專題八 生物技術(shù)實踐 第2講 酶的應(yīng)用和生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用

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1、第2講 酶的應(yīng)用和生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)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(xì)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(xì)胞分裂素，且生長 素和細(xì)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(chǎn)生 一定量的生長素和細(xì)胞分裂素，能夠促使基部

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

3、模)某同學(xué)進(jìn)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(shè)計對照實驗，分別使用蛋白酶洗衣粉和復(fù)合酶洗衣粉 B．洗衣粉用量、污漬種類和洗滌溫度等無關(guān)變量全部相同且適宜 C．根據(jù)相同時間內(nèi)污漬去除程度的差異得出實驗結(jié)論 D．根據(jù)污漬完全洗凈所需時間的差異得出實驗結(jié)論 解析　比較加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果，設(shè)計對照實驗時，應(yīng)該用蛋白酶洗 衣粉和普通洗衣粉進(jìn)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(jù)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(jìn)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(jìn)行接種時應(yīng)注意 (　　)。 ①接種室要消毒?、谥灰骺谡?，操作時便可說話?、弁庵搀w可預(yù)先用體積分?jǐn)?shù)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(jìn)行?、萁臃N完畢應(yīng)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(chǎn)生的途徑來說，花粉植株產(chǎn)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(jìn)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(shù)。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(cè)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(jīng)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(shù)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(xì)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(jìn)行嚴(yán)格的無菌操作，因為一旦出現(xiàn)細(xì)菌或真菌 污染，就會導(dǎo)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(chǎn)生也可以通過胚狀體誘導(dǎo)而成。葉綠素的合成 需要光照條件，所以當(dāng)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(dǎo)脫分化和再分化　單核　醋酸洋紅法 細(xì)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(xiàn)了催化

8、此過程的酶。圖為形成cDNA的過程和PCR擴(kuò)增過程示意圖。請據(jù)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(dá)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(guān)嫩肉粉的敘述中，正確的是 (　　)。 A．“嫩肉粉”可能是通過催化細(xì)胞間的纖維素水解而實現(xiàn)“嫩肉”的 B．與高溫蒸煮相比，“嫩肉粉”是通過降低反應(yīng)的活化能而實現(xiàn)“嫩肉”的 C．“嫩肉粉”應(yīng)在蒸煮雞肉時加入，才能實現(xiàn)“嫩肉” D．“嫩肉粉”是一種化工產(chǎn)品，不利于人體健康，實際應(yīng)用中能少則少、能無則無 解析　由題圖可知，RNA→DNA為逆轉(zhuǎn)錄過程，需要逆轉(zhuǎn)錄酶。②⑤都是DNA復(fù)制過 程，需要DNA聚合酶。PCR擴(kuò)增使用的某些酶具有耐高溫的特性。 答案　(1)逆轉(zhuǎn)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(chǎn)上傳統(tǒng)的繁殖方式易將所感染的病毒傳播給后代，導(dǎo)致產(chǎn) 量降低、品質(zhì)變差。運用微型繁殖技術(shù)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(jù)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(xì)胞分裂形成愈傷組織。接種后2～5 d，若發(fā)現(xiàn)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(dǎo)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(zhì)元素外，還要添加有機(jī)物，添加植物激素有利于啟動細(xì)胞分裂實現(xiàn)脫分化形成愈傷組織并且可誘導(dǎo)愈傷組織細(xì)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(xì)胞分裂素的用量比值不同，誘導(dǎo)生根發(fā)芽結(jié)果不同，當(dāng)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(jī)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(zhì)用量與細(xì)胞分裂素類物質(zhì)用量的比值偏低

13、 7．(11分)下面是某校某班同學(xué)在“生物技術(shù)實踐”課中進(jìn)行的實驗，請回答下面的問題。 (1)在20世紀(jì)50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域，到了70年代又發(fā)明了固定 化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)。在實際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點是______________________ __________________________________________________。與固定化酶技術(shù)相比，固定化 細(xì)胞固定的是________。在制備固定化酵母細(xì)胞的實驗中，常用的包埋材料是________。 (2)某一同學(xué)運用PCR技術(shù)，準(zhǔn)備對分離得到的大腸桿菌的一個DNA分子進(jìn)行體外擴(kuò)增。

14、 他往擴(kuò)增儀中加入模板DNA、四種脫氧核苷酸，此外還應(yīng)加入________和______。DNA 體外擴(kuò)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(xué)將大腸桿菌破碎并提取得到大腸桿菌蛋白質(zhì)，一同學(xué)利用瓊脂糖凝膠電泳技 術(shù)將得到的蛋白質(zhì)進(jìn)行分離，在電泳過程中，影響蛋白質(zhì)遷移速度的因素包括蛋白質(zhì)分子 的________、________以及分子的形狀等。而另一位同學(xué)則利用凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)(下 圖)，他在操作中加樣的正確順序是________。待蛋白質(zhì)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(zhì)與后收集到的蛋白質(zhì)的區(qū)別是____

15、____。 答案　(1)酶既能與反應(yīng)物接觸，又容易與產(chǎn)物分離，固定在載體上的酶能反復(fù)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(fù)性　延伸　(3)帶電性 質(zhì)　分子大小?、堍佗冖邸∠仁占降牡鞍踪|(zhì)分子量大、后收集到的分子量小 8．(15分)(2010·東北三校一模)現(xiàn)在大力提倡無紙化辦公，但是仍然不可避免的每年要產(chǎn)生大 量的廢紙，其主要成分是木質(zhì)纖維，人類正努力將其轉(zhuǎn)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(chǎn)乙醇的基本工作流程，請回答相關(guān)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(rèn)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(jìn)行定量測定。 (3) 根據(jù)測定結(jié)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(chǎn)中可以滿足④環(huán)節(jié)的常見菌種是________，為了確保獲得產(chǎn)物乙醇，⑤環(huán)節(jié)要注 意________________，④過程要注意避免________________。 (5)該技術(shù)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(jìn)該過程。首先要通過________________等技術(shù)手段對產(chǎn)酶微生物改造，提高酶的產(chǎn)量。其次，可利用________________等技術(shù)使酶能夠重復(fù)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(xì)菌數(shù)目可能不同或者產(chǎn)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(chǎn)生的葡萄糖進(jìn)行定量測定來確定三種酶液的活性。(3)木霉中產(chǎn)生的纖維素酶包括Cl酶、Cx酶、葡萄糖苷酶三個組分。(4)生產(chǎn)中獲得乙醇的常見菌種是酵母菌，酵母菌在無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，因此生產(chǎn)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(shù)手段對產(chǎn)酶微生物進(jìn)行改造，提高酶的產(chǎn)量。其次，可利用固定化酶等技術(shù)使酶能夠重復(fù)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(chǎn)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(jù)材料回答下列有關(guān)問題。 Ⅰ.某大學(xué)科研人員利用雙重固定法，即采用戊二醛作交聯(lián)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(zhì)，并對其最佳固定條件進(jìn)行了探究。下圖顯示的是部分研究結(jié)果。(注：酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶的活性和酶的數(shù)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(yīng)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(dāng)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(xué)制備固定化酵母細(xì)胞的過程如下： ①活化酵母細(xì)胞：稱取定量干酵母與定量蒸餾水混合并攪拌，使酵母細(xì)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(xì)胞混合：將活化的酵母細(xì)胞迅速加入到剛配制成的海藻酸鈉液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍? ⑤固

21、定化酵母細(xì)胞：用注射器以恒定的速度緩慢地將海藻酸鈉和酵母細(xì)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(yīng)性和應(yīng)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(yīng)性更強且應(yīng)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(dāng)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(shù)量不足。 答案?、?(1)強　(2)3%　酶的數(shù)量不足 Ⅱ.(1)③海藻酸鈉溶解應(yīng)適當(dāng)加熱至完全溶化　④海藻酸鈉溶液冷卻至常溫再加入酵母細(xì)胞　(2)讓凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)　(3

23、)過低 10．(18分)請分析回答下列有關(guān)生物技術(shù)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(shù)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(jī)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(yīng)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(yīng)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(zhì)時，影響蛋白質(zhì)遷移速率的因素是蛋白質(zhì)分子的帶電性質(zhì)、分子大小以及____________________________________________________。

25、(9)根據(jù)果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用的系列實驗結(jié)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(nèi)果膠酶的用量對果汁產(chǎn)量影響線是(　　)。 ④果汁發(fā)酵后是否有酒精產(chǎn)生，可用________來檢驗。在酸性條件下，該試劑與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)________。 (10)某種全自動洗衣機(jī)的水溫有冷水、45 ℃溫水、90 ℃熱水三種設(shè)置，洗滌方式有直接洗滌和浸泡20 min后洗滌兩種設(shè)置。如果用加酶洗衣粉洗滌有陳舊牛奶漬的棉質(zhì)衣服，洗衣機(jī)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(yīng)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?？捎弥劂t酸鉀溶液來檢驗是否有酒精產(chǎn)生(酸性條件下)，如果出現(xiàn)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(zhì)，用含有蛋白酶的洗衣粉洗滌會分解其中的蛋白質(zhì)，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(zhì)，用含有蛋白酶的洗衣粉洗滌會分解其中的蛋白質(zhì)，破壞衣物