二輪課件專題生物技術(shù)實(shí)踐

專題十四生物技術(shù)實(shí)踐DNA1.(2011年江蘇卷)下列與果酒、果醋和腐乳制作相關(guān)的敘述，正確的是()A．腐乳制作所需要的適宜溫度最高B．果醋發(fā)酵包括無氧發(fā)酵和有氧發(fā)酵C．使用的菌種分別是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌D．使用的菌種都具有細(xì)胞壁、核糖體、DNA和RNA【解析】果醋制作所需的適宜溫度為30℃～35℃，果酒制作的最適溫度為18℃～25℃，腐乳制作的最適溫度為16℃左右；由于醋酸菌為好氧型細(xì)菌，所以果醋發(fā)酵為有氧發(fā)酵；三種發(fā)酵產(chǎn)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、毛霉為真菌，醋酸菌為細(xì)菌，前兩者為真核生物，后者為原核生物，它們均具有細(xì)胞壁、核糖體、DNA和RNA?！敬鸢浮緿2.(2011年江蘇卷)下列有關(guān)酶的制備和應(yīng)用的敘述，正確的是()A．酶解法和吸水漲破法常用于制備微生物的胞內(nèi)酶B．透析、電泳和酸解等方法常用于酶的分離與純化C．棉織物不能使用添加纖維素酶的洗衣粉進(jìn)行洗滌D．多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的核心層【解析】酶解法可以去除微生物的細(xì)胞壁，吸水漲破法可以使細(xì)胞膜破裂，從而釋放出胞內(nèi)酶，故A項(xiàng)正確；酶的分離與純化不能用酸解法，否則破壞蛋白類酶的結(jié)構(gòu)，B項(xiàng)錯(cuò)誤。洗滌時(shí)加入纖維素酶能使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松，使洗衣粉的去污效果更好；還能去除棉織物表面的浮毛，平整織物表面，C項(xiàng)錯(cuò)誤。多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的外層，故D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼3.(2011年江蘇卷)在利用雞血進(jìn)行“DNA的粗提取與鑒定”的實(shí)驗(yàn)中，相關(guān)敘述正確的是()A．用蒸餾水將NaCl溶液濃度調(diào)至0.14mol/L，濾去析出物B．調(diào)節(jié)NaCl溶液濃度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分雜質(zhì)C．將絲狀物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺試劑即呈藍(lán)色D．用菜花替代雞血作為實(shí)驗(yàn)材料，其實(shí)驗(yàn)操作步驟相同【解析】DNA在濃度為0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最小，DNA析出；木瓜蛋白酶能夠水解樣品中的一部分蛋白質(zhì)；DNA溶解于2mol/LNaCl溶液中，在沸水浴條件下遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍(lán)色；用植物材料提取DNA時(shí)，需用洗滌劑處理材料以溶解細(xì)胞膜?！敬鸢浮緽4.(2010年浙江卷)某同學(xué)進(jìn)行蘋果汁制作實(shí)驗(yàn)，工藝如下圖所示。(1)圖中用KMnO4溶液浸泡蘋果的目的是＿＿＿。黑曲霉提取液中含有的＿＿＿可水解果膠，從而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通過＿＿＿方式將酶固定化，酶被固定后再用蒸餾水洗滌固定化柱是為了除去＿＿＿＿＿＿＿＿。消毒果膠酶吸附未被固定的酶等(2)實(shí)驗(yàn)中，操作流程A和B的先后順序?yàn)椋撸摺Ｔ谔O果汁澄清過程中，應(yīng)關(guān)閉的流速調(diào)節(jié)閥是＿＿。要測定從固定化柱流出的蘋果汁中是否還有果膠，可取一定量的果汁與等量的＿＿混合，如果出現(xiàn)＿＿＿＿＿現(xiàn)象，說明果膠還沒有被完全水解。為使果膠完全水解，應(yīng)將流速調(diào)＿＿。AB閥1乙醇渾濁(沉淀)慢(3)實(shí)驗(yàn)后，將洗滌過的固定化柱在低溫環(huán)境中保存若干天，該固定化柱仍可用于蘋果汁制作實(shí)驗(yàn)，說明固定化酶可被＿＿＿使用。重復(fù)【解析】本題考查蘋果汁制作過程的反應(yīng)條件及注意事項(xiàng)，在制作工藝中必須對原材料消毒，這樣才能保證后續(xù)實(shí)驗(yàn)的成功。KMnO4是強(qiáng)氧化劑，可以對蘋果起到消毒的作用?？键c(diǎn)1：微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)1．培養(yǎng)基的主要種類培養(yǎng)基種類特點(diǎn)用途按物理性質(zhì)液體培養(yǎng)基不加凝固劑工業(yè)生產(chǎn)半固體培養(yǎng)基加凝固劑，如瓊脂觀察微生物的運(yùn)動(dòng)、分類、鑒定固體培養(yǎng)基微生物分離、鑒定、活菌計(jì)數(shù)、保藏菌種按用途選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，以抑制不需要的微生物的生長，促進(jìn)所需要的微生物的生長培養(yǎng)、分離出特定微生物鑒別培養(yǎng)基根據(jù)微生物的代謝特點(diǎn)，在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品鑒別不同種類的微生物培養(yǎng)基種類特點(diǎn)用途續(xù)上表2.培養(yǎng)基的配制培養(yǎng)基的配制除了碳源、氮源和生長因子外，還要考慮水、無機(jī)鹽以及不同微生物生長對pH以及氧氣的需求。例1：(2010山東煙臺模擬)某小組同學(xué)為了調(diào)查湖水中細(xì)菌的污染情況而進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)包括制備培養(yǎng)基、滅菌、接種及培養(yǎng)、菌落觀察計(jì)數(shù)。請回答與此實(shí)驗(yàn)相關(guān)的問題。(1)培養(yǎng)基中含有的蛋白胨、淀粉分別為細(xì)菌培養(yǎng)提供了____和_____。除此之外，培養(yǎng)基還必須含有的基本成分是____和______。無機(jī)鹽水氮源碳源(2)對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌，應(yīng)該采用的方法是______________。(3)為了盡快觀察到細(xì)菌培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)將接種了湖水樣品的平板置于___________中培養(yǎng)，培養(yǎng)的溫度設(shè)定在37℃。要使該實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果可靠，還應(yīng)該同時(shí)在另一平板上接種_______作為對照進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(4)培養(yǎng)20小時(shí)后，觀察到平板上有形態(tài)和顏色不同的菌落，這說明湖水樣品中有____種細(xì)菌。一般說來，菌落總數(shù)越多，湖水遭受細(xì)菌污染的程度越_____。(5)如果提高培養(yǎng)基中NaCl的濃度，可以用于篩選耐___________細(xì)菌，這種培養(yǎng)基被稱為____________。高壓蒸汽滅菌

恒溫培養(yǎng)箱

無菌水

多

高

鹽(或NaCl)

選擇培養(yǎng)基【解析】各種培養(yǎng)基的具體配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和無機(jī)鹽等成分，蛋白胨、牛肉膏可提供氮源，淀粉可提供碳源。滅菌的方法有干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌和灼燒滅菌。接種環(huán)一般用灼燒滅菌；培養(yǎng)基一般用高壓蒸汽滅菌；對能耐高溫、需保持干燥的物品，可以采用干熱滅菌的方法。為了盡快觀察到細(xì)菌培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及要使該實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果可靠，應(yīng)該將一個(gè)接種后的培養(yǎng)基和一個(gè)未接種的培養(yǎng)基(或接種無菌水的培養(yǎng)基)都放入恒溫箱中培養(yǎng)，分別觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。若觀察到平板上有許多不同的菌落，說明湖水的污染程度高。培養(yǎng)基包括選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基，選擇培養(yǎng)基就是在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，以抑制不需要的微生物的生長?！咀兪筋}1】(1)商品化植酸酶主要來自微生物。在產(chǎn)酶菌株篩選過程中，常在基本培養(yǎng)基中添加不溶于水的植酸鈣制成固體平板，植酸鈣被植酸酶分解后可在平板上產(chǎn)生_______，可根據(jù)其大小選擇目的菌株，所得菌株需要進(jìn)一步測定植酸酶活性?；钚詼y定可以植酸鈣作為底物，活性可用一定條件下單位時(shí)間內(nèi)________________。(2)利用上述所得菌株制備植酸酶的流程如下圖：透明圈植酸鈣的消耗量Ⅰ中的主要成分為_________；Ⅱ中包含植酸酶等多種蛋白質(zhì)。請寫出一種純化得到植酸酶的方法及其依據(jù)。_________________________________________________________________________________________________________(3)為建設(shè)基因工程菌，可用PCR等技術(shù)從上述菌株中克隆植酸酶基因。PCR反應(yīng)包含多次循環(huán)，反應(yīng)過程中打開模板DNA雙鏈的方法是_____。(4)除植酸酶外，微生物還應(yīng)用到________________________的生產(chǎn)中。小分子雜質(zhì)凝膠色譜法：根據(jù)蛋白質(zhì)之間分子大小、吸附性質(zhì)等差異進(jìn)行純化(或電泳法：根據(jù)蛋白質(zhì)之間電荷、分子大小等差異進(jìn)行純化。)加熱蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶【解析】(1)植酸酶將培養(yǎng)基中的植酸鈣分解后可在平板上產(chǎn)生透明圈，酶的活性可用單位時(shí)間底物的消耗量來表示。(2)透析袋只能讓小分子進(jìn)出，故透析液(Ⅰ)中含的是小分子雜質(zhì)。欲純化得到植酸酶，可以用凝膠色譜法，即根據(jù)蛋白質(zhì)之間分子大小、吸附性質(zhì)等差異進(jìn)行純化；或者用電泳法，即根據(jù)蛋白質(zhì)之間電荷、分子大小等差異進(jìn)行純化。(3)PCR技術(shù)可利用加熱的方法打開DNA雙鏈。考點(diǎn)2：果酒、果醋和腐乳的制作1．實(shí)驗(yàn)原理(1)酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生活：有氧時(shí)，酵母菌大量繁殖，但是不進(jìn)行發(fā)酵；無氧時(shí)，繁殖速度減慢，但是此時(shí)可以進(jìn)行發(fā)酵。在利用酵母菌發(fā)酵時(shí)最好先通入足夠的無菌空氣，在有氧環(huán)境下培養(yǎng)一段時(shí)間使其繁殖，再隔絕氧氣進(jìn)行發(fā)酵。20℃左右最適合酵母菌繁殖，酒精發(fā)酵的最佳溫度是在18℃～25℃，pH最好是弱酸性。(2)醋酸菌是好氧型細(xì)菌，當(dāng)缺少糖源時(shí)和有氧條件下，可將乙醇(酒精)氧化成醋酸。當(dāng)氧氣、糖源都充足時(shí)，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸。(3)參與豆腐發(fā)酵的微生物有青霉菌、酵母菌、曲霉、毛霉等多種，其中起主要作用的是毛霉。2．果酒和果醋制作的實(shí)驗(yàn)步驟挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發(fā)酵→果酒(→醋酸發(fā)酵→果醋)(1)對發(fā)酵瓶、紗布、榨汁機(jī)、盛葡萄汁的器皿等實(shí)驗(yàn)用具進(jìn)行清洗并消毒。(2)取葡萄500g，去除枝梗和腐爛的果實(shí)。(3)用清水沖洗葡萄1～2遍，除去污物。(4)用榨汁機(jī)榨取葡萄汁后，將其裝入發(fā)酵瓶中或?qū)⑵咸汛虺蓾{后，用潔凈的紗布過濾至發(fā)酵瓶中，蓋好瓶蓋。(5)將發(fā)酵瓶置于適宜的溫度下發(fā)酵。(6)由于發(fā)酵旺盛期CO2的產(chǎn)量非常大，因此需要及時(shí)排氣，防止發(fā)酵瓶爆裂。(7)10d以后，可以開始進(jìn)行取樣檢驗(yàn)工作。(8)當(dāng)果酒制成以后，可以在發(fā)酵液中加入醋酸菌或醋曲，然后將裝置轉(zhuǎn)移至30～35℃的條件下發(fā)酵，適時(shí)向發(fā)酵液中充氣。3．果酒、果醋和腐乳制作的注意事項(xiàng)請分析下圖裝置中的充氣口、排氣口和出料口分別有哪些作用？為什么排氣口要通過一個(gè)長而彎曲的膠管與瓶身連接？結(jié)合果酒、果醋的制作原理，你認(rèn)為應(yīng)該如何使用這個(gè)發(fā)酵裝置？

充氣口是在醋酸發(fā)酵時(shí)連接充氣泵進(jìn)行充氣用的；排氣口是在酒精發(fā)酵時(shí)用來排出CO2的；出料口是用來取樣的。排氣口要通過一個(gè)長而彎曲的膠管與瓶身連接，其目的是防止空氣中微生物的污染。使用該裝置制酒時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉充氣口；制醋時(shí)，應(yīng)將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。釀造腐乳的主要生產(chǎn)工序是將豆腐進(jìn)行前期發(fā)酵和后期發(fā)酵。前期發(fā)酵的作用：一是使豆腐表面由一層菌膜包住，形成腐乳的“體”；二是毛霉分泌以蛋白酶為主的各種酶，有利于豆腐所含有的蛋白質(zhì)水解為各種氨基酸。后期發(fā)酵主要是酶與微生物協(xié)同參與生化反應(yīng)的過程。用鹽腌制時(shí)，注意鹽的用量。鹽的濃度過低，不足以抑制微生物生長，可能導(dǎo)致豆腐腐敗變質(zhì)；鹽的濃度過高，會影響腐乳的口味。鹵湯酒精含量控制在12%左右為宜。酒精含量越高，對蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延長；酒精含量過低，蛋白酶的活性高，加快蛋白質(zhì)的水解，雜菌繁殖快，豆腐易腐敗，難以成塊。例2：(2010海南卷)葡萄發(fā)酵可產(chǎn)生葡萄酒，請利用相關(guān)的知識回答問題：(1)利用葡萄制作葡萄酒的過程中，發(fā)揮作用的微生物是________。(2)該微生物通過無氧呼吸可分解________，產(chǎn)生的終產(chǎn)物是______和____。酵母菌

葡萄糖

乙醇

(3)甲、乙、丙三位同學(xué)將葡萄榨成汁后分別裝入相應(yīng)的發(fā)酵瓶中，在溫度等適宜的條件下進(jìn)行發(fā)酵，如圖所示。發(fā)酵過程中，每隔一段時(shí)間均需排氣一次。據(jù)圖分析，甲和丙同學(xué)的操作有誤，其中甲同學(xué)的錯(cuò)誤_____________________，導(dǎo)致發(fā)酵中出現(xiàn)的主要異?，F(xiàn)象是______________________________。丙同學(xué)的錯(cuò)誤是____________________________________，導(dǎo)致發(fā)酵中出現(xiàn)的主要異常現(xiàn)象是_______________________。上述發(fā)酵過程結(jié)束后，甲、乙、丙同學(xué)實(shí)際得到的發(fā)酵產(chǎn)品依次是_____________、_______________、_____________。(4)在上述制作葡萄酒的過程中，假設(shè)乙同學(xué)某一步驟操作錯(cuò)誤導(dǎo)致發(fā)酵瓶瓶塞被沖開，該操作錯(cuò)誤是_________瓶的充氣管

排氣時(shí)發(fā)酵液從排氣管流出葡萄醋(或果醋)葡萄酒(或果酒)葡萄酒(或果酒)

未及時(shí)排氣瓶中發(fā)酵液過多，淹沒了排氣管在瓶內(nèi)的管口未夾住發(fā)酵發(fā)酵液從充氣管流出，發(fā)酵液變酸【解析】(1)葡萄發(fā)酵釀酒涉及的微生物是酵母菌。(2)酵母菌在無氧條件下可將葡萄糖分解成酒精和。(3)由圖可知，甲同學(xué)的錯(cuò)誤是未將發(fā)酵瓶的充氣管夾住，導(dǎo)致酵母菌不能進(jìn)行無氧呼吸，故甲同學(xué)得到的發(fā)酵產(chǎn)品可能是葡萄醋。丙同學(xué)的錯(cuò)誤是瓶中的發(fā)酵液過多，淹沒了排氣管的管口，發(fā)酵產(chǎn)生的氣體不能及時(shí)排出，瓶內(nèi)氣壓上升，導(dǎo)致發(fā)酵液從充氣管流出。(4)由題干可推知，乙同學(xué)的發(fā)酵裝置中氣壓太大導(dǎo)致瓶塞被沖開，該同學(xué)可能未及時(shí)排氣?！咀兪筋}2】關(guān)于果醋制作過程的敘述正確的是()A．打開發(fā)酵瓶是因?yàn)槿^程需要通入氧氣，排出二氧化碳B．醋酸菌在糖源和氧氣充足時(shí)，能將葡萄糖氧化成醋酸和二氧化碳C．當(dāng)糖源不足時(shí)，醋酸菌可將酒精轉(zhuǎn)化成醋酸D．要使果酒變成果醋，只需通入氧氣，加入醋酸菌就可以了C【解析】醋酸菌和酵母菌發(fā)酵的區(qū)別在于前者需氧、不產(chǎn)生二氧化碳；兩者發(fā)酵的最適溫度也不同，酵母菌發(fā)酵的最適溫度是18～25℃，醋酸菌發(fā)酵的最適溫度為30～35℃。考點(diǎn)3：酵母細(xì)胞的固定化1．實(shí)驗(yàn)原理：(1)固定化酶不溶于反應(yīng)液中，易于回收，可以重復(fù)使用。(2)固定化酶和固定化細(xì)胞是利用物理和化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定于一定空間內(nèi)的技術(shù)。常用方法包埋法：適合于較大的細(xì)胞化學(xué)結(jié)合法物理吸附法適合于酶的固定2．直接使用酶、固定化酶、固定化細(xì)胞的比較方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)直接使用酶催化效率高、耗能低、污染低對環(huán)境條件非常敏感、易失活；難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量固定化酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；可以反復(fù)利用不利于催化一系列的化學(xué)反應(yīng)固定化細(xì)胞成本低、操作容易反應(yīng)物不易與酶接近，尤其是大分子物質(zhì)，反應(yīng)效率較低例3：(2009江蘇卷)下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是(

)A．固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯B．固定化酶的應(yīng)用中，要控制好pH、溫度和溶解氧C．利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件D．利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物【解析】固定化酶不像普通酶那樣對環(huán)境要求高，耐受性比較好，和溶解氧沒什么關(guān)系；利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥，是純粹的化學(xué)反應(yīng)，不需要提供營養(yǎng)條件，但固定化細(xì)胞發(fā)揮作用需要營養(yǎng)物質(zhì)。利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類既可作為反應(yīng)底物也可作為碳源?！敬鸢浮緼【變式題3】某化工廠生產(chǎn)的一種加酶洗衣粉，其包裝袋上印有如下說明(部分)。成分：含堿性蛋白酶等用法：洗滌前先將衣物浸于洗衣粉溶液內(nèi)一段時(shí)間，使用溫水效果更佳。某研究性學(xué)習(xí)小組為探究該洗衣粉中酶催化作用的最適溫度，設(shè)計(jì)了如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)果用下列曲線圖A、B表示。請回答以下各題：(1)堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性的___________。由圖A、B可知，使用該加酶洗衣粉的最適宜溫度為_____。(2)在實(shí)驗(yàn)過程中可通過直接測定______________________________________來表示該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，某洗滌公司為降低生產(chǎn)成本研制了一種能多次重復(fù)使用加酶洗衣粉的設(shè)備，他們將酶固定在不溶于水的尼龍載體上，洗滌完衣物后，經(jīng)過簡單處理，這些酶還可以多次重復(fù)利用，這種方法制成的酶叫_________。多肽(氨基酸)45℃膠片上的蛋白膜存在時(shí)間的長短(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適溫度”的實(shí)驗(yàn)中，變量控制方法正確的是()。A．若采用手洗法進(jìn)行去污，必須盡可能保證各組洗滌用力程度、時(shí)間等基本相同B．水的用量和布料的大小是成正比的，實(shí)驗(yàn)用的布料越大、水量越多實(shí)驗(yàn)效果越好C．水溫屬于本研究的變量，實(shí)驗(yàn)過程中必須保證各組實(shí)驗(yàn)溫度相同且恒定D．實(shí)驗(yàn)材料的污染程度屬于本研究的無關(guān)變量，實(shí)驗(yàn)過程中不必考慮A【解析】

堿性蛋白酶能將蛋白質(zhì)水解成多肽或氨基酸。由圖A、B可推知，45℃是使用該酶的最適溫度。酶的催化效率的高低可以用底物消耗完所需的時(shí)間來表示，故要檢測洗衣粉中的酶的催化效率高低，可以依據(jù)膠片上蛋白膜存在時(shí)間的長短來判斷。將酶固定在不溶于水的尼龍載體上，使酶可以重復(fù)利用的方法稱為酶的固定化?？键c(diǎn)4：DNA和血紅蛋白的提取和分離1．DNA粗提取與鑒定(1)哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中不含細(xì)胞核，不適于作為DNA提取的材料，但卻是提取血紅蛋白的理想