資源簡介

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專題二十三 酶的應用與其他生物技術的應用
REPORT
考情分析
1.考查內容：本專題考查的內容包括蛋白質分離技術、芳香油及色素的提取等。
2.命題規律：已出現的高考試題中，考查內容集中設計實驗探究影響果膠酶活性的因素、加酶洗衣粉的洗滌條件、植物有效成分的提取等，試題為非選擇題，試題大都符合高起點、低落點的特點。
3.備考策略
影響果膠酶活性的因素、加酶洗衣粉的洗滌條件、植物有效成分的提取的相關知識的記憶與理解。
網絡構建
考點清單
一、果膠酶在果汁生產中的作用
1.果膠與果膠酶
果膠：由半乳糖醛酸聚合面成的一種高分子化合物，不溶于水，是植物細胞壁及胞間主要組成成分之一。
果膠酶：分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。
2.果膠酶在果汁生產中的應用
（1）在果汁生產中，應用果膠酶分解果膠，瓦解植物細胞壁和胞間層，使果膠分解成半乳糖醛能夠提高水果出汁率和果汁澄清度。
（2）植物、霉菌、酵母菌及其他真菌均能夠產生果膠酶，霉菌發酵生產的果膠酶是食品加工業用量最大的酶制劑之一。
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3.探究溫度、pH對酶活性影響的實驗
（1）酶的活性：是指酶催化一類化學反應的能力。酶的活性高低可以用在一定條件下，酶所催化的某一化學反應的反應速度來表示，即用單位時間內、單位體積中反應物的減少量或產物的增加量來表示。
（2）影響酶活性的因素：溫度、pH和酶的抑制劑等條件會影響酶的活性。
4.探究溫度對果膠酶活性的影響
實驗思路：設置一系列溫度梯度，比較不同溫度下酶的活性
判斷酶活性的依據：其他條件相同的情況下，以不同溫度下得到的果汁的體積或澄清度作為判斷酶活性的指標。
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5.探究pH對果膠酶活性的影響
實驗中也應先將果膠酶和蘋果泥分別調整到預設的pH，再將果膠與果膠酶混合。
6.探究果膠酶的最適用量
果膠酶的最適用量是指在一定量的水果泥中，得到最大果汁產量所需要的最小酶量。如果隨著果膠酶的用量增加得到的果汁體積也增加，說明酶量不足；當酶的用量增加到某個值后，再增加酶的用量得到的果汁體積不再改變，這個值就是酶的最適用量。
二、探討加酶洗衣粉的洗滌效果
1.加酶洗衣粉的含義及種類
（1）加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉，目前常用的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶四類
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（2）應用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質水解為可溶性的氨基酸或小分子的肽，堿性脂肪酶能將油漬中的脂肪水解成甘油和脂肪酸，使污漬容易從衣物上脫落。
（3）加酶洗衣粉有單一酶洗衣粉（加入某一種酶，對特定種類污漬有效）和復合酶洗衣粉（加入多種酶，對多種污漬有效）。
2.探究加酶洗衣粉的洗滌效果的實驗分析
實驗1：探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對污漬的洗滌效果0單一變量（自變量）：洗衣粉的種類（普通洗衣粉和加酶洗衣粉
觀察指標（因變量）：洗滌相同時間后比較污漬殘留情況（或比較將污漬徹底去除所需時間長短）
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無關變量：衣物材料、顏色、大?。晃蹪n類型和污染程度；洗衣粉用量、洗滌方式、洗滌所用的水溫、水質、水量等。
實驗2：探究溫度對加酶洗衣粉洗滌效果的影響
實驗思路：設置溫度梯度，比較洗滌效果（所設置的溫度應能夠代表一年四季不同水溫）
單一變量（自變量）：溫度
對照設置：相互對照，每個組都是實驗組，各組之間進行比較
無關變量：洗衣粉種類和用量；衣物和污漬；洗滌方式和水質水量等。
結果分析：若發現在某一溫度下洗滌效果最好，可在該溫度前后范圍內縮小溫度梯度繼續實驗，測出更接近的最適溫度。
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實驗3：探究不同種類的加酶洗衣粉的洗滌效果
實驗思路：用蛋白酶洗衣粉、脂肪酶洗衣粉、復合酶洗衣粉以及普通洗衣粉分別針對油漬汗漬、血漬等不同污漬進行洗滌實驗，比較洗滌效果。
實驗分組：所用洗衣粉種類數乘以所選污漬種類數
結果分析；蛋白酶洗衣粉對血漬洗滌效果明顯，脂肪酶洗衣粉對油漬洗滌效果明顯，復合酶洗衣粉對血漬、油漬、汗漬洗滌效果都較明顯。
3.使用加酶洗衣粉的注意事項
（1）加蛋白酶的洗衣粉不宜用于洗滌蠶絲、皮、毛等面料的衣服。
（2）使用溫水洗滌，先浸泡一段時間再洗滌效果更好。
（3）使用后及時洗手。
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三、酵母細胞的固定化
1.固定化酶和固定化細胞技術的含義及方法
（1）含義：固定化酶和固定化細胞技術是利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間內的技術包括包埋法、化學結合法和物理吸附法。
（2）方法
化學結合法：將酶分子或細胞相互結合或將其結合到載體上。
物理吸附法：將酶吸附在載體表面。
包埋法：將酶分子或細胞包埋在細微的網格里。
2.固定化酵母細胞的實驗
用包埋法固定化酵母細胞，包埋載體為海藻酸鈉。
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（1）步驟
酵母細胞的活化：10m蒸餾水活化1g干酵母，酵母細胞活化體積會增大，所以容器應體積足夠大。
配制物質的量濃度為0.05mol·L-1的CaCl2溶液。
配制海藻酸鈉溶液：加熱使海藻酸鈉溶化，邊加熱邊攪拌，調成糊狀，完全溶化后再定加熱時要用小火或間斷加熱。
海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合：將冷卻至室溫的海藻酸鈉溶液與已活化的酵母細胞混合均勻，轉移至注射器中。
固定化酵母細胞：將注射器中的溶液緩慢滴到CaCl2溶液中，形成凝膠珠，浸泡30min左右。
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（2）評價與分析
①海藻酸鈉溶液的配制是固定化酵母細胞的關鍵，因為如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成膠珠，如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數量少，也會影響實驗效果。
②判斷凝膠珠制作是否成功的方法
觀察法：制作成功的膠珠應為淡黃色，圓形或橢圓形顆粒。
擠壓法：用手輕輕擠壓凝膠珠，如果有一定的硬度和彈性，不易破裂沒有液體流出，說明凝膠珠制作成功。
摔打法：將凝膠珠在實驗桌上用力摔打，如果容易彈起，說明制作成功。
③如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細胞數目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要重新制備。
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3.固定化酶的應用實例——高果糖漿的生產
（1）高果糖漿：果糖含量為42%左右的糖漿。
（2）生產高果糖漿所需的酶：葡萄糖異構酶。該酶能夠將葡萄糖轉化成果糖。
（3）將葡萄糖異構酶固定在一種顆粒狀載體上，再將酶顆粒裝到反應柱內，反應柱底端裝上分布有許多小孔的篩板，酶顆粒不能通過小孔，但是反應溶液可以自由通過。
（4）將葡萄糖溶液從反應柱上端緩慢注人，流經反應柱與固定化酶接觸，葡萄糖轉化為果糖產物從反應柱下端流出
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四、DNA的粗提取與鑒定
1.DNA粗提取實驗材料和方法的選擇
（1）不同生物的組織中DNA含量不同在選取材料時，應本著DNA含量高、材料易得、便于提取的原則。
（2）材料不同所采用的提取方法不同
植物組織：取材→研磨→過濾→沉淀。
雞血：制備雞血細胞液→提取核DNA→溶解細胞核內DNA→析出并濾取DNA→DNA再溶解→提取較純凈的DNA。
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2.DNA粗提取與鑒定中不同試劑的用途及原理比較
試劑 濃度 用途 原理
NaCl溶液 2mol·L-1 溶解DNA DNA在NaCl溶液中的溶解度隨溶液濃度的變化而改變，溶解度在2mol·L-1時最大、在0.14mol·L-1時最小。
0.14mol·L-1 析出DNA
2mol·L-1 鑒定時的溶劑
酒精 95%（體積分數） 除去雜質以提純DNA DNA不溶于酒精，但是細胞中的某些物質可以溶于酒精
二苯胺 鑒定DNA DNA遇二苯胺（沸水浴）會變藍色
檸檬酸鈉 0.03g·mL-1 抗凝劑 除去血液中的鈣離子，防止血液凝固
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3.實驗中三種重復操作的目的和作用
（1）2次加蒸餾水
第一次：加到雞血細胞液中，使血細胞吸水漲破。
第二次：加到含DNA的2mol·L-1的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物質的量濃度下降到0.14mol·L-1，使DNA析出。
（2）3次用紗布過濾
第一次：過濾血細胞破裂液，得到含細胞核物質的濾液。
第二次：濾取0.14mol·L-1的NaCl溶液中析出的DNA（黏稠物）。
第三次：過濾溶有DNA的2mol·L-1的NaCl溶液。
（3）4次用NaCl溶液
第一次：用2mol·L-1的NaCl溶液，過濾除去不溶的雜質。
第二次：用0.14mol·L-1的NaCl溶液，析出DNA。
第三次：用2mol·L-1的NaCl溶液，溶解DNA。
第四次：用2mol·L-1的NaCl溶液，溶解絲狀物用于DNA的鑒定。
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五、多聚酶鏈式反應擴增DNA片段
1.PCR反應過程
變性：當溫度上升到90℃以上時，雙鏈DNA解聚為單鏈。
復性：溫度下降到50℃左右，兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合。
延伸：溫度上升到72℃左右，溶液中的四種脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根據堿基互補配對原則合成新的DNA鏈。
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2.PCR反應的條件
解開螺旋：在80~100℃時，DNA雙螺旋打開，形成兩條DNA單鏈，稱為變性。
恢復螺旋：在50℃左右時，兩條DNA單鏈重新形成雙螺旋結構稱為復性。
復制條件：緩沖液、DNA模板、四種脫氧核苷酸熱穩定DNA聚合酶和兩種引物。
反應場所：PCR儀。
六、血紅蛋白的提取和分離
1.蛋白質的分離方法
蛋白質各種特性的差異，如分子的形狀和大小、所帶電荷的性質和多少、溶解度、吸附性質和對其他分子的親和力等等，可以用來提取和分離不同種類的蛋白質。常用方法有凝膠色譜法、電泳法等。
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（1）凝膠色譜法：也叫分配色譜法，是根據蛋白質相對分子質量大小分離蛋白質的方法。所用些微小的多孔球體，大多由多糖類化合物構成。
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（2）電泳：帶電粒子在電場作用下發生遷移的過程。許多重要的生物大分子都具有可解離的基團，在一定的pH下，這些基團會帶上正電或負電。在電場作用下，這些帶電分子會向著與其所帶電荷相反的電極移動。利用待分離樣品中各種分子帶電性質的差異以及分子本身的大小、形狀的不同，使它們在電場中產生不同的遷移速度，從而實現對各種分子的分離。
2.血紅蛋白提取和分離實驗思路
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七、植物芳香油、色素的提取
1.植物芳香油的提取
植物芳香油：天然香料的主要來源是植物和動物。植物香料可以從植物材料中提取，具有很強的揮發性，其組成比較復雜，主要是萜類化合物及其衍生物。
（1）植物芳香油的提取方法
植物芳香油的提取方法有蒸餾、壓榨和萃取等。具體采用哪種方法要根據植物原料的理化性質決定
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方法 蒸餾法 壓榨法 萃取法
原理 利用水蒸氣將揮發性強的芳香油攜帶出來 通過機械加壓將植物材料中的芳香油壓榨出來 使芳香油溶解在有機溶劑中，蒸發出有機溶劑后獲得芳香油
適用范圍 揮發性強、不溶于水、化學性質穩定的芳香油，如玫瑰精油、薄荷油等 適用于原料易焦糊、有效成分易分解的柑橘、檸檬等，同時要求原料中油分含量較高 適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細小，能充分浸泡在有機溶劑中
優點 裝置簡單、易操作 成本低，能保持芳香油原本的特性 出油率高，產品易分離
缺點 水中蒸餾易造成某些原料焦糊和有效成分水解 分離困難，出油率相對較低 有機溶劑中雜質會影響芳香油的品質
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（2）提取植物有效成分操作實例
①玫瑰精油的提?。ㄕ麴s法）
玫瑰精油化學性質穩定，難溶于水，易溶于有機溶劑，揮發性強，能隨水蒸氣一同蒸餾，常用蒸餾法提取，對于干玫瑰花可用萃取法提取。
用蒸餾法提取，玫瑰花瓣與清水的質量比為1∶4，注意控制溫度并盡量延長蒸餾時間，因為蒸餾溫度過高或時間過短都會影響產品品質。
蒸餾裝置如下：
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收集油水混合物后，加入氯化鈉增加鹽的濃度，能夠促進油水分層；分液得到油層，加入水硫酸鈉吸水，放置過夜再過濾除去固體硫酸鈉即可得到玫瑰精油。
②橘皮精油的提取（壓榨法）
橘皮精油無色透明，具有橘香味，主要成分為檸檬烯。橘皮精油的有效成分在用水蒸氣蒸餾時會發生部分水解，使用水中蒸餾法又會產生原料焦糊的問題，所以一般采用壓榨法。
橘皮需要干燥去水，并用石灰水浸泡，防止壓榨時橘皮滑脫并提高出油率。
為了使橘皮精油易于與水分離，還要分別加入相當于橘皮質量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4，并調節pH至7～8。
經過濾除去固體物和殘渣、離心除去質量較小的殘留固體物、靜置、再次過濾等操作獲取橘皮精油。
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2.胡蘿卜素的提?。ㄝ腿》ǎ?br/>（1）胡蘿卜素是橘黃色結晶，化學性質比較穩定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有機溶劑?？梢酝ㄟ^萃取法提取胡蘿卜素。
（2）胡蘿卜需粉碎、干燥。粉碎顆粒越小越好，干燥時要注意控制溫度和時間，溫度太高、干燥時間太長會導致胡蘿卜素分解。
（3）選用石油醚作萃取劑萃取胡蘿卜素，裝置如圖：
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（4）影響萃取的因素：萃取效率主要取決于萃取劑的性質和使用量，同時還受原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取溫度和時間等條件的影響。
八、植物的組織培養技術
1.比較根尖分生組織和愈傷組織的異同
組織類型 細胞來源 細胞形態 細胞結構 細胞排列 細胞去向
根尖分生組織 受精卵 正方形 無液泡 緊密 分化成多種細胞組織
愈傷組織 高度分化細胞 無定形狀態 高度液泡化 疏松 再分化成新個體
相同點 都通過有絲分裂進行細胞增殖
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2.植物組織培養技術和花藥離體培養技術的異同
菊花的組織培養 月季的花藥培養
理論依據 植物細胞的全能性
基本過程 外植體→脫分化→再分化
外植體的細胞類型 體細胞 生殖細胞
操作流程 制備培養基→外植體消毒→接種→培養→移栽→栽培 選材→消毒→接種和培養→篩選和誘導→移栽→栽培選育
影響因素 選材、營養、植物激素、pH、溫度、陽光等
培養結果 正常植株 單倍體植株
生殖方式 無性生殖 有性生殖
可育性 可育 高度不育，秋水仙素處理后可育
考點清單
3.花藥培養的應用及可能發生的變異
（1）花藥培養獲得的植株是單倍體，有植株弱小、高度不育等特點。可用于單倍體育種當中單倍體幼苗經過秋水仙素處理，可成為二倍體純合植株，篩選出穩定遺傳的優良品種即可，這樣可以明顯縮短育種年限。
（2）在花藥培養中，特別是通過愈傷組織形成的花粉植株，染色體組的數目常會發生變化，因此需要做進一步的鑒定和篩選。
考點1 酶的應用問題綜合
考點1 酶的應用問題綜合
考點通關
某同學進行蘋果汁制作的探究，工藝如圖所示。
（1）圖中黑曲霉提取液中含有的_____可水解果膠，從而使果汁澄清。固定化柱中填充石英砂（顆粒狀的載體）將酶固定，這種固定化方法是_____。
（2）流程A 也可以通過固定化酵母細胞實現類似的目的。制備固定化酵母細胞采用的方法是 _____。在配制海藻酸鈉溶液進行加熱時，要注意用_____ ，否則可能出現焦糊。
（3）實驗中，操作流程A 和 B 的先后順序為_____。在蘋果汁澄清過程中，應關閉的流速調節閥是 _____ 。
（4）為了更有利于酶的催化作用充分發揮，渾濁的蘋果汁經閥2 進入固定化柱前，需先調節_____ 和_____ 至適宜。最終得到的蘋果汁的澄清度則可通過調節固定化柱中的_____ 實現。
（5）現在普遍用細胞固定化技術代替傳統酶工藝，原因是_____ （需答出兩點）。
答案：（1）果膠酶；物理吸附
（2）包埋法；用小火（或間斷加熱）
（3）先A后B；閥1
（4）PH值；溫度（順序可顛倒）；流速
（5）成本低，操作容易，可重復利用，利于提純產品
解析：（1）蘋果汁的制作需要果膠酶，該酶來自圖中的黑曲霉。果膠酶將果膠催化水解，提高了果汁的澄清度；石英砂通過物理吸附方式固定化酶。
（2）應酵母細胞較大，常用包埋法進行固定。配制海藻酸鈉溶液時，需要用小火間斷加熱防止出現焦糊。
（3）先提取果膠酶再進行果汁的制作，防止蘋果汁時間過久變質，即先A后B。澄清過程應關閉閥1，避免提取液進入固定化柱中降低了果汁質量。
（4）為了更有利于酶的催化作用充分發揮，渾濁的蘋果汁經閥2進入固定化柱前，需先調節pH值和溫度至適宜，以保證酶的最大活性。可通過調節蘋果汁流過固定柱的流速控制器澄清度。
（5）細胞固定化有成本低，操作容易，可重復利用，利于提純產品等優點。
考點2 血紅蛋白的提取和分離的考查
考點通關
隨著人類基因組計劃的進展和多種生物基因組測序工作的完成，人類跨入了后基因組和蛋白質組時代。對蛋白質進行研究時，首先要獲得純度較高的蛋白質。下圖是某生物興趣小組在“蛋白質的提取和分離”實驗中，準備從豬的血液中初步提取血紅蛋白，設計的“血紅蛋白提取、分離流程圖”：
請回答下列有關問題：
（1）樣品處理中紅細胞的洗滌要用________反復沖洗、離心。向紅細胞懸液中加入一定量的低濃度pH7.0的緩沖液并充分攪拌，可以破碎紅細胞，破碎細胞的原理是________。
（2）血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是________，若要盡快達到理想的透析效果，可以________（寫出一種方法）。
（3）電泳利用了待分離樣品中各種分子的___________________等的差異，而產生不同遷移速度，實現各種分子的分離。
（4）一同學通過血紅蛋白醋酸纖維薄膜電泳，觀察到正常人和鐮刀型細胞貧血癥患者的血紅蛋白電泳結果如上圖所示。由圖可知攜帶者有________（1種或2種）種血紅蛋白，從分子遺傳學的角度作出的解釋是__________________。
答案：（1）生理鹽水 當外界溶液濃度低于動物細胞內液濃度時，細胞吸水漲破
（2）除去小分子雜質 增加緩沖液的量或及時更換緩沖液
（3）帶電性質以及分子大小、形狀
（4）2 攜帶者具有（控制血紅蛋白的）一對等位基因，可以控制合成兩種不同的蛋白質
解析：（1）洗滌紅細胞所用的溶液是生理鹽水，根據滲透作用原理，將紅細胞置于低滲溶液中，紅細胞會吸水漲破，釋放出血紅蛋白。
（2）血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是除去樣品中的小分子雜質；可通過增加緩沖液的量或及時更換緩沖液等方法縮短透析時間，能盡快達到理想的透析效果。
（3）由于各種分子帶電性質以及分子大小、形狀等的差異，在電泳過程中會產生不同的遷移速度，從而實現各種分子的分離。
（4）根據圖示可知，鐮刀型細胞貧血癥的攜帶者含有兩種血紅蛋白，原因是攜帶者具有（控制血紅蛋白的）一對等位基因，分別控制合成兩種不同的蛋白質。
考點3 關于植物有效成分的提取的問題
考點通關
三孢布拉霉菌能用來生產胡蘿卜素，但該菌株的高產性狀容易退化，需要定期篩選出高產菌株，研究表明菌體細胞內的[H]可將無色的TTC還原為紅色復合物，且菌體細胞內[H]山含量越高，還原能力越強，胡蘿卜素合成能力也越強。請結合下列篩選菌株及提取胡蘿卜素的流程圖回答問題。
（1）將菌液涂布到含TTC的培養基上，目的是篩選出_____，對照組需涂布等量的無菌水以判斷_____。挑取單菌落時，若菌落周圍_____則菌株合成胡蘿卜素的能力較強。
（2）從該微生物中提取胡蘿卜素時，擴大培養后要收集菌絲進行的處理是_____，以提高萃取效率。萃取的效率主要取決于萃取劑的_____萃取的最佳溫度和時間可以通過設置_____來摸索。
（3）鑒定萃取物中是否含有胡蘿卜素時，通常采用_____法，該方法也可用于分離色素，其原理是_____。
答案：（1）合成胡蘿卜素較強的菌體（或“高產菌株”） ；培養基是否被污染；紅色較深
（2）粉碎和干燥 ；萃取劑的性質和使用量；對照實驗
（3）紙層析法；不同色素在有機溶劑中的溶解度不同，在濾紙上擴散速度也不同
解析：（1）由題干可知，三孢布拉霉菌細胞內的[H]可將無色的TTC還原為紅色復合物，且[H]山含量越高，胡蘿卜素合成能力也越強。所以，將菌液涂布到含TTC的培養基上的目的是篩選出合成胡蘿卜素較強的菌體，對照組需涂布等量的無菌水。挑取單菌落時，若菌落周圍紅色較深，則菌株合成胡蘿卜素的能力較強。
（2）收集菌絲后要進行粉碎和干燥，除去水分，其目的是提高萃取效率；用萃取法提取胡蘿卜素的主要步驟是：粉碎、干燥、萃取、過濾、濃縮，萃取的效率主要取決于萃取劑的性質和用量，同時還受原料顆粒的大小、含水量等條件的影響，一般來說，原料顆粒小，萃取溫度高，時間長，需要提取的物質就能夠充分溶解，萃取效果就好。萃取的最佳溫度和時間可以通過設置對照實驗來摸索。
（3）鑒定萃取物中是否含有胡蘿卜素時，類比葉綠素提取與分離實驗，根據不同色素在有機溶劑中的溶解度不同，在濾紙上擴散速度也不同的原理，采用紙層析法，將色素分離出來，并與標準色素帶進行對比。
考點4 DNA的粗提取與鑒定
考點通關
圖為雞血細胞中DNA的粗提取和鑒定實驗過程中的部分操作示意圖，請據圖分析，回答下列問題:
（1）圖中正確的實驗操作順序是_____（用序號與箭頭表示）。
（2）步驟③中加入蒸餾水的目的是_____；步驟⑤中加入蒸餾水的目的是__________。
（3）步驟①中所用酒精最好是經過_____后再使用，該步驟的目的是_________________________。
（4）DNA可用_____試劑鑒定，沸水浴后的顏色為_____。
（5）由于雞血較難找到，某學生試圖用豬血代替，結果沒有成功，其原因最可能是__________________。
答案：（1）③→②→⑤→④→①
（2）使血細胞吸水漲破；降低NaCl溶液的濃度，使DNA析出
（3）冷卻；提取含雜質較少（或較純凈）的DNA
（4）二苯胺；藍色
（5）成熟的紅細胞沒有細胞核
解析：（1）由以上分析可知，圖中表示正確的實驗操作順序是③→②→⑤→④→①。
（2）步驟③中加入蒸餾水的目的是使血細胞吸水漲破；當NaCl溶液濃度大于0.14mol/L時，DNA在NaCl溶液中的溶解度隨NaCl溶液濃度的降低而減小，因此步驟⑤中加入蒸餾水的目的是降低NaCl溶液的濃度，使DNA析出。
（3）步驟①中所用酒精最好是經過冷卻后再使用，該步驟的目的是利用DNA不溶于酒精的性質，除去細胞中溶于酒精的物質，從而提取到含雜質較少（或較純凈）的DNA。
（4）DNA可用二苯胺試劑鑒定，沸水浴后的顏色反應為藍色。
（5）豬是哺乳動物，哺乳動物血液中的成熟紅細胞沒有細胞核和細胞器，因此用豬血代替雞血來進行該實驗不能取得成功。
考點5 植物的組織培養技術的考查
考點通關
如圖表示花藥培養及單倍體育種的大致過程，據圖回答下列問題:
1.過程①是把幼小的花藥分離出來，在無菌條件下放在培養基中進行培養，配制該培養基時，需要的物質應該有__________（至少答三種）。
2.②表示花藥在培養基所提供的特定條件下脫分化，發生多次細胞分裂形成__________的過程，此過程中細胞進行分裂的方式是__________。
3.③表示誘導再分化出芽和根，最后長成植株的過程，長成的植株（不考慮核與核之間的融合）是__________植株，其特點是植株弱小，高度不育，生產上無推廣應用的價值，若要使其結果，可在移栽后在幼苗莖尖滴加適宜濃度的B物質，通常用到的B物質是__________。除此方法外還可通過__________誘導細胞內染色體數目加倍。
4.過程②與過程③所用培養基存在差異，主要表現在__________的差異。
答案：1.大量元素、微量元素、有機物、植物激素、瓊脂等
2.愈傷組織； 有絲分裂； 3.單倍體； 秋水仙素； 低溫； 4.植物激素的種類及其濃度比
解析：1.在配制培養基時，需要的物質應該有大量元素、微量元素、有機物、植物激素、瓊脂等。
2.②表示花藥在培養基所提供的特定條件下脫分化，發生多次細胞分裂形成愈傷組織的過程，此過程中細胞進行分裂的方式是有絲分裂。
3.③表示誘導再分化出芽和根，最后長成植株的過程，長成的植株（不考慮核與核之間的融合）是單倍體植株。誘導單倍體植株染色體數目加倍的方法有秋水仙素處理和低溫處理。
4.過程②與過程③所用培養基存在差異，主要表現在植物激素的種類及其濃度比不同。
一、細胞呼吸方式的判斷
物質循環與能量流動模型
細胞內DNA復制與PCR技術的比較
考法突破
細胞內DNA復制 PCR
不同點 解旋 在DNA解旋酶作用下，邊解旋邊復制 80-100℃高溫解旋，雙鏈完全打開
酶 解旋酶、DNA聚合酶 TaqDNA聚合酶
引物 RNA DNA
溫度 體內溫和條件 高溫變性、低溫復性、中溫延伸（都高于體內溫度）
相同點 ①需提供DNA復制的模板；②四種脫氧核苷酸為原料；③子鏈延伸的方向都是從5 端到3 端
提升訓練
1.利用PCR技術擴增目的基因的過程中兩種引物分別為A和B，其原理與細胞內DNA復制類似。下列敘述錯誤的是（ ）
A.從理論上推測，第二輪循環產物中含有引物A的DNA片段占3/4
B.在第二輪循環產物中開始出現兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段
C.引物之間或引物自身發生堿基互補配對則不能擴增目的基因
D.耐熱的DNA聚合酶總將游離的脫氧核苷酸連接到3’端
答案：B
解析：A、基因擴增中引物通常是一小段DNA或RNA片段，從理論上推測，第二輪中含引物A的比例為3/4，第三輪中占7/8，A正確； B、由于題圖中的引物A和引物B均不在該片段的端點，因此第一輪循環后，得到的兩DNA片段中兩條脫氧核苷酸鏈都不等長；通過繪圖可推知，第二輪中亦不會出現等長的引物，所以在第二輪循環產物中不會出現兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段，B錯誤； C、引物A和引物B必須與目的基因配對，如果引物之間或引物自身發生堿基互補配對則不能擴增目的基因，C正確； D、由于復制過程子鏈的合成方向是從子鏈的5'端向3'端延伸，所以耐熱的DNA聚合酶總將游離的脫氧核苷酸連接到3’端，D正確。
提升訓練
2.PCR是一種體外擴增DNA片段的技術，利用了DNA熱變性原理，通過調節溫度來控制DNA雙鏈的解聚與結合。下列有關PCR過程的敘述，正確的是（ ）
A.DNA兩條鏈的解旋過程需要解旋酶的催化
B.需要4種核糖核苷酸為原料
C.PCR過程需要的兩種引物的堿基序列必須是能夠相互配對的
D.與細胞內DNA復制相比，PCR所需要的酶耐高溫
答案：D
解析：A、在PCR技術的過程中包括：高溫變性（解鏈）→低溫復性→中溫延伸三個步驟，因此DNA兩條鏈的解旋過程不需要解旋酶的催化，而是利用了DNA在高溫下變性的原理，通過控制溫度來控制雙鏈的解聚與結合，A錯誤；B、需要4種脫氧核苷酸為原料，B錯誤；C、PCR過程需要的兩種引物的堿基序列一般不是相互配對的，C錯誤；D、與細胞內DNA復制相比，PCR所需要的酶耐高溫，一般為Taq酶，D正確。專題二十三 酶的應用與其他生物技術的應用
考情分析
1.考查內容：本專題考查的內容包括蛋白質分離技術、芳香油及色素的提取等。
2.命題規律：已出現的高考試題中，考查內容集中設計實驗探究影響果膠酶活性的因素、加酶洗衣粉的洗滌條件、植物有效成分的提取等，試題為非選擇題，試題大都符合高起點、低落點的特點。
3.備考策略
影響果膠酶活性的因素、加酶洗衣粉的洗滌條件、植物有效成分的提取的相關知識的記憶與理解。
網絡構建
考點清單
一、果膠酶在果汁生產中的作用
1.果膠與果膠酶
果膠：由半乳糖醛酸聚合面成的一種高分子化合物，不溶于水，是植物細胞壁及胞間主要組成成分之一。
果膠酶：分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。
2.果膠酶在果汁生產中的應用
（1）在果汁生產中，應用果膠酶分解果膠，瓦解植物細胞壁和胞間層，使果膠分解成半乳糖醛能夠提高水果出汁率和果汁澄清度。
（2）植物、霉菌、酵母菌及其他真菌均能夠產生果膠酶，霉菌發酵生產的果膠酶是食品加工業用量最大的酶制劑之一。
3.探究溫度、pH對酶活性影響的實驗
（1）酶的活性：是指酶催化一類化學反應的能力。酶的活性高低可以用在一定條件下，酶所催化的某一化學反應的反應速度來表示，即用單位時間內、單位體積中反應物的減少量或產物的增加量來表示。
（2）影響酶活性的因素：溫度、pH和酶的抑制劑等條件會影響酶的活性。
4.探究溫度對果膠酶活性的影響
實驗思路：設置一系列溫度梯度，比較不同溫度下酶的活性
判斷酶活性的依據：其他條件相同的情況下，以不同溫度下得到的果汁的體積或澄清度作為判斷酶活性的指標。
5.探究pH對果膠酶活性的影響
實驗中也應先將果膠酶和蘋果泥分別調整到預設的pH，再將果膠與果膠酶混合。
6.探究果膠酶的最適用量
果膠酶的最適用量是指在一定量的水果泥中，得到最大果汁產量所需要的最小酶量。如果隨著果膠酶的用量增加得到的果汁體積也增加，說明酶量不足；當酶的用量增加到某個值后，再增加酶的用量得到的果汁體積不再改變，這個值就是酶的最適用量。
二、探討加酶洗衣粉的洗滌效果
1.加酶洗衣粉的含義及種類
（1）加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉，目前常用的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶四類
（2）應用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質水解為可溶性的氨基酸或小分子的肽，堿性脂肪酶能將油漬中的脂肪水解成甘油和脂肪酸，使污漬容易從衣物上脫落。
（3）加酶洗衣粉有單一酶洗衣粉（加入某一種酶，對特定種類污漬有效）和復合酶洗衣粉（加入多種酶，對多種污漬有效）。
2.探究加酶洗衣粉的洗滌效果的實驗分析
實驗1：探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對污漬的洗滌效果0單一變量（自變量）：洗衣粉的種類（普通洗衣粉和加酶洗衣粉
觀察指標（因變量）：洗滌相同時間后比較污漬殘留情況（或比較將污漬徹底去除所需時間長短）
無關變量：衣物材料、顏色、大??；污漬類型和污染程度；洗衣粉用量、洗滌方式、洗滌所用的水溫、水質、水量等。
實驗2：探究溫度對加酶洗衣粉洗滌效果的影響
實驗思路：設置溫度梯度，比較洗滌效果（所設置的溫度應能夠代表一年四季不同水溫）
單一變量（自變量）：溫度
對照設置：相互對照，每個組都是實驗組，各組之間進行比較
無關變量：洗衣粉種類和用量；衣物和污漬；洗滌方式和水質水量等。
結果分析：若發現在某一溫度下洗滌效果最好，可在該溫度前后范圍內縮小溫度梯度繼續實驗，測出更接近的最適溫度。
實驗3：探究不同種類的加酶洗衣粉的洗滌效果
實驗思路：用蛋白酶洗衣粉、脂肪酶洗衣粉、復合酶洗衣粉以及普通洗衣粉分別針對油漬汗漬、血漬等不同污漬進行洗滌實驗，比較洗滌效果。
實驗分組：所用洗衣粉種類數乘以所選污漬種類數
結果分析；蛋白酶洗衣粉對血漬洗滌效果明顯，脂肪酶洗衣粉對油漬洗滌效果明顯，復合酶洗衣粉對血漬、油漬、汗漬洗滌效果都較明顯。
3.使用加酶洗衣粉的注意事項
（1）加蛋白酶的洗衣粉不宜用于洗滌蠶絲、皮、毛等面料的衣服。
（2）使用溫水洗滌，先浸泡一段時間再洗滌效果更好。
（3）使用后及時洗手。
三、酵母細胞的固定化
1.固定化酶和固定化細胞技術的含義及方法
（1）含義：固定化酶和固定化細胞技術是利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間內的技術包括包埋法、化學結合法和物理吸附法。
（2）方法
化學結合法：將酶分子或細胞相互結合或將其結合到載體上。
物理吸附法：將酶吸附在載體表面。
包埋法：將酶分子或細胞包埋在細微的網格里。
2.固定化酵母細胞的實驗
用包埋法固定化酵母細胞，包埋載體為海藻酸鈉。
（1）步驟
酵母細胞的活化：10m蒸餾水活化1g干酵母，酵母細胞活化體積會增大，所以容器應體積足夠大。
配制物質的量濃度為0.05mol·L-1的CaCl2溶液。
配制海藻酸鈉溶液：加熱使海藻酸鈉溶化，邊加熱邊攪拌，調成糊狀，完全溶化后再定加熱時要用小火或間斷加熱。
海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合：將冷卻至室溫的海藻酸鈉溶液與已活化的酵母細胞混合均勻，轉移至注射器中。
固定化酵母細胞：將注射器中的溶液緩慢滴到CaCl2溶液中，形成凝膠珠，浸泡30min左右。
（2）評價與分析
①海藻酸鈉溶液的配制是固定化酵母細胞的關鍵，因為如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成膠珠，如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數量少，也會影響實驗效果。
②判斷凝膠珠制作是否成功的方法
觀察法：制作成功的膠珠應為淡黃色，圓形或橢圓形顆粒。
擠壓法：用手輕輕擠壓凝膠珠，如果有一定的硬度和彈性，不易破裂沒有液體流出，說明凝膠珠制作成功。
摔打法：將凝膠珠在實驗桌上用力摔打，如果容易彈起，說明制作成功。
③如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細胞數目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要重新制備。
3.固定化酶的應用實例——高果糖漿的生產
（1）高果糖漿：果糖含量為42%左右的糖漿。
（2）生產高果糖漿所需的酶：葡萄糖異構酶。該酶能夠將葡萄糖轉化成果糖。
（3）將葡萄糖異構酶固定在一種顆粒狀載體上，再將酶顆粒裝到反應柱內，反應柱底端裝上分布有許多小孔的篩板，酶顆粒不能通過小孔，但是反應溶液可以自由通過。
（4）將葡萄糖溶液從反應柱上端緩慢注人，流經反應柱與固定化酶接觸，葡萄糖轉化為果糖產物從反應柱下端流出
四、DNA的粗提取與鑒定
1.DNA粗提取實驗材料和方法的選擇
（1）不同生物的組織中DNA含量不同在選取材料時，應本著DNA含量高、材料易得、便于提取的原則。
（2）材料不同所采用的提取方法不同
植物組織：取材→研磨→過濾→沉淀。
雞血：制備雞血細胞液→提取核DNA→溶解細胞核內DNA→析出并濾取DNA→DNA再溶解→提取較純凈的DNA。
2.DNA粗提取與鑒定中不同試劑的用途及原理比較
試劑 濃度 用途 原理
NaCl溶液 2mol·L-1 溶解DNA DNA在NaCl溶液中的溶解度隨溶液濃度的變化而改變，溶解度在2mol·L-1時最大、在0.14mol·L-1時最小。
0.14mol·L-1 析出DNA
2mol·L-1 鑒定時的溶劑
酒精 95%（體積分數） 除去雜質以提純DNA DNA不溶于酒精，但是細胞中的某些物質可以溶于酒精
二苯胺 鑒定DNA DNA遇二苯胺（沸水浴）會變藍色
檸檬酸鈉 0.03g·mL-1 抗凝劑 除去血液中的鈣離子，防止血液凝固
3.實驗中三種重復操作的目的和作用
（1）2次加蒸餾水
第一次：加到雞血細胞液中，使血細胞吸水漲破。
第二次：加到含DNA的2mol·L-1的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物質的量濃度下降到0.14mol·L-1，使DNA析出。
（2）3次用紗布過濾
第一次：過濾血細胞破裂液，得到含細胞核物質的濾液。
第二次：濾取0.14mol·L-1的NaCl溶液中析出的DNA（黏稠物）。
第三次：過濾溶有DNA的2mol·L-1的NaCl溶液。
（3）4次用NaCl溶液
第一次：用2mol·L-1的NaCl溶液，過濾除去不溶的雜質。
第二次：用0.14mol·L-1的NaCl溶液，析出DNA。
第三次：用2mol·L-1的NaCl溶液，溶解DNA。
第四次：用2mol·L-1的NaCl溶液，溶解絲狀物用于DNA的鑒定。
五、多聚酶鏈式反應擴增DNA片段
1.PCR反應過程
變性：當溫度上升到90℃以上時，雙鏈DNA解聚為單鏈。
復性：溫度下降到50℃左右，兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合。
延伸：溫度上升到72℃左右，溶液中的四種脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根據堿基互補配對原則合成新的DNA鏈。
2.PCR反應的條件
解開螺旋：在80~100℃時，DNA雙螺旋打開，形成兩條DNA單鏈，稱為變性。
恢復螺旋：在50℃左右時，兩條DNA單鏈重新形成雙螺旋結構稱為復性。
復制條件：緩沖液、DNA模板、四種脫氧核苷酸熱穩定DNA聚合酶和兩種引物。
反應場所：PCR儀。
六、血紅蛋白的提取和分離
1.蛋白質的分離方法
蛋白質各種特性的差異，如分子的形狀和大小、所帶電荷的性質和多少、溶解度、吸附性質和對其他分子的親和力等等，可以用來提取和分離不同種類的蛋白質。常用方法有凝膠色譜法、電泳法等。
（1）凝膠色譜法：也叫分配色譜法，是根據蛋白質相對分子質量大小分離蛋白質的方法。所用些微小的多孔球體，大多由多糖類化合物構成。
（2）電泳：帶電粒子在電場作用下發生遷移的過程。許多重要的生物大分子都具有可解離的基團，在一定的pH下，這些基團會帶上正電或負電。在電場作用下，這些帶電分子會向著與其所帶電荷相反的電極移動。利用待分離樣品中各種分子帶電性質的差異以及分子本身的大小、形狀的不同，使它們在電場中產生不同的遷移速度，從而實現對各種分子的分離。
2.血紅蛋白提取和分離實驗思路
七、植物芳香油、色素的提取
1.植物芳香油的提取
植物芳香油：天然香料的主要來源是植物和動物。植物香料可以從植物材料中提取，具有很強的揮發性，其組成比較復雜，主要是萜類化合物及其衍生物。
（1）植物芳香油的提取方法
植物芳香油的提取方法有蒸餾、壓榨和萃取等。具體采用哪種方法要根據植物原料的理化性質決定
方法 蒸餾法 壓榨法 萃取法
原理 利用水蒸氣將揮發性強的芳香油攜帶出來 通過機械加壓將植物材料中的芳香油壓榨出來 使芳香油溶解在有機溶劑中，蒸發出有機溶劑后獲得芳香油
適用范圍 揮發性強、不溶于水、化學性質穩定的芳香油，如玫瑰精油、薄荷油等 適用于原料易焦糊、有效成分易分解的柑橘、檸檬等，同時要求原料中油分含量較高 適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細小，能充分浸泡在有機溶劑中
優點 裝置簡單、易操作 成本低，能保持芳香油原本的特性 出油率高，產品易分離
缺點 水中蒸餾易造成某些原料焦糊和有效成分水解 分離困難，出油率相對較低 有機溶劑中雜質會影響芳香油的品質
（2）提取植物有效成分操作實例
①玫瑰精油的提?。ㄕ麴s法）
玫瑰精油化學性質穩定，難溶于水，易溶于有機溶劑，揮發性強，能隨水蒸氣一同蒸餾，常用蒸餾法提取，對于干玫瑰花可用萃取法提取。
用蒸餾法提取，玫瑰花瓣與清水的質量比為1∶4，注意控制溫度并盡量延長蒸餾時間，因為蒸餾溫度過高或時間過短都會影響產品品質。
蒸餾裝置如下：
收集油水混合物后，加入氯化鈉增加鹽的濃度，能夠促進油水分層；分液得到油層，加入水硫酸鈉吸水，放置過夜再過濾除去固體硫酸鈉即可得到玫瑰精油。
②橘皮精油的提?。▔赫シǎ?br/>橘皮精油無色透明，具有橘香味，主要成分為檸檬烯。橘皮精油的有效成分在用水蒸氣蒸餾時會發生部分水解，使用水中蒸餾法又會產生原料焦糊的問題，所以一般采用壓榨法。
橘皮需要干燥去水，并用石灰水浸泡，防止壓榨時橘皮滑脫并提高出油率。
為了使橘皮精油易于與水分離，還要分別加入相當于橘皮質量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4，并調節pH至7～8。
經過濾除去固體物和殘渣、離心除去質量較小的殘留固體物、靜置、再次過濾等操作獲取橘皮精油。
2.胡蘿卜素的提取（萃取法）
（1）胡蘿卜素是橘黃色結晶，化學性質比較穩定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有機溶劑。可以通過萃取法提取胡蘿卜素。
（2）胡蘿卜需粉碎、干燥。粉碎顆粒越小越好，干燥時要注意控制溫度和時間，溫度太高、干燥時間太長會導致胡蘿卜素分解。
（3）選用石油醚作萃取劑萃取胡蘿卜素，裝置如圖：
（4）影響萃取的因素：萃取效率主要取決于萃取劑的性質和使用量，同時還受原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取溫度和時間等條件的影響。
八、植物的組織培養技術
1.比較根尖分生組織和愈傷組織的異同
組織類型 細胞來源 細胞形態 細胞結構 細胞排列 細胞去向
根尖分生組織 受精卵 正方形 無液泡 緊密 分化成多種細胞組織
愈傷組織 高度分化細胞 無定形狀態 高度液泡化 疏松 再分化成新個體
相同點 都通過有絲分裂進行細胞增殖
2.植物組織培養技術和花藥離體培養技術的異同
菊花的組織培養 月季的花藥培養
理論依據 植物細胞的全能性
基本過程 外植體→脫分化→再分化
外植體的細胞類型 體細胞 生殖細胞
操作流程 制備培養基→外植體消毒→接種→培養→移栽→栽培 選材→消毒→接種和培養→篩選和誘導→移栽→栽培選育
影響因素 選材、營養、植物激素、pH、溫度、陽光等
培養結果 正常植株 單倍體植株
生殖方式 無性生殖 有性生殖
可育性 可育 高度不育，秋水仙素處理后可育
3.花藥培養的應用及可能發生的變異
（1）花藥培養獲得的植株是單倍體，有植株弱小、高度不育等特點?？捎糜趩伪扼w育種當中單倍體幼苗經過秋水仙素處理，可成為二倍體純合植株，篩選出穩定遺傳的優良品種即可，這樣可以明顯縮短育種年限。
（2）在花藥培養中，特別是通過愈傷組織形成的花粉植株，染色體組的數目常會發生變化，因此需要做進一步的鑒定和篩選。
考點通關
考點1 酶的應用問題綜合
某同學進行蘋果汁制作的探究，工藝如圖所示。
（1）圖中黑曲霉提取液中含有的_____可水解果膠，從而使果汁澄清。固定化柱中填充石英砂（顆粒狀的載體）將酶固定，這種固定化方法是_____。
（2）流程A 也可以通過固定化酵母細胞實現類似的目的。制備固定化酵母細胞采用的方法是 _____。在配制海藻酸鈉溶液進行加熱時，要注意用_____ ，否則可能出現焦糊。
（3）實驗中，操作流程A 和 B 的先后順序為_____。在蘋果汁澄清過程中，應關閉的流速調節閥是 _____ 。
（4）為了更有利于酶的催化作用充分發揮，渾濁的蘋果汁經閥2 進入固定化柱前，需先調節_____ 和_____ 至適宜。最終得到的蘋果汁的澄清度則可通過調節固定化柱中的_____ 實現。
（5）現在普遍用細胞固定化技術代替傳統酶工藝，原因是_____ （需答出兩點）。
答案：（1）果膠酶；物理吸附
（2）包埋法；用小火（或間斷加熱）
（3）先A后B；閥1
（4）PH值；溫度（順序可顛倒）；流速
（5）成本低，操作容易，可重復利用，利于提純產品
解析：（1）蘋果汁的制作需要果膠酶，該酶來自圖中的黑曲霉。果膠酶將果膠催化水解，提高了果汁的澄清度；石英砂通過物理吸附方式固定化酶。
（2）應酵母細胞較大，常用包埋法進行固定。配制海藻酸鈉溶液時，需要用小火間斷加熱防止出現焦糊。
（3）先提取果膠酶再進行果汁的制作，防止蘋果汁時間過久變質，即先A后B。澄清過程應關閉閥1，避免提取液進入固定化柱中降低了果汁質量。
（4）為了更有利于酶的催化作用充分發揮，渾濁的蘋果汁經閥2進入固定化柱前，需先調節pH值和溫度至適宜，以保證酶的最大活性?？赏ㄟ^調節蘋果汁流過固定柱的流速控制器澄清度。
（5）細胞固定化有成本低，操作容易，可重復利用，利于提純產品等優點。
考點2 血紅蛋白的提取和分離的考查
隨著人類基因組計劃的進展和多種生物基因組測序工作的完成，人類跨入了后基因組和蛋白質組時代。對蛋白質進行研究時，首先要獲得純度較高的蛋白質。下圖是某生物興趣小組在“蛋白質的提取和分離”實驗中，準備從豬的血液中初步提取血紅蛋白，設計的“血紅蛋白提取、分離流程圖”：
請回答下列有關問題：
（1）樣品處理中紅細胞的洗滌要用________反復沖洗、離心。向紅細胞懸液中加入一定量的低濃度pH7.0的緩沖液并充分攪拌，可以破碎紅細胞，破碎細胞的原理是________。
（2）血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是________，若要盡快達到理想的透析效果，可以________（寫出一種方法）。
（3）電泳利用了待分離樣品中各種分子的___________________等的差異，而產生不同遷移速度，實現各種分子的分離。
（4）一同學通過血紅蛋白醋酸纖維薄膜電泳，觀察到正常人和鐮刀型細胞貧血癥患者的血紅蛋白電泳結果如上圖所示。由圖可知攜帶者有________（1種或2種）種血紅蛋白，從分子遺傳學的角度作出的解釋是__________________。
答案：（1）生理鹽水 當外界溶液濃度低于動物細胞內液濃度時，細胞吸水漲破
（2）除去小分子雜質 增加緩沖液的量或及時更換緩沖液
（3）帶電性質以及分子大小、形狀
（4）2 攜帶者具有（控制血紅蛋白的）一對等位基因，可以控制合成兩種不同的蛋白質
解析：（1）洗滌紅細胞所用的溶液是生理鹽水，根據滲透作用原理，將紅細胞置于低滲溶液中，紅細胞會吸水漲破，釋放出血紅蛋白。
（2）血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是除去樣品中的小分子雜質；可通過增加緩沖液的量或及時更換緩沖液等方法縮短透析時間，能盡快達到理想的透析效果。
（3）由于各種分子帶電性質以及分子大小、形狀等的差異，在電泳過程中會產生不同的遷移速度，從而實現各種分子的分離。
（4）根據圖示可知，鐮刀型細胞貧血癥的攜帶者含有兩種血紅蛋白，原因是攜帶者具有（控制血紅蛋白的）一對等位基因，分別控制合成兩種不同的蛋白質。
考點3 關于植物有效成分的提取的問題
三孢布拉霉菌能用來生產胡蘿卜素，但該菌株的高產性狀容易退化，需要定期篩選出高產菌株，研究表明菌體細胞內的[H]可將無色的TTC還原為紅色復合物，且菌體細胞內[H]山含量越高，還原能力越強，胡蘿卜素合成能力也越強。請結合下列篩選菌株及提取胡蘿卜素的流程圖回答問題。
（1）將菌液涂布到含TTC的培養基上，目的是篩選出_____，對照組需涂布等量的無菌水以判斷_____。挑取單菌落時，若菌落周圍_____則菌株合成胡蘿卜素的能力較強。
（2）從該微生物中提取胡蘿卜素時，擴大培養后要收集菌絲進行的處理是_____，以提高萃取效率。萃取的效率主要取決于萃取劑的_____萃取的最佳溫度和時間可以通過設置_____來摸索。
（3）鑒定萃取物中是否含有胡蘿卜素時，通常采用_____法，該方法也可用于分離色素，其原理是_____。
答案：（1）合成胡蘿卜素較強的菌體（或“高產菌株”） ；培養基是否被污染；紅色較深
（2）粉碎和干燥 ；萃取劑的性質和使用量；對照實驗
（3）紙層析法；不同色素在有機溶劑中的溶解度不同，在濾紙上擴散速度也不同
解析：（1）由題干可知，三孢布拉霉菌細胞內的[H]可將無色的TTC還原為紅色復合物，且[H]山含量越高，胡蘿卜素合成能力也越強。所以，將菌液涂布到含TTC的培養基上的目的是篩選出合成胡蘿卜素較強的菌體，對照組需涂布等量的無菌水。挑取單菌落時，若菌落周圍紅色較深，則菌株合成胡蘿卜素的能力較強。
（2）收集菌絲后要進行粉碎和干燥，除去水分，其目的是提高萃取效率；用萃取法提取胡蘿卜素的主要步驟是：粉碎、干燥、萃取、過濾、濃縮，萃取的效率主要取決于萃取劑的性質和用量，同時還受原料顆粒的大小、含水量等條件的影響，一般來說，原料顆粒小，萃取溫度高，時間長，需要提取的物質就能夠充分溶解，萃取效果就好。萃取的最佳溫度和時間可以通過設置對照實驗來摸索。
（3）鑒定萃取物中是否含有胡蘿卜素時，類比葉綠素提取與分離實驗，根據不同色素在有機溶劑中的溶解度不同，在濾紙上擴散速度也不同的原理，采用紙層析法，將色素分離出來，并與標準色素帶進行對比。
考點4 DNA的粗提取與鑒定
圖為雞血細胞中DNA的粗提取和鑒定實驗過程中的部分操作示意圖，請據圖分析，回答下列問題:
（1）圖中正確的實驗操作順序是_____（用序號與箭頭表示）。
（2）步驟③中加入蒸餾水的目的是_____；步驟⑤中加入蒸餾水的目的是__________。
（3）步驟①中所用酒精最好是經過_____后再使用，該步驟的目的是_________________________。
（4）DNA可用_____試劑鑒定，沸水浴后的顏色為_____。
（5）由于雞血較難找到，某學生試圖用豬血代替，結果沒有成功，其原因最可能是__________________。
答案：（1）③→②→⑤→④→①
（2）使血細胞吸水漲破；降低NaCl溶液的濃度，使DNA析出
（3）冷卻；提取含雜質較少（或較純凈）的DNA
（4）二苯胺；藍色
（5）成熟的紅細胞沒有細胞核
解析：（1）由以上分析可知，圖中表示正確的實驗操作順序是③→②→⑤→④→①。
（2）步驟③中加入蒸餾水的目的是使血細胞吸水漲破；當NaCl溶液濃度大于0.14mol/L時，DNA在NaCl溶液中的溶解度隨NaCl溶液濃度的降低而減小，因此步驟⑤中加入蒸餾水的目的是降低NaCl溶液的濃度，使DNA析出。
（3）步驟①中所用酒精最好是經過冷卻后再使用，該步驟的目的是利用DNA不溶于酒精的性質，除去細胞中溶于酒精的物質，從而提取到含雜質較少（或較純凈）的DNA。
（4）DNA可用二苯胺試劑鑒定，沸水浴后的顏色反應為藍色。
（5）豬是哺乳動物，哺乳動物血液中的成熟紅細胞沒有細胞核和細胞器，因此用豬血代替雞血來進行該實驗不能取得成功。
考點5 植物的組織培養技術的考查
如圖表示花藥培養及單倍體育種的大致過程，據圖回答下列問題:
1.過程①是把幼小的花藥分離出來，在無菌條件下放在培養基中進行培養，配制該培養基時，需要的物質應該有__________（至少答三種）。
2.②表示花藥在培養基所提供的特定條件下脫分化，發生多次細胞分裂形成__________的過程，此過程中細胞進行分裂的方式是__________。
3.③表示誘導再分化出芽和根，最后長成植株的過程，長成的植株（不考慮核與核之間的融合）是__________植株，其特點是植株弱小，高度不育，生產上無推廣應用的價值，若要使其結果，可在移栽后在幼苗莖尖滴加適宜濃度的B物質，通常用到的B物質是__________。除此方法外還可通過__________誘導細胞內染色體數目加倍。
4.過程②與過程③所用培養基存在差異，主要表現在__________的差異。
答案：1.大量元素、微量元素、有機物、植物激素、瓊脂等
2.愈傷組織； 有絲分裂； 3.單倍體； 秋水仙素； 低溫； 4.植物激素的種類及其濃度比
解析：1.在配制培養基時，需要的物質應該有大量元素、微量元素、有機物、植物激素、瓊脂等。
2.②表示花藥在培養基所提供的特定條件下脫分化，發生多次細胞分裂形成愈傷組織的過程，此過程中細胞進行分裂的方式是有絲分裂。
3.③表示誘導再分化出芽和根，最后長成植株的過程，長成的植株（不考慮核與核之間的融合）是單倍體植株。誘導單倍體植株染色體數目加倍的方法有秋水仙素處理和低溫處理。
4.過程②與過程③所用培養基存在差異，主要表現在植物激素的種類及其濃度比不同。
考法突破
細胞內DNA復制與PCR技術的比較
細胞內DNA復制 PCR
不同點 解旋 在DNA解旋酶作用下，邊解旋邊復制 80-100℃高溫解旋，雙鏈完全打開
酶 解旋酶、DNA聚合酶 Taq DNA聚合酶
引物 RNA DNA
溫度 體內溫和條件 高溫變性、低溫復性、中溫延伸（都高于體內溫度）
相同點 ①需提供DNA復制的模板；②四種脫氧核苷酸為原料；③子鏈延伸的方向都是從5 端到3 端
提升訓練
1.利用PCR技術擴增目的基因的過程中兩種引物分別為A和B，其原理與細胞內DNA復制類似。下列敘述錯誤的是（ ）
A.從理論上推測，第二輪循環產物中含有引物A的DNA片段占3/4
B.在第二輪循環產物中開始出現兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段
C.引物之間或引物自身發生堿基互補配對則不能擴增目的基因
D.耐熱的DNA聚合酶總將游離的脫氧核苷酸連接到3’端
答案：B
解析：A、基因擴增中引物通常是一小段DNA或RNA片段，從理論上推測，第二輪中含引物A的比例為3/4，第三輪中占7/8，A正確； B、由于題圖中的引物A和引物B均不在該片段的端點，因此第一輪循環后，得到的兩DNA片段中兩條脫氧核苷酸鏈都不等長；通過繪圖可推知，第二輪中亦不會出現等長的引物，所以在第二輪循環產物中不會出現兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段，B錯誤； C、引物A和引物B必須與目的基因配對，如果引物之間或引物自身發生堿基互補配對則不能擴增目的基因，C正確； D、由于復制過程子鏈的合成方向是從子鏈的5'端向3'端延伸，所以耐熱的DNA聚合酶總將游離的脫氧核苷酸連接到3’端，D正確。
2.PCR是一種體外擴增DNA片段的技術，利用了DNA熱變性原理，通過調節溫度來控制DNA雙鏈的解聚與結合。下列有關PCR過程的敘述，正確的是（ ）
A.DNA兩條鏈的解旋過程需要解旋酶的催化
B.需要4種核糖核苷酸為原料
C.PCR過程需要的兩種引物的堿基序列必須是能夠相互配對的
D.與細胞內DNA復制相比，PCR所需要的酶耐高溫
答案：D
解析：A、在PCR技術的過程中包括：高溫變性（解鏈）→低溫復性→中溫延伸三個步驟，因此DNA兩條鏈的解旋過程不需要解旋酶的催化，而是利用了DNA在高溫下變性的原理，通過控制溫度來控制雙鏈的解聚與結合，A錯誤；B、需要4種脫氧核苷酸為原料，B錯誤；C、PCR過程需要的兩種引物的堿基序列一般不是相互配對的，C錯誤；D、與細胞內DNA復制相比，PCR所需要的酶耐高溫，一般為Taq酶，D正確。
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