名师伴你行届高考生物二轮复习专题提能专训1614酶的应用和生物技术在其他方面的应用.docx
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名师伴你行届高考生物二轮复习专题提能专训1614酶的应用和生物技术在其他方面的应用
2015年高考生物二轮专题复习
提能专训（十四） 酶的应用和生物技术
在其他方面的应用
1．通过植物组织培养技术可以快速繁殖、生产药物及培育无病毒的植株等。
如图是植物组织培养的过程，请回答相关问题。
离体的植物器官、组织或细胞①→愈伤组织②→丛芽③→植株④
（1）离体的植物器官、组织或细胞能够被培养成新的植物体的根本原因是__________________________。
植物组织培养技术所用的MS培养基中____________________提供植物细胞生活所必需的无机盐；____________提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压。
（2）利用月季的花药离体培养产生单倍体时，选材非常重要。
一般来说，在______________期花药培养的成功率最高。
为了选择该期的花药，通常选择______________的花蕾。
若要得到可育植株，需要对④进行处理的方法有______________。
（3）若要进行兰花无病毒植株的培育，首先选择兰花的________作为外植体，其原
因是____________________。
从外植体到无病毒植株试管苗，要人为控制细胞的__________和__________过程。
研究人员研究了茎尖外植体大小对苗的成活率和脱毒率的影响，实验结果如图所示：
实验结果表明，茎尖越小，____________，因此脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为________mm。
（4）在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导是至关重要的步骤。
某研究小组以食用稗的成熟胚作为外植体，在基本培养基上研究植物生长调节剂对食用稗愈伤组织诱导率的影响。
实验结果如下表：
培养基代号
愈伤组织诱导率/%
L1
1.0
0
65.41
L2
2.0
0
68.76
L3
3.0
0
91.01
L4
3.0
0.2
54.84
L5
3.0
0.5
57.35
L6
3.0
1.0
51.71
注：
愈伤组织诱导率（%）＝产生愈伤组织的外植体数/接种的外植体总数×100%
从上表可知，在基本培养基中添加较高浓度的__________有利于食用稗的胚形成愈伤组织，而添加________则不利于食用稗的胚形成愈伤组织。
答案：
（1）植物细胞具有全能性 微量元素和大量元素 蔗糖
（2）单核 完全未开放 用秋水仙素处理或进行低温处理 （3）茎尖或根尖分生组织 分生组织分裂快，很少被病毒感染甚至无病毒 脱分化（或去分化） 再分化 脱毒率越高，成活率越低 0.27 （4）2,4－D 6－BA
解析：
（1）外植体能培养成植株是因为植物细胞具有全能性。
植物组织培养技术所用的MS培养基含有微量元素、大量元素、有机物和植物激素等，其中微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐；有机物中的蔗糖提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压。
（2）月季的花药离体培养采用单核期的花粉粒易成功，因为此时花瓣未开，微生物不易侵入，便于消毒。
（3）培育无病毒兰花植株用茎尖或根尖分生组织。
因为分生组织分裂快，很少被病毒侵染，甚至无病毒。
（4）从题表中的诱导率可知添加较高浓度的2,4－D有利于形成愈伤组织，而添加较高浓度的6－BA则不利于愈伤组织的形成。
2．请回答有关果酒制作及固定化细胞的问题。
（1）葡萄汁发酵后是否有酒精产生，可用________来检验，若在酸性条件下液体呈现________色，则证明有酒精产生。
（2）为提高果汁的出汁率及使果汁变得澄清，在果汁生产中常用到________。
（3）利用果汁可以酿制果酒，现为提高果酒的品质及节约生产成本，某厂家已尝试使用固定化细胞技术。
在制备固定化酵母细胞时，常采用下图中的方法________（填出序号及名称）。
采用该方法的原因是______________________________________________________。
（4）制作固定化酵母细胞时，要将已冷却至________的溶化好的海藻酸钠溶液与已________的酵母细胞充分搅拌，经充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和的________溶液中形成凝胶珠。
如果得到的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明______________，如果得到的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则可能的原因是___________________。
答案：
（1）重铬酸钾 灰绿
（2）果胶酶 （3）③包埋法 体积大的细胞难以被吸附或结合，但是它不容易从包埋材料中漏出 （4）室温 活化 CaCl2 海藻酸钠溶液浓度偏低 海藻酸钠溶液浓度偏高（答案合理即可）
解析：
在果汁生产中加入果胶酶，能够提高果汁的出汁率及使果汁变得澄清。
酵母细胞的固定多采用包埋法，采用该种方法的原因是体积大的细胞难以被吸附或结合，但它不容易从包埋材料中漏出；在包埋过程中，如果所用海藻酸钠溶液浓度偏低，则在饱和CaCl2溶液中形成的凝胶珠颜色会过浅、呈白色；如果海藻酸钠溶液浓度偏高，则得到的凝胶珠可能不是圆形或椭圆形的。
3．PCR是一种DNA体外扩增技术。
1988年，PCR仪问世，并被广泛应用于基因扩增和DNA序列测定。
如图是PCR技术示意图，请回答下列问题。
①引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一小段________________。
②将双链DNA____________，使之变性，从而导致____________________。
③引物延伸需提供________________作为原料。
（2）红细胞含有大量血红蛋白，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，血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：
样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定。
请回答下列有关问题：
①样品处理，它包括红细胞的洗涤、__________________、分离血红蛋白溶液。
②收集的血红蛋白溶液在透析袋中经过透析，这就是样品的粗分离。
透析的目的是________________________。
透析的原理是________________________________________________________。
答案：
（1）①单链DNA或RNA ②加热到95℃ 双链DNA分离成两条单链 ③四种脱氧核苷酸
（2）①血红蛋白的释放 ②去除相对分子质量较小的杂质 透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在透析袋内
解析：
（1）考查PCR技术的温度变化、原料、引物等条件。
每次循环的三步：
变性、复性和延伸是PCR的核心过程。
（2）血红蛋白的提纯中，样品处理可分为四步；①红细胞的洗涤，②血红蛋白的释放，③分离血红蛋白溶液，④透析。
4．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10g。
剪碎后分成两组，一组置于20℃、另一组置于－20℃条件下保存24h。
DNA粗提取：
第一步：
将上述材料分别放入研钵中，各加入15mL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10mL滤液，再加入20mL体积分数为95%的冷酒精，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只试管，分别加入等量的2mol/L的NaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测：
在上述试管中各加入4mL二苯胺试剂。
混合均匀后，置于沸水中加热5min，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）该探究性实验的课题名称是_____________。
（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。
①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：
___________________________。
②针对结论1，请给出合理的解释：
_______________。
（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%的冷酒精使DNA析出。
答案：
（1）探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响
（2）DNA断裂 （3）①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA量最多 ②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
解析：
（1）从表格中可以看出，该实验有两个自变量：
材料和温度。
所以该探究性实验的课题名称为探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响。
低温抑制了相关酶的活性，DNA降解速度慢，提取的DNA较多。
（2）第二步中用玻璃棒搅拌的目的是获取DNA絮状物，若速度太快，易造成DNA断裂。
（3）本实验的结论可从两个方面来考虑：
①相同材料在不同温度下的结论；②不同材料在相同温度下的结论。
（4）氯仿能使蛋白质变性，而对DNA影响极小，所以可将第三步获得的溶液与氯仿混合，又因为氯仿密度大于水，所以蛋白质沉淀位于溶液下部，DNA位于上清液中。
5．某同学进行苹果汁制作实验，工艺流程如图所示：
（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________可分解果胶，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分解。
为使果胶完全分解，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。
答案：
（1）消毒 果胶酶 吸附 未被固定的酶等物质
（2）AB 阀1 乙醇 混浊（沉淀） 慢 （3）重复
解析：
（1）在制作工艺中必须对原材料消毒，这样才能保证后续实验的成功。
KMnO4是强氧化剂，可以起到对苹果的消毒作用。
可使果胶分解的物质是果胶酶。
在制备固定化酶时，石英砂具有吸附作用。
为了除去未被固定的酶等物质，需用蒸馏水洗涤固定化柱。
（2）实验中应先制备好固定化酶，再对苹果进行榨汁处理，否则易使果汁污染。
在苹果汁澄清过程中，应将调节阀1关闭，否则在产物中会混入较多的果胶酶。
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乙醇混合，如果出现混浊或沉淀的现象（乙醇对果胶有凝聚作用），说明果胶还没有被完全分解。
为使果胶完全分解，应将流速调慢，以便反应充分进行。
（3）固定化酶的最大优点是可回收重复使用。
6．生物组织中存在多种有机物，不同有机物的提取和鉴定方法不尽相同。
根据所学知识，请回答下列问题。
（1）在香料工业提取的“液体黄金”玫瑰油中，要求不含任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是__________________，理由是玫瑰精油具有______________的性质。
但蒸馏时收集的蒸馏液不是纯的玫瑰精油，原因是_________________。
如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会________（填“增加”或“减少”），原因是_____________________________。
玫瑰精油的提取需大量原料，通常采用______________技术来实现玫瑰的快速繁殖。
（2）请写出用萃取法提取胡萝卜素的实验流程：
_______________________________________________________。
萃取的效率主要取决于______________________，
同时还受到原料颗粒的大小、含水量等条件的影响；在对新鲜胡萝卜进行干燥时，要注意控制________________，否则会导致胡萝卜素分解。
如图是胡萝卜素提取实验的结果示意图，该色素分离的方法是__________________。
A、B、C、D四点中，属于标准样品的样点是__________________。
该实验得出的结论是_______________。
（3）为研究某试管牛的携氧能力，实验员抽取了试管牛的少量血液，并分离出红细胞中的血红蛋白溶液，之后用透析法去除了其中的________杂质，接着可用________法对样品做进一步的分离与纯化，在该分离过程中，相对分子质量较________（填“大”或“小”）的蛋白质分子先从层析柱中被洗脱出来。
答案：
（1）水蒸气蒸馏法 易溶于有机溶剂、难溶于水、化学性质稳定 玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物 减少 部分精油会随水蒸气挥发而流失 植物组织培养
（2）胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素 萃取剂的性质和使用量 温度和时间 纸层析法 A、D 萃取样品中含有β－胡萝卜素 （3）小分子 凝胶色谱 大
7．（2014·江苏高三综合模拟二）某校生物兴趣小组为探究不同浓度果胶酶对澄清苹果汁出汁率的影响，进行了如下实验：
实验步骤：
①制备苹果汁：
将苹果洗净，切成小块，用榨汁机打碎成苹果汁匀浆。
加热苹果汁到100℃，再冷却至50℃左右。
②配制不同浓度的酶液：
取5支10mL的试管，依次编号为2～6号。
分别加入不同量的质量浓度为10g/L的果胶酶溶液，再分别加入苹果酸定容至10mL，获得质量浓度分别为2g/L、4g/L、6g/L、8g/L、10g/L的果胶酶溶液备用。
③降解苹果汁（如图）：
④沉淀：
向上述6只烧杯中添加明胶、活性炭等物质搅拌处理，充分混匀后静置，分别过滤。
用量筒测量澄清滤液（即苹果汁）的体积，记录并处理结果，计算出汁率。
请回答下列问题：
（1）果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原理是_______。
（2）步骤①中，苹果汁先加热到100℃的目的是______________________________________________________。
（3）步骤②中，在2～6号试管中加入10g/L果胶酶溶液的量分别是________；步骤②中，在1号烧杯中加入1mL___________。
（4）根据预期结果，请绘制出澄清苹果汁出汁率与果胶酶浓度之间大致的关系曲线，并在坐标轴上标出澄清苹果汁最高出汁率所需的果胶酶最佳浓度。
答案：
（1）果胶酶能分解果胶，瓦解细胞壁
（2）使苹果汁中的酶失活，防止对实验结果产生干扰 （3）2mL、4mL、6mL、8mL、10mL 苹果酸 （4）如图
解析：
探究不同浓度的果胶酶对澄清苹果汁出汁率的影响实验，涉及了实验的原理、操作中的注意事项以及酶活性与浓度的关系。
植物细胞壁中含有果胶，在制备果汁的过程中，果胶溶于水形成黏稠的液体，使新鲜的苹果汁混浊，利用果胶酶可将果胶水解，苹果汁将变得澄清。
苹果汁本身也含有果胶酶，在实验中将苹果汁加热到100℃的目的是使苹果汁中的酶变性失活，防止影响后面实验的结果。
步骤②中的不同浓度的果胶酶是通过稀释获得的，通过计算可分别得到相应的结果，根据实验的单一变量，对照组添加等量的相应的溶剂——苹果酸。
在底物一定的情况下，酶促反应速率与酶的浓度呈正相关，达到一定浓度后，酶浓度再增加，酶促反应速率不再发生变化。
故最初达到最大反应速率的浓度即最佳浓度。
8．酵母菌与人们的日常生活密切相关，也是现代生物技术研究常用的模式生物，某生物兴趣小组对此进行了下列研究。
请你根据他们的研究内容回答问题。
Ⅰ.酵母细胞的固定化
（1）在制备固定化酵母细胞的过程中，溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温，才能加入已活化的酵母菌，原因是___________。
（2）如果在CaCl2溶液中形成的凝胶珠颜色过浅，说明________。
（3）本实验所用的固定化技术是包埋法，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是______________________。
（4）利用固定化酵母细胞进行酒精发酵，与直接接种酵母菌相比较有哪些优点？
____________________。
（说出一点即可）
Ⅱ.利用酵母菌制作果酒
（1）在葡萄酒的自然发酵过程中，酵母菌的来源是____________________________________________________。
（2）酵母菌异化作用的类型是________；利用酵母菌制作果酒的原理可用反应式_________________表示。
（3）工厂化生产果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，采取的措施是__________________。
（4）果汁发酵后是否有酒精产生，可用__________________来检验。
答案：
Ⅰ.
（1）防止高温杀死酵母菌
（2）固定化酵母细胞数目较少 （3）酶分子很小，容易从包埋材料中漏出 （4）能多次重复利用，降低生产成本 Ⅱ.
（1）附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
（2）兼性厌氧型 C6H12O6
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量'（3）直接在果汁中加入人工培养的酵母菌'（4）酸性重铬酸钾溶液
9．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
（1）外植体经组织培养最终可以形成一个完整植株，这一过程体现了植物细胞的________。
其中过程①为________，过程②为________。
（2）影响植物组织培养的因素除植物体自身原因、植物激素用量及比值等因素外，还与环境条件有密切关系，包括：
营养物质、________、________、光照等。
（3）愈伤组织的细胞排列疏松无规则，是一种高度______的薄壁细胞，愈伤组织形成芽、根的过程与培养基中________与________（植物激素）的比例有密切关系，该比值较高时有利于根的分化，抑制芽的形成。
答案：
（1）全能性 脱分化 再分化
（2）温度 pH（可以调换位置） （3）液泡化 生长素 细胞分裂素
解析：
（1）植物组织培养的过程体现了植物细胞的全能性，外植体经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织再分化形成芽、根等。
（2）影响植物组织培养的外界因素包括环境温度、pH及光照等。
（3）愈伤组织是高度液泡化的薄壁细胞，在愈伤组织形成芽、根的过程中，与培养基中的生长素和细胞分裂素的比例密切相关。
10．（2014·河南省洛阳市统一考试）去年我国某地由于柑橘大实蝇的危害，橘农遭受了很大损失，当地政府想办法帮助橘农减少损失。
（1）植物芳香油的提取方法有________、________和萃取等，一般提取橘皮精油的方法是________法。
（2）橘皮精油的特点是________________。
（3）科研人员发现一株橘树有抗虫性状，利用其花药进行单倍体育种，花粉植株诱导成功受多种因素影响，其中材料的选择与________是主要因素。
选择花粉发育至________期的花药培养成功率最高。
确定花粉发育时期最常用的方法是：
________法，某些植物的花粉不易着色，需采用________法。
（4）花药离体培养时，常用的培养基为________。
答案：
（1）蒸馏 压榨 压榨
（2）无色透明，具有诱人的橘香味 （3）培养基的组成 单核 醋酸洋红 焙花青－铬矾 （4）MS培养基
11．（2014·江西协作体联考）辣椒素是一种生物碱，大量存在于辣椒属植物果实的果皮中，现在被广泛用于食品保健、医药工业等领域。
辣椒素的获得途径如图所示，请据此回答下列问题：
（1）为培养无毒苗，一般采用辣椒的________等部位作外植体。
接种2～5d后，若发现外植体边缘局部被污染，原因可能是______________________________________________________。
（2）图中过程①常常需要添加________，以利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。
在过程②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_____________________。
（3）图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的______和________过程。
（4）若外植体来源于未成熟花粉，所得完整植株需用________（填试剂名称）处理，才能使其结实，产生后代。
一般来说选用________期的花粉成功率最高。
答案：
（1）茎尖 外植体消毒不彻底
（2）植物激素 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 （3）脱分化 再分化 （4）秋水仙素 单核
解析：
（1）无毒苗也称为脱毒苗，是指用茎尖等新生组织经组织培养技术得到的幼苗。
（2）植物激素中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。
培养基中如果细胞分裂素和生长素的用量比值高
时，则有利于芽的分化，抑制根的形成。
（3）外植体经过脱分化形成愈伤组织，经过再分化形成根、芽。
（4）花药经离体培养后得到的是单倍体，要经过秋水仙素处理才能用于生产实践。
选择单核期的花药进行离体培养容易成功。
12．（2014·陕西五校联考）玫瑰精油被称为“液体黄金”，是世界香料工业不可取代的原料。
提取玫瑰精油的实验流程如图甲所示，请回答问题：
（1）提取玫瑰精油通常采用水蒸气蒸馏法，原理是利用________将其携带出来。
（2）图中A表示________过程，缺少该步骤会导致精油提取量减少，原因是__________________。
B表示________。
（3）在油水混合物中加入NaCl的目的是__________。
在分离出的油层中加入无水Na2SO4的目的是________。
（4）玫瑰花中玫瑰精油的相对含量随花发育时期的变化趋势如图乙所示。
分析提取玫瑰油时采摘花的最合适时间为第________天左右。
（5）玫瑰精油的提取需大量原料，通常采用________技术实现玫瑰的快速繁殖。
答案：
（1）水蒸气
（2）冷凝 部分精油会随水蒸气挥发而流失 分离油层 （3）加速油水分层 吸收多余的水分 （4）a （5）植物组织培养
解析：
（1）水蒸气蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物。
（2）蒸馏过程中需要冷却，目的是减少精油随水蒸气挥发的流失量。
（3）在油水混合物中加入NaCl可加速油水分层。
在分离出的油层中加入无水Na2SO4可吸收多余的水分。
（4）第a天时花中玫瑰精油的相对含量最高，是采摘的最佳时期。
（5）通过植物组织培养技术可实现优良品种的快速繁殖。
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