高考生物讲义含试题答案解析酶的应用.docx

1、高考生物讲义含试题答案解析酶的应用第50讲酶的应用考纲要求考情分析命题趋势1酶在食品制造和洗涤等方面的应用2制备和应用固相化酶2017，江苏卷，17T,20T2016，江苏卷，29T2015，山东卷，35T2015，江苏卷，20T酶在生产生活中的应用在某些省份不属于考试范围，近五年来在新课标全国卷地区不曾出现，但也应加以关注，题型常以非选择题的形式考查影响果汁产量的物质及处理方法、探究影响果胶酶活性因素的实验分析、探究加酶洗衣粉的洗涤效果的分析等内容，着重考查学生的实验探究能力。固定化酶和固定化细胞技术在江苏高考中多有出现，但在有些省份不属于考试内容，复习中多关注考试说明分值：215分 考点一

2、酶在果汁生产、洗涤方面的应用1果胶酶的组成及作用：果胶酶包括_多聚半乳糖醛酸酶_、_果胶分解酶_和果胶酯酶，能使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，瓦解_植物细胞壁_和胞间层。2酶的活性及影响酶活性的因素1)酶的活性：指酶催化一定化学反应的能力，可用_反应速率_来表示。2)影响酶活性的因素：温度、pH和_酶的抑制剂_等条件都会影响酶的活性。3加酶洗衣粉和酶制剂：加酶洗衣粉是指含有_酶制剂_的洗衣粉，常用的酶制剂有四类：_蛋白酶_、脂肪酶、_淀粉酶_和纤维素酶。4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_蛋白质_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_甘油_脂肪酸_食

3、品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶淀粉_麦芽糖_葡萄糖_来自面条、巧克力等的污垢纤维素酶使_纤维_的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果棉纺织品的表面浮毛1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。1)果胶在果汁加工中影响出汁率，使果汁浑浊。)2)果胶酶是一种只能分解果胶的酶，这种酶同样具有专一性。)3)酶的活性是指一定条件下酶所催化的某一化学反应的反应速率。)4)影响酶活性的因素只有温度和pH。)5)棉纺品的表面浮毛用加了蛋白酶的洗衣粉洗涤，去浮毛效果最佳。)22014江苏卷)下列关于加酶洗衣粉的叙述，正确的是C)A高温易使酶失活，因此冷水洗涤去污效

4、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进作用C在pH低于70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解析温度过高酶容易失去活性，但是温度过低酶的活性降低，冷水洗涤去污效果应该比温水差；洗衣粉中的表面活性剂对碱性蛋白酶活性没有促进作用；碱性蛋白酶的最适宜pH是89，在pH低于70的自来水中，仍然能够起作用，只是与最适宜pH条件下相比作用较弱；洗衣粉中酶主要是通过使蛋白质等水解成可溶性的小分子的氨基酸或多肽等，使污迹容易从衣物上脱落。3果胶酶的作用底物是果胶，下列有关叙述正确的是A)A果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一B

5、果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖，使得浑浊的果汁变澄清C果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物D果胶酶就是果胶分解酶的简称解析果胶是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，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊；果胶酶能够将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，瓦解植物的细胞壁及胞间层，提高出汁率，并且使果汁变得澄清。 一酶在果汁生产、洗涤等方面的应用1探究影响果胶酶活性因素实验的分析1)实验原则：单一变量原则、对照性原则。严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。2)实验原理：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，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活

6、性大小成正比。3)实验流程制备果泥设置一系列具有梯度的pH和温度加入果胶酶反应一段时间过滤果汁4)分析：该实验的自变量是温度或pH，因变量是酶的活性，检测因变量是通过测定果汁的体积或比较澄清度来实现的。2探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：可在洗涤后比较污物的残留状况，如已消失、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：实验设计遵循的原则是对照原则和单一变量原则，如在探究普通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，其他条件完全一致；同时，普通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照。3)变量分析实验自变量因变量无

7、关变量探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果洗衣粉种类普通和加酶)洗涤效果水的用量，污物的量，实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例1 某同学用含有不同种类酶制剂的洗衣粉进行了如下实验。组别布料污染物水温A蛋白酶洗衣粉)66 cm蛋白膜40 B脂肪酶洗衣粉)66 cm蛋白膜40 C蛋白酶洗衣粉)66 cm淀粉膜40 请回答以下问题：1)该实验的目的是探究_酶的作用具有专一性_。该实验还应控制的无关变量有_洗衣粉的用量、污染程度、水质、水的pH等_。该实验中_A和B、A和C_分别构成两

8、组对照实验。2)该同学在实验过程中可通过观察_膜消失的时间长短_来判断酶的催化效率。3)蛋白酶洗衣粉的去污原理是_在蛋白酶催化作用下蛋白质的水解产物溶于水中_。4)大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护，这是因为_酶蛋白进入环境后容易被微生物分解，避免过多的磷进入水体，造成水体富营养化_。5)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质层层包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用，这是否应用了酶的固定化技术并说明理由。_否。加酶洗衣粉中的酶没有固定在不溶于水的载体上，也不能重复使用_。解析1)分析表格可知，该实验的自变量有两个，即酶的种类、污染物的种类，因变量为污染物

9、是否消失，无关变量为洗衣粉的用量、污染程度、水质、水的pH等。所以该实验的目的是探究酶的作用具有专一性；根据探究实验的对照原则和单一变量原则可知，该实验中A与B、A与C构成两组对照实验。2)该实验可根据膜消失时间的长短来判断酶的催化效率，即膜消失的时间越短，说明酶的催化效率越高。3)蛋白酶能够催化污垢中的蛋白质水解，水解产物溶于水中，达到去污效果。4)加酶洗衣粉中酶的化学本质是蛋白质，其进入环境后容易被微生物分解，大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，可以避免过多的磷进入水体，造成水体富营养化，有利于生态环境保护。5)加酶洗衣粉中的酶没有固定在不溶于水的载体上，不能重复利用，因此加酶洗衣粉中的

10、酶不是固定化酶。例1 2015海南卷)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。该实验温度设计的不足之处有_和_。3)某同学取5组试管AE)分别加入等量的同种果泥，在A、

11、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出汁量，E组设计_填“能”或“不能”)达到目的，其原因是_。答题送检来自阅卷名师报告错误致错原因扣分1)考生语言组织不准确，没有突出“酶的活性”42)考生综合分析能力不足33)考生不能准确摄取题干信息，从而产生错误答案3解析 1)利用不同来源的果胶酶处理果泥，检测各组出汁量，

12、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2070 范围内，每隔5 进行梯度设计。显然题中温度设置过低，温度梯度设置不均。3)本实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，AE组都应加入等量缓冲溶液。规范答题 除注明外，每空3分)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)未加入缓冲液其他合理答案也给分)1果胶酶能分解果胶等物质，澄清果蔬饮料，在食品加工业中有着广泛的应用。某兴趣小组的同学对三种不同品牌的果胶酶制剂制剂中果胶酶浓度相同)进行了探究，其实验设

13、计及实验结果如下表所示。分组蒸馏水mL)缓冲液mL)果汁mL)果胶酶制剂mL)果汁浑浊程度甲乙丙1225200222502032250024X25000Y注：“”越多表示果汁越浑浊。)1)表中X所代表的数值应为_4_，Y的果汁浑浊程度应表示为_或多于)_用若干个“”表示)。2)除了观察果汁浑浊程度外，还可以通过检测_反应物或果胶、半乳糖醛酸、生成物、产物)_的变化量来判断不同品牌果胶酶制剂的效果。若使用该方法，相关物质变化量最大的是_1_组。3)微生物是生产果胶酶的优良生物资源。分离和筛选能产生果胶酶的微生物，使用的培养基应以_果胶_为唯一碳源；如需进一步纯化果胶酶，可根据果胶酶分子的_形状和

14、大小或所带电荷性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等)_至少写出两点)等特性进行分离提纯。由于果胶酶的活性容易受到外界环境因素的干扰，所以应利用_固定化酶或固定化细胞)_技术。 考点二固定化酶和固定化细胞1固定化酶1)应用实例果糖生产：_葡萄糖异构酶_将葡萄糖转化为果糖。2)固定化酶技术：将酶固定在颗粒状的载体上，再将酶颗粒装到反应柱内，反应柱底端的孔应满足_酶颗粒_无法通过而_反应溶液_可以自由通过。2固定化细胞技术1)概念：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。2)方法：_包埋_法、化学结合法和_物理吸附_法。3)制备固定化酵母细胞的操作流程：酵母细胞的_活化_配

15、制005 mol/L CaCl2溶液配制_海藻酸钠_溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合固定化酵母细胞冲洗发酵。直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较直接使用酶固定化酶固定化细胞制作方法化学结合法固定化、物理吸附法固定化包埋法固定化是否需要营养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)小分子物质缺点对环境条件非常敏感，易失活；难回收，成本高，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、低污染既能与反应物接触，又能与产物分离可以重复利用成本低、操作容易1判断正误，正确的画“”，

16、错误的画“”。1)一般来说，酶更适合用包埋法固定化，细胞更适合用化学结合和物理吸附法固定化。)2)海藻酸钠溶液浓度越高，形成凝胶珠越容易，包埋的酵母细胞数量越多。)3)化学法固定化酶或固定化细胞是利用氢键的作用力将酶分子或细胞相互连接起来。)2下列关于酶的应用的说法中，合理的是B)A使用加酶洗衣粉先用热水浸泡洗衣粉和衣物，洗涤效果好B污渍成分比较复杂时应选用复合酶洗衣粉，以减少用量C加酶洗衣粉中的酶制剂需用特定材料包裹，属于固定化酶D固定化酶可以反复使用，且固定化后不会影响酶的催化活性解析热水浸泡会使酶失活，从而降低加酶洗衣粉的洗涤效果，A项错误；复合酶洗衣粉中有多种酶，因酶具有专一性，所以污

17、渍成分复杂时选用复合酶洗衣粉较好，B项正确；特定材料包裹酶是避免酶在不良环境中失活，不属于固定化酶，C项错误；通过化学结合法等方法固定酶会影响其催化活性，D项错误。3下列有关固定化酶和固定化酵母细胞的叙述，错误的是C)A反应底物和产物的浓度对固定化酶的活性有影响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，可以反复使用D固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显解析尿糖试纸由于使用后不能将反应物和酶分开，故不能再次使用，C项错误。 一酵母细胞的固定化方法例1 为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如

18、下图。请回答：1)与利用游离酵母生产啤酒相比，利用固定化酵母的优点有_可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等意思对即可)_。2)本实验结果表明，随氯化钙浓度的增大，凝胶珠机械强度_增大_。3)结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为_20_molL1_。当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度升高，酒精度下降，发酵受到影响，原因是_凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部_。4)用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞，溶解海藻酸钠时最好采用_小火或间断加热_的方法，以防发生焦糊。熔化好的海藻酸钠溶液应_冷却至室温_后，再与已活化的酵母细胞充分混合。若海藻酸钠浓度过低，会导致_酵母细胞从颗粒中

19、漏出_，固定效果大大降低。解析 1)与游离酵母相比，固定化酵母细胞既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以反复利用。因此利用固定化酵母细胞既可以降低生产成本，又能提高产品的质量。2)由图中曲线可知，氯化钙浓度增大，凝胶珠完整率增加，由此推测凝胶珠机械强度随氯化钙浓度增大而增大。3)由图中曲线可知，氯化钙浓度为20 molL1时，酒精度最高，说明氯化钙浓度为20 molL1时，制备的凝胶珠最有利于发酵。当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度高，酒精度低，说明不利于酒精发酵，原因可能是凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部。4)溶解海藻酸钠时易发生焦糊，因此加热时必须用小火或间断加热。溶化

20、好的海藻酸钠应冷却至室温后再加入活化的酵母细胞，否则将杀死酵母细胞。若海藻酸钠浓度过低，会导致酵母细胞从颗粒中漏出，固定效果大大降低。例1 2015山东卷)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

21、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。答题送检来自阅卷名师报告错误致错原因扣分1)考生常将“选择培养基”答成“筛选培养基”23)考生没有掌握电泳法的检测原理24)考生将“酶活力”答成“酶的吸附量”2解析 1)产乳糖酶的微生物可以利用乳糖，故宜选用以乳糖作为唯一碳源的培养基筛选获得产乳糖酶的微生物，这类培养基是选择培养基。培养基中常用琼脂作为凝固剂。2)接种环常用灼烧灭菌法进行灭菌。3)电泳法检测蛋白质分子量大小的原理是电荷相同的蛋白质，分子量越小，其电泳速度越快。4)酶的固定化方法有化学结合法、包埋法和物理吸附法等。固定化酶的活性越高，其应用价值越大，故

22、可通过检测固定化酶的活性确定其应用价值。规范答题 除注明外，每空2分)1)乳糖1分)凝固剂选择培养基2)灼烧1分)3)小4)酶)活性或酶)活力包埋法1分)物理吸附法两空可颠倒)1分)1下图为制备固定化酵母细胞用于葡萄酒和葡萄醋生产的流程图。1)本实验采用的包埋法，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是_酶分子很小、容易从包埋材料中漏出_。实验过程中用CaCl2溶液处理的目的是_Ca2_与海藻酸钠反应形成不溶于水的凝胶珠_。2)在利用葡萄酒制作葡萄醋时，除控制好温度等条件外，还要注意控制气体条件，因为醋酸菌是_好氧_填“好氧”“厌氧”或“兼性厌氧”)型细菌。3)为筛选出能高效利用淀粉的转基因酿酒酵

23、母菌，将该工程菌接种在_淀粉作为唯一碳源_的固体平板培养基上，培养一定时间后，加入碘液，选择_透明圈大_的菌落进一步纯化培养。12017江苏卷)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C)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解析要得出A项结论，使用的洗衣粉类型应相同，故A项错误；要得出B项结论，使用的污布类型应相同，故B项错误；污布类型2和3中使用洗衣粉类型和用量相同，单一变量是对污布的去污力，故C项正

24、确；实验中没有加大同种酶用量的对照实验，故D项错误。22017江苏卷)下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是A)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解析活化的目的是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态，故A项正确；配制CaCl2溶液时不需要加热，故B项错误；将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液中后，等凝胶珠形成30分钟后取出，故C项错误；海藻酸钠溶液浓度过低时，凝胶珠呈白色，故D项错误。32016

25、江苏卷)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，流程及结果如下。请回答下列问题：1)实验中的海藻酸钠作用是_包埋绿球藻或包埋剂)_，CaCl2的作用是_与海藻酸钠反应形成凝胶球或凝固剂)_。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_培养液或生理盐水)_洗涤。图1中10% 海藻酸钠组培养24 h后，移去凝胶球，溶液呈绿色，原因是_海藻酸钠浓度过低或凝胶球孔径过大)_。3)为探索固定化藻对含Zn2污水的净化作用，应选用浓度为_20%_海藻酸钠制备凝胶球。4)图2中空白凝胶球组Zn2浓度下降

26、的原因是_凝胶吸附Zn2_。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_绿球藻生长繁殖)速度快_；7296 h间Zn2浓度下降速度较慢的原因有_绿球藻生长增殖)速度慢，溶液中Zn2浓度较低_。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)利用培养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。10%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，原因是制备凝胶球时，使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，

27、当海藻酸钠浓度为20%时，固定化的绿球藻数量最多，故探索固定化藻对含Zn2污水的净化作用，应选用浓度为20%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，固定化藻的实验组2448 h 间绿球藻数量增加快，而7296 h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原因。课时达标第50讲1根据材料回答下列有关问题：某大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂使酶相互连接)，用海藻酸钠来包埋小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果。注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，

28、包括酶的活性和酶的数量)1)从图1可以看出，固定化小麦酯酶比游离的小麦酯酶对温度变化的适应性更_强_。2)从图2可以看出，海藻酸钠浓度为_3%_时，小麦酯酶活力最强。当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是_酶的数量不足_。某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下：活化酵母细胞：称取定量干酵母与定量蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化；配制CaCl2溶液：将无水CaCl2溶解在定量蒸馏水中，配制成一定浓度的CaCl2溶液；配制海藻酸钠溶液：将定量的海藻酸钠直接溶解在定量的蒸馏水或无菌水中，配制成溶液；海藻酸钠溶液和酵母细胞混合：将活化的酵母细胞迅速加入刚配制成的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混合均匀；固定化酵母细胞：用注射器以恒定的速度缓慢地将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察凝胶珠形成。1)请你改正其中两处错误的操作：第一处：_配制海藻酸钠溶液时应小火或间断加热至完全溶化_；第二处：_海藻酸钠溶液应冷却至室温后再加入酵母细胞_。2)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，目的是_让凝胶珠形成稳定的结构_。3)如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度_过低_填“过低”或“过高”)。2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已知糊精遇KII2