2022届高考生物（人教版）一轮总复习练习：选修1 第3讲 生物技术在其他方面的应用 Word版含答案

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第3讲 生物技术在其他方面的应用
1．(2020·山东高考模拟)番茄中的番茄红素和胡萝卜中的β－胡萝卜素都属于类胡萝卜素，两种色素都具有很强的抗氧化能力，在生活和生产中得到广泛应用；固定化酶技术在农副产品加工中也起到重要作用。回答下列问题。
(1)从番茄中提取番茄红素常用萃取法，提取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量；提取过程应采用水浴加热，在加热瓶口还要加冷凝回流装置，以防止加热时有机溶剂挥发。胡萝卜中的胡萝卜素也可用萃取法提取，原因是胡萝卜素易溶于有机溶剂。
(2)工业生产上，常利用微生物发酵的方法提取天然β－胡萝卜素。已知红酵母细胞内的[H]可将无色的TTC还原为红色复合物，且菌体细胞内[H]含量越高，还原能力越强，胡萝卜素合成能力也越强。欲从红色淤泥中筛选出能合成β－胡萝卜素的红酵母菌株，首先将红色淤泥制成菌液，涂布到含TTC的培养基上，挑选出红色菌落，然后通过平板划线法进行分离纯化。
(3)工业生产番茄汁时，常常利用果胶酶以提高出汁率，原因是果胶酶能瓦解细胞壁和胞间层。为了反复利用果胶酶，适宜采用化学结合和物理吸附法进行固定化，并通过检测固定化果胶酶的酶活性(或酶活力)确定其应用价值。
[解析] (1)从番茄中提取番茄红素常用萃取法，提取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。提取过程应采用水浴加热，在加热瓶口还要加冷凝回流装置(冷凝管)，以防止加热时有机溶剂挥发。胡萝卜中的胡萝卜素也可用萃取法提取，原因是胡萝卜素易溶于有机溶剂。(2)由题干可知，红酵母细胞内的[H]可将无色的TTC还原为红色复合物，且菌体细胞内[H]含量越高，还原能力越强，胡萝卜素合成能力也越强。因此欲从红色淤泥中筛选出能合成β－胡萝卜素的红酵母菌株，首先将红色淤泥制成菌液，涂布到含TTC的培养基上，挑选出红色菌落，然后通过平板划线法进行分离纯化。(3)工业生产番茄汁时，常常利用果胶酶以提高出汁率，原因是果胶酶能瓦解细胞壁和胞间层。为了反复利用果胶酶，适宜采用化学结合和物理吸附法进行固定化，并通过检测固定化果胶酶的酶活性(或酶活力)确定其应用价值。
2．(2021·重庆巴蜀中学高三月考)请回答下列有关植物有效成分提取的问题：
(1)三七是很好的中药，有效成分是生物碱，在常态下为粉末状，易溶于有机溶剂，应采取萃取法提取。考虑到中药成分要食用，提取剂用乙醇为宜。
(2)加热时安装回流冷凝装置是为了防止有机溶剂挥发，在浓缩之前，还要进行过滤除去不溶物。
(3)提取薄荷油(一种常态下为液体，极易挥发的物质)则应采取蒸馏装置得到油水混合物，加入NaCl后薄荷油将分布于上层(填“上层”或“下层”)，然后用分液漏斗分离出油层，再加入无水硫酸钠静置后过滤得到纯净薄荷油。
(4)橘皮油的主要成分为柠檬烯，提取时需要将橘皮洗净晾干后用石灰水浸泡，目的是为了提高出油率，原因是能够破坏细胞结构，防止橘皮压榨时滑脱。
[解析] (1)三七易溶于有机溶剂，常态下为粉末状，故可采用萃取法提取；考虑中药成分要食用，提取剂则采用乙醇较适宜；(2)由于有机溶剂易挥发，故在加热时需要安装冷凝回流装置；过滤不溶物要在浓缩处理之前；(3)蒸馏法提取薄荷油，由于薄荷油的密度比水层小，故薄荷油分布于上层，待静置后用分液漏斗分离；(4)橘皮油的主要成分为柠檬烯，石灰水浸泡橘皮后能够破坏细胞结构，并且增大摩擦防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。
3．(2020·陕西高考模拟)胡萝卜素是一种常用的食用色素，可以预防白内障、有助于保护眼睛晶体的纤维部分，还可以促进眼内感光色素的生成，加强视力的形成；还可以预防夜盲症，加强眼睛变色的功能。可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得流程图如下，请根据其提取过程及胡萝卜素的性质，回答下列问题。
胡萝卜→粉碎→干燥→A→过滤→B→胡萝卜素
(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用稀释涂布平板法或平板划线法接种。
(2)培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌R的生长提供碳源、氮源。
(3)实验流程中A过程叫萃取，该过程宜采用水浴方式加热。B过程叫浓缩。
(4)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好时间、温度以防止胡萝卜素分解。
(5)工业上提取天然β－胡萝卜素的方法有三种即：从植物中提取、从大面积养殖的岩藻中获取、利用微生物的发酵生产。
[解析] (1)微生物培养常用的接种法有：稀释涂布平板法和平板划线法。(2)蔗糖含有碳元素，可为酵母菌提供碳源，硝酸盐含有氮元素，可为酵母菌提供氮源。 (3)实验流程中A过程叫萃取，该过程宜采用水浴方式加热，防止有机溶剂燃烧爆炸。B过程叫浓缩，即挥发掉有机溶剂。(4)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程中如果温度过高、时间过长，则胡萝卜素易分解。(5) 天然β－胡萝卜素可以从植物中提取，如胡萝卜；从大面积养殖的岩藻中获取；利用微生物的发酵生产。
4．(2020·河北衡水中学高考模拟)如图两套装置都常被用来对植物有效成分进行提取，可根据具体物质性质的不同选择不同的装置进行实验，回答下列问题。
(1)图甲所示方法称为水蒸气蒸馏法，胡萝卜素的提取一般不采用该方法，原因是胡萝卜素不易挥发。胡萝卜素的提取过程中，萃取液的浓缩采用的装置是甲(填“甲”或“乙”)。
(2)采用图乙装置提取胡萝卜素时，通常先将胡萝ﾄ粉碎和干燥处理，以提高萃取效率，萃取时进行水浴加热而非明火加热，原因是防止引起萃取剂燃烧爆炸。
(3)装置甲中的提取物最终存在于锥形瓶(或接收瓶)_，装置乙中的提取物存在于烧瓶。
(4)图甲、乙装置中冷凝装置的目的不同(填“相同”或“不同”)。
[解析] (1)图甲所示方法称为水蒸气蒸馏法，胡萝卜素的提取一般不采用该方法，因为该方法需要所提取的物质具有较强的挥发性，而胡萝卜素不易挥发。胡萝卜素的提取过程中，萃取液的浓缩一般采用蒸馏装置，如图甲所示。(2)结合提取胡萝卜素的流程可知，用图乙装置提取胡萝ﾄ素时，通常先将胡萝ﾄ粉碎和干燥处理，以提高萃取效率。萃取时进行水浴加热而非明火加热，主要是为了防止引起萃取剂燃烧爆炸。(3)装置甲是蒸馏装置，其中提取物最终存在于锥形瓶，装置乙是萃取装置，其中的提取物存在于烧瓶中萃取剂中。(4)图中甲、乙装置中冷凝装置的目的不同。
5．(2021·吉林长春外国语学校高三期中)回答下列有关提取植物有效成分的问题：
(1)薄荷油具有易挥发、难溶于水等性质，因此适合选用水蒸气蒸馏法来提取。收集到的液体冷却后加入氯化钠的目的是促进油水分层，然后加入无水硫酸钠除去残留的水分。
(2)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是萃取法。对胡萝卜进行粉碎、干燥时，要特别注意干燥的温度和时间，以防止胡萝卜焦糊。提取过程中宜采用水浴方式加热，以保障安全。
(3)为了提高胡萝卜汁的澄清度，需要加入果胶酶，该酶往往从某些微生物中提取。一般来讲，筛选微生物时常用的接种方法有平板划线法、稀释涂布平板法，该过程用到的培养基从功能上讲，属于选择培养基。
[解析] (1)薄荷油具有易挥发、难溶于水等性质，因此适合选用蒸馏法来提取。收集到的液体冷却后加入氯化钠的目的是促进油水分层，然后加入无水硫酸钠除去残留的水分。(2)胡萝卜素易溶于有机溶剂，从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是萃取法。对胡萝卜进行粉碎、干燥时，要特别注意干燥的温度和时间，以防止胡萝卜焦糊。有机溶剂都易于燃烧，所以提取过程中宜采用水浴方式加热，以保障安全。(3)一般来讲，筛选微生物时常用的接种方法有平板划线法、稀释涂布平板法，该过程用到的培养基从功能上讲属于选择培养基。
6．(2020·黑龙江高考模拟)办公和学习产生大量废纸，其主要成分是木质纤维，人类正努力将其转化为一种新的能源——乙醇。下图是工业上利用微生物分解纤维素生产乙醇的基本工作流程，请回答相关问题：
(1)图中①环节所需的微生物若来自土壤，要统计土壤样品中该活菌的数目，宜采用稀释涂布平板法接种，根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积，统计平板上的菌落数就能大约推测出样品中的活菌数。
(2)分解废纸中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将纤维二糖分解成葡萄糖。
(3)④接种的微生物是酵母菌，在实际生产中，发酵初期应向发酵设备中通入无菌的氧气(或无菌的空气)，以增加微生物数量。
(4)纸张加工过程中，有时要加入一些由植物芳香油制成的香精，芳香油的提取方法有蒸馏、压榨、萃取(至少写出2种)等；也可以用植物色素使纸张着色，根据植物色素易溶于有机溶剂的特点，可以考虑使用萃取法提取植物色素。
[解析] (1)接种微生物的方法一般有平板划线法和稀释涂布平板法，要统计土壤样品中该活菌的数目，宜采用稀释涂布平板法接种，根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积，统计平板上的菌落数就能大约推测出样品中的活菌数。(2)纤维素酶是由C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶3种组分组成的复合酶，其中C1酶、Cx酶可将纤维素分解为纤维二糖，葡萄糖苷酶可将纤维二糖分解成葡萄糖。(3)满足④环节的常见菌种是酵母菌，⑤环节表示无氧发酵，即发酵装置密闭(或保证无氧条件等)。为了让接种的酵母菌数量增多，需要在无氧发酵前通入无菌的氧气，以便酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖，增加菌种数量。(4)芳香油的提取方法有蒸馏、萃取和压榨等；根据植物色素易溶于有机溶剂的特点，可以考虑使用萃取法提取植物色素。
7．(2021·四川成都外国语学校高三开学考试)(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是萃取法。用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥、萃取、过滤、浓缩。
(2)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会下降，原因是部分精油会随水蒸气挥发而流失。
(3)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是乳酸菌数量增加，杂菌数量减少，原因是：乳酸菌比杂菌更为耐酸。
(4)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶作用是将纤维二糖分解成葡萄糖。
(5)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。结果发现：振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是：振荡培养能提高培养液的溶解氧的含量，同时可以使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率。
[解析] (1)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是萃取法。用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩。(2)如果蒸馏过程中不进行冷却，部分精油会随水蒸气挥发而流失，则精油提取量会下降。(3)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是乳酸菌数量增加，杂菌数量减少，原因是乳酸菌比杂菌更为耐酸。(4)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶3种组分组成的复合酶，前两种酶可将纤维素分解成纤维二糖，葡萄糖苷酶可将纤维二糖分解成葡萄糖。(5)振荡培养比静置培养的细菌生长速度快，由此可以说明该细菌是需氧菌，由于振荡培养提高培养液中溶解氧的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率，细菌生长速度加快。
8．(2021·河南洛阳第二次统考)回答下列问题。
(1)酶活性是指酶催化一定化学反应的能力。酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化某一反应的反应速率来表示。与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是既能与反应物接触，又能与产物分离，还能被反复利用。
(2)探索温度对淀粉酶活性的影响实验，需要进行如下步骤：
①取3支试管，各注入2 mL淀粉溶液并分别编号A、B、C；
②再取3支试管，各注入1 mL淀粉酶溶液并分别编号a、b、c；
③向3支试管各滴1滴碘液；
④将A、a试管放在60 ℃的热水中，B、b试管放在沸水中，C、c试管放在冰水中，各维持温度5 min；
⑤分别将A与a、B与b、C与c混合后，再依次放在60 ℃的热水、沸水和冰水中维持温度5 min；
⑥观察实验现象。
最合理的操作顺序是( B )
A．①②③④⑤⑥ B．①②④⑤③⑥
C．①④②③⑤⑥ D．①②⑤④③⑥
(3)酒精发酵过程相关的酶存在于酵母菌细胞的细胞质基质中。
(4)纤维素分解菌因能产纤维素酶而广泛存在，纤维素酶是一种复合酶，在三种酶的协同作用下，纤维素被分解成葡萄糖。在以纤维素为唯一碳源的培养基上培养一段时间后，培养基表面形成多个单菌落，但不同菌株分解能力有差异，为选出高效分解的菌株，请利用所学知识，写出具体思路：用纤维素含量相同并加入刚果红的鉴别培养基分别培养各菌株，培养相同时间后比较透明圈的大小。透明圈越大，说明分解能力越强。
[解析] (1)酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化某一反应的反应速率来表示。与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是既能与反应物接触，又能与产物分离，还能被反复利用。(2)探索温度对淀粉酶活性的影响实验，一般的步骤为取材分组、设计对照实验、观察实验现象、记录实验数据，具体进行如下步骤：取3支试管，各注入2 mL淀粉溶液并分别编号A、B、C；再取3支试管，各注入1 mL淀粉酶溶液并分别编号a、b、c；将A、a试管度放在60 ℃ 的热水中，B、b试管放在沸水中，C、c试管放在冰水中，各维持温度5 min；分别将A与a、B与b、C与c混合后，再依次放在60 ℃的热水、沸水和冰水中维持温度5 min；向3支试管各滴1滴碘液；观察实验现象，最合理的操作顺序选B.①②④⑤③⑥。(3)酒精发酵过程为无氧呼吸，无氧呼吸相关的酶存在于酵母菌细胞的细胞质基质中。(4)纤维素分解菌因能产纤维素酶而广泛存在，纤维素酶是一种复合酶，在三种酶的协同作用下，纤维素被分解成葡萄糖。为选出高效分解纤维素的菌株，可用纤维素含量相同并加入刚果红的鉴别培养基分别培养各菌株，培养相同时间后比较透明圈的大小，透明圈越大，说明分解能力越强。