复习与测试教案和课堂实录

酶的研究与应用

练习1 1．（2016·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试验，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

，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

的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24~48 h间Zn2+浓度下降速度较快的主要原因是

；72~96 h间Zn2+浓度下降速度较慢的原因有

。

2．工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞的细胞壁以提高出汁率。为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如下图所示的实验：

①

将果胶酶与苹果泥分装于不同的试管，在10 ℃水浴中恒温处理10 min(如图中A)。

②

将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10 ℃水浴中恒温处理10 min(如图中B)。

③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图中C)。

④在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：

温度/℃

果汁量/mL 10 8 20 13 30 15 40 25 50 15 60 12 70 11 80 10 根据上述实验，请分析并回答下列问题：

（1）果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中_________的水解。

（2）实验步骤①的目的是_______________________________。

（3）实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使_____________________，以减少实验误差。

（4）实验结果表明，在上述8组实验中，当温度为________时果汁量最多，此时果胶酶的活性________。当温度再升高时，果汁量降低，说明_________________________。

（5）能不能确定该温度就是果胶酶的最适温度？如果不能，请设计出进一步探究果胶酶的最适温度的实验方案：_________________________________________________。

3．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____%。

（2）下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的实验记录，请据表回答问题。

洗涤物

脸盆编号

(等量) 1 2 3 4 油污布

油污布

油污布

油污布

温度

45℃

45℃

5℃

5℃

(等量) 加酶

普通

加酶

普通

2L 2L 2L 2L 洗涤

洗衣粉

水量

时间

4min 7min 9min 8min 洗净所需

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7 min，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，请写出两项提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施：

__________________________。

（5）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___________________。

4．固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业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)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，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，包括酶活性和酶的数量)，分析回答：

（1）从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图所示结果可以得出的结论是____________________________________________________________。

（2）乙图曲线表明浓度为________的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是________________________________。

（3）固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用________次，之后酶活力明显下降。

（4）固定小麦酯酶不采用海藻酸钠直接包埋，同时用戊二醛作交联剂，这是因为__________________。

5．草莓汁酸甜适口，深受大众喜爱，加工草莓汁时，草莓中的果胶易导致果汁浑浊，影响品质，为探究制作果汁的最佳条件，研究人员进行了实验，结果如下表所示。

组别

1 2 3 4 5 请回答：

（1）草莓细胞中，去掉果胶，会使植物组织变得松散，这是因为果胶具有______________的作用。果果胶酶用(mL/kg) 0.025 0.035 0.035 0.045 0.045 pH 2.5 4.5 2.5 3.5 2.5 温度(℃) 35 35 45 35 55 草莓汁透光(％) 24.55 96.47 22.70 96.47 13.12

胶酶通过________作用促进果胶的水解反应，使草莓细胞彼此容易分开。

（2）生产过程中，既可获得澄清度高的草莓汁，又可减少酶的用量，降低成本的条件组合是第_______组。为测定该组条件下处理后的草莓汁中是否还有果胶，可取一定量的草莓汁与等量的_______________混合。

（3）果胶酶可从某些微生物如______________中提取，为提高生产效率，可将此酶固定在适宜介质上制成___________________。

（4）在合适条件下，将果胶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

酶的研究与应用

练习1参考答案

1.（1）包埋绿球藻（包埋剂）

与海藻酸钠反应形成形成凝胶球（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）凝胶球吸附Zn2+

绿球藻生长（增殖）速度快

绿球藻生长（增殖）速度减慢，溶液中Zn2+浓度较低

2.（1）果胶

（2）使果胶酶与苹果泥处于同一温度条件下

（3）酶和反应物(果胶)充分地接触

（4）40 ℃

相对最强

温度升高，降低了酶的活性

（5）不能。可以再设置多套装置，以40 ℃为中心，以更小的温差(如0.5 ℃)测量在更小温度范围内的果汁的产生量，果汁的产量对应最高的温度更接近酶的最适宜温度

3.（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（或酶的活性低）

（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) （5）酶可被分解，又避免水体富营养化

4.（1）固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强且应用范围较广

（2）3%

海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足

（3）3 （4）直接包埋不紧密，酶分子容易漏出

5.（1）将植物细胞粘合在一起

催化

（2）2

95%乙醇

（3）黑曲霉（或苹果青霉）

固定化酶

（4）B

酶的研究与应用

练习2

1．酶是生物体内细胞合成的生物催化剂，没有酶，生物体内的几乎所有代谢反应都不能进行。随着生物科学技术的发展，酶已经走出实验室，走进人们的生产和生活。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，也使得浑浊的果汁变得更加澄清。请回答下列有关酶的问题：

（1）每当到了丰收的季节，苹果堆满了仓库，如果交通不便，就会有很多苹果因保存不当或不能及时运出，而渐渐腐烂变质，苹果腐烂的原因是：

①____________________________________________________________；

②____________________________________________________________。

其中能使苹果腐烂的微生物的同化作用类型是______，为了减少损失，提高产品的经济效益，人们想到了榨取果汁，要想使果汁尽可能多的榨出来，应加入果胶酶，在该物质的作用下，果胶分解成可溶性的________。

（2）探究温度对果胶酶活性影响的实验步骤：

a．用搅拌器制苹果泥，并适量且等量注入到6支试管中，同时另取6支试管各注入适量且等量的果胶酶溶液；

b．取6个烧杯分别编号1、2、3、4、5、6，依次注入适量30 °C、35 °C、40 °C、45 °C、50 °C、55 °C的水，恒温水浴；

c．每一烧杯中分别放入装有等量苹果泥和果胶酶的试管，在不同温度下保温3 min；

d．将各组烧杯中试管内的苹果泥和果胶酶混合均匀，振荡试管，反应一段时间；

e．过滤，比较获得苹果汁的体积。

①c中将分别装在不同试管中的苹果泥和果胶酶恒温处理的目的是________________________。

②有人认为该实验缺乏对照，应补充一组苹果汁和蒸馏水相混合的实验，你认为有没有必要？___。

③

若继续探究果胶酶的最适用量，则在实验过程中温度、________等因素应保持不变(列举两个)。

（3）由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量较大的酶制剂之一，若通过固定化霉菌细胞生产果胶酶，则在配制海藻酸钠溶液时，要注意_______________，否则可能出现焦糊。固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是____________________________________。

（4）加酶洗衣粉中应用最广泛、效果最明显的是________酶和________酶，其中前者能将血渍、奶渍等含有的________水解成_________，使污渍容易脱落。同样后者可将脂肪水解成________和________。

（5）使用加酶洗衣粉清洗衣物时，需要注意的问题有(多选)________。

A．应该用温水来溶化加酶洗衣粉

B．用来溶化加酶洗衣粉的清水的pH越接近中性效果越好

C．最好先把衣物放在含有加酶洗衣粉的水中浸泡片刻

D．加酶洗衣粉一般只适宜用于清洗化纤衣物

2．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，其实验设计及实验结果如下表所示。

蒸馏水

分组

(mL)1 2 3 4 2 2 2 X 来源:Z+xx+k.Com]缓冲液

(mL) 2 2 2 2 果汁

(mL)5 5 5 5 来源学科网ZXXK]果胶酶制剂(mL)

甲

2 0 0 0 乙

0 2 0 0 丙

0 0 2 0 果汁浑来源:Z_xx_k.Com]

浊程度

＋

＋＋＋

＋＋

Y 注：“＋”越多表示果汁越浑浊。

(1)表中X所代表的数值应为________，Y的果汁浑浊程度应表示为________(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________________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________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________为唯一碳源；如需进一步纯化果胶酶，可根据果胶酶分子的__________________(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____________技术减少影响从而保护酶的活性。

3．葡萄收获的季节性较强，并且不易运输，易造成积压，腐烂变质。为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将其加工制作成果汁、果酒、果醋等。下面是简单的生产流程图，结合所学知识回答下列问题。

(1)果胶酶的使用过程①中，需要对酶的活性、酶的用量进行研究。在甲、乙两条曲线中，果胶酶活性受环境因素影响的变化曲线是________；乙曲线中纵轴还可以用________________来表示。自变量X可以代表________；自变量Y可以代表________。

(2)果胶酶的最适用量是上图中的________点对应的量。

(3)③→⑤过程中不用灭菌一般也不会受到杂菌的污染，原因是__________________________________。

(4)果酒和果醋的制作过程相比，从发酵条件来看，二者不同之处是_________________________________。

4．生物技术的迅速发展，给社会带来了巨大的经济效益，受到社会的广泛重视，请回答下列生物技术方面的问题：

(1)天然植物色素对人体健康没有危害，作为添加剂大大丰富了人们的生活。实验室提取植物色素常用的方法是________法；植物芳香油主要通过________法获得。

(2)纤维素可用来生产乙醇燃料，有些微生物能合成________分解纤维素，从土壤中分离此类微生物时需向培养基中加入纤维素粉作为________，这种培养基属于________。

(3)在制备固定化酵母细胞的过程中，溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温，才能加入已活化的酵母菌，目的是________________。如果在CaCl2溶液中形成的凝胶珠颜色过浅，说明_____________。

(4)微生物培养过程中，获得纯培养物的关键是___________，其中对培养皿进行灭菌常用的方法是________。

5. 为研究豌豆种子萌发过程中胚内α－淀粉酶的有关性质以及其最佳固定效果，科研人员利用固定化技术进行了有关实验，部分研究结果如图1、图2所示。请分析回答：

(1)酶的活力或酶反应速度是指酶催化一定化学反应的能力或速度，其大小可用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或________来表示。

(2)从图1可以看出，海藻酸钠浓度约为________时α－淀粉酶活力最高。当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是________。

(3)若图2中的甲乙两曲线表示的是固定化酶或固定化细胞时，酶或细胞重复利用的次数，则表示固定化细胞的曲线应该是________。

6．（2016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可以影响酶的活性，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。

7．在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，人们又发明了固定化酶和固定化细胞技术。请回答下列有关固定化酶和固定化细胞方面的问题：

（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，固定化细胞固定的是________________。

（2）制备固定化酵母细胞常用的包埋材料是____________，使用了如图所示的方法[

]_______（填图号及名称）。

（3）酶活性一般用酶催化某一化学反应的速率来表示。在酶活性测定过程中，酶促反应速率用单位时间内或单位体积中______来表示。

（4）使用纤维素酶和化学方法都能分解纤维素，请指出使用酶处理的优点：____________________。

（5）为什么一般不能用加酶洗衣粉洗涤丝绸及羊毛衣物？____________。

酶的研究与应用

练习2

1.（1）①无氧呼吸产生酒精使细胞死亡

②微生物浸染

异养型

半乳糖醛酸

（2）①保证底物和酶在混合时的温度是相同的

②没有

③pH、苹果泥含量

（3）加热时用小火或间断加热

细胞体积大，不易从包埋材料中漏出

（4）碱性蛋白

碱性脂肪

蛋白质

氨基酸或小分子的肽

甘油

脂肪酸

（5）ABC 2.(1)4

＋＋＋＋(或多于＋＋＋＋) (2)反应物(或“果胶”“半乳糖醛酸”“生成物”“产物”)

1 (3)果胶

形状和大小(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)

固定化酶(或固定化细胞) 3.(1)甲

过滤得到的果汁体积

温度、pH等

果胶酶的浓度(或用量) (2)B (3)培养液中缺氧环境及酵母菌产生的酒精能抑制绝大多数细菌的生长繁殖

(4)酒精发酵需要厌氧条件，醋酸发酵需要充足的氧气

4.(1)萃取

蒸馏

(2)纤维素酶

唯一碳源

选择培养基

(3)防止高温杀死酵母菌

固定的酵母菌细胞数目较少(或海藻酸钠的浓度偏低) (4)防止外来杂菌的污染(无菌技术)

干热灭菌法

5.(1)产物的增加量

(2)2%

酶的数量不足

(3)乙

6.（1）开水使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗

蛋白酶丙

碱性条件下只有蛋白酶丙有活性

（2）不合理

蛋白酶会降解脂肪酶

（3）羧基和氨基

7.（1）酶即能与反应物接触，又容易与产物分离，且能反复利用

多酶系统（一系列、多种酶）

（2）海藻酸钠

C包埋法

（3）反应物的减少量或产物的增加量

（4）处理效率高、反应条件温和、不污染环境、成本低

（5）洗衣粉中的蛋白酶会将丝绸及羊毛衣物中的蛋白质成分水解，损坏衣物