2024高考生物一轮复习第11单元生物技术实践第41讲酶的应用和蛋白质的提取和分离学案新人教版选修1

PAGE20-第41讲酶的应用和蛋白质的提取和分别[考纲明细]1.酶活力测定的一般原理和方法2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用3.制备和应用固定化酶4.蛋白质的提取和分别学问自主梳理一酶的应用1．果胶酶在果汁生产中的作用(1)果胶①作用：eq\x(\s\up1(01))植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一；在果汁加工中，会影响eq\x(\s\up1(02))出汁率并使果汁浑浊。②成分：是由eq\x(\s\up1(03))半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。③特点：不溶于水。(2)果胶酶①组成：果胶酶是指分解果胶的一类酶的总称，包括eq\x(\s\up1(04))多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。②作用：果胶酶能够瓦解eq\x(\s\up1(05))植物细胞的细胞壁及胞间层，把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，从而使果汁变得澄清，并提高水果的出汁率。(3)酶的活性及影响酶活性的因素①酶的活性：指酶催化肯定化学反应的实力。②表示方法：酶的活性可以用在肯定条件下，酶所催化的eq\x(\s\up1(06))某一化学反应的反应速度来表示。③酶反应速度：酶反应速度用单位时间内、单位体积中eq\x(\s\up1(07))反应物的削减量或产物的增加量来表示。④影响酶活性的因素：温度、pH和eq\x(\s\up1(08))酶的抑制剂等条件都会影响酶的活性。(4)影响果汁质量的物质和处理方法①榨取果汁过程中存在的问题：出汁率低，耗时长，果汁混浊，黏度高，易发生沉淀。②影响果汁质量的物质：纤维素、果胶。③处理方法：酶解法。2．探究影响果胶酶活性因素试验的分析(1)试验原则：单一变量原则、比照性原则。严格限制变量，尽量削减无关变量的影响。(2)试验原理：果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时，酶的活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。(3)试验流程制备果泥↓设置一系列eq\x(\s\up1(09))具有梯度的pH或温度↓加入果胶酶反应一段时间↓过滤果汁(4)分析：该试验的自变量是eq\x(\s\up1(10))温度或pH，因变量是eq\x(\s\up1(11))酶的活性，检测因变量是通过eq\x(\s\up1(12))测定果汁的体积或比较澄清度来实现的。(5)无关变量①探究最适温度时，pH为无关变量；探究最适pH时，温度为无关变量。②探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH等相宜条件下测出来的，假如无关变量变更，最适用量也会发生变更。1．(选修1P44旁栏思索)为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？提示将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避开了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题。2．(选修1P44旁栏思索)在探究温度或pH对酶活性的影响时，是否须要设置比照？假如须要，又应当如何设置？为什么？提示须要设置比照试验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为比照，这种比照称为相互比照。3．(选修1P44旁栏思索)想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来推断果胶酶活性的凹凸？提示果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的实力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。4．(选修1P44旁栏思索)当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应当保持不变？提示温度是变量，应限制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等全部其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。3．加酶洗衣粉在洗涤中的作用(1)加酶洗衣粉和酶制剂加酶洗衣粉是指含有eq\x(\s\up1(13))酶制剂的洗衣粉，常用的酶制剂有四类：eq\x(\s\up1(14))蛋白酶、脂肪酶、eq\x(\s\up1(15))淀粉酶和纤维素酶。(2)加酶洗衣粉的去污机理种类洗涤原理洗涤的物质种类蛋白酶eq\x(\s\up1(16))蛋白质eq\o(→,\s\up7(蛋白酶))eq\x(\s\up1(17))小分子肽＋氨基酸血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢脂肪酶脂肪eq\o(→,\s\up7(脂肪酶))eq\x(\s\up1(18))甘油＋eq\x(\s\up1(19))脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶淀粉eq\o(→,\s\up7(淀粉酶))eq\x(\s\up1(20))麦芽糖＋eq\x(\s\up1(21))葡萄糖来自面条、巧克力等的污垢纤维素酶纤维素eq\o(→,\s\up7(纤维素酶))葡萄糖棉纺织品1．(选修1P46旁栏思索)查阅资料，看看一般洗衣粉中包含哪些化学成分？提示一般洗衣粉中通常包含有：表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白剂等成分，有的洗衣粉中还含有增白剂、香精和色素，以及填充剂等。2．(选修1P48课后习题)比较一般洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的异同？提示一般洗衣粉加酶洗衣粉相同点表面活性剂可以产生泡沫，可以将油脂分子分散开；水软化剂可以分散污垢；等等。不同点酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易于溶于水，从而与纤维分开。4．酵母细胞的固定化(1)固定化酶的应用实例：高果糖浆的生产①反应机理：葡萄糖eq\o(→,\s\up7(葡萄糖异构酶))eq\x(\s\up1(22))果糖。②固定化酶的反应柱示意图③生产过程将eq\x(\s\up1(24))葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上↓eq\o(\s\up7(放入底部有很多小孔的\x(\s\up1(25))反应柱内),\s\do5(酶颗粒不能通过，反应液能通过))↓葡萄糖溶液从反应柱eq\x(\s\up1(26))上端注入↓流经反应柱，与葡萄糖异构酶接触↓果糖从反应柱eq\x(\s\up1(27))下端流出④固定化酶技术的特点：使生产成本大大降低，同时提高了果糖的产量和质量。(2)固定化细胞技术①概念：利用eq\x(\s\up1(28))物理或化学方法将酶或细胞固定在肯定空间内的技术，叫作固定化酶和固定化细胞技术。②方法名称原理图示eq\x(\s\up1(29))包埋法将酶或微生物细胞匀称地包埋在微小网格中eq\x(\s\up1(30))化学结合法利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互连接起来eq\x(\s\up1(31))物理吸附法通过物理吸附作用，把酶或细胞固定在载体表面(3)制备固定化酵母细胞①酵母细胞的固定化方法②试验留意事项a．酵母细胞的活化：酵母细胞须要的活化时间一般为1h，因此须要提前做好打算。此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应当选择体积足够大的容器，以避开酵母细胞的活化液溢出容器。b．海藻酸钠溶液的浓度：海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；假如其浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，两种状况都会影响试验效果。c．配制海藻酸钠溶液的留意事项：海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避开海藻酸钠发生焦糊；将溶化后的海藻酸钠溶液先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避开高温的海藻酸钠溶液杀死酵母细胞；固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠溶液和酵母细胞的混合液用注射器以恒定的速度缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。d．凝胶珠的颜色和形态：假如制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；假如形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，须要重新尝试。二蛋白质的提取和分别1．蛋白质的分别方法(1)凝胶色谱法①概念：是依据eq\x(\s\up1(01))相对分子质量的大小分别蛋白质的有效方法。②原理a．凝胶eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(形态：\x(\s\up1(02))微小的多孔球体,组成：大多数由\x(\s\up1(03))多糖类化合物构成,结构：内部有很多贯穿的通道))b．分别项目内容蛋白质类型进入凝胶内部的程度路程移动速度相对分子质量较小简洁较长较慢相对分子质量较大无法进入较短较快(2)电泳法①概念：是指eq\x(\s\up1(04))带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。②原理：在肯定的pH下，多肽、核酸等生物大分子的可解离基团会带上正电或负电，在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷eq\x(\s\up1(05))相反的电极移动。③作用过程eq\a\vs4\al\co1(各种,分子)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(带电性质差异,分子本身大小不同,分子本身形态不同))eq\o(→,\s\up7(产生))eq\x(\a\al(不同的迁,移速度))eq\o(→,\s\up7(实现))eq\x(\a\al(各种分子,的分别))④方法：常用的电泳方法有eq\x(\s\up1(06))琼脂糖凝胶电泳和eq\x(\s\up1(07))聚丙烯酰胺凝胶电泳。测定蛋白质分子量时通常运用eq\x(\s\up1(08))SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳。2．血红蛋白提取和分别试验操作程序3．操作提示(1)红细胞的洗涤洗涤次数、离心速度与离心时间特别重要。洗涤次数过少，无法除去eq\x(\s\up1(14))血浆蛋白；离心速度过高和时间过长会使eq\x(\s\up1(15))白细胞等一同沉淀，达不到分别的效果。(2)色谱柱填料的处理商品凝胶是干燥的颗粒，运用前需干脆放在eq\x(\s\up1(16))洗脱液中膨胀。为了加速膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用eq\x(\s\up1(17))沸水浴加热，渐渐升温至接近沸腾，通常只需1～2h。这种方法不但节约时间，而且可以除去凝胶中可能带有的eq\x(\s\up1(18))微生物，解除胶粒内的eq\x(\s\up1(19))空气。(3)凝胶色谱柱的装填在色谱柱中装填凝胶的时候要尽量eq\x(\s\up1(20))紧密，以降低eq\x(\s\up1(21))凝胶颗粒之间的空隙。在装填凝胶柱时，不得有eq\x(\s\up1(22))气泡存在。气泡会搅乱eq\x(\s\up1(23))洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分别效果。在凝胶色谱操作过程中，不能发生eq\x(\s\up1(24))洗脱液流干，露出eq\x(\s\up1(25))凝胶颗粒的现象。一旦发生这种状况，凝胶色谱柱须要重新装填。(4)蛋白质的分别在蛋白质分别过程中，细致视察红色区带在洗脱过程中的移动状况。假如红色区带匀称一样地移动，说明色谱柱制作胜利。考点题型突破考点1酶的应用题型一果胶酶在果汁生产中的应用的试验分析1．(2024·海南高考)生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。回答下列相关问题：(1)某同学用三种来源的果胶酶进行三组试验，各组试验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶活性的平均值并进行比较。这一试验的目的是__________________。(2)现有一种新分别出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下试验：取试管16支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为4组，分别置于0℃、5℃、10℃(3)某同学取5组试管(A～E)分别加入等量的同种果泥，在A、B、C、D4个试验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同；E组加入蒸馏水使试管中液体体积与试验组相同。将5组试管置于相宜温度下保温肯定时间后，测定各组的出汁量。通过A～D组试验可比较不同试验组出汁量的差异。本试验中，若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与试验组相同时的出汁量，E组设计________(填“能”或“不能”)达到目的，其缘由是________________________。答案(1)比较不同来源果胶酶的活性(2)温度范围设置不合理温度梯度设置不合理(3)不能未加入缓冲液解析(1)利用不同来源的果胶酶处理果泥，检测各组出汁量，据此可以比较不同来源的果胶酶的活性大小。(2)探究果胶酶的最适温度时，一般在20～70℃(3)本试验的目的是检测不同量的同种果胶酶下的出汁量的差异，为保证单一变量，A～E组都应加入等量缓冲溶液。2．我国水果生产发展快速，但由于收获的季节性强，易造成积压、腐烂变质，为了解决上述问题且满意不同人群的需求，可以将水果加工制作成果汁、果酒、果醋等。在果汁生产中要用到果胶酶，某生物探讨小组为了探究温度对果胶酶活性的影响，进行了如图所示试验。(1)请将图中所示的操作进行排序：________。(2)比照组与试验组进行了相同时间的试验，结果如图中曲线所示：①图中自变量是温度，除此之外还可以是________。A．酶的浓度 B．苹果泥的量C．水的加入量 D．pH②图中的纵坐标还可用________来表示。③试验组变更试验条件后重复做试验，得到曲线乙，两次试验中苹果汁的体积的最高点对应的横坐标是同一位置的缘由是__________________________________________________________。④步骤c中，将两者分装在不同试管中进行恒温处理的目的是____________________________________。(3)如表所示是某试验小组的具体试验结果：温度/℃1020304050607080苹果汁的产量/mL813152515121110依据上述试验结果可知，当温度为________时苹果汁的产量最多，能不能确定该温度就是果胶酶的最适温度？假如不能，请设计出进一步探究果胶酶的最适温度的试验方案。答案(1)acdb(2)①D②苹果汁的澄清度③同一种酶的最适温度是肯定的，不会因酶的浓度、底物量不同而变更④保证底物和酶在混合时的温度是相同的(3)40℃不能，再设置多套装置，以40℃为中心，以更小的温差(如解析(1)试验依次是打算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，且这两个值恒定。衡量试验结果的指标有两个：一是果汁的量，另一个是果汁的澄清度。为了保证明验在相应温度下进行，必需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、酶的浓度和底物浓度也会变更反应速率。(3)依据表格中数据可看出，在40℃时产生的果汁量最多。要将温度确定得更加精确，须要以40℃为中心，以更小的温差(如3．食品种类多，酸碱度范围广。某生物爱好小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：(1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图可知，________________更相宜作为食品添加剂，理由是__________________。蛋白酶的活力可用__________________________来表示。(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下：爱好小组分别对酶爱护剂浓度、提取液pH进行了探究试验。结果显示，酶爱护剂浓度在0.02～0.06mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶爱护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题进行探究。请分析回答：①本试验的课题是________________________________________________________________________。②本试验的自变量为____________________________，因变量为______________________________________。答案(1)木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶的活力基本不受pH的影响单位时间内底物的消耗量或产物的生成量(2)①探究酶爱护剂的最适浓度和提取液的最适pH②酶爱护剂的浓度和提取液的pH粗酶制剂的活力解析(1)结合图形和文字可知，在题目中已经供应了信息“食品种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食品添加剂应当有较广的酸碱适应范围，从图中可以看出木瓜蛋白酶的适应范围最广，所以可以选作食品添加剂。酶的活力一般用单位时间内底物消耗量或者产物的生成量来表示。(2)试验设计时应当明确试验目的，这里的试验目的是探究酶爱护剂的最适浓度和提取液的最适pH，所以我们可以将酶爱护剂的浓度和提取液的pH作为自变量，因变量为粗酶制剂的活力。1.探究果胶酶的最适用量(1)试验流程(2)试验结果分析假如随着酶浓度的增加，过滤到的果汁体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再变更，说明酶的用量已经足够，这个值就是酶的最适用量。2．三个试验的变量分析试验名称(目的)自变量因变量留意事项探究温度对果胶酶活性的影响温度果汁量(澄清度)①底物和酶混合时的温度是相同的；②温度梯度越小，试验结果越精确；③苹果泥和果胶酶用量在各个试管中应相同；④pH应为最适pH探究pH对果胶酶活性的影响pH①温度应为最适温度；②pH梯度可用NaOH溶液和盐酸调整；③用玻璃棒搅拌使反应充分进行探究果胶酶的最适用量果胶酶的用量①制备苹果泥后快速加热，使苹果泥中的果胶酶变性；②温度、pH应为最适且保持不变题型二探究加酶洗衣粉的洗涤效果的试验分析4．(2024·江苏高考)(多选)下列关于加酶洗衣粉的叙述，错误的是()A．洗衣粉中添加的酶通常是由微生物发酵生产而来B．洗衣粉中的蛋白酶通常会将添加的其他酶快速分解C．在50℃D．加酶洗衣粉受潮后重新晾干保存，不会影响其中酶的活性答案BCD解析加酶洗衣粉中加入的酶多是微生物发酵产生的，其本质与生物体内的酶无明显差异，A正确；洗衣粉中的蛋白酶通常不会将添加的其他酶快速分解，这是因为加酶洗衣粉中的酶经过了特别的化学物质的包袱，使之与其他成分隔离，这些酶在遇水后，包袱层分解，酶才能发挥作用，B错误；在水温45～60℃时，加酶洗衣粉能充分发挥洗涤作用，因此在50℃5．为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组试验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他试验条件均相同，下表为试验记录。请回答下列问题。水温/℃1020304050组别甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血渍时间/min67668852518336347711126891167清除油渍时间/min93789587639182468575277769868(1)提高洗衣粉去污实力的方法有________________。甲组在洗衣粉中加入了________________。乙组在洗衣粉中加入了________________。(2)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有________。(3)假如甲、乙和丙3组均在水温为80℃(4)加酶洗衣粉中的酶是用特别的化学物质包袱的，遇水后包袱层很快溶解，释放出来的酶快速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由：__________________________________________________________________。答案(1)加酶和适当提高温度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶(2)专一性(3)没有差异，因为高温使酶失活(4)未运用酶的固定化技术，因为酶未固定在载体上，也不能重复利用解析(1)由表格数据可知，提高洗衣粉去污实力的方法有加酶和适当提高温度。(2)血渍的主要成分是蛋白质，甲组去除血渍所用的时间相对较短，说明甲组洗衣粉中加入了蛋白酶；乙组去除血渍和油渍的时间都相对较短，说明乙组洗衣粉中加入了蛋白酶和脂肪酶。甲、乙组洗涤效果的差异，主要缘由是其中酶种类不同，说明酶具有专一性。(3)酶的作用条件温柔，高温(80℃(4)固定化酶是利用物理或化学的方法将酶固定在某种载体上，可以重复利用，加酶洗衣粉未运用酶的固定化技术。1.加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法(1)推断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：可在洗涤后比较污物残留状况，如已消逝、颜色变浅、面积缩小等。(2)加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法：试验设计遵循的原则是比照原则和单一变量原则，如在探究一般洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时，以洗衣粉的种类为自变量，其他条件完全一样；同时，一般洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成比照。(3)变量分析试验自变量因变量无关变量探究一般洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果洗衣粉的种类(一般和加酶)洗涤效果水的用量，污物的量，试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2.运用加酶洗衣粉要留意的问题(1)对于丝绸等主要成分为蛋白质的面料，若运用含有碱性蛋白酶的洗衣粉，衣物会受到损伤，因此蛋白质类丝织物不能用含蛋白酶的洗衣粉来洗涤。(2)运用加酶洗衣粉要留意洗涤用水的温度。碱性蛋白酶在35～50℃的范围内活性最高，在低温或60(3)衣服的洗涤，不仅要考虑洗涤效果，还要考虑衣物的承受实力、洗涤成本等因素。(4)人体皮肤细胞有蛋白质，运用加酶洗衣粉后如不彻底清洗双手，就会使手的皮肤受到腐蚀，而使人患过敏性皮炎、湿疹等。(5)酶制剂中的蛋白酶、淀粉酶等并非是单一酶，而是复合酶，如蛋白酶制剂实际包括蛋白酶和某些肽酶，可将蛋白质水解成小分子肽和氨基酸。(6)酶作为一种生物催化剂，有肯定的寿命，不能放置太久。题型三固定化酶和固定化细胞的比较6．下列关于制备固定化酵母细胞的操作，正确的是()A．制备好海藻酸钠溶液后，要马上将其与酵母细胞混合以防凝固B．制备固定化酵母细胞的过程中需用到注射器C．以恒定的速度把混合液注射到CaSO4溶液中D．凝胶珠在CaCl2溶液中应浸泡10min左右答案B解析应将海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞，否则会把酵母细胞杀死，A错误；应以恒定的速度把混合液滴加到CaCl2溶液中，而不是CaSO4溶液中，C错误；凝胶珠在CaCl2溶液中应浸泡30min左右，D错误。7．下列有关固定化酶技术和固定化细胞技术的叙述，不正确的是()A．固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法B．因为酶分子比较大，所以固定化酶技术更适合采纳包埋法C．与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本低，操作更简洁D．凝胶包埋常用的凝胶种类有琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、明胶和聚丙烯酰胺等答案B解析一般来说，酶更适合采纳化学结合法和物理吸附法固定化，而细胞多采纳包埋法固定化，这是因为细胞体积大，而酶分子很小，体积大的难以被吸附或结合，而体积小的酶简洁从包埋材料中漏出，B错误。8．(2024·江苏高考)为了探究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试验，流程及结果如下。请回答下列问题：eq\x(\a\al(制备固定化绿,球藻凝胶球))→eq\x(\a\al(清洗,2～3次))→eq\x(\a\al(培育液,中培育))eq\o(→,\s\up7(取适量凝胶球))eq\x(\a\al(柠檬酸钠溶液溶解,凝胶球，测定藻数量))(1)试验中的海藻酸钠作用是________，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，宜采纳________洗涤。图1中1.0%海藻酸钠组培育24h后，移去凝胶球，溶液呈绿色，缘由是____________________。(3)为探究固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，应选用浓度为________海藻酸钠制备凝胶球。(4)图2中空白凝胶球组Zn2＋浓度下降的缘由是____________。结合图1和图2分析，固定化藻的试验组24～48h间Zn2＋浓度下降速度较快的主要缘由是________________；72～96h间Zn2＋浓度下降速度较慢的缘由有____________________________________________。答案(1)包埋绿球藻(包埋剂)与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂)(2)培育液(生理盐水)海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大)(3)2.0%(4)凝胶吸附Zn2＋绿球藻生长(繁殖)速度快绿球藻生长(增殖)速度减慢解析(1)海藻酸钠在固定化绿球藻的过程中作为包埋剂。CaCl2可与海藻酸钠反应，促使海藻酸钠形成凝胶球。(2)利用培育液或生理盐水等洗涤凝胶球不至于造成绿球藻过量吸水或失水，从而保持正常的活性状态。1.0%海藻酸钠组移去凝胶球，溶液呈绿色，说明绿球藻逸出了凝胶球，缘由是制备凝胶球时，运用的海藻酸钠浓度过低，导致凝胶球孔径过大。(3)图1显示，在不同浓度的海藻酸钠的作用下，当海藻酸钠浓度为2.0%时，固定化的绿球藻数量最多，故探究固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，应选用浓度为2.0%的海藻酸钠制备凝胶球。(4)空白凝胶球中无绿球藻，故该组Zn2＋浓度下降是空白凝胶的吸附作用所致。图1显示，固定化藻的试验组24～48h间绿球藻数量增加快，而72～96h间绿球藻数量基本不变，这是导致两个时间段Zn2＋浓度下降速度不同的缘由。干脆运用酶、固定化酶和固定化细胞的比较干脆运用酶固定化酶固定化细胞酶的种数一种或几种酶一种酶一系列酶常用载体无高岭土、皂土、硅胶、凝胶明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺固定方法—化学结合法、物理吸附法包埋法是否须要养分物质否否是催化反应单一或多种单一一系列(或多种)反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)小分子物质缺点①对环境条件特别敏感，易失活；②难回收，成本高；③酶会混在产物中，可能影响产品质量不利于催化一系列酶促反应反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降优点催化效率高、耗能低、低污染①既能与反应物接触，又能与产物分别；②可以重复利用成本低、操作简洁考点2蛋白质的提取和分别题型蛋白质的提取和分别1．已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，其分子大小、电荷的性质和数量状况如图所示，下列有关蛋白质分别的叙述正确的是()A．若将样品以2000r/min的速度离心10min，分子戊存在于沉淀中，则分子甲也存在于沉淀中B．若用凝胶色谱柱分别样品中的蛋白质，则分子甲移动速度最快C．将样品装入透析袋中透析12h，若分子乙保留在袋内，则分子丙也保留在袋内D．若用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳分别样品中的蛋白质分子，则分子甲和分子戊形成的电泳带相距最远答案C解析由题图知分子量的大小依次为丙>丁>乙>戊>甲，分子甲的分子量小于分子戊，故分子戊存在于沉淀中，分子甲不肯定存在于沉淀中，A错误；甲的分子量最小，其在凝胶色谱柱中移动时会进入凝胶内部通道，移动速度最慢，B错误；透析利用半透膜的半透性可除去分子量较小的杂质，分子乙的分子量小于分子丙，若分子乙保留在透析袋内，则分子丙也肯定保留在袋内，C正确；SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳时，其电泳迁移率完全取决于分子的大小，分子量相差越大，形成的电泳带相距越远，则分子甲与分子丙形成的电泳带相距最远，D错误。2．凝胶色谱技术是一种快速而又简洁的分别技术，对高分子物质有很好的分别效果，目前已经被多个领域广泛应用，不但应用于科学试验探讨，而且已经大规模地用于工业生产。据图回答问题：(1)a、b均为蛋白质分子，其中先从层析柱中洗脱出来的是____________，缘由是________________________________________________________________________。(2)自己制作凝胶色谱柱时，在色谱柱底部d位置相当于多孔板的结构可由______________替代。(3)装填凝胶色谱柱时，色谱柱内不能有气泡存在，缘由是________________________________________________________________________。(4)洗脱用的液体应尽量与浸泡凝胶所用的液体________(填“相同”或“不同”)，洗脱时，对洗脱液的流速要求是____________。(5)若选用SephadexG－75，则“G”表示____________________，75表示______________________。答案(1)aa相对分子质量较大，无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶间隙移动，路程较短，移动速度较快(2)尼龙网和尼龙纱(3)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分别效果(4)相同保持稳定(5)凝胶的交联程度，膨胀程度及分别范围凝胶得水值，即每克凝胶膨胀时吸水7.5g解析(1)用凝胶色谱技术分别各种不同蛋白质时，大分子物质由于直径较大，只能分布于颗粒之间，所以向下移动的速度较快。小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔，在向下移动的过程中，从一个凝胶颗粒内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒内，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子物质，所以大分子物质先洗脱出来。(2)自己制作凝胶色谱柱时，在色谱柱底部d位置相当于多孔板的结构可由尼龙网和尼龙纱替代。(3)在色谱柱中装填凝胶的时候要尽量紧密，以降低凝胶颗粒之间的空隙。一是在装填凝胶柱时，不得有气泡存在，因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分别效果。二是凝胶色谱操作过程中，不能发生洗脱液流干、露出凝胶颗粒的现象。一旦发生上述两种状况，凝胶色谱柱须要重新装填。(4)洗脱液应与浸泡凝胶所用液体相同，且洗脱液流速要稳定，以免干扰洗脱结果。3．红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的，血红蛋白的主要功能是携带O2和CO2，我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行试验，来提取和分别血红蛋白。请回答下列有关问题：(1)血红蛋白的提取和分别一般可分为四步：________、粗分别、________和________。(2)试验前取簇新的血液，要切记在采血容器中预先加入柠檬酸钠，取血回来，立刻进行离心，收集血红蛋白溶液。①加入柠檬酸钠的目的是________________________________________________________________________。②以上所述的过程即是样品处理，它包括红细胞的洗涤、________、分别血红蛋白溶液。(3)收集的血红蛋白溶液要进行粗分别，其方法是______________。(4)然后通过________法将样品纯化，样品纯化的目的是____________________。最终经____________________进行纯度鉴定。(5)电泳利用了待分别样品中各种分子带电性质的差异以及分子的________、形态的不同，使带电分子产生不同的迁移速率，从而实现样品中各种分子的分别。答案(1)样品处理纯化纯度鉴定(2)①防止血液凝固②血红蛋白的释放(3)透析(4)凝胶色谱去除大分子杂质蛋白SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳(5)大小解析(1)血红蛋白提取和分别一般分为四步：样品处理、粗分别、纯化和纯度鉴定。(2)①实行血液时要在采血容器中预先加入柠檬酸钠，以防止血液凝固。②样品处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分别血红蛋白溶液。(3)将收集的血红蛋白溶液在透析袋中透析进行样品的粗分别。(4)通过凝胶色谱法将样品纯化，纯化的目的是去除大分子杂质蛋白，最终经SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。(5)电泳利用了待分别样品中各种分子带电性质的差异以及分子的大小、形态的不同，使带电分子产生不同的迁移速率，从而实现样品中各种分子的分别。比较琼脂糖凝胶电泳和SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳(1)从载体上看，利用琼脂糖凝胶作为载体的是琼脂糖凝胶电泳，利用SDS－聚丙烯酰胺凝胶作为载体的是SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳。(2)从依据上看，利用了分子带电性质差异和分子大小的是琼脂糖凝胶电泳，仅利用了分子大小的是SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳。(3)从优点上看，琼脂糖凝胶电泳操作简洁，电泳速度快，样品不需处理，电泳图谱清楚，辨别率高，重复性好；SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳消退了净电荷对迁移率的影响，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。方向真题体验1．(2024·江苏高考)下列关于酵母细胞固定化试验的叙述，正确的是()A．用温水使海藻酸钠快速溶解，待其冷却到室温后用于包埋细胞B．进行包埋时，用于悬浮细胞的CaCl2溶液浓度要相宜C．注射器(或滴管)出口应尽量贴近液面以保证凝胶珠成为球状D．包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透亮状，并具有肯定的弹性答案D解析在酵母细胞固定化试验中，应当用小火、间断加热的方式使海藻酸钠缓慢溶解，A错误；将混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液进行固定化酵母细胞，CaCl2的作用是使海藻酸钠形成凝