二輪課件專題生物技術實踐

專題十四生物技術實踐DNA1.(2011年江蘇卷)下列與果酒、果醋和腐乳制作相關的敘述，正確的是()A．腐乳制作所需要的適宜溫度最高B．果醋發(fā)酵包括無氧發(fā)酵和有氧發(fā)酵C．使用的菌種分別是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌D．使用的菌種都具有細胞壁、核糖體、DNA和RNA【解析】果醋制作所需的適宜溫度為30℃～35℃，果酒制作的最適溫度為18℃～25℃，腐乳制作的最適溫度為16℃左右；由于醋酸菌為好氧型細菌，所以果醋發(fā)酵為有氧發(fā)酵；三種發(fā)酵產品的制作所涉及的微生物依次是酵母菌、醋酸菌、毛霉；酵母菌、毛霉為真菌，醋酸菌為細菌，前兩者為真核生物，后者為原核生物，它們均具有細胞壁、核糖體、DNA和RNA?！敬鸢浮緿2.(2011年江蘇卷)下列有關酶的制備和應用的敘述，正確的是()A．酶解法和吸水漲破法常用于制備微生物的胞內酶B．透析、電泳和酸解等方法常用于酶的分離與純化C．棉織物不能使用添加纖維素酶的洗衣粉進行洗滌D．多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的核心層【解析】酶解法可以去除微生物的細胞壁，吸水漲破法可以使細胞膜破裂，從而釋放出胞內酶，故A項正確；酶的分離與純化不能用酸解法，否則破壞蛋白類酶的結構，B項錯誤。洗滌時加入纖維素酶能使纖維的結構變得蓬松，使洗衣粉的去污效果更好；還能去除棉織物表面的浮毛，平整織物表面，C項錯誤。多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的外層，故D項錯誤?！敬鸢浮緼3.(2011年江蘇卷)在利用雞血進行“DNA的粗提取與鑒定”的實驗中，相關敘述正確的是()A．用蒸餾水將NaCl溶液濃度調至0.14mol/L，濾去析出物B．調節(jié)NaCl溶液濃度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分雜質C．將絲狀物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺試劑即呈藍色D．用菜花替代雞血作為實驗材料，其實驗操作步驟相同【解析】DNA在濃度為0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最小，DNA析出；木瓜蛋白酶能夠水解樣品中的一部分蛋白質；DNA溶解于2mol/LNaCl溶液中，在沸水浴條件下遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍色；用植物材料提取DNA時，需用洗滌劑處理材料以溶解細胞膜?！敬鸢浮緽4.(2010年浙江卷)某同學進行蘋果汁制作實驗，工藝如下圖所示。(1)圖中用KMnO4溶液浸泡蘋果的目的是＿＿＿。黑曲霉提取液中含有的＿＿＿可水解果膠，從而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通過＿＿＿方式將酶固定化，酶被固定后再用蒸餾水洗滌固定化柱是為了除去＿＿＿＿＿＿＿＿。消毒果膠酶吸附未被固定的酶等(2)實驗中，操作流程A和B的先后順序為＿＿。在蘋果汁澄清過程中，應關閉的流速調節(jié)閥是＿＿。要測定從固定化柱流出的蘋果汁中是否還有果膠，可取一定量的果汁與等量的＿＿混合，如果出現(xiàn)＿＿＿＿＿現(xiàn)象，說明果膠還沒有被完全水解。為使果膠完全水解，應將流速調＿＿。AB閥1乙醇渾濁(沉淀)慢(3)實驗后，將洗滌過的固定化柱在低溫環(huán)境中保存若干天，該固定化柱仍可用于蘋果汁制作實驗，說明固定化酶可被＿＿＿使用。重復【解析】本題考查蘋果汁制作過程的反應條件及注意事項，在制作工藝中必須對原材料消毒，這樣才能保證后續(xù)實驗的成功。KMnO4是強氧化劑，可以對蘋果起到消毒的作用?？键c1：微生物的實驗室培養(yǎng)1．培養(yǎng)基的主要種類培養(yǎng)基種類特點用途按物理性質液體培養(yǎng)基不加凝固劑工業(yè)生產半固體培養(yǎng)基加凝固劑，如瓊脂觀察微生物的運動、分類、鑒定固體培養(yǎng)基微生物分離、鑒定、活菌計數、保藏菌種按用途選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種化學物質，以抑制不需要的微生物的生長，促進所需要的微生物的生長培養(yǎng)、分離出特定微生物鑒別培養(yǎng)基根據微生物的代謝特點，在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學藥品鑒別不同種類的微生物培養(yǎng)基種類特點用途續(xù)上表2.培養(yǎng)基的配制培養(yǎng)基的配制除了碳源、氮源和生長因子外，還要考慮水、無機鹽以及不同微生物生長對pH以及氧氣的需求。例1：(2010山東煙臺模擬)某小組同學為了調查湖水中細菌的污染情況而進行了實驗。實驗包括制備培養(yǎng)基、滅菌、接種及培養(yǎng)、菌落觀察計數。請回答與此實驗相關的問題。(1)培養(yǎng)基中含有的蛋白胨、淀粉分別為細菌培養(yǎng)提供了____和_____。除此之外，培養(yǎng)基還必須含有的基本成分是____和______。無機鹽水氮源碳源(2)對培養(yǎng)基進行滅菌，應該采用的方法是______________。(3)為了盡快觀察到細菌培養(yǎng)的實驗結果，應將接種了湖水樣品的平板置于___________中培養(yǎng)，培養(yǎng)的溫度設定在37℃。要使該實驗所得結果可靠，還應該同時在另一平板上接種_______作為對照進行實驗。(4)培養(yǎng)20小時后，觀察到平板上有形態(tài)和顏色不同的菌落，這說明湖水樣品中有____種細菌。一般說來，菌落總數越多，湖水遭受細菌污染的程度越_____。(5)如果提高培養(yǎng)基中NaCl的濃度，可以用于篩選耐___________細菌，這種培養(yǎng)基被稱為____________。高壓蒸汽滅菌

恒溫培養(yǎng)箱

無菌水

多

高

鹽(或NaCl)

選擇培養(yǎng)基【解析】各種培養(yǎng)基的具體配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽等成分，蛋白胨、牛肉膏可提供氮源，淀粉可提供碳源。滅菌的方法有干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌和灼燒滅菌。接種環(huán)一般用灼燒滅菌；培養(yǎng)基一般用高壓蒸汽滅菌；對能耐高溫、需保持干燥的物品，可以采用干熱滅菌的方法。為了盡快觀察到細菌培養(yǎng)的實驗結果以及要使該實驗所得到的結果可靠，應該將一個接種后的培養(yǎng)基和一個未接種的培養(yǎng)基(或接種無菌水的培養(yǎng)基)都放入恒溫箱中培養(yǎng)，分別觀察并記錄實驗結果。若觀察到平板上有許多不同的菌落，說明湖水的污染程度高。培養(yǎng)基包括選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基，選擇培養(yǎng)基就是在培養(yǎng)基中加入某種化學物質，以抑制不需要的微生物的生長。【變式題1】(1)商品化植酸酶主要來自微生物。在產酶菌株篩選過程中，常在基本培養(yǎng)基中添加不溶于水的植酸鈣制成固體平板，植酸鈣被植酸酶分解后可在平板上產生_______，可根據其大小選擇目的菌株，所得菌株需要進一步測定植酸酶活性。活性測定可以植酸鈣作為底物，活性可用一定條件下單位時間內________________。(2)利用上述所得菌株制備植酸酶的流程如下圖：透明圈植酸鈣的消耗量Ⅰ中的主要成分為_________；Ⅱ中包含植酸酶等多種蛋白質。請寫出一種純化得到植酸酶的方法及其依據。_________________________________________________________________________________________________________(3)為建設基因工程菌，可用PCR等技術從上述菌株中克隆植酸酶基因。PCR反應包含多次循環(huán)，反應過程中打開模板DNA雙鏈的方法是_____。(4)除植酸酶外，微生物還應用到________________________的生產中。小分子雜質凝膠色譜法：根據蛋白質之間分子大小、吸附性質等差異進行純化(或電泳法：根據蛋白質之間電荷、分子大小等差異進行純化。)加熱蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶【解析】(1)植酸酶將培養(yǎng)基中的植酸鈣分解后可在平板上產生透明圈，酶的活性可用單位時間底物的消耗量來表示。(2)透析袋只能讓小分子進出，故透析液(Ⅰ)中含的是小分子雜質。欲純化得到植酸酶，可以用凝膠色譜法，即根據蛋白質之間分子大小、吸附性質等差異進行純化；或者用電泳法，即根據蛋白質之間電荷、分子大小等差異進行純化。(3)PCR技術可利用加熱的方法打開DNA雙鏈?？键c2：果酒、果醋和腐乳的制作1．實驗原理(1)酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生活：有氧時，酵母菌大量繁殖，但是不進行發(fā)酵；無氧時，繁殖速度減慢，但是此時可以進行發(fā)酵。在利用酵母菌發(fā)酵時最好先通入足夠的無菌空氣，在有氧環(huán)境下培養(yǎng)一段時間使其繁殖，再隔絕氧氣進行發(fā)酵。20℃左右最適合酵母菌繁殖，酒精發(fā)酵的最佳溫度是在18℃～25℃，pH最好是弱酸性。(2)醋酸菌是好氧型細菌，當缺少糖源時和有氧條件下，可將乙醇(酒精)氧化成醋酸。當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸。(3)參與豆腐發(fā)酵的微生物有青霉菌、酵母菌、曲霉、毛霉等多種，其中起主要作用的是毛霉。2．果酒和果醋制作的實驗步驟挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發(fā)酵→果酒(→醋酸發(fā)酵→果醋)(1)對發(fā)酵瓶、紗布、榨汁機、盛葡萄汁的器皿等實驗用具進行清洗并消毒。(2)取葡萄500g，去除枝梗和腐爛的果實。(3)用清水沖洗葡萄1～2遍，除去污物。(4)用榨汁機榨取葡萄汁后，將其裝入發(fā)酵瓶中或將葡萄打成漿后，用潔凈的紗布過濾至發(fā)酵瓶中，蓋好瓶蓋。(5)將發(fā)酵瓶置于適宜的溫度下發(fā)酵。(6)由于發(fā)酵旺盛期CO2的產量非常大，因此需要及時排氣，防止發(fā)酵瓶爆裂。(7)10d以后，可以開始進行取樣檢驗工作。(8)當果酒制成以后，可以在發(fā)酵液中加入醋酸菌或醋曲，然后將裝置轉移至30～35℃的條件下發(fā)酵，適時向發(fā)酵液中充氣。3．果酒、果醋和腐乳制作的注意事項請分析下圖裝置中的充氣口、排氣口和出料口分別有哪些作用？為什么排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接？結合果酒、果醋的制作原理，你認為應該如何使用這個發(fā)酵裝置？

充氣口是在醋酸發(fā)酵時連接充氣泵進行充氣用的；排氣口是在酒精發(fā)酵時用來排出CO2的；出料口是用來取樣的。排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接，其目的是防止空氣中微生物的污染。使用該裝置制酒時，應該關閉充氣口；制醋時，應將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。釀造腐乳的主要生產工序是將豆腐進行前期發(fā)酵和后期發(fā)酵。前期發(fā)酵的作用：一是使豆腐表面由一層菌膜包住，形成腐乳的“體”；二是毛霉分泌以蛋白酶為主的各種酶，有利于豆腐所含有的蛋白質水解為各種氨基酸。后期發(fā)酵主要是酶與微生物協(xié)同參與生化反應的過程。用鹽腌制時，注意鹽的用量。鹽的濃度過低，不足以抑制微生物生長，可能導致豆腐腐敗變質；鹽的濃度過高，會影響腐乳的口味。鹵湯酒精含量控制在12%左右為宜。酒精含量越高，對蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延長；酒精含量過低，蛋白酶的活性高，加快蛋白質的水解，雜菌繁殖快，豆腐易腐敗，難以成塊。例2：(2010海南卷)葡萄發(fā)酵可產生葡萄酒，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________，產生的終產物是______和____。酵母菌

葡萄糖

乙醇

(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。據圖分析，甲和丙同學的操作有誤，其中甲同學的錯誤_____________________，導致發(fā)酵中出現(xiàn)的主要異?，F(xiàn)象是______________________________。丙同學的錯誤是____________________________________，導致發(fā)酵中出現(xiàn)的主要異常現(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)酵產品依次是_____________、_______________、_____________。(4)在上述制作葡萄酒的過程中，假設乙同學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_________瓶的充氣管

排氣時發(fā)酵液從排氣管流出葡萄醋(或果醋)葡萄酒(或果酒)葡萄酒(或果酒)

未及時排氣瓶中發(fā)酵液過多，淹沒了排氣管在瓶內的管口未夾住發(fā)酵發(fā)酵液從充氣管流出，發(fā)酵液變酸【解析】(1)葡萄發(fā)酵釀酒涉及的微生物是酵母菌。(2)酵母菌在無氧條件下可將葡萄糖分解成酒精和。(3)由圖可知，甲同學的錯誤是未將發(fā)酵瓶的充氣管夾住，導致酵母菌不能進行無氧呼吸，故甲同學得到的發(fā)酵產品可能是葡萄醋。丙同學的錯誤是瓶中的發(fā)酵液過多，淹沒了排氣管的管口，發(fā)酵產生的氣體不能及時排出，瓶內氣壓上升，導致發(fā)酵液從充氣管流出。(4)由題干可推知，乙同學的發(fā)酵裝置中氣壓太大導致瓶塞被沖開，該同學可能未及時排氣?！咀兪筋}2】關于果醋制作過程的敘述正確的是()A．打開發(fā)酵瓶是因為全過程需要通入氧氣，排出二氧化碳B．醋酸菌在糖源和氧氣充足時，能將葡萄糖氧化成醋酸和二氧化碳C．當糖源不足時，醋酸菌可將酒精轉化成醋酸D．要使果酒變成果醋，只需通入氧氣，加入醋酸菌就可以了C【解析】醋酸菌和酵母菌發(fā)酵的區(qū)別在于前者需氧、不產生二氧化碳；兩者發(fā)酵的最適溫度也不同，酵母菌發(fā)酵的最適溫度是18～25℃，醋酸菌發(fā)酵的最適溫度為30～35℃。考點3：酵母細胞的固定化1．實驗原理：(1)固定化酶不溶于反應液中，易于回收，可以重復使用。(2)固定化酶和固定化細胞是利用物理和化學方法將酶或細胞固定于一定空間內的技術。常用方法包埋法：適合于較大的細胞化學結合法物理吸附法適合于酶的固定2．直接使用酶、固定化酶、固定化細胞的比較方法優(yōu)點缺點直接使用酶催化效率高、耗能低、污染低對環(huán)境條件非常敏感、易失活；難回收，成本高，影響產品質量固定化酶既能與反應物接觸，又能與產物分離；可以反復利用不利于催化一系列的化學反應固定化細胞成本低、操作容易反應物不易與酶接近，尤其是大分子物質，反應效率較低例3：(2009江蘇卷)下列關于固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是(

)A．固定化細胞技術在多步連續(xù)催化反應方面優(yōu)勢明顯B．固定化酶的應用中，要控制好pH、溫度和溶解氧C．利用固定化酶降解水體中有機磷農藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件D．利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應底物【解析】固定化酶不像普通酶那樣對環(huán)境要求高，耐受性比較好，和溶解氧沒什么關系；利用固定化酶降解水體中有機磷農藥，是純粹的化學反應，不需要提供營養(yǎng)條件，但固定化細胞發(fā)揮作用需要營養(yǎng)物質。利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類既可作為反應底物也可作為碳源?！敬鸢浮緼【變式題3】某化工廠生產的一種加酶洗衣粉，其包裝袋上印有如下說明(部分)。成分：含堿性蛋白酶等用法：洗滌前先將衣物浸于洗衣粉溶液內一段時間，使用溫水效果更佳。某研究性學習小組為探究該洗衣粉中酶催化作用的最適溫度，設計了如下裝置進行實驗，并將結果用下列曲線圖A、B表示。請回答以下各題：(1)堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質水解成可溶性的___________。由圖A、B可知，使用該加酶洗衣粉的最適宜溫度為_____。(2)在實驗過程中可通過直接測定______________________________________來表示該洗衣粉中酶的催化效率。(3)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某洗滌公司為降低生產成本研制了一種能多次重復使用加酶洗衣粉的設備，他們將酶固定在不溶于水的尼龍載體上，洗滌完衣物后，經過簡單處理，這些酶還可以多次重復利用，這種方法制成的酶叫_________。多肽(氨基酸)45℃膠片上的蛋白膜存在時間的長短(或其他合理答案)固定化酶(4)在“探究洗衣粉中酶催化作用的最適溫度”的實驗中，變量控制方法正確的是()。A．若采用手洗法進行去污，必須盡可能保證各組洗滌用力程度、時間等基本相同B．水的用量和布料的大小是成正比的，實驗用的布料越大、水量越多實驗效果越好C．水溫屬于本研究的變量，實驗過程中必須保證各組實驗溫度相同且恒定D．實驗材料的污染程度屬于本研究的無關變量，實驗過程中不必考慮A【解析】

堿性蛋白酶能將蛋白質水解成多肽或氨基酸。由圖A、B可推知，45℃是使用該酶的最適溫度。酶的催化效率的高低可以用底物消耗完所需的時間來表示，故要檢測洗衣粉中的酶的催化效率高低，可以依據膠片上蛋白膜存在時間的長短來判斷。將酶固定在不溶于水的尼龍載體上，使酶可以重復利用的方法稱為酶的固定化?？键c4：DNA和血紅蛋白的提取和分離1．DNA粗提取與鑒定(1)哺乳動物成熟的紅細胞中不含細胞核，不適于作為DNA提取的材料，但卻是提取血紅蛋白的理想