全国通用高中生物 一轮复习 第九单元 专题二十四 生物技术在其他方面的应用课件PPT

这是一份全国通用高中生物 一轮复习 第九单元 专题二十四 生物技术在其他方面的应用课件PPT，共36页。PPT课件主要包含了考情解读，必备知识通关，解题能力提升，橘皮精油的提取，胡萝卜素的提取等内容，欢迎下载使用。
考点1 酶的研究与应用必备知识通关解题能力提升 考法1 酶的研究与应用分析 考点2 特定成分的提取和分离必备知识通关解题能力提升 考法2 生物体中有效成分的提取分析
高考怎么考本专题内容不是高考常考和重点考查的部分,新高考对本专题的内容也没有作出要求,但作为老教材中的内容也不容忽视。预计2022年高考可能会通过生产实践情境或者最新研究成果考查酶的应用或蛋白质的分离技术,体现高考对应用性和创新性的要求。
考点 1 酶的研究与应用
一、果胶酶在果汁生产中的作用1.果胶与果胶酶的作用(1)果胶①作用:植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。②由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。③特点:不溶于水。(2)果胶酶①组成:果胶酶是指分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。②作用:果胶酶能够瓦解植物细胞的细胞壁及胞间层,把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸,从而使果汁变得澄清,并提高水果的出汁率。
2.果胶酶在果汁生产中的作用的相关实验分析
二、加酶洗衣粉在洗涤中的作用1.加酶洗衣粉:指含有酶制剂的洗衣粉。2.常用酶制剂的种类及洗涤原理
3.探究加酶洗衣粉的洗涤效果的变量分析注意(1)实验设计要遵循对照原则和单一变量原则。(2)一般来说,丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤,因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。
三、固定化酶和固定化细胞1.固定化技术(1)概念:利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。(2)方法
(3)适用对象 一般来讲,酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化,而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞体积大,而酶分子很小;体积大的细胞难以被吸附或结合,而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。(4)固定化酶和固定化细胞的比较
2.固定化酵母细胞的制作流程 酵母细胞的活化→配制物质的量浓度为0.05 ml/L的CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞→冲洗→发酵。名师提醒配制海藻酸钠溶液过程中,用酒精灯加热时要边加热边搅拌,直至海藻酸钠完全溶化。在海藻酸钠溶液与酵母细胞混合之前,应先将海藻酸钠溶液冷却至室温,以防高温导致酵母细胞失活。
考法1 酶的研究与应用分析命题角度1　实验探究果胶酶在果汁生产中的应用示例1 [海南高考,30,15分]生产果汁时,用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。回答下列相关问题:(1)某同学用三种来源的果胶酶进行三组实验,各组实验除酶的来源不同外,其他条件都相同,测定各组的出汁量,据此计算各组果胶酶活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是　　　　　　　　。 (2)现有一种新分离出来的果胶酶,为探究其最适温度,某同学设计了如下实验:取试管16支,分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液,混匀,平均分为4组,分别置于0 ℃、5 ℃、10 ℃、40 ℃下保温相同时间,然后,测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。该实验温度设置的不足之处有　　　和　　　　　　　　 。 
(3)某同学取5组试管(A~E)分别加入等量的同种果泥,在A、B、C、D 4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶,然后,补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同;E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后,测定各组的出汁量。通过A~D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中,若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量,E组设计　　　(填“能”或“不能”)达到目的,其原因是　　　　　　　　　　　　　。 思路分析▶本题第(1)(3)小题重点考查单一变量原则,只要抓住这一原则,就能顺利分析解答:“三种来源的果胶酶”+“计算各组果胶酶活性的平均值”→实验目的是比较不同来源果胶酶的活性;E组没有加入缓冲液+“其他条件均与实验组相同”→该实验没有遵循单一变量原则。
解析▶(1)根据题意,用三种不同来源的果胶酶进行三组实验,自变量为酶的来源,其他条件为无关变量,应保持相同且适宜,测定的各组出汁量反映果胶酶的活性,即因变量,所以该实验的目的是比较不同来源的果胶酶的活性。(2)根据实验设计可知,该实验的目的是探究果胶酶的最适温度,所以自变量是温度,因变量是果胶酶的活性,用出汁量进行衡量,相等时间内出汁量越多则果胶酶活性越高。该实验方案中,温度应该在更大的温度范围内设置系列温度梯度且温度差值应相等。(3)根据题意,本实验的自变量是果胶酶的量,因变量是出汁量,对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则。若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量,则E组也应加入缓冲液,并使试管中液体体积与实验组相同。答案▶(1)比较不同来源果胶酶的活性(其他合理答案也可)　(2)温度范围设置不合理　温度梯度设置不合理(其他合理答案也可)　(3)不能　未加入缓冲液(其他合理答案也可)
命题角度2　加酶洗衣粉在洗涤中的应用探究示例2 [2016海南,30,15分]回答下列问题:(1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常,用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时,不应该使用开水,原因是　　　　　。 若要去除衣服上的血渍,应选择含有　　　(填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”)的碱性洗衣粉,理由是　　　　　　。 (2)某同学为了洗去衣服上的油渍,洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶,该同学的做法　　　　(填“合理”或“不合理”),理由是 　 。 
(3)已知溶液的pH可以影响酶的活性,请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中　　　　(填“羧基和氨基”“氨基和甲基”“羧基和甲基”或“甲基和甲基”)等基团的解离状态。
解析▶(1)新鲜血迹中富含蛋白质,而开水温度较高,会使蛋白质变性沉淀,从而难以清洗。若要去除衣服上的血渍,应选择含有蛋白酶丙的碱性洗衣粉,因为题图中显示,碱性条件下只有蛋白酶丙有活性。(2)在蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶的做法不合理,因为脂肪酶的化学本质是蛋白质,蛋白酶可降解脂肪酶。(3)pH影响蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中羧基和氨基的解离状态。答案▶(1)开水使蛋白质变性而沉淀,难以清洗　蛋白酶丙　碱性条件下只有蛋白酶丙有活性　(2)不合理　蛋白酶会降解脂肪酶　(3)羧基和氨基
情景转化1.[科学思维——演绎与推理]在用冷水和热水洗涤衣物时,加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果没有明显差异,原因是　　　　　　　　　　　　　。 2.[科学探究——对实验方案的讨论]为探究加入了蛋白酶丙的洗衣粉的最适洗涤温度,洗涤用水的pH应调节至　　　　左右。 答案▶1.温度低时酶活性低,温度过高导致酶活性丧失　2.10
命题角度3　固定化酶和固定化细胞的应用分析示例3 [2016江苏,29,9分]为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响,以及固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验,流程及结果如图所示。请回答下列问题:
(1)实验中的海藻酸钠作用是　　　　　　　　　 ,CaCl2的作用是 。　　 (2)为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物,并保持绿球藻活性,宜采用　 洗涤。图1中1.0%海藻酸钠组培养24 h后,移去凝胶球,溶液呈绿色,原因是　　　　　　　　　　　　。 (3)为探索固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,应选用浓度为　 海藻酸钠制备凝胶球。 (4)图2中空白凝胶球组Zn2+浓度下降的原因是　　　　　　　　。结合图1和图2分析,固定化藻的实验组24~48 h间Zn2+浓度下降速度较快的主要原因是　　　　　　　　　　　　;72~96 h间Zn2+浓度下降速度较慢的原因有　　　　　　　　　　　　。 
解析▶(1)实验中的海藻酸钠的作用是包埋绿球藻(包埋剂),而CaCl2的作用是与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂)。(2)为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物,并保持绿球藻活性,宜采用培养液或生理盐水来洗涤。图1中1.0%海藻酸钠组培养24 h后,移去凝胶球, 溶液呈绿色的原因是海藻酸钠浓度过低。(3)从图1看:当海藻酸钠浓度为2.0%时,绿球藻数量比其他浓度时多,所以要探索固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,宜选用浓度为2.0%的海藻酸钠制备凝胶球。(4)从图2中看,随着培养时间的延长,空白凝胶球组的Zn2+浓度也下降,原因是凝胶可以吸附Zn2+。从图1可以看出,24~48 h间绿球藻增殖速度快,从而使得固定化藻实验组在24~48 h间Zn2+浓度下降速度较快;72~96 h间绿球藻增殖速度减慢,再加上培养液中Zn2+浓度较低,故72~96 h间Zn2+浓度下降速度较慢。 答案▶(1)包埋绿球藻(包埋剂)　与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂)　(2)培养液(生理盐水)　海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大)　(3)2.0%　(4)凝胶吸附Zn2+　绿球藻生长(增殖)速度快　绿球藻生长(增殖)速度减慢,溶液中Zn2+浓度较低
考点 2 特定成分的提取和分离
一、植物有效成分的提取1.玫瑰精油的提取
4.表格法比较蒸馏、压榨和萃取
5.注意事项(1)在玫瑰精油的提取过程中,加入NaCl的目的是增加水层的密度,有利于玫瑰油与水分层,加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。(2)在提取橘皮精油时,为了提高出油率,需要将柑橘皮干燥去水,并用石灰水浸泡,浸泡时间为10 h以上。橘皮要浸透,这样压榨时不会滑脱,且出油率高,过滤时不会堵塞筛眼。(3)在胡萝卜素的提取中,萃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。因此在萃取的过程中,要先将胡萝卜进行粉碎和干燥,使之与萃取剂充分接触,提高萃取效率。
二、DNA和蛋白质的提取技术1.DNA的粗提取与鉴定
2.蛋白质的提取和分离(以血红蛋白为例)
考法2 生物体中有效成分的提取分析命题角度4　植物有效成分的提取示例4 [2021河南名校联考]漆树种子中的油脂(不溶于水,易溶于脂溶性溶剂)可开发为食用油或转化为生物柴油。目前常用萃取法萃取漆树种子油脂,其过程为:漆树种子→粉碎→加溶剂→水浴加热→溶剂不断回流提取→蒸发溶剂→收集油脂。回答下列问题:(1)对漆树种子中的油脂进行萃取时,为了不影响油脂品质和提取效果,应使用　　　　(填“自然晾干”“高温烘干”或“新鲜”)的漆树种子。 (2)粉碎漆树种子的目的是　　　　　　　　　　。采用水浴加热的原因是　　　　。 
(3)利用不同溶剂进行萃取时,对油脂的萃取得率和某些重要理化性质的影响不同,实验结果如下表。注:酸值高,说明油脂品质差;过氧化物是油脂变质过程中的中间产物,其含量常用过氧化值来表示。实验结果表明,　　　　作为萃取溶剂较为合理,理由是　　　　　　。 (4)萃取过程中,影响萃取的因素除漆树种子的状态和溶剂外,还有　　　(写出两点即可)。萃取液的浓缩可直接使用　　　　装置。 
解析▶(1)新鲜种子含水量高,用于提取的有机溶剂会被水稀释,进而降低对油脂的提取效果,而高温烘干会改变油脂的结构,自然晾干种子中含水少,有利于油脂的提取。(2)粉碎的目的是便于原料和溶剂充分接触,提高萃取效率;有机溶剂遇明火易燃烧、爆炸,采用水浴加热可防止明火出现。(3)由表格信息可知:与其他有机溶剂相比,用石油醚作为萃取溶剂时萃取效率高,可得到较多的油脂,且酸值和过氧化值最小,说明油脂品质高。(4)萃取过程中,影响萃取的因素除漆树种子的状态和溶剂外,还有萃取温度、萃取时间等。萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置。答案▶(1)自然晾干　(2)便于原料和溶剂充分接触,提高萃取效率　有机溶剂遇明火易燃烧、爆炸　(3)石油醚　萃取得率较高,可得到较多的油脂,且酸值和过氧化值最小,油脂品质较高　(4)萃取温度、萃取时间等　蒸馏
命题角度5　胡萝卜素的提取和鉴定示例5 [新课标全国卷Ⅱ,39,15分]回答与胡萝卜素有关的问题:(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中,最主要的是　　　　(填“α-胡萝卜素”“β-胡萝卜素”或“γ-胡萝卜素”),该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子　　　　 ,后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症,该疾病称为　　　　,胡萝卜素是　　　　(填“挥发性”或“非挥发性”)物质。 (2)工业生产上,用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时,　　　　(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。 (3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂,应选用其中的　　　　　　　　　作为胡萝卜素的萃取剂,不选用另外一种的理由是　　　　　。 
解析▶(1)从胡萝卜中提取出的胡萝卜素中最主要的成分是β-胡萝卜素;一分子的β-胡萝卜素在人或动物的小肠、肝脏等器官可被氧化成两分子的维生素A;维生素A缺乏会引起夜盲症、幼儿生长发育不良、干皮症等,其中人在弱光下视物不清的疾病称为夜盲症;胡萝卜素化学性质比较稳定,不具有挥发性。(2)含水量会影响萃取的效率,因此,用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时,需要将新鲜的岩藻干燥。(3)有机溶剂分为水溶性和水不溶性两种。萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点,能够充分溶解胡萝卜素,并且不与水混溶,而乙醇是水溶性有机溶剂,乙酸乙酯是水不溶性有机溶剂,因此应选择乙酸乙酯作为胡萝卜素的萃取剂。答案▶(1)β-胡萝卜素　维生素A　夜盲症　非挥发性　(2)需要　(3)乙酸乙酯　萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶,而乙醇为水溶性有机溶剂(答案合理即可)
命题角度6　DNA和蛋白质的提取技术示例6 2019年1月10日,施一公教授研究团队在《科学》上报道了人源γ-分泌酶结合淀粉样前体蛋白(APP)的高分辨率冷冻电镜结构,揭示了结合底物后γ-分泌酶发生的构象变化等,从而为研究与癌症以及阿尔兹海默症相关的特异性药物设计提供了重要的结构信息。回答下列问题:(1)该项研究进行时,需控制温度、酸碱度等条件,因为高温、过酸、过碱会使γ-分泌酶的　　　　遭到破坏,失去活性。 (2)根据蛋白质的各种特性,如蛋白质分子的　　　　、所带电荷的　　　　、以及溶解度、吸附性、对其他分子亲和力等,可用来分离不同种类蛋白质,从而得到γ-分泌酶。 
(3)γ-分泌酶由4个跨膜蛋白亚基组成,分别为PS1、Pen-2、Aph-1和Nicastrin。若对γ-分泌酶4个跨膜蛋白亚基进行分离、纯化及分子量测定,需采用　　　　及电泳技术。前者是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法,相对分子质量较　　　　(填“大”或“小”)的跨膜蛋白移动速度较慢。 (4)对γ-分泌酶的4个跨膜蛋白亚基进行相对分子质量测定时,通常采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法,该方法中电泳迁移率完全取决于相对分子质量的大小,原因是　　　　　　　　　　　　。