18．(8分)(2010年广东深圳3月)多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题。

(1)DNA的两条链是反向平行的，通常将________的末端称为5′端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后DNA聚合酶就能从引物的________开始延伸DNA链。

(2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到__________________，它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫________。

(3)PCR的每次循环可以分为__________________三步。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有________个这样的DNA片段。

(4)请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。

(5)简述PCR技术的主要应用___________________________________________

________________________________________________________________________。

[解析]　(1)DNA聚合酶工作时必须要有一个引物，它只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3′－羟基上，与DNA母链结合的RNA引物就提供这个羟基。(2)因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。(3)DNA复制两条链均作为模板，进行半保留式复制，所以复制5次后得到的子代DNA分子数为2⁵＝32个。(4)新合成的DNA链带有引物，而最初的模板DNA的两条链不带有引物。(5)PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。

[答案]　(1)磷酸基团　3′端　(2)耐高温的Taq-DNA聚合酶　选择培养基　(3)变性、复性和延伸　32

(4)

(5)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定(要求3项以上)

17．(12分)(2010年肇庆模拟)某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液的发酵实验，实验材料及用具齐全。

(1)酵母细胞的固定采用的方法是______________。

(2)该实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程为：

A．使干酵母与蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化；

B．将无水CaCl₂溶解在自来水中，配成CaCl₂溶液；

C．用酒精灯大火连续加热配制海藻酸钠溶液；

D．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；

E．将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液注入蒸馏水中，观察凝胶珠形成。

请你改正其中错误的操作：(写出4点)

①________________________________________________________________________。

②________________________________________________________________________。

③________________________________________________________________________。

④________________________________________________________________________。

(3)该实验小组用如下图所示的装置来进行葡萄糖发酵。

①请指出标号a、b的名称：

A__________；b_________。

②从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是___________　。

③为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，实验过程一定要在______条件下进行。

④装置的长导管起到什么作用？ _____________________________________。

(4)实验过程中，可能会出现的现象是　　　　　，写出实验过程中装置内可能会发生的反应的反应式： _______________________________________________

________________。

[答案]　(1)包埋法

(2)①配制氯化钙溶液时应用蒸馏水

②配制海藻酸钠溶液应用小火或间断加热

③待海藻酸钠溶液冷却至常温再加入已活化的酵母细胞

④将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液用注射器滴加到配制好的CaCl₂溶液中

(3)①固定化酵母细胞　反应柱　②浓度过高酵母细胞会失水过多而死亡　③无菌　④释放CO₂，防止空气(杂菌)进入反应柱(4)有气泡产生、有酒味散发　C₆H₁₂O₆2C₂H₅OH+2CO₂+少量能量

16．(5分)(2010年宁夏适应性训练)“宁夏红”枸杞果酒是利用我国新鲜枸杞为原料，采用传统酿造技术与现代生物技术结合酿制而成。下面是某研究性小组的同学对枸杞果酒生产工艺进行考察后，绘制出果酒生产工艺流程简图。据图回答：

(1)枸杞果酒制作过程中，接种完成后要先向发酵罐中通入一段时间的无菌空气，这样做的目的是________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)在果酒酿造过程中，如果果汁灭菌不严格，含有醋酸杆菌，在酒精发酵旺盛时，醋酸杆菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？说明理由_________________________________

________________________________________________________________________。

(3)酵母菌与醋酸杆菌在细胞结构上的主要区别是_______________________________

________________________________________________________________________。

(4)若要提高果酒的产量，发酵过程中关键要控制好哪些条件？ _______________。

(5)果酒制作是否成功，需发酵后取样鉴定，可用哪些方法检验酒精是否存在？________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[解析]　酵母菌酒精发酵过程中，先通入无菌空气，酵母菌有氧呼吸产生大量能量，迅速繁殖。氧气耗尽后，酵母菌无氧呼吸产生酒精。醋酸杆菌是好氧菌，对氧气特别敏感。酒精发酵旺盛时，由于缺少氧气，醋酸杆菌不能生存。发酵过程中，pH、温度、通气量等是影响发酵的重要因素。检测有无酒精的产生可用尝、嗅的方法；也可用酸性的重铬酸钾检测，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色；或用酒精比重计测酒精度。酵母菌是真核生物，有成形的细胞核及多种细胞器；醋酸杆菌是原核生物，无成形的细胞核、细胞器，只有核糖体。

[答案]　(1)在有氧条件下，使酵母菌迅速繁殖，增加数量

(2)不能。因醋酸杆菌是好氧型细菌，而果酒发酵是无氧环境(或因醋酸杆菌需要在有氧且温度是30-35℃条件下，才能将糖转化成醋酸，而此时发酵罐中的条件是无氧且温度是18-25℃)

(3)有无成形细胞核、有无结构复杂的细胞器

(4)适宜的温度、pH、通气量

(5)品尝样液中是否有酒味、嗅(或闻)样液中是否有酒味、向样液中加入重铬酸钾观察颜色的变化、用酒精比重计测所得样液的酒精度

15．(8分)(2009年上海高考)氯苯化合物是重要的有机化工原料，因其不易降解，会污染环境。某研究小组依照下列实验方案(图1)筛选出能高效降解氯苯的微生物SP1菌。培养基配方如表1。

图1

表1　培养基的组成

(1)配制Ⅱ号固体培养基时，除添加Ⅱ号液体培养基成分外，还应添加1%的________。

(2)培养基配制时，灭菌与调pH的先后顺序是____________

________________________________________________________________________。

(3)从用途上来说，Ⅰ号培养基和Ⅱ号培养基分别属于______培养基和________培养基。在Ⅱ号培养基中，为SP1菌提供氮源的成分是________。

(4)在营养缺乏或环境恶劣时，SP1的菌体会变成一个圆形的休眠体，这种休眠体，被称为________。

(5)将SP1菌接种在含不同浓度氯苯的Ⅲ号培养液中培养，得到生长曲线(如图2)。从图2可知，SP1菌在________培养条件下最早停止生长，其原因是_________________。

图2

[解析]　配制固体培养基时应在液体培养基的成分中再加入琼脂作为凝固剂。在配制培养基时应先调节pH，后进行灭菌，防止灭菌后在调节pH的过程中污染培养基。据表可知，培养基Ⅰ为牛肉膏蛋白胨培养基，包括碳源、氮源、水、无机盐和生长因子，适用于多种微生物的培养。培养基Ⅱ不加牛肉膏和蛋白胨，以硝酸铵为氮源，可以选择出以硝酸铵为氮源的微生物，是选择培养基。在营养缺乏、环境恶劣时，微生物可以形成休眠体-芽孢，来度过不良环境。据图2可知，SP1菌在20 mg/L氯苯培养条件下菌体数最早达到最大值，即最早停止生长，原因是在培养基Ⅲ中，氯苯是唯一碳源，由于20 mg/L氯苯培养条件氮源最少，因此也最早被耗尽，使SP1菌停止生长。

[答案]　(1)琼脂　(2)先调pH，后灭菌　(3)通用　选择

硝酸铵　(4)芽孢　(5)20 mg/L氯苯　碳源最早耗尽

14．(7分)利用微生物分解玉米淀粉生产糖浆，具有广阔的应用前景。但现有野生菌株对淀粉的转化效率低，某同学尝试对其进行改造，以获得高效菌株。

(1)实验步骤：

①配制________(固体、半固体、液体)培养基，该培养基的碳源应为________。

②将________接入已灭菌的培养基平板上。

③立即用适当剂量的紫外线照射，其目的是_________________________。

④菌落形成后，加入碘液，观察菌落周围培养基的颜色变化和变化范围的大小。周围出现________现象的菌落即为初选菌落。经分离、纯化后即可达到实验目的。

(2)若已得到二株变异菌株Ⅰ和Ⅱ，其淀粉转化率较高。经测定菌株Ⅰ淀粉酶的催化活性高，菌株Ⅱ的淀粉酶蛋白含量高。经进一步研究发现，突变发生在淀粉酶基因的编码区或非编码区，可推测出菌株Ⅰ的突变发生在________区，菌株Ⅱ的突变发生在________区。

[解析]　本题中配制培养基的目的是选择培养分解玉米淀粉的高产菌株，因此要用固体培养基。培养基的碳源为玉米淀粉。向培养基中加入适量的碘液，使培养基呈蓝色。向培养基中接种入野生菌株后可用紫外线照射，诱导野生菌株发生基因突变。由于微生物可将淀粉分解使培养基褪色，因此菌落周围的培养基浅色范围大的菌落为初选菌落。基因是由编码区和非编码区组成，编码区是基因编码蛋白质的序列，菌株Ⅰ淀粉酶的活性升高，其突变发生在编码区；非编码区对基因的表达起调控作用，基因的非编码区有增强子，位于基因转录起始点的上游或下游，能增强启动子转录，提高转录效率，使产生更多的蛋白质，菌株Ⅱ的淀粉酶蛋白含量升高，因此突变发生在非编码区。

[答案]　(1)①固体　玉米淀粉　②野生菌株　③对野生菌株进行诱变　④浅色范围大　(2)编码　非编码

13．(10分)下面是有关食醋和泡菜制作的实验。请回答：

(1)食醋可用大米为原料经三步发酵来制作：

第一步：大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶，将原料中的淀粉分解成①________(填中间产物)，然后进一步分解成葡萄糖，这一过程可用②________(填淀粉指示剂)来检测，因为该试剂遇淀粉呈蓝色，遇上述中间产物呈红色。

第二步：用③________菌将葡萄糖转化成乙醇，这一发酵过程中，玻璃发酵瓶不应完全密闭的主要原因是④____________

________________________________________________________________________。

第三步：用⑤________菌将乙醇转化成乙酸，这一过程⑥________氧气。

(2)泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是⑦______，还有少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用⑧________法，因为亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与N－1－萘基乙二胺偶联成⑨________色化合物。进行样品测定时，还要取等量水进行同样的测定，目的是⑩________。

[解析]　淀粉在α－淀粉酶的作用下可先水解成糊精，然后在β－淀粉酶、糖化淀粉酶的作用下最后水解成葡萄糖；酵母菌可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸产生乙醇；在泡菜发酵过程中，杂菌可能产生乳酸、乙酸等；醋酸杆菌在有氧条件下可以将乙醇转化成醋酸。

[答案]　(1)①糊精　②碘液(KI－I₂溶液)　③酵母　④发酵过程中会产生大量CO₂，使瓶内压力升高而可能引起爆裂　⑤醋化醋杆(醋酸杆)　⑥需要消耗　(2)⑦乳酸(或有机酸)　⑧(光电)比色　⑨紫红　⑩作为对照

12．以下对DNA和血红蛋白的提取与分离(鉴定)实验的分析正确的是(　)

A．都要用猪血细胞来进行实验

B．在DNA的粗提取与鉴定实验中，有两次DNA析出，所用的方法相同

C．在实验中都要进行除杂处理以便得到较纯净的DNA或血红蛋白

D．将析出的DNA溶解在2 mol/L的NaCl溶液中，加入二苯胺后呈现蓝色

[答案]　C

11．在玫瑰精油、橘皮精油和胡萝卜素的提取过程中，共有的步骤是(　)

①分液漏斗的分离　②过滤　③浸泡　④浓缩　⑤粉碎

A．②④　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B．②③

C．②　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 D．①⑤

[解析]　玫瑰精油的提取步骤包括：水蒸气蒸馏、分离油层、除水过滤；橘皮精油的提取步骤包括：石灰水浸泡、漂洗、压榨、过滤、静置、再次过滤；胡萝卜素的提取步骤包括：粉碎、干燥、萃取、过滤、浓缩。

[答案]　C

10．作为萃取胡萝卜素的有机溶剂，哪一项不符合实验要求(　)

A．能充分溶解色素　 　　　　　　　　　　　　　　　 B．与水混溶

C．对人无毒　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 D．易与产品分离

[解析]　作为萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。此外，还需要考虑萃取效率、对人的毒性、是否易燃、有机溶剂是否能从产品中完全除去、会不会影响产品质量等问题。

[答案]　B

9．(2010合肥联考)蒸馏时要提高产品质量，应采取的措施是(　)

A．提高蒸馏温度，延长蒸馏时间

B．提高蒸馏温度，缩短蒸馏时间

C．降低蒸馏温度，缩短蒸馏时间

D．严控蒸馏温度，延长蒸馏时间

[解析]　蒸馏时，许多因素都会影响产品的品质，如蒸馏温度的过高或过低，蒸馏时间太短等。如果要提高产品质量，就要严控蒸馏温度，延长蒸馏时间。

[答案]　D