《高三生物第一轮复习 专题3 植物组织培养和酶的应用课件 新人教版选修1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三生物第一轮复习 专题3 植物组织培养和酶的应用课件 新人教版选修1.ppt（98页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题3植物组织培养和酶的应用考考纲纲考情考情三年三年1515考高考指数：考高考指数：1.1.植物的植物的组织组织培养培养2.2.酶酶在食品制造和洗在食品制造和洗涤涤等方面的等方面的应应用用3.3.固定化固定化酶酶的制的制备备和和应应用用三年三年考考题题20142014年年(5(5考考) )：山：山东东T35T35，江，江苏苏T18T18、T29T29，广，广东东T29T29，浙江自，浙江自选选T17T1720132013年年(5(5考考) )：江：江苏苏T6T6，浙江自，浙江自选选T17T17，海南，海南T30T30，四川，四川T4T4，重，重庆庆T5T520122012年年(5(5考考) )
2、：新：新课标课标全国卷全国卷T39T39，山，山东东T34T34，江，江苏苏T16T16、T17T17，广，广东东T29T29考情考情播播报报1.1.考考查查内容：主要考内容：主要考查查植物植物组织组织培养、培养、酶酶在食品制造和洗在食品制造和洗涤涤等方面的等方面的应应用及影响用及影响酶酶活性的因素、固定化活性的因素、固定化酶酶和固定化和固定化细细胞的胞的应应用及注意事用及注意事项项。2.2.考考查查方式：通常以植物方式：通常以植物组织组织培养、培养、酶酶的生的生产产、纯纯化等知化等知识联识联系微生物的培养与系微生物的培养与应应用、用、DNADNA和蛋白和蛋白质质技技术术等内容等内容综综合合考
3、考查处查处理理问题问题的能力。的能力。3.3.考考查题查题型：江型：江苏苏生物生物单单科卷中多以科卷中多以选择题选择题的形式出的形式出现现，广广东东、四川卷中以、四川卷中以选择题选择题的个的个别选项别选项的形式出的形式出现现，其他省，其他省份的理科份的理科综综合卷多以一道非合卷多以一道非选择题选择题的形式出的形式出现现，属中低档，属中低档题题。【知【知识识梳理】梳理】一、植物的一、植物的组织组织培养技培养技术术1.1.植物植物组织组织培养的基本培养的基本过过程：程： 2.2.植物植物细细胞全能性表达的条件：胞全能性表达的条件：(1)(1)离体状离体状态态。(2)(2)适宜的适宜的营营养物养物质
4、质：_、_等无机等无机营营养和有机养和有机营营养。养。(3)(3)植物激素：植物激素：_。(4)(4)适宜的适宜的环环境条件：境条件：_、_和光照等条件。和光照等条件。(5)(5)无菌条件。无菌条件。 大量元素大量元素微量元素微量元素生生长长素、素、细细胞分裂素胞分裂素温度温度pHpH3.3.菊花的菊花的组织组织培养：培养：(1)(1)影响因素：影响因素：_的的选择选择，_的成分和其他因素。的成分和其他因素。(2)(2)操作步操作步骤骤：制：制备备_固体培养基固体培养基外植体消毒外植体消毒_培养培养_栽培。栽培。材料材料培养基培养基MSMS接种接种移栽移栽4.4.月季的花月季的花药药培养：培养
5、：(1)(1)被子植物花粉被子植物花粉发发育的育的过过程：程： 单单核居中核居中单单核靠核靠边边双核双核减数减数有有丝丝(2)(2)产产生花粉植株的途径。生花粉植株的途径。胚状体胚状体愈愈伤组织伤组织再分化再分化丛丛芽芽脱分化脱分化二、果胶酶在果汁生产中的作用二、果胶酶在果汁生产中的作用1.1.果胶酶果胶酶 二、果胶酶在果汁生产中的作用二、果胶酶在果汁生产中的作用1.1.果胶酶果胶酶 组成组成 作用作用 多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶_酶酶果胶酯酶等果胶酯酶等瓦解植物的瓦解植物的_使果汁变得澄清，增加使果汁变得澄清，增加_果胶分解果胶分解细胞壁及胞间层细胞壁及胞间层出汁率出汁率2.2.酶酶的
6、活性：指的活性：指酶酶_的能力，可用的能力，可用酶酶催化的化学催化的化学反反应应的的_表示。表示。3.3.影响影响酶酶活性的因素：活性的因素：_、_和和酶酶的抑制的抑制剂剂等。等。催化一定化学反催化一定化学反应应反反应应速度速度温度温度pHpH4.4.探究温度和探究温度和pHpH对对酶酶活性的影响：活性的影响：(1)(1)实验实验原理。原理。果胶果胶酶酶活性受温度和活性受温度和pHpH的影响，的影响，处处于最适温度和最适于最适温度和最适pHpH时时，酶酶活性活性最高。最高。果肉的果肉的_、果汁的澄清度与果胶、果汁的澄清度与果胶酶酶活性大小呈正相关。活性大小呈正相关。(2)(2)实验结实验结果。
7、果。果汁体果汁体积积越多，越多，说说明果胶明果胶酶酶的活性越高。的活性越高。果汁越果汁越_，说说明果胶明果胶酶酶活性越高。活性越高。出汁率出汁率澄清澄清5.5.探究果胶探究果胶酶酶的用量：的用量：(1)(1)实验实验原理。原理。在一定条件下，随着在一定条件下，随着酶酶的用量的用量_，果汁的体，果汁的体积积增加。增加。当当酶酶的用量达到一定的用量达到一定值值后，再增加后，再增加酶酶的用量，果汁的体的用量，果汁的体积积_。(2)(2)实验结实验结果：果汁体果：果汁体积积不不变变的的_酶酶用量就是用量就是酶酶的最适用量。的最适用量。增加增加不不变变最低最低三、探三、探讨讨加加酶酶洗衣粉的洗洗衣粉的洗
8、涤涤效果效果1.1.加加酶酶洗衣粉：洗衣粉：(1)(1)概念：指含有概念：指含有_的洗衣粉。的洗衣粉。(2)(2)酶酶制制剂剂的种的种类类及洗及洗涤涤原理：原理：酶酶制制剂剂洗洗涤涤原理原理洗洗涤涤物物质质种种类类蛋白蛋白酶酶蛋白蛋白质质氨基酸氨基酸+_+_血血渍渍、奶、奶渍渍等等脂肪脂肪酶酶脂肪脂肪_+_+脂肪酸脂肪酸油油渍渍、汗、汗渍渍等等淀粉淀粉酶酶淀粉淀粉_粥粥渍渍、巧克力、巧克力渍渍等等纤维纤维素素酶酶纤维纤维素素纤维纤维二糖或葡萄糖二糖或葡萄糖棉棉纺纺品的表面浮毛品的表面浮毛酶酶制制剂剂小分子小分子肽肽甘油甘油麦芽糖或葡萄糖麦芽糖或葡萄糖(3)(3)影响加影响加酶酶洗衣粉中洗衣粉中
9、酶酶活性的因素：温度、活性的因素：温度、pHpH、_等。等。2.2.不同不同类类型的加型的加酶酶洗衣粉的洗洗衣粉的洗涤涤效果：效果：(1) (1) 实验实验原理：原理：酶酶的催化作用具有的催化作用具有_，复合，复合酶酶洗衣粉加入的洗衣粉加入的酶酶制制剂剂种种类类_，与，与单单一一酶酶洗衣粉相比，洗衣粉相比，对对各种各种污渍污渍都有都有较较好的好的洗洗涤涤效果。效果。(2)(2)控制控制变变量：量：自自变变量：量：_。无关无关变变量：水温、水量、水量：水温、水量、水质质、洗衣粉的用量、衣物的材、洗衣粉的用量、衣物的材质质和大小、和大小、洗洗涤涤方式和方式和时间时间等。等。设设置置变变量量时时要考
10、要考虑虑生活中的具体情况。生活中的具体情况。表面活性表面活性剂剂专专一性一性较较多多加加酶酶洗衣粉的种洗衣粉的种类类四、制四、制备备和和应应用固定化用固定化酶酶1.1.固定化固定化酶酶的的应应用用实实例：例：(1)(1)化学反化学反应应：葡萄糖：葡萄糖 _ _。(2)(2)固定化固定化酶酶反反应应柱：将柱：将酶酶固定在固定在颗颗粒状的粒状的载载体上，再将体上，再将这这些些酶酶颗颗粒装入反粒装入反应应柱内，反柱内，反应应柱底端装有分布着柱底端装有分布着许许多小孔的多小孔的筛筛板，板，_无法通无法通过过小孔，而小孔，而_却能自由出入。却能自由出入。(3)(3)意意义义：酶酶既易于催化化学反既易于催
11、化化学反应应，又易于回收，可以重复利用。，又易于回收，可以重复利用。葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶 果糖果糖酶酶颗颗粒粒反反应应溶液溶液2.2.固定化固定化细细胞技胞技术术：(1)(1)概念：固定化概念：固定化酶酶和固定化和固定化细细胞技胞技术术是利用是利用_或或_方法将方法将酶酶或或细细胞固定在一定空胞固定在一定空间间内的技内的技术术。(2)(2)常用方法：常用方法：_。3.3.实验实验流程：酵母流程：酵母细细胞的活化胞的活化配制物配制物质质的量的量浓浓度度为为0.05 mol/L0.05 mol/L的的_溶液溶液_海藻酸海藻酸钠钠溶液与酵母溶液与酵母细细胞混胞混合合_冲洗冲洗_。物理物理化学化学
12、物理吸附法、化学物理吸附法、化学结结合法和包埋法合法和包埋法CaClCaCl2 2配制海藻酸配制海藻酸钠钠溶液溶液固定化酵母固定化酵母细细胞胞发发酵酵【速【速记记卡片】卡片】1.1.植物植物组织组织培养的培养的4 4个方面：个方面：(1)(1)理理论论基基础础：全能性。：全能性。(2)(2)基本基本过过程：包括脱分化和再分化。程：包括脱分化和再分化。(3)(3)培养基的制培养基的制备备：诱导诱导愈愈伤组织伤组织的固体培养基，分装后要的固体培养基，分装后要进进行行灭灭菌。菌。接种前，要接种前，要对对外植体外植体进进行消毒。行消毒。(4)(4)植物激素的影响：植物激素的影响：组织组织培养的培养基中
13、必培养的培养基中必须须加入生加入生长长素和素和细细胞分胞分裂素，两种激素的使用裂素，两种激素的使用顺顺序和序和浓浓度配比将影响度配比将影响组织组织培养培养过过程中的程中的细细胞胞分裂和分化。分裂和分化。2.2.果胶酶在果汁生产中的作用：果胶酶在果汁生产中的作用：(1)(1)果胶酶的组分：果胶酶是催化果胶分解的一类酶的总称，包括多果胶酶的组分：果胶酶是催化果胶分解的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。(2)(2)酶活性的影响因素：酶活性的影响因素：影响酶活性的因素：温度、影响酶活性的因素：温度、pHpH和酶的抑制剂等。和酶的抑制剂等
14、。影响酶促反应速度的因素：酶的活性、底物的浓度和酶的用量等。影响酶促反应速度的因素：酶的活性、底物的浓度和酶的用量等。3.3.影响加酶洗衣粉的洗涤效果的因素：温度、酸碱度和表面活性剂等。影响加酶洗衣粉的洗涤效果的因素：温度、酸碱度和表面活性剂等。4.4.酶的固定化：酶的固定化：(1)(1)酶的固定化技术的优点：主要解决了酶的回收利用问题。酶的固定化技术的优点：主要解决了酶的回收利用问题。(2)(2)常用的方法：物理吸附法、化学结合法和包埋法等。常用的方法：物理吸附法、化学结合法和包埋法等。考点一考点一植物的植物的组织组织培养培养1.MS1.MS培养基的主要成分及作用：培养基的主要成分及作用：成
15、分成分作用作用大量元素大量元素提供植物提供植物细细胞生活所必需的无机胞生活所必需的无机盐盐微量元素微量元素提供植物提供植物细细胞生活所必需的无机胞生活所必需的无机盐盐蔗糖蔗糖提供碳源，提供碳源，调节调节培养基的渗透培养基的渗透压压植物激素植物激素调节调节作用，启作用，启动细动细胞分裂、脱分化和再分化的胞分裂、脱分化和再分化的关关键键氨基酸、氨基酸、维维生素生素等小分子有机物等小分子有机物满满足离体足离体细细胞在正常代胞在正常代谢谢途径受一定影响后所途径受一定影响后所产产生的特殊生的特殊营营养需求养需求2.2.脱分化与再分化：脱分化与再分化：比比较项较项目目脱分化脱分化再分化再分化过过程程由外植
16、体形成愈由外植体形成愈伤伤组织组织由愈由愈伤组织伤组织形成形成丛丛芽、胚状体芽、胚状体特点特点高度分化的高度分化的细细胞恢胞恢复分裂能力复分裂能力未分化的未分化的细细胞重新分化成不同胞重新分化成不同的的组织组织器官器官相同点相同点其其实质实质均与基因的均与基因的选择选择性表达有关性表达有关3.3.植物的组织培养和花药离体培养的比较：植物的组织培养和花药离体培养的比较：比比较项较项目目植物的植物的组织组织培养培养花花药药离体培养离体培养不不同同点点外植体外植体体体细细胞胞生殖生殖细细胞胞( (花粉粒花粉粒) )生殖方式生殖方式无性生殖无性生殖有性生殖有性生殖培养培养结结果果正常的可育植株正常的可
17、育植株高度不育的高度不育的单单倍体倍体操作流程操作流程制制备备培养基培养基外植体消毒外植体消毒接种接种培养培养移栽移栽栽栽培培选选材材消毒消毒接种和培养接种和培养筛选筛选和和诱导诱导移栽移栽栽栽培培选选育育相相同同点点理理论论依据依据植物植物细细胞的全能性胞的全能性基本基本过过程程脱分化脱分化再分化再分化影响因素影响因素选选材、材、营营养、激素、温度、养、激素、温度、pHpH、光照等、光照等【提分技法】【提分技法】生长素和细胞分裂素在植物组织培养中的作用的判断方生长素和细胞分裂素在植物组织培养中的作用的判断方法法(1)(1)有生长素存在，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。有生长素存在，细胞分裂素
18、的作用呈现加强的趋势。(2)(2)使用顺序不同，结果不同，见下表：使用顺序不同，结果不同，见下表：使用使用顺顺序序实验结实验结果果先生先生长长素，后素，后细细胞分裂素胞分裂素有利于有利于细细胞分裂，但胞分裂，但细细胞不分化胞不分化先先细细胞分裂素，后生胞分裂素，后生长长素素细细胞既分裂也分化胞既分裂也分化同同时时使用使用分化分化频频率提高率提高(3)(3)用量比值不同，结果也不同，见下表：用量比值不同，结果也不同，见下表：生生长长素素/ /细细胞分裂素胞分裂素结结果果比比值值高高时时促促进进根分化，抑制芽形成根分化，抑制芽形成比比值值低低时时促促进进芽分化，抑制根形成芽分化，抑制根形成比比值值
19、适中适中促促进进愈愈伤组织伤组织形成形成【考【考题题回回访访】1.(20151.(2015唐山模唐山模拟拟) )如如图图是植物是植物组织组织培养培养过过程示意程示意图图，请请回答有关回答有关问题问题： (1)(1)外植体若是菊花茎段外植体若是菊花茎段组织组织，则则在配制在配制MSMS固体培养基固体培养基时时，( (填填“必必须须”或或“不必不必”)”)添加植物激素。添加植物激素。(2)(2)外植体若是月季的花外植体若是月季的花药药，则图则图中的中的过过程程( (填填“需要需要”或或“不需要不需要”)”)光照，而光照，而经经过过程培养出的植物一般称程培养出的植物一般称为为植株。植株。(3)(3)
20、外植体若是菊花的根尖外植体若是菊花的根尖组织组织，则则在正常在正常环环境下培养成的新菊花植境下培养成的新菊花植株叶片的株叶片的颜颜色是色是，这这个个过过程体程体现现了植物了植物细细胞具有胞具有。(4)(4)植物激素中生植物激素中生长长素和素和细细胞分裂素是启胞分裂素是启动细动细胞分裂和分化的关胞分裂和分化的关键键性性激素，在植物激素，在植物组织组织培养培养过过程中：程中：若先使用若先使用细细胞分裂素，后使用生胞分裂素，后使用生长长素，素，实验结实验结果是果是细细胞胞。当同当同时时使用使用这这两种激素两种激素时时，生，生长长素用量与素用量与细细胞分裂素用量的比胞分裂素用量的比值值( (填填“高高
21、”“”“低低”或或“适中适中”)”)时时，促，促进进愈愈伤组织伤组织的形成。的形成。【解析】【解析】(1)(1)由于菊花茎段的组织培养比较容易，因此不必添加植物由于菊花茎段的组织培养比较容易，因此不必添加植物激素。激素。(2)(2)月季的花药培养初期不需要光照，幼小植株形成后才需要光照。月季的花药培养初期不需要光照，幼小植株形成后才需要光照。花药离体培养得到的植株为单倍体植株，也称花粉植株。花药离体培养得到的植株为单倍体植株，也称花粉植株。(3)(3)植物组织培养获得的植株是正常的植株，无论外植体取自植物的植物组织培养获得的植株是正常的植株，无论外植体取自植物的何种组织器官，因为这些细胞均具有
22、全能性，所以利用菊花的根尖组何种组织器官，因为这些细胞均具有全能性，所以利用菊花的根尖组织在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是绿色。织在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是绿色。(4)(4)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂和分化的关键性植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂和分化的关键性激素，在植物组织培养过程中，若先使用细胞分裂素，后使用生长素，激素，在植物组织培养过程中，若先使用细胞分裂素，后使用生长素，则细胞既分裂也分化。当同时使用这两种激素时，生长素用量与细胞则细胞既分裂也分化。当同时使用这两种激素时，生长素用量与细胞分裂素用量的比值适中时，促进愈伤组织的形成。
23、分裂素用量的比值适中时，促进愈伤组织的形成。答案：答案：(1)(1)不必不必(2)(2)不需要单倍体不需要单倍体( (花粉花粉) )(3)(3)绿色全能性绿色全能性(4)(4)既分裂也分化既分裂也分化适中适中2.(20122.(2012新新课标课标全国卷全国卷) )为为了探究了探究6-BA6-BA和和IAAIAA对对某菊花品种茎尖外植某菊花品种茎尖外植体再生体再生丛丛芽的影响，某研究小芽的影响，某研究小组组在在MSMS培养基中加入培养基中加入6-BA6-BA和和IAAIAA，配制，配制成四种培养基成四种培养基( (见见下表下表) )，灭灭菌后分菌后分别别接种数量相同、生接种数量相同、生长长状状
24、态态一致、一致、消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间时间后，后，统计统计再生再生丛丛芽芽外植体的比率外植体的比率(m)(m)，以及再生，以及再生丛丛芽外植体上的芽外植体上的丛丛芽平均数芽平均数(n)(n)，结结果如果如下表。下表。培养基培养基编编号号浓浓度度(mgL(mgL-1-1) )m(%)m(%)n(n(个个) )6-BA6-BAIAAIAA1 10.50.50 076.776.73.13.12 20.10.177.477.46.16.13 30.20.266.766.75.35.34 40.50.560.060.05.05.0回答下列回答
25、下列问题问题：(1)(1)按照植物的需求量，培养基中无机按照植物的需求量，培养基中无机盐盐的元素可分的元素可分为为_和和两两类类。上述培养基中，。上述培养基中，6-BA6-BA属于属于类类生生长调节长调节剂剂。(2)(2)在在该实验该实验中，自中，自变变量是量是，因，因变变量是量是，自自变变量的取量的取值值范范围围是是。(3)(3)从从实验结实验结果可知，果可知，诱导丛诱导丛芽芽总总数最少的培养基是数最少的培养基是号培养基。号培养基。(4)(4)为为了了诱导该诱导该菊花菊花试试管苗生根，培养基中一般不加入管苗生根，培养基中一般不加入_( (填填“6-BA”“6-BA”或或“IAA”)“IAA”
26、)。【解题指南】【解题指南】(1)(1)表中自变量为表中自变量为“IAA“IAA浓度浓度”。(2)(2)隐含信息：隐含信息：培养基培养基1 14 4的生长素与细胞分裂素的比值依次增大。的生长素与细胞分裂素的比值依次增大。培养基培养基1 1有利于生芽，培养基有利于生芽，培养基4 4有利于生根。有利于生根。(3)(3)关键知识：生长素用量和细胞分裂素用量的比值对培养物的生长关键知识：生长素用量和细胞分裂素用量的比值对培养物的生长的影响。的影响。【解析】【解析】(1)(1)根据植物的需求量，组成生物体的元素可以分为大量元根据植物的需求量，组成生物体的元素可以分为大量元素和微量元素，素和微量元素，6-
27、BA6-BA属于细胞分裂素类生长调节剂。属于细胞分裂素类生长调节剂。(2)(2)根据实验目的和根据实验目的和实验步骤中的实验步骤中的数据，可以得出数据，可以得出IAAIAA的浓度是自变量，的浓度是自变量，菊花再生丛芽外植体的比率和再生丛芽外植体上的丛芽平均数是因变菊花再生丛芽外植体的比率和再生丛芽外植体上的丛芽平均数是因变量。由表中数据可以看出量。由表中数据可以看出IAAIAA的浓度范围是的浓度范围是0 00.5 mgL0.5 mgL-1-1。(3)(3)再生丛芽的外植体数乘以外植体上丛芽平均数即为丛芽总数，诱再生丛芽的外植体数乘以外植体上丛芽平均数即为丛芽总数，诱导丛芽总数最少的培养基是导丛
28、芽总数最少的培养基是1 1号培养基。号培养基。(4)(4)当生长素用量与细胞分裂素用量的比值较高时，容易诱导试管苗当生长素用量与细胞分裂素用量的比值较高时，容易诱导试管苗生根，所以培养基中一般加入生根，所以培养基中一般加入IAAIAA，而不加入，而不加入6-BA6-BA。答案：答案：(1)(1)大量元素微量元素细胞分裂素大量元素微量元素细胞分裂素(2)IAA(2)IAA浓度再生丛芽外植体的比率浓度再生丛芽外植体的比率(m)(m)和再生丛芽外植体上的丛芽和再生丛芽外植体上的丛芽平均数平均数(n)(n)0 00.5 mgL0.5 mgL-1-1(3)1(3)1(4)6-BA(4)6-BA【延伸探究
29、】【延伸探究】本本题题表中表中0.5 mgL0.5 mgL-1-1的的6BA6BA是否是是否是诱导诱导再生再生丛丛芽的最芽的最适适浓浓度？如果不是最适度？如果不是最适浓浓度，度，应应怎怎样设计实验进样设计实验进行探究？行探究？提示：提示：不一定。应设置一组实验，自变量为具有浓度梯度的不一定。应设置一组实验，自变量为具有浓度梯度的6BA6BA溶溶液，液，IAAIAA浓度为浓度为0.1 mgL0.1 mgL-1-1，统计再生丛芽外植体的比率，统计再生丛芽外植体的比率(m)(m)，以及再，以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)(n)，并比较得出最适浓度。，并比较得出最适浓度
30、。考点二考点二酶酶的研究与的研究与应应用用1.1.果胶果胶酶酶及其作用：及其作用：果胶果胶 半乳糖半乳糖醛醛酸酸2.2.探究影响果胶探究影响果胶酶酶活性的因素：活性的因素：(1)(1)实验实验原原则则：对对照原照原则则。自自变变量的控制原量的控制原则则：单单一一变变量原量原则则。无关无关变变量的控制原量的控制原则则：等量且适宜原：等量且适宜原则则。(2)(2)实验设计：实验设计：实验实验目的目的自自变变量量无关无关变变量量探究影响探究影响酶酶活活性的最适温度性的最适温度温度梯度温度梯度变变量量pHpH相同且相同且为为酶酶的最适的最适pHpH探究影响探究影响酶酶活活性的最适性的最适pHpHpHp
31、H梯度梯度变变量量温度相同且温度相同且为为酶酶的最适温度的最适温度(3)(3)结果分析：根据实验数据绘制出温度和结果分析：根据实验数据绘制出温度和pHpH对果胶酶活性对果胶酶活性( (用果汁体用果汁体积表示积表示) )影响的曲线图影响的曲线图( (如下图如下图A A、B)B)，然后根据曲线的最高点得到果，然后根据曲线的最高点得到果胶酶最适温度胶酶最适温度( (图图A A中的中的a a点点) )和最适和最适pH(pH(图图B B中的中的b b点点) )。3.3.探究果胶酶的用量：探究果胶酶的用量：(1)(1)实验设计：自变量为果胶酶的用量梯度；无关变量包括温度、实验设计：自变量为果胶酶的用量梯度
32、；无关变量包括温度、pHpH、反应时间、底物用量等，这些无关变量都要遵循等量且适宜原则。反应时间、底物用量等，这些无关变量都要遵循等量且适宜原则。(2)(2)结果分析。结果分析。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。足。当酶浓度增加到某个值当酶浓度增加到某个值( (如上图如上图C C中的中的c c点点) )后，再增加酶的用量，过后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值即为酶滤得到的果汁体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值即为酶的最适用量。的最适用量。【提分技法】【提分技法
33、】定量探究某实验变量对实验结果影响的方法定量探究某实验变量对实验结果影响的方法第一步：通过设置一系列具有一定梯度的自变量进行实验。第一步：通过设置一系列具有一定梯度的自变量进行实验。第二步：根据实验结果分析实验自变量的取值范围是否合适第二步：根据实验结果分析实验自变量的取值范围是否合适( (即是否即是否出现最适值出现最适值) )。如果出现最适值，说明自变量的范围设置合理。如果出现最适值，说明自变量的范围设置合理。如果不出现最适值，说明自变量的范围设置不合理，可将此实验作如果不出现最适值，说明自变量的范围设置不合理，可将此实验作为预实验，然后根据实验结果重新设置自变量的梯度和范围。为预实验，然后
34、根据实验结果重新设置自变量的梯度和范围。第三步：如果要提高实验的精度，应减小实验自变量的梯度，且梯度第三步：如果要提高实验的精度，应减小实验自变量的梯度，且梯度差越小，实验结果越精确。差越小，实验结果越精确。【考【考题题回回访访】(2013(2013浙江高考改浙江高考改编编) )利用紫甘薯制酒可提高其附加利用紫甘薯制酒可提高其附加值值。请请回答：回答：(1)(1)为为提高紫甘薯的利用率，工厂化生提高紫甘薯的利用率，工厂化生产时产时，可加入果胶，可加入果胶酶酶和淀粉和淀粉酶酶，其中果胶其中果胶酶酶可来自可来自等微生物。由于等微生物。由于酶酶在水溶液中不在水溶液中不稳稳定，因定，因此常将此常将酶酶
35、固定在某种介固定在某种介质质上制成上制成。(2)(2)果胶果胶酶酶可将紫甘薯匀可将紫甘薯匀浆浆中的果胶分解成中的果胶分解成。(3)(3)紫甘薯匀紫甘薯匀浆浆流流经经-淀粉淀粉酶酶柱后，取适量流出的液体，柱后，取适量流出的液体，经经脱色后加脱色后加入入KI-IKI-I2 2溶液，溶液，结结果液体呈果液体呈蓝蓝色。表明色。表明该该液体中含有液体中含有。A.A.淀粉淀粉B.B.糊精糊精C.C.麦芽糖麦芽糖D.D.葡萄糖葡萄糖(4)(4)在在发发酵前，酵前，为为使酵母菌迅速使酵母菌迅速发发生作用，取适量的干酵母，加入温生作用，取适量的干酵母，加入温水和水和。一段。一段时间时间后，酵母后，酵母悬悬液中会
36、出液中会出现现气泡，气泡，该该气泡内的气气泡内的气体主要是体主要是。将酵母液接种到待。将酵母液接种到待发发酵液后，随酵液后，随发发酵的酵的进进行，酵行，酵母菌在母菌在条件下条件下产产生了酒精和二氧化碳。生了酒精和二氧化碳。(5)(5)下下图图表示表示发发酵液酵液pHpH对对酒精酒精浓浓度的影响。据度的影响。据图图判断，最佳判断，最佳pHpH是是。【解题指南】【解题指南】(1)(1)图中关键信息：图中关键信息：pHpH为为4.74.7时酒精浓度最大。时酒精浓度最大。(2)(2)必备关键知识：必备关键知识：植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶，植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶，由霉菌发酵生
37、产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂之一。由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂之一。果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸。果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸。【解析】【解析】(1)(1)果胶酶不是一种酶，而是一类酶的总称，霉菌等微生物果胶酶不是一种酶，而是一类酶的总称，霉菌等微生物中都能产生。固定化酶就是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在中都能产生。固定化酶就是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂，固定化酶技术某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂，固定化酶技术的优点：的优点：使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；使酶既能与
38、反应物接触，又能与产物分离；固定在载体固定在载体上的酶可以被反复利用。上的酶可以被反复利用。(2)(2)果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，是由半乳糖果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，是由半乳糖醛酸聚合成的高分子化合物。果胶酶可分解果胶产生半乳糖醛酸。醛酸聚合成的高分子化合物。果胶酶可分解果胶产生半乳糖醛酸。(3)(3)淀粉遇淀粉遇KI-IKI-I2 2溶液呈蓝色，紫甘薯匀浆流经溶液呈蓝色，紫甘薯匀浆流经-淀粉酶柱后，大部淀粉酶柱后，大部分淀粉被分解，但是脱色后加入分淀粉被分解，但是脱色后加入KI-IKI-I2 2溶液，结果液体仍呈蓝色，说溶液，结果液体仍呈蓝色，说明该液
39、体中仍有淀粉的存在。明该液体中仍有淀粉的存在。(4)(4)在发酵前，可以先制备酵母悬液：适量干酵母加少量温水在发酵前，可以先制备酵母悬液：适量干酵母加少量温水( (低于低于40)40)在烧杯内调成糊状。为使其迅速发生作用，可加极少量蔗糖，在烧杯内调成糊状。为使其迅速发生作用，可加极少量蔗糖，混匀放置片刻，出现气泡即可。原理是酵母在合适的温度下，进行有混匀放置片刻，出现气泡即可。原理是酵母在合适的温度下，进行有氧呼吸，将蔗糖彻底分解成二氧化碳和水。发酵过程其实利用了酵母氧呼吸，将蔗糖彻底分解成二氧化碳和水。发酵过程其实利用了酵母菌的无氧呼吸，在无氧的条件下，酵母菌分解蔗糖，产物是酒精和二菌的无氧
40、呼吸，在无氧的条件下，酵母菌分解蔗糖，产物是酒精和二氧化碳。氧化碳。(5)(5)从图中可知，从图中可知，pHpH为为4.74.7时，时，10 d10 d后的酒精浓度最高，说明最佳后的酒精浓度最高，说明最佳pHpH为为4.74.7。答案：答案：(1)(1)霉菌固定化酶霉菌固定化酶(2)(2)半乳糖醛酸半乳糖醛酸(3)A(3)A(4)(4)蔗糖蔗糖COCO2 2无氧无氧(5)4.7(5)4.7【加固【加固训练训练】1.1.在工在工业业生生产产果汁果汁时时，常常利用果胶，常常利用果胶酶酶破除果肉破除果肉细细胞壁以提高出汁率，胞壁以提高出汁率，为为了研究温度了研究温度对对果胶果胶酶酶活性的影响，某同学
41、活性的影响，某同学设计设计了如下了如下实验实验：.将果胶将果胶酶酶与苹果泥分装于不同与苹果泥分装于不同试试管，在管，在1010水浴中恒温水浴中恒温处处理理1010分分钟钟( (如如图图A)A)。.将果胶将果胶酶酶与苹果泥混合，再次在与苹果泥混合，再次在1010水浴中恒温水浴中恒温处处理理1010分分钟钟( (如如图图B)B)。.将步将步骤骤处处理后的混合物理后的混合物过滤过滤，收集，收集滤滤液，液，测测果汁量果汁量( (如如图图C)C)。.在不同温度条件下在不同温度条件下重复以上重复以上实验实验步步骤骤，并并记录记录果汁量，果汁量，结结果如下果如下表：表： 温度温度()()1010202030
42、304040505060607070果汁量果汁量(mL)(mL)8 8131315152525151512121111根据上述根据上述实验实验，请请分析回答下列分析回答下列问题问题：(1)(1)果胶果胶酶酶能破除能破除细细胞壁，是因胞壁，是因为为果胶果胶酶酶可以促可以促进细进细胞壁中胞壁中的水解。的水解。(2)(2)实验结实验结果表明，当温度果表明，当温度为为时时果汁量最多，此果汁量最多，此时时果胶果胶酶酶的活性在所的活性在所设设的温度条件下的温度条件下。(3)(3)为为什么此什么此实验实验可以通可以通过测过测量量滤滤出的果汁的体出的果汁的体积积大小来判断果胶大小来判断果胶酶酶活性的高低？活性
43、的高低？_(4)(4)下列下列A A、B B、C C图图依次表示果胶依次表示果胶酶酶浓浓度一定度一定时时，果胶，果胶酶酶的反的反应应速度与速度与反反应应物物浓浓度、温度、度、温度、pHpH之之间间的关系，据的关系，据图图完成下列完成下列问题问题：图图A A中，反中，反应应物达到某一物达到某一浓浓度度时时反反应应速度不再上升的原因是速度不再上升的原因是。图图B B中，曲中，曲线线abab段表明段表明，曲曲线线bcbc段表明段表明。将装有果胶将装有果胶酶酶与反与反应应物的甲、乙两支物的甲、乙两支试试管分管分别别放入放入1212和和9090水浴水浴锅锅中，中，2020分分钟钟后取出后取出转转入入40
44、40的水浴的水浴锅锅中保温，两支中保温，两支试试管内的反管内的反应应是：甲是：甲，乙乙。图图C C表示果胶表示果胶酶酶浓浓度、反度、反应应物物浓浓度、温度等一定度、温度等一定时时，果胶，果胶酶酶催化反催化反应应的速度随的速度随pHpH变变化的曲化的曲线线，实验时实验时可根据可根据来判定果胶来判定果胶酶酶的最适的最适pHpH。【解析】【解析】(1)(1)果胶酶能够把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。果胶酶能够把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。(2)(2)根据表格可知，根据表格可知，4040时果汁量最多，则此温度时酶活性在所设的时果汁量最多，则此温度时酶活性在所设的温度条件下最大。温度条件下最大。(3)
45、(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质，这些物质可以通过滤纸，苹果果胶酶将果胶分解为小分子物质，这些物质可以通过滤纸，苹果汁体积越大，表明果胶酶活性越高。汁体积越大，表明果胶酶活性越高。(4)(4)酶是生物体内具有催化能力的有机物，绝大多数是蛋白质，其催酶是生物体内具有催化能力的有机物，绝大多数是蛋白质，其催化效率受反应物浓度、温度、化效率受反应物浓度、温度、pHpH等的影响。等的影响。图图A A中，当反应物在低浓度范围内增加时，反应速度迅速上升；当中，当反应物在低浓度范围内增加时，反应速度迅速上升；当反应物达到一定浓度时，随反应物浓度增加，反应速度不再增加。这反应物达到一定浓度时，随反应物浓度增
46、加，反应速度不再增加。这是因为酶虽然具有高效性，但催化能力也有一定限度，当所有酶都发是因为酶虽然具有高效性，但催化能力也有一定限度，当所有酶都发挥了最高效能后，反应物浓度再增加，反应速度也不增加，这时受酶挥了最高效能后，反应物浓度再增加，反应速度也不增加，这时受酶浓度限制。浓度限制。图图B B中，从中，从a a点到点到b b点曲线上升，这是因为温度升高，酶活性升高。点曲线上升，这是因为温度升高，酶活性升高。曲线曲线bcbc段下降，因为超过最适温度，酶活性降低，甚至失活。段下降，因为超过最适温度，酶活性降低，甚至失活。由于甲试管温度较低，所以酶活性较低，反应速度很慢，当转入由于甲试管温度较低，所
47、以酶活性较低，反应速度很慢，当转入40(40(酶的适宜温度酶的适宜温度) )的水浴锅中时，其反应速度迅速增加。乙试管在的水浴锅中时，其反应速度迅速增加。乙试管在9090高温下，酶结构被破坏，酶变性失活，当转入高温下，酶结构被破坏，酶变性失活，当转入4040的水浴锅中保的水浴锅中保温时，酶活性也不再恢复，故无催化反应。温时，酶活性也不再恢复，故无催化反应。图图C C表示当果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时，果胶酶催化表示当果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时，果胶酶催化反应的速度随反应的速度随pHpH变化的曲线，实验时可根据果汁的量来判定果胶酶的变化的曲线，实验时可根据果汁的量来判定果胶酶的最
48、适最适pHpH。答案：答案：(1)(1)果胶果胶(2)40(2)40最高最高(3)(3)单位时间内得到的果汁越多，说明此反应速度越快，即酶的活性单位时间内得到的果汁越多，说明此反应速度越快，即酶的活性越高，反之，则酶的活性越低越高，反之，则酶的活性越低(4)(4)受反应物中酶浓度的限制受反应物中酶浓度的限制果胶酶的活性随温度升高而增大果胶酶的活性随温度升高而增大超过最适温度，酶的活性随着温度升高而降低超过最适温度，酶的活性随着温度升高而降低反应速度加快无催化反应反应速度加快无催化反应果汁的量果汁的量【延伸探究】【延伸探究】(1)(1)上上题题表中果汁量最多的是不是就一定是果胶表中果汁量最多的是
49、不是就一定是果胶酶酶的最适温度？如何的最适温度？如何更精确地探究果胶更精确地探究果胶酶酶的最适温度？的最适温度？提示：提示：不一定。在产生果汁最多的温度附近设置更小的温度梯度不一定。在产生果汁最多的温度附近设置更小的温度梯度( (如如5 5、1 1等等) )进一步实验。进一步实验。(2)(2)题题中的步中的步骤骤能否省略？能否省略？为为什么？什么？提示：提示：不能。步骤不能。步骤保证了果胶酶和苹果泥混合前处于相同温度，避保证了果胶酶和苹果泥混合前处于相同温度，避免混合时温度不同对实验结果的影响。免混合时温度不同对实验结果的影响。2.2.葡萄收葡萄收获获的季的季节节性性较较强强，并且不易运，并且
50、不易运输输，易造成，易造成积压积压，腐，腐烂变质烂变质。为为了解决上述了解决上述问题问题且且满满足不同人群的需求，可以将其加工制作成果汁、足不同人群的需求，可以将其加工制作成果汁、果酒、果醋等。下面是果酒、果醋等。下面是简单简单的生的生产产流程流程图图，结结合所学知合所学知识识回答下列回答下列问问题题。(1)(1)果胶果胶酶酶的使用的使用过过程程中，需要中，需要对对酶酶的活性、的活性、酶酶的用量的用量进进行研究。行研究。在甲、乙两条曲在甲、乙两条曲线线中，果胶中，果胶酶酶活性受活性受环环境因素影响的境因素影响的变变化曲化曲线线是是；乙曲；乙曲线线中中纵轴还纵轴还可以用可以用来表示。来表示。自自
51、变变量量X X可以代表可以代表；自；自变变量量Y Y可以代表可以代表。(2)(2)果胶酶的最适用量是上图中的果胶酶的最适用量是上图中的点对应的量。点对应的量。(3)(3)过程中不用灭菌一般也不会受到杂菌的污染，原因是过程中不用灭菌一般也不会受到杂菌的污染，原因是。(4)(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 。【解析】【解析】(1)(1)果胶酶的活性受温度、果胶酶的活性受温度、pHpH等条件的影响，每一种酶的最等条件的影响，每一种酶的最适适pHpH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两种，一种是果汁和最适温度是
52、一定的。衡量实验结果的指标有两种，一种是果汁的量，另一种是果汁的澄清度。的量，另一种是果汁的澄清度。(2)(2)果胶酶的最适用量是过滤得到果果胶酶的最适用量是过滤得到果汁澄清度最高时对应的最小酶量，汁澄清度最高时对应的最小酶量，B B点后酶量增加而澄清度不再增加，点后酶量增加而澄清度不再增加，因此因此B B点对应的量为最适用量。点对应的量为最适用量。(3)(3)缺氧条件不利于大多数细菌的生存，缺氧条件不利于大多数细菌的生存，同时酒精有杀菌作用。同时酒精有杀菌作用。(4)(4)酒精发酵为无氧发酵，醋酸发酵为有氧发酒精发酵为无氧发酵，醋酸发酵为有氧发酵。酵。答案：答案：(1)(1)甲过滤得到的果汁
53、体积温度、甲过滤得到的果汁体积温度、pHpH等等果胶酶的浓度果胶酶的浓度( (或用量或用量) )(2)B(2)B(3)(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长繁殖(4)(4)酒精发酵需要无氧条件，醋酸发酵需要充足的氧气酒精发酵需要无氧条件，醋酸发酵需要充足的氧气3.(20123.(2012广东高考广东高考) )食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：(1)
54、pH(1)pH对对不同蛋白不同蛋白酶酶的活力影响有差异。据的活力影响有差异。据图图可知，可知，更更适宜作适宜作为为食品添加食品添加剂剂，理由是，理由是 。蛋白蛋白酶酶的活力可用的活力可用来表示。来表示。(2)(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下：该蛋白酶的提取工艺流程如下：兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pHpH进行了探究实验。结果显示，进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在酶保护剂浓度在0.02 mol/L0.02 mol/L0.06 mol/L0.06 mol/L范围内，酶活力较高；提取范围内，酶活力较高；提取液液pHpH在在6.06.08.08.0范围内
55、，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pHpH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。结果记录表。【解题指南】【解题指南】(1)(1)题干关键词：题干关键词：“食品种类多，酸碱度范围广食品种类多，酸碱度范围广”。(2)(2)图中关键信息：木瓜蛋白酶保持活力的图中关键信息：木瓜蛋白酶保持活力的pHpH范围最广。范围最广。(3)(3)探究目的：对
56、酶保护剂浓度和提取液探究目的：对酶保护剂浓度和提取液pHpH进行优化。进行优化。【解析】【解析】(1)(1)结合图形和文字可知，在题目中已经提供了信息结合图形和文字可知，在题目中已经提供了信息“食品食品种类多，酸碱度范围广种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱，所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱适应范围，从图中可以看出木瓜蛋白酶的适应范围最广，所以可以选适应范围，从图中可以看出木瓜蛋白酶的适应范围最广，所以可以选作食品添加剂。酶的活力一般用酶催化的底物消耗量或者产物的生成作食品添加剂。酶的活力一般用酶催化的底物消耗量或者产物的生成量来表示。量来表示。(2)(2)实验设计
57、时应该明确实验目的，这里的实验目的是探究酶保护剂实验设计时应该明确实验目的，这里的实验目的是探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适的最适浓度和提取液的最适pHpH，所以我们可以将酶保护剂的浓度和提，所以我们可以将酶保护剂的浓度和提取液的取液的pHpH作为自变量，因变量为单位时间内底物的消耗量。作为自变量，因变量为单位时间内底物的消耗量。答案：答案：(1)(1)木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶的活力基本不受木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶的活力基本不受pHpH的影响单位的影响单位时间内底物的消耗量或产物的生成量时间内底物的消耗量或产物的生成量(2)(2)课题：探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适课题：探究酶保护剂的最适浓
58、度和提取液的最适pHpH单位时间内单位时间内底物的消耗量底物的消耗量提取液的提取液的pHpH6.06.06.26.26.46.46.66.66.86.87.07.07.27.27.47.47.67.67.87.88.08.0酶保护酶保护剂的剂的浓度浓度0.020.020.030.030.040.040.050.050.060.06考点三考点三固定化固定化酶酶和固定化和固定化细细胞技胞技术术1.1.直接使用直接使用酶酶、固定化、固定化酶酶和固定化和固定化细细胞的比胞的比较较：比比较较项项目目直接使用直接使用酶酶固定化固定化酶酶固定化固定化细细胞胞营营养养不需要不需要不需要不需要需要需要缺点缺点酶
59、酶易失活，易失活，难难以回收，以回收，影响影响产产品品质质量量只能催化一种化学反只能催化一种化学反应应反反应应物不易于接触，反物不易于接触，反应应效率效率较较低低优优点点催化效率高，低能耗，催化效率高，低能耗，低低污污染染可以回收利用，提高可以回收利用，提高产产品品质质量量成本低，操作容易成本低，操作容易实实例例果胶果胶酶酶固定化葡萄糖异构固定化葡萄糖异构酶酶固定化酵母固定化酵母细细胞胞2.2.固定化酶和固定化细胞的常用方法：固定化酶和固定化细胞的常用方法：方法方法固定方式固定方式适用适用对对象象缺陷缺陷物理物理吸附法吸附法将将酶酶分子吸附在分子吸附在载载体表面上体表面上固定化固定化酶酶体体积
60、积大的大的细细胞胞难难以以被吸附或被吸附或结结合合化学化学结结合法合法将将酶酶相互相互连连接起来接起来固定化固定化酶酶包埋法包埋法将将酶酶或或细细胞均匀地包埋在不胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性溶于水的多孔性载载体中体中固定化固定化细细胞胞体体积积小的小的酶酶分子易分子易从包埋材料中漏出从包埋材料中漏出3.3.固定化酵母细胞并发酵产生酒精：固定化酵母细胞并发酵产生酒精：(1)(1)实验流程及注意事项：实验流程及注意事项：(2)(2)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响。海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响。浓度过高，将很难形成凝胶珠。浓度过高，将很难形成凝胶珠。浓度过低，形成的凝胶珠
61、所包埋的酵母细胞的数量少。浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。【高考警示】【高考警示】固定化技术的两点提醒固定化技术的两点提醒(1)(1)固定化技术对酶的影响：固定化酶改变了酶的存在状态，不改变固定化技术对酶的影响：固定化酶改变了酶的存在状态，不改变酶的特性，因此利用固定化酶仍要严格控制温度、酶的特性，因此利用固定化酶仍要严格控制温度、pHpH等环境条件，以等环境条件，以利于酶发挥作用。利于酶发挥作用。(2)(2)正确理解固定化酶的优点：固定化酶能够连续使用，但不是永久正确理解固定化酶的优点：固定化酶能够连续使用，但不是永久使用。酶是具有生物活性的大分子，因此随着使用次数的增多，酶
62、活使用。酶是具有生物活性的大分子，因此随着使用次数的增多，酶活性也会降低，如果酶活性降低到一定程度，就会失去使用价值。性也会降低，如果酶活性降低到一定程度，就会失去使用价值。【考【考题题回回访访】(2014(2014浙江高考改浙江高考改编编) )下面是关于固定化下面是关于固定化酶酶和和细细菌培养菌培养实验实验的的问题问题，请请回答：回答：(1)(1)某某兴兴趣小趣小组组欲利用固定化欲利用固定化酶酶进进行行酶酶解淀粉的解淀粉的实验实验( (已知糊精遇已知糊精遇KI-KI-I I2 2溶液溶液显红显红色色) )，分，分组见组见下表。下表。组别组别固定化固定化酶酶柱柱长长度度(cm)(cm)淀粉溶液
63、的流速淀粉溶液的流速(mLmin(mLmin-1-1) )甲甲10100.30.3乙乙10100.50.5丙丙15150.30.3丁丁15150.50.5将吸附了将吸附了-淀粉淀粉酶酶的石英砂装入柱中后，需用蒸的石英砂装入柱中后，需用蒸馏馏水充分洗水充分洗涤涤固定固定化化酶酶柱，以除去柱，以除去。按上表分。按上表分组组，将配制好的淀粉溶液，将配制好的淀粉溶液加入固定化加入固定化酶酶柱中，然后取一定量的流出液柱中，然后取一定量的流出液进进行行KI-IKI-I2 2检测检测。若流出。若流出液呈液呈红红色，表明有色，表明有生成，若各生成，若各组组呈呈现现的的颜颜色有色有显显著差异，著差异，则则流出液
64、中淀粉水解流出液中淀粉水解产产物物浓浓度最高的是度最高的是组组。(2)(2)下列关于上述固定化下列关于上述固定化酶酶实验实验的叙述，的叙述，错误错误的是的是。A.A.固定化固定化酶酶柱柱长长度和淀粉溶液流速决定了度和淀粉溶液流速决定了酶酶柱中柱中酶酶的含量的含量B.B.淀粉溶液流速淀粉溶液流速过过快会快会导导致流出液中含有淀粉致流出液中含有淀粉C.C.各各组实验组实验所用的淀粉溶液所用的淀粉溶液浓浓度度应应相同相同D.D.淀粉溶液的淀粉溶液的pHpH对实验结对实验结果有影响果有影响(3)(3)现现有一份有一份污污水水样样品，某品，某兴兴趣小趣小组组欲欲检测检测其中的其中的细细菌数，菌数，进进行
65、以下行以下实验实验。将一定量的。将一定量的污污水水样样品品进进行行浓浓度梯度稀度梯度稀释释。取适量不同稀。取适量不同稀释释度的度的稀稀释释液，用液，用法分法分别别接种于固体平面培养基上，接种于固体平面培养基上，经经培养后培养后进进行行计计数。数。该实验应该实验应注意，接种前，从盛有注意，接种前，从盛有的容器的容器中将玻璃刮刀中将玻璃刮刀( (涂布器涂布器) )取出，放在酒精灯火焰上灼取出，放在酒精灯火焰上灼烧烧，冷却后待用；，冷却后待用；分分组时组时，需用，需用作作为对为对照。照。(4)(4)在上述细菌培养实验中进行计数时，应计数的是接种了在上述细菌培养实验中进行计数时，应计数的是接种了。A.
66、A.各个稀释度样品的培养基上的细菌数各个稀释度样品的培养基上的细菌数B.B.合理稀释度样品的培养基上的细菌数合理稀释度样品的培养基上的细菌数C.C.各个稀释度样品的培养基上的菌落数各个稀释度样品的培养基上的菌落数D.D.合理稀释度样品的培养基上的菌落数合理稀释度样品的培养基上的菌落数【解题指南】【解题指南】(1)(1)题干关键词：题干关键词：“固定化酶固定化酶”“”“细菌培养细菌培养”“”“接种接种”“”“计数计数”。(2)(2)隐含信息：酶量对淀粉水解反应的影响、隐含信息：酶量对淀粉水解反应的影响、pHpH等环境因素对酶活性等环境因素对酶活性的影响、底物淀粉与酶接触面积对反应速率的影响、微生
67、物培养时防的影响、底物淀粉与酶接触面积对反应速率的影响、微生物培养时防止杂菌污染的方法等。止杂菌污染的方法等。【解析】【解析】本题主要考查固定化酶应用的相关知识。本题主要考查固定化酶应用的相关知识。(1)(1)题表中固定化酶柱长度代表所用固定化酶量的大小，长度越大酶题表中固定化酶柱长度代表所用固定化酶量的大小，长度越大酶柱中所含酶越多；淀粉溶液的流速决定了反应物与酶柱中酶相互接触柱中所含酶越多；淀粉溶液的流速决定了反应物与酶柱中酶相互接触的时间长短，流速越小，淀粉与酶越能充分接触而反应。淀粉遇的时间长短，流速越小，淀粉与酶越能充分接触而反应。淀粉遇KI-KI-I I2 2溶液显蓝色，而流出液中
68、显示红色，说明大分子淀粉在酶的作用下溶液显蓝色，而流出液中显示红色，说明大分子淀粉在酶的作用下水解。从表中可知，丙中酶柱较长，淀粉流速较小，最适合酶促反应，水解。从表中可知，丙中酶柱较长，淀粉流速较小，最适合酶促反应，反应速率最快。反应速率最快。(2)(2)设计实验应遵循对照原则、单因子变量原则，所以每组实验中淀设计实验应遵循对照原则、单因子变量原则，所以每组实验中淀粉溶液浓度应相同、溶液的粉溶液浓度应相同、溶液的pHpH均应保持在淀粉酶的最适均应保持在淀粉酶的最适pHpH条件下，所条件下，所以以C C、D D项正确。淀粉溶液流速过快，酶与底物不能充分反应，流出的项正确。淀粉溶液流速过快，酶与
69、底物不能充分反应，流出的可能是没有水解的淀粉，故可能是没有水解的淀粉，故B B项正确。酶柱中酶的含量由酶柱长度决项正确。酶柱中酶的含量由酶柱长度决定，但是酶在反应前后保持不变，所以淀粉溶液流速不能决定酶的含定，但是酶在反应前后保持不变，所以淀粉溶液流速不能决定酶的含量，因此量，因此A A项错误。项错误。(3)(3)本实验所接种细菌为不同稀释度的菌液，而不是挑取菌落接种，本实验所接种细菌为不同稀释度的菌液，而不是挑取菌落接种，应用稀释涂布分离法应用稀释涂布分离法( (涂布分离法涂布分离法) )。微生物培养为防止杂菌污染需在。微生物培养为防止杂菌污染需在无菌条件下进行，常用的消毒灭菌方法有：无菌条
70、件下进行，常用的消毒灭菌方法有：消毒法：煮沸、巴氏消消毒法：煮沸、巴氏消毒法、化学试剂消毒法毒法、化学试剂消毒法(70%(70%酒精酒精) )；灭菌法：灼烧灭菌、干热灭菌、灭菌法：灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌。高压蒸汽灭菌。(4)(4)测定微生物数量的方法：测定微生物数量的方法：直接计数法，此法利用特定细菌计数直接计数法，此法利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物数量，板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物数量，但不能区分细菌死活；但不能区分细菌死活；间接计数法，常用的是稀释涂布平板计数法，间接计数法，常用的是稀释涂布平板计数法，需将待测样品
71、制成均匀的系列稀释液，尽量使样品中微生物细胞分散需将待测样品制成均匀的系列稀释液，尽量使样品中微生物细胞分散开，为防止偶然性，应计数合理稀释度样品培养基上的菌落数，菌落开，为防止偶然性，应计数合理稀释度样品培养基上的菌落数，菌落易于观察。通过以上分析可知易于观察。通过以上分析可知D D项正确。项正确。答案：答案：(1)(1)未吸附的未吸附的-淀粉酶糊精丙淀粉酶糊精丙(2)A(2)A(3)(3)稀释涂布分离稀释涂布分离( (涂布分离涂布分离) )70%70%酒精未接种的培养基酒精未接种的培养基(4)D(4)D【加固【加固训练训练】1.(20151.(2015济济南模南模拟拟) )为为了探究啤酒酵
72、母固定化的最佳条件，科研人了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研人员员研究了研究了氯氯化化钙浓钙浓度度对对固定化酵母固定化酵母发发酵性能的影响，酵性能的影响，结结果如下果如下图图。请请回回答：答：(1)(1)与利用游离酵母生与利用游离酵母生产产啤酒相比，利用固定化酵母的啤酒相比，利用固定化酵母的优优点有点有。(2)(2)本本实验结实验结果表明，随果表明，随氯氯化化钙浓钙浓度的增大，凝胶珠机械度的增大，凝胶珠机械强强度度。(3)(3)结结合合发发酵性能分析，制酵性能分析，制备备凝胶珠适宜的凝胶珠适宜的氯氯化化钙浓钙浓度度为为。当当氯氯化化钙浓钙浓度度过过高高时时，发发酵液中的糖度升高，酒精度下降，
73、酵液中的糖度升高，酒精度下降，发发酵受酵受到影响，原因是到影响，原因是_。(4)(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的方法，以防发生焦糊。溶化好的海藻酸钠的方法，以防发生焦糊。溶化好的海藻酸钠溶液应溶液应后，再与已活化的酵母细胞充分混后，再与已活化的酵母细胞充分混合。若海藻酸钠浓度过低，会导致合。若海藻酸钠浓度过低，会导致，固定效果大大降低。固定效果大大降低。【解题指南】【解题指南】解答本题的关键点：解答本题的关键点：(1)(1)凝胶珠完整率反映凝胶珠的机械强度。凝胶珠完整率反映凝胶珠的机械强度。(2)(2)糖度或酒精度
74、的变化反映了固定化细胞的性能。糖度或酒精度的变化反映了固定化细胞的性能。(3)(3)最理想的凝胶珠应能够使糖大量转化成酒精。最理想的凝胶珠应能够使糖大量转化成酒精。【解析】【解析】(1)(1)与游离酵母相比，固定化酵母细胞既能与反应物接触，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。降低生产成本，又能提高产品的质量。(2)(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
75、测凝胶珠机械强度随氯化钙浓度增大而增大。测凝胶珠机械强度随氯化钙浓度增大而增大。(3)(3)由图中曲线可知，氯化钙浓度为由图中曲线可知，氯化钙浓度为2.0 molL2.0 molL-1-1时，酒精度最高，说时，酒精度最高，说明氯化钙浓度为明氯化钙浓度为2.0 molL2.0 molL-1-1时，制备的凝胶珠最有利于发酵。当氯时，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
76、内部。内部。(4)(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，否则将杀溶化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，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。固定效果大大降低。 答案：答案：(1)(1)可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等( (意思对即可意思对即可) )(2)(2)增大增大(3)2.0 molL(3
77、)2.0 molL-1-1凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部响糖进入颗粒内部(4)(4)小火或间断加热冷却至室温酵母细胞从颗粒中漏出小火或间断加热冷却至室温酵母细胞从颗粒中漏出2.202.20世世纪纪5050年代，年代，酶酶已已经经大大规规模地模地应应用于各个生用于各个生产领产领域，到了域，到了2020世世纪纪7070年代又年代又发发明了固定化明了固定化酶酶与固定化与固定化细细胞技胞技术术。请请回答：回答：(1)(1)在在实际实际生生产产中，固定化中，固定化酶酶技技术术的的优优点是点是_。与固定化。与固定化酶酶技技术术相比，固定化相比，固定化细
78、细胞技胞技术术固定的是固定的是，与固定化，与固定化酶酶相比，固定化相比，固定化细细胞技胞技术术的的优优点是点是_。(2)(2)制制备备固定化酵母固定化酵母细细胞利用的方法是下胞利用的方法是下图图中的中的 _(_(填出号填出号码码及名称及名称) )。常用的。常用的载载体是体是。(3)(3)制备固定化酵母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和制备固定化酵母细胞时，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，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，其主要原因是其主要原因是_。【解析】【解析】(1)(1)固定化酶技术将酶固定于不
79、溶于水的载体上，实现了酶固定化酶技术将酶固定于不溶于水的载体上，实现了酶的回收利用，并且还能提高产品品质的回收利用，并且还能提高产品品质( (产品中不含酶产品中不含酶) )；固定化细胞技；固定化细胞技术是将活细胞固定起来，成本更低，操作更容易，且可以催化一系列术是将活细胞固定起来，成本更低，操作更容易，且可以催化一系列化学反应。化学反应。(2)(2)制备固定化酵母细胞应采用包埋法，图中制备固定化酵母细胞应采用包埋法，图中依次表示化学结依次表示化学结合法、物理吸附法和包埋法。包埋法制备固定化酵母细胞常用的载体合法、物理吸附法和包埋法。包埋法制备固定化酵母细胞常用的载体是海藻酸钠。是海藻酸钠。(3
80、)(3)海藻酸钠溶液与酵母细胞混合后需要利用海藻酸钠溶液与酵母细胞混合后需要利用CaClCaCl2 2固定，海藻酸钠溶固定，海藻酸钠溶液浓度偏高会导致凝胶珠不是圆形或椭圆形。液浓度偏高会导致凝胶珠不是圆形或椭圆形。答案：答案：(1)(1)可以回收利用，提高产品品质活细胞成本更低，操作可以回收利用，提高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更容易，且能催化一系列化学反应(2)(2)包埋法海藻酸钠包埋法海藻酸钠(3)CaCl(3)CaCl2 2海藻酸钠溶液浓度偏高海藻酸钠溶液浓度偏高3.3.下图为制备固定化酵母细胞用于葡萄酒、葡萄醋生产的流程图，请下图为制备固定化酵母细胞用于葡
81、萄酒、葡萄醋生产的流程图，请分析回答：分析回答：酵母酵母细细胞活化胞活化配制配制CaClCaCl2 2溶液溶液配制海藻酸配制海藻酸钠钠溶液溶液海藻酸海藻酸钠钠溶液与酵母溶液与酵母细细胞混合胞混合固定化酵母固定化酵母细细胞胞发发酵葡萄汁酵葡萄汁葡萄酒葡萄酒葡萄醋葡萄醋(1)(1)本本实验实验采用的是包埋法，而制采用的是包埋法，而制备备固定化固定化酶酶则则不宜用此法，原因是不宜用此法，原因是。实验过实验过程中用程中用CaClCaCl2 2溶液溶液处处理的目的是理的目的是_。(2)(2)在利用葡萄酒制作葡萄醋在利用葡萄酒制作葡萄醋时时，除控制好温度等条件外，除控制好温度等条件外，还还要注意要注意控制
82、气体条件，因控制气体条件，因为为醋酸菌是醋酸菌是( (填填“需氧需氧”或或“厌厌氧氧”或或“兼兼性性厌厌氧氧”)”)型型细细菌。菌。(3)(3)天然天然酿酿酒酵母通常缺乏分解淀粉的酒酵母通常缺乏分解淀粉的酶酶类类，用作，用作发发酵原料的淀粉需酵原料的淀粉需经经一系列复一系列复杂过杂过程程转转化化为为葡萄糖才能被利用。研究者从某葡萄糖才能被利用。研究者从某丝丝状真菌中状真菌中获获取淀粉取淀粉酶酶基因，再通基因，再通过过技技术对术对目的基因大量目的基因大量扩扩增后，将其插增后，将其插入入质质粒以构建粒以构建，并并导导入入酿酿酒酵母菌体内，以期得到能迅速分解淀粉的酒酵母菌体内，以期得到能迅速分解淀粉
83、的酿酿酒酵母菌。酒酵母菌。(4)(4)为筛选为筛选出能高效利用淀粉的出能高效利用淀粉的转转基因基因酿酿酒酵母菌，将酒酵母菌，将该该工程菌接种工程菌接种在在的固体平板培养基上，培养一段的固体平板培养基上，培养一段时间时间后，加入碘液，后，加入碘液，选择选择的菌落的菌落进进一步一步纯纯化培养。化培养。【解析】【解析】(1)(1)由于酶分子小，易从多孔性物质中漏出，因此多使用化由于酶分子小，易从多孔性物质中漏出，因此多使用化学结合法与物理吸附法固定化，而细胞体积大，难以被多孔性物质吸学结合法与物理吸附法固定化，而细胞体积大，难以被多孔性物质吸附或结合，因而应用包埋法固定。附或结合，因而应用包埋法固定
84、。(2)(2)醋酸菌的新陈代谢类型是异养需氧型，因此醋酸发酵需要不断通醋酸菌的新陈代谢类型是异养需氧型，因此醋酸发酵需要不断通入氧气入氧气( (空气空气) )。(3)(3)在对酵母菌进行遗传改造时，扩增目的基因的技术是在对酵母菌进行遗传改造时，扩增目的基因的技术是PCRPCR技术。插技术。插入目的基因的质粒称为基因表达载体。入目的基因的质粒称为基因表达载体。(4)(4)为了筛选能高效利用淀粉的转基因酿酒酵母菌，培养基中应富含为了筛选能高效利用淀粉的转基因酿酒酵母菌，培养基中应富含淀粉。在富含淀粉的培养基中加入碘液后，培养基会变蓝，而在分解淀粉。在富含淀粉的培养基中加入碘液后，培养基会变蓝，而在分解淀粉的酵母菌菌落周围，淀粉被酵母菌利用，就会形成不变蓝的透明淀粉的酵母菌菌落周围，淀粉被酵母菌利用，就会形成不变蓝的透明圈，并且透明圈的大小与酵母菌分解淀粉的能力呈正相关。圈，并且透明圈的大小与酵母菌分解淀粉的能力呈正相关。答案：答案：(1)(1)酶分子很小，容易从包埋材料中漏出酶分子很小，容易从包埋材料中漏出CaCa2+2+与海藻酸钠反应与海藻酸钠反应形成不溶于水的海藻酸钙凝胶形成不溶于水的海藻酸钙凝胶( (使凝胶珠形成稳定结构使凝胶珠形成稳定结构) )(2)(2)需氧需氧(3)PCR(3)PCR基因表达载体基因表达载体(4)(4)富含淀粉透明圈大富含淀粉透明圈大
