【名师一号】2022届高考生物一轮复习 （基础回扣+考点整合+命题研析+课内外训练） 专题四 生物技术在其他方面的应用专讲专练（含详解）新人教版选修1

1．以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是(　　)A．洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂B．猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少C．血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测D．在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比相对分子质量较小的杂蛋白移动慢解析　大分子物质由于分子直径较大，不易进入凝胶颗粒的微孔，而只能分布在颗粒之间，所以在洗脱时向下移动的速度较快，相反，分子质量较小的物质向下移动速度较慢。答案　D2．(2022·宁夏银川模拟)相对分子质量不同的两种蛋白质在凝胶色谱柱中的行进过程，可表示为如图中的哪一个(　　)解析　相对分子质量较大的蛋白质只能从凝胶间隙通过，路程短，速度快，先到达色谱柱的下端；相对分子质量较小的蛋白质可进入凝胶颗粒内部的通道，路程远，速度慢，后到达色谱柱的下端。答案　B3．下列关于PCR的描述中，正确的是(　　)①PCR是一种酶促反应　②引物决定了扩增的特异性③扩增DNA利用了热变性的原理　④扩增的对象是氨基酸序列A．①②④　　　　　　B．②③④C．①③④D．①②③解析　PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，在高温条件下，把DNA的双链打开，缓慢冷却后，又重新结合，需要耐高温DNA聚合酶，同时，还需要引物，从引物的3′端连接脱氧核苷酸。答案　D12\n4．(2022·南通联考)多聚酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，其简要过程如右图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是(　　)A．PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术B．反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板C．PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增D．应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变解析　PCR技术是人工合成DNA的方法，原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。答案　C5．已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，其分子大小、所带电荷的性质和数量情况如图所示，下列有关该样品中蛋白质的分离的叙述正确的是(　　)A．将样品装入透析袋中透析12h，若分子乙保留在袋内，则分子丙也保留在袋内B．若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子甲移动速度最快C．若将样品以2000r/min的速度离心10min，分子戊存在于沉淀中，则分子甲也存在于沉淀中D．若用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质分子，则分子甲和分子戊形成的电泳带相距最远解析　12\n分子甲的分子量最小，进入凝胶内部通道而移动速度慢；分子乙留在透析袋内，说明其相对分子质量比较大，分子丙比分子乙相对分子质量大，所以分子丙也留在袋内；分子戊比分子甲的分子量大，分子甲可能不存在于沉淀物中；SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中的样品，其电泳迁移率完全取决于分子的大小，分子量相差越大，形成的电泳带相距越远。答案　A6．生物产品的分离、纯化是现代生物技术中一种常见的技术。下列关于物质提取、纯化原理的叙述中，不正确的是(　　)A．采用凝胶色谱法分离果胶酶的原理是蛋白质分子的相对分子质量不同，在色谱柱中的移动速度不同B．使用透析法可以去除样品中相对分子质量较大的杂质C．电泳法是利用样品中各种分子带电性质和数量以及样品分子大小不同，产生的迁移速度不同而实现样品中各种分子的分离D．离心法分离蛋白质的依据是不同大小的分子离心时沉降速度不同解析　本题考查有关物质提取、纯化的原理，意在考查考生的理解能力。透析的原理是小分子能够通过半透膜，利用透析法可以去除样品中相对分子质量较小的杂质。答案　B7．(2022·江苏南通一模)下列有关“血红蛋白提取和分离”的相关叙述中，正确的是(　　)A．用蒸馏水进行红细胞的洗涤，其目的是去除细胞表面杂蛋白B．将血红蛋白溶液进行透析，其目的是去除相对分子质量较大的杂质C．血红蛋白释放时加入有机溶剂，其目的是使血红蛋白溶于有机溶剂D．整个过程不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持血红蛋白的结构解析　红细胞的洗涤用的是生理盐水，其目的是去除血浆蛋白等杂质，有利于后续步骤的分离纯化；而本实验中蒸馏水的作用是涨破红细胞，使血红蛋白释放。将血红蛋白溶液进行透析，其目的是去除相对分子质量较小的杂质。血红蛋白释放时加入有机溶剂，其目的是溶解细胞膜。整个过程不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持血红蛋白的结构。答案　D8．(2022·惠州模拟)PCR(多聚酶链式反应)技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程，请据图分析回答：(1)A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的原理叙述，正确的是________。12\nA．该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键B．该过程用到限制酶破坏磷酸二酯键C．该过程不需要解旋酶的作用D．该过程与人体细胞的过程完全相同(2)C过程要用到的酶是________。这种酶在高温下仍保持活性，因此在PCR扩增时可以________加入，________(需要/不需要)再添加。PCR反应除提供酶外，还需要满足的基本条件有：___________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“94℃—55℃—72℃”温度循环3次，则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占________。(4)如果模板DNA分子共有a个碱基对，其中含有胞嘧啶m个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸________个。(5)PCR中由碱基错配引起的变异属于________。假设对一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配，则扩增若干次后检测所有DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占________。解析　(1)高温所起的作用类似于解旋酶，使双链DNA变为单链。(2)C过程为PCR技术的延伸阶段，当系统温度上升至72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。DNA聚合酶是耐热的，高温下不变性，所以一次性加入即可。(3)PCR技术遵循半保留复制的特点。经过三次循环，共产生23个DNA分子，其中有2个DNA分子含有15N标记。(4)在一个双链DNA分子中，C＋T占碱基总数的一半，故T的数目为a－m，复制10次，相当于新增加了210－1个DNA分子。故需补充T的数目为(210－1)(a－m)。(5)基因中的碱基对改变属于基因突变。对一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配，以后按正常配对方式进行扩增，错配链作模板扩增的都是错误的DNA分子，原正常链扩增得到的DNA分子都是正常的DNA分子，故若干次后检测所有DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占1/2。答案　(1)C(2)DNA聚合酶　一次　不需要　DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种引物，四种脱氧核苷酸，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行(3)12\n(4)(210－1)(a－m)(5)基因突变　9．现代生物学已向两个方向发展，宏观研究的水平为生态系统水平，微观研究的水平为分子水平，对于分子的研究，其物质的提取和分离显得尤为重要。下面是物质提取和分离的相关问题，请回答：(一)DNA分子的提取和分离(1)在提取菜花细胞中的DNA时，采用的研磨法，为什么不能像用鸡血那样，用蒸馏水使其破裂？_____________________________________________________。(2)在提取实验过程中用到两种浓度的NaCl溶液，说明其作用：①2mol/LNaCl溶液：_________________________________；②0.14mol/LNaCl溶液：_______________________________。(3)在整个操作过程中，每100mL血液中加入3g柠檬酸钠的作用是：_________________________________________________。(4)鉴定DNA所用的试剂：_____________________________。(二)血红蛋白的提取和分离(1)在血红蛋白的提取和分离过程中：粗分离、纯化和纯度鉴定时，都会用到缓冲溶液，其作用是_____________________________________________________________________________________。(2)在洗脱过程中，对洗脱液的流速要求稳定的目的是：_____________________________________________________。(三)不同的化学物质，其理化特性不同，提取方法也有所差异，如胡萝卜素不溶于水，易溶于________，因此可以用________方法进行提取。解析　(一)(1)DNA分子提取中理想的材料为富含DNA的细胞，动物中鸡血红细胞具有细胞核，放入蒸馏水中会使细胞涨破释放出DNA，而植物细胞含有细胞壁不能因吸水而涨破。(2)实验过程中两次用到NaCl溶液，初次为2mol/L的NaCl溶液，用于溶解DNA，而0.14mol/L的NaCl溶液会使DNA析出。(3)为了防止凝血现象的发生应加入柠檬酸钠。(4)鉴定DNA所用的试剂为二苯胺试剂。(二)(1)为保持蛋白质的生理活性，防止变性从而用缓冲液保持pH的恒定。(2)洗脱液的流速变化过快，使操作压变化过大，从而使洗脱物质的下降速率变化过大，导致分离纯化不充分。12\n(三)胡萝卜素的化学性质比较稳定，不溶于水，易溶于有机溶剂。因此可以用有机溶剂作萃取剂，以萃取的方法来提取。答案　(一)(1)植物细胞具有细胞壁，不会吸水涨破，只有通过研磨，才能释放出DNA(2)①溶解DNA分子，过滤并除去不溶于NaCl溶液的杂质②使DNA分子析出，过滤并除去溶于NaCl溶液中的杂质(3)防止出现凝血(4)二苯胺试剂(二)(1)维持血红蛋白环境中的pH的稳定(2)维持操作压的稳定(三)有机溶剂　有机溶剂萃取10．(2022·山东理综)辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图。(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的__________和__________过程。(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是__________。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值__________(填“高”或“低”)时，有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时，应采取的灭菌方法是__________。(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是________。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶__________和纤维素酶。(4)提取辣椒素过程中，萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是____________________________________________。解析　(1)由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程称为脱分化，对脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可重新分化出根或芽等器官，这个过程叫做再分化。(2)培养基中常用的凝固剂是琼脂。同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比值大小影响植物细胞的发育方向，生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化；反之，有利于根的分化。培养基应用高压蒸汽灭菌法灭菌。(3)外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。酶解法将愈伤组织分离成单细胞所用的酶是果胶酶和纤维素酶。(4)用萃取法提取植物有效成分时，应在瓶口安装冷凝回流装置，目的是防止加热时有机溶剂的挥发。答案　(1)脱分化(或去分化)　再分化12\n(2)琼脂　低　高压蒸汽灭菌(3)70%　果胶酶(4)防止有机溶剂的挥发11．随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成，人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究时，首先要获得纯度较高的蛋白质。下图是某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的“血红蛋白提取、分离流程图”：请回答下列有关问题：(1)样品处理中红细胞的洗涤要用__________反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是__________，若要尽快达到理想的透析效果，可以__________(写出一种方法)。12\n(3)电泳利用了待分离样品中各种分子的_______________等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。(4)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如上图所示。由图可知携带者有__________种血红蛋白，从分子遗传学的角度作出的解释是____________________________________________________________________________________________________________________。解析　(1)洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水，根据渗透作用原理，将红细胞置于低渗溶液中，红细胞会吸水涨破，释放出血红蛋白。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的小分子杂质；可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩短透析时间，能尽快达到理想的透析效果。(3)由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中会产生不同的迁移速度，从而实现各种分子的分离。(4)根据图示可知，镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白，原因是携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，分别控制合成两种不同的蛋白质。答案　(1)生理盐水　渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)(2)除去小分子杂质　增加缓冲液的量或及时更换缓冲液(3)带电性质以及分子大小、形状(4)2　携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质12．下图是利用PCR技术和电泳技术进行的某一次亲子鉴定结果图谱，请根据图谱和所学知识回答问题。(1)PCR技术能把某一DNA分子片段进行扩增。它是利用了DNA的________原理，通过控制________来控制DNA________与结合。12\n(2)利用PCR技术扩增DNA的过程中还需要________酶的作用，但它必须在相应的________的作用下才能完成对DNA的复制。假若有一段DNA序列为：5′—GTTAACCTTAG—3′3′—CAATTGGAATC—5′所用引物Ⅰ为：5′—GTTA—OH，则引物Ⅱ为：________。(3)图①是把含有21个氨基酸的多肽进行水解，得到的氨基酸混合物进行电泳的结果，故可推知该多肽由________种氨基酸构成。(4)图②为通过提取某小孩和其母亲，以及待测定的四位男性的DNA，分别由酶处理后，生成含有若干DNA片段，并进行扩增得到的混合物，然后进行电泳所得到的一组DNA指纹图谱，请分析：F1～F4中，你认为图②中________是该小孩真正生物学上的父亲。为什么？_______________________________________________。解析　PCR技术是在体外模拟体内DNA复制过程，利用DNA的热变性原理，替代原有的解旋酶的作用，增加了耐高温的DNA聚合酶，但是要提供现成的引物，引物序列和目的基因的两端的碱基互补配对。氨基酸混合物进行电泳时，相同的氨基酸因为相对分子质量和所带电荷数相同，所以在凝胶上只出现1条带，图①所示图谱出现6条带，所以该多肽由6种氨基酸组成。从遗传角度分析，儿子的DNA一半来自父方，一半来自母方，仔细观察图②不难发现，F1～F4中F1、F3、F4不可能是孩子的父亲，C和F2两者之间的DNA指纹图谱相同，所以F2最可能是其父亲。答案　(1)热变性　温度　解旋(2)DNA聚合　引物　5′—CTAA—OH(3)6(4)F2　因为C和F2两者之间的DNA指纹图谱相同教师备用资源1.下列有关生物技术在实践中的应用的叙述，正确的是(　　)A．制葡萄醋的温度要比制葡萄酒的温度高些B．在任何条件下使用加酶洗衣粉洗衣效果都比普通的洗衣粉好C．凝胶色谱法是一种根据不同蛋白质对光的吸收率不同而分离蛋白质的有效方法D．固定化细胞比固定化酶的催化效率高，适用于所有生产过程解析　酵母菌酒精发酵最适的温度为18～25℃，醋酸菌的最适温度为30～35℃。加酶洗衣粉在酶催化的最适温度时，洗衣效果最好。凝胶色谱法是一种根据蛋白质分子大小不同而分离蛋白质的有效方法。固定化细胞固定的是一系列酶，固定化酶固定的是一种酶，两者适用于不同的生产过程。12\n答案　A2．关于影响花药培养的因素的说法，不正确的是(　　)A．材料选取和消毒是花粉植株诱导成功的关键B．选择盛开的或略微开放的花作实验材料C．亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度都对实验有影响D．应选择完全未开放的花蕾作实验材料解析　选择盛开的或略微开放的花作实验材料，花瓣有所松动，微生物有可能侵入到花药，给材料消毒带来困难，故B选项不正确。答案　B3．关于被子植物花粉的形成，下列说法正确的是(　　)A．花粉是由花粉母细胞经有丝分裂形成的B．花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期C．花粉发育经历的小孢子四分体时期与减数第一次分裂的四分体时期含义相同D．花粉母细胞形成花粉粒中的精子是经一系列减数分裂形成的解析　花粉是由花粉母细胞经减数分裂形成的；花粉的发育经历了小孢子四分体时期、单核期和双核期等阶段，小孢子四分体时期指4个单倍体细胞连在一起的时期，而减数分裂的四分体时期是指同源染色体配对后，1个四分体含4条染色单体的时期；花粉粒内的生殖细胞经有丝分裂得到2个精子。答案　B4．下列关于凝胶色谱法的原理及操作不正确的是(　　)A．是利用凝胶把分子大小不同的物质分离开的一种方法B．在洗脱过程中，大分子不能进入凝胶内部而最先流出，而小分子可以进入凝胶内部而流速缓慢，最后流出C．凝胶内部有很微细的多孔网状结构，其孔隙大小与被分离的物质分子的大小无相应关系D．一般情况下，凝胶对要分离的物质没有吸附作用，因此所有要分离的物质都应该被洗脱出来解析　本题考查凝胶色谱法分离蛋白质的原理。凝胶色谱法是根据相对分子质量大小分离蛋白质的有效方法，凝胶是由多糖类化合物构成的，其内部有很微细的多孔网状结构，小分子蛋白质可以进入凝胶内部，路程较长，移动速度慢，而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部，路程较短，移动速度快，因此在洗脱中先分离出。选用不同种凝胶，其立体网状结构不同，孔隙大小不同，因此可分离的分子大小也不同，故应相关。凝胶一般对分离的物质无吸附作用，所有要分离的物质都应该被洗脱出来，这是凝胶色谱法与一般层析法的不同。12\n答案　C5．柠檬油是植物芳香油中的一种，它是一种广谱性的杀虫剂，可杀死蚊子、苍蝇、蟑螂和臭虫等传染疾病的害虫，以及危害粮食、蔬菜的常见害虫，包括幼虫、蛹等，是一种绿色杀虫剂。(1)柠檬油的挥发性________，易溶于________，比重比较________。(2)提取柠檬油常用的原料是柠檬花与柠檬果皮，嫩的花朵在蒸馏过程中，精油易被水蒸气分子破坏，所以可采用________法。柠檬果皮中精油的提取适宜采用________法，此种方法是通过________将液相从固液两相混合物中分离出来，必经步骤为：水洗→浸泡→清洗→装料→压榨和喷淋→糊状压出液→→高速离心→静置分层→分液→柠檬精油①A是________，目的是______________________________。②B是________，目的是______________________________。③C过程为________，目的是__________________________。④实验过程中浸泡柠檬果皮后，需用清水洗涤，其目的是________。(3)采用柠檬油作为杀虫剂，可以解决其他杀虫剂给人类带来的隐患，其突出的优点是________________、________________。(4)从生产绿色食品的要求出发，写出防治害虫的三种方法：________________、________________、________________。解析　(1)(2)水中蒸馏可能发生原料的焦糊问题，而且可能使某些有效成分高温水解，凡存在上述问题的应考虑萃取法或压榨法。用压榨法从柠檬果皮中提取柠檬油时，应用石灰水充分处理，以提高出油率，防止压榨时滑脱等。为了使油与水易分离，还应加入小苏打和硫酸钠。(3)柠檬油作为一种天然的杀虫剂有其优点：对人、畜无毒，对植物无毒，不污染环境。(4)防治害虫的方法可结合其他生物学知识来解答，其方法较多，如利用生物天敌防治，利用性外激素干扰其交尾或诱捕，运用生物工程如基因工程或诱变育种培育抗虫作物品种等。答案　(1)强　有机溶剂　轻(2)萃取　压榨　机械压力①石灰水　破坏细胞结构，分解果胶，防止压榨时果皮滑脱，提高出油率②0.25%的小苏打和5%的硫酸钠　使精油易与水分离③过滤　除去固体物和残渣④除去石灰水(3)对人、其他动物、植物均无毒性　减少对环境的污染12\n(4)利用天敌进行生物防治害虫　运用生物工程培育抗虫作物品种　利用激素影响昆虫的发育12