普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱,有人将地衣芽孢杆菌的α淀粉酶基因转入酵母菌中,经筛选得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌种(过程如图甲所示)。
(1)图甲中,为达到筛选目的,平板内的固体培养基应以____________________作为唯一碳源。②、③过程需重复几次,目的是______________________________________。
(2)某同学尝试过程③的操作,其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是____________________;推测该同学接种时可能的操作失误是________。
(3)以淀粉为原料,用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵,接种________________菌的发酵罐需要先排气,其原因是__________________________
________________________。
(4)用凝胶色谱法分离α淀粉酶时,在色谱柱中移动速度较慢的蛋白质,相对分子质量较________。
果胶酶能分解果胶等物质,澄清果蔬饮料,在食品加工业中有着广泛的应用。某兴趣小组的同学对三种不同品牌的果胶酶制剂(制剂中果胶酶浓度相同)进行了探究,其实验设计及实验结果如下表所示。
分组 |
蒸馏水 (mL) |
缓冲液 (mL) |
果汁 (mL) |
果胶酶制剂(mL) |
果汁浑 浊程度 |
||
甲 |
乙 |
丙 |
|||||
1 |
2 |
2 |
5 |
2 |
0 |
0 |
+ |
2 |
2 |
2 |
5 |
0 |
2 |
0 |
+++ |
3 |
2 |
2 |
5 |
0 |
0 |
2 |
++ |
4 |
X |
2 |
5 |
0 |
0 |
0 |
Y |
注:“+”越多表示果汁越浑浊。 |
(1)表中X所代表的数值应为 ,Y的果汁浑浊程度应表示为 (用若干个“+”表示)。
(2)除了观察果汁浑浊程度外,还可以通过检测 的变化量来判断不同品牌果胶酶制剂的效果。若使用该方法,相关物质变化量最大的是 组。
(3)微生物是生产果胶酶的优良生物资源。分离和筛选能产生果胶酶的微生物,使用的培养基应以 为唯一碳源;如需进一步纯化果胶酶,可根据果胶酶分子的 、 (至少写出两点)等特性进行分离提纯。由于果胶酶的活性容易受到外界环境因素的干扰,所以应利用 技术减少影响从而保护酶的活性。
(4)该兴趣小组进一步探究了一定尝试的果胶酶制剂乙在不同浓度果汁下的作用,实验结果如右图曲线。请在图中画出同样条件下果胶酶制剂丙的作用曲线。
酶已广泛地应用在食品、化工、轻纺、医药等领域。在应用酶的过程中,常遇到酶很难回收再利用等实际问题。固定在载体上的酶可以被反复利用。自20世纪70年代,在固定化酶技术的基础上,又发展出了细胞固定化技术。回答下列问题:
(1)一般来说,酶更适合采用的固定化技术有____________和____________,而细胞多采用的固定化技术是________________________________________________________。
(2)称取干酵母,放入内有蒸馏水的小烧杯中搅拌至混合均匀,并放置1小时左右时间。其目的是________________________________________________________________。
(3)配制海藻酸钠溶液时,在用酒精灯加热时,注意要________________,反复几次。
(4)将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至________,加入已活化的酵母细胞,充分搅拌至混合均匀。
(5)将装有酵母细胞与海藻酸钠溶液混合物的注射器,以恒定的速度滴加到配好的________溶液中,形成________,完成对酵母细胞的固定化。
为了从动物组织中提取纯净的DNA,首先要快速、有效地消化裂解动物组织细胞。消化裂解动物组织常用的方法有蛋白酶(如蛋白酶K)水解、表面活性剂处理、变性剂处理等。某科研人员拟使用加酶洗衣粉消化裂解猪肌肉样本,并提取猪的DNA。实验步骤如下:
①取500mg剪碎的猪肌肉组织于离心管中,加40mg加酶洗衣粉和1.5mL超纯水混合,在一定温度条件下水浴消化24h。
②加入苯酚、氯仿、异丙醇(25:24:1)混合液抽提。
③加0.2mg/mL的RNA水解酶于37。C水浴th。
④加醋酸钠和无水乙醇,4cc高速离心15min。
⑤用70qo乙醇洗涤沉淀两次,风干,得到高纯度的DNA。
请回答有关问题:
(1)加酶洗衣粉可以消化裂解动物组织细胞的原理是 。
(2)步骤②的目的是 。步骤③的目的是 。
(3)步骤④中使用无水乙醇的目的是 ,高速离心时温度保持在4℃的原因有 、 等。
(4)如果要将加酶洗衣粉法提取DNA与蛋白酶K法提取DNA的效果进行对比,请简要说明实验设计思路。
。
(5)若是从血细胞中提取DNA,则选择 (选填“鸡血”或“哺乳动物红细胞”)。破碎细胞时,向血细胞液中加入一定量的 ,同时用玻璃棒搅拌,过滤后收集滤液即可。
固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法,即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接),海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶,研究固定化酶的性质,并对其最佳固定条件进行了探究。如图显示的是部分研究结果(注:酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率,包括酶活性和酶的数量),分析回答有关问题。
(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析,甲图所示结果可以得出的结论是________________________________________________________。
(2)乙图曲线表明浓度为________的海藻酸钠包埋效果最好,当海藻酸钠浓度较低时,酶活力低的原因是__________________________________________________________________。
(3)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降,由丙图可知,固定化酶一般可重复使用________次,之后酶活力明显下降。
(4)固定小麦酯酶采用双重固定法,这是因为________________________________________________________________________。
[生物——选修1:生物技术实践专题]
固定化酶技术运用于工业化生产前,需要获得酶的有关参数。如图:曲线①表示某种酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比;曲线②是将该种酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性,由此得到酶的热稳定性数据。请回答下列问题:
(1)与普通酶制剂相比,固定化酶在生产中的优点是 。
(2)曲线②中,35 ℃和80 ℃的数据点是在 ℃时测得的。该种酶固定化后运用于生产,最佳温度范围是 。
(3)研究发现有甲、乙两种物质能降低该种酶的催化效率,该酶催化的底物浓度变化会改变甲物质对酶的影响,而不会改变乙物质对酶的影响。下图是降低酶活性的两种机制模型,符合甲、乙物质对酶影响的模型分别是 、 。
根据生物相关知识,回答胡萝卜素提取和酶应用方面的问题:
(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素时,通常在萃取前将胡萝卜粉碎和 ,以提高萃取效率;水蒸气蒸馏法 (填“适合”或“不适合”)胡萝卜素的提取,原因是 ;鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时,通常可采用 法,并以 样品作为对照。
(2)若要提高衣物上血渍的去除效果,可在洗衣粉中加入 酶,因为该酶能将血红蛋白水解成可溶性的 或 ;若要提高衣物上油渍的去除效果,洗衣粉中可添加 酶;使用加酶洗衣粉时,水温过低或过高时洗涤效果不好的原因分别是 。
下列是有关实验试剂在实验操作中的应用:
(1)用海藻酸钠制成人工种皮,可以保护通过________技术获得的胚状体;作为包埋剂的海藻酸钠加热溶解后,冷却至室温再和一定浓度的酵母菌溶液混合,用注射器将混合液缓慢而匀速地注射到一定浓度的________中,一段时间后得到了固定化的酵母细胞。
(2)用上述过程获得的固定化细胞和一定浓度的葡萄糖溶液混合一段时间后,用________检测其酒精的生成情况。若经过检测发现没有酒精生成,请分析其可能的原因有哪些?________________________________________________(写两点)。用上述固定化细胞发酵获得酒精后,再进行工业纯化,形成浓度为________的酒精溶液用于根尖的解离,形成浓度为________的酒精溶液用于提纯DNA。
(3)在DNA粗提取实验中配制浓度一般为________的NaCl溶液溶解DNA,析出杂质。在豆腐乳的制作过程中加NaCl的注意事项是什么?________。
[生物——选修1:生物技术实践]
(1)测定亚硝酸盐含量操作程序是:
①配制溶液;② ;③制备样品处理液;④_______ ____。
泡菜发酵过程中产生的亚硝酸盐在盐酸酸化条件下,与对氨基苯磺酸的反应产物能与N-1-萘基乙二胺盐酸盐偶联成 色化合物。
(2)固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法,即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接),海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶,研究固定化酶的性质,并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果 (注:酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率,包括酶活性和酶的数量)。
① 酶的固定化技术的应用最主要的目的是 。
② 从对温度变化适应性和应用范围的角度分析,甲图所示结果可以得出的结论是 。
③ 乙图曲线表明浓度为 的海藻酸钠包埋效果最好。
④ 研究人员固定小麦酯酶不采用海藻酸钠直接包埋,而是同时用戊二醛作交联剂,这是因为 。
⑤ 根据介绍,科研人员所采用的固定化技术可用下图中的______表示。
(3)上右图为某同学利用海藻酸钠固定酵母细胞的实验结果,出现此结果的可能原因不包括________
A.海藻酸钠浓度过高 | B.酵母细胞已经死亡 |
C.注射器中的溶液推进速度过快 | D.注射器距离CaCl2溶液液面太近 |
乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖,具有重要应用价值。乳糖酶的制备及固定化步骤如下:
(1)下表的培养液pH均为7.0,若要筛选微生物L,则不能选择表中的 培养液。(多选)
(2)为了获得能产乳糖酶的微生物L的单菌落,可采用 法将初筛菌液接种在固体培养基上。
(3)扩大培养微生物L时,通过增加营养物质的比例 (可以/不可以)提高种群密度,分析说明
原因 。
(4)在乳糖酶提取纯化的过程中,应及时检测 。将酶固定化后,则有利于酶的 。
(5)研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株 J1 和 J4在不同温度和 pH 条件下进行发酵,测得发酵液中酶活性的结果见上图,推测菌株 更适合用于发酵,理由是 。
猪饲料中的磷元素有相当一部分存在于植酸中,猪由于缺乏有关酶,造成磷源浪费,而且植酸随粪便排出后易造成环境有机磷污染。下图为对植酸酶进行不同处理时其活性与温度的关系。
(1)生产中从土壤中筛选出产酶菌株,土壤悬液首先经80℃处理15分钟,其目的是筛选______。
(2)在产酶菌株的筛选过程中,固体培养基中添加不溶于水的植酸钙,植酸钙被植酸酶分解后可以在培养基上产生透明圈,可根据透明圈的__________选择目的菌株。
(3)所得菌株还需要进一步测定植酸酶的活性,活性的测定可以用__________作为底物,活性可用_________表示。
(4)在生产中_________(填“未固定”或“固定化”)植酸酶更适于添加到猪饲料中,使用的最适温度为_____________℃。
乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖,具有重要应用价值。乳糖酶的制备及固定化步骤如下:
(1)筛选产乳糖酶的微生物L时,宜用 作为培养基中的唯一碳源。培养基中琼脂的作用是 。从功能上讲,这种培养基属于 。
(2)培养微生物L前,宜采用 方法对接种环进行灭菌。
(3)纯化后的乳糖酶可用电泳法检测其分子量大小。在相同条件下,带电荷相同的蛋白质电泳速度越快,说明其分子量越 .
(4)乳糖酶宜采用化学结合法(共价键结合法)进行固定化,可通过检测固定化乳糖酶的 确定其应用价值。除化学结合法外,酶的固定化方法还包括 、 、离子吸附法及交联法等。
为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果,将一种无酶洗衣粉分成3等份,进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶,丙组不加酶,在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍,其他实验条件均相同,下表为实验记录。请回答下列问题。
水温/℃ |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
|||||||||
组别 |
甲 |
乙 |
丙 |
甲 |
乙 |
丙 |
甲 |
乙 |
丙 |
甲 |
乙 |
丙 |
甲 |
乙 |
丙 |
清除血渍 时间/min |
67 |
66 |
88[ |
52 |
51 |
83 |
36 |
34 |
77 |
11 |
12 |
68 |
9 |
11 |
67 |
清除油渍 时间/min |
93 |
78 |
95 |
87 |
63 |
91 |
82 |
46 |
85 |
75 |
27 |
77 |
69 |
8 |
68 |
(1)提高洗衣粉去污能力的方法有_____________。甲组在洗衣粉中加入了___________。乙组在洗衣粉中加入了______________。
(2)甲、乙组洗涤效果的差异,说明酶的作用具有____________。
(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80℃时洗涤同一种污渍,请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。 。
(4)加酶洗衣粉中的酶是特殊的化学物质包裹的,遇水后包裹层很快溶解,释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由。
果粒生产在中国尚属起步阶段。果粒除了可直接食用外还可作为配料加入到酸奶、冰淇淋、果冻等食品中。果胶酶作为一种新型加工助剂,可将果粒的组织结构损坏程度减到最小,最大限度地提高成型果粒的含量。根据以上内容回答下列问题。
(1)果胶酶作为一种果粒加工助剂,它能将果胶分解成可溶性的______________,由酶的______性可知,组成果粒的另一成分__________不会被分解。
(2)在40~45 ℃温度下搅拌处理的原因是________________;最后升温到90~92℃再冷却罐装的目的是________。
(3)下面左图表示温度对果胶酶活性的影响,如果纵坐标表示果粒的生成速率,横坐标表示温度,请在下面右图中画出果粒生成速率的曲线图(所绘制的曲线大体符合事实即可)。
请回答下列与生物技术实践相关的问题:
(1)利用纤维素解决能源问题的关键是高性能纤维素酶的获取。科学家利用培养基从土壤中筛选出能分解纤维素的细菌,这类细菌经过大量培养后可以从中提取纤维素酶。
①土壤中富含各种微生物,将土壤浸出液接种到特定培养基上,可得到能分解纤维素的细菌,实验室中获取纯净菌种常用的接种方法有________和__________。
②虽然各种培养基的具体配方不同,但一般都含有水、__________________________。
(2)某年我国某地由于柑橘大实蝇的危害,橘农遭受到了很大的损失,当地政府想尽一切办法帮助橘农尽量减少损失。某橘农发现自家有一株橘树具有抗虫性状,欲利用组织培养技术大量繁殖,对组织培养的选材非常关键,植物材料的选择直接关系到实验的成败。若用花药进行离体培养则应选择花粉发育至______期的花药培养成功率最高。确定花粉发育时期最常用的方法有______法,某些植物的花粉不易着色,需采用___________法。
(3)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扩增反应中加入引物的作用是_________________________。