二轮课件专题生物技术实践

专题十四生物技术实践DNA1.(2011年江苏卷)下列与果酒、果醋和腐乳制作相关的叙述，正确的是()A．腐乳制作所需要的适宜温度最高B．果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵C．使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌D．使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA【解析】果醋制作所需的适宜温度为30℃～35℃，果酒制作的最适温度为18℃～25℃，腐乳制作的最适温度为16℃左右；由于醋酸菌为好氧型细菌，所以果醋发酵为有氧发酵；三种发酵产品的制作所涉及的微生物依次是酵母菌、醋酸菌、毛霉；酵母菌、毛霉为真菌，醋酸菌为细菌，前两者为真核生物，后者为原核生物，它们均具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA。【答案】D2.(2011年江苏卷)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【解析】酶解法可以去除微生物的细胞壁，吸水涨破法可以使细胞膜破裂，从而释放出胞内酶，故A项正确；酶的分离与纯化不能用酸解法，否则破坏蛋白类酶的结构，B项错误。洗涤时加入纤维素酶能使纤维的结构变得蓬松，使洗衣粉的去污效果更好；还能去除棉织物表面的浮毛，平整织物表面，C项错误。多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的外层，故D项错误。【答案】A3.(2011年江苏卷)在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，相关叙述正确的是()A．用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L，滤去析出物B．调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质C．将丝状物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色D．用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同【解析】DNA在浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最小，DNA析出；木瓜蛋白酶能够水解样品中的一部分蛋白质；DNA溶解于2mol/LNaCl溶液中，在沸水浴条件下遇二苯胺试剂呈现蓝色；用植物材料提取DNA时，需用洗涤剂处理材料以溶解细胞膜。【答案】B4.(2010年浙江卷)某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。(1)图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是＿＿＿。黑曲霉提取液中含有的＿＿＿可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过＿＿＿方式将酶固定化，酶被固定后再用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去＿＿＿＿＿＿＿＿。消毒果胶酶吸附未被固定的酶等(2)实验中，操作流程A和B的先后顺序为＿＿。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速调节阀是＿＿。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶，可取一定量的果汁与等量的＿＿混合，如果出现＿＿＿＿＿现象，说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解，应将流速调＿＿。AB阀1乙醇浑浊(沉淀)慢(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被＿＿＿使用。重复【解析】本题考查苹果汁制作过程的反应条件及注意事项，在制作工艺中必须对原材料消毒，这样才能保证后续实验的成功。KMnO4是强氧化剂，可以对苹果起到消毒的作用。考点1：微生物的实验室培养1．培养基的主要种类培养基种类特点用途按物理性质液体培养基不加凝固剂工业生产半固体培养基加凝固剂，如琼脂观察微生物的运动、分类、鉴定固体培养基微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种按用途选择培养基培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长培养、分离出特定微生物鉴别培养基根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品鉴别不同种类的微生物培养基种类特点用途续上表2.培养基的配制培养基的配制除了碳源、氮源和生长因子外，还要考虑水、无机盐以及不同微生物生长对pH以及氧气的需求。例1：(2010山东烟台模拟)某小组同学为了调查湖水中细菌的污染情况而进行了实验。实验包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察计数。请回答与此实验相关的问题。(1)培养基中含有的蛋白胨、淀粉分别为细菌培养提供了____和_____。除此之外，培养基还必须含有的基本成分是____和______。无机盐水氮源碳源(2)对培养基进行灭菌，应该采用的方法是______________。(3)为了尽快观察到细菌培养的实验结果，应将接种了湖水样品的平板置于___________中培养，培养的温度设定在37℃。要使该实验所得结果可靠，还应该同时在另一平板上接种_______作为对照进行实验。(4)培养20小时后，观察到平板上有形态和颜色不同的菌落，这说明湖水样品中有____种细菌。一般说来，菌落总数越多，湖水遭受细菌污染的程度越_____。(5)如果提高培养基中NaCl的浓度，可以用于筛选耐___________细菌，这种培养基被称为____________。高压蒸汽灭菌

恒温培养箱

无菌水

多

高

盐(或NaCl)

选择培养基【解析】各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等成分，蛋白胨、牛肉膏可提供氮源，淀粉可提供碳源。灭菌的方法有干热灭菌、高压蒸汽灭菌和灼烧灭菌。接种环一般用灼烧灭菌；培养基一般用高压蒸汽灭菌；对能耐高温、需保持干燥的物品，可以采用干热灭菌的方法。为了尽快观察到细菌培养的实验结果以及要使该实验所得到的结果可靠，应该将一个接种后的培养基和一个未接种的培养基(或接种无菌水的培养基)都放入恒温箱中培养，分别观察并记录实验结果。若观察到平板上有许多不同的菌落，说明湖水的污染程度高。培养基包括选择培养基和鉴别培养基，选择培养基就是在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长。【变式题1】(1)商品化植酸酶主要来自微生物。在产酶菌株筛选过程中，常在基本培养基中添加不溶于水的植酸钙制成固体平板，植酸钙被植酸酶分解后可在平板上产生_______，可根据其大小选择目的菌株，所得菌株需要进一步测定植酸酶活性。活性测定可以植酸钙作为底物，活性可用一定条件下单位时间内________________。(2)利用上述所得菌株制备植酸酶的流程如下图：透明圈植酸钙的消耗量Ⅰ中的主要成分为_________；Ⅱ中包含植酸酶等多种蛋白质。请写出一种纯化得到植酸酶的方法及其依据。_________________________________________________________________________________________________________(3)为建设基因工程菌，可用PCR等技术从上述菌株中克隆植酸酶基因。PCR反应包含多次循环，反应过程中打开模板DNA双链的方法是_____。(4)除植酸酶外，微生物还应用到________________________的生产中。小分子杂质凝胶色谱法：根据蛋白质之间分子大小、吸附性质等差异进行纯化(或电泳法：根据蛋白质之间电荷、分子大小等差异进行纯化。)加热蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶【解析】(1)植酸酶将培养基中的植酸钙分解后可在平板上产生透明圈，酶的活性可用单位时间底物的消耗量来表示。(2)透析袋只能让小分子进出，故透析液(Ⅰ)中含的是小分子杂质。欲纯化得到植酸酶，可以用凝胶色谱法，即根据蛋白质之间分子大小、吸附性质等差异进行纯化；或者用电泳法，即根据蛋白质之间电荷、分子大小等差异进行纯化。(3)PCR技术可利用加热的方法打开DNA双链。考点2：果酒、果醋和腐乳的制作1．实验原理(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活：有氧时，酵母菌大量繁殖，但是不进行发酵；无氧时，繁殖速度减慢，但是此时可以进行发酵。在利用酵母菌发酵时最好先通入足够的无菌空气，在有氧环境下培养一段时间使其繁殖，再隔绝氧气进行发酵。20℃左右最适合酵母菌繁殖，酒精发酵的最佳温度是在18℃～25℃，pH最好是弱酸性。(2)醋酸菌是好氧型细菌，当缺少糖源时和有氧条件下，可将乙醇(酒精)氧化成醋酸。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。(3)参与豆腐发酵的微生物有青霉菌、酵母菌、曲霉、毛霉等多种，其中起主要作用的是毛霉。2．果酒和果醋制作的实验步骤挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒(→醋酸发酵→果醋)(1)对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实验用具进行清洗并消毒。(2)取葡萄500g，去除枝梗和腐烂的果实。(3)用清水冲洗葡萄1～2遍，除去污物。(4)用榨汁机榨取葡萄汁后，将其装入发酵瓶中或将葡萄打成浆后，用洁净的纱布过滤至发酵瓶中，盖好瓶盖。(5)将发酵瓶置于适宜的温度下发酵。(6)由于发酵旺盛期CO2的产量非常大，因此需要及时排气，防止发酵瓶爆裂。(7)10d以后，可以开始进行取样检验工作。(8)当果酒制成以后，可以在发酵液中加入醋酸菌或醋曲，然后将装置转移至30～35℃的条件下发酵，适时向发酵液中充气。3．果酒、果醋和腐乳制作的注意事项请分析下图装置中的充气口、排气口和出料口分别有哪些作用？为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？结合果酒、果醋的制作原理，你认为应该如何使用这个发酵装置？

充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精发酵时用来排出CO2的；出料口是用来取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。酿造腐乳的主要生产工序是将豆腐进行前期发酵和后期发酵。前期发酵的作用：一是使豆腐表面由一层菌膜包住，形成腐乳的“体”；二是毛霉分泌以蛋白酶为主的各种酶，有利于豆腐所含有的蛋白质水解为各种氨基酸。后期发酵主要是酶与微生物协同参与生化反应的过程。用盐腌制时，注意盐的用量。盐的浓度过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高，会影响腐乳的口味。卤汤酒精含量控制在12%左右为宜。酒精含量越高，对蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延长；酒精含量过低，蛋白酶的活性高，加快蛋白质的水解，杂菌繁殖快，豆腐易腐败，难以成块。例2：(2010海南卷)葡萄发酵可产生葡萄酒，请利用相关的知识回答问题：(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程中，发挥作用的微生物是________。(2)该微生物通过无氧呼吸可分解________，产生的终产物是______和____。酵母菌

葡萄糖

乙醇

(3)甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。据图分析，甲和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误_____________________，导致发酵中出现的主要异常现象是______________________________。丙同学的错误是____________________________________，导致发酵中出现的主要异常现象是_______________________。上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是_____________、_______________、_____________。(4)在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作错误是_________瓶的充气管

排气时发酵液从排气管流出葡萄醋(或果醋)葡萄酒(或果酒)葡萄酒(或果酒)

未及时排气瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口未夹住发酵发酵液从充气管流出，发酵液变酸【解析】(1)葡萄发酵酿酒涉及的微生物是酵母菌。(2)酵母菌在无氧条件下可将葡萄糖分解成酒精和。(3)由图可知，甲同学的错误是未将发酵瓶的充气管夹住，导致酵母菌不能进行无氧呼吸，故甲同学得到的发酵产品可能是葡萄醋。丙同学的错误是瓶中的发酵液过多，淹没了排气管的管口，发酵产生的气体不能及时排出，瓶内气压上升，导致发酵液从充气管流出。(4)由题干可推知，乙同学的发酵装置中气压太大导致瓶塞被冲开，该同学可能未及时排气。【变式题2】关于果醋制作过程的叙述正确的是()A．打开发酵瓶是因为全过程需要通入氧气，排出二氧化碳B．醋酸菌在糖源和氧气充足时，能将葡萄糖氧化成醋酸和二氧化碳C．当糖源不足时，醋酸菌可将酒精转化成醋酸D．要使果酒变成果醋，只需通入氧气，加入醋酸菌就可以了C【解析】醋酸菌和酵母菌发酵的区别在于前者需氧、不产生二氧化碳；两者发酵的最适温度也不同，酵母菌发酵的最适温度是18～25℃，醋酸菌发酵的最适温度为30～35℃。考点3：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和化学方法将酶或细胞固定于一定空间内的技术。常用方法包埋法：适合于较大的细胞化学结合法物理吸附法适合于酶的固定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化学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，反应效率较低例3：(2009江苏卷)下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是(

)A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物【解析】固定化酶不像普通酶那样对环境要求高，耐受性比较好，和溶解氧没什么关系；利用固定化酶降解水体中有机磷农药，是纯粹的化学反应，不需要提供营养条件，但固定化细胞发挥作用需要营养物质。利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类既可作为反应底物也可作为碳源。【答案】A【变式题3】某化工厂生产的一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明(部分)。成分：含碱性蛋白酶等用法：洗涤前先将衣物浸于洗衣粉溶液内一段时间，使用温水效果更佳。某研究性学习小组为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，设计了如下装置进行实验，并将结果用下列曲线图A、B表示。请回答以下各题：(1)碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的___________。由图A、B可知，使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为_____。(2)在实验过程中可通过直接测定______________________________________来表示该洗衣粉中酶的催化效率。(3)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某洗涤公司为降低生产成本研制了一种能多次重复使用加酶洗衣粉的设备，他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，洗涤完衣物后，经过简单处理，这些酶还可以多次重复利用，这种方法制成的酶叫_________。多肽(氨基酸)45℃胶片上的蛋白膜存在时间的长短(或其他合理答案)固定化酶(4)在“探究洗衣粉中酶催化作用的最适温度”的实验中，变量控制方法正确的是()。A．若采用手洗法进行去污，必须尽可能保证各组洗涤用力程度、时间等基本相同B．水的用量和布料的大小是成正比的，实验用的布料越大、水量越多实验效果越好C．水温属于本研究的变量，实验过程中必须保证各组实验温度相同且恒定D．实验材料的污染程度属于本研究的无关变量，实验过程中不必考虑A【解析】

碱性蛋白酶能将蛋白质水解成多肽或氨基酸。由图A、B可推知，45℃是使用该酶的最适温度。酶的催化效率的高低可以用底物消耗完所需的时间来表示，故要检测洗衣粉中的酶的催化效率高低，可以依据胶片上蛋白膜存在时间的长短来判断。将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，使酶可以重复利用的方法称为酶的固定化。考点4：DNA和血红蛋白的提取和分离1．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