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第2讲酶的应用和生物技术在其他方面的应用(时间：45分钟，满分：100分)一、单项选择题(6×4分)1．(2012·江苏单科，17)下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是()。A．从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小B．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药C．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用D．将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌解析本题考查固定化酶和酵母细胞的固定化的基本知识。酶的固定方法通常有化学结合和物理吸附，前者可能引起酶分子结构发生改变而改变酶的活性，后者则不会，故A正确；消化酶在消化道中起作用，故B正确；尿糖试纸是用来鉴定尿液中是否含有葡萄糖的，只能利用一次，故C错误；将溶化后的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的酵母细胞充分搅拌混合均匀后移至注射器中，然后以恒定速度缓慢滴加至CaCl2中而形成凝胶珠，再用无菌水冲洗2～3次，所以无菌水冲洗的目的是洗去CaCl2和杂菌，故D正确。答案C2．(2012·江苏盐城一模)下列有关酶的应用的叙述，正确的是()。A．酶对重金属盐不敏感，但对低温、强酸、强碱非常敏感B．加酶洗衣粉因为添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境C．固定化酶可以反复利用，但反应物与酶接触受影响而会降低反应效率D．酶的催化功能很强，但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用解析酶对重金属、高温、强酸、强碱非常敏感。加酶洗衣粉易分解，不易污染环境。固定化酶因其外有物质包裹，酶与反应物接触受影响。酶不是细胞，不需要营养物质。答案C3．(2012·沈阳一模)植物组织培养过程中的脱分化是指()。A．植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B．未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程C．植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程D．取植物的枝芽培育成一株新植物的过程解析脱分化就是高度分化的植物细胞在离体条件下培养成愈伤组织的过程。答案C4．(2012·哈尔滨模拟)凝胶色谱法是根据相对分子量的大小分离蛋白质的有效方法。下列利用凝胶色谱法分离血红蛋白的叙述错误的是()。A．分子量相对较小的蛋白质在色谱柱内移动速度较慢B．凝胶需用蒸馏水充分溶胀后，配制成凝胶悬浮液C．配制好的凝胶悬浮液应一次性缓慢加入色谱柱D．样品加入色谱柱后打开色谱柱下端的流出口即可用试管收集流出液解析血红蛋白有颜色，所以利用凝胶色谱法分离血红蛋白时，样品加入色谱柱后打开色谱柱下端的流出口，待红色的蛋白质接近色谱柱底部时再用试管收集流出液。答案D5．(2012·湖北联考)下列关于PCR的描述，不正确的是()。A．PCR技术的原理是DNA的半保留复制B．是一个酶促反应，需耐高温的解旋酶和聚合酶C．一个DNA片段经PCR扩增，可形成2n个DNA片段(n表示循环次数)D．PCR利用了DNA的热变性来控制解旋与重螺旋解析PCR以极少数的DNA为模板，以四种脱氧核苷酸为原料，在引物的作用下使DNA聚合酶从引物的3′端连接脱氧核苷酸，短时间内迅速复制百万份DNA拷贝。PCR利用DNA在不同温度下变性解聚或复性的特性来解旋并结合引物，不需要解旋酶来解旋。答案B6．(2012·北京海淀模拟)下列有关DNA粗提取和鉴定实验的叙述不正确的是()。A．利用鸡血细胞在低渗溶液中涨破的原理制备含DNA的滤液B．利用在不同浓度的NaCl溶液中溶解度差别粗提取和纯化DNAC．利用DNA溶于乙醇的性质进一步纯化DNAD．利用DNA与二苯胺溶液的显色反应对样本中的DNA进行鉴定解析利用鸡血细胞在低渗溶液中涨破的原理制备含DNA的滤液；利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度的差别粗提取和纯化DNA；可利用DNA不溶于乙醇的性质进行进一步纯化；可利用DNA与二苯胺溶液的显色反应对DNA进行鉴定。答案C二、双项选择题(2×6分)7．(2012·惠州一模，24)新技术的建立和应用对生物学的发展至关重要。下列技术与应用匹配正确的是()。A．PCR技术——以少量DNA翻译大量蛋白质B．电泳技术——蛋白质和DNA的分离和纯化C．抗原——抗体杂交技术——检测目的基因是否翻译成蛋白质D．胚胎分割技术——得到性别不同的个体解析PCR技术即多聚酶链式反应技术，是以少量DNA为模板产生大量的DNA的技术，不能产生蛋白质，A错误。电泳是指带电物质在电场的作用下发生移动的过程，依赖于带电量的不同、分子量的大小等，故可以将蛋白质和DNA进行分离和纯化，B正确。抗原一抗体杂交技术用于基因工程中目的基因表达的检测与鉴定，检测是否存在蛋白质，若形成杂交带，则证明目的基因已经表达，C选项正确。胚胎分割技术由于分割的是早期胚胎，即桑椹胚或囊胚，故得到性别相同的个体，D选项错误。答案BC8．(2012·广东佛山调研)下列有关生物技术的叙述，错误的是()。A．在植物细胞组织培养中胚不能作为组织培养的材料B．多种显微操作和处理技术使体外受精、胚胎移植和胚胎分割成为可能C．利用植物组织培养可以筛选出对人类有用的突变体D．异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变且可遗传给下一代解析任何具有细胞核的活的植物细胞都具有全能性，都能作为组织培养的材料。体外受精、胚胎移植和胚胎分割的实现是以多种显微操作和处理技术为基础的。植物组织培养技术能在较短时间内筛选出突变体。异体骨髓移植成功后，由于造血干细胞的改变可导致康复者的血型有可能发生改变，但基因没变，所以不会遗传给下一代。答案AD三、非选择题(共64分)9．(16分)在上个世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代，人们又发明了固定化酶与固定化细胞技术。请回答有关酶和固定化细胞方面的问题。(1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是________________________，与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是_______________________。(2)制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是________，使用方法是________(填出号码)。(3)酶的活性一般用酶催化某一化学反应的速率表示。在酶活性测定中，酶反应速率用单位时间内、单位体积中__________________________来表示。(4)使用纤维素酶和化学方法都能分解纤维素，请说出使用酶处理的优点。______________________________________________________________。(5)分离纯化特定的酶，常使用的方法是凝胶色谱法和电泳法。使用凝胶色谱法分离酶，最先分离出来的是分子量________(大或小)的酶分子。使用电泳法分离酶，影响酶电泳速度的因素有_____________________________。(6)为什么一般不能用加酶洗衣粉洗涤丝质及羊毛衣料？________________________________________________________。解析固定化酶技术的优点是酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能被反复利用；由于细胞中含有多种酶，所以固定化细胞固定的是多酶系统。制备固定化酵母细胞，常用的是包埋法，如③图，其包埋材料是海藻酸钠。在酶活性测定中，酶反应速率要用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。使用酶处理有机物，具有处理效率高、反应条件温和、不污染环境、成本低等优点。酶是蛋白质，在使用凝胶色谱法分离蛋白质时，最先分离出来的是分子量大的蛋白质分子；若使用电泳法分离蛋白质，影响蛋白质电泳速度的因素主要有带电量的多少、带电的性质、电压的大小、分子的大小和形状等。答案(1)酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，且能反复利用多酶系统(一系列、多种酶)(2)海藻酸钠③(3)反应物的减少量或产物的增加量(4)处理效率高、反应条件温和、不污染环境、成本低(5)大带电多少、带电的性质、电压的大小、分子的大小和形状等(6)洗衣粉中蛋白酶会将丝绸及羊毛衣物中的蛋白质成分水解，损坏衣物10．(2012·江西盟校二联，39)(16分)甘蔗含糖量高，是生产燃料酒精的优质材料。为了提高酒精产量，需要优质甘蔗品种和具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌作为理想的酒精发酵菌种。根据所学知识回答下面的问题。(1)如果要用甘蔗的外植体作为材料对甘蔗进行大规模种植，在对甘蔗外植体细胞进行接种前，需要进行________、________两项工作。(2)在外植体培养获得幼苗的过程中，需要________与________等激素的作用。(3)为了获得理想的酵母菌菌种，可以对野生菌种进行________，然后在________(A.固体B．液体C．选择D．鉴别)培养基上进行培养，该培养基要比基本培养基额外添加________，并且将pH________(填“调高”或“调低”)。在该培养基中挑选________菌落，即为耐高糖、耐酸特性的突变酵母菌。(4)突变菌往往带有一些特殊的基因，在获得这些基因的过程中，PCR技术相当重要。PCR扩增反应中加入________以催化DNA链的延伸。解析(1)在利用外植体进行大规模培养时，需要配制培养基和对外植体消毒。(2)植物组织培养基中需要加入生长素和细胞分裂素等植物激素。(3)可采用诱变育种的方法处理野生菌，以得到理想菌，并采用固体选择培养基筛选理想菌；耐高糖、耐酸特性的突变酵母菌可以在高浓度蔗糖(或葡萄糖)、低pH的选择培养基上生长。(4)PCR扩增反应中加入耐高温的DNA聚合酶以催化DNA链的延伸。答案(1)配制培养基外植体消毒(2)生长素细胞分裂素(3)诱变处理(或：紫外线照射)AC高浓度蔗糖(或葡萄糖)调低能在(选择)培养基上生长的(4)DNA聚合酶11．(2012·湖北襄阳调研)(14分)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。①加入柠檬酸钠的目的是_____________________________________。②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。①透析的目的是________；②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行纯度鉴定。①样品纯化的方法是________。②加入SDS可以使蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率完全取决于________。答案(1)①防止血液凝固②红细胞的洗涤血红蛋白的释放(2)①去除分子质量较小的杂质②透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内(3)①凝胶色谱法②分子的大小12．(广东深圳模拟)(18分)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。解析(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3′羟基上，与DNA母链结合的RN