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知識點19

生物技術實踐

1.(2015·廣東高考·T3)關于DNA的實驗,敘述正確的是()

A.用兔的成熟紅細胞可提取DNA

B.PCR的每個循環一般依次經過變性—延伸—復性三步

C.DNA溶液與二苯胺試劑混合,沸水浴后生成藍色產物

D.用甲基綠對人的口腔上皮細胞染色,細胞核呈綠色,細胞質呈紅色

【解題指南】(1)題干關鍵詞:提取DNA、PCR、二苯胺試劑、甲基綠。

(2)關鍵知識:DNA的提取與檢測方法、PCR反應過程、甲基綠的作用。

【解析】選C。本題主要考查了實驗的原理、選材以及試劑的使用。兔為哺乳動物,其成熟的紅細胞中無細胞核,不能從中提取DNA,故A項錯誤;PCR每次循環都可以分為變性—復性—延伸三步,故B項錯誤;在沸水浴的條件下,DNA遇二苯胺變成藍色,故C項正確;甲基綠使DNA呈現綠色,不論是細胞核還是細胞質,只要含有DNA,都會呈綠色,故D項錯誤。

2.(2015·江蘇高考·T11)下列關于固定化酶和固定化細胞的敘述,錯誤的是

()

A.固定化酶的主要目的是實現酶的重復利用

B.溶解氧交換受阻是固定化酶應用的重要限制因素

C.固定化細胞用于生產能分泌到細胞外的產物

D.凝膠與被包埋細胞之間不是通過共價鍵結合【解析】選B。本題主要考查固定化酶和固定化細胞。固定化酶制作的目的是能夠順利從發酵產物中把酶分離出來,并能夠使酶反復使用,故A項正確;溶解氧交換受阻會影響細胞呼吸,是固定化細胞應用的重要限制因素,故B項錯誤;固定化細胞用于生產、獲得細胞的代謝產物,故C項正確;將細胞包埋在多孔載體內部而制成固定化細胞,細胞并不與凝膠通過共價鍵結合,故D項正確。

3.(2015·江蘇高考·T17)關于“腐乳的制作”實驗,下列敘述錯誤的是()

A.將腐乳坯堆積起來會導致堆內溫度升高,影響毛霉生長

B.腐乳坯若被細菌污染,則腐乳坯表面會出現黏性物

C.勤向腐乳坯表面噴水,有利于毛霉菌絲的生長

D.裝壇階段加入料酒,可有效防止雜菌污染

【解析】選C。本題主要考查腐乳制作的過程和材料處理的方法及目的。將腐乳坯堆積起來會導致微生物大量繁殖,堆內溫度升高,影響毛霉生長,故A項正確;正常情況下毛霉等菌種,會使豆腐表面長出一層菌絲,被細菌污染,腐乳坯表面會出現黏性物,故B項正確;適于做腐乳的豆腐含水量為70%左右,適于毛霉菌絲生長,再加水不利于腐乳成形,故C項錯誤;裝壇時加入料酒,可抑制雜菌生長,故D項正確。

4.(2015·江蘇高考·T19)做“微生物的分離與培養”實驗時,下列敘述正確的是()

A.高壓滅菌加熱結束時,打開放(排)氣閥使壓力表指針回到零后,開啟鍋蓋

B.倒平板時,應將打開的皿蓋放到一邊,以免培養基濺到皿蓋上

C.為了防止污染,接種環經火焰滅菌后應趁熱快速挑取菌落

D.用記號筆標記培養皿中菌落時,應標記在皿底上

【解題指南】關鍵知識:培養基的滅菌方法、倒平板的方法和接種的過程。

【解析】選D。本題主要考查微生物的分離與培養實驗。高壓蒸汽滅菌加熱結束后,讓其自然冷卻后再慢慢打開排氣閥以排除余氣,然后才能開蓋取物,故A項錯誤;倒平板時左手拿培養皿,右手拿錐形瓶,左手將培養皿打開一條稍大于瓶口的縫隙,倒入培養基后立即蓋上培養皿皿蓋,故B項錯誤;灼燒接種環之后,要冷卻后才能伸入菌液,以免溫度太高殺死菌種,故C項錯誤;皿底的標記不會因為蓋子混淆而混淆,故D項正確。

5.(2015·四川高考·T3)下列是以酵母菌為材料進行的實驗,有關敘述錯誤的是

()

A.探究酵母菌的呼吸方式,可用溴麝香草酚藍檢測產生的CO2

B.用酵母菌發酵釀制果酒,選擇酸性重鉻酸鉀檢測產生的酒精

C.探究酵母菌種群數量變化,應設空白對照排除無關變量干擾

D.用稀釋涂布平板法培養計數,應選擇有30～300菌落數的平板

【解題指南】(1)題干關鍵詞:“酵母菌”“錯誤”。

(2)關鍵知識:酵母菌無氧呼吸產物的鑒定原理、探究酵母菌種群數量變化的實驗設計原則及計數方法。

【解析】選C。本題考查酵母菌細胞呼吸方式探究及種群數量變化研究。A項,酵母菌呼吸作用產生的CO2可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃,故正確。B項,橙色的酸性重鉻酸鉀與酒精發生化學反應,變成灰綠色,故正確。C項,探究酵母菌種群數量變化,不同時間的取樣即為對照,不必設空白對照,故錯誤。D項,菌落數若太少的話不準確,太多的話不好計數,一般選擇有30～300菌落數的平板計數,故正確。

6.(2015·江蘇高考·T24)下圖為蘋果酒的發酵裝置示意圖,下列敘述錯誤的是(多選)()

A.發酵過程中酒精的產生速率越來越快

B.集氣管中的氣體是酵母菌無氧呼吸產生的CO2

C.發酵過程中酵母菌種群呈“J”型增長

D.若發酵液表面出現菌膜,最可能原因是發酵瓶漏氣

【解析】選A、B、C。本題主要考查果酒的制作原理、步驟和注意事項。發酵后期,底物減少、酒精濃度增加等因素,都會造成酒精生產速率減慢,故A項錯誤;發酵初期,由于發酵瓶中有氧氣,酵母菌能進行有氧呼吸產生CO2,故B項錯誤;酵母菌種群數量先增加后減少,故C項錯誤;發酵瓶漏氣,會使醋酸菌等大量繁殖,從而形成表面可以觀察到的菌膜,故D項正確。

7.(2015·山東高考·T35)乳糖酶能夠催化乳糖水解為葡萄糖和半乳糖,具有重要應用價值。乳糖酶的制備及固定化步驟如下:

(1)篩選產乳糖酶的微生物L時,宜用　　　　　　作為培養基中的唯一碳源。培養基中瓊脂的作用是。從功能上講,這種培養基屬于。

(2)培養微生物L前,宜采用　　　　　　　方法對接種環進行滅菌。

(3)純化后的乳糖酶可用電泳法檢測其分子量(相對分子質量)大小。在相同條件下,帶電荷相同的蛋白質電泳速度越快,說明其分子量(相對分子質量)越。

(4)乳糖酶宜采用化學結合法(共價鍵結合法)進行固定化,可通過檢測固定化乳糖酶的　　　　　　　確定其應用價值。除化學結合法外,酶的固定化方法還包括、、離子吸附法及交聯法等。

【解析】(1)已知乳糖酶能夠催化乳糖水解為葡萄糖和半乳糖,篩選產乳糖酶的微生物L時,宜用乳糖作為培養基中的唯一碳源,培養基中瓊脂的作用是凝固劑,從功能上講,這種培養基屬于選擇培養基。

(2)為了避免雜菌污染,在培養微生物前,對接種環應采用灼燒滅菌。

(3)用電泳法純化乳糖酶時,若在相同條件下分離帶電荷相同的蛋白質,則其分子量(相對分子質量)越小,電泳速度越快。

(4)固定化酶的應用價值與酶的活性(或活力)有關,因此用化學結合法固定化乳糖酶時,可通過檢測固定化乳糖酶的活性(或活力)來確定其應用價值。固定化酶的方法包括化學結合法、包埋法、物理吸附法、離子吸附法及交聯法等。

答案:(1)乳糖　凝固劑　選擇培養基

(2)灼燒(3)小

(4)(酶)活性[或(酶)活力]

包埋法　物理吸附法(注:后兩空可顛倒)

8.(2015·全國卷Ⅰ·T39)已知微生物A可以產生油脂,微生物B可以產生脂肪酶。脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生產?；卮鹩嘘P問題:

(1)顯微觀察時,微生物A菌體中的油脂通?？捎?/p>

染色。微生物A產生的油脂不易揮發,可選用(填“萃取法”或“水蒸氣蒸餾法”)從菌體中提取。

(2)為了從自然界中獲得能產生脂肪酶的微生物B的單菌落,可從含有油料作物種子腐爛物的土壤中取樣,并應選用以　　　　　　為碳源的固體培養基進行培養。

(3)若要測定培養液中微生物B的菌體數,可在顯微鏡下用　　　　　　　　直接計數;若要測定其活菌數量,可選用　　　　　　　　法進行計數。

(4)為了確定微生物B產生的脂肪酶的最適溫度,某同學測得相同時間內,在35℃、40℃、45℃溫度下降解10

g油脂所需酶量依次為4mg、1mg、6mg,則上述三個溫度中,　　　　℃條件下該酶活力最小。為了進一步確定該酶的最適溫度,應圍繞　　　　℃設計后續實驗。

【解題指南】(1)題干關鍵詞:不易揮發、直接計數、活菌數量。

(2)關鍵知識:提取油脂的方法、分解油脂的微生物的分離、測定微生物數量的方法和探究酶的最適溫度的方法。

【解析】(1)脂肪可被蘇丹Ⅲ(Ⅳ)染液染成橘黃色(紅色),題干中說明微生物A產生的油脂不易揮發,則可以采用萃取法提取微生物A中的油脂。

(2)油脂為有機化合物,富含碳元素,故為了從自然界獲得能夠分解油脂的單菌落,應以油脂為唯一碳源來配制培養基。在該培養基上,能分解油脂的微生物可以正常生長,其他微生物不能正常生長。

(3)可利用血細胞計數板計數法測定菌液中的微生物數量,活菌和死亡的細菌都會被計數,所以測定培養液中的活菌數應采用稀釋涂布平板法。

(4)在45℃下,降解10

g油脂所需酶量最多,則該溫度下酶活性最低;由題干信息可知,40℃下降解10

g油脂所需的酶量最少。應圍繞40℃設置不同溫度梯度來探究酶的最適溫度。

答案:(1)蘇丹Ⅲ(或蘇丹Ⅳ)萃取法

(2)油脂(其他合理答案也可)

(3)血細胞計數板　稀釋涂布平板(其他合理答案也可)

(4)45　40

9.(2015·全國卷Ⅱ·T39)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“揮發性”或“非揮發性”)物質。

(2)工業生產上,用養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。

(3)現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。

【解題指南】(1)題干關鍵信息:“弱光下視物不清”“萃取劑”。

(2)關鍵知識:胡蘿卜素不溶于水;一分子β-胡蘿卜素可被氧化成兩分子維生素A;含水量影響胡蘿卜素的萃取效果。

【解析】本題考查胡蘿卜素的提取。

(1)根據雙鍵的數目可以將胡蘿卜素劃分α、β、γ三類,β-胡蘿卜素是其中最主要的組成成分。一分子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維生素A。胡蘿卜素可以用來治療因缺乏維生素A而引起的各種疾病,如夜盲癥等。胡蘿卜素的化學性質比較穩定,不溶于水,是非揮發性物質。

(2)萃取的效果受到含水量、溫度等條件的影響,要保證好的萃取效果,需要將巖藻進行粉碎和干燥。

(3)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,乙酸乙酯為水不溶性有機溶劑,故選乙酸乙酯。

答案：(1)β-胡蘿卜素　維生素A　夜盲癥　非揮發性

(2)需要(3)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

10.(2015·廣東高考·T29)泡菜是我國的傳統食品之一,但制作過程中產生的亞硝酸鹽對人體健康有潛在危害,某興趣小組準備參加“科技創新大賽”,查閱資料得到下圖。

(1)制作泡菜時,泡菜壇一般用水密封,目的是。乳酸菌發酵第一階段的產物有。

(2)據題圖,與第3天相比,第8天后的泡菜更適于食用,因為后者;pH值呈下降趨勢,原因是。

(3)該小組得到一株“優選”乳酸菌(亞硝酸鹽還原酶活力比普通乳酸菌高5倍),擬參照資料的實驗方案和食鹽濃度(4%～10%),探究與普通乳酸菌相比用“優選”乳酸菌制作泡菜過程中亞硝酸鹽含量的高低,并確定其最適條件,請你設計一個實驗結果記錄表,并推測實驗結論。

【解題指南】(1)圖示信息:pH隨乳酸菌數量的增加而降低,隨乳酸菌數量的減少下降速率減慢;亞硝酸鹽的含量超過一定時間會降低。

(2)關鍵知識:乳酸發酵原理、實驗設計與分析。

【解析】本題考查泡菜制作原理及實驗設計方法。

(1)乳酸菌是嚴格厭氧微生物,制作泡菜時用水密封泡菜壇,其目的是為了保持無氧的環境。乳酸菌進行乳酸發酵,其第一階段的物質變化與有氧呼吸的第一階段相同,均為葡萄糖分解產生丙酮酸、[H]、少量ATP。

(2)亞硝酸鹽對人體的危害比較大,泡菜制作后一段時間才能食用,從圖中曲線可看出第8天后亞硝酸鹽含量與之前相比含量較低。在此過程中乳酸菌進行了乳酸發酵,產生了乳酸導致泡菜壇內pH下降。

(3)設計的記錄表中要包含乳酸菌類型、食鹽濃度和發酵時間等自變量,因變量為亞硝酸鹽的含量。通過相互對照確定用“優選”乳酸菌制作泡菜過程中亞硝酸鹽含量的高低,并確定最適發酵條件。

答案:(1)隔絕空氣,創造無氧環境,有利于乳酸菌發酵

丙酮酸、[H]、ATP

(2)亞硝酸鹽含量較低　乳酸菌發酵產生的乳酸增多

(3)兩種乳酸菌在泡菜腌制過程中亞硝酸鹽含量變化表

推測實驗結論:與普通乳酸菌相比,“優選”乳酸菌制作泡菜時,相同條件下產生的亞硝酸鹽含量低。

11.(2015·江蘇高考·T31)人工瘤胃模仿了牛羊等反芻動物的胃,可用來發酵處理秸稈,提高秸稈的營養價值。為了增強發酵效果,研究人員從牛胃中篩選纖維素酶高產菌株,并對其降解纖維素能力進行了研究。請回答下列問題:

(1)在樣品稀釋和涂布平板步驟中,下列選項不需要的是(填序號)。

①酒精燈　?、谂囵B皿　?、埏@微鏡　　④無菌水

(2)在涂布平板時,滴加到培養基表面的菌懸液量不宜過多的原因是。

(3)向試管內分裝含瓊脂的培養基時,若試管口粘附有培養基,需要用酒精棉球擦凈的原因是。

(4)剛果紅可以與纖維素形成紅色復合物,但并不與纖維素降解產物纖維二糖和葡萄糖發生這種反應。研究人員在剛果紅培養基平板上,篩選到了幾株有透明降解圈的菌落(見上圖)。圖中降解圈大小與纖維素酶的　　　　　有關。圖中降解纖維素能力最強的菌株是(填圖中序號)。

(5)研究人員用篩選到的纖維素酶高產菌株J1和J4,在不同溫度和pH條件下進行發酵,測得發酵液中酶活性的結果見下圖,推測菌株　　　　　更適合用于人工瘤胃發酵,理由是。

【解析】本題主要考查微生物的分離和培養。(1)樣品稀釋和涂布平板的操作過程不需要顯微鏡。(2)涂布平板時,若培養基表面的菌懸液過多會出現積液,造成菌體堆積,影響分離效果。(3)試管口粘附的培養基,需要用酒精棉球擦凈,避免培養基污染棉塞。(4)菌株產生的降解纖維素酶的量越多、活性越高,會使降解圈越大。降解纖維素能力最強的菌株是①,因其菌株菌落小,但降解圈大。(5)分析圖中曲線可知,J4菌株在較高溫度和酸性環境下酶的活性更高,而發酵過程會產熱和產酸,所以J4菌株更適合用于人工瘤胃發酵。

答案:(1)③(2)培養基表面的菌懸液會出現積液,導致菌體堆積,影響分離效果

(3)避免培養基污染棉塞(4)量與活性?、?/p>

(5)J4　發酵過程會產熱和產酸,J4菌株在較高溫度和酸性環境下酶的活性更高

12.(2015·浙江高考·T17)“生物技術實踐”模塊

某工廠為了生產耐高溫植酸酶飼料添加劑,開展了產該酶菌株的篩選、酶的固定化及其特性分析研究,其流程如下圖所示。

土樣中的菌種篩選

→

菌株鑒定

→

優良菌株擴大培養

→

植酸酶提純

→

植酸酶固定化

→

植酸酶特性分析

請回答:

(1)土壤懸液首先經80℃處理15分鐘,其目的是篩選出。

(2)在無菌條件下,將經過處理的土壤懸液進行　　　,然后涂布于含有植酸鈉的固體培養基上。培養后觀察到　　　　,其周圍出現透明水解圈,圈的直徑大小與　　　　強弱相關。

(3)篩選獲得的菌株經鑒定后,將優良菌株進行液體擴大培養。培養時需要振蕩,其主要目的是。液體培養基與固體培養基相比,不含有的成分是。

(4)在合適條件下,將提純的植酸酶與海藻酸鈉混合后,滴加到一定濃度的鈣離子溶液中,使液滴形成凝膠固體小球。該過程是對酶進行。

A.吸附　　　B.包埋　　　C.裝柱　　　D.洗滌

(5)溫度與植酸酶相對酶活性的關系如圖所示。下列敘述錯誤的是。

A.測試溫度中,固定化與非固定化植酸酶的最適溫度分別為60℃和45℃

B.測試溫度范圍內,固定化植酸酶的相對酶活性波動低于非固定化植酸酶

C.固定化與非固定化植酸酶相比,相對酶活性在80%以上時的溫度范圍較寬

D.65℃時固定化與非固定化植酸酶的相對酶活性因蛋白質變性而位于最低點

【解題指南】(1)關鍵詞:“菌株的篩選”“擴大培養”“相對酶活性”。

(2)關鍵知識:選擇培養的應用、篩選耐高溫菌株的方法、擴大培養方法、包埋法的應用、溫度影響酶活性的特點。

【解析】本題考查細菌的分離與培養及酶的固定化。

(1)土壤懸液首先經80℃處理15分鐘,殺死不耐高溫的菌株,篩選出耐高溫菌株。

(2)將處理過的土壤懸液在無菌條件下稀釋,降低細菌濃度,以便得到相互分離的單菌落。用含有植酸鈉的培養基培養細菌,植酸酶活性高的菌株分解植酸鈉多,其周圍出現較大的透明水解圈。(3)菌株的擴大培養一般用液體培養基,它與固體培養基成分基本相同,但不含瓊脂。用液體培養基培養優良菌株時,需要振蕩,以便使液體培養基底部有較高的含氧量,有利于細菌生長繁殖。(4)海藻酸鈉遇到鈣會形成凝膠固體小球,用此方法可將植酸酶包埋進來。(5)從圖中可知,測試溫度中非固定化植酸酶的最適溫度為45℃,固定化植酸酶的最適溫度為60℃,故A項正確。固定化植酸酶的相對酶活性波動范圍約為75%～110%,非固定化植酸酶的相對酶活性波動范圍約為10%～100%,故B項正確。固定化植酸酶相對酶活性在80%以上的溫度范圍為30～65℃,非固定化植酸酶相對酶活性在80%以上的溫度范圍為40～50℃,故C項正確。65℃時,固定化植酸酶相對酶活性高于最低點,故D項錯誤。

答案:(1)耐高溫菌株

(2)稀釋　單菌落　植酸酶的活性

(3)供氧　瓊脂

(4)B(5)D

13.(2015·海南高考·T30)【生物-選修1:生物技術實踐】

生產果汁時,用果膠酶處理果泥可提高果汁的出汁率?；卮鹣铝邢嚓P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,據此計算各組果膠酶活性的平均值并進行比較。這一實驗的目的是。

(2)現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。

(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。

【解題指南】(1)題干關鍵信息:“果膠酶”“出汁量”“探究其最適溫度”。

(2)關鍵知識:實驗流程設計的分析與糾錯。

【解析】本題以果膠酶為載體,考查擬定實驗目的、設計實驗步驟以及設計實驗應遵循的原則。

(1)根據題意,設計的各組實驗中除酶的來源不同外,其他條件都相同,然后測定各組的出汁量,據此計算各組果膠酶的活性的平均值并進行比較,可見實驗的自變量是果膠酶的來源,因變量是果膠酶的活性(可用出汁量的多少來反映),所以該實驗的目的是比較不同來源果膠酶的活性。

(2)根據實驗設計可知,該實驗是探究果膠酶的最適溫度,所以自變量是溫度,因變量是果膠酶的活性(用出汁量表示,出汁量越多則果膠酶活性越高)。該實驗方案中,應該在低溫、適溫、高溫范圍內設置系列溫度梯度的實驗組進行實驗,且梯度差要相等。

(3)根據題意,本實驗的自變量是果膠酶的量,因變量是出汁量,對照實驗的設計應遵循單一變量原則、等量原則和對照原則,根據實驗設置,通過A～D組實驗可比較不同實驗組出汁量的差異。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,則E組應加入與實驗組等量的緩沖液才符合實驗設計的單一變量和等量原則,因此E組設計不能達到目的。

答案:(1)比較不同來源果膠酶的活性

(2)溫度范圍設置不合理　溫度梯度設置不合理

(3)不能　未加入緩沖液

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