酶的应用和DNA的粗提取与鉴定
一、选择题
1．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是( )
A．反应产物对固定化酶的活性没有影响
B．实验室常用吸附法制备固定化酵母细胞
C．若发酵底物是大分子，则固定化细胞优于固定化酶
D．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显
解析：选D 某些产物可以与酶结合，使酶的结构发生变化，从而影响酶的活性；固定化技术包括包埋法、物理吸附法和化学结合法(交联法)，由于细胞较大，故多采用包埋法；由于大分子难以通过细胞膜，无法与细胞内的酶接触，所以底物是大分子时，用固定化酶优于固定化细胞；固定化细胞固定的是一系列酶，所以在多步连续催化反应方面优势明显。
2．(2019届高三·南京、盐城联考)下列关于生物技术应用的叙述，正确的是( )
A．从酶的固定方式看，物理吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂只能以注射的方式给药
C．加酶洗衣粉中酶制剂可以被重复利用，提高了酶的利用率
D．将海藻酸钠凝胶珠用自来水冲洗，可洗去多余的CaCl2和杂菌
解析：选A 酶的固定方法通常有化学结合法和物理吸附法，前者可能引起酶分子结构发生改变而改变酶的活性，后者不会；消化酶发挥作用的场所是消化道，因此蛋白酶制剂应该口服；加酶洗衣粉中酶制剂不能被重复利用，会随污水一起排掉；将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌。
3．下列有关酶的应用及固定化技术的叙述，错误的是( )
A．溶解氧不会影响固定化酶的活性
B．固定化酶和固定化细胞都可以被重复利用
C．使用加酶洗衣粉时，浸泡时间不足会影响洗涤效果
D．用海藻酸钠固定酵母细胞时，海藻酸钠溶液浓度越高，效果越好
解析：选D 固定化酶的应用中，要控制pH、温度，但与溶解氧无关，因为温度和pH影响酶的活性，而溶解氧不会影响酶的活性。固定化酶和固定化细胞都可以被重复利用。酶促反应需要一定的时间，使用加酶洗衣粉时，浸泡时间不足会影响洗涤效果。海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键，如海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，都会影响实验效果。
4．在DNA粗提取与鉴定实验中，将获得的含有DNA的黏稠物分别按下表处理三次，则DNA主要集中在( )
7
操作
黏稠物
滤液
2 mol/L的NaCl溶液搅拌过滤
①
②
0.14 mol/L的NaCl溶液搅拌过滤
③
④
95%的冷酒精搅拌过滤
⑤
⑥
A．①③⑤ B．②③⑤
C．①④⑥ D．②④⑥
解析：选B DNA在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度较大，过滤后DNA存在于滤液中；在0.14 mol/L的NaCl溶液中DNA的溶解度最低，搅拌过滤后存在于黏稠物中；DNA不溶于95%的冷酒精，搅拌过滤后存在于黏稠物中。
5．(2018·盐城模拟)为了更合理地使用某品牌加酶洗衣粉，某兴趣小组在不同温度下测定了该品牌洗衣粉去除不同污渍所需的时间，其实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．该实验的自变量是温度
B．该品牌洗衣粉中添加了蛋白酶、脂肪酶、蓝墨水酶
C．不同实验组的污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式应相同
D．实验结果表明，该品牌洗衣粉对蓝墨水的去污效果最好
解析：选C 该实验是在不同温度下测定该品牌洗衣粉去除不同污渍所需的时间，因此自变量为温度和污渍的类型。蓝墨水的主要成分是六氰合铁酸铁的水溶液，而加酶洗衣粉中主要含有蛋白酶和脂肪酶。污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式均属于无关变量，则不同实验组的污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式应相同。根据题图曲线分析，该品牌洗衣粉去除蓝墨水所需的时间最长，因此对蓝墨水的去污效果最差，对奶渍的去污效果最好。
6．下图是“DNA粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图，下列相关叙述正确的是( )
A．图1中溶液a是0.14 mol/L的NaCl溶液
B．图1所示操作的原理是DNA能溶于酒精，而蛋白质等杂质不溶
7
C．图2所示实验操作中有一处明显错误，可能导致试管2中蓝色变化不明显
D．图2试管1的作用是证明2 mol/L NaCl溶液遇二苯胺出现蓝色
解析：选C 图1中溶液a是2 mol/L的NaCl溶液；加入冷却的酒精的目的是除杂，原理是DNA不溶于冷酒精，而蛋白质等杂质溶于酒精；图2操作中的错误是试管2中的液面高于水浴的液面，导致试管受热不均匀；图2试管1的作用是对照，证明2 mol/L的NaCl溶液不会与二苯胺作用出现蓝色。
7.小球藻可用于污水净化，其繁殖能力(生长量)在一定程度上可以反映藻细胞消耗N、P等的能力。科研人员比较游离小球藻和用海藻酸钠固定化后的小球藻生长量变化，结果见右图。下列相关叙述错误的是( )
A．本研究中固定化小球藻采用的方法是包埋法
B．实验中可用CaCl2溶液浸泡凝胶珠使其形成稳定结构
C．结果表明固定化小球藻的生长期较短、生长速率低
D．使用固定化小球藻有利于重复使用且可避免水体二次污染
解析：选C 据题图曲线可知，固定化小球藻生长速率低、生长期较长。
8．(2018·徐州模拟)下列有关酶制剂应用的叙述，正确的是( )
A．纤维素酶可用于处理棉、麻制品，使其柔软
B．加酶洗衣粉的洗涤效果总比普通洗衣粉好
C．固定化葡萄糖异构酶可催化一系列化学反应
D．腐乳前期发酵主要依赖毛霉产生的淀粉酶
解析：选A 纤维素酶可催化纤维素水解为小分子物质，因此可用于处理棉、麻制品，使其柔软；酶的催化作用需要适宜的条件，若洗涤条件不适宜，其洗涤效果不一定比普通洗衣粉的洗涤效果好；固定化葡萄糖异构酶只能催化葡萄糖转化为果糖，不能催化一系列化学反应；腐乳前期发酵主要是依赖毛霉分泌的蛋白酶将蛋白质分解为小分子肽和氨基酸。
9．(2018·苏锡常镇四市一模，多选)研究人员以啤酒发酵的废酵母为材料，探究固定化酵母对工业废水中的重金属铬的吸附处理效果，获得实验结果如图。下列有关叙述错误的是( )
A．将废酵母加入到冷却至室温的海藻酸钠溶液后就可用注射器吸取固定
B．滴加到CaCl2溶液中的凝胶呈蝌蚪状是由海藻酸钠溶液浓度过低造成的
C．处理的工业废水适宜的起始铬浓度不宜超过60 mg/L
D．相同且适宜条件下该固定化酵母可以显著提高啤酒产量
7
解析：选ABD 将废酵母加入到冷却至室温的海藻酸钠溶液，混合均匀后才能进行固定；海藻酸钠溶液浓度过高，凝胶易呈蝌蚪状；据图分析，当工业废水的起始铬浓度超过60 mg/L时，吸附率开始下降，说明处理的工业废水适宜的起始铬浓度不宜超过60 mg/L；从题中实验信息不能得出酵母菌与酒精产量的关系。
10．(2018·泰州中学模拟，多选)利用鸡血粗提取DNA，在滤液中含有较多DNA的操作是( )
A．向鸡血细胞液中加入一定量蒸馏水，用玻璃棒搅拌后过滤
B．向DNA溶液中加入冷却的体积分数为95%酒精，用玻璃棒卷起丝状物后过滤
C．将含DNA的黏稠物加入2 mol/L的NaCl溶液中，用玻璃棒搅拌后过滤
D．将含DNA的黏稠物加入0.14 mol/L的NaCl溶液中，用玻璃棒搅拌后过滤
解析：选AC 向鸡血细胞液中加入一定量蒸馏水，鸡血细胞会因吸水胀破而释放出DNA，因此用玻璃棒搅拌后过滤，滤液中含有较多的DNA；DNA不溶于冷却的酒精，因此向DNA溶液中加入冷却的体积分数为95%酒精后DNA会析出，用玻璃棒卷起丝状物后过滤，得到的滤液中几乎不含DNA；DNA在2 mol/L的NaCl溶液中的溶解度高，因此将含DNA的黏稠物加入2 mol/L的NaCl溶液中，用玻璃棒搅拌后过滤，滤液中含有较多的DNA；DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低，因此将含DNA的黏稠物加入0.14 mol/L的NaCl溶液中，用玻璃棒搅拌后过滤，滤液中几乎不含DNA。
二、非选择题
11．利用固定化藻处理生活污水是近几年发展起来的新技术。原绿球藻是海洋中的一种光合自养型原核生物，科研人员进行了固定化原绿球藻的生长情况及除氮效果的实验，实验中的人工污水是在无氮培养基中添加NH4Cl配制而成，结果如下。请分析回答：
(1)原绿球藻固定化的方法是________，固定形成的凝胶珠颜色为________。若实验中海藻酸钠的浓度过高，则________________。
(2)分析图1,7 d内悬浮藻的种群数量变化为________；与悬浮藻相比，13 d内固定化藻生长、增殖速率较慢，原因是_____________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(3)分析图2，对人工污水除氮效率较高的是__________；从环境保护看，固定化原绿球藻的优势表现在________________________________________________________________
7
________________________________________________________________________。
解析：(1)原绿球藻固定化的方法是包埋法。因为包埋的是原绿球藻，所以固定形成的凝胶珠颜色应为绿色。若实验中海藻酸钠的浓度过高，则凝胶珠不规则，易呈蝌蚪状，过低则包埋的原绿球藻数量较少。(2)根据题图1可知，7 d内悬浮藻的增长速率始终是正值，所以种群数量变化为增长。由于固定化载体遮光，固定化形成的藻球内原绿球藻生长空间小，藻球内外物质交换速率受限制等原因，固定化藻生长、增殖速率较慢。(3)从环境保护看，悬浮原绿球藻易于与污水分离，有利于减少二次污染等。
答案：(1)包埋法 绿色 凝胶珠不规则，易呈蝌蚪状 (2)增长 固定化载体遮光，固定化形成的藻球内原绿球藻生长空间小，藻球内外物质交换速率受限制(合理即可)(3)悬浮原绿球藻 藻球易于与污水分离，有利于减少二次污染
12．(2018·南通调研)如图是南通某中学生物兴趣小组进行的DNA粗提取实验，其中SDS(一种表面活性剂)除了能瓦解细胞膜和核膜，还能与脂质和蛋白质结合。当SDS遇到
K＋时，K＋可以置换SDS中的Na＋，产生不溶于水的PDS沉淀。请回答下列问题：
(1)实验中，向剪碎的猪肝中加入食盐的主要作用是__________。将猪肝匀浆放入65 ℃水浴锅中水浴10 min 以除去部分杂质的主要实验原理是_____________________________
______________________________。
(2)方法一的步骤①中加入洗涤剂的作用是______________________。方法三的步骤③中，离心后应取____________。
(3)方法一、二获得的絮状物均带黄色，从DNA在细胞中的存在形式分析，杂质分子最可能是________，可用__________试剂鉴定。
(4)要比较三种方法获得的絮状物中DNA含量，请写出实验思路： ________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)在DNA粗提取实验中,向剪碎的猪肝中加入食盐可以溶解DNA；蛋白质在
65 ℃高温下会变性，而DNA能耐受这一温度，因此将猪肝匀浆放入65 ℃水浴锅中水浴
10 min可以除去蛋白质类的杂质。(2)方法一的步骤①
7
中加入洗涤剂，可以瓦解细胞膜和核膜；方法三的步骤③中，SDS在KCl溶液中形成不溶于水的PDS沉淀，又因为SDS能瓦解细胞膜、核膜，并能与脂质和蛋白质结合，应该将该沉淀物除去，因此离心后应该取上清液。(3)细胞中的DNA主要存在于染色体上，染色体的主要成分是DNA和蛋白质，因此该杂质最可能是蛋白质，可以用双缩脲试剂进行鉴定。(4)比较三种方法获得的絮状物中DNA含量，可以利用二苯胺试剂进行鉴定，实验思路如下：分别取等量的三种絮状物，并用等量的2 mol/L NaCl溶液溶解；再向各试管中加入等量的二苯胺试剂并水浴加热；比较三支试管中蓝色的深浅。
答案：(1)溶解DNA 蛋白质在65 ℃高温下会变性，而DNA能耐受这一温度 (2)瓦解细胞膜和核膜 上清液 (3)蛋白质 双缩脲 (4)分别取等量的三种絮状物，并用等量的
2 mol/L NaCl溶液溶解；再向各试管中加入等量的二苯胺试剂并水浴加热；比较三支试管中蓝色的深浅
13．生物兴趣小组以苹果为材料开展细胞中DNA含量测定研究，主要实验流程如下图，其中SDS(十二烷基硫酸钠)具有破坏细胞膜和核膜、使蛋白质变性等作用，苯酚和氯仿不溶或微溶于水。它们的密度均大于水。请分析回答：
(1)步骤①中苹果组织研磨前先经液氮冷冻处理的主要优点是______________________________________。在常温条件下，也可向切碎的组织材料中加入一定量的____________，再进行充分搅拌和研磨。
(2)根据实验流程可推知，步骤③④所依据的原理是____________________________。
(3)步骤⑤加入2～3倍体积分数95%乙醇的目的是______________________________。
(4)下面是某同学设计的DNA鉴定实验的主要步骤：
①取1支20 mL试管，向其中先后加入2 mol/L的NaCl溶液5 mL和少量絮状DNA沉淀，用玻棒搅拌使其溶解。
②向试管中加入4 mL二苯胺试剂，混匀后将试管置于50～60 ℃水浴中加热5 min，待试管冷却后，观察溶液是否变蓝。
请指出上面实验步骤中的两个错误。
7
(5)兴趣小组成员还以同种苹果的不同组织器官为材料，测定不同组织细胞中DNA的含量，结果如下表(表中数值为每克生物材料干重中DNA含量)：
组织器官
韧皮部
形成层
冬芽
秋梢嫩叶
成熟叶片
含量
(μg/g)
80.00
150.00
160.00
120.00
70.00
试从细胞分裂的角度，解释不同生物材料中DNA含量差异明显的原因。
解析：(1)组织经液氮处理后再研磨，更容易破碎，从而可以提高DNA的提取量，低温下，DNA酶活性低，能防止DNA降解。在常温条件下，用洗涤剂瓦解植物细胞的细胞膜，使DNA释放，食盐用于溶解DNA。(2)根据过程③④，最终DNA都在上清液中，说明蛋白质等杂质在下层。根据“苯酚和氯仿的密度均大于水”，说明DNA不溶于苯酚和氯仿，蛋白质等杂质能溶。(3)DNA不溶于95%的乙醇，加入2～3倍体积分数95%的乙醇会使DNA析出，同时能除去溶解于乙醇中的蛋白质等杂质。(4)DNA鉴定中，应设置对照组，便于颜色比较；同时运用二苯胺鉴定DNA时必须沸水浴加热。(5)细胞在分裂过程中会进行DNA的复制，导致细胞中DNA含量加倍。形成层、冬芽、嫩叶等部位的细胞分裂旺盛，所以DNA含量较高。
答案：(1)充分破碎植物细胞，降低DNA酶的活性，减少DNA分解 洗涤剂和食盐 (2)DNA不溶于苯酚、氯仿，而蛋白质等杂质能溶 (3)使DNA析出，同时去除部分蛋白质等杂质(提取杂质较少的DNA) (4) 水浴温度应为“沸水浴” 缺少对照组 (5)形成层、冬芽、嫩叶等部位的细胞分裂旺盛，DNA复制使得细胞中DNA含量较高
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