2021高考生物一轮复习 课后限时集训38 生物技术在其他方面的应用 新人教版

-1-课后限时集训38生物技术在其他方面的应用1．草莓汁酸甜适口，深受大众喜爱，加工草莓汁时，草莓中的果胶易导致果汁浑浊，影响品质，为探究制作果汁的最佳条件，研究人员进行了实验，结果如下表所示。组别果胶酶用量(mL/kg)pH温度(℃)草莓汁透光率(%)10.0252.53524.5520.0354.53596.4730.0352.54522.7040.0453.53596.4750.0452.55513.12请回答：(1)草莓细胞中，去掉果胶，会使植物组织变得松散，这是因为果胶酶通过________作用促进果胶的水解反应，使草莓细胞彼此容易分开。(2)生产过程中，既可获得澄清度高的草莓汁，又可减少酶的用量，降低成本的条件组合是第________组。(3)果胶酶可从某些微生物中提取，为提高生产效率，可将此酶固定在适宜介质上制成____________________。固定化酶技术常采用________________。目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、________、________。(4)在合适条件下，将果胶酶与海藻酸钠混合后，滴加到一定浓度的钙离子溶液中，使液滴形成凝胶固体小球。该过程是对酶进行________。A．吸附B．包埋C．装柱D．洗涤[解析](1)植物细胞壁的成分主要为纤维素和果胶，果胶具有将植物细胞黏合在一起的作用。根据酶的专一性，果胶酶通过催化作用促进果胶的水解反应，使草莓汁澄清。(2)分析表格可知，草莓汁透光率越高，果胶分解得越充分，表格中第2组和第4组草莓汁的澄清度最高，而第2组的酶用量少，可以降低成本。(3)果胶酶可从某些微生物如黑曲霉(或苹果青霉)中提取，为提高生产效率，可将此酶固定在适宜介质上制成固定化酶。固定化酶的方法主要有物理吸附法和化学结合法。目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶。(4)题干所述方法是将提纯的果胶酶与海藻酸钠混合后，滴加到一定浓度的钙离子溶液中，使液滴形成凝胶固体小球，该过程属于包埋法。[答案](1)催化(2)2(3)固定化酶化学结合法和物理吸附法淀粉酶纤维素酶(4)B-2-2．草莓是时令水果，可以制作成草莓汁、草莓酒和草莓醋三种产品，且深受大众喜爱。某企业进行相关的制作实验，如图所示。(1)生产草莓酒、草莓醋常用的菌种分别是__________________，黑曲霉提取液中含有使果汁澄清的酶包括__________________________________三种。(2)检测草莓酒、草莓醋的制作是否成功，均可用__________________________这两种简易方法来初步判断。(3)生产中先打开阀门1，目的是让固定化柱1中填充的石英砂，通过________方式将酶固定化。固定化柱2中选择固定化酶还是固定化细胞更有利生产？请从酶的角度说明原因：________________________________________________________。(4)工业生产上述三种产品时，固定化柱1、2、3中需要防止外来杂菌的是________(填写编号)，如果固定化柱3中固定的是优良菌种，且流入的草莓酒质量很好，但是生产的草莓醋产量和质量不够高，排除温度和pH以外的原因可能是___________________________________________________________________(写三点)。[解析](1)生产草莓酒常用的菌种是酵母菌，生产草莓醋常用的菌种是醋酸菌，黑曲霉提取液中含有使果汁澄清的酶，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶三种。(2)草莓酒有酒味，草莓醋有酸味，因此，检测草莓酒、草莓醋的制作是否成功，均可用嗅味、品尝这两种简易方法来初步判断。(3)据图分析可知，生产中先打开阀门1，目的是让固定化柱1中填充的石英砂，通过吸附方式将酶固定化。固定化柱2中选择固定化细胞更有利生产，因为固定化细胞可以固定一系列酶，而固定化酶只能固定一种酶。(4)果汁、果酒和果醋的制作过程中都需要防止杂菌的污染，因此，工业生产上述三种产品时，固定化柱1、2、3中需要防止外来杂菌的是1、2、3，如果固定化柱3中固定的是优良菌种，且流入的草莓酒质量很好，但是生产的草莓醋产量和质量不够高，排除温度和pH以外的原因可能是固定化醋酸菌数目较少，氧气量不够，流速控制不好，有杂菌侵入。[答案](1)酵母菌、醋酸菌多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶(2)嗅味、品尝(3)吸附选用固定化细胞，因为固定化细胞可以固定一系列酶，而固定化酶只能固定一种酶(4)1、2、3固定化醋酸菌数目较少，氧气量不够，流速控制不好，有杂菌侵入3．回答下列与胡萝卜素有关的问题：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是________(填“α­胡萝卜素”“β­胡萝卜素”或“γ­胡萝卜素”)，该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子________，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为________。胡萝卜素是________(填“挥发性”或-3-“非挥发性”)物质。(2)工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，________(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。(3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的________作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是_________________。[解析](1)胡萝卜含有的胡萝卜素有三类，其中最主要的是β­胡萝卜素，β­胡萝卜素在人体内可以转变成维生素A，维生素A缺乏会导致夜盲症。胡萝卜素是非挥发性物质。(2)胡萝卜素的提取一般采用萃取法，萃取前需要对材料进行干燥处理，以提高萃取的效率。(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶，如乙酸乙酯。乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它作萃取剂。[答案](1)β­胡萝卜素维生素A夜盲症非挥发性(2)需要(3)乙酸乙酯萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂(其他合理答案也给分)4．(2019·武汉市高三模拟)请回答下列与酶和植物有效成分的提取有关的问题：(1)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请判断这是否运用了酶的固定化技术，并说明理由。______________________________________。(2)如图表示检测某种碱性蛋白酶去污力的实验结果曲线，该实验的目的是_______________________________________。50℃时加碱性蛋白酶的最适含量约是________%。(3)某植物的花中含有油性物质A、果肉中含有物质B。物质A是易挥发、难溶于水的无色物质；物质B是易溶于有机溶剂、不溶于水、不易挥发，受潮易分解的有色物质。①根据题干信息判断，提取物质A时________(填“能”“不能”或“不确定能否”)利用水中蒸馏法，原因是_______________。②物质B可使用________法提取，提取物质B时应选用________(填“干燥”或“新鲜”)的果肉。③以上两种提取得到的植物芳香油，可通过________法进行鉴定。[解析](1)加酶洗衣粉中的酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用，因此不属-4-于酶的固定化技术。(2)从图中可以看出实验的自变量是温度，因此该实验的目的是探究40℃、50℃两种温度条件下碱性蛋白酶含量对加酶洗衣粉去污力的影响。既保证去污能力强，又减少用量，则在曲线中看出50℃时加碱性蛋白酶的最适含量约是0.6%。(3)①水中蒸馏的方法对于有些原料不适用，因为水中蒸馏时会导致原料焦糊或者有效成分水解，因此提取物质A时不确定能否利用水中蒸馏法，因为还需要确定水中蒸馏时是否会导致物质A焦糊或者其中的有效成分水解。②因为物质B是易溶于有机溶剂、不溶于水、不易挥发，受潮易分解的有色物质，因此物质B可使用萃取法提取，萃取时应选用干燥的果肉。③通过纸层析法可以鉴定两种提取得到的植物芳香油。[答案](1)否，因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用(2)探究40℃、50℃两种温度条件下碱性蛋白酶含量对加酶洗衣粉去污力的影响0.6(3)①不确定能否还需要确定水中蒸馏时是否会导致原料焦糊或者有效成分水解②萃取干燥③纸层析5．(2019·安徽省江南十校高三冲刺)蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定，每一种蛋白质的分离纯化方法因其来源和性质的不同会有很大差异。回答下列有关提取和分离血红蛋白的问题：(1)在样品处理过程中，首先要洗涤红细胞，目的是______________________，以利于后续步骤的分离纯化。在重复洗涤过程中，用的洗涤液是________。红细胞破碎后，通过离心法将血红蛋白从混合液中分离出来，如图是分离结果示意图，其中________(填图中序号)是血红蛋白，若图示结果分层不明显，分析其原因是__________________________。(2)对血红蛋白进行凝胶色谱操作属于上述步骤中的________。此步骤中凝胶色谱柱的制作是关键，若制作过程中出现以下两种现象则需要重新装填凝胶色谱柱：①____________，②____________。(3)为进一步提高凝胶色谱操作分离出的血红蛋白的纯度，可采用________的方法。[解析](1)因血液中的红细胞表面黏有血浆蛋白，因此需用生理盐水反复冲洗以去除杂蛋白，若冲洗不彻底或洗涤次数过少，未能除去血浆蛋白时，就会导致离心分层时各种成分分离不明显；红细胞破碎经离心处理后，可得到图示结果，其中③为血红蛋白。(2)通过凝胶色谱法可以分离相对分子质量不同的蛋白质，属于上述流程中的纯化环节；-5-此步骤要注意凝胶的装填要紧密、均匀，若出现①色谱柱内出现气泡或②洗脱液流干，露出凝胶颗粒等情况时，则需要重新装填凝胶色谱柱。(3)利用电泳法可进一步提高凝胶色谱操作分离出的血红蛋白的纯度。[答案](1)去除杂蛋白(或去除黏在红细胞上的血浆蛋白)生理盐水③洗涤次数过少，未能除去血浆蛋白(2)纯化①色谱柱内出现气泡②洗脱液流干，露出凝胶颗粒(3)电泳6．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°C，另一组置于－20℃条件下，保存24h。DNA粗提取：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/L的NaCl溶液溶解上述絮状物。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℃＋＋＋＋＋＋＋＋＋注：“＋”越多表示蓝色越深。分析上述实验过程，回答下列问题：(1)该探究性实验课题的名称是________________________________________________________________________________。(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。结论2：_____________________________________________________________________________________________________________。②针对结论1，请提出合理的解释：__________