2022高考生物一轮复习 课时练37 酶的研究与应用（含解析）新人教版.docx

1、酶的研究与应用1.(2020四川绵阳综合测试)桃子味道酸甜,维生素C含量丰富,以桃果实为原料,制成的果汁及经发酵制成的果酒维生素C含量较高。请回答下列问题。(1)制作果汁时常加入果胶酶,因为果胶酶能将果胶分解成可溶性的,从而提高果汁的出汁率和澄清度。由于溶液中的酶很难回收,为了降低成本,使果胶酶能被再次利用,一般采用物理吸附法或将其固定,固定化酶一般不采用包埋法,原因是。(2)分离产果胶酶的微生物时,可从富含有机质的土壤中取样,将土壤滤液加入含有果胶的液体培养基中进行选择培养,选择培养的目的是。通过酶解法和吸水涨破法制得果胶酶粗提取液,为进一步纯化分离果胶酶,可将样品加入中进行洗脱、收集,最先

2、洗脱出来的是样品中分子量(填“较大”或“较小”)的蛋白质分子。(3)判断纯化的果胶酶是否达到要求,需要进行蛋白质纯度的鉴定。在鉴定的方法中,使用最多的是。2.(2020广西钦州模拟)葡萄糖异构酶经固定化后,可用于工业化生产高果糖浆。请回答下列问题。(1)筛选产乳糖酶的微生物时,宜用作为培养基中的唯一碳源。培养基中琼脂的作用是作为剂。从功能上讲这种培养基属于。培养产乳糖酶的微生物前对培养皿进行灭菌宜采用法。(2)戊二醛是一种化学交联剂,能与葡萄糖异构酶通过化学键交联。将酶液、戊二醛溶液先后加入到海藻酸钠溶液中搅拌均匀,用注射器将混合液注入到溶液中可得到凝胶珠粒,此过程所用的固定化酶方法为。(3)

3、1个葡萄糖异构酶活力单位常定义为每分钟产生1 mol所需的酶量。下图是温度对葡萄糖异构酶的固定化酶和游离酶活力的影响曲线,该曲线表明固定化酶和游离酶的最适温度(填“相同”或“不同”);低于或高于最适温度时,固定化酶的酶活力(填“低于”“等于”或“高于”)游离酶。(4)在用葡萄糖异构酶凝胶反应柱生产高果糖浆时,若糖液在1次流经反应柱后果糖的浓度低于产品标准,对此你提出的改进方案是(答出2点)。3.(2021广西桂林月考)枯草芽孢杆菌产生的蛋白酶在医药和化工等领域具有重要的价值。为筛选蛋白酶产量高的枯草芽孢杆菌菌株,分别将浸过不同菌株的提取液(ae)及无菌水(f)的无菌圆纸片置于平板培养基表面,在

4、37 恒温箱中放置23 d,结果如图1。请回答问题。(1)在筛选枯草芽孢杆菌蛋白酶高产菌株时,培养基营养成分应包括水、无机盐、生长因子、葡萄糖、。培养枯草芽孢杆菌时,常用摇床进行振荡培养,目的是。(2)ae中蛋白酶产量最高的菌株是(用字母回答),判断依据是。(3)利用凝胶色谱法分离提取到的部分蛋白质时,等样品完全进入凝胶层后,加入pH为7.0、浓度为20 mmol/L的到适当高度进行洗脱,结果先洗脱出来的是的蛋白质。(4)质监局为了检验标有含该蛋白酶的加酶洗衣粉质量,设计了如图2所示实验。如果实验结果是,则说明该洗衣粉中含有蛋白酶。若用该实验来判断此酶活性大小可通过观察实现。4.(2021江西

5、宜春月考)水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题。(1)制作果汁时,可以使用果胶酶、纤维素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称,包括、果胶分解酶、。纤维素酶可以分解植物中的纤维素。(2)用果胶酶处理果泥时,为了提高出汁率,需要控制反应的温度,原因是。(3)现有甲、乙、丙三种不同来源的果胶酶,某同学拟在果泥用量、温度、pH等所有条件都相同的前提下比较这三种酶的活性。通常,酶活性的高低可用来表示。(4)为了提高酶的利用效率,可以采用固定化酶技术将其固定。酶的固定化方法常见有、,一般不用包埋法,原因是。(5)工业生产中将果胶酶进行固定化,与直接使用游离酶相比,此

6、方法的优点是(答两点)。5.(2020河南名校联盟)某同学用含有不同种类酶制剂的洗衣粉进行了如下实验。组别布料/cm2污染物水温/A(蛋白酶洗衣粉)66蛋白膜40B(脂肪酶洗衣粉)66蛋白膜40C(蛋白酶洗衣粉)66淀粉膜40请回答以下问题。(1)该实验的目的是探究。该实验还应控制的无关变量有。该实验中分别构成两组对照实验。(2)该同学在实验过程中可通过观察来判断酶的催化效率。(3)蛋白酶洗衣粉的去污原理是。6.(2021新疆乌鲁木齐月考)工业生产果汁时,常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出果汁率,为研究温度对果胶酶活性的影响,某学生设计了如下实验。将果胶酶与苹果泥分装于不同试管,在10 水浴

7、中恒温处理10 min(如图A)。将步骤处理后的果胶酶和苹果泥混合,再次在10 水浴中恒温处理10 min(如图B)。将步骤处理后的混合物过滤,收集滤液,测量果汁量(如图C)。在不同温度条件下重复以上实验步骤,并记录果汁量,结果如下表:温度/1020304050607080果汁量/mL813152515121110根据上述实验,请分析回答下面的问题。(1)果胶酶能破除细胞壁,是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解,产物是。(2)实验结果表明,果胶酶的活性最强时的温度大约是。(3)实验步骤的目的是。(4)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物),保持温度、pH在最适值,生成物量与反应时间的关系如图:

8、在35 min 后曲线变成水平是因为。若增加果胶酶浓度,其他条件不变,请在图中画出生成物量变化的示意曲线。(5)如果进行多批次的生产,提高果胶酶的利用率,可采用。(6)若继续探究果胶酶的最适用量,则在实验过程中温度、(列举两条)等因素应保持不变。(7)由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量较大的酶制剂之一,若通过固定化霉菌细胞生产果胶酶,在配制海藻酸钠溶液时,要注意,否则可能出现焦糊。固定化细胞技术一般采用,原因是。(8)加酶洗衣粉中的酶是特殊的化学物质包裹的,遇水后包裹层很快溶解,释放出来的酶迅速发挥催化作用。这是否运用了酶的固定化技术?。理由:。7.图1表示制备固定化酵母细胞的某步操作

9、,图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图。请据图分析回答下列问题。(1)图1中,将溶化好的海藻酸钠溶液,加入已活化的酵母细胞,进行充分搅拌,使其混合均匀,再转移至注射器中。海藻酸钠载体的特点是。(2)某同学在图1步骤结束后得到图3所示的实验结果,出现此结果的可能原因有海藻酸钠浓度过(“高”或“低”)。(3)图1中制备的凝胶珠用后再转移到图2装置中。(4)下面是制备固定化酵母细胞的步骤,正确的是。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酵母细胞的活化固定化酵母细胞A.B.C.D.(5)若用固定化酶技术生产高果糖浆,需要使用酶。从酶数量的角度分析,与固定化酶技术相比,固定

10、化细胞固定的是。如果反应物是大分子物质,应采用固定化(填“酶”或“细胞”)技术。课时规范练37酶的研究与应用1.答案:(1)半乳糖醛酸化学结合法酶分子较小,易从包埋材料中漏出(2)增加产果胶酶的微生物的浓度(或抑制其他微生物的繁殖,促进目的菌的生长繁殖)凝胶色谱柱较大(3)SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳解析:(1)制作果汁时可以加入果胶酶将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸,从而提高果汁的出汁率和澄清度。果胶酶适合采用化学结合法或物理吸附法将果胶酶固定在某种介质上;固定化酶一般不采用包埋法,原因是酶分子较小,易从包埋材料中漏出。(2)选择培养的目的是增加产果胶酶的微生物的浓度,或抑制其他微生物的繁殖,促

11、进目的菌的生长繁殖;纯化分离蛋白质,可以采用凝胶色谱法,将样品加入凝胶色谱柱中进行洗脱、收集,由于分子量较大的蛋白质不能进入凝胶内部,所以路程短,速度快,最先洗脱出来。(3)蛋白质纯度的鉴定使用最多的是SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳。2.答案:(1)乳糖凝固选择培养基干热灭菌(2)CaCl2包埋法、化学结合法(3)果糖相同高于(4)增加葡萄糖异构酶凝胶的装载量(或凝胶柱高);降低糖液流速;将流出液再次加入反应柱;更换直径较细的柱筒等解析:(1)产乳糖酶的微生物能够水解乳糖为葡萄糖和半乳糖,为自身代谢提供能源,因此要筛选产乳糖酶的微生物,应使用乳糖为唯一的碳源。制作培养基时使用琼脂作为凝固剂,制作液体

12、培养基时不需要添加琼脂。能够筛选微生物细胞的培养基属于选择培养基,培养产乳糖酶的微生物前对培养皿进行灭菌,宜采用干热灭菌法。(2)戊二醛是一种化学交联剂,能与葡萄糖异构酶通过化学键交联。将酶液、戊二醛溶液先后加入海藻酸钠溶液中搅拌均匀,用注射器将混合液注入CaCl2溶液中可得到凝胶珠粒,此过程所用的固定化酶方法为包埋法、化学结合法。(3)高果糖浆生产需要的酶是葡萄糖异构酶,1个葡萄糖异构酶活力单位常定义为每分钟产生1mol果糖所需的酶量。通过分析温度对相对酶活力影响的曲线图,固定化酶和游离酶的最适温度相同,均对应横坐标上同一点。低于或高于最适温度时,固定化酶的酶活力高于游离酶。(4)在用葡萄糖

13、异构酶凝胶反应柱生产高果糖浆时,若糖液在1次流经反应柱后果糖的浓度低于产品标准,对此改进方案是增加葡萄糖异构酶凝胶的装载量(或凝胶柱高);降低糖液流速;将流出液再次加入反应柱;更换直径较细的柱筒等。3.答案:(1)蛋白质(酪蛋白)增加培养液中的溶氧量并使菌株与培养液充分接触,有利于目的菌的生长繁殖(2)aa周围的透明圈最大,说明其产生的蛋白酶数量多或活性高(3)磷酸缓冲液相对分子质量较大(4)A组胶片上的蛋白膜消失,B组胶片上的蛋白膜未消失胶片上的蛋白膜消失所需时间的长短(相同时间内蛋白膜消失的面积)解析:(1)蛋白酶高产菌株可以分解蛋白质,在筛选枯草芽孢杆菌蛋白酶高产菌株时,培养基营养成分应

14、包括水、无机盐、生长因子、葡萄糖、蛋白质。培养枯草芽孢杆菌时,为了增加培养液中的溶氧量并使菌株与培养液充分接触,有利于目的菌的生长繁殖,常用摇床进行振荡培养。(2)由图1可知,菌株a的透明圈最大,说明其蛋白酶含量高或活性高,故a的蛋白酶的产量最高。(3)利用凝胶色谱法分离提取到的部分蛋白质时,等样品完全进入凝胶层后,加入pH为7.0、浓度为20mmol/L的磷酸缓冲液到适当高度进行洗脱,由于相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部,路程较短,移动速度较快,故最先洗脱出来。(4)图2中,自变量是洗衣粉是否煮沸,因变量是观察蛋白膜的消失时间。若洗衣粉中含有蛋白酶,加热煮沸后会导致蛋白酶变性失活,蛋

15、白膜不会消失,故结果是A组胶片上的蛋白膜消失,B组胶片上的蛋白膜未消失。本实验可以通过观察胶片上的蛋白膜消失所需时间的长短来判断酶活性的大小,酶活性越强,蛋白膜消失所需的时间越短。4.答案:(1)多聚半乳糖醛酸酶果胶酯酶细胞壁(2)温度对果胶酶活性有影响,在最适温度下酶活性最高,出汁率最高(3)在一定条件下,单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量(4)物理吸附法化学结合法酶体积小,容易从包埋材料中漏出(5)酶可以重复利用,降低生产成本;使酶既能与反应物接触,又易与产物分离解析:(1)果胶酶是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶酯酶、果胶分解酶。纤维素酶能分解植物细胞

16、壁中的纤维素,因此纤维素酶也能提高果汁的澄清度。(2)温度是影响果胶酶活性的因素之一,为了提高出汁率,需要将温度控制在果胶酶的最适温度,使得果胶酶活性最高,从而提高出汁率。(3)酶活性是指酶催化一定化学反应的能力,酶活性的高低可以用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速度来表示,在该实验中可通过比较在一定条件下,单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或产物的增加量来表示。(4)为了提高酶的利用效率,可以采用固定化酶技术将其固定。酶的固定化常用物理吸附法和化学结合法。因为酶分子小,容易从包埋材料中漏出,一般不用包埋法。细胞的固定常用包埋法,因为细胞大不易从包埋材料中漏出。(5)工业生产中将果胶酶进行

17、固定化,与直接使用游离酶相比,突出的优点是可反复利用,降低生产成本,而且表现为既能与反应物接触,也能与产物分离,从而提高产物的品质。5.答案:(1)酶的作用具有专一性洗衣粉的用量、污染程度、水质、水的pH等A和B、A和C(2)蛋白膜消失的时间长短(3)在蛋白酶催化作用下,蛋白质的水解产物溶于水中6.答案:(1)半乳糖醛酸(2)40(3)使得酶与果泥处于同一温度条件下(确保混合前后温度不改变)(4)底物被分解完毕(5)固定化酶(6)pH底物的量(7)小火间断加热包埋法细胞个体大,不易从包埋材料中漏出(8)否加酶洗衣粉中的酶未固定在不溶于水的载体上,也不能重复利用解析:(1)果胶酶催化植物细胞壁中

18、的果胶分解成为半乳糖醛酸。(2)由题干中的表格可知,40时果汁量最多,说明此温度下酶活性最强。(3)实验步骤中将果胶酶与苹果泥分装于不同试管,在30水浴中恒温处理10min,这是为了避免果汁和果胶酶混合时影响混合物温度,使得酶与果泥处于同一温度条件下(确保混合前后温度不改变)。(4)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物),在35min后曲线变成水平是因为底物有限被分解完毕;若增加果胶酶浓度,其他条件不变,则生成物的量不变,但可以更快地将底物分解完,如答案图所示。(5)如果提高果胶酶的利用率,可采用固定化酶。(6)探究酶的最适用量,则自变量是酶的用量,温度、pH、底物的量属于无关变量,应该保持不变

19、。(7)若用海藻酸钠作载体制备固定化霉菌,由于海藻酸钠溶解速度较慢,需用小火间断加热,若加热太快会出现焦糊;固定化细胞技术一般采用包埋法,原因是细胞个体大,不易从包埋材料中漏出。(8)因为加酶洗衣粉中的酶未固定在不溶于水的载体上,也不能重复利用,并非运用了酶的固定化技术。7.答案:(1)冷却至室温不溶于水、多孔(2)高(3)蒸馏水洗涤23次(4)D(5)葡萄糖异构多酶系统(或一系列酶或多种酶)酶解析:(1)在将海藻酸钠溶液和酵母细胞混合时,应将完全溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温,再加入已活化的酵母细胞,否则会因温度过高而导致酵母细胞死亡。海藻酸钠载体的特点是不溶于水、多孔。(2)图3中显示没有形成大小均匀的凝胶珠,出现此结果的可能原因有海藻酸钠浓度过高,或者是注射器中的混合液推进的速度过快,或者是注射时针头离CaCl2溶液距离太近。(3)利用固定化酵母细胞进行酒精发酵时,制备好的凝胶珠(固定好的酵母细胞)用蒸馏水洗涤23次后再转移到图2所示的发酵装置中。(4)制备固定化酵母细胞的正确步骤是酵母细胞的活化配制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。(5)葡萄糖异构酶能将葡萄糖转化成果糖,因此用固定化酶技术生产高果糖浆,需要使用葡萄糖异构酶。固定化细胞固定的是多酶系统(或一系列酶或多种酶)。如果反应物是大分子物质,应采用固定化酶技术。