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1、第34讲酶的应用第九单元生物技术实践1.果汁中的果胶和果胶酶(加试)。2.淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测(加试)。考纲要求内容索引内容索引考点一果汁中的果胶和果胶酶考点二-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测做模拟练预测课时训练考点一果汁中的果胶和果胶酶知识梳理答案1.果胶果胶(1)果胶的化学组成：由组成，是的主要成分。(2)果胶与果汁加工：果胶不仅影响出汁率，还会使果汁浑浊。2.果胶酶果胶酶(1)来源：黑曲霉、苹果青霉等。(2)组成：果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，主要包括果胶酶和酶。(3)作用：将果胶分解成可溶性的分子，使出汁率提高，也使浑浊的果汁变得澄清。半乳糖醛
2、酸和半乳糖醛酸甲酯植物细胞壁果胶甲酯3.探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验(1)实验原理答案果胶 半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯。果胶酶的活性受温度(或pH)的影响，处于最适温度(或pH)时活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的成正比。果胶不溶于乙醇。活性大小(2)实验流程设计答案不加热95%的乙醇思考诊断答案1.探究温度、pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶用量的实验中，因变量都相同，该因变量是什么？提示提示三个实验的因变量都是果汁量或果汁的澄清度。2.探究温度、pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶用量的实验中，都需要设置多组实验，相邻两组
3、之间都有一定的“差值”(如“温差”、“pH差”)，该“差值”的大小与实验的误差大小有何联系？提提示示该差值大小与实验误差的大小成正相关，即差值越小则误差越小，差值越大则误差越大。3.表格分析：下表是某小组利用部分材料进行的有关实验(“/”表示不加)，提供材料如下。现有磨浆机、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水、一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液等实验材料及试剂。请答下列4个问题：答案编号项目试管甲乙丙丁1 在试管中加入苹果泥2mL2mL2mL2mL22mL/2mL2mL3加入不同的液体2mL蒸馏水 4mL蒸馏水2mL盐酸 2mL氢氧化钠4摇匀，恒温处理15分钟15分钟15分钟15分钟(1)表中处的内
4、容是。加入质量分数为2%的果胶酶溶液(2)若要验证果胶酶的作用，应把两个试管同时取出并过滤相同时间，观察并比较，预期的实验现象与结果是。(3)比较试管甲、丙、丁可知，其实验目的是探究pH对果胶酶活性的影响。为确保实验成功，请将表中的编号正确排序(用数字和箭头表示)：。(4)如果要用此实验做“探究果胶酶的最适用量”，请简要写出实验思路：。答案甲与乙甲果汁比乙澄清2314配制不同浓度的果胶酶，恒温下加入等量苹果泥，观察果汁的澄清度，果汁最澄清组对应的酶用量即为酶的最适用量1.(2016鲁迅中学期末测试)下列关于“探究果胶酶最适用量的实验”的叙述，错误的是()A.配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中
5、加入等量的该溶液B.实验温度为无关变量，要在相同的适宜温度条件下进行实验C.用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不相同D.调节pH，使各组中的pH相同而且处于适宜状态解解析析在探究果胶酶最适用量的实验中，果胶酶量为自变量，通过配制不同浓度的果胶酶溶液来控制；实验温度、搅拌时间、pH为无关变量，需要控制等量、适宜，A、B、D项正确，C项错误。解题探究解析122.(2016温州中学测试)探究温度对果胶酶活性影响的实验中，得到如下实验结果。据此分析其中不正确的是()解析温度()30 35 404550556065707580果汁量(mL)3.5 4.6 8.6 10.9 12.3 11.710.15
6、.43.94.85.6A.实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合B.为了实验结果的科学性，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同C.应在5055设置更细温度梯度进行实验，探究果胶酶的最适温度D.该实验结果表明高温能使果胶酶失活，但高温也可能促进果胶分解返回12考点二-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测知识梳理答案1.淀粉酶淀粉酶的固定化的固定化(1)固定化酶概念：将水溶性的酶用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。方法：吸附法、交联法和包埋法等。(2)淀粉酶的固定化淀粉酶作用的最适条件：最适pH为；最适温度为。方法：法。物理或化学共价偶联法5.57.55
7、075吸附淀粉的水解作用答案淀粉葡萄糖糊精麦芽糖遇碘显蓝色遇碘显红色遇碘不显色2.淀粉水解的测定实验淀粉水解的测定实验固定淀粉酶滴管滴加淀粉溶液加溶液观察几天后重复实验。KII2洗涤3.淀粉酶固定化实验过程淀粉酶固定化实验过程固定化淀粉酶，装入注射器中以0.3mL/min的流速滴加过柱流出5mL淀粉溶液后接收0.5mL流出液滴加溶液，观察颜色，用水稀释1倍后再观察颜色以10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱，放置在4冰箱中，几天后重复实验答案淀粉溶液KII2思考诊断答案1.固定化酶的优点是什么？提提示示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，酶活性也会
8、降低，如果酶活性降低到一定程度，就会失去使用价值。2.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。如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)，请分析回答问题：答案(1)从对温度变化的适应性和应用范围的角度分析，图甲所示结果可以得出的结论是对温度变化的适应性更强且应用范围更广。固定化酶(2)图乙曲线表明包埋效果最好时海藻酸钠溶液浓度是多少？当海藻酸钠溶液浓度较低时，酶活力低的原因是什么？答案提提示示3%；海藻酸钠溶液浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易
9、漏出，数量不足。1.下列关于固定化酶的说法，错误的是()A.固定化酶的不足之处是不能催化一系列反应B.固定化酶可再次利用，降低了生产成本C.固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离D.固定化酶易溶于水解题探究解析解析解析由于酶具有专一性，因此固定化酶不能催化一系列反应，A项正确；固定化酶可反复利用，降低了生产成本，B项正确；固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离，C项正确；固定化酶不易溶于水，易与反应物分离，D项错误。122.(2015舟山中学测试)某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。实验结果见下表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通淀粉酶量相同)
10、。实验表明1号试管中淀粉未被水解，最可能的原因是()1号试管 2号试管固定化淀粉酶普通淀粉酶淀粉溶液60保温5min，取出冷却至室温，滴加碘碘化钾溶液现象变蓝不变蓝12A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性B.淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触C.水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解D.实验程序出现错误，试管中应先加入碘碘化钾溶液后保温解解析析由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇碘碘化钾溶液呈现蓝色。解析12直接使用酶和固定化酶的比较归纳提升归纳提升比较项目直接使用酶固定化酶制作方法吸附法、共价偶联法、交联法
11、、包埋法等是否需要营养物质否否酶的种类一种或多种一种催化反应单一或多种单一反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)12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反应优点催化效率高、耗能低、低污染既能与反应底物接触，又能与产物分离；可以重复使用返回12做模拟练预测1.下列有关果胶酶及果胶酶实验探究的叙述，正确的是()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、果胶酶的用量及反应时间等都是自变量D.可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确
12、定果胶酶的用量解解析析探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶；探究温度对果胶酶活性的影响实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。解析12342.某同学为探究温度对果胶酶活性的影响，在不同温度条件下，将等量的果胶酶加入到等量的苹果泥中，在反应同样时间后，再将反应液过滤同样时间，用量筒测定滤出苹果汁的体积。下列曲线图能正确反映实验结果的是()解解析析果胶酶在0时活性较低，但也能催化苹果泥形成果汁，果汁量不为0；随着温度升高，果胶酶的活性先升高后下降，果汁量也是先升高后降低。正确的应是B曲线。解析12343.利用紫甘薯制酒可提高其附加值。请回答：(1)为提高紫甘薯的
13、利用率，工厂化生产时，可加入果胶酶和淀粉酶，其中果胶酶可来自_等微生物。由于酶在水溶液中不稳定，因此常将酶固定在某种介质上制成_。(2)果胶酶可将紫甘薯匀浆中的果胶水解成_。A.半乳糖醛酸和葡萄糖B.半乳糖和果糖C.半乳糖醛酸甲酯和果糖D.半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯解析黑曲霉(或苹果青霉)固定化酶答案1234(3)紫甘薯匀浆流经淀粉酶柱后，取适量流出的液体，经脱色后加入KII2溶液，结果液体呈红色，表明该液体中含有_。A.淀粉B.糊精C.麦芽糖D.葡萄糖解解析析紫甘薯匀浆流经淀粉酶柱后，淀粉会被水解成糊精，糊精经脱色后加入KII2溶液后呈红色。1234解析4.(2016浙江4月选考)请回答与“
14、果汁中的果胶和果胶酶”实验有关的问题：(1)果胶是细胞壁的重要组成成分，其化学本质是_(A.蛋白质B.脂质C.核糖D.多糖)，它在细胞壁形成过程中的主要作用是将相邻的细胞_在一起。解解析析果胶是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成的，其化学本质属于多糖。果胶起着将植物细胞粘合在一起的作用。D粘合解析答案1234(2)制取果汁时，先用果胶酶将果胶分解成_和半乳糖醛酸甲酯等物质，再用_酶处理，可得到比较澄清的果汁，用适量且浓度适宜的上述两种酶处理时，果汁的出汁率、澄清度与酶的_高低成正相关。解解析析果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯等物质。要使果汁更澄清，应同时使用果胶酶和果胶甲酯酶。用适
15、量且浓度适宜的上述两种酶处理时，果汁的出汁率、澄清度与酶的活性高低成正相关。解析答案半乳糖醛酸果胶甲酯活性1234(3)由于果胶不溶于乙醇，故可用乙醇对果胶粗提取物(经酶处理后的混合物)进行_处理，从而得到干制品。解析解析由于果胶不溶于乙醇，故可用乙醇对果胶粗提取物(经酶处理后的混合物)进行沉淀处理，从而得到干制品。解析答案脱水(沉淀)返回1234课时训练一、选择题1.(2015绍兴中学期末测试)下列关于果胶酶作用的叙述，错误的是()A.分解水果细胞壁中的果胶，从而瓦解细胞壁B.可将果胶分解成半乳糖醛酸，使果汁变清C.分解水果细胞壁中的纤维素和果胶D.可使果汁榨取变得容易，提高出汁率解解析析果
16、胶酶可将果胶分解为半乳糖醛酸，从而使果汁榨取的时候比较容易，并使果汁变清。要分解纤维素，需要纤维素酶。解析123456789102.在用果胶酶处理苹果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是()A.加大苹果泥用量B.加大果胶酶用量C.进一步提高温度D.用玻璃棒不时地搅拌反应混合物解解析析在用果胶酶处理苹果泥时，若让果胶酶充分发生反应，则需扩大果胶酶和苹果泥的接触面积，尽量使果胶酶和苹果泥充分接触，因此可用玻璃棒不时地搅拌反应混合物。对苹果泥用量、酶用量及反应所需的温度和pH的调整，在一定范围内只能加快反应速度，而不能使果胶酶充分地催化反应。解析123456789103.(2015宁
17、波鄞州中学期末测试)下图为某同学探究温度对果胶酶活性的影响的实验操作流程图，下列叙述错误的是()解析底物酶液在所控制温度下处理一段时间底物与酶混合在所需温度下保温一段时间 检测A.底物为苹果泥，酶液为果胶酶溶液B.底物与酶混合前的同温处理可以取消C.实验的自变量为底物与酶混合后的温度D.检测的是果汁的体积或果汁的澄清度123456789104.下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是()A.可用包埋法制备固定化酵母细胞B.反应产物对固定化酶的活性没有影响C.葡萄糖异构酶固定前后专一性不同D.固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应解析解析细胞体积相对较大，宜采用包埋法固定，A正确；若反应
18、产物包含酸或碱性物质，可能会影响酶的活性，B错误；葡萄糖异构酶固定前后专一性不变，C错误；固定化细胞固定的是一系列酶，催化一系列反应，不能催化各种反应底物的一系列反应，D错误。解析12345678910二、非选择题5.(2015浙江自选)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。请回答下列问题：(1)土壤悬液首先经80处理15分钟，其目的是筛选出_。解解析析欲获得“耐高温”的植酸酶产酶菌株，需在“高温”条件下筛选目的菌株。耐高温菌株解析答案12345678910(2)在无菌条件下，将经过处理的土壤悬液进行_，然后涂布于含有植酸钠
19、的固体培养基上。培养后观察到_，其周围出现透明水解圈，圈的直径大小与_强弱相关。解解析析欲对产生植酸酶的菌株进行选择培养，在无菌条件下，将经过处理的土壤悬液进行稀释，然后用涂布分离法将菌液涂布于含有植酸钠的固体选择培养基上，培养基上可呈现以植酸酶合成菌菌落为中心的透明圈，圈的直径大小与植酸酶活性成正相关。稀释单菌落植酸酶的活性解析答案12345678910(3)筛选获得的菌株经鉴定后，将优良菌株进行液体扩大培养。培养时需要振荡，其主要目的是_。液体培养基与固体培养基相比，不含有的成分是_。解解析析对筛选获得的优良菌株进行液体扩大培养时，为满足菌株需氧呼吸对O2的需求，宜进行振荡处理，与固体培养
20、基相比，液体培养基中不需要添加琼脂等凝固剂。供氧琼脂解析答案12345678910(4)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_。解析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45B.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123456789106.(2016温州中学检测)在果汁生产中需用到果胶酶，某课题研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如下实验：解解析析实验顺序：准备苹果泥和配制果胶酶苹果泥和果
21、胶酶分别水浴保温苹果泥和果胶酶混合保温过滤果汁后用量筒计量。(1)实验方法：请将图1中所示的操作进行排序：_。a、c、d、b解析答案12345678910(2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图2中曲线甲所示：图2中自变量是温度，除此之外还可用_表示。A.酶的浓度B.苹果泥的量C.水的加入量D.pH图2中的纵坐标还可用_来表示。苹果汁的体积答案12345678910实验步骤中，在果胶酶和苹果泥混合前，将二者分装在不同试管中并进行恒温的目的是_。实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙，苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是_。引起曲线乙下移的原因是_(至少
22、答出两条)。解析保证底物和酶在混合时的温度是相同的同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物量的不同而改变pH、酶的浓度和苹果泥的量等因素不同答案123456789107.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。如图1是简单的生产流程图，结合所学知识回答下列问题：图112345678910(1)果胶酶的使用过程中，需要对酶的活性、酶的用量进行研究。在图2甲、乙两个曲线中，果胶酶活性受环境因素影响的变化曲线是_，纵轴还可以用_来表示，自变量X可以代表_等；自变量Y可代表_。解析图2甲过滤到的果汁的
23、体积温度、pH果胶酶的浓度(或用量)答案图112345678910(2)果胶酶的最适用量是图2中的_点对应的量。(3)过 程 中 不 用 灭 菌 一 般 也 不 会 受 到 杂 菌 的 污 染 ， 原 因 是_。B培养液中缺氧环境及酵母菌产生的酒精能抑制绝大多数微生物的生长繁殖解解析析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，B点后酶量增加而澄清度不再增加，因此B点对应的量为最适用量。解析解析缺氧条件不利于大多数细菌的生存，同时酒精有杀菌作用。解析答案123456789108.请回答下列问题：(1)在工业生产中，为提高酶的使用率和产品纯度，一般需要将酶进行固定化处理。利用石英砂
24、固定淀粉酶的方法属于_。A.吸附法B.共价偶联法C.交联法D.包埋法解解析析石英砂固定淀粉酶的方法为吸附法；淀粉流经淀粉酶固定化柱后，被水解为糊精，遇KII2溶液呈红色；获得诱变菌株需进行诱变剂处理，通过实验组与对照组培养基中菌落周围透明圈的大小可确认淀粉分解的程度。解析12345678910(2)一定浓度的淀粉溶液流过淀粉酶固定化柱后，被水解成_，遇KII2溶液显_色。(3)淀粉酶可以通过枯草杆菌发酵生产，以下是利用诱变育种方法培育获得产生较多淀粉酶的菌株的主要实验步骤。(原理：菌株生长过程中可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。)第一步：将枯草杆菌接种到_培养基上进行扩大培
25、养。第二步：将枯草杆菌分成两组，A组用_处理，B组不处理(作对照)。第三步：制备多个含淀粉的固体培养基。糊精红液体诱变剂答案12345678910第四步：将A、B组分别稀释后，分别在含淀粉的固体培养基上利用_法分离，适宜条件下培养得到单菌落。第五步：观察A、B组各菌落周围的_。实验结果预期：根据诱发突变率低的特点，预期_。根据诱发突变不定向性的特点，预期_。涂布透明圈大小A组中多数菌落周围的透明圈与B组差异不显著A组有少数菌落周围的透明圈比B组明显小，有少数比B组明显大(或A组透明圈大小不一，B组较一致)答案123456789109.如图是固定化酶反应柱，请回答下列问题：解解析析固定化酶的制作
26、方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法，本题所示为吸附法。洗涤是除去未吸附的一些游离的酶，在洗涤时流速不能过快，为1mL/min。(1)将淀粉酶溶于水中，再加入石英砂，不时搅拌，这样淀粉酶就可以固定在石英砂上。这种固定化的方法称为_。30min后，装入如图所示的反应器中，构成固定化酶反应柱，并用10倍体积的蒸馏水洗涤此反应柱，洗涤的目的是_。洗涤时，蒸馏水流速_(填“能”或“不能”)过快。吸附法除去未吸附的游离淀粉酶不能解析答案12345678910(2)实验时，将此反应柱固定在支架上，用滴管滴加可溶性淀粉溶液，并以0.3mL/min的流速过柱，控制流速的目的是_。在流出5mL后接收0.5m
27、L流出液，加入12滴_，观察颜色。为了使观察到的颜色变化明显，可_后再观察。如果溶液呈红色，说明淀粉水解成为_。解解析析以相对较慢的流速使淀粉溶液流过反应柱，可以让吸附着的酶与底物充分反应。根据KII2溶液与淀粉反应呈蓝色，与糊精反应呈红色的原理来鉴定反应情况。使淀粉溶液与溶粉酶充分接触充分反应KII2溶液稀释糊精解析答案12345678910(3)实验后，用10倍柱体积的蒸馏水洗涤此反应柱，洗涤的目的是_。洗涤后，放置在4冰箱中保存。几天后，可重复使用。解解析析实验完成后还需要对反应柱进行洗涤，以除去参与反应的反应物及生成的产物，以便重复使用。洗去残留的反应物和产物解析答案123456789
28、10(4)一段时间后，某同学从冰箱中取出此反应柱，重复上述实验，却没有了相同的结果，试分析可能的原因。_。解解析析一段时间后重复使用得不到相同的结果，排除反应物本身，肯定是酶出了问题，可能这些酶已经失活，再次操作时相应的反应条件(如温度)不适合等。从酶的活性、酶的数量、反应条件等方面分析，合理答案均可。解析答案1234567891010.(2015宁波鄞州中学测试)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表所示。分组蒸馏水(mL)缓冲液(mL)果汁(mL)果胶酶制剂(
29、mL)果汁浑浊程度甲乙丙1225200222502032250024X25000Y注注：“”越多表示果汁越浑浊。12345678910(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)。4(或多于)解解析析对照实验应遵循单一变量原则，要严格控制无关变量适宜且相同。由题中实验分组处理可知，第4组实验中没有添加果胶酶制剂，为保证各组实验溶液体积相同，X应为4；果胶酶能分解果胶等物质以澄清果蔬饮料，故没有添加果胶酶制剂的第4组的果汁浑浊程度应当最高。解析答案12345678910(2)除了观察果汁浑浊程度外，还可以通过检测_的变化
30、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。反应物(或“果胶”“半乳糖醛酸”“生成物”“产物”)1解解析析果胶酶可水解果胶，可通过反应中反应物的减少量或生成物的生成量来表示果胶酶的作用效果。解析答案12345678910(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。解析果胶形状和大小(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)固定化酶答案返回12345678910
