2022版高考生物一轮复习-课后集训39-生物技术在其他方面的应用苏教版.doc

2022版高考生物一轮复习 课后集训39 生物技术在其他方面的应用苏教版

2022版高考生物一轮复习 课后集训39 生物技术在其他方面的应用苏教版

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- 10 -

课后限时集训(三十九)　生物技术在其他方面的应用
(建议用时：40分钟)

1．固定化单宁酶应用于茶饮料加工，可消除其中的苦涩味。下列有关叙述正确的是(　　)
A．在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白
B．化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小
C．温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性
D．酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分
C　[透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜，而大分子物质不能通过半透膜的性质，达到分离的方法，在单宁酶纯化时不能采用透析法去除杂蛋白，A错误；化学结合法可能影响酶的活性部位而影响反应效果，而吸附法是物理方法，不影响酶的分子结构，B错误；酶发挥作用需要温和的条件，温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性，C正确；酶的专一性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分，D错误。]
2．蒸馏和压榨是提取植物有效成分时常用的方法，其生产产品的品质和质量受多种因素的影响。下列相关叙述错误的是(　　)
A．提取玫瑰精油时，提高蒸馏温度，延长蒸馏时间可提高产品品质
B．提取玫瑰精油时，冷凝装置可以使玫瑰精油及时被收集
C．提取橘皮精油时，对柑橘皮干燥去水并用石灰水浸泡可提高压榨出油率
D．提取橘皮精油时，用水中蒸馏法会使精油产量和品质降低
A　[水中蒸馏时温度太高、时间太短，产品的品质会较差，A错误。提取玫瑰精油时，冷凝装置可以使玫瑰精油及时被收集，B正确。提取橘皮精油时，对柑橘皮干燥去水并用石灰水浸泡可提高压榨出油率，C正确。提取橘皮精油时，用水中蒸馏法可使有效成分水解，而且会导致原料焦糊，D正确。]
3.

如图为胡萝卜素提取样品的纸层析结果示意图。下列有关说法正确的是(　　)
A．A、B、C、D 4点中，属于标准样品的样点是B和C，提取样品的样点是A和D
B．点样的要求是点样应该快速细致，圆点要小，每次点样时都要保持滤纸干燥
C．在图中的层析谱中，①和②代表的物质分别是其他色素和杂质、β­胡萝卜素
D．该层析的目的是鉴定β­胡萝卜素
B　[在A、B、C、D 4点中，属于标准样品的样点是A和D，提取样品的样点是B和C，A错误；点样的要求是点样应该快速细致，圆点要小，每次点样时都要保持滤纸干燥，B正确；在图中的层析谱中，①和②代表的物质分别是β­胡萝卜素、其他色素和杂质，C错误；该层析的目的是鉴定β­胡萝卜素粗品，D错误。]
4．将经处理破裂后的红细胞混合液以2 000 r/min的速度离心10 min后，离心管中的溶液分为4层，从上到下依次是(　　)
A．血红蛋白、甲苯层、其他杂质的暗红色沉淀物、脂溶性物质的沉淀层
B．甲苯层、脂溶性物质的沉淀层、血红蛋白、其他杂质的暗红色沉淀物
C．其他杂质的暗红色沉淀物、血红蛋白、甲苯层、脂溶性物质的沉淀层
D．甲苯层、其他杂质的暗红色沉淀物、血红蛋白、脂溶性物质的沉淀层
B　[分离血红蛋白时，将经处理破裂后的红细胞混合液以2 000 r/min的速度离心10 min后，可以明显看到试管中的溶液分为4层(从上往下数)：第1层为无色透明的甲苯层；第2层为白色薄层固体，是脂溶性物质的沉淀层；第3层是红色透明液体，是血红蛋白的水溶液；第4层是其他杂质的暗红色沉淀物。]
5．(2020·武汉市高三质检)草莓中因含有果胶物质，制得的果汁易产生浑浊、沉淀等现象，影响产品的质量。某研究小组进行了果胶酶用量对草莓果汁澄清效果影响的研究，其操作流程如下。
操作流程：草莓→清洗→破碎→过滤→离心分离→草莓汁→果胶酶处理→实验分析
回答下列问题：
(1)果胶酶可以将果胶分解成可溶性的____________________，使浑浊的果汁变得澄清。为探究45 ℃时果胶酶的活性，在混合前，需对装有果胶酶和草莓原汁的试管分别进行____________________处理。
(2)如图是利用配制好的固定浓度的果胶酶，以蒸馏水作为参照，测定不同酶液用量下草莓原汁的澄清度(精密仪器检测，用透光率衡量)。据图分析，在果汁生产中，果胶酶的用量为0.015 mL·kg－1比较适宜，判断的理由是_________。

果胶酶用量/mL·kg－1
(3)当果胶酶用量由0.07 mL·kg－1升至0.1 mL·kg－1时，透光率反而从97%下降至87%。有研究表明：此时果汁明显变浑浊是加入的果胶酶所致。请设计实验来验证这一结论，要求简要写出实验思路和预期结果。________________
________________________________________________________________
_______________________
(4)在工业生产中还可以将果胶酶进行固定化处理。一般来说，果胶酶更适合采用________法和________法固定化。与传统使用果胶酶相比，该处理的优点是_______________________________________________________________(答出两点即可)。
[解析]　(1)果胶酶可以将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变得澄清。为探究45 ℃时果胶酶的活性，在混合前，需对装有果胶酶和草莓原汁的试管分别进行45 ℃恒温处理，使反应在设定的温度下进行。(2)据曲线分析可知，在果汁生产中，果胶酶用量为0.015 mL·kg－1比较适宜，此时透光率较大，果汁澄清度高，且果胶酶的用量少。(3)验证果汁明显变浑浊是加入的果胶酶所致，所以需要排除果胶酶带来的影响；实验思路：配制浓度范围为0～0.1 mL·kg－1的果胶酶溶液，分别测定每组的透光率。预期结果：随果胶酶浓度增大，透光率下降。(4)一般来说，酶容易从包埋材料中流出，所以果胶酶更适合采用物理吸附法和化学结合法固定化。与传统使用果胶酶相比，该处理的优点是容易与产物分离，可以被反复利用。
[答案]　(1)半乳糖醛酸　45 ℃恒温　(2)此时透光率较大，果汁澄清度高，且果胶酶的用量少　(3)实验思路：配制浓度范围为0～0.1 mL·kg－1的果胶酶溶液分别测定每组的透光率。预期结果：随酶浓度增大，透光率下降　(4)物理吸附　化学结合　容易与产物分离；可以被反复利用
6．(2020·山西省临汾市高三模拟)原生态椰子油是近年来活跃在国外市场上的一种新型植物油脂，常用酶解法进行提取，酶解法的原理是通过酶解除去椰奶中的蛋白质、纤维素和淀粉等物质，其流程如图所示，回答下列问题：
成熟椰子→去壳去皮→加水压榨→椰奶→酶解发酵→过滤→椰子油
(1)由生产流程可知，椰子油的提取一般采用压榨法进行提取，不采用水中蒸馏法提取的原因是____________________________________用蒸馏法提取芳香油时，当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，影响精油提取量的主要因素是________________________________________。
(2)一般在压榨前需将椰子皮干燥去水，然后用石灰水浸泡，其目的是__________________________________________，在加水压榨过程中，为了使椰子油容易与水分离，应加入一定质量的________________________________。
(3)分析题干，酶解法发酵过程中加入的酶应有__________________，酶解发酵过程中要严格控制发酵的温度，原因是___________
(4)如图表示椰子油提取次数和出油率关系，据图分析欲同时考虑提取成本和经济效益，最佳的提取次数为________次。

[解析]　(1)有些原料不适合采用蒸馏法提取的原因是水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分的水解等问题，蒸馏法提取芳香油时，当水和原料量一定时，影响精油提取量的主要因素是蒸馏时间和温度。(2)压榨前用石灰水浸泡，可以提高出油率，防止压榨时脱落，使压榨液的黏稠度不高，过滤时不会堵塞筛眼，在压榨过程中，为了使椰子油容易与水分离，可加一定量的NaHCO3和Na2SO4。(3)根据题意可知，酶解的目的是去除椰奶中的蛋白质、淀粉和纤维素，因此需要加入的酶是蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶，生产中要控制好温度，是因为温度会影响酶的活性。(4)分析题图，当提取到第3次时出油率几乎达到最大值，继续提取不会有明显的增加，因此最佳的提取次数为3次。
[答案]　(1)水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分的水解等问题　蒸馏时间和温度　(2)提高出油率，防止压榨时脱落，使压榨液的黏稠度不高，过滤时不会堵塞筛眼　NaHCO3和Na2SO4　(3)蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶　温度会影响酶的活性　(4)3
7．(2020·广西省钦州、柳州等高三二模)β­胡萝卜素作为一种食用油溶性色素，其本身的颜色因浓度的差异，可涵盖由红色至黄色的所有色系，因此受到食品业热烈的欢迎。如图表示从产胡萝卜素的酵母菌菌体或胡萝卜中提取胡萝卜素的相同操作流程。回答下列问题：
已处理的生物材料→萃取>X→浓缩→胡萝卜素的鉴定
(1)若从酵母菌中提取胡萝卜素，首先需要在发酵罐内培养酵母菌。向培养酵母菌的培养基中添加玉米粉和豆饼的目的主要是为微生物的生长提供________。
(2)若从胡萝卜中提取胡萝卜素，需要在粉碎材料之后进行________，该过程应控制好温度和处理时间，其目的是
________________________________________________________________。
(3)萃取过程应该避免明火加热，采用水浴加热。原因是
_______
________________________________________________________________，
萃取加热时还需安装回流冷凝装置，其目的是_____________________。
(4)图中X过程表示______________，其目的是_____________________。
(5)除了上述方法外，还可采用酶解法来提取胡萝卜素，此时应该将胡萝卜制成胡萝卜泥，然后在适宜的温度下，加入适量的_____________________以达到去除细胞壁的目的。
[解析]　(1)向培养酵母菌的培养基中添加玉米粉和豆饼的目的主要是为微生物的生长提供碳源和氮源。(2)若从胡萝卜中提取胡萝卜素，需要在粉碎材料之后进行干燥，该过程应控制好温度和处理时间，其目的是防止胡萝卜素分解。(3)萃取过程应该避免明火加热，采用水浴加热。因为萃取使用的有机溶剂大多是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸，萃取加热时还需安装回流冷凝装置，其目的是防止有机溶剂挥发。(4)图中X过程表示过滤，其目的是除去萃取液中的不溶物。(5)除了上述方法外，还可采用酶解法来提取胡萝卜素，此时应该将胡萝卜制成胡萝卜泥，然后在适宜的温度下，加入适量的纤维素酶、果胶酶，以达到去除细胞壁的目的。
[答案]　(1)碳源和氮源　(2)干燥　防止胡萝卜素分解
(3)萃取使用的有机溶剂大多是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸　防止有机溶剂挥发　(4)过滤　除去萃取液中的不溶物　(5)纤维素酶、果胶酶
8．(2020·泰安市高三一模)伴随着科学技术的进步， 人们可以从各种生物材料中提取和分离不同的化学成分， 这也是食品、医药、卫生检验等方面的重要技术手段。
(1)冬青油对病菌具有杀灭或抑制生长的作用，由于该芳香油具有________，易被水蒸气携带出来的特点，所以可采用水中蒸馏法提取，再制成风油精。通常原料应选择________(填“干燥”或“新鲜”)的冬青树叶。
(2)某生物兴趣小组为研究血红蛋白的分子结构及功能，首先要从红细胞中分离出来血红蛋白粗制液。该红细胞只能从猪、牛等哺乳动物体内获取，原因是____________________________________________________。
(3)如图装置进行的是________过程。若透析袋中是血红蛋白溶液，则缓冲液是________。现有一定量的血红蛋白溶液，进行该操作时，若要尽快达到理想的实验效果，可以________________________________(写出一种方法)。

[解析]　(1)冬青油易挥发，能同水蒸气一同蒸发出来，可采用水中蒸馏法提取。新鲜冬青树叶中冬青油含量高，因此提取冬青油时应选择新鲜的冬青树叶。(2)哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和其他细胞器，含有的血红蛋白相对多(或其他蛋白相对少等)，因此要从红细胞中分离出来血红蛋白粗制液，需从猪、牛等哺乳动物体内获取。(3)题图装置可用于透析过程。血红蛋白的透析过程中，用的缓冲液是物质的量浓度为20 mmol/L磷酸缓冲液。现有一定量的血红蛋白溶液，进行透析操作时，若要尽快达到理想的实验效果，可以增加缓冲液的量或及时更换缓冲液。
[答案]　(1)易挥发或挥发性强　新鲜　(2)猪、牛等哺乳动物红细胞没有细胞核和其他细胞器，含有的血红蛋白相对多(或其他蛋白相对少等)　(3)透析粗分离)　磷酸缓冲液　增加缓冲液的量(或及时更换缓冲液、适当升温)

9．如表所示是利用固定化α­淀粉酶进行酶解淀粉的实验，下列叙述错误的是(　　)
组别
反应柱长度(cm)
淀粉溶液的流速(mL·min－1)
甲
10
0.3
乙
10
0.5
丙
15
0.3
丁
15
0.5
A.预期丙组流出液中产物的纯度可能最高
B．将固定化的α­淀粉酶装入反应柱中后可以被重复利用
C．各实验组中淀粉溶液的浓度、pH、温度等都应该相同且适宜
D．流出液中产物的纯度只与固定化酶的反应柱长度和淀粉溶液的流速有关
D　[本实验中固定化酶的反应柱长度和淀粉溶液的流速决定了淀粉的分解反应的程度，淀粉溶液流速过快或反应柱长度过短(使反应时间变短)，会导致流出液中含有淀粉，故预期丙组流出液中产物的纯度可能最高，A正确；固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时可以被重复利用，B正确；淀粉溶液的浓度、pH、温度等为无关变量，所以各实验组应保持相同且适宜，C正确；固定化酶的活性等也会影响流出液中产物的纯度，D错误。]
10．(2020·重庆市八中高三一模)如图为固定化酵母发酵与游离酵母发酵制作啤酒的对比结果。请回答下列问题：

(1)酒精发酵过程应用固定化细胞技术(固定化酵母)而不是固定化酶技术，原因是_________________________与利用游离酵母菌生产啤酒相比，利用固定化酵母菌的优点有__________________________。
(2)在制作固定化酵母的过程中，某同学进行了这样的操作：在定量的海藻酸钠中加入定量的蒸馏水，用①大火加热，使其迅速溶解，配制成溶液然后将活化的酵母细胞②迅速加入刚配制的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混合均匀。上述过程下划线①和②处的操作明显错误，请分别更正：__________________、____________________。
(3)从图中可以看出，固定化酵母与游离酵母的发酵速率相近，但在发酵前期产生的酒精量多的是________，主要原因是____________________________
________________________________________________________________。
[解析]　(1)固定化酶一次只能固定一种酶，而酒精发酵需要一系列酶催化，只有固定化细胞可固定一系列酶，并催化一系列化学反应，因此酒精发酵过程应用固定化细胞技术(固定化酵母)而不是固定化酶技术。与利用游离酵母菌生产啤酒相比，利用固定化酵母菌的优点有可多次使用、便于酶与产物分离、提高产品质量等。(2)在制作固定化酵母的过程中，在定量的海藻酸钠中加入定量的蒸馏水，用小火或间断加热，以防止发生焦糊现象。冷却至常温再加入活化的酵母细胞，可防止高温使酵母菌死亡。(3)从图中可以看出，固定化酵母与游离酵母的发酵速率相近，但游离酵母和营养液的接触更充分，酒精产量更高，且酒精排出更快，因此在发酵前期产生的酒精量多的是游离酵母。
[答案]　(1)酒精发酵需要一系列酶催化，只有固定化细胞可固定一系列酶，并催化一系列化学反应　可多次使用、便于酶与产物分离、提高产品质量等　(2)小火或间断加热　冷却至常温再加入　(3)游离酵母　游离酵母和营养液的接触更充分，酒精产量更高，且酒精排出更快
11．(2020·四川省高三三模)偃松(又名马尾松、五针松)松塔精油富含萜烯类物质，其中具有抑菌活性的蒈烯、莰烯、β­蒎烯等物质相对含量较高。某兴趣小组分别采用了水蒸气蒸馏法(SD)、盐析辅助水蒸气蒸馏法(SOSD)、超声波辅助水蒸气蒸馏法(USD超声波具有很强的破碎能力)三种方式提取偃松松塔精油并比较其出油率。回答下列问题：
注：盐析辅助水蒸气蒸馏法是在基础物料中加入8 g氯化钠，混合均匀后浸泡3 h再进行蒸馏；超声波辅助水蒸气蒸馏法是将装有基础物料的圆底烧瓶在超声功率270 W、25 ℃条件下超声50 min后再进行蒸馏。
(1)偃松松塔精油适宜用水蒸气蒸馏法提取，可推测其具有的性质是____________；蒸馏过程中，当水和原料的用量一定时，影响其提取量的因素有__________________
(2)实验结果表明，采用SOSD、USD提取的偃松松塔精油的出油率均比采用SD提取的高，推测其原因是___________________。
(3)为探究不同方式提取的偃松松塔精油的抑菌能力大小，该兴趣小组继续进行了实验：取上述三种方式提取得到的等量精油分别滴在大小相同的滤纸小圆片上，再将滤纸小圆片平铺在长满大肠杆菌的平板上，并设置空白对照组，放在相同且适宜的条件下培养观察。
①设置空白对照组的作用是____________________________，可通过测量________来比较三种提取方式得到的偃松松塔精油的抑菌能力大小。
②实验结果表明，采用SOSD、USD提取的偃松松塔精油抑菌能力比采用SD提取的大，其原因可能是______________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
③有研究表明，偃松松塔精油对多种病菌都有抑制作用，据此推测偃松松塔精油可应用于______________________________等方面。
[解析]　(1)偃松松塔精油化学性质稳定，具有较强的挥发性，难溶于水，易溶于有机溶剂，因此适合用水蒸气蒸馏法提取。提取偃松松塔精油时，影响提取量的主要因素是蒸馏时间和蒸馏温度。偃松松塔精油易挥发，如果蒸馏过程中不进行冷却，则部分精油会随水蒸气挥发而流失，使提取量下降。(2)采用SOSD提取偃松松塔精油的出油率较高的原因是氯化钠可增大原料细胞外的渗透压，精油更容易被水蒸气携带出来；利用USD提取出油率高的原因是超声波加速了原料细胞的破碎速度，使得精油有效成分加快渗出，可释放更多的松塔精油。(3)①为增加实验的可信度，排除无关变量对实验结果的干扰，该实验需设置空白对照。设置的空白对照如下：增加一组未用精油浸泡的滤纸片进行的实验，其他条件均相同。判断精油的抑菌能力大小的指标是抑菌圈直径大小，抑菌圈直径大，则说明精油的杀伤作用大。 ②采用SOSD、USD提取得到的精油中，具有抑菌活性的蒈烯、莰烯、β­蒎烯等物质相对含量比采用SD提取的更高，所以采用SOSD、USD提取得到的偃松松塔精油抑菌能力比采用提取的SD大。③偃松松塔精油对多种病菌都有抑制作用，由于化学抑菌剂副作用较大，所以偃松松塔精油作为天然成分对于食物的保鲜防腐、杀菌消毒的开发应用提供了新的途径。
[答案]　(1)较强的挥发性　蒸馏时间、蒸馏温度
(2)氯化钠(的盐析作用)可使得精油更容易被水蒸气携带出来，超声波的破碎作用使原料细胞充分破裂，可释放更多的松塔精油　(3)①排除无关变量对实验结果的干扰　抑菌圈(透明圈、透明斑)的直径大小　②采用SOSD、VSD提取的偃松松塔精油具有抑菌活性的蒈烯、莰烯、β­蒎烯等物质的相对含量比采用SD提取的高　③防腐保鲜、消毒杀菌