高考生物总复习生物技术实践酶的应用

1、第34讲 酶的应用考纲要求1.果汁中的果胶和果胶酶(加试)。2.­淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测(加试)。考点一果汁中的果胶和果胶酶1果胶(1)果胶的化学组成：由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成，是植物细胞壁的主要成分。(2)果胶与果汁加工：果胶不仅影响出汁率，还会使果汁浑浊。2果胶酶(1)来源：黑曲霉、苹果青霉等。(2)组成：果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，主要包括果胶酶和果胶甲酯酶。(3)作用：将果胶分解成可溶性的分子，使出汁率提高，也使浑浊的果汁变得澄清。3探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验(1)实验原理果胶半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯。果胶酶的

2、活性受温度(或pH)的影响，处于最适温度(或pH)时活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。果胶不溶于乙醇。(2)实验流程设计思考诊断1探究温度、pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶用量的实验中，因变量都相同，该因变量是什么？提示三个实验的因变量都是果汁量或果汁的澄清度。2探究温度、pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶用量的实验中，都需要设置多组实验，相邻两组之间都有一定的“差值”(如“温差”、“pH差”)，该“差值”的大小与实验的误差大小有何联系？提示该差值大小与实验误差的大小成正相关，即差值越小则误差越小，差值越大则误差越大。3表格分析：下表是某小组利用部分材料进行的有关实验

3、(“/”表示不加)，提供材料如下。现有磨浆机、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水、一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液等实验材料及试剂。请答下列4个问题：编号项目试管甲乙丙丁1在试管中加入苹果泥2 mL2 mL2 mL2 mL22 mL/2 mL2 mL3加入不同的液体2 mL蒸馏水4 mL蒸馏水2 mL盐酸2 mL氢氧化钠4摇匀，恒温处理15分钟15分钟15分钟15分钟(1)表中处的内容是加入质量分数为2%的果胶酶溶液。(2)若要验证果胶酶的作用，应把甲与乙两个试管同时取出并过滤相同时间，观察并比较，预期的实验现象与结果是甲果汁比乙澄清。(3)比较试管甲、丙、丁可知，其实验目的是探究pH对果胶酶活性

4、的影响。为确保实验成功，请将表中的编号正确排序(用数字和箭头表示)：2314。(4)如果要用此实验做“探究果胶酶的最适用量”，请简要写出实验思路：配制不同浓度的果胶酶，恒温下加入等量苹果泥，观察果汁的澄清度，果汁最澄清组对应的酶用量即为酶的最适用量。1(2016·鲁迅中学期末测试)下列关于“探究果胶酶最适用量的实验”的叙述，错误的是()A配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液B实验温度为无关变量，要在相同的适宜温度条件下进行实验C用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不相同D调节pH，使各组中的pH相同而且处于适宜状态答案C解析在探究果胶酶最适用量的实验中，果胶酶量为自变

5、量，通过配制不同浓度的果胶酶溶液来控制；实验温度、搅拌时间、pH为无关变量，需要控制等量、适宜，A、B、D项正确，C项错误。2(2016·温州中学测试)探究温度对果胶酶活性影响的实验中，得到如下实验结果。据此分析其中不正确的是()温度()3035404550556065707580果汁量(mL)3.54.68.610.912.311.710.15.43.94.85.6A.实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合B为了实验结果的科学性，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同C应在5055 设置更细温度梯度进行实验，探究果胶酶的最适温度D该实验结果表明高温能使果胶酶失活，

6、但高温也可能促进果胶分解答案C解析实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合，A项正确；为了实验结果的科学性和控制单一变量，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同，B项正确；实验中的温度梯度跨度较大，要想确定最适温度，需要设置更细温度梯度进行实验，分析数据可知，应在4555 设置更细温度梯度进行实验，探究果胶酶的最适温度，C项错误；高温可以使酶失活，由表格数据可以看出，高温也可能促进果胶分解，D项正确。考点二­淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测1­淀粉酶的固定化(1)固定化酶概念：将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制

7、剂。方法：吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。(2)­淀粉酶的固定化­淀粉酶作用的最适条件：最适pH为5.57.5；最适温度为5075。方法：吸附法。淀粉的水解作用淀粉糊精麦芽糖葡萄糖遇碘显蓝色遇碘显红色遇碘不显色2淀粉水解的测定实验固定­淀粉酶滴管滴加淀粉溶液加KII2溶液观察洗涤几天后重复实验。3­淀粉酶固定化实验过程固定化­淀粉酶，装入注射器中以0.3 mL/min的流速滴加淀粉溶液过柱流出5 mL淀粉溶液后接收0.5 mL流出液滴加KII2溶液，观察颜色，用水稀释1倍后再观察颜色以10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱，放置在4 冰箱中，几

8、天后重复实验思考诊断1固定化酶的优点是什么？提示固定化酶能够连续使用，但不是永久使用。酶是具有生物活性的大分子，因此随着使用次数的增多，酶活性也会降低，如果酶活性降低到一定程度，就会失去使用价值。2科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。如图显示的是部分研究结果(注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量)，请分析回答问题：(1)从对温度变化的适应性和应用范围的角度分析，图甲所示结果可以得出的结论是固定化酶对温度变化的适应性更强且应用范围更广。(2)图乙曲线表明包埋效果

9、最好时海藻酸钠溶液浓度是多少？当海藻酸钠溶液浓度较低时，酶活力低的原因是什么？提示3%；海藻酸钠溶液浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足。1下列关于固定化酶的说法，错误的是()A固定化酶的不足之处是不能催化一系列反应B固定化酶可再次利用，降低了生产成本C固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离D固定化酶易溶于水答案D解析由于酶具有专一性，因此固定化酶不能催化一系列反应，A项正确；固定化酶可反复利用，降低了生产成本，B项正确；固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离，C项正确；固定化酶不易溶于水，易与反应物分离，D项错误。2(2015·舟山中学测试)某校学生尝试用琼脂

10、作载体，用包埋法固定­淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。实验结果见下表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通­淀粉酶量相同)。实验表明1号试管中淀粉未被水解，最可能的原因是()1号试管2号试管固定化淀粉酶普通­淀粉酶淀粉溶液60 保温5 min，取出冷却至室温，滴加碘碘化钾溶液现象变蓝不变蓝A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性B淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触C水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解D实验程序出现错误，试管中应先加入碘碘化钾溶液后保温答案B解析由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通过琼脂与酶充分接触，导致淀

11、粉不能被水解而遇碘碘化钾溶液呈现蓝色。归纳提升直接使用酶和固定化酶的比较比较项目直接使用酶固定化酶制作方法吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等是否需要营养物质否否酶的种类一种或多种一种催化反应单一或多种单一反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)缺点对环境条件非常敏感，易失活；难回收，成本高，影响产品质量不利于催化一系列反应优点催化效率高、耗能低、低污染既能与反应底物接触，又能与产物分离；可以重复使用做模拟练预测1下列有关果胶酶及果胶酶实验探究的叙述，正确的是()A探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果B果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等C探究温度

12、对果胶酶活性的影响时，温度、苹果泥、果胶酶的用量及反应时间等都是自变量D可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量答案D解析探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶；探究温度对果胶酶活性的影响实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。2某同学为探究温度对果胶酶活性的影响，在不同温度条件下，将等量的果胶酶加入到等量的苹果泥中，在反应同样时间后，再将反应液过滤同样时间，用量筒测定滤出苹果汁的体积。下列曲线图能正确反映实验结果的是()答案B解析果胶酶在0 时活性较低，但也能催化苹果泥形成果汁，果汁量不为0；随着温度升高，果胶酶的活性先升高后下降，果汁量也是先升

13、高后降低。正确的应是B曲线。3利用紫甘薯制酒可提高其附加值。请回答：(1)为提高紫甘薯的利用率，工厂化生产时，可加入果胶酶和淀粉酶，其中果胶酶可来自_等微生物。由于酶在水溶液中不稳定，因此常将酶固定在某种介质上制成_。(2)果胶酶可将紫甘薯匀浆中的果胶水解成_。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)紫甘薯匀浆流经­淀粉酶柱后，取适量流出的液体，经脱色后加入KI­I2溶液，结果液体呈红色，表明该液体中含有_。A淀粉 B糊精 C麦芽糖 D葡萄糖答案(1)黑曲霉(或苹果青霉)固定化酶(2)D(3)B解析(1)、(2)果胶酶可将紫

14、甘薯匀浆中的果胶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、苹果青霉都可用于生产果胶酶；由于酶在水溶液中不稳定，所以常将酶固定在某种介质上制成固定化酶。(3)紫甘薯匀浆流经­淀粉酶柱后，淀粉会被水解成糊精，糊精经脱色后加入KI­I2溶液后呈红色。4(2016·浙江4月选考)请回答与“果汁中的果胶和果胶酶”实验有关的问题：(1)果胶是细胞壁的重要组成成分，其化学本质是_(A.蛋白质B脂质C核糖D多糖)，它在细胞壁形成过程中的主要作用是将相邻的细胞_在一起。(2)制取果汁时，先用果胶酶将果胶分解成_和半乳糖醛酸甲酯等物质，再用_酶处理

15、，可得到比较澄清的果汁，用适量且浓度适宜的上述两种酶处理时，果汁的出汁率、澄清度与酶的_高低成正相关。(3)由于果胶不溶于乙醇，故可用乙醇对果胶粗提取物(经酶处理后的混合物)进行_处理，从而得到干制品。答案(1)D粘合(2)半乳糖醛酸果胶甲酯活性(3)脱水(沉淀)解析(1)果胶是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成的，其化学本质属于多糖。果胶起着将植物细胞粘合在一起的作用。(2)果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯等物质。要使果汁更澄清，应同时使用果胶酶和果胶甲酯酶。用适量且浓度适宜的上述两种酶处理时，果汁的出汁率、澄清度与酶的活性高低成正相关。(3)由于果胶不溶于乙醇，故可用乙醇对果胶

16、粗提取物(经酶处理后的混合物)进行沉淀处理，从而得到干制品。课时训练一、选择题1(2015·绍兴中学期末测试)下列关于果胶酶作用的叙述，错误的是()A分解水果细胞壁中的果胶，从而瓦解细胞壁B可将果胶分解成半乳糖醛酸，使果汁变清C分解水果细胞壁中的纤维素和果胶D可使果汁榨取变得容易，提高出汁率答案C解析果胶酶可将果胶分解为半乳糖醛酸，从而使果汁榨取的时候比较容易，并使果汁变清。要分解纤维素，需要纤维素酶。2在用果胶酶处理苹果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是()A加大苹果泥用量B加大果胶酶用量C进一步提高温度D用玻璃棒不时地搅拌反应混合物答案D解析在用果胶酶处理苹果泥

17、时，若让果胶酶充分发生反应，则需扩大果胶酶和苹果泥的接触面积，尽量使果胶酶和苹果泥充分接触，因此可用玻璃棒不时地搅拌反应混合物。对苹果泥用量、酶用量及反应所需的温度和pH的调整，在一定范围内只能加快反应速度，而不能使果胶酶充分地催化反应。3(2015·宁波鄞州中学期末测试)下图为某同学探究温度对果胶酶活性的影响的实验操作流程图，下列叙述错误的是()底物酶液 在所控制温度下处理一段时间底物与酶混合在所需温度下保温一段时间 检测A底物为苹果泥，酶液为果胶酶溶液B底物与酶混合前的同温处理可以取消C实验的自变量为底物与酶混合后的温度D检测的是果汁的体积或果汁的澄清度答案B解析探究温度对酶活性

18、的影响的实验步骤：取10支试管，5支放入等量的苹果泥，另5支中放入等量果胶酶；将盛苹果泥和果胶酶的试管分别放在5个温度梯度下进行保温；一段时间后，再将酶加入对应温度下的苹果泥中；观察试管中浑浊程度的变化情况或果汁的澄清度。4下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是()A可用包埋法制备固定化酵母细胞B反应产物对固定化酶的活性没有影响C葡萄糖异构酶固定前后专一性不同D固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应答案A解析细胞体积相对较大，宜采用包埋法固定，A正确；若反应产物包含酸或碱性物质，可能会影响酶的活性，B错误；葡萄糖异构酶固定前后专一性不变，C错误；固定化细胞固定的是一系列酶，催化一系列

19、反应，不能催化各种反应底物的一系列反应，D错误。二、非选择题5(2015·浙江自选)某工厂为了生产耐高温植酸酶饲料添加剂，开展了产该酶菌株的筛选、酶的固定化及其特性分析研究，其流程如下图所示。请回答下列问题：(1)土壤悬液首先经80 处理15分钟，其目的是筛选出_。(2)在无菌条件下，将经过处理的土壤悬液进行_，然后涂布于含有植酸钠的固体培养基上。培养后观察到_，其周围出现透明水解圈，圈的直径大小与_强弱相关。(3)筛选获得的菌株经鉴定后，将优良菌株进行液体扩大培养。培养时需要振荡，其主要目的是_。液体培养基与固体培养基相比，不含有的成分是_。(4)温度与植酸酶相对酶活性的关系如图所

20、示。下列叙述错误的是_。A测试温度中，固定化与非固定化植酸酶的最适温度分别为60 和45 B测试温度范围内，固定化植酸酶的相对酶活性波动低于非固定化植酸酶C固定化与非固定化植酸酶相比，相对酶活性在80%以上时的温度范围较宽D65 时固定化与非固定化植酸酶的相对酶活性因蛋白质变性而位于最低点答案(1)耐高温菌株(2)稀释单菌落植酸酶的活性(3)供氧琼脂(4)D解析(1)欲获得“耐高温”的植酸酶产酶菌株，需在“高温”条件下筛选目的菌株。(2)欲对产生植酸酶的菌株进行选择培养，在无菌条件下，将经过处理的土壤悬液进行稀释，然后用涂布分离法将菌液涂布于含有植酸钠的固体选择培养基上，培养基上可呈现以植酸酶

21、合成菌菌落为中心的透明圈，圈的直径大小与植酸酶活性成正相关。(3)对筛选获得的优良菌株进行液体扩大培养时，为满足菌株需氧呼吸对O2的需求，宜进行振荡处理，与固体培养基相比，液体培养基中不需要添加琼脂等凝固剂。(4)图示曲线变动趋势表明，相对于非固定化植酸酶，固定化植酸酶的活性波动明显较低，且酶活性温度范围更加宽泛；非固定化酶的最适温度为45 ，而固定化酶的最适温度为60 ；图中65 并非固定化植酸酶活性的最低点。由以上分析可知，AD中A、B、C均正确，D错误。6(2016·温州中学检测)在果汁生产中需用到果胶酶，某课题研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如下实验：(1)实验方法：

22、请将图1中所示的操作进行排序：_。(2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图2中曲线甲所示：图2中自变量是温度，除此之外还可用 _表示。A酶的浓度 B苹果泥的量C水的加入量 DpH图2中的纵坐标还可用_来表示。实验步骤中，在果胶酶和苹果泥混合前，将二者分装在不同试管中并进行恒温的目的是_。实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙，苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是_。引起曲线乙下移的原因是_(至少答出两条)。答案(1)a、c、d、b(2)D苹果汁的体积保证底物和酶在混合时的温度是相同的同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物量的不同而改变pH、酶

23、的浓度和苹果泥的量等因素不同解析(1)实验顺序：准备苹果泥和配制果胶酶苹果泥和果胶酶分别水浴保温苹果泥和果胶酶混合保温过滤果汁后用量筒计量。(2)果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响，而与底物的量、酶的浓度和水的加入量没有关系；每一种酶都有一个最适温度和最适pH，且该值恒定。衡量实验结果的指标有两个：一个是苹果汁的体积，另一个是苹果汁的澄清度。为了保证实验在相应温度下进行，必须使酶和底物分别保温达到要求后再混合。在相同温度条件下，pH、酶的浓度和底物的浓度也会改变反应速率。7葡萄收获的季节性较强，并且不易运输，易造成积压，腐烂变质。为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将其加工制作成果汁、

24、果酒、果醋等。如图1是简单的生产流程图，结合所学知识回答下列问题：图1图2(1)果胶酶的使用过程中，需要对酶的活性、酶的用量进行研究。在图2甲、乙两个曲线中，果胶酶活性受环境因素影响的变化曲线是_，纵轴还可以用_来表示，自变量X可以代表_等；自变量Y可代表_。(2)果胶酶的最适用量是图2中的_点对应的量。(3)过程中不用灭菌一般也不会受到杂菌的污染，原因是_。答案(1)甲过滤到的果汁的体积 温度、pH等果胶酶的浓度(或用量)(2)B(3)培养液中缺氧环境及酵母菌产生的酒精能抑制绝大多数微生物的生长繁殖解析(1)果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响，每一种酶的最适pH和最适温度是一定的，衡量实验

25、结果的指标有两个，一个是果汁的体积，另一个是果汁的澄清度。(2)果胶酶的最适用量是过滤得到果汁澄清度最高时对应的最小酶量，B点后酶量增加而澄清度不再增加，因此B点对应的量为最适用量。(3)缺氧条件不利于大多数细菌的生存，同时酒精有杀菌作用。8请回答下列问题：(1)在工业生产中，为提高酶的使用率和产品纯度，一般需要将酶进行固定化处理。利用石英砂固定­淀粉酶的方法属于_。A吸附法 B共价偶联法C交联法 D包埋法(2)一定浓度的淀粉溶液流过­淀粉酶固定化柱后，被水解成_，遇KI­I2溶液显_色。(3)­淀粉酶可以通过枯草杆菌发酵生产，以下是利用诱变育种方法培育

26、获得产生较多淀粉酶的菌株的主要实验步骤。(原理：菌株生长过程中可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。)第一步：将枯草杆菌接种到_培养基上进行扩大培养。第二步：将枯草杆菌分成两组，A组用_处理，B组不处理(作对照)。第三步：制备多个含淀粉的固体培养基。第四步：将A、B组分别稀释后，分别在含淀粉的固体培养基上利用_法分离，适宜条件下培养得到单菌落。第五步：观察A、B组各菌落周围的_。实验结果预期：根据诱发突变率低的特点，预期_。根据诱发突变不定向性的特点，预期_。答案(1)A(2)糊精红(3)液体诱变剂涂布透明圈大小A组中多数菌落周围的透明圈与B组差异不显著A组有少数菌落周围的透明

27、圈比B组明显小，有少数比B组明显大(或A组透明圈大小不一，B组较一致)解析石英砂固定­淀粉酶的方法为吸附法；淀粉流经­淀粉酶固定化柱后，被水解为糊精，遇KI­I2溶液呈红色；获得诱变菌株需进行诱变剂处理，通过实验组与对照组培养基中菌落周围透明圈的大小可确认淀粉分解的程度。9如图是固定化酶反应柱，请回答下列问题：(1)将­淀粉酶溶于水中，再加入石英砂，不时搅拌，这样­淀粉酶就可以固定在石英砂上。这种固定化的方法称为_。30 min后，装入如图所示的反应器中，构成固定化酶反应柱，并用10倍体积的蒸馏水洗涤此反应柱，洗涤的目的是_。洗涤时，蒸馏水流速

28、_(填“能”或“不能”)过快。(2)实验时，将此反应柱固定在支架上，用滴管滴加可溶性淀粉溶液，并以0.3 mL/min的流速过柱，控制流速的目的是_。在流出5 mL后接收0.5 mL流出液，加入12滴_，观察颜色。为了使观察到的颜色变化明显，可_后再观察。如果溶液呈红色，说明淀粉水解成为_。(3)实验后，用10倍柱体积的蒸馏水洗涤此反应柱，洗涤的目的是_。洗涤后，放置在4 冰箱中保存。几天后，可重复使用。(4)一段时间后，某同学从冰箱中取出此反应柱，重复上述实验，却没有了相同的结果，试分析可能的原因。_。答案(1)吸附法除去未吸附的游离淀粉酶不能(2)使淀粉溶液与溶粉酶充分接触充分反应KII2溶液稀释糊精(3)洗去残留的反应物和产物(4)从酶的活性、酶的数量、反应条件等方面分析，合理答案均可。解析(1)固定化酶的制作方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法，本题所示为吸附法。洗涤是除去未吸附的一些游离的酶，在洗涤时流速不能过快，为1 mL/min。(2)以相对较慢的流速使淀粉溶液流过反应柱，可以让吸附着的酶与底物充分反应。根据KI­I2溶液与淀粉反应呈蓝色，与糊精反应呈红色的原理来鉴定反应情况。(3)实验完成