资源简介

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专题二十三 酶的应用与其他生物技术的应用
REPORT
考情分析
1.考查内容：本专题考查的内容包括蛋白质分离技术、芳香油及色素的提取等。
2.命题规律：已出现的高考试题中，考查内容集中设计实验探究影响果胶酶活性的因素、加酶洗衣粉的洗涤条件、植物有效成分的提取等，试题为非选择题，试题大都符合高起点、低落点的特点。
3.备考策略
影响果胶酶活性的因素、加酶洗衣粉的洗涤条件、植物有效成分的提取的相关知识的记忆与理解。
网络构建
考点清单
一、果胶酶在果汁生产中的作用
1.果胶与果胶酶
果胶：由半乳糖醛酸聚合面成的一种高分子化合物，不溶于水，是植物细胞壁及胞间主要组成成分之一。
果胶酶：分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
2.果胶酶在果汁生产中的应用
（1）在果汁生产中，应用果胶酶分解果胶，瓦解植物细胞壁和胞间层，使果胶分解成半乳糖醛能够提高水果出汁率和果汁澄清度。
（2）植物、霉菌、酵母菌及其他真菌均能够产生果胶酶，霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业用量最大的酶制剂之一。
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3.探究温度、pH对酶活性影响的实验
（1）酶的活性：是指酶催化一类化学反应的能力。酶的活性高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示，即用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
（2）影响酶活性的因素：温度、pH和酶的抑制剂等条件会影响酶的活性。
4.探究温度对果胶酶活性的影响
实验思路：设置一系列温度梯度，比较不同温度下酶的活性
判断酶活性的依据：其他条件相同的情况下，以不同温度下得到的果汁的体积或澄清度作为判断酶活性的指标。
考点清单
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5.探究pH对果胶酶活性的影响
实验中也应先将果胶酶和苹果泥分别调整到预设的pH，再将果胶与果胶酶混合。
6.探究果胶酶的最适用量
果胶酶的最适用量是指在一定量的水果泥中，得到最大果汁产量所需要的最小酶量。如果随着果胶酶的用量增加得到的果汁体积也增加，说明酶量不足；当酶的用量增加到某个值后，再增加酶的用量得到的果汁体积不再改变，这个值就是酶的最适用量。
二、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
1.加酶洗衣粉的含义及种类
（1）加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶四类
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（2）应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解为可溶性的氨基酸或小分子的肽，碱性脂肪酶能将油渍中的脂肪水解成甘油和脂肪酸，使污渍容易从衣物上脱落。
（3）加酶洗衣粉有单一酶洗衣粉（加入某一种酶，对特定种类污渍有效）和复合酶洗衣粉（加入多种酶，对多种污渍有效）。
2.探究加酶洗衣粉的洗涤效果的实验分析
实验1：探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对污渍的洗涤效果0单一变量（自变量）：洗衣粉的种类（普通洗衣粉和加酶洗衣粉
观察指标（因变量）：洗涤相同时间后比较污渍残留情况（或比较将污渍彻底去除所需时间长短）
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无关变量：衣物材料、颜色、大小；污渍类型和污染程度；洗衣粉用量、洗涤方式、洗涤所用的水温、水质、水量等。
实验2：探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
实验思路：设置温度梯度，比较洗涤效果（所设置的温度应能够代表一年四季不同水温）
单一变量（自变量）：温度
对照设置：相互对照，每个组都是实验组，各组之间进行比较
无关变量：洗衣粉种类和用量；衣物和污渍；洗涤方式和水质水量等。
结果分析：若发现在某一温度下洗涤效果最好，可在该温度前后范围内缩小温度梯度继续实验，测出更接近的最适温度。
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实验3：探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果
实验思路：用蛋白酶洗衣粉、脂肪酶洗衣粉、复合酶洗衣粉以及普通洗衣粉分别针对油渍汗渍、血渍等不同污渍进行洗涤实验，比较洗涤效果。
实验分组：所用洗衣粉种类数乘以所选污渍种类数
结果分析；蛋白酶洗衣粉对血渍洗涤效果明显，脂肪酶洗衣粉对油渍洗涤效果明显，复合酶洗衣粉对血渍、油渍、汗渍洗涤效果都较明显。
3.使用加酶洗衣粉的注意事项
（1）加蛋白酶的洗衣粉不宜用于洗涤蚕丝、皮、毛等面料的衣服。
（2）使用温水洗涤，先浸泡一段时间再洗涤效果更好。
（3）使用后及时洗手。
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三、酵母细胞的固定化
1.固定化酶和固定化细胞技术的含义及方法
（1）含义：固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。
（2）方法
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。
物理吸附法：将酶吸附在载体表面。
包埋法：将酶分子或细胞包埋在细微的网格里。
2.固定化酵母细胞的实验
用包埋法固定化酵母细胞，包埋载体为海藻酸钠。
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（1）步骤
酵母细胞的活化：10m蒸馏水活化1g干酵母，酵母细胞活化体积会增大，所以容器应体积足够大。
配制物质的量浓度为0.05mol·L-1的CaCl2溶液。
配制海藻酸钠溶液：加热使海藻酸钠溶化，边加热边搅拌，调成糊状，完全溶化后再定加热时要用小火或间断加热。
海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：将冷却至室温的海藻酸钠溶液与已活化的酵母细胞混合均匀，转移至注射器中。
固定化酵母细胞：将注射器中的溶液缓慢滴到CaCl2溶液中，形成凝胶珠，浸泡30min左右。
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（2）评价与分析
①海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键，因为如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成胶珠，如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，也会影响实验效果。
②判断凝胶珠制作是否成功的方法
观察法：制作成功的胶珠应为淡黄色，圆形或椭圆形颗粒。
挤压法：用手轻轻挤压凝胶珠，如果有一定的硬度和弹性，不易破裂没有液体流出，说明凝胶珠制作成功。
摔打法：将凝胶珠在实验桌上用力摔打，如果容易弹起，说明制作成功。
③如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要重新制备。
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3.固定化酶的应用实例——高果糖浆的生产
（1）高果糖浆：果糖含量为42%左右的糖浆。
（2）生产高果糖浆所需的酶：葡萄糖异构酶。该酶能够将葡萄糖转化成果糖。
（3）将葡萄糖异构酶固定在一种颗粒状载体上，再将酶颗粒装到反应柱内，反应柱底端装上分布有许多小孔的筛板，酶颗粒不能通过小孔，但是反应溶液可以自由通过。
（4）将葡萄糖溶液从反应柱上端缓慢注人，流经反应柱与固定化酶接触，葡萄糖转化为果糖产物从反应柱下端流出
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四、DNA的粗提取与鉴定
1.DNA粗提取实验材料和方法的选择
（1）不同生物的组织中DNA含量不同在选取材料时，应本着DNA含量高、材料易得、便于提取的原则。
（2）材料不同所采用的提取方法不同
植物组织：取材→研磨→过滤→沉淀。
鸡血：制备鸡血细胞液→提取核DNA→溶解细胞核内DNA→析出并滤取DNA→DNA再溶解→提取较纯净的DNA。
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2.DNA粗提取与鉴定中不同试剂的用途及原理比较
试剂 浓度 用途 原理
NaCl溶液 2mol·L-1 溶解DNA DNA在NaCl溶液中的溶解度随溶液浓度的变化而改变，溶解度在2mol·L-1时最大、在0.14mol·L-1时最小。
0.14mol·L-1 析出DNA
2mol·L-1 鉴定时的溶剂
酒精 95%（体积分数） 除去杂质以提纯DNA DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些物质可以溶于酒精
二苯胺 鉴定DNA DNA遇二苯胺（沸水浴）会变蓝色
柠檬酸钠 0.03g·mL-1 抗凝剂 除去血液中的钙离子，防止血液凝固
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3.实验中三种重复操作的目的和作用
（1）2次加蒸馏水
第一次：加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破。
第二次：加到含DNA的2mol·L-1的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14mol·L-1，使DNA析出。
（2）3次用纱布过滤
第一次：过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液。
第二次：滤取0.14mol·L-1的NaCl溶液中析出的DNA（黏稠物）。
第三次：过滤溶有DNA的2mol·L-1的NaCl溶液。
（3）4次用NaCl溶液
第一次：用2mol·L-1的NaCl溶液，过滤除去不溶的杂质。
第二次：用0.14mol·L-1的NaCl溶液，析出DNA。
第三次：用2mol·L-1的NaCl溶液，溶解DNA。
第四次：用2mol·L-1的NaCl溶液，溶解丝状物用于DNA的鉴定。
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五、多聚酶链式反应扩增DNA片段
1.PCR反应过程
变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链。
复性：温度下降到50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。
延伸：温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
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2.PCR反应的条件
解开螺旋：在80~100℃时，DNA双螺旋打开，形成两条DNA单链，称为变性。
恢复螺旋：在50℃左右时，两条DNA单链重新形成双螺旋结构称为复性。
复制条件：缓冲液、DNA模板、四种脱氧核苷酸热稳定DNA聚合酶和两种引物。
反应场所：PCR仪。
六、血红蛋白的提取和分离
1.蛋白质的分离方法
蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等等，可以用来提取和分离不同种类的蛋白质。常用方法有凝胶色谱法、电泳法等。
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（1）凝胶色谱法：也叫分配色谱法，是根据蛋白质相对分子质量大小分离蛋白质的方法。所用些微小的多孔球体，大多由多糖类化合物构成。
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（2）电泳：带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。许多重要的生物大分子都具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团会带上正电或负电。在电场作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。利用待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使它们在电场中产生不同的迁移速度，从而实现对各种分子的分离。
2.血红蛋白提取和分离实验思路
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七、植物芳香油、色素的提取
1.植物芳香油的提取
植物芳香油：天然香料的主要来源是植物和动物。植物香料可以从植物材料中提取，具有很强的挥发性，其组成比较复杂，主要是萜类化合物及其衍生物。
（1）植物芳香油的提取方法
植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等。具体采用哪种方法要根据植物原料的理化性质决定
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方法 蒸馏法 压榨法 萃取法
原理 利用水蒸气将挥发性强的芳香油携带出来 通过机械加压将植物材料中的芳香油压榨出来 使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发出有机溶剂后获得芳香油
适用范围 挥发性强、不溶于水、化学性质稳定的芳香油，如玫瑰精油、薄荷油等 适用于原料易焦糊、有效成分易分解的柑橘、柠檬等，同时要求原料中油分含量较高 适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中
优点 装置简单、易操作 成本低，能保持芳香油原本的特性 出油率高，产品易分离
缺点 水中蒸馏易造成某些原料焦糊和有效成分水解 分离困难，出油率相对较低 有机溶剂中杂质会影响芳香油的品质
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（2）提取植物有效成分操作实例
①玫瑰精油的提取（蒸馏法）
玫瑰精油化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，挥发性强，能随水蒸气一同蒸馏，常用蒸馏法提取，对于干玫瑰花可用萃取法提取。
用蒸馏法提取，玫瑰花瓣与清水的质量比为1∶4，注意控制温度并尽量延长蒸馏时间，因为蒸馏温度过高或时间过短都会影响产品品质。
蒸馏装置如下：
考点清单
收集油水混合物后，加入氯化钠增加盐的浓度，能够促进油水分层；分液得到油层，加入水硫酸钠吸水，放置过夜再过滤除去固体硫酸钠即可得到玫瑰精油。
②橘皮精油的提取（压榨法）
橘皮精油无色透明，具有橘香味，主要成分为柠檬烯。橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题，所以一般采用压榨法。
橘皮需要干燥去水，并用石灰水浸泡，防止压榨时橘皮滑脱并提高出油率。
为了使橘皮精油易于与水分离，还要分别加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4，并调节pH至7～8。
经过滤除去固体物和残渣、离心除去质量较小的残留固体物、静置、再次过滤等操作获取橘皮精油。
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2.胡萝卜素的提取（萃取法）
（1）胡萝卜素是橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。可以通过萃取法提取胡萝卜素。
（2）胡萝卜需粉碎、干燥。粉碎颗粒越小越好，干燥时要注意控制温度和时间，温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。
（3）选用石油醚作萃取剂萃取胡萝卜素，装置如图：
考点清单
（4）影响萃取的因素：萃取效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，同时还受原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取温度和时间等条件的影响。
八、植物的组织培养技术
1.比较根尖分生组织和愈伤组织的异同
组织类型 细胞来源 细胞形态 细胞结构 细胞排列 细胞去向
根尖分生组织 受精卵 正方形 无液泡 紧密 分化成多种细胞组织
愈伤组织 高度分化细胞 无定形状态 高度液泡化 疏松 再分化成新个体
相同点 都通过有丝分裂进行细胞增殖
考点清单
2.植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同
菊花的组织培养 月季的花药培养
理论依据 植物细胞的全能性
基本过程 外植体→脱分化→再分化
外植体的细胞类型 体细胞 生殖细胞
操作流程 制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培 选材→消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育
影响因素 选材、营养、植物激素、pH、温度、阳光等
培养结果 正常植株 单倍体植株
生殖方式 无性生殖 有性生殖
可育性 可育 高度不育，秋水仙素处理后可育
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3.花药培养的应用及可能发生的变异
（1）花药培养获得的植株是单倍体，有植株弱小、高度不育等特点。可用于单倍体育种当中单倍体幼苗经过秋水仙素处理，可成为二倍体纯合植株，筛选出稳定遗传的优良品种即可，这样可以明显缩短育种年限。
（2）在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，染色体组的数目常会发生变化，因此需要做进一步的鉴定和筛选。
考点1 酶的应用问题综合
考点1 酶的应用问题综合
考点通关
某同学进行苹果汁制作的探究，工艺如图所示。
（1）图中黑曲霉提取液中含有的_____可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充石英砂（颗粒状的载体）将酶固定，这种固定化方法是_____。
（2）流程A 也可以通过固定化酵母细胞实现类似的目的。制备固定化酵母细胞采用的方法是 _____。在配制海藻酸钠溶液进行加热时，要注意用_____ ，否则可能出现焦糊。
（3）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 _____ 。
（4）为了更有利于酶的催化作用充分发挥，浑浊的苹果汁经阀2 进入固定化柱前，需先调节_____ 和_____ 至适宜。最终得到的苹果汁的澄清度则可通过调节固定化柱中的_____ 实现。
（5）现在普遍用细胞固定化技术代替传统酶工艺，原因是_____ （需答出两点）。
答案：（1）果胶酶；物理吸附
（2）包埋法；用小火（或间断加热）
（3）先A后B；阀1
（4）PH值；温度（顺序可颠倒）；流速
（5）成本低，操作容易，可重复利用，利于提纯产品
解析：（1）苹果汁的制作需要果胶酶，该酶来自图中的黑曲霉。果胶酶将果胶催化水解，提高了果汁的澄清度；石英砂通过物理吸附方式固定化酶。
（2）应酵母细胞较大，常用包埋法进行固定。配制海藻酸钠溶液时，需要用小火间断加热防止出现焦糊。
（3）先提取果胶酶再进行果汁的制作，防止苹果汁时间过久变质，即先A后B。澄清过程应关闭阀1，避免提取液进入固定化柱中降低了果汁质量。
（4）为了更有利于酶的催化作用充分发挥，浑浊的苹果汁经阀2进入固定化柱前，需先调节pH值和温度至适宜，以保证酶的最大活性。可通过调节苹果汁流过固定柱的流速控制器澄清度。
（5）细胞固定化有成本低，操作容易，可重复利用，利于提纯产品等优点。
考点2 血红蛋白的提取和分离的考查
考点通关
随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成，人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究时，首先要获得纯度较高的蛋白质。下图是某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的“血红蛋白提取、分离流程图”：
请回答下列有关问题：
（1）样品处理中红细胞的洗涤要用________反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是________。
（2）血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是________，若要尽快达到理想的透析效果，可以________（写出一种方法）。
（3）电泳利用了待分离样品中各种分子的___________________等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。
（4）一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如上图所示。由图可知携带者有________（1种或2种）种血红蛋白，从分子遗传学的角度作出的解释是__________________。
答案：（1）生理盐水 当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破
（2）除去小分子杂质 增加缓冲液的量或及时更换缓冲液
（3）带电性质以及分子大小、形状
（4）2 携带者具有（控制血红蛋白的）一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质
解析：（1）洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水，根据渗透作用原理，将红细胞置于低渗溶液中，红细胞会吸水涨破，释放出血红蛋白。
（2）血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的小分子杂质；可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩短透析时间，能尽快达到理想的透析效果。
（3）由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中会产生不同的迁移速度，从而实现各种分子的分离。
（4）根据图示可知，镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白，原因是携带者具有（控制血红蛋白的）一对等位基因，分别控制合成两种不同的蛋白质。
考点3 关于植物有效成分的提取的问题
考点通关
三孢布拉霉菌能用来生产胡萝卜素，但该菌株的高产性状容易退化，需要定期筛选出高产菌株，研究表明菌体细胞内的[H]可将无色的TTC还原为红色复合物，且菌体细胞内[H]山含量越高，还原能力越强，胡萝卜素合成能力也越强。请结合下列筛选菌株及提取胡萝卜素的流程图回答问题。
（1）将菌液涂布到含TTC的培养基上，目的是筛选出_____，对照组需涂布等量的无菌水以判断_____。挑取单菌落时，若菌落周围_____则菌株合成胡萝卜素的能力较强。
（2）从该微生物中提取胡萝卜素时，扩大培养后要收集菌丝进行的处理是_____，以提高萃取效率。萃取的效率主要取决于萃取剂的_____萃取的最佳温度和时间可以通过设置_____来摸索。
（3）鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时，通常采用_____法，该方法也可用于分离色素，其原理是_____。
答案：（1）合成胡萝卜素较强的菌体（或“高产菌株”） ；培养基是否被污染；红色较深
（2）粉碎和干燥 ；萃取剂的性质和使用量；对照实验
（3）纸层析法；不同色素在有机溶剂中的溶解度不同，在滤纸上扩散速度也不同
解析：（1）由题干可知，三孢布拉霉菌细胞内的[H]可将无色的TTC还原为红色复合物，且[H]山含量越高，胡萝卜素合成能力也越强。所以，将菌液涂布到含TTC的培养基上的目的是筛选出合成胡萝卜素较强的菌体，对照组需涂布等量的无菌水。挑取单菌落时，若菌落周围红色较深，则菌株合成胡萝卜素的能力较强。
（2）收集菌丝后要进行粉碎和干燥，除去水分，其目的是提高萃取效率；用萃取法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥、萃取、过滤、浓缩，萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和用量，同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件的影响，一般来说，原料颗粒小，萃取温度高，时间长，需要提取的物质就能够充分溶解，萃取效果就好。萃取的最佳温度和时间可以通过设置对照实验来摸索。
（3）鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时，类比叶绿素提取与分离实验，根据不同色素在有机溶剂中的溶解度不同，在滤纸上扩散速度也不同的原理，采用纸层析法，将色素分离出来，并与标准色素带进行对比。
考点4 DNA的粗提取与鉴定
考点通关
图为鸡血细胞中DNA的粗提取和鉴定实验过程中的部分操作示意图，请据图分析，回答下列问题:
（1）图中正确的实验操作顺序是_____（用序号与箭头表示）。
（2）步骤③中加入蒸馏水的目的是_____；步骤⑤中加入蒸馏水的目的是__________。
（3）步骤①中所用酒精最好是经过_____后再使用，该步骤的目的是_________________________。
（4）DNA可用_____试剂鉴定，沸水浴后的颜色为_____。
（5）由于鸡血较难找到，某学生试图用猪血代替，结果没有成功，其原因最可能是__________________。
答案：（1）③→②→⑤→④→①
（2）使血细胞吸水涨破；降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出
（3）冷却；提取含杂质较少（或较纯净）的DNA
（4）二苯胺；蓝色
（5）成熟的红细胞没有细胞核
解析：（1）由以上分析可知，图中表示正确的实验操作顺序是③→②→⑤→④→①。
（2）步骤③中加入蒸馏水的目的是使血细胞吸水涨破；当NaCl溶液浓度大于0.14mol/L时，DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl溶液浓度的降低而减小，因此步骤⑤中加入蒸馏水的目的是降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出。
（3）步骤①中所用酒精最好是经过冷却后再使用，该步骤的目的是利用DNA不溶于酒精的性质，除去细胞中溶于酒精的物质，从而提取到含杂质较少（或较纯净）的DNA。
（4）DNA可用二苯胺试剂鉴定，沸水浴后的颜色反应为蓝色。
（5）猪是哺乳动物，哺乳动物血液中的成熟红细胞没有细胞核和细胞器，因此用猪血代替鸡血来进行该实验不能取得成功。
考点5 植物的组织培养技术的考查
考点通关
如图表示花药培养及单倍体育种的大致过程，据图回答下列问题:
1.过程①是把幼小的花药分离出来，在无菌条件下放在培养基中进行培养，配制该培养基时，需要的物质应该有__________（至少答三种）。
2.②表示花药在培养基所提供的特定条件下脱分化，发生多次细胞分裂形成__________的过程，此过程中细胞进行分裂的方式是__________。
3.③表示诱导再分化出芽和根，最后长成植株的过程，长成的植株（不考虑核与核之间的融合）是__________植株，其特点是植株弱小，高度不育，生产上无推广应用的价值，若要使其结果，可在移栽后在幼苗茎尖滴加适宜浓度的B物质，通常用到的B物质是__________。除此方法外还可通过__________诱导细胞内染色体数目加倍。
4.过程②与过程③所用培养基存在差异，主要表现在__________的差异。
答案：1.大量元素、微量元素、有机物、植物激素、琼脂等
2.愈伤组织； 有丝分裂； 3.单倍体； 秋水仙素； 低温； 4.植物激素的种类及其浓度比
解析：1.在配制培养基时，需要的物质应该有大量元素、微量元素、有机物、植物激素、琼脂等。
2.②表示花药在培养基所提供的特定条件下脱分化，发生多次细胞分裂形成愈伤组织的过程，此过程中细胞进行分裂的方式是有丝分裂。
3.③表示诱导再分化出芽和根，最后长成植株的过程，长成的植株（不考虑核与核之间的融合）是单倍体植株。诱导单倍体植株染色体数目加倍的方法有秋水仙素处理和低温处理。
4.过程②与过程③所用培养基存在差异，主要表现在植物激素的种类及其浓度比不同。
一、细胞呼吸方式的判断
物质循环与能量流动模型
细胞内DNA复制与PCR技术的比较
考法突破
细胞内DNA复制 PCR
不同点 解旋 在DNA解旋酶作用下，边解旋边复制 80-100℃高温解旋，双链完全打开
酶 解旋酶、DNA聚合酶 TaqDNA聚合酶
引物 RNA DNA
温度 体内温和条件 高温变性、低温复性、中温延伸（都高于体内温度）
相同点 ①需提供DNA复制的模板；②四种脱氧核苷酸为原料；③子链延伸的方向都是从5 端到3 端
提升训练
1.利用PCR技术扩增目的基因的过程中两种引物分别为A和B，其原理与细胞内DNA复制类似。下列叙述错误的是（ ）
A.从理论上推测，第二轮循环产物中含有引物A的DNA片段占3/4
B.在第二轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段
C.引物之间或引物自身发生碱基互补配对则不能扩增目的基因
D.耐热的DNA聚合酶总将游离的脱氧核苷酸连接到3’端
答案：B
解析：A、基因扩增中引物通常是一小段DNA或RNA片段，从理论上推测，第二轮中含引物A的比例为3/4，第三轮中占7/8，A正确； B、由于题图中的引物A和引物B均不在该片段的端点，因此第一轮循环后，得到的两DNA片段中两条脱氧核苷酸链都不等长；通过绘图可推知，第二轮中亦不会出现等长的引物，所以在第二轮循环产物中不会出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段，B错误； C、引物A和引物B必须与目的基因配对，如果引物之间或引物自身发生碱基互补配对则不能扩增目的基因，C正确； D、由于复制过程子链的合成方向是从子链的5'端向3'端延伸，所以耐热的DNA聚合酶总将游离的脱氧核苷酸连接到3’端，D正确。
提升训练
2.PCR是一种体外扩增DNA片段的技术，利用了DNA热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。下列有关PCR过程的叙述，正确的是（ ）
A.DNA两条链的解旋过程需要解旋酶的催化
B.需要4种核糖核苷酸为原料
C.PCR过程需要的两种引物的碱基序列必须是能够相互配对的
D.与细胞内DNA复制相比，PCR所需要的酶耐高温
答案：D
解析：A、在PCR技术的过程中包括：高温变性（解链）→低温复性→中温延伸三个步骤，因此DNA两条链的解旋过程不需要解旋酶的催化，而是利用了DNA在高温下变性的原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合，A错误；B、需要4种脱氧核苷酸为原料，B错误；C、PCR过程需要的两种引物的碱基序列一般不是相互配对的，C错误；D、与细胞内DNA复制相比，PCR所需要的酶耐高温，一般为Taq酶，D正确。专题二十三 酶的应用与其他生物技术的应用
考情分析
1.考查内容：本专题考查的内容包括蛋白质分离技术、芳香油及色素的提取等。
2.命题规律：已出现的高考试题中，考查内容集中设计实验探究影响果胶酶活性的因素、加酶洗衣粉的洗涤条件、植物有效成分的提取等，试题为非选择题，试题大都符合高起点、低落点的特点。
3.备考策略
影响果胶酶活性的因素、加酶洗衣粉的洗涤条件、植物有效成分的提取的相关知识的记忆与理解。
网络构建
考点清单
一、果胶酶在果汁生产中的作用
1.果胶与果胶酶
果胶：由半乳糖醛酸聚合面成的一种高分子化合物，不溶于水，是植物细胞壁及胞间主要组成成分之一。
果胶酶：分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
2.果胶酶在果汁生产中的应用
（1）在果汁生产中，应用果胶酶分解果胶，瓦解植物细胞壁和胞间层，使果胶分解成半乳糖醛能够提高水果出汁率和果汁澄清度。
（2）植物、霉菌、酵母菌及其他真菌均能够产生果胶酶，霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业用量最大的酶制剂之一。
3.探究温度、pH对酶活性影响的实验
（1）酶的活性：是指酶催化一类化学反应的能力。酶的活性高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示，即用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
（2）影响酶活性的因素：温度、pH和酶的抑制剂等条件会影响酶的活性。
4.探究温度对果胶酶活性的影响
实验思路：设置一系列温度梯度，比较不同温度下酶的活性
判断酶活性的依据：其他条件相同的情况下，以不同温度下得到的果汁的体积或澄清度作为判断酶活性的指标。
5.探究pH对果胶酶活性的影响
实验中也应先将果胶酶和苹果泥分别调整到预设的pH，再将果胶与果胶酶混合。
6.探究果胶酶的最适用量
果胶酶的最适用量是指在一定量的水果泥中，得到最大果汁产量所需要的最小酶量。如果随着果胶酶的用量增加得到的果汁体积也增加，说明酶量不足；当酶的用量增加到某个值后，再增加酶的用量得到的果汁体积不再改变，这个值就是酶的最适用量。
二、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
1.加酶洗衣粉的含义及种类
（1）加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶四类
（2）应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解为可溶性的氨基酸或小分子的肽，碱性脂肪酶能将油渍中的脂肪水解成甘油和脂肪酸，使污渍容易从衣物上脱落。
（3）加酶洗衣粉有单一酶洗衣粉（加入某一种酶，对特定种类污渍有效）和复合酶洗衣粉（加入多种酶，对多种污渍有效）。
2.探究加酶洗衣粉的洗涤效果的实验分析
实验1：探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对污渍的洗涤效果0单一变量（自变量）：洗衣粉的种类（普通洗衣粉和加酶洗衣粉
观察指标（因变量）：洗涤相同时间后比较污渍残留情况（或比较将污渍彻底去除所需时间长短）
无关变量：衣物材料、颜色、大小；污渍类型和污染程度；洗衣粉用量、洗涤方式、洗涤所用的水温、水质、水量等。
实验2：探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
实验思路：设置温度梯度，比较洗涤效果（所设置的温度应能够代表一年四季不同水温）
单一变量（自变量）：温度
对照设置：相互对照，每个组都是实验组，各组之间进行比较
无关变量：洗衣粉种类和用量；衣物和污渍；洗涤方式和水质水量等。
结果分析：若发现在某一温度下洗涤效果最好，可在该温度前后范围内缩小温度梯度继续实验，测出更接近的最适温度。
实验3：探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果
实验思路：用蛋白酶洗衣粉、脂肪酶洗衣粉、复合酶洗衣粉以及普通洗衣粉分别针对油渍汗渍、血渍等不同污渍进行洗涤实验，比较洗涤效果。
实验分组：所用洗衣粉种类数乘以所选污渍种类数
结果分析；蛋白酶洗衣粉对血渍洗涤效果明显，脂肪酶洗衣粉对油渍洗涤效果明显，复合酶洗衣粉对血渍、油渍、汗渍洗涤效果都较明显。
3.使用加酶洗衣粉的注意事项
（1）加蛋白酶的洗衣粉不宜用于洗涤蚕丝、皮、毛等面料的衣服。
（2）使用温水洗涤，先浸泡一段时间再洗涤效果更好。
（3）使用后及时洗手。
三、酵母细胞的固定化
1.固定化酶和固定化细胞技术的含义及方法
（1）含义：固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。
（2）方法
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。
物理吸附法：将酶吸附在载体表面。
包埋法：将酶分子或细胞包埋在细微的网格里。
2.固定化酵母细胞的实验
用包埋法固定化酵母细胞，包埋载体为海藻酸钠。
（1）步骤
酵母细胞的活化：10m蒸馏水活化1g干酵母，酵母细胞活化体积会增大，所以容器应体积足够大。
配制物质的量浓度为0.05mol·L-1的CaCl2溶液。
配制海藻酸钠溶液：加热使海藻酸钠溶化，边加热边搅拌，调成糊状，完全溶化后再定加热时要用小火或间断加热。
海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：将冷却至室温的海藻酸钠溶液与已活化的酵母细胞混合均匀，转移至注射器中。
固定化酵母细胞：将注射器中的溶液缓慢滴到CaCl2溶液中，形成凝胶珠，浸泡30min左右。
（2）评价与分析
①海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键，因为如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成胶珠，如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，也会影响实验效果。
②判断凝胶珠制作是否成功的方法
观察法：制作成功的胶珠应为淡黄色，圆形或椭圆形颗粒。
挤压法：用手轻轻挤压凝胶珠，如果有一定的硬度和弹性，不易破裂没有液体流出，说明凝胶珠制作成功。
摔打法：将凝胶珠在实验桌上用力摔打，如果容易弹起，说明制作成功。
③如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要重新制备。
3.固定化酶的应用实例——高果糖浆的生产
（1）高果糖浆：果糖含量为42%左右的糖浆。
（2）生产高果糖浆所需的酶：葡萄糖异构酶。该酶能够将葡萄糖转化成果糖。
（3）将葡萄糖异构酶固定在一种颗粒状载体上，再将酶颗粒装到反应柱内，反应柱底端装上分布有许多小孔的筛板，酶颗粒不能通过小孔，但是反应溶液可以自由通过。
（4）将葡萄糖溶液从反应柱上端缓慢注人，流经反应柱与固定化酶接触，葡萄糖转化为果糖产物从反应柱下端流出
四、DNA的粗提取与鉴定
1.DNA粗提取实验材料和方法的选择
（1）不同生物的组织中DNA含量不同在选取材料时，应本着DNA含量高、材料易得、便于提取的原则。
（2）材料不同所采用的提取方法不同
植物组织：取材→研磨→过滤→沉淀。
鸡血：制备鸡血细胞液→提取核DNA→溶解细胞核内DNA→析出并滤取DNA→DNA再溶解→提取较纯净的DNA。
2.DNA粗提取与鉴定中不同试剂的用途及原理比较
试剂 浓度 用途 原理
NaCl溶液 2mol·L-1 溶解DNA DNA在NaCl溶液中的溶解度随溶液浓度的变化而改变，溶解度在2mol·L-1时最大、在0.14mol·L-1时最小。
0.14mol·L-1 析出DNA
2mol·L-1 鉴定时的溶剂
酒精 95%（体积分数） 除去杂质以提纯DNA DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些物质可以溶于酒精
二苯胺 鉴定DNA DNA遇二苯胺（沸水浴）会变蓝色
柠檬酸钠 0.03g·mL-1 抗凝剂 除去血液中的钙离子，防止血液凝固
3.实验中三种重复操作的目的和作用
（1）2次加蒸馏水
第一次：加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破。
第二次：加到含DNA的2mol·L-1的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14mol·L-1，使DNA析出。
（2）3次用纱布过滤
第一次：过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液。
第二次：滤取0.14mol·L-1的NaCl溶液中析出的DNA（黏稠物）。
第三次：过滤溶有DNA的2mol·L-1的NaCl溶液。
（3）4次用NaCl溶液
第一次：用2mol·L-1的NaCl溶液，过滤除去不溶的杂质。
第二次：用0.14mol·L-1的NaCl溶液，析出DNA。
第三次：用2mol·L-1的NaCl溶液，溶解DNA。
第四次：用2mol·L-1的NaCl溶液，溶解丝状物用于DNA的鉴定。
五、多聚酶链式反应扩增DNA片段
1.PCR反应过程
变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链。
复性：温度下降到50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。
延伸：温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
2.PCR反应的条件
解开螺旋：在80~100℃时，DNA双螺旋打开，形成两条DNA单链，称为变性。
恢复螺旋：在50℃左右时，两条DNA单链重新形成双螺旋结构称为复性。
复制条件：缓冲液、DNA模板、四种脱氧核苷酸热稳定DNA聚合酶和两种引物。
反应场所：PCR仪。
六、血红蛋白的提取和分离
1.蛋白质的分离方法
蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等等，可以用来提取和分离不同种类的蛋白质。常用方法有凝胶色谱法、电泳法等。
（1）凝胶色谱法：也叫分配色谱法，是根据蛋白质相对分子质量大小分离蛋白质的方法。所用些微小的多孔球体，大多由多糖类化合物构成。
（2）电泳：带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。许多重要的生物大分子都具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团会带上正电或负电。在电场作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。利用待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使它们在电场中产生不同的迁移速度，从而实现对各种分子的分离。
2.血红蛋白提取和分离实验思路
七、植物芳香油、色素的提取
1.植物芳香油的提取
植物芳香油：天然香料的主要来源是植物和动物。植物香料可以从植物材料中提取，具有很强的挥发性，其组成比较复杂，主要是萜类化合物及其衍生物。
（1）植物芳香油的提取方法
植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等。具体采用哪种方法要根据植物原料的理化性质决定
方法 蒸馏法 压榨法 萃取法
原理 利用水蒸气将挥发性强的芳香油携带出来 通过机械加压将植物材料中的芳香油压榨出来 使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发出有机溶剂后获得芳香油
适用范围 挥发性强、不溶于水、化学性质稳定的芳香油，如玫瑰精油、薄荷油等 适用于原料易焦糊、有效成分易分解的柑橘、柠檬等，同时要求原料中油分含量较高 适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中
优点 装置简单、易操作 成本低，能保持芳香油原本的特性 出油率高，产品易分离
缺点 水中蒸馏易造成某些原料焦糊和有效成分水解 分离困难，出油率相对较低 有机溶剂中杂质会影响芳香油的品质
（2）提取植物有效成分操作实例
①玫瑰精油的提取（蒸馏法）
玫瑰精油化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，挥发性强，能随水蒸气一同蒸馏，常用蒸馏法提取，对于干玫瑰花可用萃取法提取。
用蒸馏法提取，玫瑰花瓣与清水的质量比为1∶4，注意控制温度并尽量延长蒸馏时间，因为蒸馏温度过高或时间过短都会影响产品品质。
蒸馏装置如下：
收集油水混合物后，加入氯化钠增加盐的浓度，能够促进油水分层；分液得到油层，加入水硫酸钠吸水，放置过夜再过滤除去固体硫酸钠即可得到玫瑰精油。
②橘皮精油的提取（压榨法）
橘皮精油无色透明，具有橘香味，主要成分为柠檬烯。橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题，所以一般采用压榨法。
橘皮需要干燥去水，并用石灰水浸泡，防止压榨时橘皮滑脱并提高出油率。
为了使橘皮精油易于与水分离，还要分别加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4，并调节pH至7～8。
经过滤除去固体物和残渣、离心除去质量较小的残留固体物、静置、再次过滤等操作获取橘皮精油。
2.胡萝卜素的提取（萃取法）
（1）胡萝卜素是橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。可以通过萃取法提取胡萝卜素。
（2）胡萝卜需粉碎、干燥。粉碎颗粒越小越好，干燥时要注意控制温度和时间，温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。
（3）选用石油醚作萃取剂萃取胡萝卜素，装置如图：
（4）影响萃取的因素：萃取效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，同时还受原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取温度和时间等条件的影响。
八、植物的组织培养技术
1.比较根尖分生组织和愈伤组织的异同
组织类型 细胞来源 细胞形态 细胞结构 细胞排列 细胞去向
根尖分生组织 受精卵 正方形 无液泡 紧密 分化成多种细胞组织
愈伤组织 高度分化细胞 无定形状态 高度液泡化 疏松 再分化成新个体
相同点 都通过有丝分裂进行细胞增殖
2.植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同
菊花的组织培养 月季的花药培养
理论依据 植物细胞的全能性
基本过程 外植体→脱分化→再分化
外植体的细胞类型 体细胞 生殖细胞
操作流程 制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培 选材→消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育
影响因素 选材、营养、植物激素、pH、温度、阳光等
培养结果 正常植株 单倍体植株
生殖方式 无性生殖 有性生殖
可育性 可育 高度不育，秋水仙素处理后可育
3.花药培养的应用及可能发生的变异
（1）花药培养获得的植株是单倍体，有植株弱小、高度不育等特点。可用于单倍体育种当中单倍体幼苗经过秋水仙素处理，可成为二倍体纯合植株，筛选出稳定遗传的优良品种即可，这样可以明显缩短育种年限。
（2）在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，染色体组的数目常会发生变化，因此需要做进一步的鉴定和筛选。
考点通关
考点1 酶的应用问题综合
某同学进行苹果汁制作的探究，工艺如图所示。
（1）图中黑曲霉提取液中含有的_____可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充石英砂（颗粒状的载体）将酶固定，这种固定化方法是_____。
（2）流程A 也可以通过固定化酵母细胞实现类似的目的。制备固定化酵母细胞采用的方法是 _____。在配制海藻酸钠溶液进行加热时，要注意用_____ ，否则可能出现焦糊。
（3）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 _____ 。
（4）为了更有利于酶的催化作用充分发挥，浑浊的苹果汁经阀2 进入固定化柱前，需先调节_____ 和_____ 至适宜。最终得到的苹果汁的澄清度则可通过调节固定化柱中的_____ 实现。
（5）现在普遍用细胞固定化技术代替传统酶工艺，原因是_____ （需答出两点）。
答案：（1）果胶酶；物理吸附
（2）包埋法；用小火（或间断加热）
（3）先A后B；阀1
（4）PH值；温度（顺序可颠倒）；流速
（5）成本低，操作容易，可重复利用，利于提纯产品
解析：（1）苹果汁的制作需要果胶酶，该酶来自图中的黑曲霉。果胶酶将果胶催化水解，提高了果汁的澄清度；石英砂通过物理吸附方式固定化酶。
（2）应酵母细胞较大，常用包埋法进行固定。配制海藻酸钠溶液时，需要用小火间断加热防止出现焦糊。
（3）先提取果胶酶再进行果汁的制作，防止苹果汁时间过久变质，即先A后B。澄清过程应关闭阀1，避免提取液进入固定化柱中降低了果汁质量。
（4）为了更有利于酶的催化作用充分发挥，浑浊的苹果汁经阀2进入固定化柱前，需先调节pH值和温度至适宜，以保证酶的最大活性。可通过调节苹果汁流过固定柱的流速控制器澄清度。
（5）细胞固定化有成本低，操作容易，可重复利用，利于提纯产品等优点。
考点2 血红蛋白的提取和分离的考查
随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成，人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究时，首先要获得纯度较高的蛋白质。下图是某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的“血红蛋白提取、分离流程图”：
请回答下列有关问题：
（1）样品处理中红细胞的洗涤要用________反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是________。
（2）血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是________，若要尽快达到理想的透析效果，可以________（写出一种方法）。
（3）电泳利用了待分离样品中各种分子的___________________等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。
（4）一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如上图所示。由图可知携带者有________（1种或2种）种血红蛋白，从分子遗传学的角度作出的解释是__________________。
答案：（1）生理盐水 当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破
（2）除去小分子杂质 增加缓冲液的量或及时更换缓冲液
（3）带电性质以及分子大小、形状
（4）2 携带者具有（控制血红蛋白的）一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质
解析：（1）洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水，根据渗透作用原理，将红细胞置于低渗溶液中，红细胞会吸水涨破，释放出血红蛋白。
（2）血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的小分子杂质；可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩短透析时间，能尽快达到理想的透析效果。
（3）由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中会产生不同的迁移速度，从而实现各种分子的分离。
（4）根据图示可知，镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白，原因是携带者具有（控制血红蛋白的）一对等位基因，分别控制合成两种不同的蛋白质。
考点3 关于植物有效成分的提取的问题
三孢布拉霉菌能用来生产胡萝卜素，但该菌株的高产性状容易退化，需要定期筛选出高产菌株，研究表明菌体细胞内的[H]可将无色的TTC还原为红色复合物，且菌体细胞内[H]山含量越高，还原能力越强，胡萝卜素合成能力也越强。请结合下列筛选菌株及提取胡萝卜素的流程图回答问题。
（1）将菌液涂布到含TTC的培养基上，目的是筛选出_____，对照组需涂布等量的无菌水以判断_____。挑取单菌落时，若菌落周围_____则菌株合成胡萝卜素的能力较强。
（2）从该微生物中提取胡萝卜素时，扩大培养后要收集菌丝进行的处理是_____，以提高萃取效率。萃取的效率主要取决于萃取剂的_____萃取的最佳温度和时间可以通过设置_____来摸索。
（3）鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时，通常采用_____法，该方法也可用于分离色素，其原理是_____。
答案：（1）合成胡萝卜素较强的菌体（或“高产菌株”） ；培养基是否被污染；红色较深
（2）粉碎和干燥 ；萃取剂的性质和使用量；对照实验
（3）纸层析法；不同色素在有机溶剂中的溶解度不同，在滤纸上扩散速度也不同
解析：（1）由题干可知，三孢布拉霉菌细胞内的[H]可将无色的TTC还原为红色复合物，且[H]山含量越高，胡萝卜素合成能力也越强。所以，将菌液涂布到含TTC的培养基上的目的是筛选出合成胡萝卜素较强的菌体，对照组需涂布等量的无菌水。挑取单菌落时，若菌落周围红色较深，则菌株合成胡萝卜素的能力较强。
（2）收集菌丝后要进行粉碎和干燥，除去水分，其目的是提高萃取效率；用萃取法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥、萃取、过滤、浓缩，萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和用量，同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件的影响，一般来说，原料颗粒小，萃取温度高，时间长，需要提取的物质就能够充分溶解，萃取效果就好。萃取的最佳温度和时间可以通过设置对照实验来摸索。
（3）鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时，类比叶绿素提取与分离实验，根据不同色素在有机溶剂中的溶解度不同，在滤纸上扩散速度也不同的原理，采用纸层析法，将色素分离出来，并与标准色素带进行对比。
考点4 DNA的粗提取与鉴定
图为鸡血细胞中DNA的粗提取和鉴定实验过程中的部分操作示意图，请据图分析，回答下列问题:
（1）图中正确的实验操作顺序是_____（用序号与箭头表示）。
（2）步骤③中加入蒸馏水的目的是_____；步骤⑤中加入蒸馏水的目的是__________。
（3）步骤①中所用酒精最好是经过_____后再使用，该步骤的目的是_________________________。
（4）DNA可用_____试剂鉴定，沸水浴后的颜色为_____。
（5）由于鸡血较难找到，某学生试图用猪血代替，结果没有成功，其原因最可能是__________________。
答案：（1）③→②→⑤→④→①
（2）使血细胞吸水涨破；降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出
（3）冷却；提取含杂质较少（或较纯净）的DNA
（4）二苯胺；蓝色
（5）成熟的红细胞没有细胞核
解析：（1）由以上分析可知，图中表示正确的实验操作顺序是③→②→⑤→④→①。
（2）步骤③中加入蒸馏水的目的是使血细胞吸水涨破；当NaCl溶液浓度大于0.14mol/L时，DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl溶液浓度的降低而减小，因此步骤⑤中加入蒸馏水的目的是降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出。
（3）步骤①中所用酒精最好是经过冷却后再使用，该步骤的目的是利用DNA不溶于酒精的性质，除去细胞中溶于酒精的物质，从而提取到含杂质较少（或较纯净）的DNA。
（4）DNA可用二苯胺试剂鉴定，沸水浴后的颜色反应为蓝色。
（5）猪是哺乳动物，哺乳动物血液中的成熟红细胞没有细胞核和细胞器，因此用猪血代替鸡血来进行该实验不能取得成功。
考点5 植物的组织培养技术的考查
如图表示花药培养及单倍体育种的大致过程，据图回答下列问题:
1.过程①是把幼小的花药分离出来，在无菌条件下放在培养基中进行培养，配制该培养基时，需要的物质应该有__________（至少答三种）。
2.②表示花药在培养基所提供的特定条件下脱分化，发生多次细胞分裂形成__________的过程，此过程中细胞进行分裂的方式是__________。
3.③表示诱导再分化出芽和根，最后长成植株的过程，长成的植株（不考虑核与核之间的融合）是__________植株，其特点是植株弱小，高度不育，生产上无推广应用的价值，若要使其结果，可在移栽后在幼苗茎尖滴加适宜浓度的B物质，通常用到的B物质是__________。除此方法外还可通过__________诱导细胞内染色体数目加倍。
4.过程②与过程③所用培养基存在差异，主要表现在__________的差异。
答案：1.大量元素、微量元素、有机物、植物激素、琼脂等
2.愈伤组织； 有丝分裂； 3.单倍体； 秋水仙素； 低温； 4.植物激素的种类及其浓度比
解析：1.在配制培养基时，需要的物质应该有大量元素、微量元素、有机物、植物激素、琼脂等。
2.②表示花药在培养基所提供的特定条件下脱分化，发生多次细胞分裂形成愈伤组织的过程，此过程中细胞进行分裂的方式是有丝分裂。
3.③表示诱导再分化出芽和根，最后长成植株的过程，长成的植株（不考虑核与核之间的融合）是单倍体植株。诱导单倍体植株染色体数目加倍的方法有秋水仙素处理和低温处理。
4.过程②与过程③所用培养基存在差异，主要表现在植物激素的种类及其浓度比不同。
考法突破
细胞内DNA复制与PCR技术的比较
细胞内DNA复制 PCR
不同点 解旋 在DNA解旋酶作用下，边解旋边复制 80-100℃高温解旋，双链完全打开
酶 解旋酶、DNA聚合酶 Taq DNA聚合酶
引物 RNA DNA
温度 体内温和条件 高温变性、低温复性、中温延伸（都高于体内温度）
相同点 ①需提供DNA复制的模板；②四种脱氧核苷酸为原料；③子链延伸的方向都是从5 端到3 端
提升训练
1.利用PCR技术扩增目的基因的过程中两种引物分别为A和B，其原理与细胞内DNA复制类似。下列叙述错误的是（ ）
A.从理论上推测，第二轮循环产物中含有引物A的DNA片段占3/4
B.在第二轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段
C.引物之间或引物自身发生碱基互补配对则不能扩增目的基因
D.耐热的DNA聚合酶总将游离的脱氧核苷酸连接到3’端
答案：B
解析：A、基因扩增中引物通常是一小段DNA或RNA片段，从理论上推测，第二轮中含引物A的比例为3/4，第三轮中占7/8，A正确； B、由于题图中的引物A和引物B均不在该片段的端点，因此第一轮循环后，得到的两DNA片段中两条脱氧核苷酸链都不等长；通过绘图可推知，第二轮中亦不会出现等长的引物，所以在第二轮循环产物中不会出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段，B错误； C、引物A和引物B必须与目的基因配对，如果引物之间或引物自身发生碱基互补配对则不能扩增目的基因，C正确； D、由于复制过程子链的合成方向是从子链的5'端向3'端延伸，所以耐热的DNA聚合酶总将游离的脱氧核苷酸连接到3’端，D正确。
2.PCR是一种体外扩增DNA片段的技术，利用了DNA热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。下列有关PCR过程的叙述，正确的是（ ）
A.DNA两条链的解旋过程需要解旋酶的催化
B.需要4种核糖核苷酸为原料
C.PCR过程需要的两种引物的碱基序列必须是能够相互配对的
D.与细胞内DNA复制相比，PCR所需要的酶耐高温
答案：D
解析：A、在PCR技术的过程中包括：高温变性（解链）→低温复性→中温延伸三个步骤，因此DNA两条链的解旋过程不需要解旋酶的催化，而是利用了DNA在高温下变性的原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合，A错误；B、需要4种脱氧核苷酸为原料，B错误；C、PCR过程需要的两种引物的碱基序列一般不是相互配对的，C错误；D、与细胞内DNA复制相比，PCR所需要的酶耐高温，一般为Taq酶，D正确。
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