届高考生物一轮复习精品导学案113 酶的研究与应用解析版Word格式文档下载.docx

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探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH等最适宜条件下测出来的。

（3）实验分析：

①如果随着酶浓度的增加，过滤得到的果汁体积也增加，说明酶量不足；

②当酶浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁体积不再改变，说明酶的用量已经充足，这个值即为酶的最适用量。

4．探究不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果

（1）实验原理：

酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。

（2）实验变量：

①自变量：

酶的种类。

②无关变量：

其他条件相同且适宜（如温度、pH等）。

根据单一变量原则和等量原则可知，自来水的量、加入物质及水温应一致。

【总结提升】

（1）在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，确保实验结果的可靠性。

（2）同等条件下的酶促反应速率的快慢能够表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速率仍然是两个完全不同的概念，其影响因素也不完全相同，如酶的浓度、反应物的浓度能够影响酶促反应速率，但不能影响酶的活性。

（3）比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中，实验变量为洗涤剂，设计时应遵循单一变量原则，对照性原则，有效地控制其他变量，如水的用量、污物的量、所用实验用布的质地大小、两种洗衣粉的用量、搅拌及洗涤时间等。

（4）探究加酶洗衣粉最适温度的实验中，根据实际生活中的情况，温度梯度可进一步设置为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃，若测出40℃时洗涤效果较好，应设置更细的实验组，如35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃，直至测出具体的最适温度。

（5）在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果的条件，如最适温度、pH，还要考虑衣物的承受水平，如蛋白酶洗衣粉不能洗涤丝绸类衣物；

也要考虑洗涤成本问题；

因为污渍的成分比较复杂，一般选择复合加酶洗衣粉，以减少用量。

二、固定化酶与固定化细胞技术

1.固定化酶和固定化细胞技术

（1）将酶或细胞固定化的方法：

①包埋法：

将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中。

②化学结合法：

将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上。

③物理吸附法：

将酶分子吸附在载体的表面上。

一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。

（2）固定化细胞常用的载体材料：

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。

3海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响：

①海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；

②浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。

（2）海藻酸钠溶液配制注意事项：

①海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊；

②将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞；

③固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。

高频考点一酶在果汁生产和洗涤方面的应用

例1.下列相关果胶酶及与果胶酶实验探究的叙述准确的是（）

A.探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果

B.果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等

C.探究温度对果胶酶活性的影响时，温度、苹果泥、果胶酶用量及反应时间等都是变量

D.能够用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量

【答案】D

【变式探究】加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。

请回答下列问题：

（1）由下图推知，该实验的目的是__________________________________________________。

50℃时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约是____%。

①该实验设计体现了________原则。

②若1号实验组洗净油污布所需时间接近7min，最可能的原因是_________________________。

（3）下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有________。

①棉织品②毛织品③腈纶织品④蚕丝织品

（4）根据以上实验结果，请写出两项提升加酶洗衣粉洗涤效果的措施：

__________________________________________。

【解析】

（1）由题图可知，实验中存有两个变量：

温度与碱性蛋白酶含量，即实验探究的是温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响。

在50℃时，洗衣粉的去污力在碱性蛋白酶含量为0.6%时达到最大。

（2）由表中数据可知，1、3号为实验组，2、4号为对照组，1、2号与3、4号中只有是否加酶一个变量，所以该实验设计体现了对照原则和单一变量原则。

若1号实验组洗净油污布所需时间接近7min，最可能的原因是酶已经失活。

（3）蛋白酶可分解蛋白质，故毛织品、蚕丝织品等以蛋白质为主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤。

（4）用温水浸泡（提升酶的活性），延长浸泡时间（增加酶的催化时间），增加酶的用量等都能够提升加酶洗衣粉的洗涤效果。

【答案】

（1）探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响

0．6

（2）①对照、单一变量②酶失活（3）②④（4）用温水浸泡；

延长浸泡时间；

增加洗衣粉的用量等（写出两项合理答案即可）

高频考点二酵母细胞的固定化

例2.下列关于固定化酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述中，错误的是（）

A.从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小

B.作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药

C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，能够反复使用

D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌

【答案】C

【变式探究】20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了20世纪70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术。

请回答：

（1）在实际生产中，固定化酶技术的优点是____________。

与固定化酶技术相比，固定化细胞技术固定的是________，与固定化酶相比，固定化细胞技术的优点是_____________

____________________________________________________。

（2）制备固定化酵母细胞利用的方法是下图中的[]________（填出号码及名称）。

常用的载体是________。

（3）制备固定化酶母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和________溶液中形成凝胶珠。

部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是____________________

__________________________________________________。

（1）能够回收利用，提升产品品质活细胞成本更低，操作更容易，且能催化一系列化学反应

（2）③包埋法海藻酸钠（3）CaCl2海藻酸钠溶液浓度偏高

1.（2019海南卷.30）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能够影响酶的活性，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。

（15分）

（1）开水使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗（3分）

蛋白酶丙（1分）

碱性条件下只有蛋白酶丙有活性（4分）

（2）不合理（1分）蛋白酶会降解脂肪酶（4分）

（3）羧基和氨基（2分）

（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。

由图可知，碱性条件下只有蛋白酶丙有活性，故应选择含有蛋白酶丙的碱性洗衣粉去除衣服上的血渍。

（2）脂肪酶的化学成分为蛋白质，会被洗衣液中的蛋白酶水解。

（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。

1.（2019·

江苏卷.11）下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述,错误的是（）

A.固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用

B.溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素

C.固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物

D.凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合

【答案】B

2.（2019·

海南卷.30）

【生物－选修1：

生物技术实践】

（15分）生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提升果汁的出汁率。

回答下列相关问题：

（1）某同学用三种不同的果胶酶实行三组实验，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，据此计算各组果胶的活性的平均值并实行比较。

这个实验的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（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＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（1）探究不同来源果胶酶的活性

（2）温度范围设置不合适温度梯度设置不合理（或各组的酶促反应受两个不同温度影响）（3）不能未加入缓冲液

（1）根据题意，用三种不同的果胶酶实行三组实验，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，据此计算各组果胶的活性的平均值并实行比较，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，所以该实验目的是探究不同来源果胶酶的活性。

（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组应加入缓冲液而不是蒸馏水，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。

3.（2019·

山东卷.35）（12分）

【生物—生物技术实践】

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__________方法对接种环实行灭菌。

（3）纯化后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）实行固定化，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。

（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）

1．（2019·

江苏卷）下列关于加酶洗衣粉的叙述，准确的是（）

A．高温易使酶失活，所以冷水洗涤去污效果应该比温水好

B．洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促动作用

C．在pH低于7.0的自来水中，碱性蛋白酶依然能起作用

D．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

【答案】C【解析】酶在适宜温度下活性更好，所以温水洗涤效果比冷水好，A项错误。

洗衣粉中表面活性剂具有乳化、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等作用，对于酶的活性没有促动作用，B项错误。

碱性蛋白酶适宜pH是在碱性范围，自来水pH低于7.0时酶活性下降但依然能发挥作用，C项准确。

洗衣粉中酶的作用是使难溶的大分子污渍快速分解为小分子可溶性物质从而达到去渍效果，D项错误。

2．（2019·

天津卷）嗜热土壤芽胞杆菌产生的β葡萄糖苷酶（BglB）是一种耐热纤维素酶，为使其在工业生产中更好地应用，展开了以下试验：

Ⅰ.利用大肠杆菌表达BglB酶

（1）PCR扩增bglB基因时，选用________________________基因组DNA作模板。

（2）下图为质粒限制酶酶切图谱。

bglB基因不含图中限制酶识别序列。

为使PCR扩增的bglB基因重组进该质粒，扩增的bglB基因两端需分别引入________和______不同限制酶的识别序列。

注：

图中限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同

（3）大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述构建好的表达载体后则获得了降解纤维素的水平，这是因为________________________________。

Ⅱ.温度对BglB酶活性的影响

（4）据图1、2可知，80℃保温30分钟后，BglB酶会__________；

为高效利用BglB酶降解纤维素，反应温度最好控制在________（单选）。

A．50℃B．60℃C．70℃D．80℃

图1温度对BglB酶活性的影响

图2BglB酶的热稳定性

酶的热稳定性是酶在一定温度下，保温一段时间后通过其活性的保持水准来反映的

Ⅲ.利用分子育种技术提升BglB酶的热稳定性

在PCR扩增bglB基因的过程中，加入诱变剂可提升bglB基因的突变率。

经过筛选，可获得能表达出热稳定性高的BglB酶的基因。

（5）与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽胞杆菌相比，上述育种技术获取热稳定性高的BglB酶基因的效率更高，其原因是在PCR过程中________（多选）。

A．仅针对bglB基因实行诱变

B．bglB基因产生了定向突变

C．bglB基因可快速累积突变

D．bglB基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变

（1）嗜热土壤芽胞杆菌

（2）NdeⅠBamHⅠ

（3）转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶

（4）失活B

（5）A、C

（4）由图2可知，BglB酶在80℃保温30分钟后，就会失活；

由图1可知，当温度为60～70℃时，酶活性较高，而由图2可知70℃时保温30分钟，酶活性开始减弱，而60℃保温30分钟后酶活性基本不发生变化，由此可知为高效利用BglB酶降解纤维素，反应温度最好应控制在60℃，故选B。

（5）在bglB基因扩增过程中加入诱变剂实行诱变处理，相比于诱变剂直接处理嗜热土壤芽胞杆菌，针对性更强；

基因突变是不定向的；

因为PCR过程基因扩增即DNA复制快速实行，发生突变后可实行快速积累，进而便于筛选；

基因突变可能导致氨基酸数目的改变，如突变后的密码子变为终止密码子，可导致蛋白质合成提前终止，进而导致氨基酸数目变少。

3．（2019·

浙江卷）下面是关于固定化酶和细菌培养实验的问题。

（1）某兴趣小组欲利用固定化酶实行酶解淀粉的实验，分组见下表。

组别

固定化酶柱长度（cm）

淀粉溶液的流速（mL·

min－1）

甲

10

0.3

乙

0.5

丙

15

丁

将吸附了α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到固定化酶柱中，然后取一定量的流出液实行KII2检测。

若流出液呈红色，表明有____________生成；

若各组表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，实行以下实验。

将一定量的污水样品实行浓度梯度稀释。

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，经培养后实行计数。

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实行计数时，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

（1）未吸附的α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

（2）酶柱长度和流速决定了反应时间的长短，A项错误。

流速过快则反应不够充分，则流出液中含有淀粉，B项准确。

实验的自变量是酶柱长度和流速，所以每组实验的淀粉浓度应相同，C项准确。

pH大小会影响酶的活性，所以对实验结果会有影响，D项准确。

（3）要检测污水中的细菌数，可采用稀释涂布分离法实行操作，操作过程需注意消毒和灭菌处理，实验中需要设计一个空白对照。

（4）计数统计的是合理处理的稀释样品，计算其培养基上的菌落数，不是细菌数。

1.下列关于果胶酶在果汁生产中的作用实验中的操作，错误的是（）

A.用橙子做本课题实验，应去掉橙皮

B.用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸实行pH调节

C.为了使果胶酶能够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物

D.制作苹果泥时，可先将苹果切成小块放入榨汁机中

【解析】用橙子做果胶酶在果汁生产中的作用实验时，不必去掉橙皮，A错误；

在探究不同pH对果胶酶活性的影响时，用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸实行pH调节，B准确；

在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物，C准确；

制作苹果泥时，可先将苹果切成小块放入榨汁机中，加入适量的水后再实行搅拌，D准确。

【答案】A

2.在现代生物科技中经常利用酶的特性来达到目的。

下列酶的特性利用准确的是（）

A.特定双链DNA序列经限制性核酸内切酶切割后形成了互补的黏性末端

B.果胶酶是一类酶的总称，能将果胶分解使得浑浊的果汁变得澄清

C.动植物组织经胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理成为单个细胞后才能实行培养

D.引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后Taq酶能从引物5′端开始延伸DNA链

3.下列关于酶和细胞的固定化研究及应用的叙述，准确的是（）

A.用海藻酸钠固定酵母细胞的方法属于物理吸附法

B.用化学结合法固定化酶不会对其活性产生影响

C.固定化酶和固定化细胞催化反应的底物都能够是大分子

D.固定化酶和固定化细胞都可反复使用，催化反应的速率会受环境影响

【解析】用海藻酸钠固定酵母细胞的方法属于包埋法；

用化学结合法固定化酶可能会对其活性产生影响；

固定化细胞催化的反应一般在细胞内实行，大分子物质不易进入细胞，所以不适合催化大分子底物；

固定化酶和固定化细胞可反复使用，但环境因素会影响其催化效果。

4.某一实验小组欲通过制备固定化酵母细胞实行葡萄糖溶液的发酵实验，装置如图所示，以下叙述不准确的是（）

A.图中标号a、b的名称分别为固定化酵母细胞、反应柱

B.实验过程一定要在无菌条件下实行

C.装置中长导管的作用是释放CO2，防止空气（杂菌）进入反应柱

D.为了效果明显，应从上端漏斗中加入高浓度的反应液

【解析】选项B准确，为使该实验中所用到的固定化酵母细胞能够被反复利用，实验过程一定要在无菌条件下实行；

选项C准确，装置的导管长且弯曲，其作用是释放CO2，防止空气（杂菌）进入反应柱；

选项D不准确，从上端漏斗中加入的反应液的浓度不能过高，因为浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡。

5.酶工程是现代生物工程的重要组成部分。

下列相关酶的应用的叙述准确的是（）

A.酶能够用包埋法固定化，而细胞可用物理吸附法固定化

B.温度和pH对酶的活性影响很大，但因酶具有高效性，所以酶浓度对酶促反应影响不大

C.固定化酶能够被反复利用，但其外包裹物会影响酶与反应物的接触，从而降低反应效率

D.加酶洗衣粉中的酶多是氧化还原酶

6.高温淀粉酶在应用前，需要对该酶发挥作用的最佳温度范围实行测定。

下图中曲线①表示酶在各种温度下活性相对最高酶所占的百分比。

曲线②为酶的热稳定性数据，即将酶在不同温度下保温充足长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性而得到的数据。

下列相关叙述不准确的是（）

A.曲线①表明，当温度为80℃时，该酶活性最高

B.该酶发挥作用的最佳温度范围是60～70℃

C.曲线②上35℃数据点是在60～70℃时测得的

D.曲线②表明，该酶的热稳定性在70℃之后迅速下降

7.某学生为研究加酶洗衣粉的洗涤效果，设计了如下实验：

①制备不同洗衣粉含量的洗涤液②按下表设置实验③每只烧杯加入等量的洗涤液、相同的污染布料，并设置相同且适宜的浓度④以污染布料洗净所用的时间为实验结果。

下列实验结果预测及其分析，不准确的是（）

A.当洗衣粉含量为任一固定值时，都能发现酶的最适pH的估计值

B.当pH为任一固定值时，都能证明酶影响