课时跟踪检测（三十七） 酶的应用及生物成分的提取与分离

PAGE第1页共8页课时跟踪检测（三十七）酶的应用及生物成分的提取与分离一、对点练小题，落实主干知识1.(2021·南宁质检)已知血渍的主要成分有蛋白质、脂质等，某研发中心在研制加酶洗衣粉的过程中，检测不同浓度的脂肪酶溶液对血渍中脂质类物质的去污效果，结果如图。有关叙述错误的是()A．为排除温度对实验的影响，需保持各组实验温度相同且适宜B．脂肪酶能通过降低活化能和为反应供能来提高化学反应速率C．选用浓度为250mg·100mL－1的脂肪酶溶液可节约生产成本D．洗涤沾染血渍的棉织物时，添加适量纤维素酶可提高去污效果解析：选B实验中温度属于无关变量，为排除温度对实验的影响，需保持各组实验温度相同且适宜，A正确；脂肪酶能通过降低活化能来提高化学反应速率，但不能为反应供能，B错误；由于酶浓度大于250mg·100mL－1后，去污值不再增加，所以选用浓度为250mg·100mL－1的脂肪酶溶液可节约生产成本，C正确；由于棉织物的主要成分是纤维素，所以洗涤沾染血渍的棉织物时，添加适量纤维素酶可提高去污效果，D正确。2．(2021·连云港模拟)下列有关酵母细胞固定化实验的操作及结果分析的叙述，错误的是()A．干酵母细胞处于休眠状态，需置于蒸馏水中活化B．配制海藻酸钠溶液时需要小火或间断加热，以防海藻酸钠焦糊C．海藻酸钠溶液的浓度过低时凝胶珠呈白色，固定的细胞数目少D．向CaCl2溶液中滴加海藻酸钠与酵母细胞混合液时要快速，防止凝固解析：选D干酵母细胞处于休眠状态，需加入蒸馏水后使其从休眠状态恢复到活跃状态，A正确；配制海藻酸钠溶液时需要小火或间断加热，如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊，B正确；若海藻酸钠的浓度过低时凝胶珠呈白色，固定的细胞数目过少，C正确；向CaCl2溶液中滴加海藻酸钠与酵母细胞混合液时要高度适宜，并匀速滴入，D错误。3．(2021·达州月考)果汁生产过程中，常出现具有致畸性的展青霉素。研究表明，酵母菌对展青霉素有吸附作用。如图为利用固定化失活酵母菌去除展青霉素的实验结果。下列有关叙述错误的是()A．需将干酵母活化培养扩增后再进行灭活B．利用固定化活酵母更利于去除展青霉素且保持果汁品质C．在果汁中添加固定化失活酵母的适宜剂量是16.7g·L－1D．在果汁中直接添加失活酵母，会因不易分离而难以去除展青霉素解析：选BC需将干酵母活化培养扩增后再进行灭活，以保证酵母菌数量充足，A正确；活酵母能以果汁为原料进行细胞呼吸(无氧呼吸产生酒精)，影响果汁品质，B错误；从图中可以看出，失活酵母剂量为16.7g·L－1时去除率达到最大，因此在果汁中添加固定化失活酵母的适宜剂量是16.7g·L－1，C正确；在果汁中直接添加失活酵母，失活酵母及果汁不易分离而难以去除展青霉素，影响果汁品质，D正确。4．(多选)有关对玫瑰精油和橘皮精油提取过程的叙述，正确的是()A．玫瑰精油和橘皮精油都可用蒸馏、压榨和萃取的方法提取B．分离出的玫瑰精油油层还会含有一定的水分，可加入无水Na2SO4吸水C．新鲜的橘皮中含有大量的果蜡、果胶等，为了提高出油率，需用Ca(OH)2水溶液浸泡D．用于提炼玫瑰精油的玫瑰花应避免在花开的盛期采收，因为此时花朵含油量较低解析：选BC橘皮易焦糊，适宜用压榨法提取，不能用蒸馏法提取，这是因为橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏又会产生原料焦糊的问题，A错误；分离出的玫瑰油油层还会含有一定的水分，可加入无水Na2SO4吸水，放置过夜，再过滤除去固体Na2SO4就可以得到玫瑰油了，B正确；新鲜的橘皮中含有大量的果蜡、果胶等，为了提高出油率，需用Ca(OH)2溶液浸泡，能够破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率，C正确；用于提炼玫瑰精油的玫瑰花应在花开的盛期采收，因为此时花朵含油量较高，D错误。5．以下关于猪血红蛋白提纯的描述，错误的是()A．洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂B．猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少C．血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测D．在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢解析：选D洗涤红细胞时，洗涤的目的是去除杂蛋白以利于后续步骤的分离纯化，加入的是生理盐水，可防止红细胞破裂，A正确；哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核与众多的细胞器，提纯时杂蛋白较少，B正确；血红蛋白是有色蛋白，因此在用凝胶色谱法分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液，C正确；在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白的分子量比杂蛋白大，其通过凝胶色谱柱的速度较快，D错误。6．(2021·西昌一模)果汁制作是常用的水果加工技术之一，不仅可以缓解产销矛盾，而且能够提高产品的附加值。由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂之一，被广泛地应用于果汁加工业。图1为从黑曲霉菌中提取果胶酶的流程图。回答下列有关问题：(1)生产果汁时，为了使果胶酶得到充分的利用，除了控制好温度和pH外，还需要控制好________________________________________________________________________。(2)图中步骤A为________，该步骤常采用透析法，目的是______________________________________。(3)蛋白质纯化可采用凝胶色谱法分离相应蛋白质，其分离依据是______________________________。凝胶色谱柱的装填要注意不得有气泡存在，因为气泡会______________________________________________________。纯化的蛋白质是否达到要求，需要进行蛋白质纯度的鉴定，使用最多的鉴定方法是_____________________。(4)为了使酶能够被重复利用，节约成本，可将果胶酶进行固定化。一般来说，酶不适合采用包埋法进行固定，分析其原因是____________________________________。图2和图3分别为MCM48用量及果胶酶浓度对果胶酶固定效果的影响，据图可知，固定化果胶酶较适宜的条件是______________________________________________。解析：(1)为了使果胶酶得到充分利用，除控制好温度和pH外，还需要控制果胶酶的用量，避免造成浪费。(2)图中步骤A在样品处理之后纯化之前，为粗分离过程；常采用透析法，目的是去除样品中分子量较小的杂质。(3)用凝胶色谱法分离蛋白质的依据是蛋白质相对分子质量的大小；凝胶色谱柱中的气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果；鉴定蛋白质纯度的最常用方法是SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳。(4)酶由于分子小，使用包埋法容易从包埋材料中漏出；分析图2与图3中的转折点可知，MCM48用量0.05g、果胶酶浓度0.5mg/mL为固化果胶酶较适宜的条件。答案：(1)果胶酶的用量(或酶的用量)(2)粗分离去除样品中(分子量较小)的杂质(3)蛋白质相对分子质量的大小搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(4)酶分子小，容易从包埋材料中漏出MCM48用量0.05g、果胶酶浓度0.5mg/mL7．(2021·重庆模拟)某研究小组为探究市售的一种含碱性蛋白酶的洗衣粉使用的最适温度，设计了相关实验，实验装置及实验结果如图所示。回答下列问题：(1)与普通洗衣粉相比，含碱性蛋白酶的洗衣粉能更好地清除衣物上的血渍和奶渍，其原理是碱性蛋白酶能将血渍和奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的__________________，使污迹容易从衣物上脱落；同样的道理，________________________也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使加酶洗衣粉具有更好的去污能力。(2)在实验过程中，可通过直接测定________________________________(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。为缩短酶催化反应的时间，你认为可以采用的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(写出一种即可)(3)由图可知，在0℃和75℃时，酶的催化效率都为0，但当恢复到最适温度时，只有________________________________________________________________________。(4)工业生产中，若要将酶固定化，一般________(填“适宜”或“不适宜”)采用包埋法，其原因是______________________________________________________；与使用游离酶相比，使用固定化酶的优点是__________________________________________________。解析：(1)与普通洗衣粉相比，含碱性蛋白酶的洗衣粉能更好地清除衣物上的血渍和奶渍，其原理是碱性蛋白酶能将血渍和奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污迹容易从衣物上脱落；同样的道理，脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使加酶洗衣粉具有更好的去污能力。(2)在实验过程中可通过直接测定蛋白质块存在时间的长短来表示该洗衣粉中酶的催化效率。为缩短反应的时间，可通过适当增加酶的浓度或使用量或将蛋白块切成小块，以增加蛋白酶和蛋白质的接触面积来实现。(3)0℃时，酶结构未被破坏，当恢复到最适温度时酶能恢复催化活力；75℃时，酶结构被破坏，当恢复到最适温度时酶不能恢复催化活力。因此在0℃和75答案：(1)氨基酸或小分子的肽脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶(顺序不能换)(2)蛋白质块存在时间的长短适当增加酶的浓度(或使用量或将蛋白块切成小块)(3)0℃时，酶结构未被破坏，当恢复到最适温度时酶能恢复催化活力；75二、仿真练高考，注重答题规范8．果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，也使得浑浊的果汁变得澄清。回答下列问题：(1)果胶是由________________聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。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、__________________________等。(2)有同学做了以下实验：①用搅拌器制苹果泥；②取6个烧杯编号1、2、3、4、5、6，依次注入适量30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的水，恒温水浴；a．此实验的实验目的是________________________________________________。b．该实验________(填“是”或“否”)需要一组果汁和蒸馏水相混合的对照实验。c．若继续探究pH对果胶酶活性的影响，则实验过程中的自变量是________，其中无关变量有__________________________________________(列举三条)等因素。(3)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，可通过固定化霉菌细胞生产果胶酶。固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。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、果胶分解酶、果胶酯酶等。(2)a.根据实验步骤可知，自变量是温度，因变量是酶的活性，因此该实验的目的是探究温度对果胶酶活性影响。b.该实验的不同温度梯度之间可形成相互对照，无需补充果汁和蒸馏水混合的对照实验。c.若继续探究pH对果胶酶活性的影响，则实验过程中的自变量是pH，其中无关变量有温度、果胶酶的量、果胶酶浓度、果泥量等。(3)固定化细胞一般采用包埋法，原因是细胞个体大，不易从包埋材料中漏出。答案：(1)半乳糖醛酸果胶分解酶、果胶酯酶(2)a.探究温度对果胶酶活性影响 B．否c．pH温度、果胶酶的量、果胶酶浓度、果泥量等(3)细胞体积大，不易从包埋材料中漏出9．《科学》上报道了人源γ分泌酶结合淀粉样前体蛋白(APP)的高分辨率冷冻电镜结构，揭示了结合底物后γ分泌酶发生的构象变化，并对这些构象变化的功能进行了生化研究，从而为研究与癌症以及阿尔兹海默症相关的特异性药物设计提供了重要的结构信息。回答下列问题：(1)酶大规模应用于食品、医药等领域，于是出现了固定化酶和固定化细胞技术。固定化酶和固定化细胞技术是利用____________________________________，包括__________________________和物理吸附法。(2)γ分泌酶由4个跨膜蛋白亚基组成。若对γ分泌酶4个跨膜蛋白亚基进行分离、纯化及分子量测定，需采用____________及电泳技术。前者是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法，相对分子质量较大的跨膜蛋白移动速度________(填“较快”“较慢”或“无差异”)。(3)电泳是指____________在电场的作用下发生迁移的过程。电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的______，从而实现样品中各种分子的分离。(4)对γ分泌酶的4个跨膜蛋白亚基进行分子量测定时，通常采用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法，SDS能使蛋白质完全变性，并解聚成单条肽链，SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同蛋白质间的电荷差别，使该电泳迁移率完全取决于______________。解析：(1)固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。(2)若对γ分泌酶4个跨膜蛋白亚基进行分离、纯化及分子量测定，需采用凝胶色谱及电泳技术。前者是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法，相对分子质量较大的跨膜蛋白移动速度较快。(3)电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。(4)SDS能使蛋白质完全变性，并解聚成单条肽链，SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同蛋白质间的电荷差别，使该电泳迁移率完全取决于相对分子量的大小。答案：(1)物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术包埋法、化学结合法(2)凝胶色谱较快(3)带电粒子迁移速度(4)相对分子量的大小10．(2020·焦作调研)山鸡椒是我国的一种野生芳香植物，其果实、花、叶和根等各器官中均含有一定的精油。山鸡椒精油的主要成分是柠檬烯和柠檬醛。请回答下列问题：(1)提取山鸡椒精油与玫瑰精油的方法相同，常采用的方法是____________，提取原理是______________________________________，形成油水混合物，冷却后，混合物又重新分出油层和水层。此方法不适用于胡萝卜素的提取，原因是________________________________________________________________________。(2)获得山鸡椒精油与水的混合物后，向液体中加入______可加速油水分层。然后再利用分液漏斗可将这两层液体分开，分离得到的山鸡椒精油油层中还含有一定的水分，一般可以加入一些____________除去油层中的水分，________后除去固体物质即可得到山鸡椒精油。(3)分别提取山鸡椒果实和叶片的精油，其出油率如图所示，由图中结果分析，最适合作提取山鸡椒精油原料的是________，原因是______________________________________。解析：(1)水蒸气蒸馏法的原理是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，混合物又会重新形成油层和水层。提取山鸡椒精油与玫瑰精油常采用的方法是水蒸气蒸馏法。胡萝卜素不易挥发，不能随水蒸气蒸馏出来，故此方法不适用于胡萝卜素的提取。(2)分离装置中常加入NaCl的目的是增加水层密度，使油水层更易分离。为了吸收油层中的水分，常加入无水Na2SO4，过滤后除去固体物质即可得到山鸡椒精油。(3)由图中结果可知，干品果实出油率更高，更适合作提取山鸡椒精油原料。答案：(1)水蒸气蒸馏法利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来胡萝卜素不易挥发，不能随水蒸气蒸馏出来(2)NaCl无水Na2SO4过滤(3)干品果实干品果实出油率更高11．(2021年1月新高考8省联考·河北卷)红树莓果酒酿造的基本工艺流程为：破碎原料→酶解处理→发酵→后处理→成品。回答下列问题：(1)来自红树莓破碎细胞壁的果胶会造成原料液浑浊，所以在“酶解处理”环节需要加入果胶酶。某些微生物能够产生果胶酶，要筛选一株高产果胶酶的微生物，最佳菌体采样点应为_____________(填“红树莓果实”“红树莓果汁产品”或“红树莓果酒产品”)。要获得高产果胶酶微生物的单菌落，需配制的选择性固体培养基应包括水、磷酸氢二钾、硫酸镁、硝酸钠、刚果红，还需要_____________(填序号：A.牛肉膏 B．蛋白胨C．果胶D．葡萄糖E．琼脂)。接种、培养一段时间后，选择__________的菌落作为高产果胶酶微生物的候选菌种。(2)写出从微生物中提取和分离果胶酶的基本步骤：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)果胶酶是能够分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等，采用凝胶电泳分离果胶酶中不同组分，是利用了各种酶分子______________________________的差异。(4)在反应体系中底物足量且处于最适温度和pH条件下，测定果胶酶活性需要在反应____________(填“初期”“中期”或“末期”)进行，主要原因是_________________________________________________________________________________________________________________________