高中生物胚胎干细胞的研究与应用综合题

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_____________℃。

(选修1——生物技术实践)（共15分）生物技术实践与人们的生产和生活密切相关。请回答下列有关问题。
(1)进行菊花组织培养的基本操作步骤是制备MS固体培养基、________、接种、培养、移栽、栽培。花药离体培养时，选择合适发育时期的花粉能提高诱导成功率，确定花粉发育时期最常用的染色方法是_______。花粉经脱分化产生胚状体还是愈伤组织主要取决于培养基中______。
(2)如图一表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图中的X溶液为________，其作用是_______________。用注射器滴加海藻酸钠与酵母菌混合液时，应将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，才能加入已活化的酵母菌，目的是防止_________。

(3)为了探究某加酶洗衣粉中碱性蛋白酶含量与洗涤效果的关系，某同学通过实验获得如图二所示的结果。由图可知，加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量是______%，本实验的自变量是_______________。

生物技术的迅速发展，给社会带来了巨大的经济效益，受到社会的广泛重视，请问答下列生物技术方面的问题：
(1)天然植物色素对人体健康没有危害，作为添加剂大大丰富了人们的生活。实验室提取植物色素常用的方法是__________法；植物芳香油主要通过__________法获得。
(2)纤维素可用来生产乙醇燃料，有些微生物能合成__________分解纤维素，从土壤中分离此类微生物时需向培养基中加入纤维素粉作为_________，这种培养基属于_________。
(3)在制备固定化酵母细胞的过程中，溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温，才能加入已活化的酵母菌，目的是__________。如果在CaCl₂溶液中形成的凝胶珠颜色过浅，说明 __________。
(4)微生物培养过程中，获得纯培养物的关键是__________，其中对培养皿进行灭菌常用的方法是__________。

回答有关酶工程的问题。
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，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低原因可能是_________________________________________________ ______。
（4）固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般重复使用______________次后酶活力明显下降。
（5）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_____________________________________________________________。
（6）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。在对酶进行固定化技术处理之前，还需要对酶进行分离提纯，其基本步骤中，可用 _______________ 的方法使酶蛋白沉淀，从而层析出来。

Ⅰ.腐乳是我国民间传统发酵食品，营养丰富，味道鲜美。请回答有关问题：
（1）在腐乳制作中，加盐的目的是：（只要求写二点)。
（2）卤汤中酒的含量为何要控制在12％左右? 理由是：。卤汤中香辛料的作用是。
（3）腐乳的品种多，红方腐乳、糟方腐乳和青方腐乳在辅料上的区别是。
（4）腐乳味道鲜美，易于消化、吸收，是因为其内主要含有（只要求写二点)等营养成分。吃腐乳时，腐乳外部有一层致密的“皮”，它是由形成的。
Ⅱ。果胶酶能够分解果胶，从而分解植物的细胞壁及胞间层。在果汁生产中应用果胶酶的目的是。
下面是某校研究性学习小组的同学在“探究果胶酶催化果胶水解的适宜pH”的课题过程中遇到的问题。
（1）实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥（假定pH的改变对苹果泥成分无影响），试管中分别注入果胶酶溶液、编号、分组”之后，有下面两种操作方法：
方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的pH分别调至4、5、6……10。
方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pH分别调到4、5、6……10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。
两种操作方法中，方法更为科学。你的理由是。
（2）实验步骤中有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使，以减少实验误差。
（3）如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示pH，则纵坐标表示，该实验操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图：。

固定化酶技术运用工业化生产前，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。通过本实验，你对酶的最适温度的认识是。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、。

（4）在酶的活性不受抑制时，起始反应速率与底物浓度的关系如下图所示。请在答题卡的指定位置画出加入甲物质时，起始反应速率与底物浓度之间的关系曲线。

生物技术的广泛应用，给社会带来了较大的经济效益，受到社会广泛重视。请回答下列有关问题：
（1）制作泡菜需要测定亚硝酸盐含量，其方法是_____________________；其原理是：在盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生__________反应后，与N－l－萘基乙二胺盐酸盐结合形成_______________，将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行目测比较，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
（2）1995年，美国科学家Mulis因发明了PCR技术而获得了诺贝尔化学奖。PCR和生物体内DNA的复制都必需的条件包括DNA聚合酶、模板DNA、能量、游离脱氧核苷酸和______________；在生物体内DNA复制所必需的，而在PCR技术中不需要的成分是_____________________。
（3）在香料工业提取的“液体黄金”玫瑰油中，要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是_________________；玫瑰精油的提取需大量原料，通常采用______________技术实现玫瑰的快速繁殖。
（4）在制备固定化酵母细胞过程中，溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温，才能加入已活化的酵母菌，原因是_________________________。如果在CaCl₂溶液中形成的凝胶珠颜色过浅，说明_____________________________。
（5）为获得一种能高效降解农药的细菌（目的菌），向培养基中加入某种农药，将初步筛选得到的目的菌转到固体培养基中，常采用的接种方法是_______________________
_____________________________；实验结束后，使用过的培养基应该进行处理后才能倒掉，这样做是为了防止造成环境污染。

I.某生物兴趣小组利用图甲所示实验装置比较了α－淀粉酶、唾液淀粉酶两种蛋白质的分子质量大小。请回答：
（1）利用图甲所示实验装置测定蛋白质相对分子质量的方法为_________法，原理是_________________。
（2）将含有α－淀粉酶、唾液淀粉酶两种蛋白质的混合液加入装满凝胶的玻璃管上端，用____进行洗脱。
（3）图乙中能正确表示相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中进行的过程的是__________，蛋白质相对分子质量大，经过路程______（填“较短”或“较长”）。

II.图丙是利用固定化酶技术生产高果糖浆的示意图。

（4）高果糖浆的生产需要使用____________酶，它能将葡萄糖转化成①_________。
（5）固定化酶的优点是使酶易与反应物接触，又易反应物分离，还可被____________。

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_________________________。

回答下列关于微生物和酶的问题。
高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选了高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如下图所示。

（1）①过程称为_______，Ⅰ号培养基称为_____________（按功能分）；该培养基中除了加入淀粉外，还需加入另一种重要的营养成分_____。
A．琼脂 B．葡萄糖 C．硝酸铵 D．碳酸氢钠
（2）一般对配制的培养基采用_________灭菌，在灭菌______（前，后）将培养基分装到平皿中。若要测定②试管中每毫升嗜热菌活菌的数量，可用_______________的方法给I号培养基接种，用此法统计的活菌数比实际_________（大，小）。
（3）在高温淀粉酶运用到工业生产前，需对该酶的最佳温度范围进行测定。下图中的曲线①表示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，由此得到的数据为酶的热稳定性数据。根据图中的数据，判断该酶使用的最佳温度范围是______℃。

（4）据图判断下列叙述错误的是______。
A．该酶只能在最佳温度范围内测出活性
B．曲线②35℃数据点是在80℃时测得的
C．曲线①表明80℃是该酶活性最高的温度
D．曲线②表明该酶的热稳定性在70℃之后急剧下降

果汁是日常生活中的常用饮料，为提高果汁的出汁率及使果汁变得澄清，在果汁生产中常用到果胶酶。请根据有关材料回答下列问题：
下面是A同学探究温度对果胶酶活性影响的实验步骤：
用搅拌器制苹果泥，适量且等量的注入到编号为1、2、3、4、5、6的6支试管中；
分别向这6支试管依次注入适量且等量的果胶酶溶液，并混合均匀；
将6支试管分别放入25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃的恒温水浴保温10 min；
过滤，比较获得果汁的体积。
①上述实验中步骤有两处明显不严谨，请指出并改进
；
②有同学认为该实验缺乏对照，应补充一组果汁和蒸馏水相混合的实验，你认为有没有
必要？说明理由________。
（2）B同学探究的是35℃和45℃下果胶酶的最适用量，他在实验过程中除了温度以外还应
该控制等因素保持不变(列举两个)。下表是该同学的实验结果，请根据他
的实验结果画出曲线，并得出结论。

	0	0.2%	0.4%	0.6%	0.8%	1.0%
35℃	27%	40%	52%	65%	65%	65%
45℃	27%	35%	42%	42%	42%	42%

(16分)现有磨浆机、烧杯、滴管、量筒、玻璃棒、漏斗、纱布、苹果、试管、质量分数为2％的果胶酶溶液、蒸馏水、一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液，下表是某小组利用上述材料进行的有关实验：(“／”表示不加)

请回答下列问题：
(1)磨浆机的作用是。
(2)若要验证果胶酶的作用，应把两个烧杯同时取出并，观察并比较。预期的实验现象与结果是：。
(3)比较烧杯甲、丙、丁可知：能影响酶的活性。
(4)表中①处的内容是。
(5)请你设计一张表格，用来记录利用上述材料“探究果胶酶最适用量”的实验结果。

人类利用微生物发酵制作果酒、果醋的历史源远流长。请回答以下与发酵有关的问题：
（1）某同学利用柑橘制作果酒，考虑到柑橘的糖含量不足，在制作过程中加入一定量的糖，加糖的主要目的是_____________________________________。为保证发酵过程的安全，发酵阶段需要适时拧松瓶盖，但不能完全打开，其主要目的是_________________________，实际操作中发现随着发酵时间的推移拧松瓶盖间隔时间延长，其原因是_________________。
工业生产果酒时，为有利于水果的压榨、果酒清澈，透明无沉淀，可加入 酶。
（2）喝剩果酒放置时间长后酒味变酸的原因是。
（3）某学习小组同学用固定化的酵母细胞发酵无菌麦芽汁制作酒，发酵条件符合操作要求，10天后检查发酵瓶发现麦芽汁几乎无酒味，请分析发酵失败可能的原因：
①
②
（4）该小组同学用琼脂作载体，用包埋法固定α-淀粉酶来探究固定化酶催化效果。实验结果如下：（注：假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通α-淀粉酶量相同）

	1号试管	2号试管
固定化淀粉酶	√
普通α-淀粉酶		√
淀粉溶液	√	√
60℃保温5分钟，取出冷却至室温，滴加碘液
现象	变蓝	不变蓝

①该实验设计体现了原则。
②分析1号试管变蓝的原因：。
（5）在血红蛋白的提取和分离实验中，从红细胞中释放出血红蛋白常用的方法是________
__________________________________，纯化蛋白质常用的方法是___________________。

根据材料回答下列有关问题：
I：某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），海藻酸钠来包埋小麦酯酶，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，包括酶的活性和酶的数量）

（1）从图1可以看出：固定化小麦酯酶比游离的小麦酯酶对温度变化的适应性更_____。
（2）从图2可以看出：海藻酸钠浓度为___________时的小麦酯酶活力最强。当海藻酸钠浓度较低时，酵活力较低的原因是：______________________。
Ⅱ：某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下：
①活化酵母细胞：称取定量干酵母与定量蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化；
②配制CaCl₂溶液：将无水CaCl₂溶解在定量蒸馏水中，配制成一定浓度的CaCl₂溶液；
③配制海藻酸钠溶液：用定量的海藻酸钠直接溶解在定量的蒸馏水／无菌水中，配制成溶液；
④海藻酸钠溶液和酵母细胞混合：将活化的酵母细胞迅速加入到刚配制成的海藻酸钠液中，充分搅拌混合均匀；
⑤固定化酵母细胞：用注射器以恒定的速度缓慢将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的CaCl₂溶液中，观察凝胶珠形成。
（1）请你改正其中两处错误的操作：
第一处_________________________________；
第二处_________________________________。
（2）刚形成的凝胶珠要在CaCl₂溶液中浸泡30min左右，目的是________________。
（3）如果制作的凝胶珠颜色过浅．呈白色，则说明海藻酸钠浓度__________（过低／过高）。

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 。