高考生物必考题型早知道专题14酶的应用和生物技术在其他方面的应用教师版新人教版.docx

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高考生物必考题型早知道专题14酶的应用和生物技术在其他方面的应用教师版新人教版

2013高考生物必考题型早知道专题14酶的应用和生物技术在其他方面的应用（教师版）新人教版

考

点突破

考点一植物组织培养技术

1．理论基础和基本过程

当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。

基本过程如下：

2．影响因素

（1）内因：

不同的植物组织，培养的难易程度差别很大，容易进行无性繁殖的植物也容易进行组织培养。

同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短也有影响。

幼龄、保存时间短的植物材料容易培养成功。

菊花的组织培养一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。

（2）外因：

无菌、营养物质、植物激素（注意使用的先后顺序）和环境因子（pH、温度、光照）等

植物茎的组织培养与花药植株培养

菊花茎的组织培养

月季的花药培养

理论依据

细胞的全能性

基本过程

脱分化、再分化

影响因素

材料、营养、激素、pH、温度、光照等

选择材料

体细胞

花药（生殖细胞）

操作流程

制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培

选材→材料消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育

3、植物组织培养与动物细胞培养的比较

比较项目

植物组织培养

动物细胞培养

生物学原理

细胞全能性

细胞分裂

培养基性质

固体

液体

培养基成分

蔗糖、氨基酸、维生素、水、矿物质、生长素、细胞分裂素、琼脂

葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、水、动物血清

取材

植物器官、组织或细胞

动物胚胎、幼龄动物器官或组织

培养对象

植物器官、组织或细胞

分散的单个细胞

过程

脱分化、再分化

原代培养、传代培养

细胞分裂生长分化特点

①分裂：

形成愈伤组织

②分化：

形成根、芽

①只分裂不分化

②贴壁生长

③接触抑制

培养结果

新的植株或组织

细胞株或细胞系

应用

①快速繁殖

②培育无病毒植株

③提取植物提取物（药物、香料、色素等）

④人工种子

⑤培养转基因植物

①生产蛋白质生物制品

②皮肤细胞培养后移植

③检测有毒物质

④生理、病理、药理研究

培养条件

无菌、适宜的温度和pH

例1、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

考点二酶的研究与应用

1、酵母细胞的固定化

（1）实验原理：

①固定化酶不溶于反应液中，易于回收，可以重复使用。

②固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定于一定空间内的技术。

（2）直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较

方法

优点

缺点

直接使用酶

催化效率高、耗能低、污染低

对环境条件非常敏感、易失活；难回收，成本高，影响产品质量

固定化酶

既能与反应物接触，又能与产物分离；可以反复利用

不利于催化一系列的酶促反应

固定化细胞

成本低、操作容易

反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率较低

固定化技术的比较

方法

定义

适用范围

模型

包埋法

将酶包裹在多孔的载体中。

常见的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等

多用于细胞的固定

化学结合法

将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上

多用于酶的固定

物理吸附法

将酶吸附到固体吸附剂的表面。

固体吸附剂多为活性炭、多孔玻璃等

（3）制备固定化酵母细胞取得成功的关键

加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，如果浓度过高，将很难形成凝胶珠，如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，都会影响实验效果。

溶化海藻酸钠时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊。

2、植物有效成分的提取

（1）几种物质的提取方法、原理及步骤

提取物质

提取方法

提取原理

步　骤

血红蛋白

凝胶色谱法、电泳法

①根据相对分子质量的大小；②各种分子带电性质差异以及分子本身大小、形状的不同

①样品处理②粗提取

③纯化

④纯度鉴定

玫瑰精油

水蒸气蒸馏法

利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来

①水蒸气蒸馏

②分离油层

③除水、过滤

橘皮精油

压榨法

通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油

①石灰水浸泡、漂洗；

②压榨、过滤、静置；③再次过滤

胡萝卜素

萃取法

使提取物溶解在有机溶剂中，蒸发后得到提取物

①粉碎、干燥

②萃取、过滤

③浓缩

DNA

盐析法

①DNA在不同浓度

的NaCl溶液中溶解不

同；②DNA不溶于

酒精，但某些蛋白质

则溶于酒精

①溶解在2mol/L的NaCl溶液中；②加水稀释NaCl溶液至0.14mol/L使DNA析出、过滤；③加入冷却酒

精析出DNA

（2）DNA粗提取与鉴定

①哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核，不适于作为DNA提取的材料，但却是提取血红蛋白的理想材料。

②实验过程中两次用到蒸馏水：

第一次目的是使成熟的鸡血细胞涨破，释放出DNA，第二次目的是稀释NaCl溶液。

③鉴定DNA：

加入二苯胺试剂并沸水浴加热，观察是否出现蓝色。

（3）血红蛋白的提取和分离操作程序

①样品处理：

红细胞的洗涤（除去血浆蛋白等杂质）、血红蛋白的释放（使红细胞破裂，血红蛋白释放出来）、分离血红蛋白溶液（经过离心使血红蛋白和其他杂质分离开来）。

②粗分离——透析：

除去样品中相对分子质量较小的杂质。

③纯化：

一般采用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化。

④纯度鉴定：

一般用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳方法，来鉴定蛋白质的纯度。

（4）植物有效成分的提取方法

①蒸馏法：

芳香油具有挥发性，把含有芳香油的花、叶等放入水中加热，水蒸气能将挥发性较强的芳香油携带出来，形成油水混合物；冷却后，油水混合物又会重新分成油层和水层，除去水层便得到芳香油。

②萃取法：

需将植物材料浸泡在乙醚、石油醚等低沸点的有机溶剂中，使芳香油或色素充分溶解，然后蒸发出低沸点的溶剂，剩下的就是芳香油或色素。

③压榨法：

橘子、柠檬、甜橙等植物的果皮中，芳香油的含量较多，可以用机械压力直接榨出，这种提取方法叫做压榨法。

例2、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

专项练习

酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术，而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有（　　）

A.热稳定性B.催化高效性

C.催化特异性D.可反复使用性

2、用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将从大肠杆菌中得到的三酯磷酸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，与微生物降解相比，其作用需要适宜的（　　）

①温度　②酸碱度　③水分　④营养

A．①②③　　　　　　　　　　B．①②④

C．②③④D．①③④

用凝胶色谱法分离蛋白质时，分子量大的蛋白质（　　）

A．路程较长，移动速度较慢

B．路程较长，移动速度较快

C．路程较短，移动速度较慢

D．路程较短，移动速度较快

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

凝胶色谱法分离蛋白质的原理是（　　）

A．根据蛋白质分子的大小

B．根据蛋白质相对分子质量的大小

C．根据蛋白质所带电荷的多少

D．根据蛋白质溶解度的大小

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

PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，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

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和四种核糖核苷酸

D．PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高

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。

培养基编号

浓度/mg·L－1

m/%

n/个

6BA

IAA

1

0.5

0

76.7

3.1

2

0.1

77.4

6.1

3

0.2

66.7

5.3

4

0.5

60.0

5.0

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“IAA”）。

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。

据图12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。

（2）该蛋白酶的提取工艺流程如下：

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0.02～0.06mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0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。

（2012山东34）辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。

辣椒素的获得途径如图。

（1）图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的__________和__________过程。

（2）图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是__________。

培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值__________（填“高”或“低”）时，有利于芽的分化。

对培养基彻底灭菌时，应采用的灭菌方法是__________。

（3）图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是__________。

用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是__________和纤维素酶。

（4）提取辣椒素过程中，萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是__________答案：

（1）脱分

（4）用萃取法提取植物有效成分时，应在加热瓶口安装冷凝回流装置，目的是防止加热时有机溶剂挥发。

2．（8分）细胞生活在一定的环境中，环境条件改变会不会影响细胞内酶的活性呢？

某同学发现加酶洗衣粉的包装上往往说明了该洗衣粉的适用温度范围，于是作出了温度影响酶的活性的假设。

现提供以下材料进行实验探究。

质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液：

新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液

质量分数为3%的可溶性淀粉溶液（适宜温度60度左右）、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为5%的盐酸、质量分数为5%的NaOH溶液、热水、蒸馏水、冰块、碘液、菲林试剂

（1）该同学作出假设的依据是：

。

（2分）

（2）实验中用哪种酶较好？

。

因为另一种酶的底物在____条件下易分解。

（3）如果实验的因变量用反应液中剩余的多少来衡量，则需用进行检测。

（4）请用已有知识在右面坐标图中用曲线表示你对实验结果的预期（2分）。

3．植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如下图所示，回答相应的问题。

（1）为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因是

_______________________________________________________。

（2）培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体___________________________________________________________________

__________________________________________________________________。

（3）在生产实践中为获得大量的细胞产物，如紫杉醇，可将①________放入液体培养基中，经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞浮液，再经过________即可获得大量细胞。

（4）组织培养过程需要植物生长和繁殖的最适条件，否则在光学显微镜下可能观察到发生________________异常，进而使植物出现遗传不稳定甚至不育。

（5）植物组织培养技术不仅应用于花卉和果树的快速大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于________、________、________等育种过程中

真题演练

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

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

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

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。

回答下列问题。

（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________。