專題八 生物技術實踐 第2講 酶的應用和生物技術在其他方面的應用

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1、第2講 酶的應用和生物技術在其他方面的應用 (時間：50分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(每小題5分，共15分) 1．(2010·浙江理綜)將無根的非洲菊幼苗轉入無植物激素的培養(yǎng)基中，在適宜的溫度和光照等 條件下培養(yǎng)一段時間后，應出現的現象是 (　　)。 解析　植物組織培養(yǎng)過程中，由外植體脫分化形成愈傷組織需要一定量的生長素和細胞分 裂素，愈傷組織再分化形成根、芽的過程也需要一定濃度的生長素和細胞分裂素，且生長 素和細胞分裂素的不同配比對形成根、芽的影響不同。本題中的無根幼苗本身就能夠產生 一定量的生長素和細胞分裂素，能夠促使基部

2、細胞脫分化、再分化出根來，所以會出現B 項現象。 答案　B 2．(2011·北京海淀期中)用果膠酶處理蘋果泥是為了使果膠酶能夠充分地催化反應，應采取的 措施是 (　　)。 A．加大蘋果泥用量 B．大幅度提高反應溫度 C．換成大型號容器 D．用玻璃棒進行攪拌 解析　為了使果膠酶能夠充分地催化反應，應采取的措施是增大酶和反應物接觸面積，攪 拌可以達到此目的，只換大號容器不一定加快反應。大幅度提高溫度有可能會出現溫度過 高而使酶活性降低的現象，如果反應物夠多，增加反應物不改變反應速率。 答案　D 3．(2011·南京二

3、模)某同學進行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果比較”課題研究。 下列敘述錯誤的是 (　　)。 A．設計對照實驗，分別使用蛋白酶洗衣粉和復合酶洗衣粉 B．洗衣粉用量、污漬種類和洗滌溫度等無關變量全部相同且適宜 C．根據相同時間內污漬去除程度的差異得出實驗結論 D．根據污漬完全洗凈所需時間的差異得出實驗結論 解析　比較加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果，設計對照實驗時，應該用蛋白酶洗 衣粉和普通洗衣粉進行對照。 答案　A 二、非選擇題(共85分) 4．(10分)下圖表示菊花的嫩枝和月季的花藥的離體培養(yǎng)過程，請據圖回答下面的問題。

4、(1)對菊花來說，要選取生長旺盛的嫩枝來進行組織培養(yǎng)，其原因是_________________ ____________________________________________________________________________； 對月季來說，適宜花粉培養(yǎng)的時期是________期。為確定花粉是否處于該時期，最常用的 鏡檢方法是__________________________________________________________________。 (2)在培養(yǎng)嫩枝組織和花粉的培養(yǎng)基中都要加入一定的植物激素，常用的植物激素有 ________。

5、 (3)兩種植物組織培養(yǎng)都需要接種，在進行接種時應注意 (　　)。 ①接種室要消毒　②只要戴口罩，操作時便可說話?、弁庵搀w可預先用體積分數為70% 的酒精浸泡，取出用無菌水沖洗后，再用0.1%的氯化汞溶液消毒，并用無菌水沖洗干凈 ④接種操作要在酒精燈火焰旁進行　⑤接種完畢應立即蓋好瓶蓋 A．①②③④⑤ B．①②③④ C．①③④⑤ D．②③④⑤ (4)月季的花藥培養(yǎng)與菊花的嫩枝組織培養(yǎng)不同，從植物產生的途徑來說，花粉植株產生 的途徑除了圖中所示外，還可以通過________階段發(fā)育而來，這兩種發(fā)育途徑的差別主要 取決于_____________

6、____________________________________________________。 (5)圖中的B過程都需要________，因為愈傷組織形成幼小植物后，植物需要葉綠素進行 光合作用。 解析　本題綜合考查兩種植物的組織培養(yǎng)技術。菊花的組織培養(yǎng)，一般選擇未開花植株的 莖上部新萌生的側枝，主要因為其分裂分化能力強；被子植物花粉發(fā)育過程要經歷四分體 時期、單核期和雙核期等階段。其中單核期是絕大多數植物花藥培養(yǎng)的適宜時期?；ㄋ幣? 養(yǎng)中常用的鏡檢方法為醋酸洋紅法和焙花青-鉻礬法。在組織培養(yǎng)中常要加入一些植物激 素如生長素和細胞分裂素，在培養(yǎng)的不同時期加入激素的比例不

7、同，對于花藥培養(yǎng)來說， 還要加入赤霉素等激素。組織培養(yǎng)中要求進行嚴格的無菌操作，因為一旦出現細菌或真菌 污染，就會導致實驗失敗，其要求除題目中提到的①③④⑤項外，還有工作人員即使戴上 口罩，也不許說話、咳嗽等?；ǚ壑仓甑漠a生也可以通過胚狀體誘導而成。葉綠素的合成 需要光照條件，所以當幼小植物形成后，需要光照。 答案　(1)生長旺盛的嫩枝生理狀況好，容易誘導脫分化和再分化　單核　醋酸洋紅法 細胞分裂素和生長素　(3)C　(4)胚狀體　培養(yǎng)基中激素的種類及其濃度配比　(5)光照 5．(10分)1970年，特明和巴爾的摩證實了RNA病毒能以RNA為模板合成DNA，并發(fā)現了催化

8、此過程的酶。圖為形成cDNA的過程和PCR擴增過程示意圖。請據圖回答下面的問題。 (1)催化①過程的酶是________。 (2)③過程也稱為DNA的變性，此過程在溫度高達90～95 ℃時才能完成，說明DNA分子 具有________性。 (3)由圖中信息分析可知，催化②⑤過程的酶都是______，兩者在作用特性上的區(qū)別是 ________________________________________________________________________。 (4)江蘇有一道涼菜——白斬雞，雞肉嫩而不韌、味美鮮香。其加工過程中添加了從木瓜 中提取的酶制成的“嫩肉粉”

9、。下列有關嫩肉粉的敘述中，正確的是 (　　)。 A．“嫩肉粉”可能是通過催化細胞間的纖維素水解而實現“嫩肉”的 B．與高溫蒸煮相比，“嫩肉粉”是通過降低反應的活化能而實現“嫩肉”的 C．“嫩肉粉”應在蒸煮雞肉時加入，才能實現“嫩肉” D．“嫩肉粉”是一種化工產品，不利于人體健康，實際應用中能少則少、能無則無 解析　由題圖可知，RNA→DNA為逆轉錄過程，需要逆轉錄酶。②⑤都是DNA復制過 程，需要DNA聚合酶。PCR擴增使用的某些酶具有耐高溫的特性。 答案　(1)逆轉錄酶　(2)穩(wěn)定　(3)DNA聚合酶　催化⑤過程的酶耐高溫　(4)B 6．(12分)(2010·安徽理綜)

10、草莓生產上傳統(tǒng)的繁殖方式易將所感染的病毒傳播給后代，導致產 量降低、品質變差。運用微型繁殖技術可以培育出無病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本過程 如下： 外植體愈傷組織芽、根→植株 請回答下面的問題。 (1) 微型繁殖培育無病毒草莓苗時，一般選取________作為外植體，其依據是 ________________________________________________________________________。 (2) 在過程①中，常用的MS培養(yǎng)基主要成分包括大量元素、微量元素和________，在配 制好的培養(yǎng)基中，常常需要添加________，有利于外植

11、體啟動細胞分裂形成愈傷組織。接種后2～5 d，若發(fā)現外植體邊緣局部污染，原因可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 在過程②中，愈傷組織在誘導生根的培養(yǎng)基中未形成根，但分化出了芽，其原因可 能是___________________________________________________________________。

12、 解析　(1)因莖尖(或根尖)病毒極少，甚至無病毒，所以常用其作為外植體培育無病毒植株。(2)在植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中，除了添加植物必需的礦質元素外，還要添加有機物，添加植物激素有利于啟動細胞分裂實現脫分化形成愈傷組織并且可誘導愈傷組織細胞再分化過程。若對外植體消毒不徹底，會造成外植體邊緣局部污染。(3)在培養(yǎng)基中生長素與細胞分裂素的用量比值不同，誘導生根發(fā)芽結果不同，當比值低時，有利于發(fā)芽，比值高時，有利于生根。 答案　(1)莖尖(或根尖)　莖尖(或根尖)病毒極少，甚至無病毒 (2)有機物　植物激素　外植體消毒不徹底 (3)培養(yǎng)基中生長素類物質用量與細胞分裂素類物質用量的比值偏低

13、 7．(11分)下面是某校某班同學在“生物技術實踐”課中進行的實驗，請回答下面的問題。 (1)在20世紀50年代，酶已經大規(guī)模地應用于各個生產領域，到了70年代又發(fā)明了固定 化酶與固定化細胞技術。在實際生產中，固定化酶技術的優(yōu)點是______________________ __________________________________________________。與固定化酶技術相比，固定化 細胞固定的是________。在制備固定化酵母細胞的實驗中，常用的包埋材料是________。 (2)某一同學運用PCR技術，準備對分離得到的大腸桿菌的一個DNA分子進行體外擴增。

14、 他往擴增儀中加入模板DNA、四種脫氧核苷酸，此外還應加入________和______。DNA 體外擴增過程包括了三個連續(xù)的步驟分別是變性、________和________。 (3)還有同學將大腸桿菌破碎并提取得到大腸桿菌蛋白質，一同學利用瓊脂糖凝膠電泳技 術將得到的蛋白質進行分離，在電泳過程中，影響蛋白質遷移速度的因素包括蛋白質分子 的________、________以及分子的形狀等。而另一位同學則利用凝膠色譜法分離蛋白質(下 圖)，他在操作中加樣的正確順序是________。待蛋白質接近色柱底端時，用試管連續(xù)收 集流出液。先收集到的蛋白質與后收集到的蛋白質的區(qū)別是____

15、____。 答案　(1)酶既能與反應物接觸，又容易與產物分離，固定在載體上的酶能反復利用　多 酶系統(tǒng)(一系列酶、多種酶)　海藻酸鈉　(2)DNA聚合酶　引物　復性　延伸　(3)帶電性 質　分子大小?、堍佗冖邸∠仁占降牡鞍踪|分子量大、后收集到的分子量小 8．(15分)(2010·東北三校一模)現在大力提倡無紙化辦公，但是仍然不可避免的每年要產生大 量的廢紙，其主要成分是木質纖維，人類正努力將其轉化為一種新的資源——乙醇。下圖 是工業(yè)上利用微生物用纖維素生產乙醇的基本工作流程，請回答相關問題。 (1) 自然界中①環(huán)節(jié)需要的微生物大多分布在________的環(huán)

16、境中。將從土壤中獲得的微生 物培養(yǎng)在以________為碳源、并加入________的培養(yǎng)基上篩選周圍有________的菌落。 (2) 如上所述的篩選中獲得了三個菌落，對它們分別培養(yǎng)，并完成環(huán)節(jié)②，且三種等量酶 液中酶蛋白濃度相同，則你認為三種酶液的活性________(一定相同、不一定相同、一定不同)，可以通過______________________________________________________________進行定量測定。 (3) 根據測定結果，①環(huán)節(jié)常選擇木霉，則②中獲得的酶是________酶。該酶至少包括 _______________

17、_三個組分。 (4) 生產中可以滿足④環(huán)節(jié)的常見菌種是________，為了確保獲得產物乙醇，⑤環(huán)節(jié)要注 意________________，④過程要注意避免________________。 (5)該技術雖然有廣闊的前景，但存在酶的成本高等問題，為了降低成本主要從以下幾方面入手改進該過程。首先要通過________________等技術手段對產酶微生物改造，提高酶的產量。其次，可利用________________等技術使酶能夠重復利用。 解析　(1)從富含纖維素的環(huán)境中可以獲得富含纖維素酶的微生物，這類微生物的純化培養(yǎng)是以纖維素為碳源，通過加入剛果紅的培養(yǎng)基上篩選周圍有透明圈的菌落

18、而獲得。(2)由于三個菌落中的細菌數目可能不同或者產酶能力不同，從三個菌落中獲得三種等量酶液中酶蛋白濃度相同，其活性也不一定相同；可以通過對纖維素酶分解纖維素后所產生的葡萄糖進行定量測定來確定三種酶液的活性。(3)木霉中產生的纖維素酶包括Cl酶、Cx酶、葡萄糖苷酶三個組分。(4)生產中獲得乙醇的常見菌種是酵母菌，酵母菌在無氧條件下進行無氧呼吸產生酒精，因此生產中注意保證無氧條件，還要注意避免雜菌的污染。(5)為了降低成本首先要通過基因工程或基因突變等技術手段對產酶微生物進行改造，提高酶的產量。其次，可利用固定化酶等技術使酶能夠重復利用。 答案　(1)富含纖維素(其他合理答案也可，如落葉較多等

19、)　纖維素　剛果紅　透明圈　(2)不一定相同　對纖維素酶催化纖維素分解后所產生的葡萄糖　(3)纖維素　Cl酶、Cx酶、葡萄糖苷酶　(4)酵母菌　發(fā)酵裝置密閉(或保證無氧條件等)　污染雜菌　(5)基因工程(基因突變)　固定化酶 9．(9分)(2011·南京二模)根據材料回答下列有關問題。 Ⅰ.某大學科研人員利用雙重固定法，即采用戊二醛作交聯劑(使酶相互連接)，海藻酸鈉來包埋小麥酯酶，研究固定化酶的性質，并對其最佳固定條件進行了探究。下圖顯示的是部分研究結果。(注：酶活力為固定化酶催化化學反應的總效率，包括酶的活性和酶的數量) (1)從圖1可以看出：固定化小麥酯酶比游離的小麥酯酶對溫度變

20、化的適應性更________。 (2)從圖2可以看出：海藻酸鈉濃度為________時的小麥酯酶活力最強。當海藻酸鈉濃度較低時，酶活力較低的原因是________________。 Ⅱ.某實驗小組的同學制備固定化酵母細胞的過程如下： ①活化酵母細胞：稱取定量干酵母與定量蒸餾水混合并攪拌，使酵母細胞活化； ②配制CaCl2溶液：將無水CaCl2溶解在定量蒸餾水中，配制成一定濃度的CaCl2溶液； ③配制海藻酸鈉溶液：用定量的海藻酸鈉直接溶解在定量的蒸餾水/無菌水中，配制成溶液； ④海藻酸鈉溶液和酵母細胞混合：將活化的酵母細胞迅速加入到剛配制成的海藻酸鈉液中，充分攪拌混合均勻； ⑤固

21、定化酵母細胞：用注射器以恒定的速度緩慢地將海藻酸鈉和酵母細胞混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中，觀察凝膠珠形成。 (1)請你改正其中兩處錯誤的操作： 第一處_____________________________________________________________________； 第二處_____________________________________________________________________。 (2)剛形成的凝膠珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，目的是______________________________________

22、__________________________________。 (3)如果制作的凝膠珠顏色過淺，呈白色，則說明海藻酸鈉濃度________(過低/過高)。 解析　從對溫度變化適應性和應用范圍的角度分析，圖1反映了固定化酯酶比游離酯酶對溫度變化適應性更強且應用范圍較廣。圖2曲線表明濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好，當海藻酸鈉濃度較低時，酶活力較低的原因是海藻酸鈉濃度較低時包埋不緊密，酶分子容 易漏出，數量不足。 答案　Ⅰ.(1)強　(2)3%　酶的數量不足 Ⅱ.(1)③海藻酸鈉溶解應適當加熱至完全溶化?、芎Ｔ逅徕c溶液冷卻至常溫再加入酵母細胞　(2)讓凝膠珠形成穩(wěn)定的結構　(3

23、)過低 10．(18分)請分析回答下列有關生物技術實踐方面的問題。 (1)腐乳制作時有多種微生物參與，其中起主要作用的是________。 (2)植物組織培養(yǎng)技術基本操作的正確順序是 (　　)。 ①外植體消毒 ②制備MS培養(yǎng)基　 ③接種 ④培養(yǎng) ⑤栽培 ⑥移栽 A．①→②→③→④→⑤→⑥ B．②→①→③→④→⑤→⑥ C．②→①→③→④→⑥→⑤ D．①→②→③→④→⑥→⑤ (3)植物組織培養(yǎng)中，在配制好的MS培養(yǎng)基中常需添加________，除此之外，________等也是影響植物組織培養(yǎng)的重要因素。 (4)微生物培養(yǎng)基一般都含有：水、無機鹽以及__

24、______。 (5)在微生物接種過程中，試管口需要通過酒精燈火焰，其目的是________________。 (6)分離分解尿素的微生物的實驗流程包括：土壤取樣、梯度稀釋、樣品涂布到________培養(yǎng)基上、挑選________。 (7)PCR反應過程中除DNA模板、引物、原料和酶外，還需要一定的________等條件。PCR反應過程中需要DNA聚合酶參與的是________階段。 (8)通過電泳法分離提純蛋白質時，影響蛋白質遷移速率的因素是蛋白質分子的帶電性質、分子大小以及____________________________________________________。

25、(9)根據果膠酶在果汁生產中的作用的系列實驗結果回答下列問題。 ①能正確表示溫度對果膠酶活性影響的曲線是 (　　)。 ②能正確表示pH對果膠酶活性影響的曲線是 (　　)。 ③在原材料有限的情況下，能正確表示相同時間內果膠酶的用量對果汁產量影響線是(　　)。 ④果汁發(fā)酵后是否有酒精產生，可用________來檢驗。在酸性條件下，該試劑與酒精反應呈現________。 (10)某種全自動洗衣機的水溫有冷水、45 ℃溫水、90 ℃熱水三種設置，洗滌方式有直接洗滌和浸泡20 min后洗滌兩種設置。如果用加酶洗衣粉洗滌有陳舊牛奶漬的棉質衣服，洗衣機選擇哪種水

26、溫和洗滌方式洗滌效果最好？ ________________________________________________________________________。 (11)用含有蛋白酶的洗衣粉洗滌絲綢衣物和羊毛衣物是否合適？為什么？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　PCR反應過程是在體外完成的，因此除了DNA模板

27、、引物、原料和酶外，還需要適宜的溫度和pH等條件。酶的催化效率容易受溫度、pH的影響。可用重鉻酸鉀溶液來檢驗是否有酒精產生(酸性條件下)，如果出現灰綠色，就表明有酒精生成。絲綢衣物和羊毛衣物的主要成分是蛋白質，用含有蛋白酶的洗衣粉洗滌會分解其中的蛋白質，破壞衣物。 答案　(1)毛霉　(2)C　(3)植物激素　pH、溫度、光照 (4)碳源和氮源　(5)滅菌　(6)選擇　 單菌落　(7)溫度、pH　延伸　(8)帶電荷量和分子形狀　(9)①乙?、谝? ③丙　④重鉻酸 鉀溶液　灰綠色　(10)45 ℃溫水浸泡20 min后洗滌　(11)不合適。因為絲綢衣物和羊毛衣 物的主要成分是蛋白質，用含有蛋白酶的洗衣粉洗滌會分解其中的蛋白質，破壞衣物