 sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳装置是垂直的装置 此种电泳方法主要取决于蛋白质相对分子质量的大小 与电荷无关 同时在 极加样 通电后 样 品蛋白质向 极移动 相对分子质量相对小的 移动距离大 因此从图二的电泳结果分析 p比n m移向 极距离大 说明p的相对分子质量相对比较小 因此洗脱出来的时间比较长 符合图三中的丙 答案 1 防止血液凝固 2 红细胞的洗涤小分子可以自由进出透析袋 半透膜 而大分子不能通过 3 大小带电性质 4 关闭 5 丙 互动探究 1 sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳与琼脂糖凝胶电泳分离蛋白质的原理是否完全相同 试分析原因 提示 不是 sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质仅仅取决于组成蛋白质的多肽链的相对分子质量的大小 而琼脂糖凝胶电泳法与蛋白质的分子大小 带电性质及形状有关 2 凝胶色谱法在分离蛋白质时 相对分子质量不同的蛋白质洗脱出来的顺序为什么不同 提示 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 洗脱出来需要的时间长 解题金手指 琼脂糖凝胶电泳与sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳的比较 1 从所用载体上看 琼脂糖凝胶电泳用的载体是琼脂糖凝胶 sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳用的载体是sds 聚丙烯酰胺凝胶 2 从分离原理上看 琼脂糖凝胶电泳利用了蛋白质分子带电性质和分子大小等多方面的差异 sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳仅利用了组成蛋白质的多肽链的相对分子质量的大小的差异 3 从方法优点上看 琼脂糖凝胶电泳操作简单 电泳速度快 样品不需处理 电泳图谱清晰 分辨率高 重复性好 sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳中sds消除了净电荷对迁移率的影响 使电泳迁移速率完全取决于组成蛋白质的多肽链的相对分子质量的大小 加固训练 1 2014 淮南模拟 多聚酶链式反应 pcr 是一种体外迅速扩增dna片段的技术 pcr过程一般经历三十多次下述循环 95 条件下使模板dna变性 解旋 55 条件下复性 引物与dna模板链结合 72 条件下引物链延伸 形成新的脱氧核苷酸链 下列有关pcr过程的叙述 不正确的是 a 变性过程中破坏的是dna分子内碱基对之间的氢键 也可利用解旋酶实现b 复性过程中引物与dna模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的 c 延伸过程中需要dna聚合酶 atp 四种核糖核苷酸d pcr与细胞内dna复制相比 其所需要酶的最适温度较高 解析 选c pcr一般要经历三十多次循环 每次循环可以分为变性 复性和延伸三步 从第二轮循环开始 上一次循环的产物也作为模板参与反应 并且由引物 延伸而成的dna单链会与引物 结合 进行dna的延伸 dna变性 90 以上 双链dna模板在高温下 氢键断裂 形成单链dna 复性 50 左右 系统温度降低 引物与dna模板结合 形成局部双链 延伸 72 左右 在taqdna聚合酶 在72 左右活性最高 的作用下 以四种脱氧核苷酸为原料 从引物的3 端开始延伸 合成与模板链互补的dna链 2 2014 泰州模拟 下列有关提取和分离血红蛋白的叙述中 不正确的是 a 样品的处理就是通过一系列操作收集到血红蛋白溶液b 通过透析可以去除样品中相对分子质量较大的杂质 此为样品的粗提取c 可以通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂质蛋白除去 即样品的纯化d 可以通过sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血红蛋白的纯度 解析 选b 样品处理是洗涤红细胞 使血红蛋白释放出来 通过离心法得到血红蛋白溶液 透析袋能使小分子自由进出 大分子留在袋内 这样可以去除样品中相对分子质量较小的杂质 当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时 这些蛋白质分子就可以分离开 判断纯化的蛋白质是否达到要求 通常用sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳法对蛋白质的纯度进行鉴定 1 2013 江苏高考 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 解题指南 解答本题需要注意以下两点 1 明确固定化的对象是细胞还是酶 不同的对象 固定化的方法不同 2 明确酶促反应中存在反馈调节 其产物可以和酶结合 解析 选a 本题考查固定化酶和固定化细胞技术 a项中 固定化酵母细胞使用包埋法 固定化酶适合采用化学结合法和物理吸附法 故正确 b项中 酶促反应的产物积累如ph变化会影响酶的活性 故错误 c项中 酶固定前后专一性不变 故错误 d项中 固定化细胞固定的是一系列酶 可以催化一系列反应 但不能催化各种反应底物的反应 故错误 2 2014 淮南模拟 研究认为 用固定化酶处理污染物是很有前途的 如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂 可用于降解残留在土壤中的有机磷农药 与用微生物降解比 其作用不需要适宜的 a 温度b 水分c phd 营养 解析 选d 固定化酶发挥作用需要的条件有适宜的温度 水分和ph 不需要营养物质 方法技巧 固定化细胞与固定化酶活性维持的条件比较 1 固定化酶固定的是单个的酶 不是生物体 其活性的维持需要适宜的温度 ph等 但不需要提供溶解氧和营养条件 2 固定化细胞固定的必须是活细胞 其活性的维持除了适宜的温度 ph外 还需要溶解氧和营养条件等 3 2014 宿州模拟 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 血红蛋白比相对分子质量较小的杂蛋白移动慢 解析 选d 洗涤的目的是去除杂蛋白以利于后续步骤的分离纯化 使用生理盐水可维持细胞形态 防止破裂 a项正确 哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核与众多的细胞器 提纯时杂蛋白较少 b项正确 血红蛋白是有色蛋白 因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液 如果操作都正确 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 这使得血红蛋白的分离过程非常直观 简化了操作 c项正确 相对分子质量越大的通过凝胶色谱柱的速度越快 d项错误 4 2014 南京模拟 已知某样品中存在甲 乙 丙 丁 戊五种物质 其分子大小 电荷的性质和数量情况如图所示 下列叙述正确的是 a 将样品装入透析袋中透析12h 若分子乙保留在袋内 则分子甲也保留在袋内b 若五种物质为蛋白质 则用凝胶色谱柱分离时 分子甲的移动速度最快c 将样品以2000r min的速度离心10min 若分子戊存在于沉淀中 则分子丙也存在于沉淀中d 若五种物质为蛋白质 用sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质分子 则分子甲和分子戊形成的电泳带相距最远 解题指南 解答本题的关键点 1 明确五种蛋白质在横轴上和纵轴上所表达含义的大小关系 2 掌握各种技术手段发生作用所依据的原理 解析 选c 透析的原理是相对分子质量小的物质能透过半透膜 相对分子质量大的物质不能透过 分子乙保留在袋内 分子甲不一定 a项错误 凝胶色谱柱分离时 相对分子质量小的物质经过的路程长 移动慢 分子甲的移动速度最慢 b项错误 离心时相对分子质量大的物质先沉淀 分子戊沉淀 则分子乙 分子丁 分子丙一定沉淀 c项正确 用sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质时 蛋白质的迁移速率完全取决于分子大小 与原有电荷量无关 所以虽然分子甲和分子戊电荷相差最大 但由于相对分子质量相差最小 故两者形成的电泳带相距最近 d项错误 5 2014 黄山模拟 回答下列有关酵母菌的问题 1 在葡萄酒的自然发酵过程中 酵母菌的来源是 发酵温度一般控制在 在缺氧 的发酵液中 酵母菌可以生长繁殖 而绝大多数其他微生物的生长受到抑制 为了提高果酒品质 可利用法或法对菌种进行纯化 然后将纯净的酵母菌菌种直接加入果汁 2 固定酵母细胞时要将干酵母放入中活化 并将溶化好的溶液冷却至