高中生物胚胎干细胞的研究与应用综合题

某生物实验小组进行固定化酵母细胞的制备，并进行游离酵母和固定化酵母发酵产酒精度和发酵液中糖类含量的比较，如下表所示。请回答下列问题：

酵母种类 相对值 时间/d	游离酵母	固定化酵母
酒精度	糖类含量	酒精度	糖类含量
0	0	11.4	0	11.4
2	1.0	9.9	2.5	8.5
4	2.1	9.6	4.2	7.0
6	3.2	9.1	5.0	6.0
8	3.9	8.0	5.4	4.0
10	4.3	7.0	6.0	3.4
12	4.6	6.0	6.4	3.4

(1)制作固定化酵母细胞的实验步骤：酵母细胞的活化→________→配制海藻酸钠溶液→________→固定化酵母细胞。
(2)影响实验成败的关键步骤是____________________________________________。
(3)实验中钙离子的作用是使胶体聚沉，海藻酸钠起________的作用。
(4)该小组将制备的固定化酵母与游离酵母分别放在一定的条件下发酵，定时记录发酵液中酒精度和糖类含量的变化。
①实验过程中的“在一定条件下发酵”的条件是____________，要求条件相同是为了确保________相同。
②由表格可知，固定化酵母和游离酵母发酵都能产生酒精，但固定化酵母在发酵前期的延迟期的时间比游离酵母的要________，并且固定化酵母发酵产生酒精的速度比游离酵母要________。从糖类含量可知，发酵液里面残糖低，发酵更彻底的酵母种类是_________________________
____________________________________________。

某化工厂生产的一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明。

成分：含碱性蛋白酶等 用法：洗涤前先将衣物浸于洗衣粉溶液内一段时间，使用温水效果更佳 注意：切勿用于丝质及羊毛衣料

某研究性学习小组为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，设计了如下装置进行实验，并将结果用下列曲线图A、B表示。
请回答以下各题：

(1)由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为_______________________________。
(2)在0℃和75℃时，酶的催化效率基本都为零。但当温度再度回到45℃时，后者酶的催化能力已不能恢复，这是因为______________________________________________。
(3)在实验过程中可以通过直接测定______________(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。
(4)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某洗涤公司为降低生产成本研制了一种能多次重复使用加酶洗衣粉的设备，他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，洗涤完衣物后，经过简单处理，这些酶还可以多次重复利用，这种方法制成的酶叫________。
(5)除加酶外，很多洗衣粉中还加有香精，高档洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的，目前从植物中提取芳香油的方法有(答出两种即可)____________________________。
(6)加酶洗衣粉中的淀粉酶可以从霉菌中提取。用固体培养基分离、纯化霉菌的方法有________、________。

【生物—生物技术实践】生物技术与我们的生活息息相关。
（1）玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，原因是玫瑰精油具有     的性质。
（2）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     。
（3）固定化酶的优点是既能与反应物接触，又能与     。酶的固定化一般适合采用     法和     法。
（4）PCR技术能把某一DNA分子片断进行扩增，依据的原理是     ；每次循环需要经过     、复性、
延伸三步。
（5）DNA指纹图谱可用于亲子鉴定。右图为某孩子已故母亲和四位男性的DNA指纹图谱。F₁～F₄中，该小孩生理学上的父亲最可能是     。

(8分)为了进一步增强洗衣粉对血渍、奶渍、油污、土豆泥等衣物上常见污垢的去除能力，洗衣粉中常常会添加各种酶类。请回答有关问题：
（1）根据衣物上常见的污垢，加酶洗衣粉中添加的酶类有碱性蛋白酶、    、    和     等四类。
（2）碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的    。
（3）下图为加酶洗衣粉的包装袋上的产品说明，根据你所学习的有关知识，解释注意事项③的原因    。

注意事项

①请将本品置于阴凉、干燥处，避热、避湿、避光。 ②不慎溅入眼中，立即用水冲洗。 ③水温以30～50℃为宜，切忌用70℃以上的热水。

（4）下面是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的有关探究实验，请据表回答：

组别	洗涤物(等量)	洗涤温度	洗衣粉(等量)	水量	洗净所需时间
1	油污布	45℃	加酶	2 L	4 min
2	油污布	45℃	普通	2 L	7 min
3	油污布	5℃	加酶	2 L	9 min
4	油污布	5℃	普通	2 L	8 min

 
①该实验设计体现了    原则。
②若1号实验组洗净所需时间接近7分钟，请分析最可能的原因    。
（5）添加蛋白酶的加酶洗衣粉不适宜洗涤下列哪些衣料    。
①棉织品　②毛织品　③腈纶织品　④蚕丝织品　⑤涤纶织品　⑥锦纶织品

生物柴油是一种可再生的清洁能源，其应用在一定程度上能够减缓人类对化石燃料的消耗。科学家发现，在微生物M产生的脂肪酶作用下，植物油与甲醇反应能够合成生物柴油(如下图)。

(1)用于生产生物柴油的植物油不易挥发，宜选用________、________方法从油料作物中提取。
(2)筛选产脂肪酶的微生物M时，选择培养基中添加的植物油为微生物生长提供________，培养基灭菌采用的最适方法是________法。
(3)测定培养液中微生物数量，可选用________法直接计数；从微生物M分离提取的脂肪酶通常需要检测____________，以确定其应用价值；为降低生物柴油生产成本，可利用________技术使脂肪酶能够重复使用。
(4)若需克隆脂肪酶基因，可应用耐热DNA聚合酶催化的________技术。

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，其筛选过程如图所示。

(1)①过程称为________，②过程是为了________。
(2)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
(3)一般对配制的培养基采用高压灭菌，其中“高压”是为了________。
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。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。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，即图中的曲线②。

(4)根据图中的数据，判断该酶使用的最佳温度范围是________。
A．40℃～50℃                   B．50℃～60℃
C．60℃～70℃                   D．70℃～80℃
(5)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

下图1表示制备固定化酵母细胞的某步操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，请据图分析回答：

（1）图1中，将溶化好的海藻酸钠溶液      ，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。
（2）图1中X溶液为      ，其作用是      。
（3）某同学在图1步骤结束后得到右图所示的实验结果，出现此结果的可能原因有海藻酸钠浓度过      （“高”或“低”）或注射器中的混合液推进速度过      （“快”或“慢”）。
（4）图1中制备的凝胶珠用      后再转移到图2装置中，发酵过程中搅拌的目的是      。

某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下部分说明。
成分：含碱性蛋白酶等
用法：洗涤前先将衣物浸泡于含洗衣粉的水中数小时；使用温水效果更佳。
注意：①切勿用于洗涤丝质和毛质衣料。②用后需要彻底清洗双手。
请回答以下问题：
(1)质检局针对该洗衣粉设计了如图所示的实验进行检验，该实验的目的是______________。

(2)某学生为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，参考上述实验(1)的实验材料及方法进行了有关实验，并把实验结果用右图的曲线表示。
①该实验中，温度、pH分别属于__________变量、________________变量。
②由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适宜温度约为______________。
③在0℃和75℃时，酶的催化效率基本都降为零，但温度再度回到45℃，后者的催化作用已不能恢复，这是因为_________________________________________________。
④该学生在实验过程中可通过直接测定_________________________作为指标来表示酶的催化效率。
(3)该加酶洗衣粉不能用于洗涤丝质和毛质衣物，其主要原因是_________________。
(4)为什么用后需要彻底清洗双手？ ___________________________________。

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________。

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

(12分)【生物-生物技术实践】
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。

某同学进行苹果汁制作实验，工艺流程如图所示：

(1)图中用KMnO₄溶液浸泡苹果的目的是_____________________________________。
黑曲霉提取液中含有的____________可分解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过____________方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去______________________________________________________________________。
(2)实验中，操作流程A和B的先后顺序为________。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速调节阀是____________。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶，可取一定量的果汁与等量的________混合，如果出现________现象，说明果胶还没有被完全分解。为使果胶完全分解，应将流速调________。
(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被________使用。

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。

在上个世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代，人们又发明了固定化酶与固定化细胞技术。请回答有关酶和固定化细胞方面的问题。
(1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是______________________________，与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是____________________________。
(2)制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是________，使用方法是________(填出号码)。

(3)酶的活性一般用酶催化某一化学反应的速率表示。在酶活性测定中，酶反应速率用单位时间内、单位体积中__________________________来表示。
(4)使用纤维素酶和化学方法都能分解纤维素，请说出使用酶处理的优点。
__________________________________________________。
(5)分离纯化特定的酶，常使用的方法是凝胶色谱法和电泳法。使用凝胶色谱法分离酶，最先分离出来的是分子量________(大或小)的酶分子。使用电泳法分离酶，影响酶电泳速度的因素有           
                .
(6)为什么一般不能用加酶洗衣粉洗涤丝质及羊毛衣料？_____________________。

食品工业上常用新鲜苹果榨取果汁，再接种酵母菌来制作高品质果酒，简要流程如下：

（1）为获得纯度较高的菌种，在分离和培养酵母菌时，需要进行无菌操作，其中对培养皿通常用________________灭菌。扩大培养时，使用的培养基是__________（填“固体”或“液体”）培养基，并需要提供___________（填“有氧”或“无氧”）条件。
（2）在果汁中加入适量____________，可以加速苹果汁的出汁速率，缩短操作的时间。
（3）在酸性条件下，可用_______________来检测发酵产物中是否有酒精产生。若要进一步检测所得果酒中活体酵母菌的密度时，一般采用________________________法，但此种方法最终计算得出菌体数目往往比实际的数目低，原因是________________________________________________。
（4）由于封口不严，某瓶果酒放置一段时间后，发现带有明显的酸味，使果酒变酸的主要微生物是_________________。