高考生物提分宝典(一轮)第44课-酶的应用

第44课酶的应用普查讲44酶的应用1．果胶酶在果汁生产中的作用(1)(2015海南单科，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、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(A～E)分别加入等量的同种果泥，在A、B、C、D4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A～D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出汁量，E组设计________(填“能”或“不能”)达到目的，其原因是______________________________。答案：①探究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(3分，其他合理答案也给分)温度梯度设置不合理(3分，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)解析：①根据题意，用三种不同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的活性的平均值并进行比较，可见实验的自变量是果胶酶的来源不同，因变量是果胶酶的活性(用出汁量进行衡量)，所以该实验的目的是探究不同来源果胶酶的活性。②根据实验设计可知，该实验是探究果胶酶的最适温度，所以自变量是温度，因变量是果胶酶的活性，用出汁量进行衡量，出汁量越多则果胶酶活性越高。该实验方案中，温度应在常温范围内设置一系列温度梯度且梯度差值相等，所以4组的温度应分别设置为15℃、20℃、25℃、30℃；另外探究温度对酶活性的影响时，应保证酶促反应只能在设定的温度下进行，同一实验组的反应温度只能是一个，所以实验操作应该是将各组盛有果胶酶的试管与盛有果泥的试管分别在设定温度下处理一定时间后再将两只试管混合，才能保证实验在设定的温度下进行。③根据题意，本实验的自变量是果胶酶的量，因变量是出汁量，对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则，根据实验设置，通过A～D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。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出汁量，则E组也应加入缓冲液，并使试管中液体体积与实验组相同，才符合实验设计应遵循的单一变量原则。2．加酶洗衣粉a．加酶洗衣粉的基本知识(2)(多选)(2019汇编，6分)下列关于加酶洗衣粉的叙述，正确的是()A．洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进作用B．洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用C．洗衣粉中添加的酶通常是由微生物发酵生产而来(2018江苏单科)D．目前加酶洗衣粉中常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶E．洗衣粉中的蛋白酶通常会将添加的其他酶迅速分解(2018江苏单科)F．加酶洗衣粉受潮后重新晾干保存，不会影响其中酶的活性(2018江苏单科)答案：CD解析：洗衣粉中的表面活性剂能影响碱性蛋白酶的活性，会使酶失活，故A项错误。加酶洗衣粉中的酶主要是通过分解衣物上的污渍发挥作用，故B项错误。洗衣粉中添加的酶通常是通过基因工程技术，由微生物发酵生产得到的，故C项正确。目前加酶洗衣粉常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶四种，故D项正确。洗衣粉中的酶缺少水环境，且各种酶在添加前已做了保护性修饰(用特殊的化学物质将酶层层包裹)，与洗衣粉的其他成分隔离，所以，洗衣粉中的蛋白酶通常不会将添加的其他酶迅速分解，故E项错误。加酶洗衣粉受潮后，酶外面的特殊的化学物质遇水会很快溶解，表面活性剂等会使酶失活，故F项错误。b．探究加酶洗衣粉洗涤效果的实验设计(3)(经典题，6分)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组实验。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，其他实验条件均相同，如表所示为实验记录。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/min93789587639182468575277769868①提高洗衣粉去污能力的方法有__________________________。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如果甲、乙和丙3组均在水温为80℃时洗涤同一种污渍，请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。__________________________________________________________。④加酶洗衣粉中的酶是由特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。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(1分)蛋白酶(1分)蛋白酶和脂肪酶(1分)②专一性(1分)③没有差异，因为高温使酶失活(1分)④未运用酶的固定化技术，因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用(1分)解析：①由表格数据可知，提高洗衣粉去污能力的方法有加酶和适当提高温度。甲组去除血渍所用的时间相对较短，而血渍的主要成分是蛋白质，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。②甲、乙组洗涤效果的差异，主要原因是其中酶的种类不同，说明酶具有专一性。③酶的作用条件温和，高温(80℃)会使酶变性失活，因此三组洗涤效果之间没有差异。④由于加酶洗衣粉中的酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用，所以没有运用酶的固定化技术。3．酵母细胞的固定化a．固定化酶和固定化细胞技术的基本知识(4)(多选)(2019汇编，6分)下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是()A．固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应B．固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用(2015江苏单科)C．固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物(2015江苏单科)D．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用E．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显F．温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性(2017江苏单科)答案：AD解析：固定化细胞固定的是一系列的酶，可以催化一系列的反应，但不能催化各种反应底物的一系列反应，故A项错误，符合题意。固定化酶实现了酶和底物的分离，同直接利用酶相比，固定化酶可多次重复利用，故B项正确，不符合题意。固定化细胞可用于生产能分泌到细胞外的产物，故C项正确，不符合题意。尿糖试纸是用来鉴定尿液中是否含有葡萄糖的，只能利用一次，故D项错误，符合题意。固定化细胞技术固定的是一系列酶，所以在多步连续催化反应方面优势明显，故E项正确，不符合题意。温度、pH和重金属离子都会影响酶活性，故F项正确，不符合题意。b．固定化酶和固定化细胞的方法(5)(多选)(2019汇编，6分)下列有关固定化酶和固定化细胞的方法，叙述错误的是()A．可用包埋法制备固定化酵母细胞B．凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合(2015江苏单科)C．化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小(2017江苏单科)D．实验室常用吸附法制备固定化酵母细胞E．包埋法常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等答案：CD解析：固定化技术包括包埋法、物理吸附法和化学结合法，由于细胞相对于酶来说更大，难以被吸附或结合，因此多采用包埋法，故A项正确，不符合题意。包埋法是指将细胞等包埋在凝胶的微小格子等有限空间内，细胞被包裹在该空间内不能离开，而底物和产物能自由地进出这个空间，所以凝胶与被包埋细胞之间没有化学键，不是通过共价键结合的，故B项正确，不符合题意。化学结合法可能影响酶的活性部位进而影响反应效果，而吸附法是物理方法不影响酶的分子结构，故C项错误，符合题意。酶分子很小，容易从包埋材料中漏出，所以酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化；而细胞较大，难以被吸附或结合，所以细胞多采用包埋法固定化，故D项错误，符合题意。包埋法固定细胞是将微生物的细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中，常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等，故E项正确，不符合题意。c．固定化酵母细胞的制备技术(6)(2016江苏单科，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，流程及结果如图。请回答下列问题：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____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___________________________________。答案：①包埋绿球藻(包埋剂)(1分)与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂)(1分)②培养液(生理盐水)(1分)海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大)(1分)③2.0%(1分)④凝胶吸附Zn2＋(1分)绿球藻生长(增殖)速度快(1分)绿球藻生长(增殖)速度减慢，溶液中Zn2＋浓度较低(2分)解析：①绿球藻为单细胞生物，可用包埋法固定化，实验中海藻酸钠的作用是包埋绿球藻。而CaCl2的作用是与海藻酸钠反应形成凝胶球，刚形成的凝胶球应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，有利于形成稳定结构。②将固定好的凝胶球用绿球藻的培养液(或生理盐水)清洗2～3次，能够洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻活性。如果包埋绿球藻用的海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶球孔径过大，在培养过程中会有绿球藻从包埋材料中漏出来，使溶液呈绿色。③分析绿球藻数量变化曲线可知，浓度为2.0%的海藻酸钠对绿球藻的包埋效果最好，绿球藻数量最多，故选用浓度为2.0%的海藻酸钠制备凝胶球。④由Zn2＋浓度变化曲线可知，空白凝胶球容易吸附Zn2＋，导致溶液中Zn2＋浓度下降。培养初期，固定化藻实验组绿球藻生长(增殖)速度较快，导致Zn2＋浓度下降速度较快；培养后期，由于绿球藻生长(增殖)速度减慢、溶液中Zn2＋浓度较低等原因，Zn2＋浓度下降速度较慢。随堂普查练441．(经典题，6分)下列对果胶酶作用的有关叙述中，不正确的是()A．果胶酶是催化剂，可以改变反应速度B．果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层C．果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸D．在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清答案：C解析：果胶酶是生物催化剂，能够催化果胶分解，与无机催化剂一样，都只能改变反应速度，不影响反应结果，故A项正确，不符合题意。果胶是植物细胞壁及胞间层的成分，因此果胶酶能够瓦解植物的细胞壁和胞间层的成分，以增加果汁出汁率，故B项正确，不符合题意。果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，果胶酶可以将果胶分解成半乳糖醛酸，故C项错误，符合题意。由于果胶不溶于水，因此榨取的果汁较浑浊，在果汁中加入果胶酶后，果胶被分解成可溶性的半乳糖醛酸，果汁就会变得澄清，故D项正确，不符合题意。2．(2018江苏南京模拟，2分)下列关于酶的应用和固定化细胞技术的叙述，不正确的是()A．加酶洗衣粉是将固定化酶加入洗衣粉中制作而成的B．化学结合法比包埋法更有利于底物与酶的接触C．10%的葡萄糖溶液为固定化酵母细胞提供能源物质并维持渗透压D．与固定化酶技术相比，固定化细胞操作更简便，成本更低答案：A解析：固定化酶是指用物理或化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物，而加酶洗衣粉中的酶是完全游离状态的，不是固定化酶，故A项错误，符合题意。化学结合法是将酶分子相互结合或将其结合到载体上；包埋法是将酶分子均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中，因此化学结合法比包埋法更有利于底物与酶的接触，故B项正确，不符合题意。10%的葡萄糖溶液为固定化酵母细胞提供能源物质并维持渗透压，故C项正确，不符合题意。细胞体积大，而酶分子很小，所以与固定化酶相比，固定化细胞操作更简便，制作成本更低，故D项正确，不符合题意。3．(2018江苏单科，2分)下列关于酵母细胞固定化实验的叙述，正确的是()A．用温水使海藻酸钠迅速溶解，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溶液浓度要适宜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明状，并具有一定的弹性答案：D解析：由于海藻酸钠溶解较慢，配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热，边加热边搅拌，待溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后，再加入已活化的酵母细胞进行包埋，而不是用温水将海藻酸钠迅速溶解，故A项错误。在该实验中，CaCl2溶液的作用是使胶体聚沉，形成稳定的凝胶珠，并不是用于包埋，故B项错误。制备凝胶珠时，要注意控制好滴加的速度和注射器的出口与CaCl2溶液液面之间的距离，并不是越贴近越好，故C项错误。制备成功的凝胶珠颜色为淡黄色半透明状，具有一定的弹性，这与海藻酸钠的浓度有关，浓度高时制作的凝胶珠不是圆形或椭圆形；而浓度低时，制作的凝胶珠颜色浅呈白色，故D项正确。课后提分练44酶的应用A组(巩固提升)1．(2015江苏单科，2分)下列关于酶的叙述，正确的是()A．发烧时，食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性B．口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用C．用果胶酶澄清果汁时，温度越低澄清速度越快D．洗衣时，加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性答案：B解析：发烧时，食欲减退是因为体温升高降低了消化酶的活性，故A项错误。口服多酶片中的胰蛋白酶往往在内层，可到达小肠中发挥作用，故B项正确。用果胶酶澄清果汁时，适宜温度时澄清速度最快，故C项错误。加酶洗衣粉中含有碱性蛋白酶和碱性脂肪酶等，洗衣时加少许白醋会降低酶的活性，故D项错误。2．(2017江苏单科，2分)下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是()A．活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状B．配制CaCl2溶液时，需要边小火加热边搅拌C．将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出D．海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状答案：A解析：活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合，并搅拌成糊状，故A项正确。配制CaCl2溶液时，不需要进行加热，故B项错误。凝胶珠成形后，需要在CaCl2溶液中浸泡约30min，以便形成稳定的结构，故C项错误。海藻酸钠溶液浓度过低时固定的酵母细胞数目少，凝胶珠呈白色，过高时凝胶珠易呈蝌蚪状，故D项错误。3．(2018江苏盐城三模，2分)为了更合理地使用某品牌加酶洗衣粉，某兴趣小组在不同温度下测定了该品牌洗衣粉去除不同污渍所需的时间，其实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是()A．该实验的自变量是温度B．该品牌洗衣粉中添加了蛋白酶、脂肪酶、蓝墨水酶C．不同实验组的污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式应相同D．实验结果表明，该品牌洗衣粉对蓝墨水的去污效果最好答案：C解析：根据曲线图分析，该实验的自变量是温度和不同污渍，故A项错误。该品牌洗衣粉中去除植物油和奶渍的时间短，说明去污效果好，再根据酶具有专一性和高效性的特点，推测该品牌洗衣粉中添加了蛋白酶和脂肪酶；而去除蓝墨水的时间长，说明去污效果差，推测该品牌洗衣粉中没有添加分解蓝墨水主要成分的酶，故B项错误。污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式等属于无关变量，实验中无关变量应保持一致，因此不同实验组的污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式应相同而且适宜，故C项正确。分析题图可知，该品牌洗衣粉对蓝墨水的去污效果最差，故D项错误。4．(经典题，12分)我国食品加工企业每年都会产生大量高浓度有机废水，如果直接排放会造成严重污染。固定化酶技术可应用于高浓度有机废水的处理，科研人员对固定化蛋白酶进行了以下实验研究。实验一：研究人员选择了硅胶、活性炭和大孔树脂为载体制备固定化蛋白酶，三种载体的固定化率如图1所示。实验二：为探究pH对三种载体固定化酶活性的影响。研究人员将高浓度污水的pH分别调至4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0，各取500mL。分别使其与等量不同载体的固定化酶混合，然后在37℃的水浴中反应6h。测定每个反应器中氨基酸的生成速率，测定结果如图2所示。回答下列问题：(1)由图1可知，三种载体蛋白酶固定化率最低的是______________。与水溶性酶相比，固定化酶处理高浓度污水的优点是____________________________________________。(2)实验二的自变量是____________________________，无关变量是______________________________________________。(至少写两点)(3)从图2中可得出的结论：___________________________________________________；

__________________________________________________________________。(4)结合图1和图2分析，进行高浓度污水的净化时应选择______________载体的固定化酶。答案：(1)硅胶(1分)可反复利用，易与反应物分离(2分)(2)pH和三种载体固定化酶(2分，答案缺一不可)温度、污水的量、固定化蛋白酶的量和反应时间(2分)(3)在pH为4.5～7之间，硅胶固定的蛋白酶活性最低(或活性炭固定的蛋白酶活性最高)(2分)蛋白酶在三种载体上的最适pH均为5.5左右(2分)(4)活性炭(1分)解析：(1)由图1可知，三种载体蛋白酶固定化率最低的是硅胶，活性炭载体蛋白酶固定化率最高。与水溶性酶相比，固定化酶处理高浓度污水的优点是可反复利用，易与反应物分离。(2)实验二的自变量是pH和三种载体固定化酶，因变量是氨基酸的生成速率，无关变量是温度、污水的量、固定化蛋白酶的量和反应时间等。(3)从图2中可得出的结论：在pH为4.5～7之间，硅胶固定的蛋白酶活性最低(或活性炭固定的蛋白酶活性最高)；蛋白酶在三种载体上的最适pH均为5.5左右。(4)从图1和图2可以看出，载体是活性炭时，酶的固定化率最高，氨基酸的生成速率也最高，因此进行高浓度污水的净化时应选择活性炭载体的固定化酶。B组(冲刺满分)5．(2017江苏单科，2分)为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如图。由图中实验结果能直接得出的结论是()A．碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强B．不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力C．碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同D．加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力答案：C解析：对污布类型2、3而言，都是Y型洗衣粉，相同的酶用量，但去污力不同，说明碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同，故C项正确。由图中实验结果不能直接得出A、B、D三项所述的结论，原因是它们都没有单一变量的对照实验来支持，故A、B、D三项错误。6．(2018江苏南通模拟，2分)小球藻可用于污水净化，其繁殖能力(生长量)在一定程度上可以反映藻细胞消耗N、P等的能力。科研人员比较游离小球藻和用海藻酸钠固定化后的小球藻生长量变化，结果如图。下列相关叙述错误的是()A．本研究中固定化小球藻采用的方法是包埋法B．实验中可用CaCl2浸泡凝胶珠使其形成稳定结构C．结果表明固定化小球藻的生长期较短、生长速率低D．使用固定化小球藻可重复使用且可避免水体二次污染答案：C解析：小球藻为单细胞，故固定化小球藻常用的方法为包埋法，故A项正确，不符合题意。凝胶珠成形后，需要在CaCl2溶液中浸泡约30min，以便形成稳定的结构，故B项正确，不符合题意。分析曲线可知，固定化小球藻生长速率变低、生长期延长，故C项错误，符合题意。固定化小球藻可以反复使用而且有利于回收，防止造成水体二次污染，故D项正确，不符合题意。7．(2018江苏南通模拟，2分)科研人员研究了氯化钙溶液浓度对固定化啤酒酵母发酵性能的影响，结果如图所示。下列相关叙述正确的是()A．实验中氯化钙溶液的主要功能是为酵母细胞的生长增殖提供营养B．氯化钙溶液浓度在2.0mol·L－1左右时，凝胶珠硬度最大C．研究表明，酵母固定化的适宜氯化钙溶液浓度为2.4mol·L－1左右D．凝胶珠