1、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考点1 酶的研究与应用1.2021辽宁五校模拟,15分植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题:(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶,一般认为该酶至少包括和葡萄糖苷酶,其中的葡萄糖苷酶可将分解成。(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时,CR可与纤维素形成色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时,培养基上会出现以该菌的菌落为中心的。(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落,某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见表):酵母膏无机盐淀粉纤维素粉琼脂CR溶液水培养基甲+-+-+培养基乙+-+注:“
2、+”表示有,“-”表示无。据表判断,培养基甲(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌,原因是。考点2 特定成分的提取和分离2.2021广东珠海摸底,12分长春花中含有复杂的生物碱,其中长春花碱是目前应用最广泛的抗肿瘤药物之一,提取方法如下:长春花干燥粉碎纤维素酶处理加入pH为4.0的酸中恒温水浴加碱调pH至8.0四氯化碳萃取回答下列问题:(1)纤维素酶是一种复合酶,包括C1酶、CX酶和。实验室常用法筛选纤维素分解菌,通过观察菌落周围是否产生来判断微生物是否产生了纤维素酶。(2)提取流程中,用纤维素酶处理长春花的目的是 。(3)长春花碱在酸中的溶解度高于在碱中的溶解度,由此推测,提取流程
3、中加碱的目的是 。(4)四氯化碳的沸点为76.8 ,长春花碱的沸点为211216 ,由此推测,用四氯化碳萃取后,除去四氯化碳获得长春花碱的具体操作是 。3.2020安徽示范高中联考,15分三孢布拉氏霉菌是一种可产生胡萝卜素的真菌,常用于胡萝卜素的工业化生产。请回答:(1)胡萝卜素是常用的食用色素,广泛地用作食品、饮料、饲料的添加剂,除此以外,它还可以用于治疗(写出一种疾病即可)。(2)配制培养三孢布拉氏霉菌的培养基时,需将pH调至(填“酸性”“中性”或“微碱性”)。(3)将发酵后的三孢布拉氏霉菌处理后研磨成粉末,加入(填“石油醚”“乙醇”或“丙酮”)萃取,选择该萃取剂的依据是其具有较高的沸点,
4、能够充分溶解胡萝卜素,并且其 。(4)将提取的胡萝卜素粗品通过法进行鉴定,据如图所示结果可判断出样品2中含有胡萝卜素,判断依据是。(5)研究者利用聚丙烯酰胺凝胶电泳对三孢布拉氏霉菌的蛋白质进行分离,为了消除蛋白质分子原有电荷量对迁移率的影响,可在凝胶中加入,原理是,因而掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别,使电泳迁移率完全取决于蛋白质分子的大小。4.2020辽宁六校联考,16分血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分,负责血液中O2或CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题。(1)将实验流程补充完整:A为,B为。凝胶色谱法是根据来分离蛋白质的有效方法。(2)洗涤红细胞的目的是去除
5、;离心速度过高和时间过长会使一同沉淀,达不到分离的效果。释放血红蛋白的过程中起作用的是。(3)在洗脱过程中加入物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液(pH为7.0)的目的是 。(4)如果红色区带,说明色谱柱制作成功。1.12分北方盛产山楂,常添加白砂糖和酵母菌进行发酵,酿成甜美的山楂酒。如果将山楂酒过滤后稀释,再添加醋酸菌,在一定条件下发酵,还可生产山楂果醋,据此分析并回答下列问题。(1)与醋酸菌相比,酵母菌细胞结构的主要特点是 。(2)酒精发酵前加入白砂糖主要是为菌种提供(填“碳源”“氮源”或“生长因子”)。如图表示白砂糖的添加量对酒精生成量的影响,白砂糖的添加量为%左右最有利于酒精发
6、酵。(3)为节省资源,进行醋酸发酵时可利用酒精发酵的装置,但要将温度,还要保证空气 。(4)某工厂计划大批量生产山楂果醋。为进一步提高产量,需要探究果醋的最佳发酵温度。请简要写出探究果醋最佳发酵温度的实验思路: 。2.15分为了分离和纯化高效分解石油的细菌,科研人员利用被石油污染过的土壤进行了如图A所示的实验。(1)对配制好的培养基灭菌时通常可以使用法。(2)同学甲进行步骤的操作,其中一个平板经培养后的菌落分布如图B所示。该同学的接种方法是;据图B所示结果推测同学甲用此方法接种时可能的操作失误是;在接种前,为检测培养基平板灭菌是否合格,应进行的操作是。(3)同学乙也按照同学甲的接种方法进行了步
7、骤的操作:将1 mL样品稀释100倍,在3个平板上分别接入0.1 mL稀释液。同学乙每隔24 h统计一次菌落数目,选取菌落数目稳定时的记录作为结果,理由是。经统计,3个平板上的菌落数分别为56、58和57,据此可得出每升样品中的活菌数为。(4)步骤后取样测定石油含量的目的是 。3.18分固定化酶和固定化细胞技术在食品生产中应用非常广泛,可以起到节约原料的作用,回答下列与酶固定化和细胞固定化有关的问题:(1)固定化酶和固定化细胞常用的方法有、包埋法。(2)利用包埋法固定细胞时,常采用明胶、琼脂糖、聚丙烯酰胺、醋酸纤维素、作为载体。固定酵母细胞时,首先要对酵母细胞进行处理。在使用最后一种试剂作为载
8、体时需要进行加热溶化。加热时应注意、或间断加热。在加入需要固定的细胞(酵母菌)前,需要将溶液。(3)将上述载体和待固定细胞的混合液用注射器滴加到配制好的溶液中,并在溶液中浸泡约分钟,然后用蒸馏水冲洗,即可用于发酵等活动。4.18分许多植物含有天然芳香油,如玫瑰精油、薄荷油、柠檬精油等。请回答下列与植物芳香油提取相关的问题:(1)某同学根据玫瑰精油的提取方法,设计提取薄荷油的实验流程如下:叶+清水A油水混合物BD薄荷油上述流程中的A表示过程,B过程需要用到的仪器是,C物质是,加C物质的目的是。薄荷油的提取能否采用这一流程进行生产,应该考虑薄荷油是否像玫瑰精油一样具有较强的,还应考虑薄荷叶在水中蒸
9、馏是否会出现等问题。(2)柠檬精油是一种广谱性杀虫剂,提取柠檬精油常见的原料是柠檬花与柠檬果皮,用柠檬果皮提取柠檬精油宜采用压榨法,此方法的步骤如图。图中加入的A物质是。B物质是相当于柠檬果皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4,加入B物质的目的是 。C过程的目的是 。答 案专题二十四生物技术在其他方面的应用1.(除标明外,每空2分)(1)C1酶、CX酶纤维二糖葡萄糖(2)红透明圈(3)不能培养基甲中没有琼脂,属于液体培养基,不能用于分离单菌落(3分)2.(每空两分)(1)葡萄糖苷酶刚果红染色透明圈(2)破坏长春花细胞的细胞壁,提高长春花碱的提取率(3)让溶解于酸中的长春花碱析出(
10、4)加热至76.8211 中间的某温度,除去四氯化碳3.(除标明外,每空2分)(1)夜盲症、幼儿生长发育不良、干皮症等(2)酸性(3)石油醚不与水混溶(4)纸层析样品2具有与标准样对应的色带1(5)SDS(1分)SDS能与各种蛋白质形成蛋白质SDS复合物(1分),SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量(1分)【解析】(1)胡萝卜素可以用来治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病,如夜盲症、幼儿生长发育不良、干皮症等。(2)培养霉菌时需将培养基的pH调至酸性。(3)胡萝卜素的提取通常使用萃取法,使用的萃取剂应是石油醚,因为石油醚具有较高的沸点,能够充分溶解胡萝卜素,并且不与水混溶。(4)
11、可将提取的胡萝卜素粗品通过纸层析法鉴定。由图可知,与标准样相比,样品2中含有与标准样对应的色带1,故样品2中含有胡萝卜素。(5) SDS能与各种蛋白质形成蛋白质SDS复合物,SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量,因而掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别,使电泳迁移率完全取决于蛋白质分子的大小。4.(每空2分)(1)血红蛋白的释放样品的加入和洗脱相对分子质量的大小(2)杂蛋白白细胞等蒸馏水和甲苯(3)模拟生物体内的环境(保持体外pH和体内一致等)(4)均匀一致地移动【解析】(1)样品处理过程为红细胞的洗涤血红蛋白的释放分离血红蛋白溶液透析,所以A表示血红蛋白的释放。B表示样品的加入和洗
12、脱。凝胶色谱法的原理是相对分子质量较大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙,路程短,流动快;相对分子质量较小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部,路程长,流动慢,即凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的有效方法。(2)洗涤红细胞的目的是去除杂质蛋白,释放血红蛋白的过程是让红细胞吸水涨破。离心速度过高和时间过长,会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀,得不到纯净的红细胞,影响后续血红蛋白的提取纯度。甲苯是表面活性剂的一种,可将细胞膜溶解,从而使细胞破裂,故释放血红蛋白的过程中起作用的是蒸馏水和甲苯。(3)磷酸缓冲液(pH为7.0)能够模拟生物体内的生理环境,保持体外的pH和体内的一致。(4)如果凝胶色谱柱装填得很
13、成功、分离操作也正确的话,能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀一致地移动。1.(除标明外,每空2分)(1)有核膜包被的细胞核(2)碳源(1分)15(1分)(3)升高流通(4)设置一系列的温度梯度进行发酵,果醋产量最高的温度即为最佳发酵温度(4分)【解析】(1)醋酸菌是原核生物,酵母菌是真核生物,二者的主要区别是后者含有核膜包被的细胞核。(2)酒精发酵前加入白砂糖可以为菌种提供碳源。由题图可知,白砂糖添加量小于15%时,随着白砂糖添加量的增多,酒精含量逐渐增加,当白砂糖添加量大于15%时,酒精含量不随白砂糖添加量的增加而增加,故白砂糖的添加量为15%左右最有利于酒精发酵。(3)酒精发酵需要在无氧条
14、件下进行,醋酸发酵需要在有氧条件下进行,若要利用酒精发酵的装置进行醋酸发酵,需要将温度升高,且需要保证空气流通,以利于醋酸菌的有氧呼吸。(4)要探究果醋的最佳发酵温度,需要设置一系列温度梯度分别进行醋酸发酵,醋酸产量最高时对应的温度即为最佳发酵温度。2.(除标明外,每空3分)(1)高压蒸汽灭菌(1分)(2)稀释涂布平板法(1分)涂布不均匀(1分)随机选取若干灭菌后的空白平板先培养一段时间(3)防止因培养时间不足而遗漏菌落5.7107(4)筛选出分解石油能力最强的细菌【解析】(1)配制好的培养基通常使用高压蒸汽灭菌法灭菌。(2)得到图B所示结果采用的接种方法是稀释涂布平板法;出现图B结果可能的操
15、作失误是涂布不均匀;在接种前,可随机选取若干灭菌后的空白平板先培养一段时间,以检测培养基平板灭菌是否合格。(3)为防止因培养时间不足而遗漏菌落,应选取菌落数目稳定时的记录作为结果。将1 mL样品稀释100倍,在3个平板上分别接入0.1 mL稀释液,经培养后,3个平板上的菌落数分别为56、58和57,据此可得出每升样品中的活菌数为(56+58+57)30.11001 000=5.7107(个)。(4)步骤后取样测定石油含量的目的是筛选出分解石油能力最强的细菌。3.(每空2分)(1)化学结合法 物理吸附法(2)海藻酸钠活化 边加热边搅拌使用小火加热 冷却至室温(3)CaCl230【解析】(1)固定
16、化酶和固定化细胞常用的方法有化学结合法、物理吸附法和包埋法。一般酶更适合用物理吸附法和化学结合法进行固定化,而细胞多采用包埋法进行固定化。(2)包埋法是将细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中,常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。在固定酵母菌时,首先要用蒸馏水浸泡酵母菌,对酵母菌进行活化处理。以海藻酸钠作为载体时,需要加热溶化。加热时使用酒精灯小火加热或者间断加热,需要边加热边搅拌,防止焦糊。在加入酵母菌前,需要将海藻酸钠溶液冷却至室温,防止温度过高使酵母菌死亡。(3)以恒定的速度用注射器缓慢地将海藻酸钠和酵母细胞的混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中,形成凝胶珠。在
17、凝胶珠形成后,用CaCl2溶液浸泡30 min左右,将固定好的酵母细胞用蒸馏水冲洗23次,即可使用。4.(每空2分)(1)水蒸气蒸馏分液漏斗无水Na2SO4除水挥发性原料焦糊和有效成分水解(2)石灰水使柠檬精油易于与水分离除去固体物和残渣【解析】(1)题中提取薄荷油的实验流程中的A表示水蒸气蒸馏过程,B过程为分离油层的过程,此过程需要用到的仪器是分液漏斗,C物质是无水Na2SO4,加无水Na2SO4的目的是除去芳香油中的水分,提高芳香油的纯度。薄荷油的提取能否采用这一流程进行生产,应该考虑薄荷油是否像玫瑰精油一样具有较强的挥发性,还应考虑薄荷叶在水中蒸馏是否会出现原料焦糊和有效成分水解等问题。(2)A物质是石灰水,用压榨法提取柠檬精油时,为了提高出油率,需要将柠檬果皮干燥去水,并用石灰水浸泡。压榨过程中一般加入相当于柠檬果皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4,并调节pH至78,是为了使柠檬精油易于与水分离。C过程是用普通布袋过滤糊状压出液,其目的是除去固体物和残渣。
