2014高考生物热点难点演练:专题16 酶的应用和生物技术在其他方面的应用

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1、专题16 酶的应用和生物技术在其他方面的应用1.酶的应用:(1)酶在食品制造和洗涤等方面的应用。(2)制备和应用固定化酶。2.生物技术的应用:(1)植物的组织培养。(2)蛋白质的提取和分离。(3)PCR技术的基本操作和应用。一、植物组织培养技术1用流程图的形式写出植物组织培养的过程离体的植物组织或细胞愈伤组织根、芽等(试管苗)完整植物体。2植物组织培养与花药培养技术的比较植物组织培养花药培养技术理论依据细胞的全能性细胞的全能性基本过程脱分化再分化脱分化再分化外植体细胞类型体细胞生殖细胞操作流程制备MS固体培养基外植体消毒接种培养移栽栽培选材消毒接种、培养筛选和诱导移栽栽培选育培养结果正常植株单

2、倍体植株可育性可育高度不育,秋水仙素处理,染色体加倍后可育二、酶的研究和应用1探寻在酶的实验探究中应注意的问题(1)实验设计时要遵循单一变量和对照两大原则,严格控制无关变量。(2)探究不同温度(或pH)对酶活性的影响时,温度(或pH)作为自变量,通常通过设置合理的梯度来确 2比较下表中直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的差异直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种类一种或几种一种一系列酶常用载体氧化铝、高岭土、硅胶、二氧化钛、硅藻土等明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等常用方法包埋法、化学结合法、物理吸附法包埋法营养物质基础不需要不需要需要化学反应一种或几种一种一系列底物各种物质各种物质能

3、进入载体的小分子物质优点效率高、耗能低、无污染可回收,反复使用成本低、易操作,可催化一系列化学反应缺点环境因素影响大,酶难以回收利用不利于催化一系列化学反应反应物与细胞内的酶不容易接触,催化效率下降3.固定化技术的比较方法定义适用范围模型包埋法将酶包裹在多孔的载体中。常见的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等多用于细胞的固定化学结合法将酶分子或细胞相互结合,或将其结合到载体上多用于酶的固定物理吸附法将酶吸附到固体吸附剂的表面。固体吸附剂多为活性炭、多孔玻璃等三、DNA和蛋白质技术1DNA的粗提取和鉴定方法(1)材料的选取:选用DNA含量相对较高的生物组织。(2)破碎细胞动物的

4、红细胞,吸水破裂。植物细胞:加入洗涤剂、食盐后研磨。(3)除去杂质的方法方法一:利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度的不同,通过调节NaCl溶液的浓度除去溶于和不溶于NaCl溶液中的杂质。方法二:利用DNA对酶的耐受性,直接在滤液中加入嫩肉粉,反应1015 min,嫩肉粉中的木瓜蛋白3 min,溶液中会出现白色丝状物,用玻璃棒沿一个方向搅拌,卷起丝状物。(5)DNA的鉴定:在沸水浴的条件下,DNA遇二苯胺会被染成蓝色。2比较下表中细胞内DNA复制与PCR技术的不同项目DNA复制PCR技术场所细胞内细胞外能量ATP提供能量不需ATP提供能量酶解旋酶、DNA聚合酶耐高温的TaqDNA聚合酶是

5、否有转录伴有转录,产生引物无转录,需加入两种引物引物RNADNA或RNA温度体内温和条件高温特点边解旋边复制,半保留复制体外迅速扩增循环次数受生物体自身控制30多次3.蛋白质的提取和分离步骤操作样品处理通过红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液等操作收集到血红蛋白溶液粗分离通过透析法去除血红蛋白溶液中相对分子质量较小的杂质纯化通过凝胶色谱法分离相对分子质量不同的蛋白质纯度鉴定SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳判断纯化的蛋白质是否达到要求【特别提醒】(1)凝胶色谱柱的直径大小不影响分离效果,但直径过大造成洗脱液体积大,样品稀释度长状态一致、消毒后的茎尖外植体,在适宜条件下培养一段时间后,统计再生丛

6、芽外植体的比率(m),以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n),结果如下表。培养基编号浓度/(mgL1)6BAIAAm/%n/个10.5076.73.120.177.46.130.266.75.340.560.05.0回答下列问题。(1)按照植物的需求量,培养基中无机盐的元素可分为_和_两类。上述培养基中,6BA属于_类生长调节剂。(2)在该实验中,自变量是_,因变量是_,自变量的取值范围是_。(3)从实验结果可知,诱导丛芽总数最少的培养基是_号培养基。(4)为了诱导该菊花试管苗生根,培养基中一般不加入_(填“6BA”或“IAA”)。【例2】 某同学进行苹果汁制作实验,工艺如图所示。(1)图中用

7、KMnO4的溶液浸泡苹果的目的是_。黑曲霉提取液中含有的_可分解果胶,从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过_方式将酶固定化,酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去_。(2)实验中,操作流程A和B的先后顺序为_。在苹果汁澄清过程中,应关闭的流速调节阀是_。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶,可取一定量的果汁与等量的_混合,如果出现_现象,说明果胶还没有被完全分解。为使果胶完全分解,应将流速调_。(3)实验后,将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天,该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验,说明固定化酶可被_使用。果的消毒作用。可使果胶分解的物质是果胶酶。在制备固定化酶时,石英砂具有吸附

8、作用。为了除去未被【变式探究】 某实验小组进行固定化酵母细胞的制备,并开展游离酵母和固定化酵母发酵产酒酒精度的比较。请回答下列问题。产酒酒精度的比较时间/d游离酵母固定化酵母00021.02.542.14.263.25.083.95.4104.36.0124.66.4(1)制作凝胶珠的实验步骤是:酵母细胞的活化_配制海藻酸钠溶液_固定化酵母细胞。(2)影响实验成败的关键步骤是_。(3)该小组将制备好的固定化酵母与游离酵母分别放在一定的条件下发酵,定时记录发酵液中酒精度的变化。实验过程中“在一定的条件下发酵”的条件是_,要求条件相同是为了确保_。由表可知,固定化酵母和游离酵母发酵都能产生酒精,但

9、固定化酵母在发酵前期的延迟期的时间比游离酵母在发酵前期的延迟期的时间要_。【例3】 多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题。(1)DNA的两条链是反向平行的,通常将_的末端称为5端,当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的_开始延伸DNA链。(2)PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题,但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代,科学家从一种Taq细菌中分离到_,它的发现和应用解决了上述问题;要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来,所用的培养基叫_。(3)PCR的每次循

10、环可以分为_三步。假设在PCR反应中,只有一个DNA片段作为模板,请计算在5次循环后,反应物中大约有_个这样的DNA片段。(4)请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。(5)简述PCR技术的主要应用。_(要求3项以上)。【变式探究2】下列有关“血红蛋白提取和分离”的相关叙述中,正确的是()。A用蒸馏水进行红细胞的洗涤,其目的是去除细胞表面杂蛋白B将血红蛋白溶液进行透析,其目的是去除相对分子质量较大的杂质C血红蛋白释放时加入有机溶剂,其目的是使血红蛋白溶于有机溶剂D整个过程不断用磷酸缓冲液处理,是为了维持血红蛋白的结构1下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述,正确的是()。A可用包埋法

11、制备固定化酵母细胞B反应产物对固定化酶的活性没有影响C葡萄糖异构酶固定前后专一性不同D固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应2某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植,可应用多种技术获得大量优质苗,下列技术中不能选用的是()。A利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗B采用花粉粒组织培养获得单倍体苗C采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上D采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养3请回答下列与菊花茎段组织培养实验操作有关的问题。(1)由于菊花茎段组织培养比较容易,故在配制MS固体培养基时,_(必需添加、不必添加)植物激素。培养基配制完毕后,还需进行_灭菌。(2)应选用生理状况好的

12、菊花嫩枝茎段作为_,这是因为其更容易被诱导_。(3)菊花茎段在接种前要用适当浓度的_溶液进行表面消毒。(4)接种前,工作台要用体积分数为70%的酒精擦拭一遍。之后,所有的接种操作都必须在_旁进行,并且每次使用器械后,都需要用_灭菌。(5)接种后的锥形瓶最好放在_中培养。培养期间应注意事项主要有:定期_、控制好_,并每日给予适当时间光照。(5)无菌箱消毒培养温度4红细胞含有大量的血红蛋白,红细胞的机能主要由血红蛋白完成,血红蛋白的主要功能是携带氧气或二氧化碳,我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液来提取和分离血红蛋白,请回答下列有关问题。(1)实验前取新鲜的血液,要切记在采血容器中预先加入柠檬酸钠,取血回来,马上进行离心,收集血红蛋白溶液。加入柠檬酸钠的目的是_。以上所述的过程为样品处理,它包括_、_、收集血红蛋白溶液。(2)收集的血红蛋白溶液可以在透析袋中透析,这就是样品的粗分离。透析的目的是_;透析的原理是_。(3)通过凝胶色谱法将样品进一步纯化,最后经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳进

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