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2019-2020年高考生物 考前30天沖刺押題系列 專題17 生物技術在食品加工及其他方面的應用 一、考綱解讀 考綱下載 考綱解讀 命題規(guī)律 命題趨勢 1.利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)特定的產(chǎn)物 1.掌握制作果酒、果醋、腐乳的原理和方法；理解發(fā)酵的條件及控制；學會運用比色法測定泡菜中亞硝酸鹽的含量。 2.了解利用乳酸菌發(fā)酵制作酸奶等。 3.了解血紅蛋白提取的原理。 4.知道RCR技術與DNA體內復制的區(qū)別，了解PCR技術的基本操作方法。 5.掌握DNA粗提取的原理、方法和注意事項，理解DNA鑒定的原理。 從近幾年新課標地區(qū)高考命題分析，本專題知識點考查主要體現(xiàn)在以下三個方面： （1）傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用，果酒、果醋和腐乳的制作是考查的重點。 （2）生物材料中特定成分的提取和蛋白質的分離在高考中也有體現(xiàn)。 （3）PCR技術在高考中也有所涉及。 命題角度：本專題與生產(chǎn)生活實際聯(lián)系緊密，在考查時注重與實踐、實驗相結合。 考查形式：在新課標地區(qū)以簡答題形式為主，江蘇、廣東則簡答、選擇均有出現(xiàn)。 命題趨勢 “傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用”中“果酒、果醋、泡菜、腐乳的制作原理與技術流程”試題較多，為今后高考命題熱點。但命題難度不會太大，難度系數(shù)一般在0.75左右。 “生物材料中有效成分提取”將在今后高考命題中也有出現(xiàn)，但往往以選擇題形式出現(xiàn)，難度系數(shù)也在0.75左右。 2. 微生物在其他方面的應用 3.蛋白質的提取和分離 4. PCR技術的基本操作和應用 5. DNA的粗提取與鑒定 6.植物有效成分的提取 熱點題型1 以微生物發(fā)酵原理為基礎，解答與果酒、果醋、腐乳及其泡菜制作有關的試題 【例1】圖甲是果醋發(fā)酵裝置。發(fā)酵初期不通氣，溶液中有氣泡產(chǎn)生；中期可以聞到酒香；后期接種醋酸菌，適當升高溫度并通氣，酒香逐漸變成醋香。圖乙中能表示整個發(fā)酵過程培養(yǎng)液pH變化的曲線是 （ ） A．① B．② C．③ D．④ 【例2】在果酒、果醋和腐乳制作中，都要防止微生物污染，有關敘述正確的是（ ） A．果醋發(fā)酵階段應封閉充氣口，防止雜菌進入 B．腌制腐乳的鹵湯中應含有12％左右的酒精以抑制細菌的增殖 C．利用自然菌種發(fā)酵果酒時，將封有葡萄汁的發(fā)酵瓶進行高壓滅菌 D．將長滿毛霉的豆腐放在瓶中，并逐層加鹽，接近瓶口部分的鹽要鋪薄一些 【例3】葡萄發(fā)酵可產(chǎn)生葡萄酒，請利用相關的知識回答問題： （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＿＿＿＿。 （3）甲、乙、丙三位同學將葡萄榨成汁后分別裝入相應的發(fā)酵瓶中，在溫度等適宜的條件下進行發(fā)酵，如圖所示。發(fā)酵過程中，每隔一段時間均需排氣一次。據(jù)圖分析，甲和丙同學的操作有誤，其中甲同學的錯誤是＿＿＿＿＿＿，導致發(fā)酵中出現(xiàn)的主要異常現(xiàn)象是＿＿＿＿＿＿＿＿。丙同學的錯誤是＿＿＿＿＿＿＿，導致發(fā)酵中出現(xiàn)的主要異?，F(xiàn)象是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。上述發(fā)酵過程結束后，甲、乙、丙同學實際得到的發(fā)酵產(chǎn)品依次是＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。 （4）在上述制作葡萄酒的過程中，假設乙同學的某一步驟操作錯誤導致發(fā)酵瓶瓶塞被沖開，該操作錯誤是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 【解析】：本題考查制作果酒所用的微生物、發(fā)酵裝置和發(fā)酵過程中應注意的問題。從葡萄酒生產(chǎn)所用的微生物的代謝特點、發(fā)酵過程中裝置充氣口和放氣口的控制入手解答該題。酵母菌無氧呼吸可以產(chǎn)生酒精和CO2，是葡萄酒制作過程中發(fā)揮作用的微生物。酵母菌只有在無氧條件下，才能進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精；甲裝置的充氣口始終開放，不能創(chuàng)造瓶內無氧環(huán)境，不能用來生產(chǎn)果酒；在有氧條件下，醋酸菌可以能利用葡萄糖產(chǎn)生醋酸。酵母菌在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2導致乙裝置中氣壓升高，要定期打開排氣管進行放氣。丙裝置瓶中發(fā)酵液過多，淹沒了排氣管在瓶內的管口，不利于放氣；同時導致瓶內氧氣過少，不利于發(fā)酵前期酵母菌的大量繁殖。 題型攻略 【方法技巧】①從醋酸菌和酵母菌的代謝類型、生存條件及兩者在代謝上的聯(lián)系等角度去理解果酒和果醋的制作原理；從材料的選擇和處理、發(fā)酵液和發(fā)酵用具清潔度的保持、發(fā)酵條件的控制等角度綜合理解果酒和果醋的制作過程；從微生物的數(shù)目、代謝產(chǎn)物產(chǎn)量、產(chǎn)品的色澤口味、裝置內發(fā)生的能用肉眼觀察到的變化及用設置對照實驗的方法等角度對果酒和果醋制作結果進行分析和評價。如在果醋的制作時，根據(jù)醋酸菌屬好氧性細菌的特征，在發(fā)酵時，應通入無菌空氣；根據(jù)菌膜的形成情況對結果進行評價。②注意傳統(tǒng)方法在腐乳制作過程中的應用及其原理，如腌制腐乳的過程要加鹽，加鹽可以抑制微生物的生長，避免豆腐塊腐敗變質；在初期也可以析出豆腐中的水分，使豆腐塊變硬，在后期制作過程中不會過早酥爛有調味作用。從乳酸菌的代謝特征入手解答制作過程中的條件控制；從具體過程的作用、乳酸菌和其他微生物間的關系入手解答泡菜制作的過程中出現(xiàn)的一些異?，F(xiàn)象。如根據(jù)乳酸菌屬厭氧性細菌的特征，在制作泡菜式時，應將裝置密封；泡菜的制作方法不當，很容易造成泡菜變質，甚至發(fā)霉變味，可能的原因是泡菜壇子密封不嚴或取菜工具不衛(wèi)生或鹽的比例過小，都會引起雜菌滋生、泡菜變質。 【易錯指導】（1）關于腐乳制作的某些知識辨析不清，應通過熟記相關知識點來避免錯誤的發(fā)生。易錯點如下：a沒弄清楚參與腐乳形成的微生物，參與的微生物很多，但主要是毛霉；b水量的控制不適宜，含水量70%為宜，過高、過低都影響腐乳的品質——形狀、口味等；c對鹵湯的成分和作用不熟，鹵湯中鹽、酒、香辛料都有殺菌、防腐與調味的功能；d對制作原理不熟，制作原理是毛霉產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶，將豆腐中的蛋白質、脂肪分解為多肽、甘油和脂肪酸等物質。（2）對微生物發(fā)酵過程中滅菌措施考慮得不夠全面，應該從原料、裝置和實驗過程三個層次進行無菌操作。如a果酒與果醋制作中原料的消毒：①榨汁前葡萄應先沖洗再去枝梗，因為在去梗的同時會使一些微生物侵入果實內部，給消毒帶來一定的困難；②體積分數(shù)為70%的酒精殺菌效果最強，其原因是濃度過低，殺菌力弱；濃度過高，使菌體表面蛋白質凝固形成一層保護膜，乙醇分子不能滲入其內，因此殺菌效果受影響。b腐乳制作過程中的殺菌消毒： ①制作腐乳的玻璃瓶用溫水沖洗并用酒精消毒；②酒、鹽、香辛料都有殺菌作用；③接種、封瓶時都要進行無菌操作。 熱點題型2 掌握物質提取原理，解答從生物材料中提取特定成分的相關試題 【例1】請回答下列與實驗室提取芳香油有關的問題： （1）植物芳香油的提取可采用的方法有壓榨法、 和 。 （2）芳香油溶解性的特點是不溶于 ，易溶于 ，因此可用 作為提取劑來提取芳香油。 （3）橘子果實含有芳香油，通?？捎? 作為材料提取芳香油，而且提取時往往選用新鮮的材料，理由是 。 　?。?）對材料壓榨后可得到糊狀液體，為除去其中的固體物獲得乳狀液可采用的方法是 。 　?。?）得到的乳狀液加入氯化鈉并放置一段時間后，芳香油將分布于液體的 層，原因是 。加入氯化鈉的作用是 。 　?。?）從乳狀液中分離得到的芳香油中要加入無水硫酸鈉，此劑的作用是 。 【例2】下列是與芳香油提取有關的問題，請回答： （1）玫瑰精油適合用水蒸氣蒸餾法提取，其理由是玫瑰精油具有 的性質。蒸餾時收集的蒸餾液（是、不是）純的玫瑰精油，原因是 。 （2）當蒸餾瓶中的水和原料量一定時，蒸餾過程中，影響精油提取量的主要因素有蒸餾時間和 。當原料量等其他條件一定時，提取量隨蒸餾時間的變化趨勢是。 （3）如果蒸餾過程中不進行冷卻，則精油的提取量會 ，原因是 。 （4）密封不嚴的瓶裝玫瑰精油保存時最好放在溫度 的地方，目的是 。 (5)某植物花中精油的相對含量隨花的不同生長發(fā)育時期的變化趨勢如下圖所示。提取精油時采摘花的最合適時間為 天左右。 （6）從薄荷葉中提取薄荷油時 （能、不能）采用從玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是 。 摘花的最適時間為花中精油的相對含量最高的時間，即a天左右。（6）因薄荷油和玫瑰精油的化學性質相似，易揮發(fā)、難溶于水等；故也可用于玫瑰精油相同的方法提取。 【例3】Ⅰ.下面圖一為胡蘿卜素粗品鑒定裝置示意圖，圖二為胡蘿卜素的紙層析結果示意圖，請據(jù)圖回答下列問題。 （1）圖一中b的名稱是 ，a的作用是 ，e為 ，對于e實驗時應注意 ，f為 ，常用 ，如果層析液沒及e會導致 。 （2）圖二中A、B、C、D四點中，屬于標準樣品的樣點是_____，屬于提取樣品的樣點是_____?；€一般距底邊________cm；在圖中的層析譜中，①代表的物質是_______，②代表的物質是___________。 Ⅱ.為了探討提取溶劑系統(tǒng)對類胡蘿卜素提取的影響，科研人員分別用六種不同的溶劑系統(tǒng)按相同的提取步驟進行提取，比較類胡蘿卜素的含量，以尋找不同植物品種的最佳的提取溶劑，請據(jù)圖表作答：。 （1）表中所用的提取溶劑，均為有機溶劑，原因是____________。 （2）在本實驗中，提取步驟必需相同，理由：________________。 （3）請依據(jù)圖一，寫出它的實驗課題：______________________________，其實驗自變量為__________，因變量為___________。 （4）從圖一和圖二及兩者比較中，你能得出哪兩個結論？_________________________。 【答案】：Ⅰ.（1）色譜容器，防止層析液揮發(fā) ，樣品原點，點樣應該快速細致并保持濾紙干燥，溶液 石油醚 ，胡蘿卜素溶解在層析液中，導致鑒定失?。唬?）A和D；B和C；2 ，胡蘿卜素；其他色素和雜質。 Ⅱ.（1）有機溶劑能充分溶解類胡蘿卜素；（2）確保單一變量；（3）探究六種溶劑系統(tǒng)對枸杞中類胡蘿卜素提取的影響；六種溶劑；類胡蘿卜素量；（5）結論一：六種溶劑對同一品種的類胡蘿卜素的提取量影響不同；結論二：不同品種的最佳提取的溶劑種類不同。 題型攻略 【知識儲備】蒸餾、壓榨和萃取三種方法的比較 提取方法 水蒸氣蒸餾 壓榨法 有機溶劑萃取 實驗原理 利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的芳香油攜帶出來 通過機械加壓,壓榨出果皮中的芳香油 使芳香油溶解在有機溶劑中，蒸發(fā)溶劑后就可獲得芳香油 方法步驟 （1）水蒸氣蒸餾 （2）分離油層 （3）除水過濾 （1）石灰水浸泡、漂洗 （2）壓榨、過濾、靜置 （3）再次過濾 （1）粉碎、干燥 （2）萃取、過濾 （3）濃縮 適用范圍 適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強的芳香油 適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取 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液中 優(yōu)點 簡單易行，便于分離 生產(chǎn)成本低，易保持原料原有的結構和功能 出油率高，易分離 局限性 水中蒸餾導致原料焦糊和有效成分水解等問題 分離較為困難，出油率相對較低 使用的有機溶劑處理不當會影響芳香油的質量 特別注意： ①水蒸氣蒸餾要適當延長蒸餾時間，溫度不能太高。 ②用于萃取的有機溶劑必須事先精制，除去雜質。 ③壓榨時原料必須要浸透，這樣壓榨時不會滑脫，出油率高，不堵塞篩眼；使用石灰水充分浸泡原料，破壞細胞結構，分解果膠，防止橘皮壓榨時滑脫，提高出油率。 【易錯指導】①層析時沒有選擇干凈的濾紙，導致實驗現(xiàn)象不明顯；為了防止操作時對濾紙的污染，應盡量避免用手直接接觸濾紙，可以帶手套進行操作。②點樣時點樣斑點太大（直徑應大于0.5 cm），導致最終在濾紙形成一條線，無法辨認被提取的色素；點樣斑點的直徑應小于0.5 cm。③將點好樣的濾紙卷成筒狀，卷紙時將濾紙兩邊相互接觸，由于毛細管現(xiàn)象導致溶劑沿濾紙兩邊的移動加快，溶劑前沿不齊，影響結果；為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，卷紙時不能將濾紙兩邊相互接觸。④層析液沒及樣品原點，色素溶解于層析液中，造成實驗失敗；層析液不可沒及樣品原點，以免色素溶解于層析液中，使鑒定失敗。⑤沒設置標準樣品作對照；層析是否提取到胡蘿卜素，通過與標準樣品中的β-胡蘿卜素作對比予以確認。 熱點題型3 掌握原理和流程，正確解答DNA和蛋白質技術的相關問題 【例1】下列關于DNA和蛋白質提取與分離實驗的敘述，正確的有 A．提取細胞中的DNA和蛋白質都需用蒸餾水漲破細胞 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的DNA D．蛋白質和DNA都可以用電泳的方法進行分離純化 【例2】PCR（多聚酶鏈式反應）技術是一項在生物體外復制特定的DNA片段的核酸合成技術，下圖表示合成過程，請據(jù)圖分析回答： （1）A過程高溫使DNA變性解旋，對該過程的原理敘述，正確的是 。 A.該過程用到耐高溫的解旋酶破壞氫鍵 B.該過程用到限制酶破壞磷酸二酯鍵 C.該過程不需要解旋酶的作用 D.該過程與人體細胞的過程完全相同 （2）C過程要用到的酶是。這種酶在高溫下仍保持活性，因此在PCR擴增時可以 加入, （需要/不需要）再添加。PCR反應除提供酶外，還需要滿足的基本條件有: 。 （3）如果把模板DNA的兩條鏈用15N標記，游離的脫氧核苷酸不做標記，控制“94℃~55℃~72℃”溫度循環(huán)3次，則在形成的子代DNA中含有15N標記的DNA占 。 （4）如果模板DNA分子共有a個堿基對，其中含有胞嘧啶m個，則該DNA復制10次，需要加入胸腺嘧啶脫氧核苷酸個 。 （5）PCR中由堿基錯配引起的變異屬于 。假設對一個DNA進行擴增，第一次循環(huán)時某一條模板鏈上發(fā)生堿基錯配，則擴增若干次后檢測所用DNA的擴增片段，與原DNA相應片段相同的占 。 【例3】某生物興趣小組開展DNA粗提取的相關探究活動。具體步驟如下： 材料處理：稱取新鮮的花菜、辣椒和蒜黃各2份，每份l0g。剪碎后分成兩組，一組置于20℃、另一組置于一20℃條件下保存24 h。 DNA粗提取： 第一步：將上述材料分別放入研缽中，各加入l5 mL研磨液，充分研磨。用兩層紗布過濾。取濾液備用。 第二步：先向6只小燒杯中分別注入10mL濾液，再加入20 mL體積分數(shù)為95％的冷酒精溶液，然后用玻璃棒緩緩地向一個方向攪拌，使絮狀物纏繞在玻璃棒上。 第三步：取6支試管，分別加入等量的2 mol／L NaCl溶液溶解上述絮狀物。 DNA檢測：在上述試管中各加入4 mL二苯胺試劑?；旌暇鶆蚝?，置于沸水中加熱5 min，待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺,結果如下表。 材料保存溫度 花菜 辣椒 蒜黃 20℃ + + + + + + -20℃ + + + + + + + + + 分析上述實驗過程，回答下列問題： (1)該探究性實驗課題名稱是 。 (2)第二步中”緩緩地”攪拌，這是為了減少 。 (3)根據(jù)實驗結果，得出結論并分析。 ①結論1：與20℃相比，相同實驗材料在-20℃條件下保存，DNA的提取量較多。 結論2： 。 ②針對結論I．請?zhí)岢龊侠淼慕忉專? 。 (4)氯仿密度大于水，能使蛋白質變性沉淀，與水和DNA均不相溶，且對DNA影響極小。為了進一步提高DNA純度，依據(jù)氯仿的特性．在DNA粗提取第三步的基礎上繼續(xù)操作的步驟是： ，然后用體積分數(shù)為95％的冷酒精溶液使DNA析出。 題型攻略 【知識儲備】1.生物體內DNA復制與PCR反應的區(qū)別 比較項目 體內復制 PCR反應 解旋 在解旋酶作用下，細胞提供能量，部分解開 加熱至90℃，雙鏈全部解開，不需要解旋酶 引物 一小段RNA 可以是RNA或單鏈DNA分子片段 特點 邊解旋邊復制，半保留復制 體外迅速擴增 TaqDNA聚合酶 不需要（只需DNA聚合酶） 需要 循環(huán)次數(shù) 受生物體自身控制 30多次 相同點 生物體內的DNA復制或PCR體外DNA擴增都需要模板，四種脫氧核苷酸，且都需要在一定的緩沖液中進行，都遵循半保留復制。 2.血紅蛋白的分離方法及相關原理 方法 原理 凝膠色譜法 根據(jù)相對分子質量的大小分離蛋白質 電泳法 根據(jù)各種分子帶電性質的差異以及分子本身大小、形狀的不同進行分離 3. DNA粗提取與鑒定不同試劑用途及原理比較 試劑 濃度 用 途 原理（“△”為實驗的主要原理） NaCl 溶液 2mol/L 溶解DNA DNA在氯化鈉溶液中的溶解度隨溶液濃度的變化而改變，溶解度在2mol/L時最大、0.14mol/L時最小 △ 0.14mol/L 析出DNA 0.015mol/L 鑒定時的溶媒 該濃度下也能溶解DNA 酒精 95%（體積分數(shù)） 除雜以提純DNA DNA不溶于酒精，但是細胞中的某些物質則可以溶于酒精溶液 △ 二苯胺 鑒定劑 DNA遇二苯胺（沸水?。境伤{色 △ 檸檬酸鈉 0.1g/mL 抗凝劑 除去血液中的鈣離子，防止血液凝固 【方法技巧】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：a植物組織，取材→研磨→過濾→沉淀。b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。