PAGE8-生物技術在其他方面的應用(建議用時：40分鐘)1．(2024·武漢市高三質檢)草莓中因含有果膠物質，制得的果汁易產生渾濁、沉淀等現象，影響產品的質量。某探討小組進行了果膠酶用量對草莓果汁澄清效果影響的探討，其操作流程如下。操作流程：草莓→清洗→裂開→過濾→離心分別→草莓汁→果膠酶處理→試驗分析回答下列問題：(1)果膠酶可以將果膠分解成可溶性的____________________，使渾濁的果汁變得澄清。為探究45℃時果膠酶的活性，在混合前，需對裝有果膠酶和草莓原汁的試管分別進行____________________處理。(2)如圖是利用配制好的固定濃度的果膠酶，以蒸餾水作為參照，測定不同酶液用量下草莓原汁的澄清度(精密儀器檢測，用透光率衡量)。據圖分析，在果汁生產中，果膠酶的用量為0.015mL·kg－1比較相宜，推斷的理由是________________________。果膠酶用量/mL·kg－1(3)當果膠酶用量由0.07mL·kg－1升至0.1mL·kg－1________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在工業生產中還可以將果膠酶進行固定化處理。一般來說，果膠酶更適合采納________法和________法固定化。與傳統運用果膠酶相比，該處理的優點是_____________________________________________________________(答出兩點即可)。[解析](1)果膠酶可以將果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，使渾濁的果汁變得澄清。為探究45℃時果膠酶的活性，在混合前，需對裝有果膠酶和草莓原汁的試管分別進行45℃恒溫處理，使反應在設定的溫度下進行。(2)據曲線分析可知，在果汁生產中，果膠酶用量為0.015mL·kg－1比較相宜，此時透光率較大，果汁澄清度高，且果膠酶的用量少。(3)驗證果汁明顯變渾濁是加入的果膠酶所致，所以須要解除果膠酶帶來的影響；試驗思路：配制濃度范圍為0～0.1mL·kg－1的果膠酶溶液，分別測定每組的透光率。預期結果：隨果膠酶濃度增大，透光率下降。(4)一般來說，酶簡單從包埋材料中流出，所以果膠酶更適合采納物理吸附法和化學結合法固定化。與傳統運用果膠酶相比，該處理的優點是簡單與產物分別，可以被反復利用。[答案](1)半乳糖醛酸45℃恒溫(2)此時透光率較大，果汁澄清度高，且果膠酶的用量少(3)試驗思路：配制濃度范圍為0～0.1mL·kg－1的果膠酶溶液分別測定每組的透光率。預期結果：隨酶濃度增大，透光率下降(4)物理吸附化學結合簡單與產物分別；可以被反復利用2．(2024·重慶市八中高三一模)如圖為固定化酵母發酵與游離酵母發酵制作啤酒的對比結果。請回答下列問題：(1)酒精發酵過程應用固定化細胞技術(固定化酵母)而不是固定化酶技術，緣由是______________________________________________。與利用游離酵母菌生產啤酒相比，利用固定化酵母菌的優點有__________________________。(2)在制作固定化酵母的過程中，某同學進行了這樣的操作：在定量的海藻酸鈉中加入定量的蒸餾水，用①大火加熱，使其快速溶解，配制成溶液然后將活化的酵母細胞②快速加入剛配制的海藻酸鈉溶液中，充分攪拌混合勻稱。上述過程下劃線①和②處的操作明顯錯誤，請分別更正：__________________、____________________。(3)從圖中可以看出，固定化酵母與游離酵母的發酵速率相近，但在發酵前期產生的酒精量多的是________，主要緣由是____________________________。[解析](1)固定化酶一次只能固定一種酶，而酒精發酵須要一系列酶催化，只有固定化細胞可固定一系列酶，并催化一系列化學反應，因此酒精發酵過程應用固定化細胞技術(固定化酵母)而不是固定化酶技術。與利用游離酵母菌生產啤酒相比，利用固定化酵母菌的優點有可多次運用、便于酶與產物分別、提高產品質量等。(2)在制作固定化酵母的過程中，在定量的海藻酸鈉中加入定量的蒸餾水，用小火或間斷加熱，以防止發生焦糊現象。冷卻至常溫再加入活化的酵母細胞，可防止高溫使酵母菌死亡。(3)從圖中可以看出，固定化酵母與游離酵母的發酵速率相近，但游離酵母和養分液的接觸更充分，酒精產量更高，且酒精排出更快，因此在發酵前期產生的酒精量多的是游離酵母。[答案](1)酒精發酵須要一系列酶催化，只有固定化細胞可固定一系列酶，并催化一系列化學反應可多次運用、便于酶與產物分別、提高產品質量等(2)小火或間斷加熱冷卻至常溫再加入(3)游離酵母游離酵母和養分液的接觸更充分，酒精產量更高，且酒精排出更快3．(2024·山西省臨汾市高三模擬)原生態椰子油是近年來活躍在國外市場上的一種新型植物油脂，常用酶解法進行提取，酶解法的原理是通過酶解除去椰奶中的蛋白質、纖維素和淀粉等物質，其流程如圖所示，回答下列問題：成熟椰子→去殼去皮→加水壓榨→椰奶→酶解發酵→過濾→椰子油(1)由生產流程可知，椰子油的提取一般采納壓榨法進行提取，不采納水中蒸餾法提取的緣由是________________________________________。用蒸餾法提取芳香油時，當蒸餾瓶中的水和原料量肯定時，影響精油提取量的主要因素是________________________________________。(2)一般在壓榨前需將椰子皮干燥去水，然后用石灰水浸泡，其目的是__________________________________________，在加水壓榨過程中，為了使椰子油簡單與水分別，應加入肯定質量的________________________________。(3)分析題干，酶解法發酵過程中加入的酶應有____________________，酶解發酵過程中要嚴格限制發酵的溫度，緣由是____________________________。(4)如圖表示椰子油提取次數和出油率關系，據圖分析欲同時考慮提取成本和經濟效益，最佳的提取次數為________次。[解析](1)有些原料不適合采納蒸餾法提取的緣由是水中蒸餾會導致原料焦糊和有效成分的水解等問題，蒸餾法提取芳香油時，當水和原料量肯定時，影響精油提取量的主要因素是蒸餾時間和溫度。(2)壓榨前用石灰水浸泡，可以提高出油率，防止壓榨時脫落，使壓榨液的黏稠度不高，過濾時不會堵塞篩眼，在壓榨過程中，為了使椰子油簡單與水分別，可加肯定量的NaHCO3和Na2SO4。(3)依據題意可知，酶解的目的是去除椰奶中的蛋白質、淀粉和纖維素，因此須要加入的酶是蛋白酶、淀粉酶和纖維素酶，生產中要限制好溫度，是因為溫度會影響酶的活性。(4)分析題圖，當提取到第3次時出油率幾乎達到最大值，接著提取不會有明顯的增加，因此最佳的提取次數為3次。[答案](1)水中蒸餾會導致原料焦糊和有效成分的水解等問題蒸餾時間和溫度(2)提高出油率，防止壓榨時脫落，使壓榨液的黏稠度不高，過濾時不會堵塞篩眼NaHCO3和Na2SO4(3)蛋白酶、纖維素酶和淀粉酶溫度會影響酶的活性(4)34．(2024·廣西省欽州、柳州等高三二模)β-胡蘿卜素作為一種食用油溶性色素，其本身的顏色因濃度的差異，可涵蓋由紅色至黃色的全部色系，因此受到食品業熱情的歡迎。如圖表示從產胡蘿卜素的酵母菌菌體或胡蘿卜中提取胡蘿卜素的相同操作流程。回答下列問題：已處理的生物材料→萃取>X→濃縮→胡蘿卜素的鑒定(1)若從酵母菌中提取胡蘿卜素，首先須要在發酵罐內培育酵母菌。向培育酵母菌的培育基中添加玉米粉和豆餅的目的主要是為微生物的生長供應________。(2)若從胡蘿卜中提取胡蘿卜素，須要在粉碎材料之后進行________，該過程應限制好溫度和處理時間，其目的是________________________________________________________________。(3)萃取過程應當避開明火加熱，采納水浴加熱。緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________，萃取加熱時還需安裝回流冷凝裝置，其目的是_____________________。(4)圖中X過程表示______________，其目的是_______________________。(5)除了上述方法外，還可采納酶解法來提取胡蘿卜素，此時應當將胡蘿卜制成胡蘿卜泥，然后在相宜的溫度下，加入適量的_______________，以達到去除細胞壁的目的。[解析](1)向培育酵母菌的培育基中添加玉米粉和豆餅的目的主要是為微生物的生長供應碳源和氮源。(2)若從胡蘿卜中提取胡蘿卜素，須要在粉碎材料之后進行干燥，該過程應限制好溫度和處理時間，其目的是防止胡蘿卜素分解。(3)萃取過程應當避開明火加熱，采納水浴加熱。因為萃取運用的有機溶劑大多是易燃物，干脆運用明火加熱簡單引起燃燒、爆炸，萃取加熱時還需安裝回流冷凝裝置，其目的是防止有機溶劑揮發。(4)圖中X過程表示過濾，其目的是除去萃取液中的不溶物。(5)除了上述方法外，還可采納酶解法來提取胡蘿卜素，此時應當將胡蘿卜制成胡蘿卜泥，然后在相宜的溫度下，加入適量的纖維素酶、果膠酶，以達到去除細胞壁的目的。[答案](1)碳源和氮源(2)干燥防止胡蘿卜素分解(3)萃取運用的有機溶劑大多是易燃物，干脆運用明火加熱簡單引起燃燒、爆炸防止有機溶劑揮發(4)過濾除去萃取液中的不溶物(5)纖維素酶、果膠酶5．(2024·泰安市高三一模)伴隨著科學技術的進步，人們可以從各種生物材料中提取和分別不同的化學成分，這也是食品、醫藥、衛生檢驗等方面的重要技術手段。(1)冬青油對病菌具有殺滅或抑制生長的作用，由于該芳香油具有________，易被水蒸氣攜帶出來的特點，所以可采納水中蒸餾法提取，再制成風油精。通常原料應選擇________(填“干燥”或“簇新”)的冬青樹葉。(2)某生物愛好小組為探討血紅蛋白的分子結構及功能，首先要從紅細胞中分別出來血紅蛋白粗制液。該紅細胞只能從豬、牛等哺乳動物體內獲得，緣由是____________________________________________________。(3)如圖裝置進行的是________過程。若透析袋中是血紅蛋白溶液，則緩沖液是________。現有肯定量的血紅蛋白溶液，進行該操作時，若要盡快達到志向的試驗效果，可以________________________________(寫出一種方法)。[解析](1)冬青油易揮發，能同水蒸氣一同蒸發出來，可采納水中蒸餾法提取。簇新冬青樹葉中冬青油含量高，因此提取冬青油時應選擇簇新的冬青樹葉。(2)哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核和其他細胞器，含有的血紅蛋白相對多(或其他蛋白相對少等)，因此要從紅細胞中分別出來血紅蛋白粗制液，需從豬、牛等哺乳動物體內獲得。(3)題圖裝置可用于透析過程。血紅蛋白的透析過程中，用的緩沖液是物質的量濃度為20mmol/L磷酸緩沖液。現有肯定量的血紅蛋白溶液，進行透析操作時，若要盡快達到志向的試驗效果，可以增加緩沖液的量或剛好更換緩沖液。[答案](1)易揮發或揮發性強簇新(2)豬、牛等哺乳動物紅細胞沒有細胞核和其他細胞器，含有的血紅蛋白相對多(或其他蛋白相對少等)(3)透析(粗分別)磷酸緩沖液增加緩沖液的量(或剛好更換緩沖液、適當升溫)6．某生物愛好小組開展DNA粗提取的相關探究活動。詳細步驟如下：材料處理：稱取簇新的花菜、辣椒和蒜黃各2份，每份10g。剪碎后分成兩組，一組置于20°C，另一組置于－20℃條件下，保存24h。DNA粗提取：第一步，將上述材料分別放入研缽中，各加入15mL研磨液，充分研磨。用兩層紗布過濾，取濾液備用。其次步，先向6只小燒杯中分別注入10mL濾液，再加入20mL體積分數為95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒緩緩地向一個方向攪拌，使絮狀物纏繞在玻璃棒上。第三步，取6支試管，分別加入等量的2mol/L的NaCl溶液溶解上述絮狀物。DNA檢測：在上述試管中各加入4mL二苯胺試劑。混合勻稱后，置于沸水中加熱5min，待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺，結果如下表：材料保存溫度花菜辣椒蒜黃20℃＋＋＋＋＋＋－20℃＋＋＋＋＋＋＋＋＋注：“＋”越多表示藍色越深。分析上述試驗過程，回答下列問題：(1)該探究性試驗課題的名稱是_____________________________________________________________________________________________________。(2)其次步中“緩緩地”攪拌，這是為了削減__________________________。(3)依據試驗結果，得出結論并分析。①結論1：與20℃相比，相同試驗材料在－20℃條件下保存，DNA的提取量較多。結論2：_________________________________________________________________________________________________________________________。②針對結論1，請提出合理的說明：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]從題目試驗步驟看出，該試驗的課題是探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響，在其次步中，為了防止DNA斷裂，要緩緩地攪拌；從表中結果看出，由于低溫抑制了相關酶的活性，DNA降解慢，使得相同材料在低溫保存下的DNA提取量大；在相同條件下，蒜黃藍色最深，說明相同條件下從蒜黃中提取的DNA量最大。[答案](1)探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響(2)DNA斷裂(3)等質量的不同試驗材料，在相同的保存溫度下，從蒜黃中提取的DNA量最多低溫抑制了相關酶的活性，DNA降解速度慢7．某試驗小組對微生物的培育和五種香辛料經萃取后提取的精油(編號為A、B、C、D、E)抑菌實力進行了探討。首先制備了直徑為8mm的圓濾紙片若干，滅菌后分別放入各組精油中浸泡2h。然后取各種待測菌懸液各0.1mL分別在相應的固體培育基上勻稱涂布，制成含菌平板。再取浸泡過精油的濾紙片貼在含菌平板上，每個培育皿貼浸過同一種精油的濾紙3片。放培育箱中培育肯定時間，測定抑菌圈直徑，結果取三次重復試驗的平均值，其數據如下表所示：(1)培育不同的微生物所需的pH和溫度往往不同，在培育霉菌時須要將培育基的pH調至________(填“酸性”“堿性”或“中性或微堿性”)。培育細菌的溫度一般________(填“低于”或“高于”)培育霉菌的溫度。(2)萃取精油時蒸餾過程中須要限制蒸餾的溫度和時間，緣由是___________________________________________________________________。(3)本試驗中采納了________操作接種。結果可見不同精油對不同種類的微生物殺傷作用不同，C和E對細菌的殺傷作用________(填“大于”或“小于”)對真菌的殺傷作用。(4)若用固定化酶技術固定酵母菌中的酶，和一般酶制劑相比，其優點是____________________________________________。固定化酵母細胞常用____________法固定化。(5)有同學認為缺少關于五種精油是否抗病毒的試驗結果，提出在養分瓊脂培育基上接種常見的病毒進行試驗。你認為可以嗎？為什么？________________________________________________________________。[解析](1)在培育霉菌時須要將培育基的pH調至酸性。培育細菌的溫度一般高于培育霉菌的溫度。(2)假如蒸餾溫度太高，時間太短，產品品質就比較差，所以萃取精油時蒸餾過程中須要限制蒸餾的溫度和時間。(3)本試驗中是將各種待測菌懸液各0.1mL分別在相應的固體培育基上勻稱涂布，即采納了稀釋涂布平板法接種。表格中不同精油對不同種類的微生物殺傷作用不同，大腸桿菌和白葡萄球菌為細菌，酵母菌和青霉為真菌，C和E對細菌產生的抑菌圈小于對真菌產生的抑菌圈，說明C和E對細菌的殺傷作用小于對真菌的殺傷作用。(4)固定化酶技術固定酵母菌中的酶，和一般酶制劑相比，其優點是可重復利用，且利于產物的純化。由于細胞個體大，不易被吸附和結合，所以固定化酵母細胞常用包埋法固定化。(5)病毒為寄生生物，不能獨立代謝，在該培育基上不能生長，所以不能在瓊脂培育基上接種常見的病毒進行試驗。[答案](1)酸性高于(2)假如蒸餾溫度太高，時間太短，產品品質就比較差(3)稀釋涂布平板法小于(4)利于產物的純化，同時固定在載體上的酶還可以被反復利用包埋(5)不行以，病毒為寄生生物，在該培育基上不能生長8．(2024·四川省高三三模)偃松(又名馬尾松、五針松)松塔精油富含萜烯類物質，其中具有抑菌活性的蒈烯、莰烯、β-蒎烯等物質相對含量較高。某愛好小組分別采納了水蒸氣蒸餾法(SD)、鹽析協助水蒸氣蒸餾法(SOSD)、超聲波協助水蒸氣蒸餾法(USD超聲波具有很強的裂開實力)三種方式提取偃松松塔精油并比較其出油率。回答下列問題：注：鹽析協助水蒸氣蒸餾法是在基礎物料中加入8g氯化鈉，混合勻稱后浸泡3h再進行蒸餾；超聲波協助水蒸氣蒸餾法是將裝有基礎物料的圓底燒瓶在超聲功率270W、25℃條件下超聲50min后再進行蒸餾。(1)偃松松塔精油相宜用水蒸氣蒸餾法提取，可推想其具有的性質是____________；蒸餾過程中，當水和原料的用量肯定時，影響其提取量的因素有________________________。(2)試驗結果表明，采納SOSD、USD提取的偃松松塔精油的出油率均比采納SD提取的高，推想其緣由是________________________________________。(3)為探究不同方式提取的偃松松塔精油的抑菌實力大小，該愛好小組接著進行了試驗：取上述三種方式提取得到的等量精油分別滴在大小相同的濾紙小圓片上，再將濾紙小圓片平鋪在長滿大腸桿菌的平板上，并設置空白比照組，放在相同且相宜的條件下培育視察。①設置空白比照組的作用是____________________________，可通過測量________來比較三種提