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第2讲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.植物的组织培养。2．酶的存在和简单制作方法。3．酶活性测定的一般原理和方法。4．酶在食品制造和洗涤等方面的应用。5．制备和应用固定化酶。6．PCR技术的基本操作和应用。7．蛋白质的提取和分离。考纲点击1.植物的组织培养。考纲点击核心要点突破要点一植物组织培养1．原理：植物细胞全能性。全能性高低：核心要点突破要点一植物组织培养1．原理：植物细胞全能性。核心要点突破高考热点示例随堂即时巩固上课件核心要点突破高考热点示例随堂即时巩固上课件要点二酶的研究与应用1．果胶酶在果汁生产中的应用(1)果胶酶的作用①植物细胞壁及胞间层的主要组成成分之一是果胶。果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。要点二酶的研究与应用1．果胶酶在果汁生产中的应用②果胶酶的作用是分解果胶变成可溶性的半乳糖醛酸。(2)酶的活性与影响酶活性的因素①酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。酶促反应速率用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量表示。②影响酶活性的因素有温度、pH和酶的抑制剂等。(3)果胶酶的用量②果胶酶的作用是分解果胶变成可溶性的半乳糖醛酸。生产果汁时，为了使果胶酶得到充分利用，节约成本，需要控制好酶的用量，用量多少常通过实验手段探究。2．影响酶活性的因素、酶的用量及应用实验探究时注意的问题(1)实验设计时要遵循单一变量和对照两大原则，严格控制无关变量。(2)探究不同温度(或pH)对酶活性的影响时，温度(或pH)作为自变量，通常通过设置合理的梯度来确定最适值。最适值是通过比较相同时间内获得的反应物的量或效果来确定的。生产果汁时，为了使果胶酶得到充分利用，节约成本，需要控制好酶温度和pH在很大程度上对酶的构象会产生巨大的影响，过高或过低都会使其失去活性，其曲线如图：(3)探究最适温度时，pH为不变量，探究最适pH时，温度最好为最适温度。温度和pH在很大程度上对酶的构象会产生巨大的影响，过高或过低(4)探究果胶酶的最适用量时，所测出的最适用量指本实验的温度、pH等条件下测出的，因而果胶酶的最适用量应标明温度和pH。(5)探讨加酶洗衣粉的最适温度要根据生活中的实际情况，合理设置温度梯度。(6)在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果条件，还要考虑到酶的专一性和洗涤成本的问题。3．酵母细胞的固定化(1)固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法(4)探究果胶酶的最适用量时，所测出的最适用量指本实验的温度将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。(2)配制海藻酸钠溶液时要用酒精灯加热，加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物(3)固定化酶和固定化细胞技术的比较(3)固定化酶和固定化细胞技术的比较要点三DNA的粗提取与鉴定1．材料准备：本实验用鸡血细胞作实验材料有两个原因：①鸡血细胞核的DNA含量丰富，材料易得；②鸡血细胞极易吸水涨破，而用动物肝脏细胞作实验材料常常需要匀浆和离心，对设备要求较高，操作繁锁，历时较长。要点三DNA的粗提取与鉴定1．材料准备：本实验用鸡血细胞作实2．DNA的粗提取和鉴定步骤操作原理破碎细胞，释放DNA加入20mL蒸馏水，搅拌5min，用1～2层纱布过滤备用使细胞吸水涨破溶解细胞核中的DNA加入2mol/L的氯化纳溶液40mL，搅拌1minDNA在高浓度氯化钠溶液中，溶解度最大2．DNA的粗提取和鉴定步骤操作原理破碎细胞，释放DNA加入步骤操作原理DNA的析出加入蒸馏水约300mL，不停地进行均匀搅拌，然后用3～4层纱布过滤混合液降低氯化钠浓度，使DNA的溶解度降到最低DNA的初步提纯加入2mol/L的氯化钠溶液20mL，不停地搅拌，然后用1～2层纱布过滤混合液步骤操作原理DNA的析出加入蒸馏水约300mL，不停地进行步骤操作原理DNA的再次提纯加入95%冷酒精50mL，然后进行搅拌浓缩沉淀DNADNA的鉴定向两支试管中分别加入2mL二苯胺试剂，然后将试管在沸水浴中加热5min，比较试管中的颜色变化。(注：二苯胺溶液要现用现配，否则会影响鉴定效果)沸水浴中DNA遇二苯胺试剂呈蓝色步骤操作原理DNA的再次提纯加入95%冷酒精50mL，然后要点四血红蛋白的提取1．凝胶色谱法：根据相对分子质量的大小分离蛋白质。2．电泳技术：在电场的作用下，利用待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而达到对样品进行分离、鉴定或提纯的目的。要点四血红蛋白的提取1．凝胶色谱法：根据相对分子质量的大小分3．蛋白质的提取和分离步骤操作样品处理通过红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液等操作收集到血红蛋白溶液粗分离通过透析法去除血红蛋白溶液中的相对分子质量较小的杂质纯化通过凝胶色谱法分离相对分子质量不同的蛋白质3．蛋白质的提取和分离步骤操作样品处理通过红细胞的洗涤、血红要点五生物体内DNA复制与PCR反应的区别项目体内复制PCR反应解旋在解旋酶作用下，细胞提供能量，部分解开加热至90℃，双链全部解开，不需解旋酶引物一小段RNA可以是RNA或单链DNA分子片段合成子链在引物基础上，一条链连续合成，另一条链不连续合成分别从两条链的引物端开始，都是连续合成，控制温度72℃要点五生物体内DNA复制与PCR反应的区别项目体内复制PCR项目体内复制PCR反应特点边解旋边复制，半保留复制体外迅速扩增TaqDNA聚合酶不需要需要循环次数受生物体自身控制30多次相同点生物体内的DNA复制和PCR体外DNA扩增都需要模板、四种脱氧核苷酸，且都需要在一定的缓冲溶液中进行项目体内复制PCR反应特点边解旋边复制，半保留复制体外迅速扩高考热点示例热点1固定化酶的应用例1(2010年高考浙江卷)某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。高考热点示例热点1固定化酶的应用例1(201请回答：(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，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去______。(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请回答：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______。(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。还有果胶，可取一定量的果汁与______等量的______混【解析】

(1)KMnO4有杀茵消毒的作用，可将苹果表面的杂菌杀死。果汁中因含有果胶等而使苹果汁浑浊，用果胶酶处理可使果胶水解，使果汁澄清。固定化酶技术是将酶固定在固定化柱的载体上，固定化柱内填充的石英砂可以起到很好的吸附作用。酶被固定后用蒸馏水冲洗是为了除去未被固定的酶。(2)具体操作时，先提取果胶酶，将果胶酶固定在固定化柱中，再将阀2打开，使苹果汁进入固定化柱，与酶接触，固定的果胶酶就能将果汁中的果胶分解，而果胶酶不流失。【解析】(1)KMnO4有杀茵消毒的作用，可将苹果表面的杂中的果胶酸钙能与乙醇作用形成沉淀，故可用乙醇鉴定果汁中的果胶，如有浑浊现象，说明果汁中仍有果胶存在，此时应控制流速调节阀2的流量，调慢果汁流速。(3)酶被固定化后，便于与反应物和产物分离，可重复利用，提高酶利用率。

【答案】

(1)消毒果胶酶吸附未被固定的酶等(2)AB阀1乙醇浑浊(沉淀)慢(3)重复中的果胶酸钙能与乙醇作用形成沉淀，故可用乙醇鉴定果汁中的果胶热点2DNA的粗提取与鉴定(2010年高考江苏卷)某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动，具体步骤如下：材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10g。剪碎后分成两组，一组置于20℃、另一组置于－20℃条件下保存24h。DNA粗提取：例2热点2DNA的粗提取与鉴定(2010年高考第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。第二步：先向6只小烧杯中分别注入10mL滤液，再加入20mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。第三步：取6支试管，分别加入等量的2mol/LNaCl溶液溶解上述絮状物。第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15mL研磨液，充DNA检测：在上述试管中各加入4mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于沸水中加热5min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如下表。材料保存温度花菜辣椒蒜黄20℃＋＋＋＋＋＋－20℃＋＋＋＋＋＋＋＋＋DNA检测：在上述试管中各加入4mL二苯胺试剂，混合均匀后(注：“十”越多表示蓝色越深)

分析上述实验过程，回答下列问题：(1)该探究性实验课题名称是________________________________________________________________________。(2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少________。(3)根据实验结果，得出结论并分析。①结论1：与20℃相比，相同实验材料在－20℃条件下保存，DNA的提取量较多。(注：“十”越多表示蓝色越深)结论2：________________________________________________________________________。②针对结论1，请提出合理的解释：________________________________________________________________________。结论2：__________________________(4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度，依据氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是：________________________________________________________________________，然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。(4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相【解析】根据步骤中选择了不同的材料，在不同条件下的处理，可判断出本实验的目的是探究不同材料和不同条件对DNA提取量的影响，是DNA粗提取与鉴定实验的应用；缓缓搅拌能够有效防止因DNA断裂而影响实验结果；结论可以从表格得到的提取量得出，低温下获得的DNA含量较多是因为低温抑制了相关酶的活性，使DNA降解速度减慢；依据氯仿的特性，可以在第三步获得的溶液中加入等量氯仿，静置并吸取蛋白质含量较