（浙江選考）2019版高考生物一輪總復(fù)習(xí) 第九單元 生物技術(shù)實(shí)踐 第31講 酶的應(yīng)用學(xué)案

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1、 第31講　酶的應(yīng)用 考試標(biāo)準(zhǔn) 必考 加試 考試標(biāo)準(zhǔn) 必考 加試 1.果汁中的果膠和果膠酶 √ 2.α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測(cè) √ 考點(diǎn)一　果膠和果膠酶 1．果膠 (1)果膠的化學(xué)組成：由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯組成，是植物細(xì)胞壁的主要成分。 (2)果膠與果汁加工：果膠不僅影響出汁率，還會(huì)使果汁渾濁。 2．果膠酶 (1)來(lái)源：黑曲霉、蘋果青霉等。 (2)組成：果膠酶并不是特指某一種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱，主要包括果膠酶和果膠甲酯酶。 (3)作用：將果膠分解成可溶性的分子，使出汁率提高，也使渾濁的果汁變得澄清。 3．探

2、究利用蘋果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件的實(shí)驗(yàn) (1)實(shí)驗(yàn)原理 ①果膠半乳糖醛酸＋半乳糖醛酸甲酯。 ②果膠酶的活性受溫度(或pH)的影響，處于最適溫度(或pH)時(shí)活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正相關(guān)。 ③果膠不溶于乙醇。 (2)實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì) (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：果膠酶能分解果膠，提高果汁的澄清度。 4．關(guān)于果膠酶的三個(gè)實(shí)驗(yàn)的變量分析 實(shí)驗(yàn)名稱 (目的) 自變量 因變量 注意事項(xiàng) 探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響 溫度 果汁量 (澄清度) ①底物和酶在混合時(shí)的溫度是相同的； ②溫度梯度越小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果越精確； ③果泥和果膠酶用量在各個(gè)試管中應(yīng)

3、相同； ④pH應(yīng)為最適pH 探究p H對(duì)果膠酶活性的影響 pH 果汁量 (澄清度) ①溫度應(yīng)為最適溫度； ②pH梯度可用NaOH和鹽酸調(diào)節(jié)； ③用玻璃棒攪拌使反應(yīng)充分進(jìn)行 探究果膠 酶的用量 果膠酶 的用量 果汁量 (澄清度) ①制備蘋果勻漿后迅速加熱，使蘋果勻漿中果膠酶變性； ②溫度、pH應(yīng)為最適且保持不變 思考討論 1．探究溫度、pH對(duì)果膠酶活性的影響以及果膠酶用量的實(shí)驗(yàn)中，因變量都相同，該因變量是什么？ 提示　三個(gè)實(shí)驗(yàn)的因變量都是果汁量或果汁的澄清度。 2．探究溫度、pH對(duì)果膠酶活性的影響以及果膠酶用量的實(shí)驗(yàn)中，都需要設(shè)置多組實(shí)驗(yàn)，相鄰兩組之間

4、都有一定的“差值”(如“溫差”、“pH差”)，該“差值”的大小與實(shí)驗(yàn)的誤差大小有何聯(lián)系？ 提示　該差值大小與實(shí)驗(yàn)誤差的大小成正相關(guān)，即差值越小則誤差越小，差值越大則誤差越大。 3．表格分析：下表是某小組利用部分材料進(jìn)行的有關(guān)實(shí)驗(yàn)(“/”表示不加)，提供材料如下?，F(xiàn)有磨漿機(jī)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的果膠酶溶液、蒸餾水、一定濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液等實(shí)驗(yàn)材料及試劑。請(qǐng)回答下列4個(gè)問題： 編號(hào) 項(xiàng)目 試管 甲 乙 丙 丁 1 在試管中加 入蘋果泥 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 ① 2 mL / 2 mL 2 mL 3 加入不同 的液體 2 m

5、L 蒸餾水 4 mL 蒸餾水 2 mL 鹽酸 2 mL 氫氧化鈉 4 搖勻，恒溫 處理 15分鐘 15分鐘 15分鐘 15分鐘 (1)表中①處的內(nèi)容是加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的果膠酶溶液。 (2)若要驗(yàn)證果膠酶的作用，應(yīng)把甲與乙兩個(gè)試管同時(shí)取出并過濾相同時(shí)間，觀察并比較，預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果是甲果汁比乙果汁澄清。 (3)比較試管甲、丙、丁可知，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄縫H對(duì)果膠酶活性的影響。為確保實(shí)驗(yàn)成功，請(qǐng)將表中的編號(hào)正確排序(用數(shù)字和箭頭表示)：2→3→1→4。 (4)如果要用此實(shí)驗(yàn)做“探究果膠酶的最適用量”，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路：配制不同濃度的果膠酶溶液，恒溫下加

6、入等量蘋果泥，觀察果汁的澄清度，果汁最澄清組對(duì)應(yīng)的酶用量即為酶的最適用量。 1．(2016·溫州中學(xué)測(cè)試)探究溫度對(duì)果膠酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，得到如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果。據(jù)此分析其中不正確的是(　　) 溫度(℃) 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 果汁量 (mL) 3.5 4.6 8.6 10.9 12.3 11.7 10.1 5.4 3.9 4.8 5.6 A.實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)先將蘋果泥和果膠酶分別調(diào)節(jié)到對(duì)應(yīng)溫度后再混合 B．為了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性，各組混合處理時(shí)間和過濾果汁時(shí)間均應(yīng)相同 C．應(yīng)在50～55 ℃設(shè)

7、置更細(xì)溫度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究果膠酶的最適溫度 D．該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高溫能使果膠酶失活，但高溫也可能促進(jìn)果膠分解 答案　C 解析　實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)先將蘋果泥和果膠酶分別調(diào)節(jié)到對(duì)應(yīng)溫度后再混合，A項(xiàng)正確；為了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性和控制單一變量，各組混合處理時(shí)間和過濾果汁時(shí)間均應(yīng)相同，B項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)中的溫度梯度跨度較大，要想確定最適溫度，需要設(shè)置更細(xì)溫度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析數(shù)據(jù)可知，應(yīng)在45～55 ℃設(shè)置更細(xì)溫度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究果膠酶的最適溫度，C項(xiàng)錯(cuò)誤；高溫可以使酶失活，由表格數(shù)據(jù)可以看出，高溫也可能促進(jìn)果膠分解，D項(xiàng)正確。 2．(2017·湖州期末)果膠酶能夠催化果膠分解，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層

8、，使榨取果汁更容易，也使得渾濁的果汁變得澄清。請(qǐng)回答下列有關(guān)果膠酶的問題： (1)探究溫度對(duì)果膠酶活性影響的實(shí)驗(yàn)步驟： ①用攪拌器制蘋果泥； ②取6個(gè)燒杯編號(hào)1、2、3、4、5、6，依次注入適量的30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃的水，恒溫水??； ③每一燒杯中放入兩支試管，分別裝有等量蘋果泥和果膠酶，保溫3 min； ④向每組燒杯中的蘋果泥試管中加入相應(yīng)的等量的果膠酶，振蕩試管，反應(yīng)一段時(shí)間； ⑤過濾，比較獲得蘋果汁的體積。 a．③過程中將蘋果泥和果膠酶分別裝在不同試管中，用相同溫度恒溫處理后再混合，這樣處理的目的是____________________

9、_________________________________________________。 b．有人認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)缺乏對(duì)照，應(yīng)補(bǔ)充一組果汁和蒸餾水相混合的實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為有沒有必要？原因是________________________________________________________________________。 c．若繼續(xù)探究果膠酶的最適用量，則在實(shí)驗(yàn)過程中溫度、________________________________等因素應(yīng)保持不變(列舉兩例)。 (2)有關(guān)果膠酶和纖維素酶的敘述，錯(cuò)誤的是________。 A．二者都是蛋白酶 B．催化果膠酶水解的酶

10、是淀粉酶 C．二者都是在核糖體上合成的 D．構(gòu)成纖維素酶的基本單位是氨基酸 答案　(1)a.保證底物和酶在混合時(shí)的溫度是相同的　b．沒有必要；實(shí)驗(yàn)的不同溫度梯度之間可形成相互對(duì)照 c．pH、果膠酶濃度、果泥量 (2)B 解析　(1)a.蘋果泥和果膠酶分別恒溫處理再混合，目的是保證底物和酶混合時(shí)的溫度是相同的，不會(huì)發(fā)生溫度的變化。 b．實(shí)驗(yàn)的不同溫度梯度之間可形成相互對(duì)照，無(wú)需補(bǔ)充果汁和蒸餾水混合的實(shí)驗(yàn)。 c．若探究果膠酶的最適用量，果膠酶的量是自變量，其他是無(wú)關(guān)變量，應(yīng)加以控制，如 pH、溫度、果泥量、果膠酶濃度等。 (2)果膠酶和纖維素酶的化學(xué)本質(zhì)均為蛋白質(zhì)，二者都是在核糖

11、體上合成的，催化果膠酶水解的酶是蛋白酶，構(gòu)成纖維素酶的基本單位是氨基酸。 有關(guān)果膠酶的2個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)果膠酶不是特指某一種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱。 (2)在蘋果泥和果膠酶混合之前，一定要保證底物和酶達(dá)到所要求的溫度或pH 條件，以避免混合后條件發(fā)生變化，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和可靠性。 考點(diǎn)二　α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測(cè) 1．固定化酶的概念和方法 (1)概念：將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)上，使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。 (2)方法：吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法等。 2. α-淀粉酶的固定化、淀粉水解的測(cè)定實(shí)驗(yàn) (1)α

12、-淀粉酶的固定化原理 ①α-淀粉酶作用的最適條件：最適pH為5.5～7.5，最適溫度為50～75_℃。 ②方法：吸附法。 ③介質(zhì)：石英砂。 (2)淀粉水解的檢測(cè)原理 淀粉糊精麥芽糖葡萄糖 遇碘顯藍(lán)色　遇碘顯紅色　遇碘不顯色 (3)實(shí)驗(yàn)過程 固定化α-淀粉酶，裝入注射器中 　　　　↓ 以0.3 mL/min的流速滴加淀粉溶液過柱 　　　　↓ 流出5 mL淀粉溶液后接收0.5 mL流出液 　　　　↓ 滴加KI－I2溶液，觀察顏色，用水稀釋1倍后再觀察顏色 　　　　↓ 以10倍柱體積的蒸餾水洗滌固定化柱，放置在4 ℃冰箱中，幾天后重復(fù)實(shí)驗(yàn) (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 對(duì)照

13、組 實(shí)驗(yàn)組 0.5 mL淀粉溶液 0.5 mL流出液 幾天后重復(fù)實(shí)驗(yàn)中0.5 mL流出液 加KI－I2 變藍(lán) 紅色 紅色 再加水稀釋1倍 淺藍(lán) 淺紅色 淺紅色 (5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：固定化α-淀粉酶能將淀粉水解成糊精。 思考討論 1．熱圖解讀 (1)圖甲、乙、丙固定化酶的方法分別是包埋法、共價(jià)偶聯(lián)法和交聯(lián)法、吸附法。 (2)圖甲的原理是：將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中。圖乙的原理是：利用共價(jià)鍵、離子鍵將酶分子相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上。圖丙的原理是：通過物理吸附作用，把酶固定在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃和離子交換樹脂等載體上。 2．常見固定

14、化方法及其優(yōu)缺點(diǎn) 方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 吸附法 適用的酶范圍廣，酶活性高 酶與載體的結(jié)合力較弱，酶容易脫落 共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法 結(jié)合穩(wěn)定，適用范圍廣 制備條件不夠溫和，酶活性較低 包埋法 酶活性高，穩(wěn)定性也較高 適用范圍窄 固定化酶能夠連續(xù)使用，但不是永久使用。酶是具有生物活性的大分子，因此隨著使用次數(shù)的增多，酶活性也會(huì)降低，如果酶活性降低到一定程度，就會(huì)失去使用價(jià)值。 3．科研人員利用雙重固定法，即采用戊二醛作交聯(lián)劑(使酶相互連接)，海藻酸鈉作為包埋劑來(lái)固定小麥酯酶，研究固定化酶的性質(zhì)，并對(duì)其最佳固定條件進(jìn)行了探究。如圖顯示的是部分研究結(jié)果(注：酶活力為固定化酶催

15、化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量)，請(qǐng)分析回答下列問題： (1)從對(duì)溫度變化的適應(yīng)性和應(yīng)用范圍的角度分析，圖甲所示結(jié)果可以得出的結(jié)論是固定化酶對(duì)溫度變化的適應(yīng)性更強(qiáng)且應(yīng)用范圍更廣。 (2)圖乙曲線表明包埋效果最好時(shí)海藻酸鈉溶液濃度是多少？當(dāng)海藻酸鈉溶液濃度較低時(shí)，酶活力低的原因是什么？ 提示　3%；海藻酸鈉溶液濃度較低時(shí)包埋不緊密，酶分子容易漏出，數(shù)量不足。 1．某校學(xué)生嘗試用瓊脂作載體，用包埋法固定α-淀粉酶來(lái)探究固定化酶的催化效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表(假設(shè)加入試管中的固定化淀粉酶量與普通α-淀粉酶量相同)。實(shí)驗(yàn)表明1號(hào)試管中淀粉未被水解，最可能的原因是(　　)

16、1號(hào)試管 2號(hào)試管 固定化淀粉酶 √ － 普通α-淀粉酶 － √ 淀粉溶液 √ √ 60 ℃保溫5 min，取出冷卻至室溫，滴加碘—碘化鉀溶液 現(xiàn)象 變藍(lán) 不變藍(lán) A.實(shí)驗(yàn)中的溫度過高，導(dǎo)致固定化淀粉酶失去活性 B．淀粉是大分子物質(zhì)，難以通過瓊脂與淀粉酶接觸 C．水浴保溫時(shí)間過短，固定化淀粉酶未將淀粉水解 D．實(shí)驗(yàn)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤，試管中應(yīng)先加入碘—碘化鉀溶液后保溫 答案　B 解析　由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物質(zhì)，它不能通過瓊脂與酶充分接觸，導(dǎo)致淀粉不能被水解而遇碘－碘化鉀溶液呈現(xiàn)藍(lán)色。 2．(2017·杭州模擬)酶經(jīng)過固定化后，不僅

17、能提高酶的穩(wěn)定性，而且容易與產(chǎn)物分開，具有可反復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。如圖1為利用枯草桿菌生產(chǎn)α-淀粉酶及酶固定化實(shí)驗(yàn)流程圖，請(qǐng)回答有關(guān)問題： (1)篩選高表達(dá)菌株的最簡(jiǎn)便方法之一是________。一般通過__________、____________實(shí)現(xiàn)。篩選出的菌株在發(fā)酵生產(chǎn)之前還需利用__________培養(yǎng)基進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。 (2)利用物理或化學(xué)的方法將α-淀粉酶固定在________的介質(zhì)上成為固定化酶。 (3)如圖2是實(shí)驗(yàn)室中α-淀粉酶的固定化裝置示意圖。實(shí)驗(yàn)過程涉及兩次蒸餾水洗滌反應(yīng)柱的操作，所用的蒸餾水體積為裝填體積的________，第二次洗滌的目的是除去__________

18、___。 (4)若圖2中的液體X為淀粉溶液，從反應(yīng)柱下端接取少量流出液進(jìn)行KI－I2顏色測(cè)試，結(jié)果未呈現(xiàn)紅色。下列有關(guān)此現(xiàn)象的解釋錯(cuò)誤的是(　　) A．反應(yīng)柱中沒有α-淀粉酶被固定 B．流速過快淀粉未被水解 C．接取的流出液是蒸餾水 D．流速過慢淀粉被水解成葡萄糖 答案　(1)單菌落分離　劃線分離法　(稀釋)涂布分離法　液體　(2)非水溶性　(3)10倍　殘留的淀粉溶液　(4)D 解析　(1)篩選高表達(dá)菌株的最簡(jiǎn)便方法之一就是單菌落分離，常用的方法是劃線分離法和涂布分離法；用于擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基通常是液體培養(yǎng)基。(2)固定化酶就是利用物理或化學(xué)的方法將α-淀粉酶固定在非水溶性的

19、介質(zhì)上。(3)實(shí)驗(yàn)中用10倍體積的蒸餾水洗滌層析柱以除去未吸附的游離的淀粉酶。(4)淀粉在α-淀粉酶的作用下，不會(huì)被水解成葡萄糖。 直接使用酶和固定化酶的比較 比較項(xiàng)目 直接使用酶 固定化酶 制作方法 － 吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法、包埋法等 是否需要 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 否 否 酶的種類 一種或多種 一種 催化反應(yīng) 單一或多種 單一 反應(yīng)底物 各種物質(zhì)(大分子、小分子) 各種物質(zhì)(大分子、小分子) 缺點(diǎn) 對(duì)環(huán)境條件非常敏感，易失活；難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量 不利于催化一系列反應(yīng) 優(yōu)點(diǎn) 催化效率高、耗能低、低污染 既能與反應(yīng)底物接觸，又能與產(chǎn)物

20、分離；可以重復(fù)使用 模擬演練 1．下列有關(guān)果膠酶及果膠酶實(shí)驗(yàn)探究的敘述，正確的是(　　) A．探究果膠酶的用量時(shí)，pH、溫度不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 B．果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和葡萄糖異構(gòu)酶等 C．探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響時(shí)，溫度、蘋果泥、果膠酶的用量及反應(yīng)時(shí)間等都是自變量 D．可以用相同時(shí)間內(nèi)過濾得到的果汁體積來(lái)確定果膠酶的用量 答案　D 解析　探究果膠酶的用量時(shí)，pH、溫度會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；葡萄糖異構(gòu)酶不屬于果膠酶；探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，溫度為單一變量，其他因素保持不變。 2．下列關(guān)于固定化酶的說法，錯(cuò)誤的是(　　) A．固定化酶的不足之處是不能催化一

21、系列反應(yīng) B．固定化酶可再次利用，降低了生產(chǎn)成本 C．固定后的酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離 D．固定化酶易溶于水 答案　D 解析　由于酶具有專一性，因此固定化酶不能催化一系列反應(yīng)，A項(xiàng)正確；固定化酶可反復(fù)利用，降低了生產(chǎn)成本，B項(xiàng)正確；固定后的酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離，C項(xiàng)正確；固定化酶不易溶于水，易與反應(yīng)物分離，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．(2016·浙江4月選考，32節(jié)選)請(qǐng)回答與“果汁中的果膠和果膠酶”實(shí)驗(yàn)有關(guān)的問題： (1)果膠是細(xì)胞壁的重要組成成分，其化學(xué)本質(zhì)是______(A.蛋白質(zhì)　B．脂質(zhì)　C．核糖　D．多糖)，它在細(xì)胞壁形成過程中的主要作用是將相鄰的細(xì)胞

22、________在一起。 (2)制取果汁時(shí)，先用果膠酶將果膠分解成____________和半乳糖醛酸甲酯等物質(zhì)，再用________________酶處理，可得到比較澄清的果汁，用適量且濃度適宜的上述兩種酶處理時(shí)，果汁的出汁率、澄清度與酶的____________高低成正相關(guān)。 (3)由于果膠不溶于乙醇，故可用乙醇對(duì)果膠粗提取物(經(jīng)酶處理后的混合物)進(jìn)行________處理，從而得到干制品。 答案　(1)D　粘合　(2)半乳糖醛酸　果膠甲酯　活性 (3)脫水(沉淀) 解析　(1)果膠是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯組成的，其化學(xué)本質(zhì)屬于多糖。果膠起著將植物細(xì)胞粘合在一起的作用。(2)

23、果膠酶能將果膠分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯等物質(zhì)。要使果汁更澄清，應(yīng)同時(shí)使用果膠酶和果膠甲酯酶。用適量且濃度適宜的上述兩種酶處理時(shí)，果汁的出汁率、澄清度與酶的活性高低成正相關(guān)。(3)由于果膠不溶于乙醇，故可用乙醇對(duì)果膠粗提取物(經(jīng)酶處理后的混合物)進(jìn)行沉淀處理，從而得到干制品。 4．(2017·杭州四中期中)在20世紀(jì)50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，到了70年代又發(fā)明了固定化酶技術(shù)。請(qǐng)回答下列相關(guān)問題： (1)固定化酶技術(shù)將酶固定在____________上，使酶既能與__________接觸，又能與__________分離，同時(shí)固定在載體上的酶還能__________

24、。常用的固定方法有吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法等。 (2)“α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)”中： ①α-淀粉酶固定在________上，使用了如圖中方法________(填號(hào)碼及名稱)。 ②實(shí)驗(yàn)中，用滴管滴加淀粉溶液時(shí)，使淀粉溶液以____________的流速過固定化酶柱，目的是________________________。 ③灌注了固定化酶的注射器在使用完后要____________洗滌固定化柱，并放置在____________________保存。 答案　(1)不溶于水的載體　反應(yīng)物　產(chǎn)物　反復(fù)利用 (2)①石英砂　乙、吸附法　②0.3 mL/min　使

25、淀粉充分與酶接觸?、塾?0倍體積的蒸餾水　4 ℃冰箱 解析　(1)固定化酶技術(shù)將酶固定在不溶于水的載體上使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時(shí)固定在載體上的酶還能反復(fù)利用。 (2)①α-淀粉酶固定在石英砂上，使用了圖乙——吸附法；②用滴管滴加淀粉溶液時(shí)，使淀粉溶液以0.3 mL/min的流速通過固定化酶柱，目的是使淀粉充分與酶接觸；③灌注了固定化酶的注射器在使用完后要用10倍體積的蒸餾水洗滌固定化柱，并放置在4 ℃冰箱保存。 課時(shí)訓(xùn)練 一、選擇題 1．關(guān)于探究果膠酶最適用量的實(shí)驗(yàn)，下列敘述不正確的是(　　) A．各組需加入等量不同濃度的果膠酶溶液 B．要保證各組適宜并相同的p

26、H和溫度等條件 C．需要檢測(cè)不同反應(yīng)時(shí)間條件下的生成物量 D．幾組實(shí)驗(yàn)之間可形成相互對(duì)照，不需單設(shè)空白對(duì)照 答案　C 解析　探究果膠酶最適用量的實(shí)驗(yàn)，自變量是果膠酶濃度，所以各組需加入等量不同濃度的果膠酶溶液，A正確；實(shí)驗(yàn)設(shè)置時(shí)，除自變量不同之外，其他無(wú)關(guān)變量應(yīng)相同且適宜，B正確；需要檢測(cè)相同反應(yīng)時(shí)間條件下的生成物量，C錯(cuò)誤；幾組實(shí)驗(yàn)之間可形成相互對(duì)照，不需單設(shè)空白對(duì)照，D正確。 2．在用果膠酶處理蘋果泥時(shí)，為了使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng)，應(yīng)采取的措施是(　　) A．加大蘋果泥用量 B．加大果膠酶用量 C．進(jìn)一步提高溫度 D．用玻璃棒不時(shí)地?cái)嚢璺磻?yīng)混合物 答案　D 解析　

27、在用果膠酶處理蘋果泥時(shí)，若讓果膠酶充分發(fā)生反應(yīng)，則需擴(kuò)大果膠酶和蘋果泥的接觸面積，盡量使果膠酶和蘋果泥充分接觸，因此可用玻璃棒不時(shí)地?cái)嚢璺磻?yīng)混合物。對(duì)蘋果泥用量、酶用量及反應(yīng)所需的溫度和pH的調(diào)整，在一定范圍內(nèi)只能加快反應(yīng)速度，而不能使果膠酶充分地催化反應(yīng)。 3．下圖為某同學(xué)探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響的實(shí)驗(yàn)操作流程圖，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．底物為蘋果泥，酶液為果膠酶溶液 B．底物與酶混合前的同溫處理可以取消 C．實(shí)驗(yàn)的自變量為底物與酶混合后的溫度 D．檢測(cè)的是果汁的體積或果汁的澄清度 答案　B 解析　探究溫度對(duì)酶活性的影響的實(shí)驗(yàn)步驟：取10支試管，5支放入等量的蘋果泥

28、，另5支放入等量果膠酶；將盛蘋果泥和果膠酶的試管分別放在5個(gè)溫度梯度下進(jìn)行保溫；一段時(shí)間后，再將酶加入對(duì)應(yīng)溫度下的蘋果泥中；觀察試管中渾濁程度的變化情況或果汁的澄清度。 4．(2017·寧波效實(shí)中學(xué)期中)下列不屬于酶的固定方式的是(　　) A．將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格中 B．將酶相互連接起來(lái) C．將酶吸附在載體表面 D．將酶加上糖衣做成膠囊 答案　D 解析　將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格中屬于酶固定方式中的包埋法，A正確；將酶相互連接起來(lái)屬于酶固定方式中的共價(jià)偶聯(lián)法或交聯(lián)法，B正確；將酶吸附在載體表面屬于酶固定方式中的吸附法，C正確；將酶加上糖衣是為了防止胃液里的胃蛋白酶分解酶制劑，不屬于酶的

29、固定方法，D錯(cuò)誤。 二、非選擇題 5．利用紫甘薯制酒可提高其附加值。請(qǐng)回答： (1)為提高紫甘薯的利用率，工廠化生產(chǎn)時(shí)，可加入果膠酶和淀粉酶，其中果膠酶可來(lái)自______等微生物。由于酶在水溶液中不穩(wěn)定，因此常將酶固定在某種介質(zhì)上制成________。 (2)果膠酶可將紫甘薯勻漿中的果膠水解成________。 A．半乳糖醛酸和葡萄糖 B．半乳糖和果糖 C．半乳糖醛酸甲酯和果糖 D．半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯 (3)紫甘薯勻漿流經(jīng)α-淀粉酶柱后，取適量流出的液體，經(jīng)脫色后加入KI-I2溶液，結(jié)果液體呈紅色，表明該液體中含有____________。 A．淀粉 B．糊精

30、C．麥芽糖 D．葡萄糖 答案　(1)黑曲霉(或蘋果青霉)　固定化酶　(2)D　(3)B 解析　(1)、(2)果膠酶可將紫甘薯勻漿中的果膠水解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯，以提高紫甘薯的利用率；有些微生物，如黑曲霉、蘋果青霉都可用于生產(chǎn)果膠酶；由于酶在水溶液中不穩(wěn)定，所以常將酶固定在某種介質(zhì)上制成固定化酶。(3)紫甘薯勻漿流經(jīng)α-淀粉酶柱后，淀粉會(huì)被水解成糊精，糊精經(jīng)脫色后加入KI-I2溶液呈紅色。 6．果膠酶能分解果膠等物質(zhì)，澄清果蔬飲料，在食品加工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。某興趣小組的同學(xué)對(duì)三種不同品牌的果膠酶制劑(制劑中果膠酶濃度相同)進(jìn)行了探究，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。 分組

31、 蒸餾水 (mL) 緩沖液 (mL) 果汁 (mL) 果膠酶制劑(mL) 果汁渾 濁程度 甲 乙 丙 1 2 2 5 2 0 0 ＋ 2 2 2 5 0 2 0 ＋＋＋ 3 2 2 5 0 0 2 ＋＋ 4 X 2 5 0 0 0 Y 注：“＋”越多表示果汁越渾濁。 請(qǐng)回答下列問題： (1)表中X所代表的數(shù)值應(yīng)為__________，Y的果汁渾濁程度應(yīng)表示為______________(用若干個(gè)“＋”表示)。 (2)除了觀察果汁渾濁程度外，還可以通過檢測(cè)________________的變化量來(lái)判

32、斷不同品牌果膠酶制劑的效果。若使用該方法，相關(guān)物質(zhì)變化量最大的是________組。 (3)微生物是生產(chǎn)果膠酶的優(yōu)良生物資源。分離和篩選能產(chǎn)生果膠酶的微生物，使用的培養(yǎng)基應(yīng)以________為唯一碳源；如需進(jìn)一步純化果膠酶，可根據(jù)果膠酶分子的_______________(至少寫出兩點(diǎn))等特性進(jìn)行分離提純。由于果膠酶的活性容易受到外界環(huán)境因素的干擾，所以應(yīng)利用______________技術(shù)減少影響從而保護(hù)酶的活性。 答案　(1)4?。?或多于＋＋＋)　(2)反應(yīng)物(或“果膠”“半乳糖醛酸”“生成物”“產(chǎn)物”)　1　(3)果膠　形狀和大小(或“所帶電荷性質(zhì)和多少”“溶解度”“吸附性質(zhì)

33、和對(duì)其他分子的親和力”等)　固定化酶 解析　(1)對(duì)照實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循單一變量原則，要嚴(yán)格控制無(wú)關(guān)變量相同且適宜。由題中實(shí)驗(yàn)分組處理可知，第4組實(shí)驗(yàn)中沒有添加果膠酶制劑，為保證各組實(shí)驗(yàn)溶液體積相同，X應(yīng)為4；果膠酶能分解果膠等物質(zhì)以澄清果蔬飲料，故沒有添加果膠酶制劑的第4組的果汁渾濁程度應(yīng)當(dāng)最高。(2)果膠酶可水解果膠，可通過反應(yīng)中反應(yīng)物的減少量或生成物的增加量來(lái)表示果膠酶的作用效果。(3)果膠可作為微生物培養(yǎng)的碳源，并且果膠的水解需要果膠酶，故在分離和篩選能產(chǎn)生果膠酶的微生物時(shí)，要使用以果膠作為唯一碳源的培養(yǎng)基。分離提純物質(zhì)一般根據(jù)其物質(zhì)的相關(guān)特性設(shè)置分離提純方法，如：“形狀和大小”“所帶電荷性

34、質(zhì)和多少”“溶解度”“吸附性質(zhì)和對(duì)其他分子的親和力”等。固定化酶技術(shù)能有效地減少外界環(huán)境對(duì)酶的影響。 7．(2015·浙江自選)某工廠為了生產(chǎn)耐高溫植酸酶飼料添加劑，開展了產(chǎn)該酶菌株的篩選、酶的固定化及其特性分析研究，其流程如下圖所示。 土樣中的菌種篩選―→菌株鑒定―→優(yōu)良菌株擴(kuò)大培養(yǎng)―→植酸酶提純―→ 植酸酶固定化―→植酸酶特性分析 請(qǐng)回答下列問題： (1)土壤懸液首先經(jīng)80 ℃處理15分鐘，其目的是篩選出________________。 (2)在無(wú)菌條件下，將經(jīng)過處理的土壤懸液進(jìn)行______，然后涂布于含有植酸鈉的固體培養(yǎng)基上。培養(yǎng)后觀察到_______，其周圍出現(xiàn)透明水解

35、圈，圈的直徑大小與____________強(qiáng)弱相關(guān)。 (3)篩選獲得的菌株經(jīng)鑒定后，將優(yōu)良菌株進(jìn)行液體擴(kuò)大培養(yǎng)。培養(yǎng)時(shí)需要振蕩，其主要目的是_____________________________。液體培養(yǎng)基與固體培養(yǎng)基相比，不含有的成分是_____。 (4)溫度與植酸酶相對(duì)酶活性的關(guān)系如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是________。 A．測(cè)試溫度中，固定化與非固定化植酸酶的最適溫度分別為60 ℃和45 ℃ B．測(cè)試溫度范圍內(nèi)，固定化植酸酶的相對(duì)酶活性波動(dòng)低于非固定化植酸酶 C．固定化與非固定化植酸酶相比，相對(duì)酶活性在80%以上時(shí)的溫度范圍較寬 D．65 ℃時(shí)固定化與非固定化植酸

36、酶的相對(duì)酶活性因蛋白質(zhì)變性而位于最低點(diǎn) 答案　(1)耐高溫菌株　(2)稀釋　單菌落　植酸酶的活性　(3)供氧　瓊脂　(4)D 解析　(1)欲獲得“耐高溫”的植酸酶產(chǎn)酶菌株，需在“高溫”條件下篩選目的菌株。(2)欲對(duì)產(chǎn)生植酸酶的菌株進(jìn)行選擇培養(yǎng)，在無(wú)菌條件下，將經(jīng)過處理的土壤懸液進(jìn)行稀釋，然后用涂布分離法將菌液涂布于含有植酸鈉的固體選擇培養(yǎng)基上，培養(yǎng)基上可呈現(xiàn)以植酸酶合成菌菌落為中心的透明圈，圈的直徑大小與植酸酶活性成正相關(guān)。(3)對(duì)篩選獲得的優(yōu)良菌株進(jìn)行液體擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)，為滿足菌株需氧呼吸對(duì)O2的需求，宜進(jìn)行振蕩處理，與固體培養(yǎng)基相比，液體培養(yǎng)基中不需要添加瓊脂等凝固劑。(4)圖示曲線變動(dòng)趨

37、勢(shì)表明，相對(duì)于非固定化植酸酶，固定化植酸酶的活性波動(dòng)明顯較低，且酶活性溫度范圍更加寬泛；非固定化酶的最適溫度為45 ℃，而固定化酶的最適溫度為60 ℃；圖中65 ℃并非固定化植酸酶活性的最低點(diǎn)。由以上分析可知，A～D中A、B、C均正確，D錯(cuò)誤。 8．(2017·浙江省六校聯(lián)考)下圖是利用土壤中L微生物提取脲酶，并純化和固定化的實(shí)驗(yàn)流程，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題： ―→―→ ―→脲酶的固定化 (1)篩選微生物L(fēng)時(shí)，用________作為培養(yǎng)基中的唯一氮源，加入________作凝固劑。接種時(shí)應(yīng)采用__________(方法)。 (2)下列對(duì)尿素溶液進(jìn)行滅菌的最適方法是________。 A

38、．高壓蒸汽滅菌 B．紫外燈照射 C．70%的酒精浸泡液 D．過濾 (3)對(duì)微生物L(fēng)進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)宜采用______培養(yǎng)基，并采用______方法對(duì)接種環(huán)進(jìn)行滅菌。 (4)脲酶宜采用共價(jià)偶聯(lián)法進(jìn)行固定化，可通過檢測(cè)固定化脲酶的__________確定其應(yīng)用價(jià)值。除此法外，酶的固定化方法還包括__________、__________及交聯(lián)法等。 答案　(1)尿素　瓊脂糖　涂布分離法　(2)D　(3)液體　灼燒　(4)活性　包埋法　吸附法 解析　(1)微生物L(fēng)能產(chǎn)生脲酶，脲酶能分解尿素，因此微生物L(fēng)能利用尿素作為其生長(zhǎng)的氮源，用經(jīng)純化的瓊脂糖作為凝固劑。利用涂布分離法更易形成單菌

39、落，故純化微生物L(fēng)應(yīng)采用涂布分離法。(2)由于尿素加熱會(huì)分解，所以對(duì)尿素溶液進(jìn)行滅菌的最適方法是用G6玻璃砂漏斗過濾。(3)對(duì)微生物L(fēng)進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)應(yīng)采用液體培養(yǎng)基；接種環(huán)用灼燒的方法進(jìn)行滅菌。(4)檢測(cè)固定化酶的應(yīng)用價(jià)值時(shí)需要檢測(cè)該酶的活性。酶的固定化方法有吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法等。 9．葡萄收獲的季節(jié)性較強(qiáng)，并且不易運(yùn)輸，易造成積壓，腐爛變質(zhì)。為了解決上述問題且滿足不同人群的需求，可以將其加工制作成果汁、果酒、果醋等。如圖1是簡(jiǎn)單的生產(chǎn)流程圖，結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答下列問題： 圖1 圖2 (1)果膠酶的使用過程①中，需要對(duì)酶的活性、酶的用量進(jìn)行研究。在圖2甲、乙兩個(gè)曲

40、線中，果膠酶活性受環(huán)境因素影響的變化曲線是________，縱軸還可以用____________________來(lái)表示，自變量X可以代表________等；自變量Y可代表____________________。 (2)果膠酶的最適用量是圖2中的________點(diǎn)對(duì)應(yīng)的量。 (3)③→⑤過程中不用滅菌一般也不會(huì)受到雜菌的污染，原因是________________________。 答案　(1)甲　過濾得到的果汁的體積　 溫度、pH　果膠酶的濃度(或用量)　(2)B　(3)培養(yǎng)液中缺氧環(huán)境及酵母菌產(chǎn)生的酒精能抑制絕大多數(shù)微生物的生長(zhǎng)繁殖 解析　(1)果膠酶的活性受溫度、pH等條件的影響

41、，每一種酶的最適pH和最適溫度是一定的，衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的指標(biāo)有兩個(gè)，一個(gè)是果汁的體積，另一個(gè)是果汁的澄清度。 (2)果膠酶的最適用量是過濾得到果汁澄清度最高時(shí)對(duì)應(yīng)的最小酶量，B點(diǎn)后酶量增加而澄清度不再增加，因此B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的量為最適用量。(3)缺氧條件不利于大多數(shù)細(xì)菌的生存，同時(shí)酵母菌產(chǎn)生的酒精有殺菌作用。 10．為了提高果膠酶的利用率，科學(xué)家進(jìn)行了固定化果膠酶的相關(guān)研究。 (1)果膠酶的固定化：取磁性殼聚糖微球固體顆粒，加入果膠酶溶液，30 ℃條件下振蕩1 h，裝入圖甲反應(yīng)柱中，用蒸餾水洗去________________________，放置在4 ℃冰箱中保存。上述固定化果膠酶的方法屬于_

42、_______。 A．包埋法 B．吸附法 C．共價(jià)偶聯(lián)法 D．交聯(lián)法 (2)果膠酶活力測(cè)定方法：以果膠酶單位時(shí)間內(nèi)催化產(chǎn)生的主要產(chǎn)物________________的量計(jì)算酶的活力。已知3,5-二硝基水楊酸與果膠水解的主要產(chǎn)物共熱能產(chǎn)生棕紅色的氨基化合物，在一定范圍內(nèi)產(chǎn)物的量和反應(yīng)液顏色深淺成正比，可用________________法測(cè)定產(chǎn)物的量。此方法需要制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖乙所示，其中縱坐標(biāo)一般為______________。 (3)下圖是固定化果膠酶的部分研究結(jié)果，據(jù)圖可知用上述方法制備的固定化果膠酶與游離酶相比最適溫度____________(升高/降低)，最適pH____________(升高/降低)。 (4)在果汁生產(chǎn)中使用固定化果膠酶具有很多優(yōu)點(diǎn)，以下說法中不屬于其優(yōu)點(diǎn)的是_________。 A．固定化果膠酶可以重復(fù)回收，多次利用 B．固定化果膠酶可以提高酶的穩(wěn)定性和果汁的質(zhì)量 C．便于果汁加工工藝操作的連續(xù)化、自動(dòng)化 D．用于處理破碎果實(shí)，可以提高出汁率，促進(jìn)澄清 答案　(1)未固定的游離果膠酶　B　(2)半乳糖醛酸　光電比色　光密度值(OD值)　(3)升高　降低　(4)D 17