高考生物二轮复习专题九 酶的应用和生物技术在其他方面的应用

高考生物二轮复习专题九 酶的应用和生物技术在其他方面的应用

第2讲　酶的应用和生物技术在其他方面的应用 ‎1．科研人员研究了不同洗涤浓度(单位体积的水中加入洗衣粉的量)的两种加酶洗衣粉的去污力(%)，结果如下表。下列说法错误的是(　　)‎ ‎ 洗涤浓度 去污力/%‎ 洗衣粉品种 ‎0.2%‎ ‎0.4%‎ ‎0.6%‎ ‎0.8%‎ 加酶洗衣粉甲 ‎71.5‎ ‎78.9‎ ‎80.0‎ ‎79.9‎ 加酶洗衣粉乙 ‎69.5‎ ‎80.4‎ ‎80.6‎ ‎80.5‎ A.实验时，需控制好温度、洗涤时间和洗涤方式等无关变量 B．若洗涤的是相同污布，则两种加酶洗衣粉的洗涤效果相似 C．实际洗涤时，除考虑适宜的洗涤浓度外，还需考虑衣服质地等 D．所有加酶洗衣粉最适洗涤浓度都为0.4%，浓度过大是不必要的 答案　D 解析　表中两种洗涤剂在不同浓度下洗涤效果基本相同；根据表中信息不能得出所有加酶洗衣粉最适洗涤浓度都为0.4%。‎ ‎2．下列关于DNA和蛋白质提取与分离实验的叙述正确的有(双选)(　　)‎ A．提取细胞中的DNA和蛋白质都需要用蒸馏水涨破细胞 B．用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA，可去除蛋白质 C．蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中分子量较小的杂质 D．蛋白质和DNA中，只有蛋白质可以用电泳的方法进行分离纯化 答案　BC 解析　本题综合考查DNA和蛋白质的提取与分离实验。熟知这两个实验的操作步骤是解题的关键。如果提取动物细胞中的DNA和蛋白质，可以采用蒸馏水涨破细胞，但是如果用植物细胞来提取DNA，用蒸馏水就无法涨破细胞，所以应根据细胞的结构特点选择不同的方法(常用的有研磨法、超声波法、酶解法等)破碎细胞，故A错误。透析法可以将蛋白质与其他小分子化合物，如无机盐、单糖、二糖、氨基酸等分离，但是不能将蛋白质与DNA分开，故C正确。蛋白质和DNA都是大分子物质，都具有可解离的基团，皆可以用电泳的方法进行分离纯化，故D错误。DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl溶液浓度的不同而变化。当NaCl溶液的物质的量浓度为0.14 mol/L时，DNA的溶解度最低。利用这一原理，可以使溶解在NaCl溶液中的DNA析出，故B正确。‎ ‎3．请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。‎ 实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布、苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。‎ 实验一：探究果胶酶在果汁生产中的作用 实验方法及步骤：‎ ‎(1)将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。‎ ‎(2)取两个100 mL洁净烧杯，编号1、2，按相应程序进行操作，请完成表中未填写的内容。‎ 操作 顺序 项目 烧杯 ‎1‎ ‎2‎ ① 在烧杯中加入苹果泥 ‎20 mL ‎20 mL ‎②‎ ‎2 mL ‎③‎ 注入蒸馏水 ‎④‎ 在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不断搅拌 ‎10 min ‎10 min ‎(3)取两个烧杯，同时进行过滤。观察或比较__________________________________________，并记录结果。‎ 实验结果的预测及结论：‎ 如果________________________________________________________________________，‎ 则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。‎ 实验二：探究果胶酶用量 假设你已经探究了果胶酶的最适温度(为45 ℃)和最适pH(为4.8)，你还想进一步探究果胶酶的最适用量。此时，实验的变量是_______________。合理地设置果胶酶用量的梯度后，可通过苹果泥出汁的多少来判断酶的用量是否合适。请根据所给的材料和用具完成以下探究实验。‎ ‎(1)材料用具：制备好的苹果泥、恒温水浴装置、试管、漏斗、滤纸、量筒、试管夹、质量分数为2%的果胶酶溶液、体积分数为0.1%的NaOH和盐酸。‎ ‎(2)实验步骤：①取6支试管，编号1～6，分别加入______________________，调节pH至4.8。‎ ‎②向1～6号试管中分别加入_______________________________________________，‎ 然后放入45 ℃恒温水浴________________。‎ ‎③________________________________________________________________________。‎ ‎(3)结果与讨论：怎样根据实验数据确定某一果胶酶用量是最适用量？___________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　实验一：(2)‎ 操作顺序 项目 烧杯 ‎1‎ ‎2‎ ‎①‎ 在烧杯中加入苹果泥 ‎20 mL ‎20 mL ‎②‎ 在烧杯中加入2%的果胶酶溶液 ‎2 mL ‎③‎ 注入蒸馏水 ‎2 mL ‎④‎ 在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不断搅拌 ‎10 min ‎10 min ‎(3)相同时间内，滤出果汁体积和果汁的澄清度　相同的时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高 实验二：果胶酶的用量　(2)①等量的苹果泥　②不同体积的果胶酶溶液　保温相同时间　③过滤苹果泥并记录果汁体积　(3)随着果胶酶用量的增加，过滤到的果汁的体积也增加，当果胶酶的用量增加到某个值后，再增加果胶酶的用量，过滤到的果汁体积不再改变，说明这个值就是果胶酶的最适用量 ‎4．加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。请回答下列问题：‎ ‎(1)由图推知，该实验的目的是__________________________________________。‎ ‎(2)下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的实验记录，请据表回答：‎ 脸盆 编号 洗涤物(等量)‎ 洗涤温度 洗衣粉(等量)‎ 水量 洗净所需时间 ‎1‎ 油污布 ‎45 ℃‎ 加酶 ‎2 L ‎4 min ‎2‎ 油污布 ‎45 ℃‎ 普通 ‎2 L ‎7 min ‎3‎ 油污布 ‎5 ℃‎ 加酶 ‎2 L ‎9 min ‎4‎ 油污布 ‎5 ℃‎ 普通 ‎2 L ‎8 min ‎①该实验设计体现了____________________原则。‎ ‎②若实验组1号洗净所需时间接近7分钟，最可能的原因是________________。‎ ‎(3)下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有________。‎ ‎①棉织品 ②毛织品 ‎③腈纶织品 ④蚕丝织品 ‎(4)根据以上实验结果，写出两项提高加酶洗衣粉效果的措施。__________________‎ ‎______________________________________________________。‎ 答案　(1)探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响 ‎(2)①对照、单一变量　②酶失活　(3)②④　(4)用温水浸泡；延长浸泡时间；增加洗衣粉的用量等 解析　(1)分析曲线图，横坐标是碱性蛋白酶含量，纵坐标表示去污力，图中的两条曲线自变量除碱性蛋白酶含量外，还有温度，故该实验的目的是探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响。(2)分析表格，1与2、3与4形成加酶与否的对照，1与3、2与4‎ 形成温度不同的对照，体现了对照原则和单一变量原则。实验组1号为45 ℃加酶洗衣粉组，正常洗净时间为4分钟，若接近7分钟则与实验组2号结果相同。2号是不加酶的普通洗衣粉组，所以原因很可能是酶失活。(3)毛织品和蚕丝织品均为蛋白质类织品，不宜使用加蛋白酶的洗衣粉洗涤。(4)从实验记录表中可看出，45 ℃时的效果比5 ℃时好，用温水浸泡会提高酶的活性，延长浸泡时间可使酶与污物充分接触，适当增加酶浓度无疑会提高分解污物的速率。‎ ‎5．化学降解法是一种传统的测定DNA分子碱基序列的方法，具体操作过程如下图：‎ ‎(1)由待测定的DNA片段获得DNA单链的方法是____________________________________，图中特定化学试剂的作用是破坏DNA单链在某种特定碱基处的________________键。‎ ‎(2)电泳时，电泳槽内先要加入____________，再将处理好的不同长度的DNA片段样品加入点样孔，利用待分离样品中各分子的带电性质的差异，以及分子________、形状的不同，使它们在电场作用下产生不同的________________，从而实现样品中各分子的分离。‎ ‎(3)从理论上分析，要想测出图中该DNA片段的全部碱基序列，按以上模式操作至少________次。‎ ‎(4)若想进一步判定该DNA片段中是否含有某基因，可用基因探针检测。探针的制备是取某基因的________条链，并作________________________。‎ 答案　(1)用解旋酶(或95 ℃高温)处理待测DNA片段　磷酸二酯　(2)缓冲液　(本身)大小　迁移速度　(3)3　(4)一　放射性同位素标记 解析　(1)95 ℃高温处理或用解旋酶处理待测DNA片段可获得DNA单链。只有破坏脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键才可把DNA分子单链断开。(2)电泳利用了不同分子的带电性质的差异，以及分子本身大小、形状的不同，使不同分子在电场作用下产生不同的迁移速度，从而实现样品中各分子的分离。(3)按上图模式每操作1次，能够测出一条链中1种碱基的位置，DNA分子中有4种碱基的位置，操作3次就能测出DNA一条链上3种碱基的位置，空位自然是第4种碱基的位置。再根据碱基互补配对原则，可推知DNA片段上另一条链的碱基顺序。所以从理论上讲，只要按上图模式操作3次，就能测定一段双链DNA 中的全部碱基顺序。(4)基因探针的制作原理是取某基因的一条链，并作放射性同位素标记。‎ ‎6．如图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请据图回答下列问题。‎ ‎(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，它在红细胞中的作用体现了蛋白质具有__________功能。‎ ‎(2)甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是____________________________________；‎ 乙装置中，C溶液的作用是______________________________________________________。‎ ‎(3)甲装置用于________，目的是____________________________________________。‎ 用乙装置分离蛋白质的方法叫________________，是根据________________________分离蛋白质的有效方法。‎ ‎(4)用乙装置分离血红蛋白时，待____________________________________________时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集。‎ 答案　(1)运输　(2)磷酸缓冲溶液　洗脱血红蛋白　(3)透析(粗分离)　去除样品中相对分子质量较小的杂质　凝胶色谱法　相对分子质量的大小　(4)红色的蛋白质接近色谱柱底端 解析　用透析法(如图甲)对血红蛋白进行粗分离，将血红蛋白溶液装入透析袋中，可以去除样品中相对分子质量较小的杂质。血红蛋白的纯化采用凝胶色谱法(如图乙)，血红蛋白相对分子质量较大，无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路径较短，移动速度较快，可以收集到红色的蛋白质。‎ ‎7．多聚酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)，是一种DNA体外扩增技术。请回答下列相关问题：‎ ‎(1)PCR技术的原理是______________________。在用PCR技术扩增DNA时，利用了DNA的________原理，通过控制温度来控制双链的________和________。‎ ‎(2)PCR反应体系要加入________种脱氧核苷酸的混合物。‎ ‎(3)Mg2＋浓度对PCR扩增效率影响很大，浓度过高可降低PCR扩增的特异性，浓度过低则影响产量。PCR实验不能使用自来水，而要使用至少蒸馏两次的蒸馏水，原因是________________________________。‎ ‎(4)PCR技术扩增某目的基因所使用的引物有________种，引物之间或同一引物的碱基________(填“能”或“不能”)互补配对。‎ 答案　(1)DNA的半保留复制　热变性　解聚　结合 ‎(2)4　(3)防止自来水中Mg2＋对反应的影响　(4)2　不能 ‎8．如图表示花药培养及单倍体育种的大致过程，据图回答下列问题：‎ ‎(1)过程①是把幼小的花药分离出来，在无菌条件下放在MS培养基上进行培养，配制该培养基时，需要的物质应该有______________________________________________。(至少答三种)‎ ‎(2)过程②是花药在MS培养基所提供的特定条件下脱分化，发生多次细胞分裂，形成__________________，此过程进行细胞分裂的方式是________________。‎ ‎(3)过程③是诱导再分化出芽和根，最后长成植株，长成的植株(不考虑核与核之间融合)是________植株，其特点是植株弱小，高度不育，生产上无推广应用的价值，若要使其结子结果，可在移栽后在幼苗茎尖滴加适宜浓度的B物质，通常用到的B物质是____________。‎ ‎(4)过程②与过程③所用培养基有差异，主要是__________________的差异。‎ 答案　(1)水、大量元素、微量元素、蔗糖、琼脂、植物激素、有机物等(任答三种即可)　(2)愈伤组织或胚状体　有丝分裂　(3)单倍体　秋水仙素　(4)植物激素 解析　(1)植物组织培养需要营养物质，主要包括大量元素、微量元素、有机物(如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等)等。‎ ‎(2)脱分化(或去分化)是由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，此过程细胞进行有丝分裂。‎ ‎(3)经过花药培养得到的植株为单倍体，表现为高度不育，对茎尖或花粉用秋水仙素处理，染色体加倍后，则恢复可育性。‎ ‎(4)生长素和细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的形成。‎