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- 2021-05-13 发布
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高考生物第二轮专题复习 (下,共6套)
专题11 生态系统的保护和生态工程
一、高考要求
内 容
等级要求
A
B
C
1.生态系统的保护
人口增长对生态环境的影响
全球性生态环境问题
生物多样性保护的意义和措施
2.生态工程
生态工程的原理
生态工程的实例
√
√
√
√
√
二、知识建构
三、考点分析
该部分内容出自教材必修3第6章和选修3的专题6生态工程。与旧教材相比,生态工程专题为新课标教材中新出现的内容,所以本专题将是2008高考的重点考查内容,应引起足够的重视。题型变化是简答题所占分值增加,难度也相应增加,因为本专题涉及许多社会关注的热点、焦点问题,这样也要可以提醒人们要关心地球,关心与人类友好相处的各种生物,关心周围的环境。
在学习的过程中,重点掌握生态工程遵循的五项基本原理,结合课本给出的案例,通过案例理解原理,通过原理分析讨论案例。生态系统的基本原理,包括生态学、系统学和工程学的原理。其中前四个原理可结合必修模块第5章《生态系统及其稳定性》中的内容来学习,而系统学和工程学原理,应计算机网络结构示意图,重在理解“结构决定功能”,“总体功能大于部分之和”。
在2008高考中要注意以下几个命题趋势:
⑴重视考查生态工程的基本原理。这是运用生态工程基本原理设计生态工程实例、解决环境问题的基础。
⑵重视考查生态工程原理与生产、生活实际的联系。运用生态工程原理去指导生产、生活和社会发展中遇到的有关问题。如生态农业的设计等,要重视它的实用性和社会价值。
⑶关注与生态学有关的社会热点问题。如党在十七大报告中指出:“建设生态文明,基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式。”十七大报告首次提出生态文明,这些热点问题应引起我们足够的重视。
⑷重视与其他专题的联系。随着现代生物技术的发展,人们已经将更多的成果应用于生态工程建设中,例如,基因工程中,抗虫、抗病转基因植物的种植减少了农药的使用,保护了生态环境等;细胞工程中组织培养技术的应用,对城市环境的综合治理也起到重要作用;酶工程的原理可以帮助学生理解沼气工程中对菌群的控制。
四、典例解析
例1.(07•广东)“猪一沼一茶”是华南山地丘陵地区常见的生态农业模式,由种植(茶树)、养殖(猪)、农户(人)和沼气生产(微生物)四个子系统构成。该生态农业模式( )。
A.是由茶树、猪、人和微生物组成的生态系统
B.实现了物质和能量在系统中的多级循环利用
C.使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环
D.注重系统内部的自身调节作用,不需要外部投入
【答案】C
【解析】本题考查的知识点是生态系统的结构与功能和生态工程的基本原理,生态系统是生物群落与无机环境的有机结合体,生态系统中的物质可以多级循环利用,但能量流动是单向不循环和逐级递减的,生态农业就是运用了以上生态学原理使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环。此外生态系统还是一个开放的系统,它总是与外界进行物质、能量与信息的交流,不断有能量和物质的进入和输出,对于生态农业而言,还必须有人力的介入。
例2.(07•广东)为了解决粮食生产和环境保护问题,实现农业可持续发展,当前科学、有效的途径是( )。
①合理开发海洋,寻找新的粮食资源②控制人口增长,协调人与自然和谐发展
③增加化肥和农药的使用,提高作物产量④开荒辟地,围湖造田,扩大粮食种植面积
⑤利用现代生物技术,培育具有较高光合效率的作物品种
A.①②③B.①②⑤C.①③④D.③④⑤
【解析】本题考查的知识点是人口增长对环境的影响和生态农业、生态工程的有关知识点。“可持续发展”的战略思想是指经济发展不仅要满足当代人的需要,还要不危害后代人的发展能力;生态利益应和社会利益与经济的增长协同考虑。增加化肥和农药的使用提高作物产量的同时又造成严重的农产品污染和环境污染,而开荒辟地、围湖造田扩大粮食种植面积的同时又破坏了生态环境甚至导致洪涝灾害等问题。
【答案】B
例3.(07•广东)目前,一些地区采用人工浮床(如下图)治理水体污染。人工浮床净化水体的机理包括( )。
A.植物吸收水中悬浮物,提高水体透明度
B.植物吸收水中的N03― ,PO43―等,降低水中氮、磷等含量
C.浮床遮光,抑制浮游藻类的生长繁殖,防止水华发生
D.浮床下方水体氧浓度升高,减少微生物种类和数量
【解析】A错误,“植物吸收水中悬浮物,提高水体透明度”不符合生物学原理。D错误,如果“浮床下方水体氧浓度升高”“微生物种类和数量”应该增多。
【答案】BC
例4.(07•四川)在社会主义新农村建设中,四川某地通过新建沼气池和植树造林,构建了新型农业生态系统(如图所示)下列有关叙述不正确的是( )。
A.该生态系统中,处于第二营养级的生物有人和家禽家畜
B.该生态系统中,人的作用非常关键,植物是主要成分
C.该生态系统的建立,提高了各营养级间的能量传递效率
D.沼气池的建造和植树造林,提高了该生态系统的稳定性
【解析】新型的农业生态系统的建立仅仅是实现了能量的多级利用,但还是人工建立的生态系统,它的稳定性与自然的生态系统相比还是要差些,在人工建立的生态系统中,人的作用是非常关键,离开了人的作用,生态系统就会崩溃,而在一个生态系统中,生产者和分解者是必不可少的两个因素,生产者为消费者提供食物的来源,分解者把生产者的残枝和落叶以及消费者的排遗物分解,为生产者进行光合作用提供原料。所以植物是主要成分,也提高了生态系统的稳定性,人和家禽家畜都可以农作物为食,是第二营养级的生物 ,该生态系统的建立,不能提高各营养级的能量传递效率,可以实现能量的多级利用。
【答案】C
例5. (07•扬州调研)“稻田养鱼”这种养殖方式近年来在我市许多地方得到推广,在稻田生态系统中.虽有危害水稻的病菌、害虫和杂草.但鱼的活动可起到除虫、松土和增氧的作用,最终取得稻、鱼双丰收,大大增加了农民的收人。此外,在遭遇虫害时,一些水稻会释放某些物质,吸引害虫的天敌并消灭之,从而维持生态系统的稳定。
根据上述材料,回答下列问题:
⑴在稻田生态系统中,种间关系有__________________________(至少写出两种)。
⑵水稻和鱼在生态系统成分中分别属于__________________________。
⑶在生态系统信息传递过程中.水稻通过________________信息引来天敌,防治害虫。
⑷若发现稻田中某杂草具有药用价值,则说明生物多样性具有_____________价值。
⑸画出稻田生态系统的能量流动图(不考虑与人的联系)。
(注意:在图中用箭头表示能量流动方向,在方框中写出具体生物,在横线上写出相应生理过程的名称)
⑹近年来我国许多地区运用生态学原理,建立了各种生态农业生产体系。试述发展生态农业的优点。
【解析】立意:考查考生对生态系统基本知识的掌握,考查构建知识网络、运用分析与归纳等方法从材料中获取信息、运用图表精确表达有关生态学现象的能力,正确理解生态学的基本原理、运用所学生态学知识指导农业生产实践的能力。
【答案】⑴捕食、竞争、寄生 ⑵生产者和消费者 ⑶化学 ⑷直接使用
⑸见下图
⑹
能量多级利用和物质循环再生(无污染、低成本,提高能量利用率)
五、随堂练习
1.下列关于人口数量与环境关系的说法,正确的是( )
A.人口数量增多通过对资源的需求量加大,给环境带来巨大压力
B.人口自然增长取决于人口生育率和死亡率的变动
C.环境对人口数量的影响主要是通过影响出生率和死亡率来实现的
D.农业的出现和发展时期,由于人口数量不是很多,人口对环境没有破坏
2.下列关于人口与可持续发展关系的叙述,不正确得到是( )
A.控制人口数量,提高人口素质,是我国实施战略的重要条件
B.控制人口增长,提高人口质量,要把计划生育工作放到重要位置
C.目前我国人口太多,不可能实施可持续发展战略
D.专家预测,到2032年前后,我国将出现人口高峰,将达到14.7亿人左右
3.下列不属于生态工程建设目的的是( )
A.对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善
B.防止环境污染
C.单纯追求粮食产量
D.促进人类社会和自然环境的和谐发展
4.下列关于我国生态工程与西方国家生态工程的比较,正确的是( )
①西方国家的生态工程以治理环境污染和恢复破坏的生态系统为主要目标,我国的生态工程则以经济和社会效益为主要目标 ②西方国家的生态工程应用范围比我国小 ③我国的生态工程难以像西方那样,设计出标准化、易操作的生态工程样板
A.①②③ B.② C.③ D.②③
5.下图是“无废弃物农业”物质和能量流动图,该图所体现的主要生态工程原理是( )
A.物种多样性原理 B.整体性原理 C.物质循环再生原理 D.协调与平衡原理
6.生物多样性的间接使用价值是指( )
A.具有重要的科研价值B.具有巨大的潜在使用价值
C.具有重要的生态功能D.具有重要的美学价值
7.实现循环经济的最重要的手段之一是( )
A.大力发展”石油农业” B.生态工程 C.清除污染物 D.禁止产出污染物
8.单一的人工林比天然混合林的稳定性低,容易遭受害虫危害,这体现了生态工程的什么原理( )
A.物质循环再生原理B.协调与平衡原理C.物种多样性原理 D.系统整体性原理
9.协调与平衡原理主要指( )
A.生物与环境的适应及环境对生物的承载力 B.系统各组分之间要有适当的比例关系
C.自然系统、经济系统、社会系统协调统一 D.物质循环和能量流动协调统一
10.下列说法正确的是( )
A.系统学和工程学是生态学的一个分支
B.生态工程主要运用了系统学中的系统的结构决定功能的原理
C.生态工程的整体性原理主要指生物与环境、生物与生物之间是不可分割的
D.物种多样性原理要求引种的生物种类越多越好
11.下列哪项叙述完全符合生态经济( )
①建立“原料—产品—原料—产品”的无废料生产体系 ②在资源不增加甚至减少的条件下实现经济增长 ③在经济产出不变甚至增加的条件下,向环境排放的废弃物大大减少 ④先生产后治理,提高经济效益
A.①② B.①②③ C.②③ D.②③④
12.根据下图说明我国现有的生产模式严重违反了什么生态工程原理( )
A.整体性原理 B.协调与平衡原理
C.系统的结构决定功能原理 D.物质循环再生的原理
13.我国西北土地沙化和盐渍化非常严重,原因有多种,其中一个主要原因是超载放牧,导致草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理( )
A.系统整体性原理 B.协调与平衡原理 C.物种多样性原理 D.整体性原理
14.下列有关物种多样性的叙述错误的是( )
A.物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性
B.生物多样性程度高,各类生物的生存机会多
C.生物种类越繁多,引起病虫害的几率越大
D.生物种类繁多,可以在有限的资源条件下,提高系统的生产力
15.在进行林业工程建设时,一方面要号召农民种树,另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题,如粮食、烧柴以及收入等问题。以上做法依据的生态工程原理是( )
A.系统整体性原理B.整体性原理
C.系统结构决定功能原理 D.以上都不是
16.下图为我国长江三角洲、珠江三角洲一带的桑基鱼塘模式图,该模式把很多单个生产系统通过优化组合,有机地整合在一起,成为一个新的高效生态系统,大大提高了系统的生产力。这种模式所依赖的主要原理是( )
A.整体性原理 B.协调与平衡原理
C.系统的结构决定功能原理 D.物种多样性原理
17.下列关于生态工程建设的叙述正确的是( )
A.窦店村综合发展型生态工程是一个样板,各地可以照搬
B.在进行生态工程建设时,应根据实际,因地制宜
C.不同的生态工程体现的原理完全相同
D.生态工程建设目的只在于恢复生态
18.农村综合发展型生态工程的优点包括( )
①能量的多级利用 ②物质循环再生 ③废物资源化 ④生物相互依存,体现了整体性 ⑤做到了生态、经济和社会效益三结合
A.①② B.①②③ C.①②③④⑤ D.①②④⑤
19.下列关于小流域综合治理生态工程的叙述,错误的是( )
A.该工程的主要目的是治理小流域的水土流失问题
B.该生态工程运用了整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理以及工程学原理
C.该生态工程针对不同的地形采取不同的措施
D.该生态工程做到了经济效益与生态效益相统一
20.下列引起荒漠化的因素中,按其影响力由大到小排列,正确的是( )
①不合理利用水资源 ②过度樵采 ③过度放牧 ④盲目开垦
A.①→②→③→④B.③→①→④→②
C.③→②→①→④D.①→④→③→②
21.下列哪些属于湿地生态系统的生态效益( )
①蓄洪防旱,调节区域气候 ②控制土壤侵蚀,自然净化污水 ③鸟类的栖息地 ④工业用水的资源
A.①② B.②③ C.①②③ D.①②③④
22.下列关于湿地生态恢复工程的叙述错误的是( )
A.该工程采用工程和生物措施相结合的方法
B.要建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰
C.对湿地的恢复,只注意退耕还湿地或建立自然保护区就可以
D.湿地的恢复除利用生物工程手段外,还要依靠自然演替机制恢复其生态功能
23.下列有关矿区废弃地的危害的叙述错误的是( )
A.造成了土体、土壤的破坏 B.阻碍植被的生长
C.可能产生严重的重金属污染 D.对现今生存的生物无多大影响
24.在矿区生态环境的恢复工程中,关键的措施是( )
A.人工制造表土 B.特殊隔离 C.土壤侵蚀控制 D.植被恢复
25.城市环境问题不包括( )
A.过量的垃圾 B.噪声污染 C.城市绿化 D.大气污染
26.城市环境生态工程中,不应采取的措施是( )
A.注意城市规划和布局 B.推广”环境友好技术”
C.禁止燃烧含硫燃料 D.进行废弃物的资源利用
27.生态工程建设的目的是遵循自然界物质循环的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止______________,达到________________和______________的同步发展。生态工程所遵循的基本原理有_________________、________________、_________________、_______________、__________________________。
28.珠江三角洲的农民充分利用自然条件,建立了该地特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘。根据下图回答问题:
(1)这种人工生态系统最基本的生物因素是__________________。要使它长期稳定发展,除了有稳定的___________来源,各种生物要_________________。
(2)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量_______________;其能量利用效率高的原因是其在营养结构上具有_________________的特点。
(3)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过_____________的作用可被桑基、蔗基所利用。蚕粪中的氨经过_____________的作用,形成了______________,被植物利用。
(4)概括地说,该生态系统功能的维持,取决于它的_______________________________。
(5)该生态系统把桑基鱼塘与蔗基鱼塘有机地组合在一起,优化了系统结构,遵循___
_______________原理。
29.右图为窦店村综合发展生态工程示意图。请据图回答:
(1)该工程主要运用了哪些生态工程的基本原理?__________________________________________________________________。
(2)这一生态系统的结构和功能有哪些特点?
____________________________________________________________________________。
(3)蓝绿萍的代谢类型是______________,在生态系统中的地位是_______________。
六、能力拓展
30.“石油农业”是指大量施用化肥、农药,使用机械的农业生产方式。由于需要大量的石油、煤、天然气等作为原料或动力而得名。该生产模式的缺点不包括( )
A.高投入 B.高污染 C.不符合可持续发展 D.高产出
31.生态经济所遵循的主要原则和实现的重要手段分别是( )
A.循环经济和生态工程 B.整体性原则和生态工程
C.循环经济和工程学手段 D.无污染原则和生态工程
32.生态系统内即使某个物种由于某种原因而死亡,也会很快有其他物种占据它原来的生态位置,从而避免了系统结构或功能的失衡。这体现了生态工程的什么原理( )
A.协调与平衡原理 B.物种多样性原理
C.物质循环再生原理 D.整体性原理
33.在植树造林工程中,应当特别注意运用的生态工程原理是( )
A.物种多样性原理和整体性原理B.协调与平衡原理和物种多样性原理
C.协调与平衡原理和物质循环再生原理 D.系统工程学原理
34.传统经济发展模式存在的问题是( )
①不注重生态环境的保护 ②没有考虑生态成本 ③往往造成生态环境的破坏 ④注意了物质的分层多级利用
A.①②B.②③C.②③④ D.①②③
35.豆科植物和固氮菌互利共生,当把它们分开时,两者的生长都要受到损害,这体现了生态工程的什么原理( )
A.系统结构功能的原理 B.整体性原理 C.系统整体性原理D.协调与平衡原理
36.我国西北地区最近采用扎草方格阻止沙丘移动的方法,取得较好的效果。这体现了草原生态系统的什么生态作用( )
A.畜牧业的重要生产基地B.调节大气温度C.吸收固定CO2D.防风固沙
37.“小流域综合治理”的综合体现在( )
A.改变单纯造林、蓄水、减沙等工程模式,同时注重生态效益和经济效益
B.采用多种植物进行生态工程恢复
C.运用了多种生物措施
D.运用了生态工程的整体性原理
38.“小流域”是指( )
A.面积在3~50km2的小的水域 B.小的河流
C.河流各级支流的集水区域 D.小的湖泊
39.小流域综合治理生态工程运用的原理包括( )
①物质循环再生原理 ②协调与平衡原理 ③整体性原理
④工程学原理 ⑤物种多样性原理
A.①②③④⑤ B.②③④ C.①②③④ D.②③④⑤
40.大区域生态系统恢复工程主要的治理对象为( )
A.山甸 B.草原 C.荒漠 D.湖泊
41.“三北防护林工程”建设中注意了以下两个问题;(1)考虑到树种的生态适应性问题:(2)考虑到树种多样性问题。这分别体现了生态工程的哪些原理( )
A.系统学原理和物种多样性原理B.协调与平衡原理和物种多样性原理
C.整体性原理和物种多样性原理D.物种多样性原理与整体性原理
42.下列哪项被联合国环境规划署授予”全球500佳之一”( )
A.退耕还林还草工程 B.湿地生态恢复工程
C.“三北”防护林生态工程 D.城市环境生态工程
43.下列哪项生态系统对于蓄洪防旱具有非常重要的作用( )
A.小流域综合治理生态工程B.湿地生态系统
C.草原生态系统D.森林生态系统
44.下列对城市垃圾的处理办法不妥当的是( )
A.垃圾进行分类处理,并实现垃圾资源化利用
B.改露天放置为掩埋处理,地表种植植物
C.利用热解方法使垃圾分解
D.垃圾堆放在一块,通过微生物自然分解
45.下列关于“生物圈2号”实验的叙述错误的是( )
A.建立“生物圈2号”的目的是制造一个人工模拟的生命支持系统
B.“生物圈2号”中设置了生产者、消费者、分解者三大功能类群
C.“生物圈2号”完全模拟地球条件
D.“生物圈2号”实验的失败,使人们认识到与自然和谐共处的重要性
46.在生态工程建设中,注重生物多样性原理的主要意义是( )
A.提高生态系统的抵抗力稳定性,为各类生物的生存提供多种机会和条件
B.提高生态系统的恢复力稳定性,为各类生物的生存提供多种机会和条件
C.保持生态系统内各种群的密度固定不变
D.单纯追求农业或林业的最大产量
47.珊瑚虫与藻类共生,提高了珊瑚礁生态系统的生产力,其原理是( )
A.系统结构决定功能原理B.整体性原理
C.系统整体性原理 D.协调与平衡原理
48.造成水体富营养化的污染属于( )
A.点源污染 B.非点源污染
C.点源污染和非点源污染 D.二者都不是
49.造成湿地破坏的主要原因是( )
A.干旱B.土壤侵蚀 C.气候变劣D.人类的排水和围垦
50.矿区废弃地对生态系统的负面影响包括( )
①造成土体、土壤、植被的破坏 ②极端恶劣的土地条件会阻碍植被的生长
③影响土地景观④可能产生严重的重金属污染
A.①② B.③④C.①②③④ D.①②③
51.《四千年的农民》一书中记载了中国农民几千年来的耕作方法:积极种植能够固氮的豆科作物,以及收集一切可能的有机物质,包括人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥、炕土、老墙土以及农产品加工过程中的废弃物等,采用堆肥和沤肥等多种方式,把它们转变为有机肥料,施用到农田中。这种做法的优点是( )
①改善了土壤结构 ②培育了土壤微生物
③实现了土壤养分的循环利用 ④改变了土壤酸碱性
A.①②B.①②③ C.①②③④ D.②③
52.据下图判断,下列叙述不符合生态学原理的是( )
A.物质经过多级利用,实现了良性循环
B.每一级生产环节都获得产品,提高了生态经济效益
C.由于食物链延长,能量逐级损耗,系统总能量利用效率降低
D.由于各级产物都可以利用,减少了废物和污染
53.“生物圈2号”实验失败的直接原因主要是( )
①温度失调 ②CO2含量增高 ③O2含量减少 ④生物群落不全
A.①② B.②③ C.①②③ D.①②③④
54.下列哪项不是西方发达国家生态工程建设的主要目的( )
A.治理环境污染 B.使破坏的生态恢复 C.注重经济效益 D.注重生态效益
55.阅读下列资料,回答下列问题:
生态农业是21世纪农业发展的方向,它遵循可持续发展的原则,以不危及后人发展为前提,在人类生产活动干预下,用科学的发展观,获取生物群体共生,生态和谐,质量安全,优质高效的农业生产载体,也可称为人工生态系统。生态农业建设的核心是:整体、协调、循环、再生、增效。面对整个国土进行科学规划,协调农业各业并使农业生产过程中的技术整合、生产与加工并重,销售与市场对接;循环是投人与产出及生产过程中物质、能量的良性利用;再生是向附加值递进;增效是指经济、生态、社会综合效应的可持续发展。
(1)生态农业以________________理论为依据,以_____________协调发展为前提,在一定区域内,因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。生态农业以保持生态系统内的______________为主导思想,促进物质在系统内循环和重复使用,以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益。
(2)生态工程应在_______________、_____________、_______________和_____________等方面取得最佳效果并达到预期目标。
56.阅读下列材料,回答问题:
“绿色”的含义除了包括城市绿化、绿色生活方式与消费理念外,还应包括尊重自然、珍惜生命,追求天人合一的生态伦理道德等。“绿色城市”需要从我做起,从身边的小事做起。
(1)近年来城市的绿地总面积和人均绿地面积在逐年上升。你认为大量引进非本地树种、草种,可能会产生的后果是。保护生物多样性应在、、3个层次上采取保护战略和保护措施。
(2)垃圾实在是被人们放错了地方的资源,实现垃圾的“减量化、资源化和无害化”是绿色城市的重要标志之一。下图是垃圾资源化、无害处理的一种方案,此方案中①、②过程需要每一位市民的参与,具体做法是。④、⑤过程利用的生物属于生态系统的何种成分?。从对资源的充分利用角度看,④、⑤途径优于③途径的原因是。
(3)下表是五个种群在一个相对稳定的水域生态系统中所含有的总能量和污染物X的平均浓度。已知水中X的质量浓度为0.003mg/L请分析说明:
①处于本生态系统第一营养级的生物种群是。
②若每一种生物都可被相邻的下一个营养级的所有生物捕食,请你绘出这个生态系统最简单的营养结构。
57.下图表示某地农林牧渔生产体系初级模式的生态系统图解。分析回答下列问题:
(1)若考虑鱼池生态系统,该生态系统中的非生物物质和能量主要包括____________等。从生态系统类型上划分,该生态系统属于____________生态系统。
(2)若考虑森林生态系统,该生态系统中的主要特点之一是_______________能够长期处于较稳定的状态。
(3)生态农业设计是生态农业建设实施的前提和依据。某研究性课题小组在分析调查当地农业生产实际情况的基础上,设计了一个良性循环的农业生态系统。假若你是该小组的成员,你认为这个设计应包括哪些方面的内容?
专题11 生态系统的保护和生态工程
1.A 2.C 3.C 4.D 5.C 6.C 7.B 8.C 9.A 10.B 11.B 12.D 13.B 14.C 15.B 16.C 17.B 18.C 19.B 20.B 21.C 22.C 23.D 24.A 25.C 26.C
27.环境污染 经济效益 生态效益 物质循环再生原理 物种多样性原理 协调与平衡原理 整体性原理 系统学和工程学原理
28.(1)生产者和分解者 能量 保持相对稳定 (2)尽量多地流向对人类最有益的部分 食物链短 (3)分解者 硝化细菌 硝酸盐和亚硝酸盐 (4)生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长时间保持动态平衡 (5)系统结构决定功能
29.(1)物质循环再生、整体性、物质多样性原理 (2)以沼气工程为核心,农林牧副渔业全面发展,增加了劳动力就业机会,促进了经济发展,降低了环境污染,促进了农村的可持续发展 (3)自养需氧型 生产者
30.D 31.A 32.B 33.B 34.D 35.C 36.D 37.A 38.C 39.D 40.C 41.B 42.C 43.B 44.D 45.C 46.A 47.C 48.C 49.D 50.C 51.B 52.C 53.C 54.C
55.(1)生态学、环境与经济、生态平衡(2)经济、社会、生态、环境
56.(l)本地物种的生存受到威成胁 基因 物种 生态系统
(2)将生活垃圾分类处理 分解者 除了利用了有机垃圾中的熊且外,还充分地分层次多级利用了垃圾中的物质、减少环境污染
(3)①甲和乙 ②如右图。
57.(1)阳光、热能、空气、水分和无机盐 湿地 (2)种群的密度和群落的结构及功能 (3)①研究设计合理的食物链组成或合理巧接食物链;②实现生态系统中能量的多级利用;③实现生态系统中物质循环再生或实现可持续发展或”原料—产品—原料—产品”;④设计合理的生态系统营养结构或物质循环和能量流动,提高抵抗力稳定性;⑤提高整个系统的总体功能和综合效益;⑥绘制出生态系统的结构模式图;⑦写出设计报告。
专题12 基因工程和细胞工程
一、高考要求
内容
等级要求
A
B
C
基因工程的诞生
基因工程的原理及技术
基因工程的应用
蛋白质工程
√
√
√
√
植物的组织培养
动物的细胞培养与体细胞克隆
细胞融合与单克隆抗体
√
√
√
基因工程的基本操作程序
基因表达载体的构建(基因工程的核心)
基因表达载体的组成
目的基因
启动子
终止子
标记基因
目的基因的获取
目的基因:指编码蛋白质结构基因
方法
从基因文库中获取
人工合成
利用PCR技术扩增目的基因
将目的基因导入受体细胞
方法
导入植物细胞的方法
导入动物细胞的方法
导入微生物的方法
目的基因的检测和鉴定
检测
鉴定
限制性内切酶(分子手术刀):来源、功能、切割后的DNA末端
DNA连接酶(分子缝合针):种类、功能
基因进入受体细胞的载体(分子运输车):条件、种类
DNA重组技术的基本工具
基因工程的应用
转基因植物
转基因动物
基因工程药物
蛋白质工程的崛起
基因工程
二、知识建构
细胞的全能性:概念、原因、大小
植物细胞工程
过程:外植体→愈伤组织→胚状体→植物体
脱分化:形成愈伤组织
再分化:植物细胞选择性表达,形成胚状体
特点:子代与亲代性状高度遗传
植物组织培养
去细胞壁:纤维素酶、果胶酶
诱导剂:PEG
融合完成的标志:新细胞壁的形成
过程:原生质体融合+组织培养
植物体细胞杂交
诱导剂:PEG、灭活病毒
动物细胞融合
主要应用:单克隆抗体
微型繁殖
作物脱毒
人工种子
植物细胞工程的实际应用
植物繁殖的新途径
单倍体育种
突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
动物细胞工程
动物体细胞核移植技术和克隆动物
动物细胞培养
核移植技术和克隆动物的概念
动物体细胞核移植技术的过程
动物体细胞核移植技术的应用前景
动物体细胞核移植技术存在的问题
细胞工程
三、考点分析
有关基因工程的备考,高考中可能涉及到本考题的热点问题,有如下几个方面:
1.基因工程的基本步骤:目的基因的获取、基因表达运载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因表达的检测与鉴定几个步骤。
2.转基因技术的应用:(1)转基因动植物,如抗虫、抗病、抗逆、抗除草剂,抗倒伏的植物;产肉、产蛋量高、生长快、耐粗饲料的动物;此外,转基因动物为人类异体器官移植提供了可能。(2)基因药物:如人造胰岛素、人造生长激素、溶血栓的尿激酶原等。(3)基因治疗:美国对复合型免疫缺陷症的治疗;糖尿病的治疗:许多科学家希望利用基因工程手段将正常的合成胰岛素基因导入患者体内,并准确表达,以此来修复或替代失去正常功能的胰岛B细胞,从而维持机体血糖平衡。
3.蛋白质工程与基因工程的区别:
蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系,利用基因工程的手段,按照人类自身的需要,定向地改造天然的蛋白质,甚至创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质工程自诞生之日起,就与基因工程密不可分。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内,并在其中进行表达,它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。蛋白质工程则更进一步。它可以根据对分子预先设计的方案,通过对天然蛋白质的基因进行改造,来实现对它所编码的蛋白质进行改造。因此,它的产品已不再是天然的蛋白质,而是经过改造的、具有了人类所需要的优点的蛋白质。天然蛋白质都是通过漫长的进化过程而形成的,而蛋白质工程对天然蛋白质的改造,好比是在实验室里加快了进化的过程。
有关细胞工程,高考中可能涉及到的考点有如下几个方面:
4.理解细胞全能性的概念,把握细胞全能性的特点:细胞全能性是指生物体的细胞具有形成完整个体的潜能的特性。受精卵、生殖细胞和已分化的体细胞均具有全能性。生物体的细胞具有全能性的根本原因是细胞内含有形成完整个体所需的全套基因。同一个体的每一个已分化的体细胞都由受精卵经有丝分裂而来,体细胞核内基因与受精卵一样,因此都具有全能性。分化的体细胞之所以没有表达出全能性,是因为基因选择性表达。在离体和适当的条件下,分化的体细胞也能表达其全能性。全能性表达的难易程度:受精卵>生殖细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞。
5.植物组织培养操作的特点:
(1)选择外植体时,由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异。花和幼嫩的组织脱分化较为容易,而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。另外制备外植体时应选取有形成层的部分,因为形成层细胞易脱分化。
(2)消毒。植物组织培养要想取得成功,必须有效防止细菌等的污染。因为如果培养基上有细菌等微生物存在时,它们比植物细胞生长、繁殖得更快,而且它们会产生毒素,使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌,并且要求无菌操作。
(3)光照。离体的植物细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时,需避光处理。愈伤组织再分化形成植物幼苗时,需光照处理。
(4)激素调控:生长素含量高于细胞分裂素时,主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成;当细胞分裂素的效应高于生长素时,主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。
6.植物体细胞杂交杂种细胞的筛选和培养:以烟草与大豆细胞融合为例。烟草与大豆的原生质体融合后,将原生质体转移到适当的培养基上培养,使原生质体再生出细胞壁。这时,在细胞混合物中,不仅有烟草-大豆细胞,还有烟草细胞、大豆细胞、烟草-烟草细胞、大豆-大豆细胞,因此需要对杂种细胞进行筛选。得到烟草-大豆细胞后,再通过植物组织培养技术,培育杂种植株。
7.微型繁殖与无性生殖:微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,实际上是无性生殖的一种。在繁殖的过程中,细胞进行有丝分裂,因此亲、子代细胞内DNA相同,具有相同的基因,因此能保证亲、子代遗传特性不变。利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。
动物血清、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素
剪碎、胰蛋白酶、
动物胚胎或幼龄动物器官、组织
单个细胞
细胞悬浮液
50代细胞
……
细胞株
细胞系
原代培养
传代培养
8.微型繁殖与作物脱毒、人工种子、单倍体育种:作物脱毒、人工种子、单倍体育种的培育过程均有采用微型繁殖的技术。作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒(的如茎尖、根尖),才能繁殖出无毒的幼苗。人工种子采用的还是微型繁殖的技术,但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽,包上人工种皮就可形成人工种子。人工种子与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状,另外还可不受气候、季节和地域的限制。单倍体育种的优点是后代无性状分离,后代都是纯合子,能够稳定遗传,明显缩短育种年限。单倍体育种从本质上说属于有性生殖,这一点与微型繁殖有所区别。但单倍体育种首先要进行花药离体培养,采用还是微型繁殖的技术,然后用秋水仙素处理,获得纯合子。
9.动物细胞培养的过程
10代细胞
10.动物细胞培养与植物组织培养的区别:动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处,也有许多不同点。一是它们用的培养基不同,植物组织培养用的一般是固体培养基,而动物细胞培养用的一般是液体培养基。第二是它们的培养基的成分不同。动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素,另外还有动物血清。植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分,如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物,没有动物血清。第三是植物组织培养最后一般得到新的植物个体,而动物细胞培养因为动物体细胞一般不能表达其全能性,因此得到的是同一种的细胞。
11.把握动物体细胞移植的特点:动物体细胞移植依据的原理还是细胞的全能性,与植物组织培养一样属于无性生殖。虽然细胞核内具有发展成为一个完整个体所需的全套基因,但动物体细胞分化程度较高,因此很难表达全能性。卵细胞体积大,易于操作,含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。将体细胞核移植入去核卵细胞内,既保证了重组细胞的完整性,又能刺激体细胞核表达其全能性,发展成为一个新的个体。动物体细胞移植产生的新个体的亲本有三个:体细胞核供体、卵细胞细胞质供体、代孕母体。新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样,因此新个体性状与体细胞核供体基本相同。卵细胞细胞质中也有少量的DNA,新个体性状与卵细胞细胞质供体有一些地方相同。代孕母体没有为新个体提供遗传物质,新个体性状与代孕母体基本没有联系。
12.动物细胞融合与植物体细胞杂交的异同:
比较项目
细胞融合的原理
细胞融合的方法
诱导手段
用途
植物体细胞杂交
细胞膜的流动性
用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合
离心、电刺激、振动、聚乙二醇(PEG)诱导
克服远源杂交不亲和,获得杂种植株
动物细胞融合
细胞膜的流动性
用胰蛋白酶使细胞分散后诱导细胞融合
除应用植物细胞杂交手段外,还有用灭活病毒诱导
制备单克隆抗体
13.单克隆抗体的应用:单克隆抗体可以作为诊断试剂,准确识别各种抗原物质,与抗原的特异性结合具有准确、高效、简易、快速的特点。单克隆抗体还可以用于治疗疾病和运载药物:主要用于治疗癌症。单克隆抗体作为载体,运载抗癌药物,形成“生物导弹”,准确杀伤癌变细胞。
四、典例解析
例1.科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达,使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸,结果大大提高β-干扰素的抗病性活性,并且提高了储存稳定性,该生物技术为
A、基因工程 B、蛋白质工程 C、基因突变 D、细胞工程
解析:基因工程是通过对基因的操作,将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体,原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产或或生活需要。本题中合成的β干扰素不是天然的,因此,属于蛋白质工程。答案B
例2.(07•江苏)很久以前科学家在土壤中发现了某种细菌能制造一种对昆虫有毒的蛋白质,当时许多人就想把编码这一蛋白质的基因(抗虫基因)转移到农作物中,以降低昆虫对农作物造成的危害。20世纪90年代,美国科学家采用基因工程技术首次培育出抗虫玉米新品种。下图为这一转基因玉米的主要培育过程。
(1)获得特定目的基因的途径除了从该细菌中直接分离抗虫基因外,还可以。将目的基因与运载体结合时必须用酶和DNA连接酶。在基因工中,常用的运载体有等,而作为运载体必须具备相应条件,例如,应具有以便进行筛选。
(2)由转基因玉米细胞经过形成愈伤组织,然后发育成胚状体和试管苗。若要制备转基因玉米的人工种子,可选择上图实验过程中的再包裹合适的等。
解析:本题考查基因工程的工具和操作过程。(1)提取目的基因除可采用直接分离法外,还可进行人工合成。目的基因与运载体结合时需先用同种限制酶切割目的基因和运载体,以产生相同的黏性末端,再用DNA连接酶连接DNA分子的缺口形成重组DNA分子。该问的最后一空注意不能写“抗性基因”,而应是标记基因,因为除抗性基因外还可以是颜色反应的基因等。(2)问回顾教材内容即可作答。
答案:(1)人工合成 同种限制质粒(或动植物病毒或噬菌体等) 标记基因
(2)脱分化(或去分化) 胚状体人造种皮
例3.(07•广东)香蕉原产热带地区,是我国南方重要的经济作物之一。广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响,对香蕉生长发育影响很大。由香蕉束顶病毒(BBTV,单链环状DNA病毒)引起的香蕉束顶病,对香蕉生产的危害十分严重。当前香蕉栽培品种多为三倍体,由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式,缺少遗传变异性,因此利用基因工程等现代科技手段提高其种质水平,具有重要意义。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)简述香蕉大规模快速繁殖技术的过程。
(2)脱毒香蕉苗的获得,可采用的方法,此方法的依据是和。
(3)建立可靠的BBTV检测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量,请问可用哪些方法检测病毒的存在?(列举两种方法)
(4)在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值,该基因可以从这些鱼的DNA中扩增得到。试述在提取和纯化DNA时影响提纯效果的因素及其依据。(列举两点)
(5)如何利用afp基因,通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株?在运用转基因香蕉的过程中,在生态安全方面可能会出现什么问题?(列举两点)
(6)从细胞工程的角度出发,简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及其依据。另外,抑制果胶裂解酶的活性可以延长香蕉果实储藏期,请描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程。
解析:脱毒植物就是培育无病毒的植物,采用植物的茎尖、芽等进行植物组织培养,可快速繁殖无病毒的植物。检测病毒的存在可利用基因检测、抗原—抗体反应等技术。利用植物体细胞杂交技术可将不同香蕉的优良性状集中到杂种植株中
答案: (1)选取香蕉外植体,通过诱导脱分化产生愈伤组织,然后通过调整植物激素比例,再分化形成芽和根,获得大量试管苗(或通过诱导大量形成胚状体,制成人工种子,适宜条件下萌发长成幼苗)。
(2)茎尖(分生组织)组织培养;茎尖不带病毒(或病毒在植物体内分布不均匀);植物细胞全能性。
(3)①BBTV病毒基因的检测(DNA分子杂交技术);②BBTV病毒蛋白的检测(获得抗血清,利用抗原一抗体的杂交反应,判断病毒是否存在)。
(4)①选择NaCl溶液的合适浓度,利用DNA和其它杂质在不同NaCl溶液中溶解度不同的特性,达到分离目的;②加人一定量酒精,使部分蛋白质杂质溶解于酒精,与DNA分离;③加人蛋白酶,除去蛋白质杂质的干扰;④控制DNA提 取的温度,使大多数蛋白质杂质变性。
(5)将afp基因插人土壤农杆菌的质粒,构建表达载体,通过农杆菌的转化导人香蕉受体细胞,成功转化的香蕉细胞通过组织培养形成植株。生态安全问题包括:①外源基因扩散到其他物种(外源基因漂移);②转基因植株扩散影响生态系统的结构和功能;③转基因植株扩散对生物多样性的影响;④转基因植物残体或分泌物对环境的影响。
(6)体细胞杂交育种,其依据是将不同品种的香蕉体细胞利用细胞融合技术融合成杂种细胞后培育出抗寒香蕉品种(或体细胞诱变育种,其依据是利用诱变剂等方法使香蕉离体培养细胞发生基因突变,然后筛选培育出抗寒品种)。蛋白质工程方法的步骤为:①果胶裂解酶蛋白的功能分析,②果胶裂解酶蛋白的结构预测和设计,③果胶裂解酶基因的改造。
五、随堂练习
一.选择题:
1.在基因工程中使用的限制性核酸内切酶,其作用是( )。
A.将目的基因从染色体上切割出来B.识别并切割特定的DNA核苷酸序列
C.将目的基因与运载体结合D.将目的基因导入受体细胞
2.下图所示限制酶切割基因分子的过程,从图中可知,该限制酶能识别的碱基序列和切点是( )。
A.CTTAAG,切点在C和T之间 B.CTTAAG,切点在G和A之间
C.GAATTC,切点在G和A之间 D.GAATTC,切点在C和T之间
3.人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因,该抗性基因的主要作用是( )。
A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B.有利于对目的基因是否导入进行检测
C.增加质粒分子的分子量 D.便于与外源基因连接
4.PCR技术扩增DNA,需要的条件是( )。
①目的基因 ②引物 ③四种脱氧核苷酸 ④DNA聚合酶等 ⑤mRNA ⑥核糖体
A.①②③④B.②③④⑤ C.①③④⑤D. ①②③⑥
5.下列关于基因工程应用的叙述,正确的是( )。
A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良( )。
6.单子叶植物中常用的一种基因转化方法是
A.农杆菌转化法B.基因枪法 C.花粉管通道法 D.显微注射法
7.下列属于组织培养的是( )。
A..花粉培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条
C.根尖分生区发育成成熟区 D.蜜蜂中未受精的卵发育成雄蜂
8.运用下列各种细胞工程技术培育生物新品种,操作过程中能形成愈伤组织的是( )。
①植物细胞培养 ②植物体细胞杂交 ③动物细胞培养 ④转基因植物的培养
A.①②③ B.①②④
C.①③④ D.①②③④
9.科学家用小鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞融合,对得到的杂种细胞不正确的叙述是( )。
A.有双亲细胞的遗传物质 B.无增殖的本领
C.可分泌特异性抗体 D.有大量增殖的本领
10.下列有关动物细胞培养的叙述,不正确的是( )。
A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织
B.将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞
C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离,制成悬浮液
D.动物细胞培养只能传50代左右,所培养的细胞就会衰老死亡
11.目前常被使用的基因载体有(多选) ( )。
A.质粒 B.噬菌体
C.染色体 D.动、植物病毒
12.下列有关限制性内切酶的说法中正确的是(多选) ( )。
A.限制性内切酶是从高等生物的细胞中发现的 B.限制性内切酶具有专一性
C.限制性内切酶切割DNA后都能形成黏性末端 D.限制性内切酶是一种蛋白质分子
13.与植物体细胞杂交密切相关的下列叙述中,正确的是(多选)( )。
A.利用离心、振动、电刺激等诱导 B.利用聚乙二醇(PEG)等试剂诱导
C.克服远缘杂交不亲和的障碍D.快速繁殖、培育无病毒植物
14.在下列选项中,用到植物组织培养技术的是(多选)( )。
A.利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,得到多倍体植株
B.利用花药离体培养得到单倍体植株
C.利用基因工程培育抗棉铃虫的棉花植株
D.利用细胞工程培育“番茄-马铃薯”杂种植株
二.非选择题:
15.以下是与基因工程、细胞工程、胚胎工程有关的内容
(1)下表是有关酶名称与作用的对应关系,请完成下表内容
酶名称
作用
“缝合”双链DNA片段的平末端
胶原蛋白酶
获得植物细胞的原生质体
利用PCR技术扩增目的基因
(2)采用基因工程技术改良玉米的品质时,选用大豆种子贮藏蛋白基因为目的基因。该目的基因与作为的质粒组装成为重组DNA分子时,需要用限制性内切酶和连接酶。为便于筛选获得了目的基因的受体细胞,所用的质粒通常具有。将目的基因导入离体的玉米体细胞后,需要采用技术才能获得具有目的基因的玉米植株。
(3)动物细胞工程常用的技术手段有、、动物细胞融合、等,其中是其他动物细胞工程的基础。
16.基因型为AaBb的水稻(含24条染色体)的花药通过无菌操作接入试管后,在一定条件下形成试管苗,问:
(1)愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团,愈伤组织形成过程中,必须从培养基中获得_____________等营养物质。
(2)要促进花粉细胞分裂生长,培养基中应有_____________和________________两类激素。
(3)愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根,再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照,其原因是_____________能利用光能制造有机物,供试管苗生长发育。
(4)试管苗的细胞核中含_________条脱氧核糖核苷酸链。
17.右图为细胞融合的简略过程,请据图回答:
(1)若A、B是植物细胞,则形成的D细胞还要应用______________技术把D培养成植株。
(2)若A、B是动物细胞,一般取自______________,然后用____________________使其分散开来,A、B到C的过程中,常用的不同于植物细胞的手段是______________ ____,所形成的D称为_________________
(3)若该过程是制备单克隆抗体,A为小鼠B淋巴细胞,那么,在获得此细胞之前,小鼠已被注射了___________,注射后小鼠身体产生了相应的____________生成了___________。图中B为_________________。
(4)若该过程仍是制备单克隆抗体,在A、B到C的过程中,所形成的C有______种,用来培养的D的细胞应该是_____________。从中选择出它的方法是_______________培养,获得D后,常用的培养方法是______________和________________。
六.能力拓展
一.选择题
1.下列关于各种酶作用的叙述,不正确的是( )。
A.DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接
B.RNA聚合酶能与基因的特定位点结合,催化遗传信息的转录
C.一种限制酶能识别多种核苷酸序列,切割出多种目的基因
D.胰蛋白酶能作用于离体的动物组织,使其分散成单个细胞
2.现有一长度为1000碱基对(by)的DNA分子,用限制性核酸内切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是1000 by,用Kpn1酶单独切得到400 by和600 by两种长度的DNA分用EcoRI,Kpnl同时酶切后得到200 by和600 by两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是( )。
3.有关基因工程的成果及应用的说法不正确的是( )。
①用基因工程方法培育抗虫植物和能抗病毒的植物 ②基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培育体型巨大、品质优良的动物 ③任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分,所以假单孢杆菌是“超级菌”④基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
A.①② B.③④ C.②③ D.②④
4.不是基因工程方法生产的药物是( )。
A.干扰素 B.白细胞介素 C.青霉素D.乙肝疫苗
5.下列既可以用于基因工程又可以用于细胞工程的是( )。
A.病毒 B.氯化钙 C.质粒 D.聚乙二醇
6.植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理不相符的是( )。
A.纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋白酶处理——酶的专一性
B.植物组织培养和动物细胞培养——细胞的全能性
C.原生质体融合和动物细胞融合——生物膜的流动性
D.紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养——细胞增殖
7.蛋白质工程的基本流程是( )。
①蛋白质分子结构设计 ②DNA合成 ③预期蛋白质功能 ④推测应有的氨基酸序列
A.①②③④ B.④②①③ C.③①④② D.③④①②
8.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,下列哪一项条件是不需要的( )。
A.消毒灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素
9.某同学在学习“细胞工程”时,列表比较了动植物细胞工程的有关内容,你认为错误的是( )。
比较内容
植物细胞工程
动物细胞工程
A
特殊处理
酶解法去除细胞壁
用胰蛋白酶处理后制成细胞悬浮液
B
融合方法
物理方法、化学方法、生物方法
物理方法、化学方法
C
典型应用
人工种子、种间杂种植物
单克隆抗体的制备
D
培养基区别
蔗糖是离体组织赖以生长的成分
动物血清不可缺少
10.通过细胞工程生产单克隆抗体时,要涉及到以下三个筛选过程: ① 在特定培养基中筛选出杂交瘤细胞 ② 选出能产生抗体的效应B细胞 ③选出能产生特定抗体并能大量增殖的细胞群。这三个过程的先后次序是( )。
A.②③① B.③①② C.②①③ D.①③②
11.下列有关生物工程方面的叙述中,不正确的是(多选)( )。
A.叶肉细胞离体培养时,经再分化过程可形成愈伤组织
B.培养流感病毒时应选用无菌的牛肉汤
C.在青霉菌体内获取青霉素属于基因工程的实例
D.基因工程、细胞工程都能克服远缘物种杂交障碍
12.下列属于单克隆抗体在实践上应用的实例是 (多选)( )。
A.将抗药菌的某基因引入小鼠细胞内
B.利用同位素标记的单克隆抗体,定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病
C.可用于遗传病的治疗
D.制成“生物导弹”,将药物定向地带到癌细胞所在部位
13.下列转基因生物与所运用的目的基因正确是(多选)( )。
A.抗虫棉——Bt毒蛋白基因 B.抗真菌立枯丝核菌的烟草——抗毒素合成基因
C.耐寒的番茄——抗冻蛋白基因 D.抗盐碱和干旱植物——调节细胞渗透压的基因
二.简答题
14.酵母菌的维生素、蛋白质含量高,可作食用、药用等,是提取核苷酸、三磷酸腺苷等多种生化产品的原料,还可用于生产维生素、氨基酸等。科学家将使啤酒产生丰富泡沫的LTPl基因植入啤酒酵母菌中,使其产生LTPl蛋白,酿出泡沫丰富的啤酒,具体的操作过程如下:请据图回答问题:
(1)若图中LTPl基因与B结合产生的C是_____________。
(2)检测LTPl基因在啤酒酵母菌中是否表达可以通过_________________________。
(3)假设以大肠杆菌质粒作为运载体,并以同一种限制性核酸内切酶切割运载体与目的基因,将切割后的运载体与目的基因片段混合,并加入DNA连接酶。连接产物至少有种环状DNA分子,它们分别是、、。
(4)基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌、。利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单,甚至可直接饮用治病。如果将药物蛋白基因转移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中,利用转基因牛羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于:处于不同发育时期的都可生产药物
15.根据下面的实验原理和材料用具,设计实验,探究质粒的抗菌素抗性基因所控制的抗菌类别
实验原理:作为运载体的质粒,必须有标记基因,这一标记基因是抗菌素抗性基因,故凡有抗菌素抗性的细菌,其质粒才可用作载体。
材料用具:青霉素、四环素的10万单位的溶液,含菌种的试管,灭菌的含细菌培养基的培养皿,酒精灯,接种环,一次性注射器,蒸馏水,恒温箱。
方法步骤:第一步:取三个含细菌培养基的培养皿并标号1、2、3号。在酒精灯旁用三支注射器分别注入1ml蒸馏水、青霉素、四环素溶液,并使之分布在整个培养基表面。
第二步:。
预期结果:。
16.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物—眼虫,这说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活。某同学提出问题“动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗?”他尝试设计出下列具体的实验方案。结合实验方案回答:
实验原理:根据眼虫的特点,动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。实验步骤如下:
(1)①中选的植物材料细胞中,必须有的细胞器是。
(2)③过程所用的酶是和
(3)④过程除了用电激之外,还可以用、等做诱导因素。
(4)⑤
过程动物细胞体外培养需要满足的条件是、、、。
(5)在整个实验过程中,要强调所用的器械的灭菌和实验人员的无菌操作,原因是
。
(6)在⑤⑥过程中,通常要添加血清,原因是。
(7)如果让动植物杂交种批量培养生产,可以用技术。
(8)动植物杂交种细胞是否有细胞壁?。理由是。
专题12 基因工程和细胞工程
随堂练习
1.B 2.C 3.B 4.A 5.B 6.A 7.A 8.B 9.B 10.D 11.ABD 12.BD 13.ABC 14.BCD
15.(1)T4DNA连接酶分散动物细胞纤维素酶和果胶酶 DNA聚合酶
(2)基因载体标记基因植物组织培养
(3)动物细胞培养 动物细胞核移植 生产单可隆抗体 动物细胞培养
16.(1)水、无机盐、维生素和小分子有机物(2)细胞分裂素植物生长素(3)叶绿体(4)24 (5)AB、aB、Ab、ab
17.(1)植物组织培养 (2)动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 胰蛋白酶 灭活的病毒诱导 杂种细胞 (3)抗原 效应B细胞 抗体和记忆细胞 骨髓瘤细胞 (3)3 杂交瘤细胞 用特定的选择培养基 培养基中培养 小鼠腹腔内增殖
能力拓展
1.C 2.D 3.C 4.C 5.A 6.B 7.C 8.C 9.B 10.C 11.ABC 12.BD 13.ABCD
14.(1)重组DNA(重组质粒) (2)检验转基因啤酒酵母能否产生LTPl蛋白
(3)3 运载体自连的、目的基因片段自连的、运载体与目的基因片段相连的环状DNA
(4)动植物细胞 雌雄动物
15.第二步:在酒精灯旁用接种环挑取等量菌种,分别培养在三个不同的培养基上,置于恒温箱内培养一段时间
预期结果:①1号培养基内细菌正常生长,2、3号培养基内细菌死亡,说明细菌无抗青霉素基因,无抗四环素基因 ;②1、2号培养基内细菌正常生长, 3号培养基内细菌死亡,说明细菌有抗青霉素基因,无抗四环素基因;③1、3号培养基内细菌正常生长,2号细菌死亡,说明细菌无抗青霉素基因,有抗四环素基因;④1、2、3号培养基内细菌都正常生长,说明细菌既有抗青霉素基因,又有抗四环素基因。
16.⑴叶绿体 ⑵纤维素酶和果胶酶 ⑶病毒 聚乙二醇(振荡、离心、生物、化学因素等) ⑷无菌、无毒的环境 营养 温度和pH 气体环境 ⑸组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分,有利于培养物的生长,然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长,所以组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染,迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养,而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质,导致培养物迅速死亡(2分) ⑹由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚,通常加入血清、血浆等一些天然成分 ⑺动物细胞培养 ⑻无 因为胚胎在母体子宫中完成胚胎发育
专题13 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题
一.高考要求:
内容
等级要求
A
B
C
动物胚胎发育的基本过程
胚胎工程的理论基础
胚胎干细胞的移植
胚胎工程的应用
√
√
√
√
转基因生物的安全问题
生物武器对人类的威胁
生物技术中的伦理问题
√
√
√
二.知识建构:
三.考点分析:
本专题共有7个考点,除“胚胎工程的应用”为B等级,属理解层次外,其余6个考点均为A级,属了解层次。因此,要引导学生加强记忆,并与必修教材中相关知识联系,形成知识网。建议在复习过程中通过案例探究的方法,来提高学生的能力,可以选择现代生物科技的热点信息作为载体,将胚胎工程、生物技术的安全性与伦理问题及必修中的相关知识融为一体,编制成简答题让学生进行训练,从而达到关注社会热点、激发兴趣、巩固知识、提升能力的目的。
四.典例解析:
例1.下列哪项不是解决基因歧视的正确方法( )。
A.通过正确的科学知识传播和伦理道德教育 B.杜绝基因检测
C.保护个人遗传信息隐私权 D.建立完善的法规,通过立法解决
解析:基因检测有利人们的疾病的诊断和治疗,有利于某些疾病的发现和预防,是对人们有利的一面。但是,有的人对基因检测认识不够,因此需要正确的科学知识传播和伦理道德教育、有必要用法制手段来约束某些人的基因歧视行为。杜绝基因检测则限制了生物技术的发展和利用,是不正确的做法。
答案:B
例2.下列关于动物胚胎移植的叙述中,错误的是( )。
A.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植 B.受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态
C.超数排卵技术要使用一定的激素 D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行 解析:胚胎移植操作的对象是早期胚胎而不是受精卵;其生理基础是供、受体排卵后产生相同的生理变化,为移植提供相同的生理环境;超数排卵要对供体用促性腺激素进行处理;试管婴儿实质是“体外授精”和“胚胎移植”的共同产物。
答案:A
例3.关于牛体外受精胚胎的工厂化生产的叙述正确的是( )。
A.精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宫
B.采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵
C.成熟卵子与收集来的精子相遇形成的受精卵,需培养到一定阶段才可移植
D.体外受精胚胎的工厂化生产即胚胎发育和受精过程只需在体外进行
解析:体外受精的原理是人工模拟体内环境,包括营养、温度、PH等,使初级卵母细胞成熟,同时使精子获能,最终完成受精作用。因此卵母细胞必须在体外经人工培养成熟后,才能与获能的精子受精,受精卵发育到桑椹胎或囊胚阶段才能移植,移植入母体后继续发育形成幼体产出。
答案:C
例4.下列哪项不是转基因食物潜在的安全隐患( )。
A.转基因植物有可能合成出对人体有直接毒性或潜在毒性的蛋白质
B.转基因植物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏源
C.某些转基因生物可以合成干扰素,进入人体增强相应细胞的免疫力
D.某些基因足以使植物体内某些代谢途径发生变化,导致转基因农作物营养成分的改变
解析: 转基因生物可引发食物安全的主要理由如下:对食物的安全性检测不够;担心出现滞后效应;担心出现新的过敏源;担心营养成分改变等。因此A、B、D三项都属于转基因食物潜在的安全隐患,只有C项不是,它是转基因技术在制药方面的应用。
答案:C
例5.20世纪90年代,乌干达木薯业遭到了病害的毁灭性打击。科学家究其原因发现,是一种新的病毒引发的疾病,而这种新病毒是由两种已知病毒重组产生的。这一事实有力地支持了下列哪一观点( )。
A.转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”,威胁生态系统中其他生物的生存
B.导入转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌或病原体杂交,从而重组出对人类或其他生物有害的病原体
C.转基因植物的抗除草剂基因,有可能通过花粉传播而进入杂草,使杂草成为除不掉的“超级杂草”
D.抗虫棉能抵抗棉铃虫,但随着棉铃虫抗性的增强,抗虫棉有可能被淘汰
解析:由题干材料可知,这种新病毒是由两种已知病毒重组产生的,说明两种病毒的基因可以重新组合,形成新的生物。而B项正说明外源基因与某细菌或病毒重组形成新的生物.因而是对B项的有力支持。
答案:B
例6.“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出在试管中完成受精,并在试管中培养使其发育到如图所示的时期,再将胚胎移人女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会,也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答:
a
b
(1)“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是()
A.有性生殖 B.组织培养
C.克隆技术 D.基因工程
(2) 右图示时期是胚胎发育的_________________期。
(3)“试管婴儿”的形成用到下列哪些技术?
_________。(填序号)
①体外培养②人工授精③胚胎移植④核移植
(4)要得到“同卵双胞胎”,采用的技术是_________________________________________。双胞胎的性别是否相同?__________________。
(5) “试管婴儿”技术诞生后,继而出现了“设计试管婴儿技术”,二者在对人类作用上的区别是___________________________________________________________________。
(6) 现在大多数人反对设计婴儿性别,其原因是___________________________________。
解析:(1)试管婴儿技术实际是体外受精,即经过精卵结合,所以是有性生殖。
(2)此时期的特点是含有一个腔,即囊胚腔,所以称为囊胚期,聚集在胚胎一端,个体
较大的细胞称为内细胞团。
(3)试管婴儿的培育过程为:
卵细胞
体外受精 体外培养 胚胎移植 生产
受精卵早期胚胎母体子宫 婴儿
精子
(4)要提高胚胎利用率进行胚胎分割,如将一个受精卵的早期胚胎一分为二,再移植到母体子宫发育,可形成两个婴儿,即同卵双胞胎,性别完全相同。
(5)考查了普通试管婴儿于设计试管婴儿的区别。
(6)有些人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死及滥用设计试管婴儿技术如设计婴儿性别等引起性别比例失调,违反了伦理道德。
答案:(1)A (2)囊胚 (3)①②③ (4)胚胎分割移植 相同 (5)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症,后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病 后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断 (6)破坏了人类正常性别比例,违反了伦理道德
五.随堂练习:
一.选择题
1.胚胎工程的最终技术环节是( )。
A.细胞融合 B体外受精 C.胚胎移植 D.胚胎分割
2.供、受体母牛选择好后,要用激素进行同期发情处理的原因是( )。
A、防止受体牛不愿意接受胚胎
B、只有受体与供体的生理状态相同,被移植的胚胎才能继续正常发育
C、只要发情排卵后,各阶段时间内的变化,供、受体生理状态完全相同
D、同期发情处理后,卵细胞和精子受精结合能力强
3.判断卵子是否受精的标志是( )。
A.当卵黄膜和透明带的间隙可以观察到一个极体时
B. 当卵黄膜和透明带的间隙可以观察到二个极体时
C. 当卵黄膜和透明带的间隙可以观察到三个极体时
D. 当卵黄膜和透明带的间隙中极体消失时
4.采集的卵母细胞,都要体外经人工培养成熟后,才能与获能的精子受精,以下原因不正确的是( )。
A.卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程 B.动物排出的卵子成熟程度不同
C.体外人工培养至减数第二次分裂中期时,才算成熟 D.冲出的卵子还需要培养一段时间由小变大
5.在胚胎工程中,转基因动物培育、核移植等必须用到的两项技术是( )。
①动物细胞培养 ②克隆 ③减数分裂 ④胚胎移植
A.①② B.①④ C.②③ D.②④
6.下列有关动物胚胎移植的叙述中,错误的是( )。
A.受孕母畜体内的早期胚胎能够移植 B.受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态
C.超数排卵技术要使用一定的激素D.试管婴儿的受精及胚胎发育过程在试管内完成
7. 对进行胚胎移植的优点叙述错误的是( )。
A.充分发挥雌性优良个体的繁殖能力 B.大大缩短了供体本身的繁殖周期
C.经移植可得到多个后代 D.胚胎移植可以提取药物
8.经胚胎分割移植的后代,具有( )。
A. 不同的遗传物质、不同的性状 B.不同的遗传物质 、相同的性状
C. 相同的遗传物质、相同的性状 D.相同的的遗传物质、不同的性状
9.对供体母畜实施超数排卵处理时,所用的激素是( )。
A. 孕激素 B. 促性腺激素释放激素 C.性激素 D. 促性腺激素
10.关于设计试管婴儿的问题,下列哪项不合乎道德规范( )。
A.利用试管婴儿提供骨髓造血干细胞,救治病人 B.利用设计试管婴儿技术设计畸形胎儿,以供展览
C.利用试管婴儿的脐带血 D.设计试管婴儿,不一定非考虑他的性别
11.下列哪项明显体现了转基因生物引发的食物安全问题( )。
A.转基因猪的细胞中含有人的生长激素基因,因而猪的生长速度快,个体大
B.转基因大米中含有β一胡萝卜素,营养丰富,产量高
C.转基因植物合成的某些新蛋白质,引起个别人过敏
D.让转基因牛为人类生产凝血因子,并在牛奶中提取
12.“试管婴儿”技术是解决不孕症的有效手段,1978年世界上诞生了第一例“试管婴儿”。这项技术实际上是指受精卵在体外培养3~5天,形成胚胎后移植回母体子宫,着床着继续发育形成胎儿直至分娩,请判断“试管婴儿”技术在生物学上依据的原理是( )。
A.有性生殖 B.无性生殖C.克隆技术 D.基因工程
13.转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的防治。在大田中种植转基因抗虫棉的同时,间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物,供棉铃虫取食。下列不属于这种做法的主要目的是( )。
A.尽量不使棉铃虫向适应抗虫棉这一自然选择方向进化 B.减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速率
C.维持棉田物种多样性D.弱化抗虫棉作为环境因素的作用
14.基因检测对下列哪种疾病适合( )。
A.家族性黑蒙痴呆病B.非遗传性夜盲症C.流感D.伤寒
15.接种过疫苗的人,在遇到同样的生物战剂(用于战争的病原微生物或毒素)时,仍然要再次接种疫苗,原因是( )。
A.这些人已丧失免疫力B.这些人体内没形成记忆细胞
C.原来的接种不成功D.这些病原微生物突变快,变异性强
16.下列关于生物安全性问题的叙述错误的是( )。
A.食物安全是指公众担心转基因生物会产生出毒性蛋白或过敏蛋白
B.生物安全是指担心转基因生物一定影响生物的多样性
C.环境安全是指转基因生物可能对环境造成新污染或破坏
D.生物的安全问题主要包括食物安全、环境安全和生物安全三个方面
17.生物武器的危害有传染性强的特点,针对这一特点,下列哪项不是防护生物武器的有效措施( )。
A.提前接种和个人防护B.发现病人,立即报告,及时隔离
C.注意切断传播途径D.只注意环境消毒,不注意动植物灭菌
18.引发伦理问题的生物技术主要包括( )。
①克隆人②设计试管婴儿③基因身份证④转基因生物
A.①② B.①②③C.①②③④ D.④
19.有人说:“转基因生物所转移的只是一两种自然界中已经存在的外源基因,它并不会改变生物原有的分类地位,充其量只能说是具有某种新特征的同一物种”。上述说法中是否是“同一物种”,关键应该看转基因生物与原来的生物是否具有( )。
A.生殖能力 B.地理隔离C.生殖隔离 D.能否杂交
20.转基因植物可能引起营养成分发生改变的根据是( )。
A.部分DNA发生了重组B.某一基因可以控制合成不同的蛋白质
C.重组DNA控制一种蛋白质的合成
D.有些基因足以使植物体内某些代谢途径发生变化,这可能会导致转基因农作物营养成分的改变
21.下列哪种生物不能作为生物武器( )。
A.伤寒杆菌 B.炭疽杆菌 C.乳酸菌 D.天花病毒
22.下列有关克隆人的说法错误的是( )。
A.克隆人是一种无性生殖方式B.克隆人证明了人体细胞细胞核具有全能性
C.在现有克隆技术条件下,成功率为100% D.中国政府禁止生殖性克隆人
23.关于桑椹胚和囊胚的比较,以下说法正确的是(多选)( )。
A. 囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的B. 囊胚期的细胞出现了细胞分化,但遗传物质未发生改变C. 桑椹胚各细胞都具有发育成完整胚胎的潜能
D. 囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异,而是转录水平上的差异引起的
24.下列叙述正确的是(多选)( )。
A.胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的B.内细胞团将来发育成胎盘和胎膜
C.哺乳动物早期胚胎在一定时间内不与母体子宫建立组织上的联系
D.早期胚胎发育到一定阶段才可从培养液取出向受体移植
25.设计试管婴儿利用了下列哪些技术手段(多选)( )。
A.体外受精技术 B.胚胎移植技术
C.植入前胚胎遗传学诊断技术 D.转基因技术
26.生物武器是指在战争中使人、畜致病,毁伤农作物的微生物及其毒素。通常包括致病菌、立克次氏体、衣原体、病毒、真菌和毒素六大类。根据它们的类型,预测下列属于生物武器危害性特点的是(多选)( )。
A.传播不受气候影响 B.传染范围广 C.传播途径多 D.传染性强
27.关于转基因食品的安全性评价应做到多环节。下面哪些属于转基因食品安全性评价的环节(多选)( )。
A.转基因农作物的研究B.转基因农作物的农田试种
C.转基因农作物的大面积种植D.转基因食品的商品化
二.简答题
28. 胚胎移植的基本程序如下图(以胚胎移植为例),请据图回答:
选择 供体母牛 受体母牛
┄┄┄┄┄┄┄┄ 同期发情处理 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄
↓
超数排卵
↓
供体公牛 →配种
↓
冲卵
↓
质量检查、培养 → 胚胎移植
↓
妊娠检查
↓
分娩(胚胎移植的犊牛)
(1)对供体母牛、供体公牛的要求是__.受体母牛必须和供体牛.
(2)同期发情处理的方法是___,它可以促进__的分泌和________的生成.
(3)一次给受体移入多胚胎,产生的多个后代,其基因型都相同吗?___为什么?
29.一个学习小组的同学在对当地栽培作物种类进行调查时,发现有的地方种植了转基因抗除草剂玉米,这种玉米在喷洒除草剂的环境中生长良好。杂草被除草剂杀死,玉米还能正常生长,给农民节省了很大的人力和物力。跟踪调查还发现,这种转基因玉米除可直接食用外,还被加工成食品摆在超市的货架上。请完成下列问题:
(1)一部分同学认为,这种转基因玉米不会对当地的生物多样性构成威胁,如果你同意这种观点,请列出三条理由:
A.;
B.; C.。
(2)转基因玉米的加工食品被摆在超市的货架上,生产厂商根据我国的有关规定,对产品进行转基因生物标注,这样做是为了保护;在有关标识中,应该注“”或“”;如果该产品中已不再含有或检测不出转基因成分,应标注为“本产品为,但本产品中
。30.1999年4月23日晚9时,在广州中山医科大学第一附属医院出生一健康女婴,她是我国首例第三代试管婴儿,父母身体健康。婴儿的母亲7年前生下一男婴,孩子一岁后发病。最后死于脑出血,5年后,她第二次怀孕6个月时,到医院抽羊水及脐带血诊断,发现胎儿是男孩,而且是血友病患者,遂引产。夫妇二人最后来到中山医科大学附属医院做试管婴儿。医生培养了7个可做活体检查的胚胎,并抽取每个胚胎1~2个细胞进行检查后,选择了两个胚胎进行移植,最后一个移植成功。根据此资料回答下列问题:
(1)试管婴儿技术作为现代生物技术和母亲正常怀孕、生产的过程相同之处是_____________________,不同点在于_________________________________________
(2)血友病的遗传方式为_____________________,如果用H(h)表示血友病基因或正常基因,则父、母亲的基因分别是_________和____________。如果该夫妇再生一男孩,患血友病的概率是__________
(3)医生抽取活体胚胎的1或2个细胞后,可通过观察_______________,判断早期胚胎的性别,你认为医生应选用_____性胚胎进行移植,原因是_______________________________。应用现代生物技术,现在人们已能够选取最理想的胚胎,其基因型应该是____________。自然状态下,出现这样胚胎的概率是__________________。该实例体现了现代科学技术应用于社会和人类生活的重要意义。
31.对番茄的研究发现,害虫损伤番茄叶后,叶上的细胞壁能释放一种类激素因子,这种物质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上,启动了蛋白酶抑制剂的基因,开始高效合成蛋白酶抑制剂,并在茎叶中迅速积累,以对付害虫的再次侵袭。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,因此害虫取食后,就会因无法消化食物而被杀死。
人们尝试着将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米,让玉米获得与番茄相似的抗虫性状,以对付异常猖獗的玉米螟(一种玉米害虫)。试分析回答下列问题:
(1)番茄的蛋白酶抑制剂很可能是在茎叶细胞的中合成的。
(2)将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米内,使玉米形成新的性状,这种变异属于。
(3)能抗玉米螟的抗虫玉米的生态效益显著,有人认为抗虫玉米是无虫玉米,不必防治害虫。你是否赞成这种说法?说明理由。
(4)有人对食用这种转基因玉米的安全性感到担忧,你认为这种担忧有道理吗?试简要分析。
六.能力拓展:
一.选择题
1.下列关于转基因生物与环境安全的叙述错误的是( )。
A.重组DNA与微生物杂交可能会产生对动植物和人类有害的病原微生物
B.种植抗虫棉可以减少农药的使用量,对环境没有任何负面影响
C.如果转基因花粉中有毒蛋白或过敏蛋白,可能会通过食物链传递到人体内
D.转基因生物所带来的环境安全问题是可以解决的
2. 有人认为转基因生物势必会打破自然界物种的原有界限,改变生态系统中能量流动和物质循环,会对生态系统的稳定性造成破坏。下列哪项是对上述观点的完全反驳( )。
A.种植转基因抗虫作物,可以减少农药的使用量
B.种植抗除草剂农作物可以保护农田土壤环境
C.转基因生物不会改变生物原有的分类地位,充其量只能说明它具有某种新特征的同一物种,不会破坏生态系统的稳定性
D.重组的微生物在降解某些化合物的过程中所产生的中间产物,可能会造成第二次污染
3. 二战时侵华日军的731部队大量培养引起鼠疫、霍乱、伤寒、炭疽等一系列疾病的传染性病菌,进行人体试验和用于战争,这是利用病菌的哪种特性( )。
A、需氧性B.厌氧性C.传染性并引起宿主死亡 D.能形成芽孢,容易保存
4.从理论上讲,任何涉及丧失正常细胞的疾病,都可以通过移植由胚胎干细胞分化而来的特异细胞或组织来治疗,下列说法不正确的是( )。
A.用神经细胞治疗帕金森综合征等 B.用胰岛细胞治疗糖尿病
C.用心肌细胞修复坏死的心肌等D.用甲状腺细胞治疗侏儒症
5.英国爱丁堡罗斯林研究所的胚胎学家威尔穆特博士率领的科研小组,于1996年8月成功繁殖了世界上第一头克隆绵羊—多利。1997年2月,英国的多家新闻媒体头版头条报道了有关“多利”
诞生的消息后,立即引起了全世界的关注,一时间“克隆”成了世界关注的焦点和热门话题。从分子水平上看,克隆绵羊多利是( )。
A.提供去核卵细胞绵羊的DNA遗传信息的全息复制B.提供细胞核绵羊的DNA遗传信息的全息复制
C.代理受孕绵羊的DNA遗传信息的全息复制 D.三只绵羊的DNA遗传信息的全息复制
6.转基因作物(GMC )是通过转基因对农作物进行精确的改造而产生的,转基因作物一方面在产量、抗逆性及品质等方面有显著改进,极大地降低农业生产成本,另一方面,科学家通过动物实验发现转基因作物可能对人类健康存在着危害。2000年2月27日,英国首相布莱尔为此发表了一篇文章,文中说:“毫无疑问,转基因作物对人类健康和环境有可能带来危害,保护公众和环境的安全,现在是,将来也是政府的首要任务。但与此同时,这种新的科技成果将给人类带来更多的利益,这也是毋庸置疑的。”就以上材料你认为下列说法欠妥的是( )。
A.转基因技术应用的基本原理是基因重组,转基因作物是转基因技术的一种产物
B.如果转基因作物产生了对人类健康及环境的负面影响,我们应该反思转基因技术
C.科学家必须在现有知识与技术的基础上尽量考虑转基因作物可能存在的风险及采取相应的防范措施
D.国家必须对转基因作物的研究,制定相应的法律法规,并进行严格管理与有效控制
7.关于试管动物技术的概念叙述正确的是( )。
A.通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精,并通过培养发育为早期胚胎后,再经过移植产生后代的技术
B.通过人工操作使卵子和精子在体内成熟,在体外受精,并通过培养发育为早期胚胎后,再经过移植产生后代的技术
C.通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精,并将受精卵移植产生后代的技术
D.通过人工操作使卵子和精子在体内成熟,在体外受精,并将受精卵移植产生后代的技术
8.干细胞是一种尚未充分分化的未成熟的细胞,它具有再生各种组织、器官的潜能,医学家们正在尝试利用干细胞治疗一些顽疾,用骨髓移植法有效治疗白血病是成功的例证。下列说法不正确的是( )。
A.利用干细胞治疗某些顽疾,是因为干细胞具有再生各种组织、器官的功能
B.骨髓分为红骨髓和黄骨髓。其中,只有红骨髓具有造血功能
C.用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥反应
D.异体骨髓移植成功后,康复者的血型有可能发生改变
9.下列关于基因检测疾病的叙述正确的是(多选)( )。
A.可以用测定基因表达产物—蛋白质的方法达到基因检测的目的
B.生物芯片的广泛使用,使基因及其表达产物的检测更加快速简便
C.基因检测疾病带来的负面影响主要是基因歧视
D.基因检测疾病时,一次只能检测一种疾病,十分麻烦
10.下列选项是科学家对自身克隆结果的预测及理由,其中不正确的是(多选)( )。
A.克隆产物是科学家,因为克隆是形成完全一样的产品
B.克隆产物是普通人,因为科学知识是后天获得的,而非遗传
C.只能克隆部分器官,不可能克隆完整的人,因为克隆技术有限
D.克隆产物与该科学家完全一样,因为遗传物质完全来自科学家
11.科学家将控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的DNA中,发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋,在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白;而且这些鸡蛋孵出的鸡,仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋.据此分析(多选)( )。
A.这些鸡是转基因工程的产物 B.这种变异属于可遗传的变异
C.该过程运用了胚胎移植技术 D.该种变异属于定向变异
12.下列关于“转基因”的叙述正确的是(多选)( )。
A.外源基因插人宿主基因组的部位往往是随机的
B.被转移的基因是功能已知的基因,人们对它们研究得已经相当透彻,绝对不会引起安全性问题
C.在“转基因”的过程中,必然用到工具酶
D.转基因技术成果,进人人类的生产和生活,特别是在医药和农业生产上发挥了极大的作用
二.简答题
13.《长江日报》北京消息我国首家“生命银行”——协和脐血干细胞自体储存库正式向市民开放,家庭长期可把孩子出生时的脐血放在这里保存,当孩子日后万一患血液疾病或恶性肿瘤等症时,便可取出脐血为他移植治疗。脐血是新生婴儿脐带在被结扎后由胎盘脐带流出的血。据干细胞库咨询医师郑卫伟介绍,目前比较成熟的研究成果表明,脐血中含有大量未成熟的造血干细胞,将脐血干细胞移植,对白血病、再生障碍性贫血等恶性血液病治疗具有疗效。与骨髓干细胞移植相比,脐血移植属自体移植,不会因寻找适合骨髓的等待而延误治疗时机,且排斥反应很小,医疗费用也较低。此外,脐血移植作为恶性肿瘤治疗的辅助疗法,能明显减轻化疗所引发的不良反应。该库陆敏博士介绍说,医学界还实验性地将干细胞移植用心脏血管疾病、糖尿病、皮肤烧伤、神经功能性疾病等方面,而且都有成功的实验。
我国脐带血的研究是从20世纪90年代开始的。天津一对夫妻将孩子的脐带血第一个放进了只备自己使用的脐血库中。后来北京第一份自体储存的脐血也入库储存。两份脐血正被保存在零下196℃的液氮深低温罐中。专家说,从理论上讲,可以终生保存和受益。
红细胞
造血干细胞
单核细胞
巨噬细胞
嗜碱性粒细胞
嗜酸性粒细胞
嗜中性粒细胞
B淋巴细胞
浆细胞
T淋巴细胞
效应T细胞
巨核细胞
血小板
仔细阅读上文,回答下列问题:
⑴留下脐血,主要是脐血中含有大量的__________。从免疫学角度分析,脐血自身移植的优点有________________________________________ 。
⑵干细胞是一类具有分裂能力的细胞,观察上图可知,造血干细胞经分裂、分化形成了不同功能的细胞,发生以上变化是由于造血干细胞中____________________ 。
⑶图中T细胞的形成是在人体的____________________(器官)中成熟的。当受到外来抗原的刺激后将产生效应T细胞,进行____________________免疫。
⑷科学家们正试图利用干细胞来进行动物克隆或人体器官的克隆,以解决医疗难题。请问:以干细胞为克隆材料优于一般体细胞的理由是,干细胞具有较高的____________________。
⑸上图所给出的细胞中能产生抗体的是____________________。
14.根据下述材料,回答下列问题:
细胞在分化过程中往往由于高度分化而完全失去再分裂的能力,最终衰老死亡。但机体在生长发育过程中保留了一部分未分化的原始细胞,一旦需要,这些原始细胞能够按照发育途径通过分裂而产生分化细胞,以保证局部组织损伤的修复。
(1)根据分裂潜能,干细胞可分为全能干细胞(可发育成完整个体)、多能干细胞(可发育成多种组织和器官)和专能干细胞(发育成专门的组织和器官),则这种细胞在个体发育中的分化顺序是( )
A.全能→专能→多能 B.全能→多能→专能
C.多能→全能→专能 D.专能→全能→多能
(2)个体发育过程中最原始的细胞是____________________
(3)如果治疗性克隆研究获得成功,病人将可以轻易地获得与自己完全匹配的移植器官,不会产生_________反应。假设有一个人患有糖尿病、进行性老年痴呆、严重的心力衰竭或其他疾病,如果从他自己身上一定部位提取一些干细胞,通过技术,在体外培养发育成_________________,并在体外诱导它们形成胰岛细胞、神经元、心肌细胞等,再将这些细胞移植至发病部位,则能够修复病人的组织或器官,从而使病人免受病魔的煎熬。
(4)在胚胎干细胞用于治疗性克隆过程中,要把胚胎干细胞放在一定的条件下通过_________________和__________________ 形成不同的组织和器官,然后才能进行移植。
15.为了大力发展我国的肉牛和奶牛养殖业,科学家们在育种途径上进行了大胆探索,并取得了初步成果。
Ⅰ.2002年1月中旬到2月中旬,中国自主完成的首批成年体细胞克隆牛在山东曹县五里墩陆续降生。克隆牛有3个母亲,A牛提供细胞核即供体细胞,B牛提供去除细胞核的卵细胞即受体细胞,两种细胞在电脉冲的刺激下融合之后,通过细胞分裂形成早期胚胎,再将这个胚胎植入C牛子宫内。请回答下列问题:
(1)培育出的克隆牛几乎就是_____________牛复制品,这是因为控制牛性状遗传的物质主要存在于_______________________中。
(2)克隆牛的培育成功说明了_____________________________________________。
Ⅱ.在克隆技术出现之前,育种工作者已经开始采用胚胎分割移植方法来尽快繁育更多的优质牛。这种育种技术的主要步骤是:将经过人工受精得到的受精卵在试管内培养到8个细胞的胚胎时,进行胚胎分割,均分为4份,再分别移植到多头母牛的子宫内发育、分娩,就能得到多头所需要的小牛。
(3)胚胎分割移植要在受精卵培养到8个细胞的卵裂期时进行,其主要原因是________。
(4)通过胚胎分割移植培育出的这些小牛,其性别表现为___________。
A.雌雄的可能性各占50%B.全为雌性或全为雄性C.全为雌性D.全为雄性
16.棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫。我国科学家发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死,而此毒蛋白对人畜无害。通过基因工程的方法,我国已将该毒蛋白基因移人棉株细胞内并实现成功表达。由于棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡,所以该棉花新品种在1998年推广后,已取得了很好的经济效益。请根据上述材料回答下列问题:
(1)害虫在喷洒农药进行化学防治后抗药性增强是________________________的结果。
(2)毒蛋白对人畜无害,但能使棉铃虫致死,从蛋白质的特性看,蛋白质具有_____性。
(3)“转基因抗虫棉”的抗虫变异,属于可遗传变异类型中的_____________________。
(4)该项科学成果在环境保护上的重要作用是__________________________________。
(5)转基因技术有利有弊,请各举一例加以说明:
有利方面:__________________________________________________________。
有害方面:___________________________________________________________。
17.科学家运用胚胎移植技术培育试管牛时,首先用激素促进良种母牛多排卵,然后进行体外受精和培养,最后把胚胎送入母牛子宫内,孕育成小牛产出。试分析回答:
(1)属于胚胎工程其它技术的最后一道“工序”,其生殖方式是。
(2)题干中“激素”是垂体分泌的。
(3)为探究该激素对卵巢的作用,现提供如下材料,请设计实验并完成。(蛙卵巢活动可通过检查泄殖腔内含有的卵子的情况来分析)
A.材料用具:小青蛙若干,2mL注射器2支,小铁丝笼若干,用生理盐水配制的该激素溶液等。
B.请写出实验步骤:
C.请列出实验数据记录表。
专题13 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题
随堂练习
1.C 2.B 3.B 4.D 5.B 6.D 7.D 8.C 9.D 10.B 11.C 12.A 13.C 14.A 15.D 16.B 17.D 18.B 19.C 20.D 21.C 22.C 23.BCD 24.ACD 25.ABC 26.BCD 27.ABCD
28.(1)具优良遗传性状的同种牛 (2)是同一物种 (3)注射促性腺激素 性激素 卵子
(3)不一定相同。因为这些胚胎都是由不同的受精卵发育而来的,它们的基因型可能相同,也可能不同
29.(1)A.玉米与其他植物之间存在生殖隔离 B.玉米花粉的传播距离有限 C.玉米花粉的存活时间有限(或其他理由) (2)消费者的知情权 转基因玉米加工品加工原料为转基因玉米 转基因玉米已不再含有转基因成分
30.(1)通过有性生殖产生, 在母体子宫内发育形成胎儿 受精作用在体外,并在体外发育成早期胚胎进行胚胎移植 (2)伴X隐性遗传 XHY XHXh 1/2 (3)染色体组成 女 男性胎儿从母亲获得h基因,患病可能为50%XBXB 1/4
31. (1)核糖体 (2)基因重组 (3)不赞成。转基因玉米能抵抗玉米螟,并不能抵抗所有的害虫。 (4)如:①有道理,这种转基因玉米的果实中可能含有蛋白酶抑制剂,食用后可能抑制人体内消化酶的活性,使人无法对食物进行消化而患病。②无必要。因为人与害虫消化酶结构存在差异,玉米的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,但对人可能无影响。③无必要。人类食用的通常是煮熟后的玉米食品,玉米蛋白酶抑制剂在高温下已经破坏,因此不会对人的消化造成不良影响。
能力拓展
1.B 2.C 3.C 4.D 5.B 6.B 7.A 8.C 9.ABC 10.ACD 11.ABD 12.ACD
14.(1)造血干细胞;属自体移植,排斥反应很小。 (2)基因选择性表达的结果(3)胸腺;细胞(4)全能性 (5)浆细胞
15.(1)B (2)胚胎干细胞, (3)免疫 早期胚胎(4)离体培养,诱导分化
16.(1)A(供核牛) 细胞核 (2)体细胞的细胞核几乎具有发育为新个体的全部遗传信息
(3)此时还未出现细胞分化(4)B
17. (1)农药对害虫的变异类型进行选择(2)特异(3)基因重组(4)减少了农药对环境的污染,保护了生态环境(5)用于疾病的诊断和治疗,用于培育优良动、植物新品种;不利于环境保护可能引起环境问题、食物安全性问题、生物安全性问题等
18.(1)胚胎移植 有性生殖 (2)促性腺激素(3)B.方法步骤:
①饲养小青蛙至性成熟后,选择生长状况基本相同的若干只雌蛙,分成2等份;
②给每只青蛙注射1mL激素溶液,放入小铁笼单独培养,并记上“实验”标签;
③给对照组青蛙,每只在相同部位注入1mL生理盐水,放入小铁笼,与实验组在相同条件下单独饲养,并记上“对照”标签;
④相同时间后,检查每只蛙的泄殖腔内是否有卵子,并记数、统计;
⑤记录实验结果并分析 C.实验数据记录表
产卵数
实验组
对照组
1
2
3
1
2
3
1小时
1.5小时
2小时
平均产卵数(个/h.只)
专题14 实验专题一(必修一实验)
【高考要求】
考 查 内 容
等 级 要 求
检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质
a级
用显微镜观察多种多样的细胞
a级
观察叶绿体和线粒体
a级
通过模拟实验探究膜的透性
a级
观察植物细胞的质壁分离和复原
b级
探究影响酶活性的因素
c级
叶绿体色素的提取和分离
a级
探究酵母菌的呼吸方式
c级
观察细胞的有丝分裂
b级
【考点分析】
1.检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质实验。
经常考查检测试剂斐林试剂、苏丹染液和双缩脲试剂的名称及相应的反应的结果。斐林试剂和双缩脲试剂的组成成份相同,但浓度、鉴定的物质、原理、使用方法、反应条件和反应结果都不相同。鉴定还原性糖的实验中,应选择含糖量高且近于白色的组织。还原性糖:有还原性基团——游离醛基或酮基的糖,如葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖等。双缩脲试剂不能写成双缩脲,双缩脲能在碱性条件下与CU2+作用形成紫色络合物,由于蛋白质子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键,因此,蛋白质可与双缩脲试剂发生颜色反应,从而鉴定蛋白质的存在。
2用显微镜观察多种多样的细胞
关键是显微镜的使用:取镜→安放→对光→压片→观察→收放。观察任何标本都必须先用低倍镜,且标本应透明。高倍镜使用:先使用低倍镜确定目标→移动装片,使目标位于视野中央→转动转换器,换用高倍镜→调焦(转动细准焦螺旋)(视野较暗,
可调反光镜或光圈)。显微镜使用注意事项:
(1)成像特点:放大倒立的虚像。
(2)放大倍数计算:物镜的放大倍数×目镜的放大倍数。放大倍数指的是物体的长或宽。
(3)物像的移动方向与装片的移动方向相反。
(4)低倍镜下成像特点:物像小、细胞数目多、视野亮。
高倍镜下成像特点:物像大、细胞数目少、视野暗。
(5)物镜和目镜的判断方法:物镜有螺纹,目镜无螺纹。
(6)放大倍数的判断方法:
目镜:镜头长放大倍数小,镜头短放大倍数大。
物镜:镜头长放大倍数大,镜头短放大倍数小。
物镜与装片之间的距离:距离近放大倍数大,距离远放大倍数小。
3.用高倍镜观察线粒体和叶绿体
叶绿体在显微镜下观察,绿色球形或椭球形。用健那绿染液染色后的口腔上皮细胞中线粒体成蓝绿色,细胞质接近无色。藓类叶为单层细胞,菠菜叶下表皮略带一些叶肉也可,叶绿体呈椭圆形,可随细胞质的流动而流动。叶绿体在弱光下以最大面积(长轴)转向光源,在强光下以最小面积(短轴)转向光源。植物线粒体相对较少,叶绿体颜色易掩盖线粒体被染成的蓝绿色,所以一般不用植物细胞观察线粒体。
4.通过模拟实验探究膜的透性
某些半透膜(如动物的膀胱膜、肠衣等),可以让某些物质透过,而另一些物质不能透过。或者(玻璃纸)水分子可以透过,而蔗糖分子因为比较大,不能透过。可以用半透膜将不同浓度的溶液分隔开,然后通过观察溶液液面高低的变化,来观察半透膜的透性,进而类比分析得出生物膜的透性。实验中并未设置对照实验而是前后对照。所以在开始时要记下内外液面的高度,注意分析:漏斗管内的液面为什么会升高?(由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量,使得管内液面升高);如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?(用纱布替代玻璃纸时,因纱布的孔隙很大,蔗糖分子也可以自由通透,因而液面不会升高)如果烧杯中不是清水,而是同样浓度的蔗糖溶液,结果会怎样?(半透膜两侧溶液的浓度相等时,单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量,液面也不会升高)
5.观察植物细胞的质壁分离和复原
原理:①细胞液浓度>细胞外溶液浓度时,细胞吸水;细胞液浓度<细胞外溶液浓度时,细胞失水②细胞壁与原生质层的伸缩能力不同。条件:细胞内外溶液存在浓度差,活细胞且具有大液泡。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞具紫色大液泡,是该实验的理想材料,不应选择具有无色或浅色液泡的组织细胞。结论:细胞外溶液浓度>细胞液浓度时,细胞失水 ;质壁分离的细胞外溶液浓度<细胞液浓度时,细胞吸水,质壁分离复原。实验过程中关键是观察细胞壁、原生质层和液泡的体积颜色 。应用:可以用于测定细胞液的浓度范围;可以用于判断细胞的死活,用于观察植物细胞的细胞膜;验证原生质层和细胞壁伸缩性的大小;比较未知溶液浓度的范围等。细胞发生质壁分离后,细胞壁与细胞膜之间的空隙充满的是0.3mg/mL蔗糖溶液;动物细胞能发生渗透作用但不会发生质壁分离。
6.探究影响酶活性的因素
影响酶活性的因素有很多,如温度、PH。实验过程中要严格控制好各种变量,用淀粉来探究温度对酶活性的影响时不宜用斐林试剂检验,因为斐林试剂与还原性糖只有在加热条件下才能生成砖红色沉淀,而实验需要严格控制不同的温度条件。
7.叶绿体色素的提取和分离
叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂丙酮或无水乙醇中,所以可以用上述溶剂来提取色素,提取过程中加入的碳酸钙和二氧化硅的作用也是常考的知识点。各种色素在层析液中的溶解度不同,随层析液在滤纸上扩散速度不同,画滤液细线一定要均匀、直、细,每次待干后重复若干次。分离色素时不能让滤液细线触及层析液,防止色素溶解在层析液中。
8.探究酵母菌的呼吸方式。
酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,产生二氧化碳和水,在无氧条件下进行无氧呼吸,产生酒精和少量二氧化碳,实验中用到NaOH溶液、澄清石灰水的作用是重点考查的内容,探究无氧呼吸产物实验时,如何控制无氧和有氧条件是一个难点。检测CO2的产生:使澄清石灰水变浑浊,或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。检测酒精的产生:橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与酒精发生反应,变成灰绿色。
9.观察细胞的有丝分裂
常考查的知识点有:制作流程:解离→漂洗→染色→制片;解离的方法和目的:使组织中的细胞相。整个实验中使细胞分散开来,有利于观察.的操作有:解离、用镊子尖弄碎根尖和压片。观察时要先在低倍镜下找到根尖分生区细胞并移到视野的中央再换用高倍镜观察。视野中处于分裂间期的细胞数目最多,原因是细胞分裂间期时间最长。由于在解离时细胞已被杀死,所以不能看到连续的分裂过程,要想看到各时期的细胞,必需移动装片找到各时期的图像。
【典型例题解析】
1.(07•山东理综)用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂。下列叙述正确的是( )。
A.处于分裂间期和中期的细胞数目大致相等
B.视野中不同细胞的染色体数目可能不相等
C.观察处于分裂中期的细胞,可清晰的看到赤道板和染色体
D.细胞是独力分裂的,因此可选一个细胞持续观察它的整个分裂过程
【解析】考查植物细胞有丝分裂不同时期的长短和染色体的形态、数目的变化。由于分裂间期时间长,所以绝大多数细胞都处在间期,因此A选项错误。赤道板是指细胞中央的一个位置,不是实际存在的一种细胞结构,所以看不到,用高倍镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂时,解离已使细胞死亡,因此看不到整个动态过程,因此C和D错误。
【答案】B
2.(05•广东)生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三种有机物的鉴定中、实验中,以下操作错误的是( )。
A.只有脂肪的鉴定需要使用显微镜
B.用双缩脲试剂鉴定蛋白质有需要加热
C.使用斐林试剂和双缩脲试剂最好是现配现用
D.可溶性还原糖的鉴定,可用酒精灯直接加热产生砖红色沉淀
【解析】生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定,是根据与某种试剂产生的特定的颜色反应进行的。在题目给出的选项中,蛋白质和脂肪的鉴定都不需要加热,还原糖的鉴定需要水浴加热,而非直接加热产生生砖红色沉淀。
【答案】B
3.(07•上海)在叶绿体色素的提取和分离实验中,收集到的滤液绿色过浅,其原因可能是( )。
①未加石英砂、研磨不充分 ②一次加入大量的无水酒精提取
③分次加入少量无水酒精提取④使用放置数天的菠菜叶
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
【解析】考查了叶绿素提取的有关知识,在叶绿素提取的过程中,将新鲜的菠菜叶(若不新鲜,叶片中的叶绿素可能部分被破坏,使色素的含量下降)剪碎,加入适量的碳酸钙和石英砂研磨,加入碳酸钙的目的是为了研磨充分,加入石英砂的目的是为了研磨充分,使细胞中的色素充分释放出来。加入无水洒精的目的是溶解叶绿素,若加入的无水酒精过多,会造成叶绿素的浓度下降,出现浅色现象。
【答案】D
4.(07••广东)用洋葱鳞片叶表皮制备"观察细胞质壁分离实验"的临时装片,观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述,正确的是( )。
A.将装片在酒精灯上加热后,再观察细胞质壁分离现象
B.在盖玻片一侧滴人清水,细胞吸水膨胀但不会破裂
C.用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后,均能观察到质壁分离复原现象
D.当质壁分离不能复原时,细胞仍具正常生理功能
【解析】此题考查质壁分离实验。质壁分离及复原实也会验中需要的细胞是活细细胞,因此不能加热,硝酸钾浓度过高也使细胞细胞,不再发生复原;不再发生复原的细胞说明是死细胞,不再具有正常的生理功能。将细胞置于清水中,由于细胞壁的作用,细胞吸水涨大但不会破裂。
【答案】B
5.【07•山东烟台高三检测】某生物兴趣小组在“探究细胞呼吸方式”时,经过讨论,认为选用酵母菌作为实验材料最佳,其主要理由是
A.酵母菌是一种单细胞真菌 B.酵母菌是兼性厌氧菌
C.酵母菌是真核生物 D.酵母菌代谢比较旺盛
【解析】细胞的呼吸方式有两种,即有氧呼吸和无氧呼吸。酵母菌在有氧条件下能进行有氧呼吸产生二氧化碳和水,在无氧条件下能进行无氧呼吸产生二氧化碳和酒精,因此用酵母菌就可以探究细胞呼吸的两种方式。
【答案】B
6.【07•宁夏理 I.】将某种玉米子粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤,得到提取液。取6支试管分别加入等量的淀粉溶液后,分为3组并分别调整到不同温度,如图所示,然后在每支试管中加入等量的玉米子粒提取液,保持各组温度30分钟后,继续进行实验(提取液中还原性物质忽略不):
(1)若向A、C、E三支试管中分别加入适量的班氏试剂或斐林试剂,沸水浴一段时间,观察该三支试管,其中液体颜色呈砖红色的试管是_______;砖红色较深的试管是______,颜色较深的原因是______;不变色的试管是____,不变色的原因是_________。
(2)若向B、D、F三支试管中分别加入等量的碘液,观察三支试管,发现液体的颜色是蓝色,产生该颜色的原因是______________。
(3)以上实验的三种处理温度不一定是玉米子粒提取液促使淀粉分解的最适温度。你怎样设计实验才能确定最适温度?(只要求写出设计思路)
【解析】:考查温度对酶活性的影响。发芽的玉米籽粒中有淀粉酶,在不同温度下,淀粉酶的活性不同,对淀粉的催化程度也不相同。400C条件下酶的活性比200C情况下强,催化分解的速度快,产生的麦芽糖多,因此加入班氏试剂或斐林试剂加热后颜色较深,1000C
情况下,酶因高温失活,因此试管中没有反应。遇碘变蓝是淀粉的特性,三支试管都变蓝说明三支试管中都有淀粉存在。要确定酶的最适温度,要增加试管数量,并设置成温度梯度,重复上述实验。酶的最适温度应位于砖红色最深的两个试管之间,或者就是砖红色最深所对应的试管。
【答案】
(1)A和C C淀粉酶在40℃时活性相对较高,淀粉酶催化淀粉水解产生的还原糖多 E 酶失活
(2)剩余的淀粉遇碘变蓝
(3)在20℃和100℃之间每隔一定温度设置一个实验组,其它实验条件保持一致。
以反应液和上述试剂(或答碘液或答斑氏试剂或答斐林试剂)发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。
【随堂练习】
1.用显微镜观察时,如果由低倍镜换高倍镜后,视野的变化是( )。
A.由暗变亮,观察到的细胞小 B.由亮变暗,观察到的细胞大
C.由暗变亮,观察到的细胞多 D.由亮变暗,观察到的细胞多
2.下列实验中所用材料或试剂,正确的是( )。
①在蛋白质的鉴定实验中,使用斐林试剂鉴定蛋白质 ②使用洋葱鳞片叶的表皮细胞观察叶绿体 ③在提取叶绿体色素的实验中,使用丙酮或酒精提取色素 ④在DNA的粗提取与鉴定实验中,使用二苯胺作为鉴定DNA的试剂
A.①② B.①④ C.②③ D.③④
3.将菠菜叶表皮细胞和人的口腔上皮细胞制成装片,从盖玻片的一测滴入0.3g/mL的蔗糖溶液,另一侧用吸水纸吸引,重复几次,15分钟后,分别放在显微镜下观察,其结果是( )。
A.前者发生质壁分离,后者也发生质壁分离 B.前者发生质壁分离,后者破裂
C.前者发生细胞破裂,后者发生质壁分离 D.前者发生质壁分离,后者皱缩
4.从叶绿体中提取叶绿素,选取下列哪一种叶片效果最好( )。
A.厚、硬似革质的绿色叶片 B.衰老、黄绿色的叶片
C.多浆汁或有特殊气味的绿色叶片 D.新鲜、幼嫩、色浓绿的叶片
5.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合,装入一容器内,调整PH至2.0,保存于370C的水浴锅内,过一段时间后,容器内剩余的物质是( )。
A.淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B.唾液淀粉酶、麦芽糖酶、胃蛋白酶、多肽、水
C.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
6.在显微镜下观察洋葱根尖有丝分裂装片时,下列哪些步骤有利于细胞的分离( )。
①把根尖放入15%的盐酸和95%的酒精的混合液(比例1:1)中。
②根尖酥软后,取出漂洗。 ③用镊子把根尖弄碎
④把根尖放入载玻片的清水中,盖上盖玻片,再放一载玻片,用拇指轻压。
⑤染色
A、①②③④ B、①③④ C、③④ D、①②③④⑤
7.为了认识酶作用的特性,以质量分数20%的H2O2溶液为反应底物的一组实验结果如下图所示,据表回答:
方法
实验结果
1、 常温下自然分解
2、 常温下加入Fe3+
3、 常温下加鲜肝提取液
氧气泡少而小
氧气泡稍多而小
氧气泡极多而大
1、 加入煮沸后冷却的鲜肝提取液
氧气泡少而小
通过分析实验结果,从表中得不到实验依据的一项是( )。
A.从催化条件看,酶需要一定的温度 B.从催化活性看,酶变性后就失活
C.从催化底物范围看,酶有专一性 D.从催化反应效率看,酶有高效性
8.下列有关用高倍镜观察线粒体和叶绿体的实验说法不正确的是( )。
A.健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料,可以使活细胞中线粒体呈现蓝绿色。
B.观察叶绿体时选用藓类的叶或黑藻的叶,原因是叶片薄而小,叶绿体清楚
C.用菠菜叶作实验材料,要取菠菜叶的下表皮并稍带些叶肉
D.可用高倍镜直接观察叶绿体和线粒体
9.用斐林试剂鉴定蔗糖是否有还原性时,发现共热后有砖红色沉淀产生,下列分析的原因不正确的是( )。
A.做过实验的试管未洗干净 B.蔗糖放置时间长,被微生物分解
C.蔗糖的纯度差,可能含有还原性糖 D.蔗糖本身具有还原性
10.下列实验中除了哪一项外要求的实验材料自始至终要保持生活状态( )。
A.观察细胞中的线粒体和叶绿体 B.探究酵母菌的呼吸方式
C.观察洋葱根尖细胞有丝分裂 D..观察植物细胞的质壁分离和复原实验
11.下列实验现象正确的是( )。
A.CO2使澄清石灰水变浑浊,或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变黄再变绿。
B.纸层析法分离叶绿体中的色素,可以观察到滤纸条上四条色素带,从上到下依次是黄绿色、橙黄色、蓝绿色和黄色
C.在观察植物细胞有丝分裂实验中,使用醋酸洋红溶液使染色体呈深色
D.橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应,变成紫色。
12.(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行"叶绿体色素提取和分离"实验,在滤纸上出现了四条清晰的色素带,其中呈黄绿色的色素带为。
(2)该同学改变层析液组成后继续进行实验,滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有色素带的滤纸条,用乙醚分别溶解条带上的色素,浓缩后用一分析仪器检测,通过分析色素溶液的来判断条带的色素种类。
(3)实验结束几天后,乙、丙两同学发现部分预留叶片已变黄。乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的,丙同学则认为某些色素含量增加。根据所学知识,你将如何设计实验来判断两个同学的观点是否正确?
。
13.某研究性学习小组设计了关于“探究细胞大小与物质运输的关系”实验,请根据材料补充方法步骤(2),并完成问题。
目的要求 通过探究细胞大小,即细胞的表面积与体积之比,与物质运输效率之问的关系,探讨细胞不能无限长大的原因。
材料用具 材料:3cm×3cm×6cm的含酚酞的琼脂块(NaOH和酚酞相遇,呈紫红色)。用具:塑料餐刀,防护手套,毫米尺,塑料勺,纸巾,烧杯。 试剂:质量分数为0.1%的NaCl溶液。
方法步骤
(1)用塑料餐刀将琼脂块切成三块边长分别为3cm、2cm、1cm的正方体。
(2)_______________________________________________________________.用塑料勺不时翻动琼脂块。注意,不要用勺子将琼脂块切开或挖动其表面。
(3)戴上手套,用塑料勺将琼脂块从NaOH溶液中取出来,用纸巾把它们吸干,用塑料刀把琼脂块切成两半。观察切面,测量每一块上NaOH扩散的深度。记录测量结果(每两次操作之间必须把刀擦干)。
(4)根据测量结果进行计算,并填写下表。
琼脂块
边长/cm
表面积/cm2
体积/cm3
比值(表面积
/体积)
NaOH扩散
的深度/cm
比值(NaOH扩散的体积/
整个琼脂块的体积)
3
2
1
(5)实验结论 琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而__________;NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而_____________。
(6)思考讨论:
①在相同时间内,物质扩散进细胞的体积与细胞总体积之比可以反映细胞的物质运输的效率。细胞的物质运输的效率与细胞大小之间有什么关系?______________________.
②为什么多细胞生物体是由许多细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的?为什么细胞越大,物质运输的效率越低?________________________________________________.
【能力拓展】
丙
一个细胞内
DNA含量
a
b
c
d
e
f
g
1
2
3
4
甲
乙
⑴
⑵
⑶
⑷
1.下面甲图示洋葱细胞在有丝分裂各个时期细胞核内DNA含量的测定结果,乙图是一组目镜标有5×和16×字样、物镜标有10×和40×字样的镜头,丙图是某同学在乙图中选用的一组能放大160倍的镜头组合所观察到的图像。欲将丙图视野中处于甲图e时期的细胞移至视野中央进行640倍高倍镜观察,正确的镜头组合及操作程序应是( )。
A.(1)×(3);左上方B.(2)×(4);右下方
C.(1)×(4);左下方 D.(2)×(3);左上方
2.关于“叶绿体中色素的提取和分离”实验的叙述,不正确的是( )。
A.可以用丙酮或酒精提取叶绿体中色素 B.胡萝卜素在层析液中扩散的速度最快
C.叶绿体中含量最多的色素是叶绿素a D.滤液细线要细而直,避免色素带之间的重叠
A
C
B
3.将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中,形态不再变化后的细胞图像如下:则有关各细胞液的浓度判断不正确的是( )。
A.实验前B<A<C B.实验前B>A>C
C.实验后B=A=C D.实验后B>A=C
4. 在实验中,常用双缩脲试剂来鉴定蛋白质的存在。下列与双缩脲试剂发生作用,不能产生紫色反应的是( )。
A.含有组成蛋白质的各种氨基酸的混和液
B.适宜条件下经胃液充分处理的蛋清溶液
C.高温处理的蛋清溶液
D.适宜条件下经胃液和肠液充分处理的蛋清溶液
5.将小麦种子分别置于20℃和30℃培养箱中培养4天,依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。取3支试管甲、乙、丙,分别加入等量的淀粉液,然后按下图加入等量的提取液和蒸馏水,45℃水浴保温5分钟,立即在3支试管中加入等量斐林试剂并煮沸2分钟,摇匀观察试管中的颜色。结果是( )。
A.甲呈蓝色,乙呈砖红色,丙呈无色
B.甲呈无色,乙呈砖红色,丙呈蓝色
C.甲、乙皆呈蓝色,丙呈砖红色
D.甲呈浅砖红色,乙呈砖红色,丙呈蓝色
6.取生长健壮的小麦根尖,经过解离、漂洗、染色、制片过程,制成临时装片,放在显微镜下观察。欲观察到细胞有丝分裂的前、中、后、末几个时期。下列叙述正确的是( )。
A.应该选一个处于间期的细胞,持续观察它从间期到末期的全过程
B.如果在低倍镜下看不到细胞,可改用高倍物镜继续观察
C.如果在一个视野中不能看全各个时期,可移动装片从周围细胞中寻找
D.如果视野过暗,可以转动细准焦螺旋增加视野的亮度
7.很多实验中必须先制作玻片标本,然后在显微镜下观察。下面实验过程错误的是( )。
A.脂肪鉴定:切取花生子叶薄片→染色→去浮色→制片→观察
B.有丝分裂观察:解离→染色→漂洗→制片→观察
C.质壁分离观察:撕取鳞片叶表皮→制片→观察→滴加蔗糖溶液→观察
D.叶绿体的观察:取黑藻小叶→制片→观察
8.某渗透装置如右图所示,烧杯中盛放有蒸馏水,图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液,一定时间后再加入蔗糖酶。从理论上分析,该实验过程中最可能出现的现象是( )。
A.漏斗中液面开始时先上升,加酶后即下降
B.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,然后开始下降
C.加酶前后,在烧杯中都可以检测出蔗糖
D.加酶后,可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
9.下图表示洋葱根尖细胞有丝分裂装片的制作与观察,其中正确的一组是( )。
①A过程叫解离,作用是使根尖组织细胞分散开
②B过程叫漂洗,主要目的是洗净解离液
③D过程中需要对载玻片上的根尖进行按压,使细胞相互分散开
④E过程中需要先在高倍镜下找到根尖的生长点,才能进行下一步的观察
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
10.斐林试剂与双缩脲试剂都是由甲液(NaOH)和乙液(CuSO4)组成的,下面是某同学对斐林试剂与双缩脲试剂应用的探究实验,其中NaOH的质量分数均为0.1g/
mL,CuSO4的质量分数均为0.05g/ mL,实验结果如下表。请回答相关的问题:
试管
第1次加入物
第2次加入物
第3次加入物
处理
颜色变化
1
2mL NaOH
2mL CuSO4
2mL苹果汁
加热
砖红色
2
2mL NaOH
2mL苹果汁
2mL CuSO4
加热
砖红色
3
2mL苹果汁
2mL NaOH
2mL CuSO4
加热
砖红色
4
2mL CuSO4
2mL苹果汁
2mL NaOH
加热
砖红色
5
2mL CuSO4
2mL NaOH
2mL苹果汁
加热
砖红色
6
2mL苹果汁
2mL NaOH
4滴CuSO4
加热
砖红色
7
2mL NaOH
4滴CuSO4
2mL苹果汁
加热
砖红色
8
2mL苹果汁
2mLNaOH+2mL CuSO4
2mL HCl
加热
不变
(1)斐林试剂的配制方法是:将0.1g/ mL NaOH 与 0.05g/mL CuSO4混合,随用随配。斐林试剂的常规使用方法是:在待测样液的试管中加入斐林试剂,后再将试管放入观察试管中出现的颜色变化。
(2)设计1~5号试管的实验目的是:探究。结论是:。
(3)设计6~7号试管的实验目的是:探究双缩脲试剂。结论是:。
(4)8号试管与其它试管的反应结果比较说明:。
11.左下图是某同学为了研究酵母菌的无氧呼吸所制作的一个实验装置。开始时在洁净的锥形瓶中装满质量分数为2%的葡萄糖溶液,并在其中加入适量的酵母菌。发酵过程中液体会进入移液管,从移液管的刻度上可以读出进入移液管的液体量。右表中是该同学在不同的温度条件下进行实验时所记录的数据(单位:mL)。
温度
数据
时间
第1
分钟
第2
分钟
第3
分钟
第4
分钟
第5
分钟
4℃
0
0
0.1
0.2
0.3
10℃
0.2
1.0
1.9
3.1
4.0
20℃
0.4
1.3
2.2
3.3
4.5
35℃
0.7
1.2
2.8
4.4
5.0
55℃
0
0.1
0.2
0.3
0.4
(1)实验开始时应对葡萄糖溶液作煮沸处理,其目的是。
(2)请写出该实验中酵母菌进行呼吸作用的反应式:。
(3)表中数据表示酵母菌呼吸作用产生的的量,20℃时它产生的平均速率是mL/min。
(4)最有利于酵母菌发酵的实验温度是,在此温度条件下预计在第5分钟到第6分钟之间移液管中增加的液体量比第4分钟到第5分钟之间增加的量 (填“多”或“少”),可能的原因是。
12.(2007江苏高考加塞
针筒
过氧化氢溶液
土豆片
加塞
针筒
过氧化氢溶液
土豆片
)将一个土豆(含有过氧化氢酶)切成大小和厚薄相同的若干片,放入盛有一定体积和浓度的过氧化氢溶液的针筒中(如下图所示),以探究酶促反应的相关问题。根据实验现象与数据分析答题。
图一
(1)将一个土豆片为4片时,每隔5分钟收集一次数据,根据数据绘制出如图二的曲线。20分钟后,气体量不再增加的原因是。
30
时间/min
10
5
15
20
气体量/mL
20
10
25
图二
(2)若土豆片为8片时,和上述实验所得的曲线(实线)相比,实验结果的曲线最可能是下列图三中的图中的虚线。如果要获得更多的气体,在不改变溶液体积的条件下,可采取的方法是,其结果可用图中的虚线表示。
图三
30
时间/min
10
5
15
20
气体量/mL
20
10
25
30
时间/min
10
5
15
20
气体量/mL
20
10
25
30
时间/min
10
5
15
20
气体量/mL
20
10
25
30
时间/min
10
5
15
20
气体量/mL
20
10
25
a
b
c
d
(3)为保证上述实验的科学性,需要控制的其他外界因素有。
13.为了观察叶绿体、细胞质流动、质壁分离现象以及进行生物组织中有机物的鉴定,现按下表进行各组实验:
组别
材料
实验条件
观察内容
A
新鲜黑藻
清水、光照、5℃
细胞质流动
B
新鲜黑藻
清水、光照、25℃
细胞质流动
C
新鲜黑藻
清水、黑暗、25℃
细胞质流动
D
紫色洋葱鳞片叶
0.3g/mL蔗糖溶液
质壁分离
E
紫色洋葱鳞片叶
3g/mL蔗糖溶液
质壁分离
F
菠菜叶
清水
叶绿体
G
浸泡过的花生种子
清水、苏丹Ⅲ染液、50%酒精
细胞中着色的小颗粒
将上述各组实验材料按表中实验条件进行相关处理后,制成临时装片,放在显微镜下观
察。分析回答:
(1) 黑藻是观察细胞质流动的理想材料,原因是①__________,②___________;若观察时发现细胞质不流动,或者流动很慢,应立即采取措施,加速细胞质流动,可采取的措施是___________________。(试举一例)
(2) 上述实验中需要的材料用具除显微镜外,还需刀片、镊子、滴管、吸水纸___________。
(1) 如果将B组材料作D组处理后再观察,则与原B组实验相比,显微镜下细胞质的流动情况是____________:E组细胞发生质壁分离后,一般不能发生质壁分离复原现象,原因是__________________________________。
(2) G组实验的目的是_________________________。
在F组实验中,要选取菠菜叶稍带些叶肉的表皮,原因是____________________。
14. 19世纪中期,人们已知酿酒是活酵母利用糖类发酵产生酒精和二氧化碳的过程,但对“糖类是怎样变成酒精和二氧化碳的”存在不同观点:一是,糖类转变成酒精和二氧化碳需要活酵母菌的参与;二是,发酵是酵母菌细胞内某些物质引发的。现在,人们普遍认为“发酵是由酵母菌细胞内某些物质(酶)引起的”,请利用下列材料加以证明。
I 材料用具:带孔的橡皮塞和锥形瓶(500ml)两个,新鲜酵母粉,5%的葡萄糖溶液,恒温箱,玻璃导管,澄清的石灰水,蒸馏水,研钵,石英砂,离心机,量筒,烧杯和玻璃棒等。
II 实验步骤
①;
②;
③;
④。
III 实验结果及推论
⑤
IV 实验分析
⑥本实验可不设对照实验,原因是。
⑦实验过程中要控制的无关变量主要是。
15.现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶,可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。请回答:
(1)用一种试剂将上述4种溶液区分为两组,这种试剂是_________,其中发生显色反应的一组是________和________溶液,不发生显色反应的一组是________和________溶液。
(2)用________试剂区分不发生显色反应的一组溶液。
(3)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是___________________________。
专题14 实验专题一
随堂练习
1、B2、D3、D4、D5、A6、B7、C8、D9、D10、C 11、C
12(1)叶绿素b(2)吸收光谱
(3)从预留的叶片中挑选出足量的、份量相等、大小相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料,在相同条件下,再次进行叶绿体色素的提取分离实验, 测定和记录实验结果,比较这两种叶片各种色素的组成及含量后,得出结论。
13答案:(2)将3块琼脂块放在烧杯内.加入NaOH溶液,将琼脂块淹没,浸泡10min。(5)减小 减小 (6)①细胞越大,物质运输的效率越低,所以多细胞生物体是由许多细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的。②因为细胞越大,需要与外界环境交流的物质越多。而细胞体积越大,其表面积相对越小,细胞与周围环境之间物质交流的面积就相对小了,所以物质运输的效率就越低。
能力拓展1、D 2、B 3、A 4、A 5、D 6、 C7、 B8、B 9 、B
10、(1)等量 摇匀 50~65℃温水水浴中加热2min,
(2)苹果汁、斐林试剂甲液(NaOH)和乙液(CuSO4)加入试管顺序的变化是否影响实验结果
苹果汁、斐林试剂甲液(NaOH)和乙液(CuSO4)加入试管顺序的变化对实验结果无影响。
(3)能否替代斐林试剂检测还原性糖的存在双缩脲试剂可以替代斐林试剂检测还原性糖的存在
(4)斐林试剂作用的条件应是碱性环境(或在酸性条件下不能进行显色反应,其它合理答案也给分)。
酶
11.(1)除去氧气和灭菌
(2)C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量 (3)CO2 0.9
(4)35℃ 少 葡萄糖因消耗而减少
12.(1)过氧化氢量有限 (2)c 增加过氧化氢浓度 a (3)温度(或光照或气压等)
13.(1)①叶片薄而小 ②叶绿体明显可作参照物
在阳光或灯光下放置15~20min或水温25℃或切伤一小部分叶片
(2)盖玻片、载玻片(缺一不给分)
(3)减慢或不流动 可能细胞过度失水,导致细胞死亡
(4)鉴别花生种子含有脂肪
(5)菠菜叶表皮细胞中不含有叶绿体(叶绿体主要存在于叶肉细胞中)
14.①将100ml 5%的葡萄糖溶液倒入1个锥形瓶中;
②取10克新鲜酵母放在研钵中,加入少量的石英砂充分研磨,将充分研磨的新鲜酵母放入离心管中,加入适量的蒸馏水,放在在离心机內离心(离心可不作要求)。(①与②的顺序可颠倒)
③将离心后的上清液倒入装有葡萄糖的锥形瓶中。
④取另一锥形瓶倒入50ml澄清的石灰水,将两锥形瓶用橡皮塞和玻璃导管相连通,放在37℃的恒温箱中保温10分钟,取出后观察石灰水的颜色变化。
⑤澄清的石灰水变浑浊,证明发酵是酵母菌所含有的某些物质引起。
⑥活酵母使葡萄糖发酵产生酒精和二氧化碳是已知的,且该实验是单一的验证实验
⑦温度。
15.(1)双缩脲试剂 稀蛋清 蛋粉酶 葡萄糖 淀粉
(2)斐林试剂
(3)将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合,一段时间后,用斐林试剂分别处理上述两种混合液,观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液,出现砖红色的
专题15 实验专题二(必修二、三实验)
【高考要求】
考 查 内 容
等 级 要 求
观察细胞的减数分裂
a级
调查常见的人类遗传病
a级
探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用
a级
探究培养液中酵母种群数量的动态变化
c级
土壤中动物类群丰富度的动态变化
b级
【考点分析】
1.观察细胞的减数分裂。
实验原理:
蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞,再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂:减数第一次分裂和减数第二次分裂。在此过程中,细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化,因而可据此识别减数分裂的各个时期。
方法步骤:
低倍镜观察
在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞
高倍镜观察
先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂中期、后期和减数第二次分裂中期、后期的细胞,再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目
根据观察结果,尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图
绘图
2.调查常见的人类遗传病
实验原理:
显性遗传病具有世代相传的特点,隐性遗传病隔代出现。伴X染色体隐性遗传病的遗传特点是交叉遗传,隔代出现,患者男性多于女性。伴X染色体显性遗传病的遗传特点是世代相传,患者女性多于男性。
方法步骤:
可以以小组为单位开展调查工作。其程序是:
组织问题调查小组→确定课题→分头调查研究→撰写调查报告→汇报交流调查结果(如右流程图)
3.探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用
实验原理:植物插条经植物生长调节剂处理后,对植物插条的生根情况有很大的影响,而且用不同浓度、不同时间处理其影响程度亦不同。其影响存在一个最适浓度,在此浓度下植物插条的生根数量最多,生长最快。
方法步骤:
(1)选择生长素类似物:2,4-D或α-萘乙酸(NAA)等。
(2)配制生长素类似物母液:5 mg/mL(用蒸馏水配制,加少许无水乙醇以促进溶解)。
(3)设置生长素类似物的浓度梯度:用容量瓶将母液分别配成0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、3、4、5 mg/mL的溶液,分别放入小磨口瓶,及时贴上相应标签。NAA有毒,配制时最好戴手套和口罩。剩余的母液应放在4 ℃保存,如果瓶底部长有绿色毛状物,则不能继续使用。
(5)选择插条:以1年生苗木为最好(1年或2年生枝条形成层细胞分裂能力强、发育快、易成活)实验表明,插条部位以种条中部剪取的插穗为最好,基部较差,梢部插穗仍可利用。实验室用插穗长5~7 cm,直径1~1.5 cm为宜。
(6)处理插条:枝条的形态学上端为平面,下端要削成斜面,这样在扦插后可增加吸收塔水分的面积,促进成活。每一枝条留3-4个芽,所选枝条的芽数尽量一样多。
处理方法:1)浸泡法:把插条的基部浸泡在配制好的溶液中,深约3cm,处理几小时至一天。(要求的溶液浓度较低,并且最好是在遮阴和空气湿度较高的地方进行处理)
(2)沾蘸法:把插条基部在浓度较高的药液中蘸一下(约5s),深约1.5cm即可。
4.探究培养液中酵母种群数量的动态变化
实验原理:
(1)在含糖的液体培养基(培养液)中酵母菌繁殖很快,迅速形成一个封闭容器内的酵母菌种群,通过细胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。
(2)养分、空间、温度和有毒排泄物等是影响种群数量持续增长的限制因素。
方法步骤:
提出问题→作出假设→讨论探究思路→制定计划→实施计划→按计划中确定的工作流程认真操作,做好实验记录→分析结果,得出结论→将记录的数据用曲线图表示出来
注意:1、提出的问题可以是:培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的?也可以提出其他的探究问题,例如,在不同温度(以及通氧、通CO2等)条件下酵母菌种群数量增长的情况如何?不同培养液(如加糖和不加糖)中酵母菌种群数量增长的情况如何?等等。
(2)本实验时间较长(7天),因此事前一定要做好周密的计划,定程序、定时间、定人员。
(3)酵母菌计数方法:抽样检测法。
先将盖玻片放在计数室上,用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻,待细菌细胞全部沉降到计数室底部,将计数板放在载物台的中央,计数一个小方格内的酵母菌数量,再以此为根据,估算试管中的酵母菌总数。
(4)从试管中吸出培养液进行计数之前,要将试管轻轻震荡几次。
5.土壤中动物类群丰富度的动态变化
实验原理:
土壤不仅为植物提供水分和矿质元素,也是一些动物的良好栖息场所。研究土壤中动物类群的丰富度,操作简便,有助于理解群落的基本特征与结构。
3.实施计划。本研究包括三个操作环节:取样、观察和分类、统计和分析。
(1)取样:取样可以在野外用取样器取样的方法进行采集、调查,即:用一定规格的捕捉器(如采集缺罐、吸虫器等进行取样),(不适于用样方法或标志重捕法)在实验室进行观察。
(2)采集小动物:使用诱虫器取样,比较方便,且效果较好,但时间可能要长一些。也可采用简易采集法:将采集到的土壤放在瓷盆内,用放大镜观察,同时用解剖针寻找。发现体形较大的动物,可用包着纱布的镊子取出;体形较小的动物可用吸虫管采集。采集到的小动物可放入酒精中,也可将活着的小动物放入试管中。
(3)观察和分类:“观察和分类”需要借助动物分类的专业知识。(P76)
(4)统计和分析:“统计和分析”,要求设计一个数据收集和统计表,并据此进行数据分析。
丰富度的统计方法:记名计算法和目测估计法。
记名计算法是指在一定面积的样地中,直接数出各种群的个体数目,这一般用于个体较大,种群数量有限的群落。
目测估计法是按预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的多少。等级的划分和表示方法有:“非常多、多、较多、较少、少、很少”等等。
【典型例题解析】
1.(06•广东)如欲观察细胞减数分裂过程,可选用的材料是( )。
A.马蛔虫受精卵 B.成熟花粉粒 C.小鼠睾丸 D.叶芽
【解析】
受精卵的分裂方式属于有丝分裂,经过分裂和分化后形成的多细胞个体中体细胞的染色体数和基因型是不变的;成熟的花粉粒是经过了包括减数分裂等过程的产物,它可以释放出2个精子,它不能再继续进行减数分裂;叶芽细胞属于体细胞,分裂方式属于有丝分裂。所以,ABD都不对。而小鼠的睾丸是形成精子的场所,其精原细胞可以通过减数分裂形成精子。
【答案】C
3.(06•江苏)土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性,下图A、B、C、D4种土壤微型节肢动物分离收集装置中,最合理的是( )。
【解析】土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性,4种土壤微型节肢动物分离收集装置中,最合理的是亮、湿、热三个条件中符合最多的。A符合亮和热,B只符合亮,C只符合热,D没有采取任何措施。故A最符合。
【答案】A
3 .(07•四川理综) 研究还发现,氨基酸等营养物质可以向细胞分裂素浓度高的部位移动。为验证这一结论,有人设计了下列实验方案。请根据提供的实验材料和用具,写出第二步及以后的实验步骤,并预测实验结果。
涂抹含14C标记氨基酸的溶液
材料用具:生长状况相同的萝卜成熟叶片若干,适宜浓度的细胞分裂素溶液,含14C标记氨基酸的溶液(氨基酸可被叶片吸收并在叶片内移动),蒸馏水,棉签,检测放射性强度的设备等。
实验步骤:
第一步:取生长状况相同的萝卜成熟叶片若干,在叶片左半叶某一部位涂抹含14C标记氨基酸的溶液(如获至宝图所示)。
第二步:
实验结果:
[解析]:这是属于典型的实验设计题目,题干中的信息对于解题目非常关键,考查学生设计简单实验的能力,学生要会寻找变量,设置对照。这个题目中的变量就是细胞分裂素,氨基酸等物质可以向细胞分裂素浓度高的地方移动,因此对照中的两组分别为:一组为适宜浓度的细胞分裂素溶液,另一组为蒸馏水,一段时间后,再用设备检测放射性的高低,这样就可验证这一假设。形成实验步骤的思路:分组、对照、检测。由于是验证性的实验,结论是唯一的。
答案:实验步骤:
第二步:将叶片均分为两组,编号。
涂抹含14C标记氨基酸的溶液
涂抹含14C标记氨基酸的溶液
涂抹蒸馏水
涂抹细胞分裂素溶液
第三步:在a组的叶片的右半部某一部位涂抹适宜浓度的细胞分裂素溶液,在b组相应部位涂抹等量的蒸馏水。
第四步:在相同条件下放置一段时间后,检测a组的叶片涂抹细胞分裂素部位和b组涂抹蒸馏水部位的放射性强度。
实验结果:a组的叶片涂抹细胞分裂素部位的放射性强度高于b组涂抹蒸馏水部位的放射性强度。
【随堂练习】
1.(07•广东)下列是动物细胞减数分裂各期的示意图,正确表示分裂过程顺序的是( )。
A.③一⑥一④一①一②一⑤ B.⑥一③一②一④一①一⑤
C.⑨一⑥一④一②一①一⑤ D.③一⑥一②一④一①一⑤
2.黑蒙性痴呆是在北美犹太人中较常见的一种遗传病,为研究其发病率,应该( )。
A.在人群中随机抽样调查并统计 B.在患者家系中调查并计算发病率
C.先确定其遗传方式,再计算发病率 D.先调查该基因的频率,再计算出发病率
3.(多选)心肌梗塞不是独立的疾病,而是冠心病最危险的并发病,冠心病是否遗传目前医学上还没有定论,但大量的临床资料表明,冠心病患者家族倾向是非常明显的,某校生物研究学习小组为了证明临床资料的可靠性以及想了解该病在人群中的发病率,正确的方法是( )。
A.调查多个家族中多个成员,研究该病的家族倾向
B.在每个家族中随机抽样调查一个,研究该病的家族倾向
C.仅在患者家族中调查并计算该病在人群中的发病率
D.在人群中随机抽样调查并计算该病在人群中的发病率
4.为促进某种植物扦插枝条顺利生根,一技术员用几种不同浓度的吲哚丁酸(TBA、生长素类似物)溶液,处理插条基部,然后在沙床中培养,观察生根情况。从实验结果图来看,为促进枝条生根,在下列各项浓度值中,最好选用( )。
A.3mg·mL-1 B.6mg·mL-1
C.9mg·mL-1 D.4.5mg·mL-1
5.在开展高中生物研究性学习时,某校部分学生对高度近视的家系进行调查,调查结果如下表,请据表分析高度近视的遗传方式是( )。
双亲性状
调查的
家庭个数
子女
总人数
子女高度近视人数
男
女
双亲均正常
71
197
36
32
母方高度近视,父方正常
5
14
3
5
父方高度近视,母方正常
4
12
3
3
双方高度近视
4
12
5
7
总计
84
235
47
47
A.常染色体隐性遗传 B.X染色体显性遗传
C.常染色体显性遗传 D.X染色体隐性遗传
6.土壤动物能够促进农田生态系统物质循环并改良土壤结构,其类群组成和数量是评价农田生态环境的重要指标。下表是某农田使用两种肥料后4类土壤动物物种数和密度(个/m2
)调查数据。
动物类群
样地
跳虫类
蜱螨类
线蚓类
线虫类
物种数
密度
物种数
密度
物种数
密度
物种数
密度
有机肥田
10
167
38
30
40
120
19
339
化肥田
4
79
16
4l
18
32
7
52
根据表中数据可以得到的正确结论是( )。
A.化肥田土壤动物的物种多样性减少,营养结构简单
B.有机肥田的土壤动物数量大大增加,有机质减少
C.化肥田土壤动物个体总数减少,但是生物多样性提高
D.有机肥田的各类土壤动物密度总是大于化肥田
7.(07广东佛山)青虾细胞的染色体数目多而且形态较小,为确定其染色体数目,需要制备染色体标本。科研人员挑选若干组数量相等、每个体重(5±0.2)g、活动力强、性成熟的青虾,分别向腹肌注射0.1mL质量分数不等的秋水仙素,对照组注射等量的生理盐水;24h后,取出心脏等6种器官组织,分别制成装片,通过观察和统计,得出结论。以下是该实验的部分结果,请据此回答问题。
结果一:不同器官组织中处于分裂期细胞的比例(%)
40
20
60
0
卵巢
心脏
精巢
触角腺
肝胰腺脏鳃
鳃
结果二:不同质量分数的秋水仙素处理后,处于有丝分裂中期细胞的比例和染色体形态
秋水仙素质量分数
0
1×10-3
2×10-3
3×10-3
4×10-3
5×10-3
6×10-3
有丝分裂中期细胞(%)
1.0
1.2
1.5
3.1
11.2
11.5
12.3
染色体形态
正常
正常
正常
正常
正常
不正常
不正常
结果三:观察127个初级卵母细胞,出现不同四分体数目的细胞个数统计
一个细胞的四分体数
48
49
50
51
52
53
54
55
初级卵母细胞个数
1
1
1
7
102
10
3
2
(1)上述6种器官组织中,观察细胞分裂的最佳材料是。
注射秋水仙素的最佳质量分数是,判断依据是
。
(2)从统计的角度分析结果三,可以确定青虾体细胞的染色体数为__________条,
判断的根据是___________________________________________。
(3)制备青虾染色体标本过程中,还需要使用其他的实验材料,请在下列提供的
部分材料中进行选择,并说明其用途。
材料: A.盐酸、酒精; B.纤维素酶; C.胰蛋白酶;D.二苯胺试剂;
E.苏丹Ⅲ染液; F.双缩脲试剂; G.醋酸洋红液。
①选择_________,用途。
②选择_________,用途。
8.有甲、乙、丙、丁月季扦插枝条,分别做如下处理:甲株为带芽枝条,乙、丙、丁为去芽枝条,但丙、丁两株用两种不同浓度的人工生长素溶液浸泡插枝下端,栽植后,丙株生根很少,丁生出大量的根,请回答:
⑴甲株的生长情况是,这是由于。乙株生长情况是,这是由于。
⑵丙株生根很少,这是由于,,丁株
生出大量的根,这是由于。
⑶以上实验说明,生长素能,但起促进作用,起抑制作用。
9.在探究“培养液中酵母菌种群的数量变化”的实验中,某学生的部分实验操作过程是这样的:
①从静置试管中吸取酵母菌培养液进行计数,记录数据;
②把酵母菌培养液放置在冰箱中;
③第七天再取样计数,记录数据,统计分析绘成曲线。
请纠正该同学实验操作中的错误:
。
10.探究试验:土壤中小动物类丰富度的研究。
实验材料:土壤中的小动物。这些小动物对植物遗体的起重要辅助作用。
探究问题:可以调查某处土壤中小动物类群的丰富度;也可以通过调查来比较不同土壤中小动物类群的丰富度;还可以考虑在不同的时间(如白天或晚上)或不同空间(如不同深度涂土层)小动物类群的丰富度。
探究过程:
(1)准备
①制作。因为土壤动物有较强的活动能力,而且身体微小,因此不适于用或进行调查,常采用取样以进行采集、调查的方法。
②记录。记录调查地点的和的主要情况。
(2)取样
选择取样地点,将表土的落叶轻轻拨开,用手来回旋转罐子,将其按入土中,按压到罐底与地表几乎齐平,用花铲将罐内的土连同罐子一起托出,将罐子中的土倒入中,
袋上应标明取样的和等。
(3)采集小动物
采集体形较大的动物:①用幼虫器;②简易法;放在瓷盆内,挑拣动物。
采集体形较小的动物:可以用采集。
(4)观察和分类
①可借助有关的查明小动物的名称,并分类。
②观察:体形大,直接识别;体形小,。
(5)统计和分析
丰富度和统计方法通常有两种:一是;二是。
[能力拓展]
1.豚草是原产北美的植物,据调查在江苏、浙江、北京、上海等19个省市频频发现。课外小组的同学对某地区路旁的一片闲散地的部分植物的种群密度连续进行了五年的调查,部分结果如下表所示(单位:株/m3 )。下列有关叙述中,错误的是( )。
年份
2001
2002
2003
2004
2005
豚草
0.3
0.6
1.1
1.5
2.3
狗尾草
10.0
9.2
8
6.8
5.5
龙葵
3.0
2.0
0.4
0
0
光源
土样
筛网
土壤动物收集瓶
漏斗
A.在豚草等植物的调查中应该采取样方法
B.在进行种群密度调查时应特别注意随机取样
C.调查结果表明该地区的植物群落的丰富度在减少
D.可以推测该地区动物的丰富度将会增加
2.右图所示为某同学设计的土壤小动物收集器,下列有关叙述中,正确的是( )。
A.该收集器设计的原理之一是土壤动物具有趋暗、趋湿的习性
B.利用该装置可以收集到全部土壤小动物,保证调查结果的准确
C.在放置土样时最好让土样充满漏斗
D.利用该收集器进行土壤小动物丰富度调查的方法属于样方法
3.下列说法正确的是( )。
A.用生长素类似物处理扦插的枝条是其成活的必要条件
B.只有在适宜的生长素类似物的浓度下,扦插枝条才能生根
C.生长素类似物的浓度越高植物生长越容易生根
D.适宜浓度的生长素类似物,有利于扦插枝条生根
时间
①
种群数量
时间
②
种群数量
时间
③
种群数量
时间
④
种群数量
4.如图所示,曲线表示杂在a、b、c4种条件下细菌种群的生长曲线,这4种条件是:a.不断供应养分、水、氧气、除去有害废物;b.随着时间的延续,养分耗尽,有害物质积累;c.随时间的延续,养分逐渐减少,无有害物质积累;d.随着时间的延续,养分耗尽,由于突变的结果出现的新菌株,可分解细菌的代谢废物,其合成的物质可作为原细菌的食物。则生长条件与生长曲线①、②、③、④相符合的是( )。
A.a、b、c、d B. b、c、d 、a C.c、d、 a、b D. c、b、d 、a
5.探究土壤中小动物类群中密度的课题中,主要三个操作环节正确的是
A.取样、观察和统计、分类和分析 B.取样、观察和分类、统计和分析
C.取样、统计和分析、观察和分类 D.取样、分类和分析、观察和统计
7.(10分)某中学两个生物研究性学习小组分别作了调查:
调查一:调查人群中有耳垂和无耳垂的遗传情况,统计结果如下表:
组别
婚配方式
家庭个数
子
女
父
母
无耳垂
有耳垂
无耳垂
有耳垂
1
无耳垂
无耳垂
60
37
0
23
0
2
有耳垂
无耳垂
300
56
102
50
105
3
无耳垂
有耳垂
100
24
28
19
33
4
有耳垂
有耳垂
200
35
78
25
67
调查二:调查人群中的拇指能否向背侧弯曲的遗传情况(该性状为常染色体遗传),统计汇总和整理见下表:
亲代类型
子代类型
1
2
3
双亲均为拇指能向背侧弯曲
双亲中只有一个为拇指能向背侧弯曲
双亲全为拇指不能向背侧弯曲
拇指能向北侧弯曲
480
480
0
拇指不能向背侧弯曲
288
448
全部子代均为拇指不能向背侧弯曲
请回答:
(1)调查一的相对性状中,属于显性性状的是;调查二中的第组结果可判断该性状的显、隐性,简要说明理由。
(2)父亲有耳垂、拇指不能向背侧弯曲,母亲无耳垂、拇指能向背侧弯曲,生育了一个无耳垂、拇指不能向背侧弯曲的男孩,若再生一个有耳垂、拇指不能向背侧弯曲女孩的概率是。
(3)调查结果往往与实际水平有一定的差距,要想缩小与实际水平的差距,在调查时应采取哪些措施?。(至少答出2条,2分)
(4)某人患w遗传病,不知控制w遗传病的基因在染色体上的位置,请你设计一个简单的调查方案进行调查,并预测调查结果。(说明:w遗传病为单基因控制的隐性遗传病,4分)
8.(10分)某研究性学习小组欲研究不同浓度的生长素类似物溶液对根和芽生长的影响,拟用小麦种子、温箱、培养皿、移液管、滤纸、尺、蒸馏水、10mg/L 2,4-D(一种生长素类似物)以及O.1%升汞(表面消毒剂)等完成相关研究。
(1)该实验的原理是:生长素类似物对植物生长有调节作用,其调节效应与、
等有关;用不同浓度的2,4-D处理萌动的种子,对根、芽的生长有不同的影响。
(2)请补全如下方法步骤:
①取小麦种子,用O.1%升汞消毒适宜时间,再用蒸馏水冲洗若干次,置于22oC温箱中催芽2d。
②取培养皿7套,并编号。向1号皿中移人10mg/L 2,4-D溶液10ml,然后移出1ml到2号皿中,加9ml蒸馏水并混匀,如此稀释至6号皿(浓度为O.0001mg/L)。最后应对6号皿、7号皿作怎样处理:。
③在各皿中放置一滤纸圆片,选取萌动的种子10粒,合理排放于皿中,盖上皿盖。放在2温箱中黑暗培养3d。
④测量并记录。
(3)2,4-D的调节效应一般用一定时间内器官长度的增长百分率(%)来表示。计算增长百分率(%)需要获得的参数除了处理组长度以外,还应该包括。
请将本实验最可能的结果用数理曲线图表示其走势。(假设对根、茎的最适促进浓度分别是O.001mg/L和1mg/L)9.某兴趣小组同学欲对“土壤中小动物类群丰富度”进行调查研究。对于有较强活动能力且身体微小的土壤动物,他们用自制的取样器进行土壤取样,通过调查样本中小动物的种类和数量来推测某一区域内土壤动物的丰富度。
(1)本探究性研究在实施计划中,主要的操作环节有取样、采集小动、观察和分类、统计和分析。物种丰富度的统计常用和方法。
(2)连续6年每隔一定的时间对一定区域土壤中某动物进行种群数量的调查研究,得到的数据见下表(单位:只)。
年份
种群数量
捕捉标志数
第二天重捕数
重捕个体中的标志数
1
50
2
80
3
400
4
800
5
1500
6
150
150
13
请绘出第1年至第6年该动物种群的增长曲线:
(3)该兴趣小组拟对一种新型杀虫剂对环境中生物的影响作调查,请利用下列实验材料设计实验进行探究:
实验材料:加水稀释的杀虫剂,蚯蚓若干,相同木箱数只,富含腐殖质的土壤,清水
实验步骤:①_____________________________________________________________;
②_____________________________________________________________
;
③_____________________________________________________________;
④_____________________________________________________________。
预期结果及结论:__________________________________________________________。
专题15实验专题二
随堂练习
1.D 2.A 3.AD 4.D 5.A 6.A
7.(1)卵巢和精巢;4×10-3;既保证了染色体形态的正常,又使细胞分裂处于中期的细胞比例最高。 (2)104;出现52个四分体的细胞数目明显最多。(出现其他数目四分体的细胞数目极少。) (3)C; 使青虾组织细胞分散成单个细胞,便于制片观察; G; 使青虾组织细胞内的染色体被染色而便于观察
8.(1)正常生长; 茎上的芽产生生长素,促进生根 ;不能正常生根;芽被切去后,枝条不能产生生长素(2)高浓度的生长素抑制根的生成;适宜浓度的生长素促进生根
(3)植物体的具分生能力的组织,特别是芽的顶端分生组织;促进扦插的枝条生根;低浓度;高浓度
9.实验材料:分解
探究过程:(1)①取样器 样方法 标志重捕法 取样器②地形 环境(2)塑料袋 时间 地点 (3)吸虫器 (4)①动物图谱②镊子或吸管吸收小动物→放载玻片→用放大镜或显微镜观(5)记名计算法 目测估计法
能力拓展
1.D 2.A 3.D 4. C 5.B
6.(1)有耳垂 1 双亲均为拇指能向背侧弯曲,而后代出现性状分离(2)1/8 (3)随机性 调查的群体足够大 (4)①寻找若干个患w遗传病的家庭进行调查。 ②统计患者的性别比例:若患者男性多于女性,则w基因位于X染色体上; 若患者男性与女性差不多,则w基因位于常染色体上; 若患者全是男性,则w基因位于Y染色体上。
7.⑴ 生长素类似物溶液浓度,植物器官种类 ⑵②从6号皿中取出1ml溶液弃去,在7号皿中加9ml蒸馏水作对照 ④幼芽的长度,幼根的长度和数目⑶ 对照组长度,初始长度图略
8.(1)记名计算法目测估计法 (2)见右图
(3)①取木箱两只,编号A、B,在其中铺满相同厚度的富含腐殖质的土壤。②分别向A、B木箱中喷洒等量的加水稀释了的杀虫剂和清水,使土壤保持湿润透气。③向A、B木箱中投放等数量的大小和生活状态相似的蚯蚓,在相同且适宜条件下培养。④观察并记录A、B木箱中蚯蚓的存活情况。
预期结果及结论:如果A木箱中蚯蚓生活状态(活动能力、存活数量等)明显差于B组,则说明杀虫剂对蚯蚓有毒害作用;如果A木箱中蚯蚓生活状态(活动能力、存活数量等)与B组相当,则说明杀虫剂对蚯蚓无影响;如果A木箱中蚯蚓生活状态(活动能力、存活数量等)明显好于B组,则说明杀虫剂有利于蚯蚓生存。
专题16 实验专题三(选修实验)
【高考要求】
内容
等级要求
探究酶在洗涤方面的作用
a级
酵母细胞的固定化技术
b级
腐乳的制作
a级
果酒和果醋的制作
a级
蛋白质的提取和分离
a级
DNA的粗提取与鉴定
a级
【考点分析】
1.对葡萄酒有害的微生物
①产膜酵母:由于产膜酵母是好气性真菌,所以在卫生条件差的情况下,如贮酒容器不满、暴露在空气中的表面积很大时,很容易产生产膜酵母。产膜酵母又叫酒花菌,最初在酒面繁殖时,形成雪花状的斑片,然后连成灰色薄膜,时间长了,就会在酒的液面上形成一个膜盖。产膜酵母能把乙醇分子氧化成乙醛,又把乙醛分子氧化成水和二氧化碳,从而使葡萄酒的酒精含量降低,酒味变淡薄。
②乳酸菌:葡萄酒里的糖,为大多数细菌的繁殖提供了良好的营养物质,所以含糖的葡萄酒是最容易被细菌感染的。葡萄酒中有一种有害的乳酸菌,它不分解苹果酸,专门分解葡萄酒中的糖、甘油、酒石酸,使优质的葡萄酒完全变质。
③醋酸菌:是一种好气性细菌,在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动。葡萄汁中的糖是醋酸菌重要的能源。在有氧的情况下,醋酸菌能把葡萄汁中的糖分解成醋酸。在葡萄酒中缺少糖源的情况下,酒精便是醋酸菌的能源,它将乙醇变为乙醛,再变为醋酸。
2.毛霉
①毛霉是一种丝状真菌,它的菌丝可分为直立菌丝和匍匐菌丝,繁殖方式为孢子生殖,新陈代谢类型为异养需氧型,应用于腐乳等发酵工艺。
②毛霉在腐乳制作中的作用:在豆腐的发酵过程中,毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
③传统腐乳的生产中,豆腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子,而现代的腐乳生产是在无菌条件下,将优良毛霉菌种直接接种在豆腐上,这样可以避免其他菌种的污染,保证产品质量。
④毛霉优良菌种的标准:不产生毒素;生长繁殖快,抗杂菌力强;生长的温度范围大,不受季节的限制;有蛋白酶、脂肪酶、肽酶等酶系;使产品气味正常良好。
3.判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法
可在洗涤后比较污物的残留状况,如:已消失、颜色变浅、面积缩小等。
4.酶和细胞的固定化方法
一般来说,酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定,而细胞多采用包埋法固定化。原因是细胞个大,酶分子很小;个大的难以被吸附或结合,个小的酶容易从包埋材料中漏出。
5.在《酵母细胞的固定化》的操作过程中,应该注意下列问题。
①酵母细胞的活化。在缺水的状态下,微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。酵母细胞所需要的活化时间较短,一般需要0.5~1 h;酵母细胞活化时体积会变大,因此活化前应该选择体积足够大的容器,以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。
②加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环,涉及到实验的成败。如果海藻酸钠浓度过高,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目少,影响实验效果。
③刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间,以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格,可以使用下列方法。一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压,如果凝胶珠不容易破裂,没有液体流出,就表明凝胶珠制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠,如果凝胶珠很容易弹起,也能表明制备的凝胶珠是成功的。
6.DNA的粗提取与鉴定过程
提取DNA的第一步是材料的选取,其目的是选取DNA含量较高的生物材料,否则会由于实验过程中或多或少的损失而造成检测的困难;第二步是DNA的释放和溶解,这一步是实验成功与否的关键,要尽可能使细胞内的DNA全部溶解;第三步是DNA的纯化,即根据DNA的溶解特性、对酶及高温的耐受性的不同等特性,最大限度地将DNA与杂质分开;第四步是对DNA进行鉴定,这是对整个实验的结果的检测。
7.凝胶色谱法分离蛋白质的原理
凝胶色谱法也称为分配色谱法,它是根据分子量的大小分离蛋白质的方法之一。所用的凝胶实际上是一些微小的多孔球体,这些小球体大多数是由多糖类化合物构成,小球体内部有许多贯穿的通道,当一个含有各种分子的样品溶液缓慢流经时,各分子在色谱柱内进行两种不同的运动,即垂直向下的运动和无规则的扩散运动,相对分子质量较大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部,只能分布在颗粒之间,通过的路程较短,移动速度较快;相对分子质量较小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道,通过的路程较长,移动速度较慢。因此,样品中相对分子质量较大的蛋白质先流出,相对分子质量中等的分子后流出,相对分子质量最小的分子最后流出,这种现象又叫分子筛现象。此外,凝胶本身具有三维网状结构,相对分子质量大的分子通过这种网状结构上的空袭时阻力大,而相对分子质量小的分子通过时阻力小,因此不同分子量的蛋白质分子可以获得分离。
8.与其他真核细胞相比,红细胞的特点及这一特点对进行蛋白质的分离的意义
哺乳动物及人的成熟的红细胞呈双面凹圆饼状,没有细胞核和细胞器。其含有的血红蛋白是有色蛋白,因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集脱液。这使血红蛋白的分离过程非常直观,大大简化了实验操作。
【典型例题解析】
例1:(2007山东理综,34)乙醇等“绿色能源”的开发备受世界关注。利用玉米秸秆生产燃料酒精的大致流程为:
(1)玉米秸秆预处理后,应该选用酶进行水解,使之转化为发酵所需的葡萄糖。
(2)从以下哪些微生物中可以提取上述酶?(多选)
A.酿制果醋的醋酸菌 B.生长在腐木上的霉菌
C.制作酸奶的乳酸菌 D.生产味精的谷氨酸棒状杆菌
E.反刍动物瘤胃中生存的某些微生物
(3)从生物体提取出的酶首先要检测,以便更好地将酶用于生产实践。在生产糖液的过程中,为了使酶能够反复利用,可采用技术。
(4)发酵阶段需要的菌种是_,生产酒精是要控制的必要条件是。
【解析】(1)植物秸秆中的有机物主要是纤维素,因此需要纤维素酶才能将其水解成葡萄糖;(2)解答本小题的关键是看微生物生活的环境,生长在腐木上的霉菌及反刍动物瘤胃中生存的某些微生物中含有纤维素酶;(3)若从土壤中分离产生纤维素酶的微生物,所用的培养基为选择培养基,利用的能源为纤维素;(4)在无氧条件下,酵母菌能进行酒精发酵。
【答案】(1)纤维素(酶)(2)B、E (3)选择培养基;纤维素
(3)酶的活性 固定化酶(固定化细胞) (4)酵母菌 无氧(密封、密闭)
例2:下列验证某种加酶洗衣粉需要的最适温度的实验正确的是
A.取一系列不同温度、其他条件相同的水,加入相同的污物及等量加酶洗衣粉,看哪一个温度中酶的效果最好
B.在不同温度的水中,加入不等量洗衣粉,看哪种效果好
C.将加酶洗衣粉加入30℃水中发现不如加到45℃水中洗涤效果好,说明45℃为最适温度
D.将加酶洗衣粉与普通洗衣粉分别加入37℃的水中洗涤同样的污物,发现加酶洗衣粉效果好,说明加酶洗衣粉的最适温度为37℃
【解析】本实验的自变量为温度,在对照实验中,除了要观察的变量外,其它变量都应保持相同,B选项错误;C选项可以说明加酶洗衣粉在45℃时比30℃时洗涤效果好,但不能说明45℃为最适温度,C选项错误;D选项只能比较加酶洗衣粉与普通洗衣粉的洗涤效果,不能得出加酶洗衣粉的最适温度,D选项错误。
【答案】A
例3:酵母菌是一种单细胞真菌,酿酒和做面包都需要酵母菌,根据所学知识回答:
(1)在探究“培养液中酵母菌种群的数量变化”的实验中,某学生的部分实验操作过程是这样的:①从静置试管中吸取酵母菌培养液进行计数,记录数据;②把酵母菌培养液放置在冰箱中;③第七天再取样计数,记录数据,统计分析绘成曲线。请纠正该同学实验操作中的错误:。
(2)下面的流程图示意制备固定化酵母细胞的过程,请据图回答:
酵母细胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞
①图中酵母菌活化就是状态。
②影响此实验成败的关键步骤是,此步的操作应采用。
③观察形成的凝胶珠颜色和形状:如果颜色过浅,说明。
④本实验所用的固定化技术是,而制备固定化酶则不宜用此方法,原因是。
【解析】(1)为了使培养液中的酵母菌混合均匀,在从试管中吸出培养液进行计数之前,应将试管轻轻震荡几次;酵母菌的正常生长、繁殖需要适宜的温度;本实验的目的是探究培养液中酵母菌种群数量的变化,因此应该每天取样计数,记录数据,统计分析绘成曲线。(2)在缺水的状态下,微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态;加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环,涉及到实验的成败;如果固定化酵母细胞数目较少,凝胶的颜色偏浅;固定化细胞技术包括包埋法、化学结合法和物理吸附法,由于细胞个大,因此多采用包埋法固定化,而酶分子小,容易从包埋材料中漏出,不宜采用包埋法。
【答案】(1)①应将试管轻轻震荡几次再吸取酵母菌培养液进行计数 ②应将酵母菌培养液放置在适宜温度下培养 ③应连续七天,每天观察、取样计数并记录数据
(2)①让酵母菌恢复正常生活 ②配制海藻酸钠溶液小火间断加热
③固定化酵母细胞数目较少 ④包埋法酶分子很小,容易从包埋材料中漏出
例4:(2007江苏高考,21)在采用鸡血为材料对DNA进行粗提取的实验中,若需进一步提取杂质较少的DNA,可以依据的原理是
A.在物质的量浓度为0.14 mol/L的氯化钠溶液中DNA的溶解度最小
B.DNA遇二苯胺在沸水浴的条件下会染成蓝色
C.DNA不溶于酒精而细胞中的一些物质易溶于酒精
D.质量浓度为0.1g/mL的柠檬酸钠溶液具有抗凝血作用
【解析】DNA不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精,利用这一原理,可以将DNA与蛋白质进一步地分离。
【答案】C
例5:红细胞含有大量血红蛋白,红细胞的机能主要是由血红蛋白完成。我们可以选用猪、牛、羊等动物的血液进行实验,来提取和分离血红蛋白,请回答下列有关问题:
(1)实验前取新鲜的血液,要切记在采血容器中预先加入柠檬酸钠,取血回来,马上进行离心,收集血红蛋白溶液。
①其中加入柠檬酸钠的目的是___________________。
②此过程即是样品处理,它应包括红细胞洗涤、___________、分离血红蛋白溶液。
③洗涤红细胞的目的是________________________。
(2)收集的血红蛋白溶液在透析袋中透析,这就是样品的粗分离。
①透析的目的是____________________________________________。
②透析的原理是_______________________________________________。
(3)然后通过凝胶色谱法将样品进一步纯化,最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电脉进行纯度鉴定。其中通过凝胶色谱法将样品纯化的目的是___________________________。
【解析】(1)柠檬酸钠是一种抗凝剂,加入柠檬酸钠可以防止血液凝固;样品处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液;洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白,以利于后续步骤的分离纯化。(2)透析袋一般是用硝酸纤维素制成的,透析袋能使小分子自由进出,而将大分子保留在袋内,透析可以去除样品中分子量较小的杂质或用于更换样品的缓冲液。(3)凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的方法,因此通过凝胶色谱法去除相对分子质量较大的杂质。
【答案】(1)①防止血液凝固②血红蛋白的释放③去除杂蛋白
(2)去除相对分子质量较小的杂质透析袋能使小分子自由进出,而大分子则保留在袋内
(3)通过凝胶色谱法去除相对分子质量较大的杂质
【随堂练习】
一、单项选择题:每小题只有一个选项最符合题意。
1.酒厂利用酵母菌酿酒过程中,经检测活菌数量适宜但却不生产酒精,应采取的措施是
A.降低温度 B.隔绝空气 C.加缓冲液 D.加新鲜培养基
2.用带盖瓶子制作果酒时,每隔一段时间(一般12小时左右)要对瓶盖进行一次操作,下列关于操作及作用正确的组合是
A.拧松,进入空气B.打开,进入空气C.拧松,放出CO2 D.打开,放出CO2
3.下反应不属于果酒和果醋发酵过程反应式的是
A.C6 H12O6+6O26CO2+6H2O B.C6H12O62C2H5OH+2CO2
C.CO2+H2OCH2O+O2 D.C2 H5OH+O2CH 3COOH+H2O
4.为了让豆腐上更多更快地长出毛霉,所需的条件是
A.温度为15~18℃,干燥环境 B.温度为15~18℃,用水浸泡豆腐
C.温度为15~18℃,并保持一定湿度 D.温度为25℃,并保持一定湿度
5.下列属于腐乳制作过程中影响其风味和品质的因素的是
①盐的用量 ②酒的种类和用量 ③发酵温度 ④发酵时间 ⑤香辛料的用量
A.①②③④⑤ B.①②③ C.①②⑤ D.③④
6.在探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响实验时,往往采限同一型号的小容量自动洗衣机洗涤衣物,其原因是
A.便于更好地控制变量 B.洗涤时间短C.洗涤时更省力D.可洗涤的衣物多
7.下列关于固定化酶技术说法中,正确的是
A.固定化酶技术就是固定反应物,让酶围绕反应物旋转的技术
B.固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应
C.固定化酶中的酶无法重复利用
D.固定化酶是将酶固定在一定空间的技术
8.酶的固定方式不包括
A.将酶吸附在载体表面上 B.将酶相互连接起来
C.将酶包埋在细微网格里 D.将酶加工成固体
9.下列有关固定化酵母细胞制备步骤正确的是
A.应使干酵母与自来水混合并搅拌,以利于酵母菌活化
B.配制海藻酸钠溶液时要用小火间断加热的方法
C.向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞,充分搅拌并混合均匀
D.将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液注人CaCl2溶液中,会观察到CaCl2溶液中有球形或椭球形的凝胶珠形成
10.凝胶色谱法中所用的凝胶化学本质大多是
A.糖类化合物 B.脂质 C.蛋白质 D.核酸
11.凝胶色谱法操作正确的是
A.将橡皮塞上部用刀切出锅底状的凹穴
B.将橡皮塞下部切出凹穴
C.插入的玻璃管的上部要超出橡皮塞的凹穴底面
D.将尼龙网剪成与橡皮塞下部一样大小的圆片
12.下列说法不正确的是
A. 血红蛋白在释放时,加蒸馏水到原血液的体积,再加40%体积的甲苯,充分搅拌
B. 血红蛋白溶液离心后分为4层,第1层为白色薄层固体
C. 血红蛋白溶液离心后分为4层,第4层为暗红色沉淀物
D. 血红蛋白溶液离心后分为4层,第3层为红色透明液体,这是血红蛋白的水溶液
13.做DNA粗提取和鉴定实验时,实验材料用鸡血而不用猪血的原因是
A.鸡血的价格比猪血的价格低B.猪的红细胞没有细胞核,不易提取到DNA
C.鸡血不凝固.猪血会凝固D.用鸡血提取DNA比用猪血提取操作简便
14. 在DNA粗提取实验中,向在溶解DNA的NaCl溶液中,不断加入蒸馏水的目的是
A.有利于溶解DNAB.有利于溶解杂质
C.减少DNA的溶解度 D.减少杂质的溶解度
15.提取含杂质较少的DNA所用的溶液是
A. NaCl溶液 B. 冷却的酒精体积分数为90%的溶液
C. 加热的酒精体积分数为90%的溶液 D. 冷却的酒精体积分数为90%的溶液
二、简答题
葡萄糖
果糖
①
②
③
16.右图为固定化酶的反应柱示意图,请据图回答:
(1)请请在横线上填出各标号名称。①______;②_______;③_______。
(2)与一般酶制剂相比,固定化酶的突出优点是_________和_________。
固定化细胞的优点是___________________________________。
(3)③的作用是_______________________________________________。
(4)制作固定葡萄糖异构酶所用的方式有___________或________。
(5)据图说出反应柱的作用原理。
17.某同学用如下三组实验探究温度对酶活性的影响。
5min后把酶溶液分别倒入同一水槽中的另一试管,摇匀后在原温度下维持5min后,各滴加1—2滴碘液。某学生按要求操作,结果发现:
(1)在0℃的试管中溶液颜色变蓝,原因是。
(2)在60℃的试管中溶液颜色不变蓝,原因是。
(3)在100℃的试管中反复滴加碘液,每一次溶液的颜色均由蓝色变为无色。对该结果,有的同学认为,100℃高温下酶可能仍有活性,有的同学认为高温下淀粉与碘的复合物不稳定。现提供必要的器材和试剂(可根据你的实验需要自行选择),请你设计一个实验对两种不同的假设加以验证。
实验步骤:
①操作:。
预测实验结果与结论:。
②操作:。
预测实验结果与结论:。
18.红细胞含有大量血红蛋白,红细胞的机能主要是由血红蛋白完成。我们可以选用猪、牛、羊等动物的血液进行实验,来提取和分离血红蛋白,请回答下列有关问题:
(1)实验前取新鲜的血液,要切记在采血容器中预先加入柠檬酸钠,取血回来,马上进行离心,收集血红蛋白溶液。
①其中加入柠檬酸钠的目的是___________________。
②此过程即是样品处理,它应包括红细胞洗涤、___________、分离血红蛋白溶液。
③洗涤红细胞的目的是________________________。
(2)收集的血红蛋白溶液在透析袋中透析,这就是样品的粗分离。
①透析的目的是____________________________________________。
②透析的原理是_______________________________________________。
(3)然后通过凝胶色谱法将样品进一步纯化,最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电脉进行纯度鉴定。其中通过凝胶色谱法将样品纯化的目的是___________________________。
【能力拓展】
一、单项选择题:每小题只有一个选项最符合题意。
1.在果酒的制作实验结束时检测是否有酒精产生,正确的操作步骤是
A.先在试管中加入适量的发酵液,然后再加入硫酸和重铬酸钾的混合液
B.先在试管中加入适量的发酵液,然后再加入重铬酸钾,混匀后滴加硫酸
C.先在试管中加入适量的发酵液,然后再加入硫酸,混匀后滴加重铬酸钾
D.先在试管中加入适量的发酵液,然后再加入硫酸,混匀后滴加重铬酸钾,并加热
A
时间
酒精浓度
时间
酒精浓度
时间
酒精浓度
时间
酒精浓度
B
C
D
2.在普通的密封的锥形瓶中,加入含有酵母菌的葡萄糖溶液,下面的有关坐标图,正确的是
3.以下四种微生物都参与的豆腐的发酵,从代谢类型上考虑哪一项与其他三项有明显区别
A.青霉 B.酵母菌C.曲霉D.毛霉
4.豆腐发酵过程中,毛霉消耗的能量主要来自哪种物质的分解
A.脂肪 B.磷脂 C.葡萄糖 D.蛋白质
5.有人设计实验探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并优于普通洗衣粉,实验分为两组,一组衣物加酶洗衣粉,一组衣物用普通洗衣粉洗涤,该实验设计缺少
A.用加酶洗衣粉洗涤和适量普通洗衣粉洗涤的对照
B.既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照
C.用普通洗衣粉洗涤和少量加酶洗衣粉洗涤的对照
D.用少量普通洗衣粉洗涤和大量加酶洗衣粉洗涤的对照
6.某同学探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响,选择了10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃的温度梯度,其他条件都一致,结果发现40℃时洗涤效果最好,由此可以得出
A.40℃为该酶的最适温度 B.40℃不是该酶的最适温度
C.40℃酶活性最高 D.不能确定该酶最适温度
7.某工厂生产的一种生物活性洗衣粉的包装上有如下说明:
成分:碱性蛋白酶0.2%,清洁剂15%
用法:洗涤前先将衣物浸于洗衣粉的水中15分钟,使用温水效果更佳
下列叙述不正确的是
①这种洗衣粉较容易清除衣物上的奶渍、蛋清污渍等②温水条件下蛋白酶的活性最强
③该洗衣粉可以洗涤各种污渍④该碱性蛋白酶能够将蛋白质水解成氨基酸或小分子的肽
⑤羊毛、丝质类衣物可以用该洗衣粉洗涤
A.①②B.①⑤C.②③ D.③⑤
8.使用固定化细胞的优点是
A.能催化大分子物质的水解 B.可催化一系列化学反应
C.与反应物易接近 D.有利于酶在细胞外发挥作用
9.下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是
A.酶分子很小,易采用包埋法 B.酶分子很小,易采用化学结合或物理吸附法固定的酶
C.细胞个大,难被吸附或结合 D.细胞易采用包埋法固定
10.固定化细胞对酶的活性影响最小,根本原因是
A.避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程
B.固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用
C.促化反应结束后,能被吸收和重复利用
D.细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效的发挥作用
11.在蛋白质的提取和分离中,关于对样品处理过程中,分析正确的是
A.洗涤红细胞的目的是去除血浆中的葡萄糖、无机盐
B.洗涤时离心速度过低,时间过短,白细胞等会沉淀,达不到分离的效果
C.洗涤过程选用0.1%的生理盐水
D.透析的目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质
12. 下列有关提取和分离血红蛋白的程度叙述错误的是
A.样品的处理就是通过一系列操作收集到血红蛋白溶液
B.通过透析可以去除样品中分子质量较大的杂质,此为样品的粗提取
C.可通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去,即样品的纯化
D.可通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血红蛋白的纯度
13.样品的加入和洗脱的叙述正确的是
A.先加入1ml透析后的样品 B.加样前要使缓冲液缓慢下降全部流出
C.如果红色带均匀一致移动,则色谱柱制作成功D.洗脱时可以用缓冲液也可以用清水
14.关于“DNA粗提取和鉴定”的实验原理的叙述中,正确的是
A.用猪血为实验材料的原因是猪血的红细胞有细胞核,DNA含量多
B.利用 DNA 在2mol/L的氯化钠溶液中溶解度最低,易析出的特性提取DNA
C.利用 DNA 不溶于酒精,而细胞中的其他物质可溶于酒精的特性提纯DNA
D.利用DNA与二苯胺作用而显现紫色的特性鉴定DNA
15.在DNA粗提取与鉴定实验中,将获得的含有DNA的黏稠物(含较多物质)分别处理如下
①放入2mol/L的氯化钠溶液中,搅拌后过滤,得到黏稠物A和滤液a;
②放入O.14 mol/L的氯化钠溶液中,搅拌后过滤,得到黏稠物B和滤液b;
③放入冷却的95%的酒精溶液中,搅拌后过滤,得到黏稠物C和滤液c。
以上过程获得的滤液和黏稠物中,因为只含有少量DNA而可以丢弃的是
A.AbC B.ABc C.Abc D.abc
二、简答题
16.在进行DNA粗提取实验时,为得到含DNA的黏稠物,某同学进行了如下操作:
①在新鲜鸡血中加入适量的柠檬酸钠,经离心后,除去血浆留下血细胞备用。
②取5~10mL血细胞放入50mL的塑料烧杯中,并立即注入20mL0.14mol/L的氯化钠溶液,快速搅拌5min后经滤纸过滤,取其滤液。
③滤液中加入40mL2mol/L的氯化钠溶液,并用玻璃棒沿一个方向快速搅拌1min。
④上述溶液中缓慢加入蒸馏水,同时用玻璃棒沿一个方向不停地轻轻搅拌,直到溶液中出现丝状物为止,再进行过滤而得到DNA的黏稠物。
实验结果是:所得含DNA的黏稠物极少,导致下一步实验无法进行。
(1)请指出并改正上述实验操作中的三处错误:
ⅰ:________________________ ____;ⅱ:_____________________________;
ⅲ:___________________________。
(2)步骤④中加入蒸馏水使DNA析出的原理是 _ _。
(3)要进一步提取DNA时,加入冷却的酒精的其作用是。
17.下图是制备固定化酵母细胞实验步骤图解,请据图回答:
酵母细胞活化→配制CaCl2溶液→配置海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞
(1)在_______________状态下,微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物恢复________状态。活化前应选择足够大的容器,因为酵母细胞活化时_________。
(2) 影响实验成败的关键步骤是_______________ 。
(3)如果海藻酸钠浓度过低,形成凝胶珠包埋酵母细胞数目______。
(4)观察形成凝胶珠的颜色和形状,如果颜色过浅,说明,
如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,说明。
(5)制备固定化酶不宜用包埋法,为什么?
。
18.某同学为探究加酶洗衣粉洗涤效果,按下表的顺序进行操作:
步骤
烧杯(1000mL)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
1、注入自来水
500mL
500mL
500mL
500mL
2、放入含油迹的衣服
一件
一件
一件
一件
3、控制不同水温
10℃水浴10min
10℃水浴10min
10℃水浴10min
10℃水浴10min
4、加入等量加酶洗衣粉
0.5g
0.5g
0.5g
0.5g
5、用玻璃棒搅拌
5min
5min
5min
5min
6、观察现象
(1)该实验的目的是
(2)请分析该同学的实验设计中存在的的问题,并提出改进措施:
(3)步骤3和步骤4顺序能否调换?请说明理由
(4)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号试管加入洗衣粉、衣服上的油渍及保温时间,搅拌速度和时间均相同,这是为了,以便得出科学结论。
19.果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。果胶酶能够分解果胶,瓦解植物细胞壁及胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。
实验用具和材料:磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布等。苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。
实验一:果胶酶在果汁生产中的作用
实验方法及步骤:
(1)将苹果洗净去皮,用磨浆机制成苹果泥,加入适量蒸馏水备用。
(2)取两个100mL洁净的烧杯,编号为1、2号,按相应程序进行操作,请把表中未填写的内容填上。
操作顺序
项 目
烧 杯
1
2
①
在烧杯中加入苹果泥
20mL
20mL
②
注入果胶酶溶液
2mL
③
注入蒸馏水
2mL
④
在恒温水浴中保温,并用玻璃棒不时搅拌
10min
10min
(3)实验步骤中用玻璃棒搅拌的目的是使,以减少实验误差。
实验结果的预测及结论:
(4)取出两个烧杯,同时进行过滤,进行观察比较,并记录结果。如果是,则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。
实验二:探究pH对果胶酶活性的影响
在课题实验步骤中,在完成“烧杯中分别加入苹果泥、试管中分别加入果胶酶溶液、编号、编组”之后,有下列两种操作: 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:将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的pH分别调至4、5、6、……10,再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。
(5)请问哪一种方法更为科学:,并说明理由:。
(6)如果用曲线图的方式记录实验结果,在现有的条件下,如果实验的操作和记录是比较切实可行的,根据你对酶特性的了解,绘出表示实验结果的曲线图。
葡萄汁+白糖+酵母菌一天搅拌2~3次
断绝与空气接触
(15~20℃约7天)
气泡不再发生时,盖上盖子(15~20℃约 3~5天)
甲
乙
丙
20.如图简单表示了葡萄酒的酿制过程,请据图分析:
(1)葡萄酒的酿制原理是先通气进行,以增加酵母菌的数量,然后再获得葡萄酒。
(2)随着发酵程度的加深,液体密度会逐渐变低(可用密度计测量),原因是。
(3)下列叙述中不正确的是
A.在甲中进行搅拌是为了增加氧溶量
B.在甲中,酵母菌的能量来源将全部消耗
C.甲与乙放出的气体主要是二氧化碳D.揭开丙容器的盖子,将可能会有醋酸产生
(4)酒精发酵时,______℃左右是酵母菌最适温度;醋酸菌最适生长温度范围是______℃。
(5)果汁发酵后,是否有酒精生成,可以用_____________来检验,现象是____________。
(6)如果用葡萄酒来制葡萄醋,请写出反应式:____________________________________。专题16 实验专题三
随堂练习
1、B2、C3、C4、C5、A6、A7、D8、D9、B10、A11、A12、B13、B14、C15、D
16.(1)反应柱 固定化酶 分布着小孔的筛板
(2)既能与反应物接触,又能与反应物分离 能被反复利用 成本更低,操作更容易
(3)酶颗粒无法通过筛板上的小孔,反应溶液可自由出入
(4)将酶相互连接起来;将酶吸附在载体表面上
(5)反应物溶液从反应柱上端注入,使反应物溶液流过反应柱,与固定化酶接触,得到产物,从反应柱下端流出。
17.(1)温度太低,淀粉酶活性很低,淀粉几乎未分解。
(2)温度适宜,淀粉酶催化淀粉彻底水解。
(3)①在上述(经加酶100℃处理的)试管的溶液中加入斐林试剂,混匀后沸水浴2分钟。观察实验结果。如果出现砖红色沉淀,结论是在100℃时淀粉酶仍有活性;如果不出现砖红色沉淀,结论是高温下淀粉酶已失去活性。
②另取两支试管分别加入2ml可溶性淀粉溶液和1ml蒸馏水,置于100℃水槽中水浴5min;然后将蒸馏水加入淀粉溶液中,继续水浴5min;在100℃下加入碘液1—2滴,混匀。观察实验结果。
如果先出现蓝色,再变为无色,结论是高温下淀粉与碘的复合物不稳定;如果出现蓝色且不再褪色,结论是高温下淀粉与碘的复合物稳定。
18.(1)①防止血液凝固;②血红蛋白的释放;③去除杂蛋白
(2)去除相对分子质量较小的杂质;透析袋能使小分子自由进出,而大分子则保留在袋内
(3)通过凝胶色谱法去除相对分子质量较大的杂质
能力拓展
1、C2、A3、B4、C5、B 6、D7、D8、B9、A10、D11、D12、B13、C14、C15、C
16.(1)将②步骤中的“0.14mol/L的氯化钠溶液”改成“蒸馏水”;将②步骤中的“滤纸”改成“纱布”;将④步骤中的“直到溶液中出现丝状物为止”改为“直到溶液中丝状物不再增加为止”。
(2)加入蒸馏水,使溶液浓度降低至约为0.14mol/L时,DNA的溶解度最小,使DNA析出
(3)溶解杂质、析出DNA
17.(1)缺水; 正常生活状态; 体积增大(2)配制海藻酸钠溶液; (3)少
(4)固定化酵母细胞数目较少; 海藻酸钠浓度偏高,制作失败
(5)因为酶分子很小,容易从包埋材料中露出
18.(1)探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
(2)应选用大小相同的白布,分别滴加4滴同种植物油,使油渍大小相同;选用的水温不合适,考虑时间,应根据当地一年中的实际气温普化来确定水温,如选取5℃、15℃、25℃、35℃、的水温
(3)不能调换,因为加酶洗衣粉中的酶在常温时已分解了部分油渍
(4)避免因水温、水量、水质、洗衣粉的量、衣物的质料、大小及浸泡的时间和洗涤时间不同,给实验结果带来误差。
19.(3)酶和反应物(果胶)充分的接触
PH
果汁体积
(4)相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大,澄清度高
(5)方法二 (1分) 方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的
pH(或方法一的操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应)
(6)如右图
酶
20.(1)有氧呼吸 发酵 (2)由于发酵时糖被消耗,产生酒精和CO2,酒精的密度比糖水低 (3)B (4)20 30~35 (5)重铬酸钾 在酸性条件下,重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。
(6) C2H5OH+O2 CH3COOH+ H2O+能量