生物拆分法
基因自由组合定律常见问题分析归纳论文
基因自由组合定律常见问题分析归纳【摘要】《遗传与进化》高中生物课程的三个必修模块之一，其中与遗传相关的问题又是该模块的重点，尤其是孟德尔的两大遗传定律，更是难点也是高考的必考点，本文就基因自由组合定律相关的常见问题予以分析归纳。
【关键词】自由组合定律常见问题分析归纳一．用拆分法求亲本的基因型在两对自由组合的等位基因控制一对相对性状的遗传中，常见的一类题是给出后代某一表现型的比例，然后据此比例求出亲本的所有可能的基因型组合，这类题亲本基因型组合往往不唯一，如果不掌握方法，难度较大，对这类题我们可以用拆分法去解。
例如：香豌豆的花色有红色和白色两种，由两对独立遗传的等位基因（a、a）和（b、b）控制，只有（a、b）两个显性基因同时存在时才开红花，其它全部开白花。
现有两亲本杂交，后代有5\8开白花，求双亲基因型。
由题意可知：a-b-开红花，a-bb、aab-、aabb都开白花。
现有两亲本杂交，后代有5\8开白花，则3\8开红花，也就是a-b-的概率为3\8，由于两对自由可以组合， 3\8又是a-的概率和 b-的概率的乘积，也就是把自由组合问题拆成两个分离定律问题，然后用乘法定律。
就（a、a）这对基因而言，无论亲本基因型是什么，a-的概率只可能是1、0、1\2、3\4。
就（b、b）这对基因而言，无论亲本基因型是什么，b-的概率也只可能是1、0、1\2、3\4，而本题还要满足a-的概率和 b-的概率的乘积为3\8，有两种可能：①a-的概率为1\2（亲本为aa和aa），b-的概率为3\4（亲本为bb和bb）②a-的概率为3\4（亲本为aa和aa）, b-的概率为1\2（亲本为bb和bb）。
综上所诉，本题亲本组合两种：aabb和aabb或者aabb和aabb。
变式：若本题中是aabb开白花，而其它（即a-b-、a-bb、aab-）全部开红花，现有两亲本杂交，子代有1\4为白花，其余为红花，问双亲所有的可能的基因型组合。
外消旋体拆分方法
外消旋体的性质
总结词
外消旋体具有旋光性，但整体呈中性。
详细描述
由于外消旋体由左旋和右旋对映体混合而成，因此它具有旋光性。然而，由于 左旋和右旋成分相互抵消，外消旋体的整体性质呈中性。
06 外消旋体拆分方法的比较 与选择
各种方法的优缺点比较
化学拆分法
优点是分离效果好，适用于大多数外消 旋体；缺点是需要使用化学试剂，可能
对环境造成污染。
生物拆分法
优点是环保无污染，选择性高；缺点 是分离周期较长，需要特定的生物资
源和培养条件。
物理拆分法
优点是环保无污染，操作简便；缺点 是分离效果相对较差，需要较高的技 术和设备支持。
详细描述
重结晶拆分法是一种常用的外消旋体拆分方法。它是利用外消旋体与纯的左旋或右旋体 在溶剂中的溶解度不同，通过多次重结晶过程将它们分离。在重结晶过程中，外消旋体 与纯的左旋或右旋体的溶解度差异逐渐增大，从而实现分离。该方法需要选择合适的溶
剂和结晶条件，以确保拆分的效率和纯度。
热拆分法
要点一
总结词
植物提取法
利用植物中存在的对映异构体选 择性吸收和代谢，通过植物提取 实现外消旋体的拆分。
动物选择性吸收法
利用动物体内对不同对映异构体 的选择性吸收和代谢，通过动物 实验实现外消旋体的拆分。
物理拆分法
溶解度差异法
利用不同对映异构体在溶剂中的溶解 度差异，通过选择性溶解实现外消旋 体的拆分。
蒸馏法
色谱法
利用外消旋体与纯的左旋或右旋体在加热过程中的稳定性 差异进行分离。
要点二
第20讲基因的自由组合定律的解题方法-2024年高考生物一轮复习优质课件
纹雕鸮交配，F1绿色无纹和黄色无纹雕鸮的比例为1∶1。 F1绿色无纹雕鸮 相互交配后，F2绿色无纹∶黄色无纹∶绿色条纹∶黄色条纹＝6∶3∶2∶1。
C 据此作出判断，下列说法不正确的是( ) A．绿色对黄色是显性，无纹对条纹是显性，绿色基因纯合致死
D 现了黄∶褐∶黑＝52∶3∶9的数量比，则杂交亲本的组合是( )
A.AABBDD×aaBBdd，或AAbbDD×aabbdd B.aaBBDD×aabbdd，或AAbbDD×aaBBDD C.aabbDD×aabbdd，或AAbbDD×aabbdd D.AAbbDD×aaBBdd，或AABBDD×aabbdd
5.某植物的野生型（AABBcc）有成分R，通过诱变等技术获得3个无成分R的稳定遗传突
变体（甲、乙和丙）。突变体之间相互杂交，F1均无成分R。然后选其中一组杂交的F1
（AaBbCc）作为亲本，分别与3个突变体进行杂交，结果见下表∶
杂交编号
杂交组合
子代表现型（株数）
①
AaBbCcF1×甲
aaBBcc AAbbcc
三对性状的遗传符合自由组合规律．除了上述杂交组合外，还有_3__种杂交
组合也可以完成此探究目的．
（2）已探明这些性状的遗传符合自由组合定律：
①现用绿苗松穗白种皮和紫苗紧穗黄种皮进行杂交实验，结果F1表现为紫苗
紧穗黄种皮．那么播种F1植株所结的全部种子后，长出的全部植株F2是否都
表现为紫苗紧穗黄种皮？ 不_是__，为什么？_
有（199），无（602）
② AaBbCcF1×乙 aabbcc 有（101），无（699）
③ AaBbCcF1×丙 _ _ CC 注∶"有"表示有成分R，"无"表示无成分R
D—对羟基苯甘氨酸的合成方法及各自的优点
－，对羟基苯甘氨酸的合成1.1.对甲氧基苯甲醛法以上方法，合成收率为64.3％，拆分收率为73％，总收率约为47％。
该方法是早期用于工业生产D，L-HPG的合成方法，对甲氧基苯甲醛于氰化钠在水溶液或者醇溶液里面，经过环合，加压碱水解和脱甲基，得到D，L-HPG。
该工艺的优点是技术成熟，缺点是使用剧毒危险品氰化钠，生产和管理不便；在碱性条件下缩合时酚羟基容易氧化着色，杂质分离困难，生成的对羟基苯海因质量不好。
过去国内采用先醚化保护羟基，随后再水解的方式，虽然减轻了酚羟基氧化，但生产工艺复杂，生产成本高，已经被放弃了。
1.2.乙醛酸法1.2.1.对羟基扁桃酸氨解法乙醛酸与苯酚反应生成对羟基α－羟基苯乙酸，再在酸性或碱性情况下于50~70摄氏度反应，接缩合成D，L-对羟基苯海因，再经水解成DL-对羟基苯甘氨酸，收率为68%，反应条件易于控制。
但是反应时间长，收率偏低。
如果在第二步反应中加入相转移催化剂十八烷基二甲基苄基氯化铵，用苯二甲酰亚胺和氨水代替铵盐与对羟基扁桃酸反应，反应时间为8h,温度60℃，收率83.5%以上，产物纯度99%以上。
1.2.2乙醛酸水溶液、苯酚和醋酸铵“－步法”勒通收等人在前人研究的基础上，以乙醛酸水溶液、苯酚和醋酸铵为原料，采用－步法合成路线，合成了DL-对羟基苯甘氨酸。
原料摩尔配比：乙醛酸：苯酚：醋酸铵为1：1：4，体系的pH值为6.0～6.5、反应温度为30～35℃和反应进行24 小时的条件下，产率可达53.9％，纯度为98.5％。
与国外报道的相比，原料苯酚少用了－半，反应时间由48h缩短到24h，产率却超过了文献值。
殷树梅等又在乙醛酸、苯酚与铵盐作用，－步法合成目标产物的基础上进行改进，成功地以氨基磺酸代替醋酸铵，选用适当地催化剂，反应时间缩短为12h，产品收率达61％。
并确定最佳工艺条件为：原料摩尔比（乙醛酸：苯酚：氨基磺酸＝1.0：1.3：1.3），反应时间为12h。
天门冬氨酸生产工艺小总
天冬氨酸生产工艺的研究进展一、天冬氨酸简介天冬氨酸(Aspartic acid)又称氨基丁二酸，是构成机体蛋白质的主要氨基酸之一。
结构式为：HOOC－CH2－CH(NH2)－COOH，分子量133.10。
它有两种旋光异构体：D型和L型。
通常所说的天冬氨酸是指等量的D型和L型的混合物，为无色单斜棱柱形结晶，溶于水，微溶于75%(w/w)乙醇，不溶于乙醚，熔点278℃～280℃；L型为无色菱形片状结晶，溶于水，微溶于醇，熔点269℃～271℃；D型溶于水、盐酸，不溶于乙醇及乙醚，熔点251℃。
二、合成方法2.1化学合成法化学法主要用于生产天冬氨酸的外消旋体DL-天冬氨酸。
顺丁烯二酸酐和过量氨水与NHC反应，反应在一间歇反应釜中，于140℃、40.4MPa下反应2.5h。
将得到的混合物冷却至70℃后用盐酸酸化至pH2.5，再冷却至室温，此时天冬氨酸沉淀析出，将沉淀过滤，4℃下水洗后得到产品，产率为55%。
成都有机化学研究所的邓润华等采用微波法合成的收率为61.4%。
该方法采用苯亚甲氨基乙酸乙酯为原料，在相转移催化剂（TEBA）催化下进行卤化反应，经水解生成天冬氨酸外消旋体。
2002年，浙江大学的邢亚军等在一钛材高压釜中，对顺丁烯二酸酐)进行氨化反应合成了DL-天冬氨酸。
通过实验研究对原有合成工艺作出了改进，使产品收率提高到70%以上，并且对产品的分离提纯采用顺丁烯二酸(马来酸)代替盐酸进行酸化结晶从而提高了反应物的利用和减少反应剩余物的污染。
2003年天津大学的王亚权等提出了一种简便的、不使用任何催化剂的化学合成法。
实验在聚四氟衬里的250ml高压釜中进行。
实验步骤如下：将32.5g 顺丁烯二酸酐(分析纯)溶于70ml水中，加入氨水(分析纯)至pH8，充1MPa氮气，然后在电磁搅拌下加热至453K，反应6h，反应后冷却至室温，过滤后得无色晶体，收率63.1%，熔点338℃。
产物的红外光谱与DL-天冬氨酸的标准谱图吻合，容量分析表明天冬氨酸含量≥98%。
天门冬氨酸生产工艺小总
天冬氨酸生产工艺的研究进展一、天冬氨酸简介天冬氨酸(Aspartic acid)又称氨基丁二酸，是构成机体蛋白质的主要氨基酸之一。
结构式为：HOOC－CH2－CH(NH2)－COOH，分子量133.10。
它有两种旋光异构体：D型和L型。
通常所说的天冬氨酸是指等量的D型和L型的混合物，为无色单斜棱柱形结晶，溶于水，微溶于75%(w/w)乙醇，不溶于乙醚，熔点278℃～280℃；L型为无色菱形片状结晶，溶于水，微溶于醇，熔点269℃～271℃；D型溶于水、盐酸，不溶于乙醇及乙醚，熔点251℃。
二、合成方法2.1化学合成法化学法主要用于生产天冬氨酸的外消旋体DL-天冬氨酸。
顺丁烯二酸酐和过量氨水与NHC反应，反应在一间歇反应釜中，于140℃、40.4MPa下反应2.5h。
将得到的混合物冷却至70℃后用盐酸酸化至pH2.5，再冷却至室温，此时天冬氨酸沉淀析出，将沉淀过滤，4℃下水洗后得到产品，产率为55%。
成都有机化学研究所的邓润华等采用微波法合成的收率为61.4%。
该方法采用苯亚甲氨基乙酸乙酯为原料，在相转移催化剂（TEBA）催化下进行卤化反应，经水解生成天冬氨酸外消旋体。
2002年，浙江大学的邢亚军等在一钛材高压釜中，对顺丁烯二酸酐)进行氨化反应合成了DL-天冬氨酸。
通过实验研究对原有合成工艺作出了改进，使产品收率提高到70%以上，并且对产品的分离提纯采用顺丁烯二酸(马来酸)代替盐酸进行酸化结晶从而提高了反应物的利用和减少反应剩余物的污染。
2003年天津大学的王亚权等提出了一种简便的、不使用任何催化剂的化学合成法。
实验在聚四氟衬里的250ml高压釜中进行。
实验步骤如下：将32.5g 顺丁烯二酸酐(分析纯)溶于70ml水中，加入氨水(分析纯)至pH8，充1MPa氮气，然后在电磁搅拌下加热至453K，反应6h，反应后冷却至室温，过滤后得无色晶体，收率63.1%，熔点338℃。
产物的红外光谱与DL-天冬氨酸的标准谱图吻合，容量分析表明天冬氨酸含量≥98%。
生物法拆分制备L-薄荷醇的开题报告
生物法拆分制备L-薄荷醇的开题报告一、研究背景薄荷醇（L-Menthol）是一种重要的天然有机化合物，广泛存在于薄荷植物中，具有自然香气和清凉感，具有广泛的应用前景，被广泛应用于化妆品、医药、食品等行业。
传统的薄荷醇制备方法仍主要依赖于化学合成，但该方法存在投入成本高、废气排放大、环境污染等问题。
因此，生物法制备L-薄荷醇成为了一种新的研究方向。
目前，生物法制备L-薄荷醇的方法主要包括发酵法和酶法。
利用生物质发酵产生L-薄荷醇的方法已经逐渐成熟，但发酵法制备L-薄荷醇的生产周期长、设备成本高，且发酵过程中还可能出现其他的副产物，影响产品的纯度。
而酶法制备L-薄荷醇出现时间较短，但该方法还存在酶的稳定性、操作难度等问题。
因此，需要进一步深入探究生物法制备L-薄荷醇的方法。
二、研究目的和意义本研究旨在通过生物法拆分制备L-薄荷醇，探究其制备方法、反应机理和反应条件，并评价其制备L-薄荷醇的效率、纯度和选择性等因素。
通过研究，在制备L-薄荷醇的生产中，为减少废气排放和环境污染，提高产品的质量和产量提供新的方法和思路。
同时，该研究对于深入了解酶催化反应的特点和反应机理，推进酶催化反应的工业应用具有重要的理论和实用价值。
三、研究方法和内容本研究采用拆分法制备L-薄荷醇，该方法是利用酶促反应催化将薄荷醇二元酯双分子水解为L-薄荷醇和乙酸，并通过逆流蒸馏法提取得到L-薄荷醇产品。
本研究的具体内容包括以下几个方面：1. 薄荷醇二元酯的合成方法薄荷醇二元酯是生物法制备L-薄荷醇的原料之一，本研究将探究其合成方法。
主要考虑到原料的成本、合成效率和磷酸催化剂的选用等因素，以合成出品位高、产率高和可持续生产的薄荷醇二元酯。
2. 拆分反应条件的研究在本研究中，拆分法制备L-薄荷醇的核心是拆分反应酶催化作用的研究。
该部分将探究酶的种类、酶催化剂用量、反应时间、反应温度、反应pH等参数对L-薄荷醇的制备效率、纯度和选择性的影响。
微生物酶法拆分dl-泛解酸内酯
微生物酶法拆分dl-泛解酸内酯
微生物酶法是一种利用微生物产生的酶来进行化学反应的方法。
对于拆分DL-泛解酸内酯（DL-pantolactone），通常可以利用微生
物酶来进行催化反应。
DL-泛解酸内酯是一种内酯化合物，其拆分可
以通过酶的催化作用来实现。
首先，微生物酶法拆分DL-泛解酸内酯的过程可以从微生物和
酶的角度来考虑。
在微生物中，可以筛选出产生适合拆分DL-泛解
酸内酯的酶的菌株，然后进行培养和发酵，以获得足够的酶。
接着，将获得的酶提取出来，并进行纯化和鉴定，确保酶的活性和稳定性。
然后，将酶应用于DL-泛解酸内酯的反应体系中，进行拆分反应。
其次，从化学反应的角度来看，DL-泛解酸内酯的拆分是一个酯
键的裂解过程。
酶通过其特异的催化作用，可以加速酯键的裂解，
使得DL-泛解酸内酯分解成相应的产物。
这一过程可以在适宜的温度、pH和反应条件下进行，以提高反应效率和产物纯度。
此外，还可以从工业应用的角度来考虑。
微生物酶法拆分DL-
泛解酸内酯具有环境友好、高效节能等优点，因此在工业生产中具
有潜在的应用前景。
然而，在实际应用中还需考虑酶的稳定性、反
应条件的控制以及产物的提取和纯化等工艺问题。
综上所述，微生物酶法拆分DL-泛解酸内酯涉及微生物和酶的筛选、酶的提取和纯化、化学反应的催化过程以及工业应用等多个方面。
通过综合考虑这些因素，可以更全面地理解和应用微生物酶法拆分DL-泛解酸内酯的过程。
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选择性地引进消化吸收国外先进 技术成果的同时，以发酵工程、 酶工程和生物化学工程的开发为 重点，以工程和装备及放大技术 为突破口．逐步开展基因工程和 细胞工程等基础研究；建立高效 能的科研开发体系，大力培养并 建立企业的开发力量，为新世纪 开创生物化工产业新局面奠定坚 实的基础。
随着科学技术的不断发展，人 们对手性药物安全性的认识逐渐深 入，手性药物的市场不断扩大，世 界医药领域对手性药物的开发正形 成一股潮流.不对称合成和拆分技 术的研究快速发展，其中化学合成 手性药物是利用手性源、手性助剂、 手性催化剂及各种中间体等，通过 不对称合成得到手性药物。
尽管化学合成方法日趋成熟， 但是手性药物种类多样、更新迅速， 化学合成的应用有一定的局限性， 并且化学合成方法造成的环境问题 不容忽视，因此，利用生物系统的 多样性和安全性来获得光学纯药物 已成为另一选择。微生物酯酶／脂 肪酶法生产手性药物的单一对映体 是除了化学合成之外的重要途径。 手性环氧氯丙烷是一种重要
的有机合成中间体，可以制备 多种药物的中间体和天然产物， 如芳氧丙醇胺类药物、环戊酮 衍生物、阿伐他汀等。通过生 物拆分外消旋环氧氯丙烷获得 手性环氧氯丙烷的经济效益明 显，其副产物3-氯-1，2-丙二醇 也是一种重要的手性合成原料。
（1）酶催化反应通常具有高度 立体专一性；(2)副反应少，产 率高，产品分离提纯简单；
（3）反应条件较温和，如0— 50。C，pH接近中性：
（4）酶无毒，易降解，不会造 成环境污染，适于规模生产。
（5）另外用酶拆分外消旋体 氨基酸特别重要。因为多数合 成氨基酸消旋体不易用化学方 法拆分，而酶法拆分却非常有 效，可用于制备旋光性氨基酸。
3. 脂肪酶催化的拆分 普瑞巴林(pregabalin) 是治疗
神经源性疼痛的药物Lyricade有
效成分，在使用化学拆分的路线 中，在拆分步骤前70% 以上的物 料已转化为废物。2008年美国辉
瑞公司利用在水溶体系中利用脂
肪酶的生物拆分进行中间体合成， 转化率达到48%，然后进一步反 应生成普瑞巴林。
五、 生物拆分法的现阶段特点及 常用方法
随着酶固定化、多相反应器等 新技术的日趋成熟, 越来越多的酶 已用于外消旋体的拆分。酶催化立 体选择性强、反应条件温和、操作 简便、副反应少、产率高、成本低, 且不会造成环境污染, 这些都使得 用酶拆分外消旋体成为理想的选择。
酶法拆分外消旋体在实验室制备和 工业生产中都已取得长足的进步, 但是仍然有其局限性。比如菌种筛 选困难、酶制剂不易保存、产物后 处理工作量大, 以及通常只能得到 一种对映体等缺点。尽管如此, 利 用微生物进行手性药物的合成及对 映体的拆分仍是当前研究热点。
六、：生物拆分的具体过程
1.菌体，酶的选择及培养
2.转化条件优化：每次只优化一 个条件, 其他条件固定为已选定结 果. 分别对菌体培养时间、转化温 度、转化时间、转化pH 和缓冲体 系、底物质量浓度及加入方式、 影响因子和乳化剂的影响进行了 研究.
3.转化产物分析 3.1转化产物的提取 3.2转化产物的测定 4.结果分析 七、展望 生物制药的研究和应用日益受到
2 酰 胺 选 择 性 拆 分 D-对羟基苯甘氨酸( D-p-HPG)是制
备β-内酰胺类半合成抗生素的侧链重要 原料以及合成多种多肽类激素和农药的 主要侧链，广泛应用于药学领域。D-对 羟基苯甘氨酸的制备方法有化学法和生 物法，化学方法已逐渐被生物酶法所代 替。生物酶法制备D-对羟基苯甘氨酸主 要以DL-对羟基苯海因为底物，在海因 酶的作用下进行不对称水解开环成N-氨 甲酰-D-对羟基苯甘氨酸，再经过氨甲 酰水解酶作用得到D-对羟基苯甘氨酸。
获得单一对映体的途径
一、生物拆分法
生物拆分法：生物拆分法是利用生 物催化材料主要包括酶、微生物菌 体、动植物的组织及细胞等，与外 消旋手性化合物作用，得到单一对 映体，其实质是酶催化的动力学拆 分。
二、生物拆分法特点：
立体专一性强，拆分效率高和 生产条件温和。目前，酶法拆 分已从水溶液向有机介质发展。
3.4 腈水解酶的选择性拆分 桃酸，是一种重要的医药合成中间
体。扁桃酸是一种手性分子，R-扁桃 酸是不对称半合成头孢菌素和青霉素 的重要中间体。德国BASF 公司利用 腈水解酶进行生产R-扁桃酸。国内上 海农药研究所从土壤中筛选出一株扁 桃腈水解酶菌种，成功的利用腈水解 酶立体选择性生物催化制备R-扁桃酸， 转化率达到90%以上，产物光学纯度 大于99%。
三、生物拆分法的起源
1958年，Pasteur就观察到：外 消旋酒石酸在酵母或青霉的存在 下进行发酵，天然的（+）-酒石 酸铵逐渐被消耗，而经过一段时 间之后，从发酵液中分离出纯的 （-）—酒石酸铵。这是微生物代 谢了天然的（+）-酒石酸，而留 下了（-）—酒石酸。
四、生物拆分的优点
当前用于手性化合物拆分的方 法主要有结晶法、色谱法、酶 法、化学拆分法、萃取法等.用 微生物酶拆分外消旋体，比其 他拆分法具有明显的优越性：