高中生物第2部分酶的应用阶段整合提升浙科版.docx
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高中生物第2部分酶的应用阶段整合提升浙科版
第2部分酶的应用阶段整合提升
网络构建
一、探究酶的实验设计
1．思路
在保证无关变量相同的前提下，在一恒定温度下设置pH梯度，可确定酶催化作用的最适pH；在一恒定pH条件下，通过设置温度梯度，可确定酶催化作用的最适温度；在温度和pH都相同的条件下，通过设置酶的用量梯度可以确定酶的最适用量。
2．原则
对照原则、单一变量原则、平行重复原则。
其中的变量就是所研究的对象。
在分析实验问题时，要紧紧抓住研究变量，把其他可能影响实验结果的变量变为常量，才能保证对照实验结果的严密性和准确性。
3．生物探究实验中的各种变量及控制
（1）变量：
在实验中，变量是指可被操纵的特定因素或条件。
据其在实验中的作用，可分为两组：
①实验变量与反应变量：
实验变量，也称为自变量，指实验中实验者所操纵的因素或条件。
反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。
通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。
实验的目的在于获得和解释这种前因后果。
在本实验中，温度为实验变量，果汁的量为反应变量。
②无关变量与额外变量：
无关变量，也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验现象或实验结果的因素或条件。
额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化或结果。
显然，额外变量会对反应变量起干扰作用。
例如，上述实验中除实验变量温度以外，试管洁净程度、酶的新鲜程度、试剂溶液的剂量、实验操作程序、温度处理的时间长短等，都属于无关变量。
如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会对实验结果造成干扰，产生误差。
在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中的无关变量应完全相同，这样就会避免实验结果的差异是由无关变量引起的可能性，便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。
（2）严格控制无关变量（以上述实验为例）
①各实验组中苹果泥的用量和果胶酶的用量要严格控制相等。
②苹果泥和果胶酶混合之前，要进行恒温处理，并且处理时间不能太短。
③严格控制各实验组的pH、操作的程序等。
二、酶的应用及相关实验中实验注意事项
1．在“果汁中的果胶和果胶酶”实验中，教材所用的是苹果或山楂，也可根据当地情况及时令选择适宜的水果，如葡萄、杨梅或樱桃等，最好能与当时、当地的丰产水果吻合。
2．在“加酶洗衣粉的使用条件和效果”实验中，由于市售的加酶洗衣粉品牌不同，厂家不同，所含酶的种类与含量也不同，教师选购时，可选多种品牌，让学生在实验前先分析洗衣粉袋上的说明再决定使用的类型。
也可结合一些洗衣粉的电视广告，通过实验验证，培养学生的鉴别能力。
棉布上的污渍必须要放置1天以上。
污渍的类型如果由学生自己制作与确定，更好。
3．在“α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”实验中，“酶的固定化”最好不要由教师代做，应让学生自己制作，让学生直接观察与感受固定前后石英砂的变化。
形成固定化酶柱后，要求学生除去未吸附的游离α-淀粉酶，并检测固定化酶柱中流出液中是否还有α-淀粉酶存在，通过这个过程，可使学生更好地理解酶的固定化。
当实验结束后，对固定化酶柱要进行洗涤并冷藏，过一段时间，应该让学生重做实验，以测定固定化酶的有效性。
1．（2015·浙江自选节选）某工厂为了生产耐高温植酸酶饲料添加剂，开展了产该酶菌株的筛选、酶的固定化及其特性分析研究，其流程如下图所示。
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请回答：
（1）在合适条件下，将提纯的植酸酶与海藻酸钠混合后，滴加到一定浓度的钙离子溶液中，使液滴形成凝胶固体小球。
该过程是对酶进行________。
A．吸附B．包埋
C．装柱D．洗涤
（2）温度与植酸酶相对酶活性的关系如图所示。
下列叙述错误的是________。
A．测试温度中，固定化与非固定化植酸酶的最适温度分别为60℃和45℃
B．测试温度范围内，固定化植酸酶的相对酶活性波动低于非固定化植酸酶
C．固定化与非固定化植酸酶相比，相对酶活性在80%以上时的温度范围较宽
D．65℃时固定化与非固定化植酸酶的相对酶活性因蛋白质变性而位于最低点
【解析】
（1）海藻酸钠微溶于水，易形成凝胶，提纯的植酸酶被海藻酸钠固定化后可反复使用，这种固定化酶的方法属于包埋法。
（2）观察图像可知，65℃时固定化植酸酶的相对酶活性仍在80%以上，并没有位于最低点，而蛋白质变性会导致酶失活，即相对酶活性为0，D项错误；A、B、C三项叙述均与图中信息相吻合。
【答案】
（1）B
（2）D
2．（2014·浙江自选）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
10
0.5
丙
15
0.3
丁
15
0.5
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
【解析】
（1）利用固定化酶进行酶解淀粉的实验时，先要将酶固定化。
此题中利用石英砂吸附α 淀粉酶，装入固定化酶柱时有些酶没有完全吸附在石英砂上，需用蒸馏水充分洗涤固定化酶柱，以除去未吸附的游离的α 淀粉酶。
α 淀粉酶可使淀粉水解成糊精，如果用淀粉指示剂（KI I2）检测糊精，则呈现红色。
酶的量不同，水解的效果也不同，丙组固定化酶柱的长度较长，其固定化酶的总量较多，且柱中淀粉溶液的流速也较慢，反应充分，故产物浓度高，颜色最深。
（2）A项，固定化酶柱的长度决定了酶的含量，反应是否充分与淀粉溶液的流速有关，从而决定了产物的浓度。
B项，如果淀粉溶液的流速过快，则淀粉与酶接触不充分，从而使淀粉不能被充分水解。
C项，各组淀粉溶液的浓度是实验的无关变量，故各组实验所用的淀粉溶液浓度应该相同。
D项，温度、pH会影响酶的活性，从而对实验结果造成影响。
（3）细菌的分离与计数常用涂布平板法，即用玻璃刮刀将一定体积的稀释液涂布到固体平面培养基上。
玻璃刮刀在使用前需进行灭菌处理，即将其浸入体积分数为70%的酒精中，随后取出放在酒精灯火焰上灼烧，冷却后待用。
为排除其他因素的影响，提高实验的可信度，实验中要设置空白对照。
（4）将菌液涂布到固体平面培养基上后，倒置放在恒温箱中培养，培养一段时间后，统计菌落数。
当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，这样通过统计菌落数就可估算出待测样品的细菌数目，所以要选择合理稀释度的样品。
【答案】
（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
3．某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。
请回答：
（1）图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是________。
黑曲霉提取液中含有的________可水解果胶，从而使果汁澄清。
固定化柱中填充的石英砂通过________方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去____________________________________________________________。
（2）实验中，操作流程A和B的先后次序为________。
在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速调节阀是______。
要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶，可取一定量的果汁与等量的________混合，如果出现________现象，说明果胶还没有被完全水解。
为使果胶完全水解，应将流速调________。
（3）实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被________使用。
【解析】
（1）微生物黑曲霉能够产生果胶酶，果胶酶能分解果胶使浑浊的苹果汁澄清。
石英砂能吸附果胶酶而将果胶酶固定化。
（2）应先将果胶酶固定化后，再用固定化的果胶酶使苹果汁澄清。
因此苹果汁澄清过程中，应关闭阀1。
果胶不溶于乙醇，因此可用乙醇鉴别果胶。
果汁与乙醇混合后，如果出现沉淀，说明果胶液被完全水解，应将阀3的流速调慢。
（3）低温不破坏酶的结构，低温环境中保存后的酶可重复使用。
【答案】
（1）消毒 果胶酶 吸附 未被固定的酶等
（2）AB 阀1 乙醇 浑浊（沉淀） 慢
（3）重复
综合测评
（二）
第二部分 酶的应用
（时间：
60分钟，满分：
100分）
一、选择题（每小题3分，共51分）
1．下列不是果胶酶成分的是（ ）
A．纤维素酶B．果胶分解酶
C．多聚半乳糖醛酸酶D．果胶甲酯酶
【解析】 果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括果胶分解酶、多聚半乳糖醛酸酶和果胶甲酯酶，而不包括纤维素酶。
但在生产上，果胶酶往往与纤维素酶、半纤维素酶配合使用，可降解细胞壁中的果胶和纤维素。
【答案】 A
2．在果汁生产中使用果胶酶的根本作用是（ ）
A．提高水果的出汁率并使果汁变得澄清
B．使大分子物质分解为小分子有机物便于人体吸收
C．解决人体不能利用纤维素的问题
D．进一步提高水果的营养价值
【解析】 果胶酶能水解果胶，瓦解细胞壁，因此可以提高水果的出汁率并使果汁变得澄清。
【答案】 A
3．加酶洗衣粉能够除去衣物上的奶渍和血渍，主要是因为它含有（ ）
A．脂肪酶B．蛋白酶
C．淀粉酶D．氧化酶
【解析】 奶渍和血渍的成分主要是蛋白质，所以应考虑是蛋白酶。
【答案】 B
4．复合加酶洗衣粉与单一加酶洗衣粉相比，洗涤效果会出现（ ）
A．前者大于后者B．前者小于后者
C．前者等于后者D．无法确定
【解析】 复合加酶洗衣粉因含有较多种类的酶，与单一加酶洗衣粉相比，其去污效果要好。
【答案】 A
5.嫩肉粉是以蛋白酶为主要成分的食品添加剂，就酶的作用特点而言，下列使用方法中最佳的是（ ）
A．炒肉的过程中加入
B．肉炒熟后起锅前加入
C．先用沸水溶解后与肉片混匀，炒熟
D．室温下与肉片混匀，放置一段时间，炒熟
【解析】 嫩肉粉的主要作用在于利用蛋白酶把肉中的弹性蛋白和胶原蛋白进行部分水解，使肉类制品口感达到嫩而不韧、味美鲜香的效果。
A、B和C项都有高温，会导致蛋白酶失活，D项在室温下酶的活性较强，放置一段时间，让蛋白酶有足够的作用时间，这样的效果最佳。
【答案】 D
6．下图是酶的几种固定方式示意图，其所采用的固定方法依次是（ ）
A．载体结合法、交联法、包埋法
B．交联法、吸附法、包埋法
C．包埋法、吸附法、交联法
D．包埋法、交联法、吸附法
【解析】 ①为包埋法，②为交联法，③为
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