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1、
第2講 酶的應用和生物技術在其他方面的應用
1.科研人員研究了不同洗滌濃度(單位體積的水中加入洗衣粉的量)的兩種加酶洗衣粉的去污力(%),結果如下表。下列說法錯誤的是( )
洗滌濃度
去污力/%
洗衣粉品種
0.2%
0.4%
0.6%
0.8%
加酶洗衣粉甲
71.5
78.9
80.0
79.9
加酶洗衣粉乙
69.5
80.4
80.6
80.5
A.實驗時,需控制好溫度、洗滌時間和洗滌方式等無關變量
B.若洗滌的是相同污布,則兩種加酶洗衣粉的洗滌效果相似
C.實際洗滌時,除考慮適宜的洗滌濃度外,還需考
2、慮衣服質地等
D.所有加酶洗衣粉最適洗滌濃度都為0.4%,濃度過大是不必要的
答案 D
解析 表中兩種洗滌劑在不同濃度下洗滌效果基本相同;根據(jù)表中信息不能得出所有加酶洗衣粉最適洗滌濃度都為0.4%。
2.下列關于DNA和蛋白質提取與分離實驗的敘述正確的有(雙選)( )
A.提取細胞中的DNA和蛋白質都需要用蒸餾水漲破細胞
B.用不同濃度NaCl溶液反復溶解與析出DNA,可去除蛋白質
C.蛋白質提取和分離過程中進行透析可去除溶液中分子量較小的雜質
D.蛋白質和DNA中,只有蛋白質可以用電泳的方法進行分離純化
答案 BC
解析 本題綜合考查DNA和蛋白質的提取與分離實驗。熟知
3、這兩個實驗的操作步驟是解題的關鍵。如果提取動物細胞中的DNA和蛋白質,可以采用蒸餾水漲破細胞,但是如果用植物細胞來提取DNA,用蒸餾水就無法漲破細胞,所以應根據(jù)細胞的結構特點選擇不同的方法(常用的有研磨法、超聲波法、酶解法等)破碎細胞,故A錯誤。透析法可以將蛋白質與其他小分子化合物,如無機鹽、單糖、二糖、氨基酸等分離,但是不能將蛋白質與DNA分開,故C正確。蛋白質和DNA都是大分子物質,都具有可解離的基團,皆可以用電泳的方法進行分離純化,故D錯誤。DNA在NaCl溶液中的溶解度隨NaCl溶液濃度的不同而變化。當NaCl溶液的物質的量濃度為0.14 mol/L時,DNA的溶解度最低。利用這一原理
4、,可以使溶解在NaCl溶液中的DNA析出,故B正確。
3.請你幫助完成以下有關果膠酶和果汁生產的實驗課題。
實驗用具和材料:磨漿機、燒杯、試管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、紗布、蘋果、質量分數(shù)為2%的果膠酶溶液、蒸餾水等。
實驗一:探究果膠酶在果汁生產中的作用
實驗方法及步驟:
(1)將蘋果洗凈去皮,用磨漿機制成蘋果泥,加入適量蒸餾水備用。
(2)取兩個100 mL潔凈燒杯,編號1、2,按相應程序進行操作,請完成表中未填寫的內容。
操作
順序
項目
燒杯
1
2
①
在燒杯中加入蘋果泥
20 mL
20 mL
②
2 mL
③
注入蒸餾水
5、
④
在恒溫水浴中保溫,并用玻璃棒不斷攪拌
10 min
10 min
(3)取兩個燒杯,同時進行過濾。觀察或比較__________________________________________,并記錄結果。
實驗結果的預測及結論:
如果________________________________________________________________________,
則說明果膠酶對果膠的水解具有催化作用。
實驗二:探究果膠酶用量
假設你已經探究了果膠酶的最適溫度(為45 ℃)和最適pH(為4.8),你還想進一步探究果膠酶的最適用量。此時,實驗的變量是___
6、____________。合理地設置果膠酶用量的梯度后,可通過蘋果泥出汁的多少來判斷酶的用量是否合適。請根據(jù)所給的材料和用具完成以下探究實驗。
(1)材料用具:制備好的蘋果泥、恒溫水浴裝置、試管、漏斗、濾紙、量筒、試管夾、質量分數(shù)為2%的果膠酶溶液、體積分數(shù)為0.1%的NaOH和鹽酸。
(2)實驗步驟:①取6支試管,編號1~6,分別加入______________________,調節(jié)pH至4.8。
②向1~6號試管中分別加入_______________________________________________,
然后放入45 ℃恒溫水浴________________。
③
7、________________________________________________________________________。
(3)結果與討論:怎樣根據(jù)實驗數(shù)據(jù)確定某一果膠酶用量是最適用量?___________________
________________________________________________________________________。
答案 實驗一:(2)
操作順序
項目
燒杯
1
2
①
在燒杯中加入蘋果泥
20 mL
20 mL
②
在燒杯中加入2%的果膠酶溶液
2 mL
③
注入蒸餾水
8、
2 mL
④
在恒溫水浴中保溫,并用玻璃棒不斷攪拌
10 min
10 min
(3)相同時間內,濾出果汁體積和果汁的澄清度 相同的時間內1號燒杯濾出的果汁體積比2號燒杯濾出的果汁體積大,澄清度高
實驗二:果膠酶的用量 (2)①等量的蘋果泥?、诓煌w積的果膠酶溶液 保溫相同時間?、圻^濾蘋果泥并記錄果汁體積 (3)隨著果膠酶用量的增加,過濾到的果汁的體積也增加,當果膠酶的用量增加到某個值后,再增加果膠酶的用量,過濾到的果汁體積不再改變,說明這個值就是果膠酶的最適用量
4.加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉。請回答下列問題:
(1)由圖推知,該實驗的目的是____________
9、______________________________。
(2)下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗滌效果的實驗記錄,請據(jù)表回答:
臉盆
編號
洗滌物(等量)
洗滌溫度
洗衣粉(等量)
水量
洗凈所需時間
1
油污布
45 ℃
加酶
2 L
4 min
2
油污布
45 ℃
普通
2 L
7 min
3
油污布
5 ℃
加酶
2 L
9 min
4
油污布
5 ℃
普通
2 L
8 min
①該實驗設計體現(xiàn)了____________________原則。
②若實驗組1號洗凈所需時間接近7分鐘,最可能的原因是__
10、______________。
(3)下列衣料不適宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗滌的有________。
①棉織品 ②毛織品
③腈綸織品 ④蠶絲織品
(4)根據(jù)以上實驗結果,寫出兩項提高加酶洗衣粉效果的措施。__________________
______________________________________________________。
答案 (1)探究溫度、堿性蛋白酶含量對去污力的影響
(2)①對照、單一變量?、诿甘Щ睢?3)②④ (4)用溫水浸泡;延長浸泡時間;增加洗衣粉的用量等
解析 (1)分析曲線圖,橫坐標是堿性蛋白酶含量,縱坐標表示去污力,圖中的兩
11、條曲線自變量除堿性蛋白酶含量外,還有溫度,故該實驗的目的是探究溫度、堿性蛋白酶含量對去污力的影響。(2)分析表格,1與2、3與4形成加酶與否的對照,1與3、2與4形成溫度不同的對照,體現(xiàn)了對照原則和單一變量原則。實驗組1號為45 ℃加酶洗衣粉組,正常洗凈時間為4分鐘,若接近7分鐘則與實驗組2號結果相同。2號是不加酶的普通洗衣粉組,所以原因很可能是酶失活。(3)毛織品和蠶絲織品均為蛋白質類織品,不宜使用加蛋白酶的洗衣粉洗滌。(4)從實驗記錄表中可看出,45 ℃時的效果比5 ℃時好,用溫水浸泡會提高酶的活性,延長浸泡時間可使酶與污物充分接觸,適當增加酶濃度無疑會提高分解污物的速率。
5.化學降解
12、法是一種傳統(tǒng)的測定DNA分子堿基序列的方法,具體操作過程如下圖:
(1)由待測定的DNA片段獲得DNA單鏈的方法是____________________________________,圖中特定化學試劑的作用是破壞DNA單鏈在某種特定堿基處的________________鍵。
(2)電泳時,電泳槽內先要加入____________,再將處理好的不同長度的DNA片段樣品加入點樣孔,利用待分離樣品中各分子的帶電性質的差異,以及分子________、形狀的不同,使它們在電場作用下產生不同的________________,從而實現(xiàn)樣品中各分子的分離。
(3)從理論上分析,要想測出圖
13、中該DNA片段的全部堿基序列,按以上模式操作至少________次。
(4)若想進一步判定該DNA片段中是否含有某基因,可用基因探針檢測。探針的制備是取某基因的________條鏈,并作________________________。
答案 (1)用解旋酶(或95 ℃高溫)處理待測DNA片段 磷酸二酯 (2)緩沖液 (本身)大小 遷移速度 (3)3 (4)一 放射性同位素標記
解析 (1)95 ℃高溫處理或用解旋酶處理待測DNA片段可獲得DNA單鏈。只有破壞脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵才可把DNA分子單鏈斷開。(2)電泳利用了不同分子的帶電性質的差異,以及分子本身大小、形狀的不同,使不同
14、分子在電場作用下產生不同的遷移速度,從而實現(xiàn)樣品中各分子的分離。(3)按上圖模式每操作1次,能夠測出一條鏈中1種堿基的位置,DNA分子中有4種堿基的位置,操作3次就能測出DNA一條鏈上3種堿基的位置,空位自然是第4種堿基的位置。再根據(jù)堿基互補配對原則,可推知DNA片段上另一條鏈的堿基順序。所以從理論上講,只要按上圖模式操作3次,就能測定一段雙鏈DNA中的全部堿基順序。(4)基因探針的制作原理是取某基因的一條鏈,并作放射性同位素標記。
6.如圖表示血紅蛋白提取和分離的部分實驗裝置,請據(jù)圖回答下列問題。
(1)血紅蛋白是人和其他脊椎動物紅細胞的主要組成成分,它在紅細胞中的作用體現(xiàn)了蛋白質具
15、有__________功能。
(2)甲裝置中,B是血紅蛋白溶液,則A是____________________________________;
乙裝置中,C溶液的作用是______________________________________________________。
(3)甲裝置用于________,目的是____________________________________________。
用乙裝置分離蛋白質的方法叫________________,是根據(jù)________________________分離蛋白質的有效方法。
(4)用乙裝置分離血紅蛋白時,待___
16、_________________________________________時,用試管收集流出液,每5 mL收集一管,連續(xù)收集。
答案 (1)運輸 (2)磷酸緩沖溶液 洗脫血紅蛋白 (3)透析(粗分離) 去除樣品中相對分子質量較小的雜質 凝膠色譜法 相對分子質量的大小 (4)紅色的蛋白質接近色譜柱底端
解析 用透析法(如圖甲)對血紅蛋白進行粗分離,將血紅蛋白溶液裝入透析袋中,可以去除樣品中相對分子質量較小的雜質。血紅蛋白的純化采用凝膠色譜法(如圖乙),血紅蛋白相對分子質量較大,無法進入凝膠內部的通道,只能在凝膠外部移動,路徑較短,移動速度較快,可以收集到紅色的蛋白質。
7.多聚酶鏈
17、式反應(polymerase chain reaction,PCR),是一種DNA體外擴增技術。請回答下列相關問題:
(1)PCR技術的原理是______________________。在用PCR技術擴增DNA時,利用了DNA的________原理,通過控制溫度來控制雙鏈的________和________。
(2)PCR反應體系要加入________種脫氧核苷酸的混合物。
(3)Mg2+濃度對PCR擴增效率影響很大,濃度過高可降低PCR擴增的特異性,濃度過低則影響產量。PCR實驗不能使用自來水,而要使用至少蒸餾兩次的蒸餾水,原因是___________________________
18、_____。
(4)PCR技術擴增某目的基因所使用的引物有________種,引物之間或同一引物的堿基________(填“能”或“不能”)互補配對。
答案 (1)DNA的半保留復制 熱變性 解聚 結合
(2)4 (3)防止自來水中Mg2+對反應的影響 (4)2 不能
8.如圖表示花藥培養(yǎng)及單倍體育種的大致過程,據(jù)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MS培養(yǎng)基上進行培養(yǎng),配制該培養(yǎng)基時,需要的物質應該有______________________________________________。(至少答三種)
(2)過程②是花藥在MS培養(yǎng)基所提
19、供的特定條件下脫分化,發(fā)生多次細胞分裂,形成__________________,此過程進行細胞分裂的方式是________________。
(3)過程③是誘導再分化出芽和根,最后長成植株,長成的植株(不考慮核與核之間融合)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,若要使其結子結果,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____________。
(4)過程②與過程③所用培養(yǎng)基有差異,主要是__________________的差異。
答案 (1)水、大量元素、微量元素、蔗糖、瓊脂、植物激素、有機物等(任答三種即可) (2)愈傷組
20、織或胚狀體 有絲分裂 (3)單倍體 秋水仙素 (4)植物激素
解析 (1)植物組織培養(yǎng)需要營養(yǎng)物質,主要包括大量元素、微量元素、有機物(如甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素、蔗糖等)等。
(2)脫分化(或去分化)是由高度分化的植物組織或細胞產生愈傷組織的過程,此過程細胞進行有絲分裂。
(3)經過花藥培養(yǎng)得到的植株為單倍體,表現(xiàn)為高度不育,對莖尖或花粉用秋水仙素處理,染色體加倍后,則恢復可育性。
(4)生長素和細胞分裂素的比值高時,有利于根的分化、抑制芽的形成;比值低時,有利于芽的分化、抑制根的形成;比值適中時,促進愈傷組織的形成。
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