2015届人教版生物高考二轮复习专题九第2讲酶的应用和生物技术在其他方面的应用(精品解析)

第2讲酶的应用和生物技术在其他方面的应用[考纲要求]1.酶活力测定的一般原理和方法。2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。3.植物的组织培养。4.蛋白质的提取和分离。5.PCR技术的基本操作和应用。6.DNA的粗提取与鉴定。[构建网络]考点一酶的应用1．果胶酶和纤维素酶的比较组成本质作用果胶酶多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶蛋白质催化果胶分解成为可溶性半乳糖醛酸纤维素酶C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶蛋白质2.加酶洗衣粉的洗涤原理种类洗涤原理洗涤实例蛋白酶可将蛋白质分解为易溶解或分散于洗涤液中的小分子的肽或氨基酸血渍、奶渍及各种食品中的蛋白质污垢脂肪酶把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等来自面条、巧克力等的污垢纤维素酶使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果[错混诊断]1．相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉(2012·江苏，16C)(×)2．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(2009·江苏，3D)(×)3．多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层(2011·江苏，15D)(×)4．嫩肉粉是以蛋白酶为主要成分的食品添加剂。就酶的作用特点而言，室温下先与肉片混匀放置一段时间再炒熟的使用方法最佳(2009·广东文基，72D改编)(√)5．用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型的加酶洗衣粉好(2010·江苏，3D)(×)6．棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤(2011·江苏，15C)(×)题组一探究酶活性的因素1．某同学用实验来探究pH对果胶酶活性的影响。他准备了5份含有等量果胶酶溶液的试管，用0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液调节至不同的pH，每支试管加五块0.1cm3的正方体苹果块，试管均置于25℃室温条件下。(1)请你帮助选取pH梯度：________________________________________________。(2)请设计两种方法改进实验，使实验在更短时间内完成。________________________________________________________________________。(3)生成果汁的量与酶活性强弱的关系是：_____________________________________。可根据________________________________________________________________________来判断最适pH。(4)为确认澄清果汁的大量生成是由于果胶酶的作用，还应对实验进行怎样的设计？________________________________________________________________________。答案(1)5、6、7、8、9(2)①将苹果块换成苹果泥；②适当提高温度(3)酶活性越强，果胶分解越快，生成的果汁量越多相同时间内生成果汁量的多少(4)另设计一组实验，不加果胶酶，其他条件不变解析在探究pH对果胶酶活性影响的实验中选取的pH梯度一般为5、6、7、8、9；将苹果块制成苹果泥，使苹果泥与果胶酶充分接触，从而提高酶促反应速率，缩短反应的时间；在一定温度范围内，适当提高反应的温度，也可以提高酶促反应速率。题组二从酶在洗涤剂中的应用进行命题2．(2014·江苏，18)下列关于加酶洗衣粉的叙述，正确的是()A．高温易使酶失活，因此冷水洗涤去污效果应该比温水好B．洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进作用C．在pH低于7.0的自来水中，碱性蛋白酶依然能起作用D．洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用答案C解析A项，酶有最适温度，加酶洗衣粉的酶在水温为45～60°C时能充分发挥洗涤效果。B项，如果将酶直接加入到洗衣粉中，洗衣粉中的表面活性剂能影响碱性蛋白酶的活性，甚至使酶失活。C项，加酶洗衣粉中的酶是经过特殊处理的，能耐酸、耐碱，可忍受表面活性剂和较高的温度。D项，加酶洗衣粉中的酶的作用是催化衣物上的污渍分解，使其容易从衣物上脱落下来。影响酶活性的因素、酶的用量及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产量或效果来确定的。(3)探究最适温度时，pH为无关变量；探究最适pH时，温度最好为最适温度。(4)探究果胶酶的最适用量时，所测出的最适用量指在本实验的温度、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。考点二植物组织培养1．植物组织培养的过程2．植物茎的组织培养与花药植株培养菊花茎的组织培养月季的花药培养理论依据细胞的全能性基本过程脱分化、再分化影响因素材料、营养、激素、pH、温度、光照等选择材料体细胞花药(生殖细胞)操作流程制备培养基→外植体消毒→接选材→材料消毒→接种和培养→筛选种→培养→移栽→栽培和诱导→移栽→栽培选育[错混诊断]1．在25°C的实验条件下可顺利完成的是制备用于植物组织培养的固体培养基(2014·北京，5D)(×)2．在植物组织培养中，为了诱导菊花试管苗生根，培养基中一般不加入IAA(2012·新课标全国，39(4)改编)(×)3．在植物组织培养中，二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株(2011·江苏，16B)(×)4．在植物组织培养中，以花粉作为外植体可得到单倍体植株(2011·上海，22C)(√)5．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同(2008·江苏，20D)(×)题组从植物组织培养的过程与技术进行命题菊花的组织培养的大致过程如下图所示。请回答下列问题：图中B、C依次表示________________________过程(填名称)，添加的关键激素是________________________。该实验操作成功的关键是________________，要对外植体、超净工作台等消毒，对________________等灭菌。答案脱分化、再分化细胞分裂素、生长素无菌操作(或无菌技术)培养基(或培养器具)解析植物组织培养中B表示脱分化形成愈伤组织，C表示再分化形成试管幼苗，添加的关键激素是细胞分裂素、生长素，二者浓度的配比调节分化过程。该实验成功的关键是无菌操作，要对外植体、超净工作台等消毒，对培养基(或培养器具)等灭菌。植物激素与组织培养的关系生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点为：(1)在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。(2)使用顺序不同，结果不同，具体如下：使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂又分化同时使用分化频率提高(3)用量比例不同，结果也不同生长素用量细胞分裂素用量高：利于根的分化、抑制芽的形成低：利于芽的分化、抑制根的形成适中：促进愈伤组织的形成考点三DNA和蛋白质技术1．DNA的粗提取和鉴定方法(1)操作流程选取材料→破碎细胞，获取含DNA的滤液→去除滤液中的杂质→DNA的析出与鉴定。(2)材料的选取：选用DNA含量相对较高的生物组织。(3)破碎细胞①动物细胞：易破碎，可通过吸水破裂。②植物细胞：加入洗涤剂、食盐后研磨。(4)除去杂质的方法方法一：利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度的不同，通过调节NaCl溶液的浓度除去溶于和不溶于NaCl溶液中的杂质。方法二：利用DNA对酶的耐受性，直接在滤液中加入嫩肉粉，反应10～15min，嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能够分解蛋白质，而不会破坏DNA。方法三：利用DNA对高温的耐受性，将滤液放在60～75℃的恒温水浴箱中保温10～15min，使蛋白质变性沉淀而DNA分子还未变性。(5)DNA的析出：向处理后的滤液中加入与滤液体积相等的、冷却的酒精溶液(体积分数为95%)，静置2～3min，溶液中会出现白色丝状物，用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分。(6)DNA的鉴定：在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。2．PCR技术(1)反应过程①变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链，如下图：②复性：当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，如下图：③延伸：当温度上升到72℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如下图：(2)结果①PCR一般要经历三十多次循环，每次循环都要包括变性、复性、延伸三步。②两个引物之间的固定长度的DNA序列呈指数扩增。3．提取血红蛋白过程中样品的预处理及粗分离[错混诊断]1．DNA粗提取实验中两次用到蒸馏水的作用相同(×)2．PCR扩增用到DNA聚合酶有热稳定性的特点(√)3．用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列(2013·江苏，22B)(√)4．关于高中生物学实验的基本原理，提取组织DNA是利用不同化合物在溶剂中溶解度的差异(2013·北京，5B)(√)题组一对DNA的粗提取与鉴定进行命题1．(2014·江苏，16)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是()A．酵母和菜花均可作为提取DNA的材料B．DNA既溶于2mol/LNaCl溶液也溶于蒸馏水C．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝答案C解析A项，原则上含DNA的生物材料都可作为提取DNA的材料，只是DNA含量高的材料成功的可能性更大。B项，DNA在2mol/L的NaCl溶液和蒸馏水中溶解度都较大。C项，向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会吸水破裂，玻棒搅拌会加快血细胞的破裂，但在蒸馏水中不会析出DNA。D项，DNA溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热，待冷却后变蓝色。题组二从PCR技术展开命题2．在遗传病及刑侦破案中常需要对样品DNA进行分析，PCR技术能快速扩增DNA片段，在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝，有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题。据图回答相关问题：a链5′－G－G……T－C－3′5′－G－G－OH(引物Ⅰ)b链3′－C－C……A－G－5′________(引物Ⅱ)95℃↓5′－G－G……T－C－3′3′－C－C……A－G－5′55℃↓5′－G－G……T－C－3′3′－C－C……A－G－5′5′－G－G－OH72℃↓____________________________(1)在相应的横线上写出引物Ⅱ，并在复性这一步骤中将引物Ⅱ置于合适的位置。(2)在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。(3)若将作为原料的四种脱氧核苷酸用32P标记，请分析循环一次后生成的DNA分子的特点是______________________________；循环n次后生成的DNA分子中不含放射性的单链占总单链的比例为________。(4)PCR反应过程的前提条件是____________，PCR技术利用DNA的________________原理解决了这个问题。(5)在对样品DNA进行分析的过程中发现，DNA掺杂着一些组蛋白，要去除这些组蛋白可加入的物质是__________________。答案(1)5′—G—A—OH5′—G—G……T—C—3′HO—A—G—5′(2)3′—C—C……A—G—5′3′—C—C……A—G—5′5′—G—G……T—C—3′5′—G—G……T—C—3′(3)每个DNA分子各有一条链含32P标记12n(4)DNA解旋热变性(5)蛋白酶解析(1)DNA聚合酶不能从