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1、专题 27 酶的应用专题 27 酶的应用 挖命题 【考情探究】 5 年考情 考点内容要求 考题示例素养要素难度 预测热度 果汁中的果胶 和果胶酶 实验与 探 究能力 2016 浙江 4 月选 考,32(一),7 分 科学探究 科学思维 中 酶的应用 -淀粉酶的固 定化及淀粉水 解作用的检测 实验与 探 究能力 分析解读 本专题包括果汁中的果胶和果胶酶、-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 这两个实验,为选考加试部分的考查内容。 预计今后的考查形式还是以非选择题为主,难度将 有所增加,更加注重相关知识的迁移和应用。复习时重点掌握两个实验的基本原理、方法和 相关应用。 【真题典例】 破考点 考点
2、酶的应用 【考点集训】 考向 酶的应用 (2014 浙江自选,17,10 分)下面是关于固定化酶和细菌培养实验的问题。请回答: (1)某兴趣小组欲利用固定化酶进行酶解淀粉的实验,分组见表。 组别固定化酶柱长度(cm)淀粉溶液的流速(mLmin-1) 甲100.3 乙100.5 丙150.3 丁150.5 将吸附了 -淀粉酶的石英砂装入柱中后,需用蒸馏水充分洗涤固定化酶柱,以除去 。 按上表分组,将配制好的淀粉溶液加入固定化酶柱中,然后取一定量的流 出液进行 KI-I2检测。若流出液呈红色,表明有 生成;若各组呈现的颜色有显著差 异,则流出液中淀粉水解产物浓度最高的是 组。 (2)下列关于上述固
3、定化酶实验的叙述,错误的是 。 A.固定化酶柱长度和淀粉溶液流速决定了酶柱中酶的含量 B.淀粉溶液流速过快会导致流出液中含有淀粉 C.各组实验所用的淀粉溶液浓度应相同 D.淀粉溶液的 pH 对实验结果有影响 (3)现有一份污水样品,某兴趣小组欲检测其中的细菌数,进行以下实验。将一定量的污水样 品进行浓度梯度稀释。取适量不同稀释度的稀释液,用 法分别接种于固体平面 培养基上,经培养后进行计数。该实验应注意,接种前,从盛有 的容器中将玻璃刮 刀取出,放在酒精灯火焰上灼烧,冷却后待用;分组时,需用 作为对照。 (4)在上述细菌培养实验中进行计数时,应计数的是接种了 。 A.各个稀释度样品的培养基上的
4、细菌数 B.合理稀释度样品的培养基上的细菌数 C.各个稀释度样品的培养基上的菌落数 D.合理稀释度样品的培养基上的菌落数 答案 (1)未吸附的 -淀粉酶 糊精 丙 (2)A (3)涂布分离 70%酒精 未接种的培养基 (4)D 炼技法 方法 探究酶活性最适条件和用量的实验设计 【方法集训】 果胶是植物细胞细胞壁及胞间层的主要组成成分之一。果胶酶能够水解果胶,瓦解植物细 胞的细胞壁及胞间层。 在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。 请你帮助完成以 下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。 实验用具和材料:磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布等;苹果、质量分 数为 2%的果胶酶溶液
5、、蒸馏水等。 .验证果胶酶在果汁生产中的作用 实验方法及步骤: (1)将苹果洗净去皮,用磨浆机制成苹果泥,加入适量蒸馏水备用。 (2)取两个 100 mL 洁净的烧杯,编号为 1、2,按相应程序进行操作,请把表中未填写的内容填 上。 烧杯操作 顺序 项目 12 a在烧杯中加入苹果泥20 mL20 mL b 2 mL c注入蒸馏水2 mL d 在恒温水浴中保温, 并用玻璃棒不时搅拌 10 min10 min (3)取出两个烧杯,同时进行过滤。一定时间后,观察(或比较) 和 , 并记录结果。 (4)最可能得到的实验结果及结论: 。 .探究果胶酶催化果胶水解的最适 pH 本课题实验步骤中,在进行果胶
6、酶溶液和苹果泥的混合并调整 pH 时有下面两种操作: 方法一:将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合,再把混合液的 pH 分别调至 4、5、 610。 方法二:将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的 pH 分别调至 4、5、610,再把 pH 相 等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。 (1)请问上述哪一种操作更科学: 。说明理 由: 。 (2)如果用曲线图的方式记录实验结果,在现有的条件下,当横坐标表示 pH,纵坐标表示 时,实验的操作和记录是比较切实可行的。 根据你对酶特性的了解,在图中选择一个最可能是 实验结果的曲线图: 。 答案 .(2)b 注入果胶酶溶液 (3)滤出的果汁体积 果汁澄清度
7、 (4)相同时间内,1号烧杯中滤出果汁体积比2号烧杯多,且澄清度高,说明果胶酶对果胶的水 解有催化作用 .(1)方法二 方法二的操作能确保酶的反应环境从一开始便达到实验的预设 pH (2)果汁体积 甲 过专题 【五年高考】 A 组 自主命题浙江卷题组 考点 酶的应用 1.【加试题】 2018 浙江 4 月选考,32(一),7 分回答与果胶、 淀粉等提取和利用有关的问题: 某植物富含果胶、淀粉、蛋白质和纤维素成分。某小组开展了该植物综合利用的研究。 (1)果胶提取工艺研究结果表明,原料先经过一段时间沸水漂洗的果胶得率(提取得到的果胶 占原粒质量的百分率)显著高于常温水漂洗的果胶得率,最主要原因是
8、沸水漂洗 (A. 有助于清洗杂质和去除可溶性糖 B.使植物组织变得松散 C.使有关酶失活 D.有利于细 胞破裂和原料粉碎制浆)。 (2)在淀粉分离生产工艺研究中,为促进淀粉絮凝沉降,添加生物絮凝剂(乳酸菌菌液),其菌 株起重要作用。为了消除絮凝剂中的杂菌,通常将生产上使用的菌液,采用 ,进 行单菌落分离,然后将其 ,并进行特性鉴定,筛选得到纯的菌株。 (3)在用以上提取过果胶和淀粉后的剩渣加工饮料工艺研究中,将剩渣制成的汁液经蛋白酶 和纤维素酶彻底酶解处理后,发现仍存在浑浊和沉淀问题。可添加 使 果胶彻底分解成半乳糖醛酸,再添加 ,以解决汁液浑浊和沉淀问题。 (4)在建立和优化固定化酶反应器连
9、接生产工艺研究中,通常要分析汁液中各种成分的浓度 和所用酶的活性,然后主要优化各固定化酶反应器中的 (答出 2 点即可)、反应液 pH 和酶反应时间等因素。其中,酶反应时间可通过 来调节。 答案 (1)C (2)划线分离法(或涂布分离法) 扩大培养 (3)果胶酶和果胶甲酯酶 淀粉酶使淀粉分解 (4)固定化酶的量、反应液温度 控制反应器液体流量(或体积) 2.【加试题】2016 浙江 4 月选考,32(一),7 分请回答与“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.核酸 D. 多糖)。它在细胞壁形成过程中的主要作用是将相
10、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,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 高低呈正相关。 (3)由于果胶不溶于乙醇,故可用乙醇对果胶粗提物(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) 教师用书专用(3) 3.(2013 浙江自选,17,10 分)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
11、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 KI-I2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 (4)在发酵前,为使酵母菌迅速发生作用,取适量的干酵母,加入温水和 。 一段时间后, 酵母悬液中会出现气泡,该气泡内的气体主要是 。 将酵母菌接种到待发酵液后,随发 酵的进行,酵母菌在 条件下会产生酒精和二氧化碳。 (5)如图表示发酵液 pH 对酒精
12、浓度的影响。据图判断,最佳 pH 是 。 答案 (1)黑曲霉(或苹果青霉) 固定化酶 (2)D (3)B (4)蔗糖 CO2 无氧 (5)4.7 B 组 统一命题、省(区、市)卷题组 考点 酶的应用 1.(2015 海南单科,30,15 分)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实验,各组实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。这一实验的目的 是 。 (2)现有一种新分离出来的果胶酶,为探究其最适温度,某同学设计了如下实验:取试管 16 支, 分别加入等量的果泥、
13、果胶酶、缓冲液,混匀,平均分为 4 组,分别置于 0 、5 、10 、 40 下保温相同时间,然后,测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。该实验温度 设置的不足之处有 和 。 (3)某同学取 5 组试管(AE)分别加入等量的同种果泥,在 A、 B、 C、 D 4 个实验组的试管中分 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实验组相同。将 5 组试管置于适宜温度下保温一定 时间后,测定各组的出汁量。通过 AD 组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中,若 要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的
14、出汁量,E组设计 (填 “能” 或“不能”)达到目的,其原因是 。 答案 (1)比较不同来源果胶酶的活性(4 分,其他合理答案也给分) (2)温度范围设置不合理 温度梯度设置不合理(其他合理答案也给分) (3)不能(2 分) 未加入缓冲液(3 分,其他合理答案也给分) 2.(2015 山东理综,35,12 分)乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖,具有重要应用价 值。乳糖酶的制备及固定化步骤如下: (1)筛选产乳糖酶的微生物 L 时,宜用 作为培养基中的唯一碳源。 培养基中琼脂的作 用是 。从功能上讲,这种培养基属于 。 (2)培养微生物 L 前,宜采用 方法对接种环进行灭菌。 (3)纯化后
15、的乳糖酶可用电泳法检测其分子量大小。 在相同条件下,带电荷相同的蛋白质电泳 速度越快,说明其分子量越 。 (4)乳糖酶宜采用化学结合法(共价键结合法)进行固定化,可通过检测固定化乳糖酶的 确定其应用价值。除化学结合法外,酶的固定化方法还包括 、 、离子吸附 法及交联法等。 答案 (1)乳糖 凝固剂 选择培养基 (2)灼烧 (3)小 (4)(酶)活性或:(酶)活力 包 埋法 物理吸附法(注:两空可颠倒) 教师用书专用(3) 3.(2016 江苏单科,29,9 分)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
16、如下。 请回答 下列问题: 图 1 图 2 (1)实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,宜采用 洗涤。 图 1 中 1.0%海藻酸钠组培养 24 h 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 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 2448 h 间 Zn2+浓度下降速度较快的主要原因 是 ;7296 h 间 Zn2+浓度下降速度较慢的原因 有 。 答案 (1)包埋绿
17、球藻(包埋剂) 与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂) (2)培养液(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)速度慢,溶液中 Zn2+浓度较 低 【三年模拟】 非选择题(共 20 分) 1.【加试题】 2019届浙江丽衢湖9月联考,32(一)(7分)回答下列 “果汁中的果胶和果胶酶” 的相关问题: (1)自制的果汁很浑浊,主要是含有大量杂质,杂质主要成分是 ,可用 检测。 市售果汁为达到澄清透明且不降低品质的要求,常用 处理。 (2)市售果汁在制作过程中要进行灭菌,灭菌是指使用强烈的理化因素杀死 。 不
18、同的物质灭菌方式有所区别,如葡萄糖,为防止 ,要用 500 g/cm2压力 (90 以上)灭菌 30 min,而尿素只能用 G6 玻璃砂漏斗过滤灭菌,原因是 。 (3)果汁饮料要求细菌总数100 个/mL,大肠杆菌数3 个/100 mL。 为了检测某成品受细菌污 染情况,需要培养和计数,其中所用的细菌分离方法是 。 答案 (1)果胶 乙醇 果胶酶(或果胶酶和果胶甲酯酶) (2)(物体内外)所有的微生物 葡萄糖分解碳化 其加热会分解 (3)涂布分离法 2.【加试题】2019 届浙江宁波十校 9 月联考,32(一)(7 分)请回答利用枯草杆菌生产 - 淀粉酶及酶固定化实验的有关问题: (1)筛选高
19、表达菌株的最简便方法之一是 。一般通过 两种手段实现。筛选出的菌株在发酵生产之前还需利用 培养基进行扩大培养。 (2)利用物理或化学的方法将 -淀粉酶固定在 的介质上成为固定化酶。 (3)实验过程涉及两次蒸馏水洗涤反应柱的操作,所用的蒸馏水体积为装填体积的 , 第二次洗涤的目的是除去 。 (4)从反应柱下端接取少量流出液进行 KI-I2颜色测试,结果未呈现红色。下列有关此现象的 解释一定错误的是: 。(A.反应柱中没有 -淀粉酶被固定 B.流速过快,淀粉未被 水解 C.接取的流出液是蒸馏水 D.流速过慢,淀粉被水解成葡萄糖) 答案 (1)单菌落分离 划线分离法和涂布分离法 液体 (2)非水溶性
20、 (3)10 倍 残留的淀粉溶液 (4)D 3.【加试题】 2019 届浙江十校 10 月联考,32(一)(6 分)下图是酵母菌的固定化及其应用的 相关图解,请据图回答下列问题: (1)某实验小组利用海藻酸钠固定酵母菌,如图甲所示,该方法称为 ,而固定化酶不 宜采用此方法,是因为酶分子 ,固定效果不佳。 (2)某实验小组采用乙装置进行葡萄糖的发酵,图中 a 是 ,该实验中的酵母细胞可以 反复利用,实验过程一定要在 条件下进行,长导管的作用是 。 (3)实验前用 10 倍体积的蒸馏水洗涤此柱,目的是 ,在发酵过程中葡 萄糖浓度不能过高,否则 。 答案 (1)包埋法 小 (2)固定化酵母 无菌 排出 CO2 (3)洗去未固定的酵母菌 酵母 菌会因失水过多而死亡