全国版高考生物一轮复习第九单元生物技术实践专题二十四生物技术在其他方面的应用备考练含解.docx

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全国版高考生物一轮复习第九单元生物技术实践专题二十四生物技术在其他方面的应用备考练含解

专题二十四　生物技术在其他方面的应用

考点　特定成分的提取和分离

[2017海南,30,15分]绿藻A是某种单细胞绿藻,能够合成物质W。

某小组为探究氮营养缺乏对绿藻A增殖及物质W累积的影响,将等量的绿藻A分别接种在氮营养缺乏（实验组）和氮营养正常（对照组）的两瓶培养液中,并在适宜温度和一定光强下培养。

定时取样并检测细胞浓度和物质W的含量,结果如图。

　　　　　　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　　乙

（1）从图甲可知,在氮营养正常培养液的瓶中,绿藻A的种群增长曲线呈　　　　　型。

（2）综合图甲和图乙的信息可知,在生产上,若要用少量的绿藻A获得尽可能多的物质W,可以采取的措施是　　　　　　。

（3）若物质W是类胡萝卜素,根据类胡萝卜素不易挥发和易溶于有机溶剂的特点,应选择的提取方法是　　　　。

用纸层析法可以将类胡萝卜素与叶绿素分开,纸层析法分离的原理是　。

（4）在以上研究的基础上,某人拟设计实验进一步研究氮营养缺乏程度对物质W积累的影响,则该实验的自变量是

　　　　　　　　　　　。

（5）与在光照条件下相比,若要使绿藻A在黑暗条件下增殖,需要为其提供　　　　（填“葡萄糖”或“纤维素”）作为营养物质,原因是　。

以实验为切入点,将必修与选修知识结合在一起进行综合考查是近几年高考命题的常见形式,预计这种形式在以后的高考中还会出现。

本题结合种群的增长曲线、光合作用和呼吸作用等知识考查实验结果分析、类胡萝卜素的提取和分离、实验变量分析等相关知识,突出对考生综合运用能力的考查,落实科学思维和科学探究等核心素养的考查。

考点1　酶的研究与应用

考法1酶的研究与应用分析

命题角度1　实验探究果胶酶在果汁生产中的应用

1[2015海南,30,15分]生产果汁时,用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。

回答下列相关问题:

（1）某同学用三种来源的果胶酶进行三组实验,各组实验除酶的来源不同外,其他条件都相同,测定各组的出汁量,据此计算各组果胶酶活性的平均值并进行比较。

这一实验的目的是　　　　　　　　。

（2）现有一种新分离出来的果胶酶,为探究其最适温度,某同学设计了如下实验:

取试管16支,分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液,混匀,平均分为4组,分别置于0℃、5℃、10℃、40℃下保温相同时间,然后,测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。

该实验温度设置的不足之处有　　　　和　　　　　　　　 

（3）某同学取5组试管（A~E）分别加入等量的同种果泥,在A、B、C、D4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶,然后,补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同;E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。

将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后,测定各组的出汁量。

通过A~D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。

本实验中,若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量,E组设计　　　　（填“能”或“不能”）达到目的,其原因是　　　　　　　　　　　　　。

（1）根据题意,用三种不同来源的果胶酶进行三组实验,自变量为酶的来源,其他条件为无关变量,应保持相同且适宜,测定的各组出汁量反映果胶酶的活性,即因变量,所以该实验的目的是比较不同来源的果胶酶的活性。

（2）根据实验设计可知,该实验的目的是探究果胶酶的最适温度,所以自变量是温度,因变量是果胶酶的活性,用出汁量进行衡量,相等时间内出汁量越多则果胶酶活性越高。

该实验方案中,温度应该在常温左右设置系列温度梯度且温度差值应相等,如4组的温度可分别设置为10℃、20℃、30℃、40℃。

（3）根据题意,本实验的自变量是果胶酶的量,因变量是出汁量,对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则。

若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量,则E组也应加入缓冲液,并使试管中液体体积与实验组相同。

（1）比较不同来源果胶酶的活性（其他合理答案也可）　

（2）温度范围设置不合理　温度梯度设置不合理（其他合理答案也可）　（3）不能　未加入缓冲液（其他合理答案也可）

命题角度2　加酶洗衣粉在洗涤中的应用探究

2[2016海南,30,15分]回答下列问题:

（1）蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。

通常,用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时,不应该使用开水,原因是

　　　　　。

 若要去除衣服上的血渍,应选择含有　　　　（填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”）的碱性洗衣粉,理由是

　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）某同学为了洗去衣服上的油渍,洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶,该同学的做法　　　　（填“合理”或“不合理”）,理由是　。

（3）已知溶液的pH可以影响酶的活性,请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中　　　　（填“羧基和氨基”“氨基和甲基”“羧基和甲基”或“甲基和甲基”）等基团的解离状态。

（1）新鲜血迹中富含蛋白质,而开水温度较高,会使蛋白质变性沉淀,从而难以清洗。

若要去除衣服上的血渍,应选择含有蛋白酶丙的碱性洗衣粉,因为题图中显示,碱性条件下只有蛋白酶丙有活性。

（2）在蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶的做法不合理,因为脂肪酶的化学本质是蛋白质,蛋白酶可降解脂肪酶。

（3）pH影响蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中羧基和氨基的解离状态。

（1）开水使蛋白质变性而沉淀,难以清洗　蛋白酶丙　碱性条件下只有蛋白酶丙有活性　

（2）不合理　蛋白酶会降解脂肪酶　（3）羧基和氨基

命题角度3　固定化酶和固定化细胞的应用分析

3[2016江苏,29,9分]为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响,以及固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验,流程及结果如图所示。

请回答下列问题:

图1

图2

（1）实验中的海藻酸钠作用是　　　,CaCl2的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物,并保持绿球藻活性,宜采用　　　洗涤。

图1中1.0%海藻酸钠组培养24h后,移去凝胶球,溶液呈绿色,原因是　　　　　　　　　　　　。

（3）为探索固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,应选用浓度为　　　海藻酸钠制备凝胶球。

（4）图2中空白凝胶球组Zn2+浓度下降的原因是　　　　　　　　　　　。

结合图1和图2分析,固定化藻的实验组24~48h间Zn2+浓度下降速度较快的主要原因是　　　　　　　　　　　　;72~96h间Zn2+浓度下降速度较慢的原因有　　　　　　　　　　　　。

（1）实验中的海藻酸钠的作用是包埋绿球藻（包埋剂）,而CaCl2的作用是与海藻酸钠反应形成凝胶球（凝固剂）。

（2）为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物,并保持绿球藻活性,宜采用培养液或生理盐水来洗涤。

图1中1.0%海藻酸钠组培养24h后,移去凝胶球,溶液呈绿色的原因是海藻酸钠浓度过低。

（3）从图1看:

当海藻酸钠浓度为2.0%时,绿球藻数量比其他浓度时多,所以要探索固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,宜选用浓度为2.0%的海藻酸钠制备凝胶球。

（4）从图2中看,随着培养时间的延长,空白凝胶球组的Zn2+浓度也下降,原因是凝胶可以吸附Zn2+。

从图1可以看出,24~48h间绿球藻增殖速度快,从而使得固定化藻实验组在24~48h间Zn2+浓度下降速度较快;72~96h间绿球藻增殖速度减慢,再加上培养液中Zn2+浓度较低,故72~96h间Zn2+浓度下降速度较慢。

（1）包埋绿球藻（包埋剂）　与海藻酸钠反应形成凝胶球（凝固剂）　

（2）培养液（生理盐水）　海藻酸钠浓度过低（凝胶球孔径过大）　（3）2.0%　（4）凝胶吸附Zn2+　绿球藻生长（增殖）速度快　绿球藻生长（增殖）速度减慢,溶液中Zn2+浓度较低

　1.[2020山西太原名校模拟,15分]研究小组以橘子为材料,进行精油提取和果汁制取,其中果汁的制取流程如下。

果汁→瞬间高温消毒（90℃）→酶处理（45℃,1~3h）→分离→过滤浓缩→瞬间高温消毒（90℃）→成品。

（1）利用橘子皮提取橘皮精油时一般不采用水蒸气蒸馏而采用压榨法,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

为提高出油率,应进行的处理是　　　　　　　　　　　。

（2）制作过程中需要进行瞬间高温消毒,与煮沸消毒法相比,这种方法的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）加入果胶酶进行酶处理的目的是　　　　　　　　　　。

工业生产中将果胶酶进行固定化,与直接使用游离的果胶酶相比,此方法的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答两点）。

（4）在进行果胶酶固定化时,应该控制CaCl2溶液和　　　　　　　　　　的浓度,以获得孔径大小合适、包埋效果良好的凝胶珠。

实验发现,制备时含过多果胶酶的凝胶珠成品催化效果反而下降,请从单个酶分子如何发挥作用的角度解释其原因:

　  。

考点2　特定成分的提取和分离

考法2生物体中有效成分的提取分析

命题角度4　植物有效成分的提取

4[2017全国卷Ⅲ,37,15分]绿色植物甲含有物质W,该物质为无色针状晶体,易溶于极性有机溶剂,难溶于水,且受热、受潮易分解。

其提取流程为:

植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏（含回收溶剂）→重结晶→成品。

回答下列问题:

（1）在提取物质W时,最好应选用的一种原料是　　　　（填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”）的植物甲,不宜选用其他两种的原因是　。

（2）提取物质W时,振荡的作用是　　　　。

（3）活性炭具有很强的吸附能力,在提取过程中,用活性炭处理提取液的目的是　　　　。

（4）现有丙酮（沸点56℃）、乙醇（沸点约78℃）两种溶剂,在提取物质W时,应选用丙酮作为提取剂,理由是

　　　　　　　　　　　。

（5）该实验操作过程中应注意的事项是　　　　　　　　　　　　（答出两点即可）。

（1）依据题干信息,物质W受热、受潮易分解,因此不宜选择高温烘干,而新鲜的植物甲含水量高,用于提取的极性有机溶剂会被水稀释,进而降低对物质W的提取效果,故不应选用新鲜的植物甲。

（2）提取物质W时,振荡可以使原料和所加有机溶剂充分混匀。

（3）利用活性炭的吸附能力,可以去除提取液中植物甲所含的色素,从而得到较为纯净的物质W与有机溶剂的混合物。

（4）丙酮沸点低于乙醇,蒸馏时物质W分解较少。

（5）物质W容易受热分解,因此蒸馏操作适宜在较低的温度下进行,同时因实验中使用了有机溶剂,要注意防火。

（1）晾干　高温烘干过程中,植物甲中的物质W易被破坏;新鲜的植物甲含水量高,用于提取的极性有机溶剂会被水稀释,进而降低对物质W的提取效果　

（2）使原料和溶剂充分混匀　（3）去除提取液中的色素　（4）丙酮沸点低于乙醇,蒸馏时物质W分解较少　（5）在温度较低的情况下操作,防火

命题角度5　胡萝卜素的提取和鉴定

5　[2015新课标全国卷Ⅱ,39,15分]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“α-胡萝卜素”“β-胡萝卜素”或“γ-胡萝卜素”）,该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子　　　　,后者缺乏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,不选用另外一种的理由是　　　　　。