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,專題10 生物技術實踐,欄目索引,,核心梳理,真題重溫,典題特訓,,考點32 生物技術在其他方面的應用,,核心梳理,1．植物芳香油三種提取方法的比較,2.提取胡蘿卜素的實驗流程 胡蘿卜→粉碎→干燥→萃取→過濾→濃縮→胡蘿卜素。,3．影響植物組織培養(yǎng)的因素 (1)內因：材料的種類、年齡、保存時間長短等。 (2)外因,4．植物組織培養(yǎng)與花藥培養(yǎng)技術的比較,5.果膠酶 (1)組成：包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等，是分解果膠的一類酶的總稱。 (2)作用 ①分解果膠為可溶性的半乳糖醛酸，瓦解植物的細胞壁和胞間層。 ②使渾濁的果汁變得澄清，增加出汁量。,6．血紅蛋白的提取,1．判斷下列關于植物有效成分提取的敘述(2011海南，30和2008寧夏，37改編) (1)薄荷油是揮發(fā)性物質，提取薄荷油時應選用干薄荷葉作原料，可采用水蒸氣蒸餾法提取( ) (2)用萃取法提取薄荷油時，采用的溶劑是乙醚，原理是薄荷油易溶于有機溶劑乙醚中( ),,真題重溫,,√,(3)萃取法提取胡蘿卜素的主要步驟是：干燥、粉碎、萃取、濃縮、過濾( ) (4)提取的胡蘿卜素可通過紙層析法進行鑒定，在鑒定過程中不需要對照( ),,,2．(2013山東，34節(jié)選)胡蘿卜素是一種常用的食用色素，可分別從胡蘿卜或產胡蘿卜素的微生物菌體中提取獲得，流程如下：,(1)從胡蘿卜中提取胡蘿卜素時，干燥過程應控制好溫度和_________以防止胡蘿卜素分解；萃取過程中宜采用_____方式加熱以防止溫度過高；萃取液濃縮前需進行過濾，其目的是_____________________。,解析 溫度過高、干燥時間過長會導致胡蘿卜素分解；由于萃取劑往往有揮發(fā)性，直接加熱時揮發(fā)出來的有機溶劑遇明火易爆炸；萃取后需將原料中不溶于萃取劑的成分濾去。,干燥時間,水浴,濾去萃取液中的不溶物,(2)紙層析法可用于鑒定所提取的胡蘿卜素。鑒定過程中需用胡蘿卜素標準品作為______________。,解析 提取出來的胡蘿卜素往往不是純的，用胡蘿卜素標準品主要起一個對照的作用。,(實驗)對照,3．判斷下列有關植物的組織培養(yǎng)技術的敘述 (1)外植體可以來自于植物的任何細胞(2011上海，22A)( ) (2)愈傷組織是一團有特定結構和功能的薄壁細胞(2011江蘇，16A)( ) (3)二倍體植株的花粉經脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株(2011江蘇，16B)( ) (4)以花粉作為外植體可得到單倍體植株(2011上海，22C)( ),,,,√,(5)植物耐鹽突變體可通過添加適量NaCl的培養(yǎng)基培養(yǎng)篩選而獲得(2011江蘇，16D)( ) (6)不同階段的培養(yǎng)基中細胞分裂素和生長素的比例不同(2011上海，22D)( ),√,√,4．(2012山東，34)辣椒素作為一種生物堿廣泛用于食品保健、醫(yī)藥工業(yè)等領域。辣椒素的獲得途徑如圖：,(1)圖中①和②分別表示辣椒組織培養(yǎng)中細胞的________________和________過程。,解析 由高度分化的植物組織或細胞產生愈傷組織的過程稱為脫分化，脫分化產生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)，又可重新分化成根或芽等器官，這個過程叫做再分化。,脫分化(或去分化),再分化,(2)圖中培養(yǎng)外植體的培養(yǎng)基中常用的凝固劑是______。培養(yǎng)基中的生長素和細胞分裂素用量的比值_____(填“高”或“低”)時，有利于芽的分化。對培養(yǎng)基徹底滅菌時，應采用的滅菌方法是______________。,解析 培養(yǎng)基中常用的凝固劑是瓊脂。同時使用生長素和細胞分裂素時，兩者用量的比例影響植物細胞的發(fā)育方向。生長素和細胞分裂素用量的比值低時，有利于芽的分化；反之則利于根的分化。培養(yǎng)基應用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌。,瓊脂,低,高壓蒸汽滅菌,(3)圖中外植體的消毒所需酒精的體積分數(shù)是______。用酶解法將愈傷組織分離成單細胞時，常用的酶是_________和纖維素酶。,解析 外植體消毒所用酒精的體積分數(shù)是70%。酶解法將愈傷組織分離成單細胞所用的酶是果膠酶和纖維素酶。,70%,果膠酶,(4)提取辣椒素過程中，萃取加熱時需安裝冷凝回流裝置，其目的是____________________。,解析 用萃取法提取植物有效成分時，應在加熱瓶口安裝冷凝回流裝置，目的是防止加熱時有機溶劑揮發(fā)。,防止有機溶劑的揮發(fā),5．(2015海南，30)生產果汁時，用果膠酶處理果泥可提高果汁的出汁量。回答下列相關問題： (1)某同學用三種不同的果膠酶進行三組實驗，各組實驗除酶的來源不同外，其他條件都相同，測定各組的出汁量，據(jù)此計算各組果膠酶的活性的平均值并進行比較。這一實驗的目的是________ _______________________________________________________。,解析 由題意可知三組實驗的果膠酶不同，其他條件相同，最后測定是各組的出汁量，所以實驗的單因子變量為不同來源的果膠酶，因變量為果泥的出汁量，即本實驗探究不同來源果膠酶的活性。 答案 探究不同來源果膠酶的活性,(2)現(xiàn)有一種新分離出來的果膠酶，為探究其最適溫度，某同學設計了如下實驗：取試管16支，分別加入等量的果泥、果膠酶、緩沖液，混勻，平均分為4組，分別置于0 ℃、5 ℃、10 ℃、40 ℃下保溫相同時間，然后，測定各試管中的出汁量并計算各組出汁量平均值。該實驗溫度設置的不足之處有____________________和____________________。,解析 由題意可知設置的溫度為0 ℃、5 ℃、10 ℃、40 ℃，而探究酶的最適溫度應該設置相等的溫度梯度；設置的溫度范圍太過于狹窄，缺少高溫組，很可能40 ℃還沒有達到最適溫度。 答案 溫度梯度設置不合理 溫度范圍設置不合理,(3)某同學取5組試管(A～E)分別加入等量的同種果泥，在A、B、C、D 4個實驗組的試管中分別加入等量的緩沖液和不同量的同種果膠酶，然后，補充蒸餾水使4組試管內液體體積相同；E組加入蒸餾水使試管中液體體積與實驗組相同。將5組試管置于適宜溫度下保溫一定時間后，測定各組的出汁量。通過A～D組實驗可比較不同實驗組出汁量的差異。本實驗中，若要檢測加入酶的量等于0而其他條件均與實驗組相同時的出汁量，E組設計________(填“能”或“不能”)達到目的，其原因是___________ ______________________________________________________。,解析 由題意可知，A、B、C、D四組中均加入了等量的緩沖液和不同量的同種果膠酶，添加蒸餾水達到相同體積，E組果膠酶的量為0，且直接添加蒸餾水達到相同體積，未加入等量的緩沖液，試驗中沒有遵循單一變量原則，所以E組的設計不能達到目的。 答案 不能 E組沒有加入等量的緩沖液，違背了單一變量原則,6．(2011廣東，5)以下關于豬血紅蛋白提純的描述，不正確的是( ) A．洗滌紅細胞時，使用生理鹽水可防止紅細胞破裂 B．豬成熟紅細胞中缺少細胞器和細胞核，提純時雜蛋白較少 C．血紅蛋白的顏色可用于凝膠色譜法分離過程的監(jiān)測 D．在凝膠色譜法分離過程中，血紅蛋白比分子量較小的雜蛋白移動慢,解析 生理鹽水為豬體細胞的等滲溶液，所以在洗滌紅細胞時，使用生理鹽水可維持細胞的正常形態(tài)，A項正確； 由于哺乳動物的成熟紅細胞中缺少細胞核和各種細胞器，所以提純時雜蛋白相對較少，B項正確； 如果凝膠色譜柱裝填得很成功，分離操作也正確，能清楚地看到血紅蛋白的紅色區(qū)帶均勻、狹窄、平整，隨著洗脫液緩慢流出，所以血紅蛋白的顏色可用于凝膠色譜法分離過程的監(jiān)測，C項正確；,當相對分子質量不同的蛋白質通過凝膠時，相對分子質量較小的蛋白質容易進入凝膠內部的通道，路程較長，移動速度較慢，后洗脫出來，D項錯誤。 答案 D,1．(2015全國Ⅱ，39)回答與胡蘿卜素有關的問題： (1)胡蘿卜含有的胡蘿卜素中，最主要的是__________(填“α-胡蘿卜素”“β-胡蘿卜素”或“γ-胡蘿卜素”)，該胡蘿卜素在人體內可以轉變成兩分子________________，后者缺乏會引起人在弱光下視物不清的病癥，該疾病稱為________，胡蘿卜素是____________(填“揮發(fā)性”或“非揮發(fā)性”)物質。,,典題特訓,解析 胡蘿卜素的化學分子式中包含多個碳碳雙鍵，根據(jù)雙鍵的數(shù)目可以將胡蘿卜素劃分為α、β、γ三類，β-胡蘿卜素是其中最主要的組成成分；一分子的β-胡蘿卜素在人或動物的小腸、肝臟等器官被氧化成兩分子的維生素A；缺乏維生素A會造成夜盲(暫時性夜盲癥可補充維生素A得以痊愈)。胡蘿卜素為非揮發(fā)性物質。 答案 β-胡蘿卜素 維生素A 夜盲癥 非揮發(fā)性,(2)工業(yè)生產上，用養(yǎng)殖的巖藻作為原料提取胡蘿卜素時，________(填“需要”或“不需要”)將新鮮的巖藻干燥。,解析 提取胡蘿卜素時新鮮的巖藻具有大量的水分需要進行干燥，以提高萃取效率。,需要,(3)現(xiàn)有乙醇和乙酸乙酯兩種溶劑，應選用其中的____________作為胡蘿卜素的萃取劑，不選用另外一種的理由是______________ _________________________________________________________________。,解析 乙酸乙酯屬于水不溶性有機溶劑，與水不互溶，能夠溶解胡蘿卜素；乙醇是水溶性有機溶劑，因萃取中能與水混溶而影響萃取效果，所以不宜選作萃取劑。,乙酸乙酯,萃取胡蘿卜素的有機溶劑應不與水混溶，而乙醇為水溶性有機溶劑(其他答案合理也可),2．某同學通過實驗來探究pH對果膠酶活性的影響。他準備了 5份含有等量果膠酶溶液的試管，用0.1%的氫氧化鈉或鹽酸溶液調節(jié)至不同的pH，每支試管加五塊0.1 cm3的正方體蘋果塊，試管均置于25 ℃室溫條件下。 (1)請你幫助選取pH梯度：______________________________。 (2)請設計兩種方法改進實驗，使實驗在更短時間內完成。 ________________________________________________________。,(3)生成果汁的量與酶活性強弱的關系是_____________________ ________________________________________________________。 可根據(jù)_________________________________________________來判斷最適pH。 (4)為確認澄清果汁的大量生成是由于果膠酶的作用，還應對實驗進行怎樣的設計？ ________________________________________________________________________________________________________________。,解析 在探究pH對果膠酶活性影響的實驗中選取的pH梯度一般為5、6、7、8、9；將蘋果塊制成蘋果泥，使蘋果泥與果膠酶充分接觸，從而提高酶反應速度，縮短反應的時間；在一定溫度范圍內，適當提高反應的溫度，也可以提高酶反應速度。 答案 (1)5、6、7、8、9 (2)①將蘋果塊換成蘋果泥；②適當提高溫度 (3)酶活性越高，果膠分解越快，生成的果汁量越多 相同時間內生成果汁量的多少 (4)另設計一組實驗，不加果膠酶，其他條件不變,3．(2010安徽，31(Ⅱ))草莓生產上傳統(tǒng)的繁殖方式易將所感染病毒傳播給后代，導致產量降低、品質變差。運用微型繁殖技術可以培育出無病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本過程如下：,請回答： (1)微型繁殖培育無病毒草莓苗時，一般選取______________作為外植體，其依據(jù)是_______________________________________。,解析 因莖尖(或根尖)病毒極少，甚至無病毒，所以常用其作為外植體培育無病毒植株。,莖尖(或根尖),莖尖(或根尖)病毒極少，甚至無病毒,(2)在過程①中，常用的MS培養(yǎng)基主要成分包括大量元素、微量元素和_________，在配制好的培養(yǎng)基中，常常需要添加__________，有利于外植體啟動細胞分裂形成愈傷組織，接種后2～5 d，若發(fā)現(xiàn)外植體邊緣局部污染，原因可能是_____________ ____________。,解析 在植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中，除了添加植物必需的礦質元素外，還要添加有機物，添加植物激素有利于啟動細胞分裂實現(xiàn)脫分化形成愈傷組織，并且可誘導愈傷組織細胞的再分化過程。若對外植體消毒不徹底，會造成外植體邊緣局部污染。,有機物,植物激素,外植體消毒,不徹底,(3)在過程②中，愈傷組織在誘導生根的培養(yǎng)基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是__________________________________ _______________________。,解析 在培養(yǎng)基中生長素與細胞分裂素的用量比值不同，誘導生根發(fā)芽的結果不同，當比值低時，有利于生芽；比值高時，有利于生根。,培養(yǎng)基中生長素類物質用量與細胞分裂素類物質用量的比值偏低,4．下圖表示菊花的嫩枝和月季的花藥離體培養(yǎng)過程，請據(jù)圖回答下面的問題。,(1)對菊花來說，要選取__________的嫩枝來進行組織培養(yǎng)。對月季來說，適宜花粉培養(yǎng)的時期是_______期。為確定該花粉是否處于該時期，最常用的方法是________________。,解析 因為生長旺盛的嫩枝生理狀況好，容易誘導脫分化和再分化，所以對菊花來說，要選取生長旺盛的嫩枝來進行組織培養(yǎng)；對月季來說，適宜花粉培養(yǎng)的時期是單核期，因為在單核期，細胞核由中央移向細胞一側的時期，花藥培養(yǎng)成功率最高。確定該花粉發(fā)育時期的最常用的方法有醋酸洋紅法。,生長旺盛,單核,醋酸洋紅法,(2)在培養(yǎng)嫩枝組織和花粉的培養(yǎng)基中都要加入一定的植物激素，常用的植物激素有____________________。,解析 決定植物脫分化和再分化的關鍵因素是植物激素的種類和比例，特別是生長素和細胞分裂素的協(xié)同作用在組織培養(yǎng)過程中非常重要，因此在培養(yǎng)嫩枝組織和花粉的培養(yǎng)基中都要加入細胞分裂素和生長素。,細胞分裂素和生長素,(3)某同學在培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上感染了幾種細菌。若在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入________指示劑培養(yǎng)幾種菌后，指示劑變紅就可以鑒定其中含有能夠分解尿素的細菌。為了避免微生物對培養(yǎng)造成影響，所以在進行接種時應注意________。 ①接種室要消毒 ②只要戴口罩，操作時便可說話 ③外植體可預先用體積分數(shù)為70%的酒精浸泡，取出后用無菌水沖洗后，再用0.1%的氯化汞溶液消毒，并用無菌水沖洗干凈,④接種操作要在酒精燈火焰旁進行 ⑤接種完畢應立即蓋好瓶蓋 A．①②③④⑤ B．①②③④ C．①③④⑤ D．②③④⑤,解析 若在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑培養(yǎng)幾種菌后，指示劑變紅就可以鑒定其中含有能夠分解尿素的細菌。兩種植物組織培養(yǎng)都需要接種，接種要在無菌條件下進行，所以接種室要消毒；外植體可預先用體積分數(shù)為70%的酒精浸泡，取出用無菌水沖洗后，再用0.1%的氯化汞溶液消毒，并用無菌水沖洗干凈；接種操作要在酒精燈火焰旁進行；接種完畢應立即蓋好瓶蓋。 答案 酚紅 C,(4)月季的花藥培養(yǎng)與菊花的嫩枝組織培養(yǎng)不同，從植物產生的途徑來說，花粉植株產生的途徑除了圖中所示外，還可以通過________階段發(fā)育而來，這兩種發(fā)育途徑的差別主要取決于________________________________。,解析 月季的花藥培養(yǎng)與菊花的嫩枝組織培養(yǎng)不同，從植物產生的途徑來說，花粉植株產生的途徑除了圖中所示外，還可以通過胚狀體階段發(fā)育而來，這兩種發(fā)育途徑的差別主要取決于培養(yǎng)基中植物激素的種類及其濃度配比。,胚狀體,培養(yǎng)基中激素的種類及其濃度配比,(5)不同植物對各種條件的要求往往不同，進行菊花組織培養(yǎng)一般將溫度控制在_______℃，并且對光照的控制為_______________。,解析 不同植物對各種條件的要求往往不同，進行菊花組織培養(yǎng)一般將溫度控制在18～22 ℃，并且對光照的控制為每天12 h光照。,18～22,每天12小時光照,5.某生物研究小組為了探究果膠酶的某些特性，進行了如下實驗： (1)實驗方法：按如圖所示的順序進行操作。,(2)實驗結果：對照組與實驗組進行了相同時間的實驗，結果如下圖(曲線甲)所示：,①圖中自變量是溫度，除此之外還可用_________來表示。 A．酶的濃度 B．蘋果泥的量 C．水的加入量 D．pH ②圖中的縱坐標還可用________________來表示。,③實驗小組改變了實驗條件后重復做以上實驗，得到曲線乙，蘋果汁的澄清度最高點對應的橫坐標與曲線甲的是同一位置的原因是____________________________。 ④步驟b中在果膠酶和蘋果泥混合前，將兩者分裝在不同試管中恒溫的目的是_______________________________________。,解析 果膠酶的活性受溫度、pH等條件的影響，而與底物的量、酶的濃度和水的加入量沒有關系，所以每一種酶的最適pH和最適溫度是一定的。衡量實驗結果的指標有兩個，一個是果汁的量，另一個是果汁的澄清度。為使實驗達到相應的設計溫度，必須使酶與底物分別保溫，達到要求后才能混合。 答案 (2)①D ②蘋果汁的體積 ③同一種酶的最適溫度是一定的，不會因酶的濃度、底物的量的不同而改變 ④保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免底物和果膠酶混合時影響混合物的溫度，從而影響果膠酶的活性,6．某生物興趣小組在“蛋白質的提取和分離”實驗中，準備從豬的血液中初步提取血紅蛋白，設計的“血紅蛋白提取、分離流程圖”如下： 實驗準備(配制緩沖液血細胞懸液)→樣品處理(洗滌、破碎、離心等)→蛋白質粗分離(透析)→純化、純度鑒定(凝膠色譜法、電泳等),請回答下列有關問題： (1)樣品處理中紅細胞的洗滌要用__________反復沖洗、離心。向紅細胞懸液中加入一定量的低濃度pH＝7.0的緩沖液并充分攪拌，可以破碎紅細胞，破碎細胞的原理是________________ ______________________________________________________。,解析 洗滌紅細胞所用的溶液是生理鹽水；根據(jù)滲透作用原理，將紅細胞置于低滲溶液中，紅細胞會吸水漲破，釋放出血紅蛋白。,生理鹽水,滲透原理(當外界,溶液濃度低于動物細胞內液濃度時，細胞吸水漲破),(2)血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是_________________， 若要盡快達到理想的透析效果，可以______________________ ___________ (寫出一種方法)。,解析 血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是除去樣品中的小分子雜質；可通過增加緩沖液的量或及時更換緩沖液等方法縮短透析時間，盡快達到理想的透析效果。,除去小分子雜質,增加緩沖液的量或及時,更換緩沖液,(3)電泳利用了待分離樣品中各種分子的____________________ ___________等的差異，而產生不同遷移速度，實現(xiàn)各種分子的分離。,解析 由于各種分子帶電性質以及分子大小、形狀等的差異，在電泳過程中產生了不同的遷移速度，實現(xiàn)各種分子的分離。,帶電性質以及分子大,小、形狀,(4)一同學通過血紅蛋白醋酸纖維薄膜電泳，觀察到正常人和鐮刀型細胞貧血癥患者的血紅蛋白電泳結果如圖所示。由圖可知攜帶者有________種血紅蛋白，從分子遺傳學的角度作出的解釋是__________________________________________。,解析 根據(jù)圖示可知，鐮刀型細胞貧血癥的攜帶者含有兩種血紅蛋白，原因是攜帶者具有(控制血紅蛋白的)一對等位基因，分別控制合成兩種不同的蛋白質。 答案 2 攜帶者具有(控制血紅蛋白的)一對等位基因，可以控制合成兩種不同的蛋白質,7．葡萄是“四大水果”之一，不但營養(yǎng)豐富、用途廣泛，還有美容養(yǎng)顏，抗衰老的功效。某興趣小組對葡萄進行了以下實驗，請根據(jù)所學知識回答下列問題。 (1)葡萄皮中的紅色素是常用的食用色素之一。提取紅色素采用的方法是____________，萃取液過濾后濾液一般用________裝置進行濃縮。 (2)為了純化獲得葡萄皮上的酵母菌，在微生物的實驗室培養(yǎng)過程中，關鍵是_______________________，因此需對培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿進行________處理。,萃取法,蒸餾,防止雜菌污染(無菌技術),滅菌,(3)在添加菌種和溶液時，容器中需留出大約1/3的空間，其目的是_____________________________________________，在發(fā)酵后期接種醋酸桿菌改變________________條件，會產生果醋。 (4)葡萄籽中含有的膠原蛋白具有抗氧化、延緩衰老的功效。要分離這種膠原蛋白常用________技術，影響該技術效果的因素主要有蛋白質分子的__________________和形狀等。,在有氧條件下，使酵母菌迅速繁殖，增加數(shù)量,溫度和氧氣,電泳,分子量、電荷數(shù)量,