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1、
整合考點24 生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用
一、酶相關(guān)知識整合
1.圖解酶的應(yīng)用與固定化
2.比較固定化酶與固定化細胞
項目
固定化酶
固定化細胞
固定酶的種類
一種
一系列
適用方法
化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法
包埋法
項目
固定化酶
固定化細胞
特
點
優(yōu)點
酶既可與反應(yīng)物結(jié)合,又可與產(chǎn)物分離,固定在載體上的酶可反復(fù)利用
成本低,操作容易
缺點
一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)
可能導(dǎo)致反應(yīng)效率下降
實例
固定化葡萄糖異構(gòu)酶
固定化酵母細胞
二、生物技術(shù)在其它方面的應(yīng)用
1.圖解生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用
2.依據(jù)植物有效成分
2、的特性選擇提取方法
(1)提取揮發(fā)性強的植物芳香油:蒸餾法。
(2)提取易溶于有機溶劑的植物有效成分:萃取法。
(3)提取原料中含量高的植物有效成分:壓榨法。
植物有效成分的提取
1.(2015·山東卷)胡蘿卜素是一種常用的食用色素,可分別從胡蘿卜或產(chǎn)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(yīng)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____________________________________
3、__________________。
(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(biāo)準(zhǔn)品作為______________。
解析:(1)溫度過高、干燥時間過長會導(dǎo)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。(2)提取出來的胡蘿卜素往往不是純的,用胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)品主要起一個對照的作用。
答案:(1)干燥時間 水浴 濾去萃取液中的不溶物 (2)(實驗)對照
2.研究發(fā)現(xiàn)柚皮精油和乳酸菌素(小分子蛋白質(zhì))均有抑菌作用,兩者的提取及應(yīng)用如圖所示。
(1)柚皮易焦糊,宜采用________法提
4、取柚皮精油,新鮮的柚皮要用________浸泡處理,該過程得到的糊狀液體可通過________除去其中的固體雜質(zhì)。
(2)培養(yǎng)基中的尿素可為乳酸菌A生長提供______________。電泳法純化乳酸菌素時,若分離帶電荷相同的蛋白質(zhì),則其分子量越大,電泳速度________。
(3)抑菌實驗時,在長滿致病菌的平板上,會出現(xiàn)以抑菌物質(zhì)為中心的透明圈。可通過測定透明圈的____________來比較柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。
(4)橘皮油也可用萃取法來提取,原因是______________________________________。分析下圖,提高萃取效果的方法是________、
5、________。
解析:(1)如果利用水蒸氣蒸餾法提取芳香油,柚皮易發(fā)生焦糊現(xiàn)象,而且有效成分檸檬烯容易水解,因此一般采用壓榨法提取。除去固體雜質(zhì)的方法是采用過濾。(2)對于篩選菌種一般用固體選擇培養(yǎng)基,通常接種方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法,培養(yǎng)基滅菌通常用高壓蒸汽滅菌,對于工作臺通常用紫外線消毒。尿素分子含有C、H、O、N四種元素,故可為乳酸菌提供碳源和氮源,電荷相同的蛋白質(zhì),分子量越大,電泳速度越慢。(3)抑菌實驗時,在長滿致病菌的平板上,會出現(xiàn)以抑菌物質(zhì)為中心的透明圈。可通過測定透明圈的大小來比較柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。(4)由于橘皮油可以溶解于有機溶劑,也可以用萃取獲
6、得。
答案:(1)壓榨 石灰水 過濾 (2)碳源和氮源 越慢 (3)大小 (4)橘皮油易溶于有機溶劑 適當(dāng)延長萃取時間(萃取時間為1.5 h) 適當(dāng)提高萃取溫度(萃取溫度為55度)
3.生產(chǎn)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(guān)問題:
(1)某同學(xué)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________________________________________________________________________。
(2)現(xiàn)有一種新分離出來
7、的果膠酶,為探究其最適溫度,某同學(xué)設(shè)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(shè)置的不足之處有__________________和____________________。
(3)某同學(xué)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(nèi)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
8、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(shè)計________(填“能”或“不能”)達到目的,其原因是
________________________________________________________________________。
解析:(1)根據(jù)題意可知,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,據(jù)此計算各組果膠的活性的平均值并進行比較,說明該實驗的自變量是果膠酶的來源,因變量是果膠酶的活性,所以該實驗的目的是探究不同來源果膠酶的活性。(2)根據(jù)實
9、驗設(shè)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,用出汁量進行衡量,出汁量越多則果膠酶活性越高。該實驗方案中,溫度應(yīng)該在常溫范圍內(nèi)設(shè)置系列溫度梯度且梯度差值相等,所以4組的溫度應(yīng)分別設(shè)置為15℃、20℃、25℃、30℃;另外探究溫度對酶活性的影響時,應(yīng)保證酶促反應(yīng)只能在設(shè)定的溫度下進行,同一實驗組的反應(yīng)溫度只能是一個,所以實驗操作應(yīng)該是將各組盛有果膠酶的試管與盛有果泥的試管分別在設(shè)定溫度下處理一定時間后再將兩只試管混合,才能保證實驗在設(shè)定的溫度下進行。(3)根據(jù)題意,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,則實驗的自變量是果膠酶的量,因變量是
10、出汁量。對照實驗的設(shè)計應(yīng)遵循單一變量原則和對照原則,根據(jù)實驗設(shè)置,E組應(yīng)加入緩沖液而不是蒸餾水,才符合實驗設(shè)計應(yīng)遵循單一變量原則。
答案:(1)探究不同來源果膠酶的活性 (2)溫度范圍設(shè)置不合適 溫度梯度設(shè)置不合理(或各組的酶促反應(yīng)受兩個不同溫度影響) (3)不能 E組加入蒸餾水而不是緩沖液違背了單一變量原則
提取植物有效成分三種方法的把握
(1)蒸餾時若溫度太高,時間太短,則產(chǎn)品品質(zhì)較差,若提高產(chǎn)品品質(zhì),可適當(dāng)延長蒸餾時間。
(2)橘皮壓榨前,可在石灰水中浸泡10 h以上,既防止壓榨時滑脫,提高出油率,又不會在過濾時堵塞篩眼。
(3)萃取時一般來說原料顆粒小,萃取溫度高,時
11、間長,需提取的物質(zhì)就能夠充分溶解,萃取效果就好。
DNA的粗提取與鑒定
1.(2015·江蘇卷改編)圖1、2分別為“DNA 的粗提取與鑒定”實驗中部分操作步驟示意圖,下列敘述不正確的是( )
圖1 圖2
A.圖1、2中加入蒸餾水稀釋的目的相同
B.圖1中完成過濾之后保留濾液
C.圖2中完成過濾之后棄去濾液
D.在圖1雞血細胞液中加入少許嫩肉粉有助于去除雜質(zhì)
解析:A項錯,圖1、2中加入蒸餾水稀釋的目的分別是破碎細胞獲取含DNA的濾液,稀釋NaCl溶液、析出DNA;B項對,圖1過濾之后保留濾液,因濾液含DNA;C項對,圖2過濾之后棄去濾液,因DNA已析出;D
12、項對,嫩肉粉中的蛋白酶可對蛋白質(zhì)進行水解。
答案:A
2.(經(jīng)典高考)下列關(guān)于“DNA 的粗提取與鑒定”實驗敘述,錯誤的是( )
A.酵母和菜花均可作為提取DNA的材料
B.DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸餾水
C.向雞血細胞液中加蒸餾水?dāng)嚢瑁梢姴AО羯嫌邪咨鯛钗?
D.DNA溶液加入二苯胺試劑沸水浴加熱,冷卻后變藍
解析:A項,原則上含DNA的生物材料都可作為提取DNA的材料,只是DNA含量高的材料成功的可能性更大。B項,DNA在2 mol/L的NaCl溶液和蒸餾水中溶解度都較大。 C項,向雞血細胞液中加蒸餾水?dāng)嚢?,雞血細胞會吸水破裂,玻璃棒攪拌會加快血細胞的破裂,但在蒸餾水中不會析出DNA。 D項,DNA溶液加入二苯胺試劑后需沸水浴加熱,待冷卻后變藍色。
答案:C