2021生物统考版二轮复习学案：第1部分 专题7 第2讲酶的应用及生物技术在其他方面的应用含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2021高考生物统考版二轮复习学案：第1部分专题7第2讲酶的应用及生物技术在其他方面的应用含解析第2讲酶的应用及生物技术在其他方面的应用eq\a\vs4\al（网络构建）考点1酶的研究及应用1．酶的应用与固定化2．固定化酶与固定化细胞项目固定化酶固定化细胞固定酶的种类一种一系列适用方法化学结合法、物理吸附法包埋法特点优点酶既可与反应物结合，又可与产物分离，固定在载体上的酶可反复利用成本低,操作容易缺点一种酶只能催化一种或一类化学反应可能导致反应效率下降实例固定化葡萄糖异构酶固定化酵母细胞3。加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法及变量分析实验自变量因变量无关变量探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果洗衣粉种类(普通和加酶)洗涤效果水的用量，污物的量，实验用布的质地与大小，不同洗衣粉的用量,搅拌、洗涤时间等探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果加酶洗衣粉中酶的种类探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响温度影响酶活性的因素及应用1．回答下列问题：（1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常，用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，不应该使用开水，原因是_____________。若要去除衣服上的血渍，应选择含有________（填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”）的碱性洗衣粉,理由是___________________________.(2）某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同学的做法________(填“合理”或“不合理”），理由是__________________________________。（3）已知溶液的pH可以影响酶的活性，请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中________（填“羧基和氨基"“氨基和甲基”“羧基和甲基”或“甲基和甲基”)等基团的解离状态。[解析］(1)用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，如果使用开水,会使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗.使用碱性洗衣粉去除衣服上的血渍，碱性条件下只有蛋白酶丙有活性,应选择含有蛋白酶丙的碱性洗衣粉.(2)脂肪酶的化学成分为蛋白质,会被蛋白酶水解.（3）蛋白酶和其作用的蛋白质类污渍的氨基和羧基均会发生解离，pH会影响其解离状态.［答案］(1）开水使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗蛋白酶丙碱性条件下只有蛋白酶丙有活性(2)不合理蛋白酶会降解脂肪酶（3)羧基和氨基2．（2020·全国卷Ⅱ）研究人员从海底微生物中分离到一种在低温下有催化活性的α.淀粉酶A3，并对其进行了研究。回答下列问题：(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时，既可检测淀粉的减少,检测应采用的试剂是________，也可采用斐林试剂检测________的增加。（2)在A3的分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度，通常会在凝胶中添加SDS，SDS的作用是__________________和__________________。(3）本实验中，研究人员在确定A3的最适pH时使用了三种组分不同的缓冲系统，结果如图所示。某同学据图判断，缓冲系统的组分对酶活性有影响，其判断依据是_____________________。（4)在制备A3的固定化酶时,一般不宜采用包埋法,原因是__________________________（答出1点即可)。［解析］(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时，既可依据淀粉遇碘液变蓝的原理来检测底物淀粉的减少，也可以采用斐林试剂检测其水解产物还原糖的增加.(2)在蛋白质分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度,通常在凝胶中添加SDS，SDS不仅能消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响，还能使蛋白质发生变性，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。（3)据题图分析可知，在pH相同时,不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同，因此可判断,缓冲系统的组分对酶活性有影响。(4)在制备固定化酶时，一般采用物理吸附法或化学结合法，不宜采用包埋法,因为酶分子体积小，容易从包埋材料中漏出。［答案]（1)碘液还原糖(或答：葡萄糖）（2）消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响使蛋白质发生变性(3)在pH相同时，不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同(4)酶分子体积小，容易从包埋材料中漏出固定化技术为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响，以及固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用,科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验,流程及结果如下。请回答下列问题：图1图2（1)实验中海藻酸钠的作用是________________,CaCl2的作用是________________。（2）为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻活性,宜采用________洗涤。图1中1.0%海藻酸钠组培养24h后，移去凝胶球，溶液呈绿色，原因是__________________________。（3）为探索固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，应选用浓度为________的海藻酸钠制备凝胶球。（4）图2中空白凝胶球组Zn2＋浓度下降的原因是______________。结合图1和图2分析，固定化藻的实验组24～48h间Zn2＋浓度下降速度较快的主要原因是________________________;72～96h间Zn2＋浓度下降速度较慢的原因有________________________。［解析］(1）海藻酸钠溶液在CaCl2溶液中形成凝胶球，包埋绿球藻.(2）可采用生理盐水洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻活性。溶液呈绿色，说明固定化的绿球藻数量少，原因是海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大)。（3）根据图1可知，浓度为2。0%的海藻酸钠制备的凝胶球最有利于绿球藻的繁殖。（4)空白凝胶球容易吸附Zn2＋，导致溶液中Zn2＋浓度下降;根据图1和图2分析，固定化藻的实验组24～48h间绿球藻数量增加最快，导致Zn2＋浓度下降速度较快，72～96h间绿球藻数量基本不再增加.［答案］(1）包埋绿球藻(或做包埋剂)与海藻酸钠反应形成凝胶球(或做凝固剂）（2）培养液(或生理盐水）海藻酸钠浓度过低(或凝胶球孔径过大）（3）2.0%（4)凝胶球吸附Zn2＋绿球藻生长(增殖）速度快绿球藻生长（增殖)速度减慢，溶液中Zn2＋浓度较低考点2生物成分的提取和分离1．蛋白质的提取和分离(1)方法及原理方法原理凝胶色谱法根据相对分子质量的大小分离蛋白质电泳法利用了各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同,使带电分子产生不同的迁移速度进行分离(2)血红蛋白的提取与分离①样品的处理与粗分离②纯化与纯度鉴定2．DNA粗提取和鉴定中常用试剂及作用原理试剂浓度用途作用原理NaCl溶液2mol·L－1溶解DNADNA在NaCl溶液中的溶解度随溶液浓度的变化而改变,溶解度在2mol·L－1时最大，在0.14mol·L－1时最小0.14mol·L－1析出DNA2mol·L－1鉴定时的溶剂冷酒精95%(体积分数）除去杂质以提纯DNADNA不溶于酒精，但是细胞中的某些蛋白质可以溶于酒精.冷酒精中DNA的凝集效果更佳二苯胺—鉴定剂DNA遇二苯胺(沸水浴，冷却后）会变蓝色柠檬酸钠0。03g·mL－1抗凝剂除去血液中的钙离子，防止血液凝固嫩肉粉-除去蛋白质嫩肉粉中的蛋白酶可以水解蛋白质、不能水解DNA洗涤剂—瓦解细胞膜乳化细胞膜的脂质，瓦解细胞膜3。植物有效成分的提取方法、原理、步骤等的比较提取方法提取原理方法步骤适用范围水蒸气蒸馏利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，水油分离①水蒸气蒸馏②分离油层③除水过滤提取玫瑰油、薄荷油等压榨法通过机械加压,压榨出果皮中的芳香油①石灰水浸泡、漂洗②压榨、过滤、静置③再次过滤适用于从柑橘、柠檬等易焦糊原料中提取植物芳香油萃取法使提取物溶解在有机溶剂中，蒸发后得到提取物①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩适用范围广，要求原料的颗粒尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中蛋白质的提取与分离(2020·长沙一中高三月考)试回答下列“有关蛋白质提取与分离实验”的有关问题：图1图2图3图4(1)为了提取和分离血红蛋白，首先对红细胞进行洗涤以去除杂质蛋白,洗涤时应使用生理盐水而不使用蒸馏水的原因是_________。(2)若要去除血红蛋白中的小分子杂质，采用图1装置。透析液是________，一段时间后，若向烧杯中加入双缩脲试剂，透析袋内溶液是否出现紫色并说明判断的依据：_____________________。（3）图4是用于分离蛋白质的凝胶色谱柱，装填凝胶色谱柱时，色谱柱内不能有气泡的存在，原因是________________。a、b均为蛋白质分子，其中先从凝胶色谱柱中洗脱出来的是a，是因为a蛋白质分子______________________.(4）图2、图3分别表示电泳法分离蛋白质和纸层析法分离叶绿体中色素的结果。不同蛋白质得以分离是因为__________________；不同色素得以分离是因为_____________________。[解析］(1）洗涤红细胞时应使用生理盐水而不使用蒸馏水的原因是防止红细胞吸水涨破。(2)要去除血红蛋白中的小分子杂质，采用图1装置进行透析。透析液是磷酸缓冲溶液，一段时间后，若向烧杯中加入双缩脲试剂，透析袋内溶液出现紫色，判断的依据：双缩脲试剂可以透过半透膜，与袋内血清蛋白反应，生成紫色物质.（3）装填凝胶色谱柱时，色谱柱内不能有气泡的存在,原因是气泡会搅乱洗脱液中的蛋白质的洗脱次序,降低分离效果;由图4可知，a、b均为蛋白质分子，其中先从凝胶色谱柱中洗脱出来的是a,是因为a蛋白质分子相对分子质量大，无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快.（4）图2、图3分别表示电泳法分离蛋白质和纸层析法分离叶绿体中色素的结果。不同蛋白质得以分离是因为不同蛋白质所带的电荷性质、分子大小和形状等不同，导致电泳时迁移速度不同；不同色素得以分离是因为不同色素在层析液中的溶解度不同，导致层析时扩散速度不同。[答案］(1）防止红细胞吸水涨破（2)磷酸缓冲溶液出现紫色，双缩脲试剂可以透过半透膜，与袋内血清蛋白反应，生成紫色物质（3）气泡会搅乱洗脱液中的蛋白质的洗脱次序,降低分离效果相对分子质量大，无法进入凝胶内部的通道,只能在凝胶外部移动，路程较短,移动速度较快（4)不同蛋白质所带的电荷性质、分子大小和形状等不同，导致电泳时迁移速度不同不同色素在层析液中的溶解度不同,导致层析时扩散速度不同DNA的粗提取与鉴定下图是南通某中学生物兴趣小组进行的DNA粗提取实验，其中SDS（一种表面活性剂)除了能瓦解细胞膜和核膜，还能与脂质和蛋白质结合.当SDS遇到钾离子时,钾离子可以置换SDS中的钠离子，产生不溶于水的PDS沉淀。请回答下列问题:(1)实验中，向剪碎的猪肝中加入食盐的主要作用是________。将猪肝匀浆放入65℃水浴锅中水浴10min以除去部分杂质的主要实验原理是______________________________.(2）方法一的步骤①中加入洗涤剂的作用是__________________.方法三的步骤③中，离心后应取________。（3）方法一、二获得的絮状物均带黄色,从DNA在细胞中的存在形式分析，杂质分子最可能是________，可用________试剂鉴定。(4）要比较三种方法获得的絮状物中DNA含量，请写出实验思路：___________________________。［解析］(1)DNA粗提取的原理主要有DNA分子在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最低,而蛋白质等杂质在此浓度中溶解度比较大；蛋白质在高于60℃溶液中容易变性、沉淀。(2)根据题意，SDS与K＋发生置换反应，产生PDS沉淀,因此可以通过沉淀、离心,去除实验中加入的SDS，在离心后取含有DNA的上清液。（3)DNA在真核细胞中主要存在于细胞核内,与蛋白质结合形成染色体,因此，与DNA分子结合较牢的杂质最主要的是蛋白质。蛋白质可用双缩脲试剂进行鉴定。(4）由于DNA遇二苯胺在水浴加热条件下发生反应，出现蓝色，并且蓝色深浅与DNA含量呈正相关，因此实验中可以通过将等量的三种絮状物溶解、加二苯胺试剂并水浴加热、比较蓝色深浅，实现三种絮状物中DNA含量的比较.［答案]（1)溶解DNA蛋白质在65℃高温下会变性，而DNA能耐受这一温度(2)瓦解细胞膜和核膜上清液(3）蛋白质双缩脲(4)分别取等量的三种絮状物，并用等量的2mol/LNaCl溶液溶解；再向各试管中加入等量的二苯胺试剂并水浴加热；比较三支试管中蓝色的深浅植物有效成分的提取1．(2017·全国卷Ⅲ）绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解.其提取流程为:植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏(含回收溶剂)→重结晶→成品。回答下列问题：（1）在提取物质W时，最好应选用的一种原料是________（填“高温烘干”“晾干"或“新鲜")的植物甲，不宜选用其他两种的原因是_____________________________。（2）提取物质W时，振荡的作用是________________________。(3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中,用活性炭处理提取液的目的是________________。(4）现有丙酮（沸点56℃)、乙醇(沸点约78℃）两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是_________________。（5)该实验操作过程中应注意的事项是______________(答出两点即可）。[解析](1）高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏;新鲜的植物甲含水量高,用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果，因此，原料应选用晾干的植物甲。（2）提取物质W时,振荡的作用是使粉碎的颗粒与有机溶剂充分混匀,从而使物质W充分溶解于极性有机溶剂中。（3）绿色植物甲中含有色素，色素也能溶于有机溶剂，用活性炭处理提取液的目的是去除提取液中的色素，以增加成品的纯度。(4)与乙醇相比，丙酮的沸点较低，而物质W受热易分解,故应选用丙酮作为提取剂，蒸馏时物质W分解较少.(5)在该实验操作过程中应注意的事项是在温度较低的情况下操作，防火，控制处理的时间等.［答案］(1）晾干高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏;新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果（2）使原料和溶剂充分混匀(3)去除提取液中的色素（4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少（5）在温度较低的情况下操作，防火2．(2020·山西临汾高三模拟)原生态椰子油是近年来活跃在国外市场上的一种新型植物油脂，常用酶解法进行提取,酶解法的原理是通过酶解除去椰奶中的蛋白质、纤维素和淀粉等物质,其流程如图所示,回答下列问题：成熟椰子→去壳去皮→加水压榨→椰奶→酶解发酵→过滤→椰子油（1)由生产流程可知，椰子油一般采用压榨法进行提取，不采用水中蒸馏法提取的原因是__________________。用蒸馏法提取芳香油时,当蒸馏瓶中的水和原料量一定时,影响精油提取量的主要因素是____________________.(2）一般在压榨前需将椰子皮干燥去水后用石灰水浸泡，其目的是_____________________________________________________,在加水压榨过程中，为了使椰子油容易与水分离，应加入一定质量的_____________________________________________________。（3)分析题干，酶解法发酵过程中加入的酶应有____________,酶解发酵过程中要严格控制发酵的温度，原因是________________。(4)如图表示椰子油提取次数和出油率的关系,据图分析欲同时考虑提取成本和经济效益，最佳的提取次数为________次。［解析](1）有些原料不适合采用水中蒸馏法