（浙江專用）2020版高考生物大一輪復習 第十部分 生物技術(shù)實踐 課時訓練32 酶的應用

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1、課時訓練32　酶的應用 1.酶經(jīng)過固定化后,不僅能提高酶的穩(wěn)定性,而且容易與產(chǎn)物分開,具有可反復使用等優(yōu)點。如圖1為利用枯草桿菌生產(chǎn)α-淀粉酶及酶固定化實驗流程圖,請回答下列問題。 圖1 (1)篩選高表達菌株的最簡便方法之一是　　　　　　　　　　法。一般通過　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　實現(xiàn)。篩選出的菌株在發(fā)酵生產(chǎn)之前還需利用　　　　培養(yǎng)基進行擴大培養(yǎng)。? (2)利用物理或化學的方法將α-淀粉酶固定在　　　　　　　的介質(zhì)上成為固定化酶。? (3)如圖2是實驗室中α-淀粉酶的固定化裝置示意圖。實驗過程涉及兩次蒸餾水洗滌反應柱的操作,所用的蒸餾水體積為裝填體積的　　　　

2、,第二次洗滌的目的是除去　　　　　　　　　　　。? 圖2 (4)若圖2中的液體X為淀粉溶液,從反應柱下端接取少量流出液進行KI-I2顏色測試,結(jié)果未呈現(xiàn)紅色。下列有關(guān)此現(xiàn)象的解釋錯誤的是(　　) A.反應柱中沒有α-淀粉酶被固定 B.流速過快淀粉未被水解 C.接取的流出液是蒸餾水 D.流速過慢淀粉被水解成葡萄糖 答案(1)單菌落分離　劃線分離法　(稀釋)涂布分離法　液體 (2)非水溶性　(3)10倍　殘留的淀粉溶液　(4)D 解析(1)篩選高表達菌株的最簡便方法之一就是單菌落分離法,常用的菌落分離方法是劃線分離法和涂布分離法;用于擴大培養(yǎng)的培養(yǎng)基通常是液體培養(yǎng)基。(2)固

3、定化酶就是利用物理或化學的方法將α-淀粉酶固定在非水溶性的介質(zhì)上。(3)實驗中用10倍體積的蒸餾水洗滌層析柱以除去未吸附的游離的淀粉酶。第二次蒸餾水洗滌的目的是除去殘留的淀粉溶液。(4)淀粉在α-淀粉酶的作用下,不會被水解成葡萄糖。 2.為了提高果膠酶的利用率,科學家進行了固定化果膠酶的相關(guān)研究。 (1)果膠酶的固定化:取磁性殼聚糖微球固體顆粒,加入果膠酶溶液,30 ℃條件下振蕩1 h,裝入圖甲反應柱中,用蒸餾水洗去　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,放置在4 ℃冰箱中保存。上述固定化果膠酶的方法屬于　　　。? A.包埋法　　　　　　B.吸附法 C.共價偶聯(lián)法 D.交聯(lián)法

4、 (2)果膠酶活力測定方法:以果膠酶在單位時間內(nèi)催化產(chǎn)生的主要產(chǎn)物　　　　　　　　的量計算酶的活力。已知3,5-二硝基水楊酸與果膠水解的主要產(chǎn)物共熱能產(chǎn)生棕紅色的氨基化合物,在一定范圍內(nèi)產(chǎn)物的量和反應液顏色深淺成正比,可用　　　　　　　　法測定產(chǎn)物的量。此方法需要制作標準曲線,如圖乙所示,其中縱坐標一般為　　　　　　　　。? (3)下圖是固定化果膠酶的部分研究結(jié)果,據(jù)圖可知用上述方法制備的固定化果膠酶與游離酶相比最適溫度　　　　(填“升高”或“降低”),最適pH　　　　(填“升高”或“降低”)。? (4)在果汁生產(chǎn)中使用固定化果膠酶具有很多優(yōu)點,以下說法中不屬于其優(yōu)點的是　　　。?

5、 A.固定化果膠酶可以重復回收,多次利用 B.固定化果膠酶可以提高酶的穩(wěn)定性和果汁的質(zhì)量 C.便于果汁加工工藝操作的連續(xù)化、自動化 D.用于處理破碎果實,可以提高出汁率,促進澄清 答案(1)未固定的游離果膠酶　B　(2)半乳糖醛酸　光電比色 光密度值(OD值)　(3)升高　降低　(4)D 3.生產(chǎn)果汁時,用果膠酶處理果泥可提高果汁的出汁率?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題。 (1)某同學用三種不同的果膠酶進行三組實驗,各組實驗除酶的來源不同外,其他條件都相同,測定各組的出汁量,據(jù)此計算各組果膠酶的活性的平均值并進行比較。這一實驗的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (2

6、)現(xiàn)有一種新分離出來的果膠酶,為探究其最適溫度,某同學設(shè)計了如下實驗:取試管16支,分別加入等量的果泥、果膠酶、緩沖液,混勻,平均分為4組,分別置于0 ℃、5 ℃、10 ℃、40 ℃下保溫相同時間,然后,測定各試管中的出汁量并計算各組出汁量平均值。該實驗溫度設(shè)置的不足之處有　　　　　　　　　　　和? ? 　。? (3)某同學取5組試管(A~E)分別加入等量的同種果泥,在A、B、C、D 4個實驗組的試管中分別加入等量的緩沖液和不同量的同種果膠酶,然后,補充蒸餾水使4組試管內(nèi)液體體積相同;E組加入蒸餾水使試管中液體體積與實驗組相同。將5組試管置于適宜溫度下保溫一定時間后,測定各組的出汁量。通

7、過A~D組實驗可比較不同實驗組出汁量的差異。本實驗中,若要檢測加入酶的量等于0而其他條件均與實驗組相同時的出汁量,E組設(shè)計　　　　(填“能”或“不能”)達到目的,其原因是　? 　。? 答案(1)探究不同(來源)果膠酶的活性　(2)4組的溫度設(shè)置不合適　各組的酶促反應受兩個不同溫度影響(每一設(shè)定溫度的酶與反應物應先達到預定溫度,然后再混合)(其他答案合理也可)　(3)不能　E組未加入等量緩沖液,違背了單一變量原則 解析(1)根據(jù)題意可知實驗的自變量是果膠酶的來源不同,因變量是果膠酶的活性,所以該實驗目的是探究不同來源果膠酶的活性。(2)根據(jù)實驗設(shè)計可知,該實驗是探究果膠酶的最適溫度,所以自

8、變量是溫度,因變量是果膠酶的活性,用出汁量進行衡量,出汁量越多則果膠酶活性越高。該實驗方案中,應該在常溫范圍內(nèi)設(shè)置系列溫度梯度且梯度差值相等,所以4組的溫度應分別設(shè)置為15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃;另外探究溫度對酶活性的影響時,應保證酶促反應只能在設(shè)定的溫度下進行,同一實驗組的反應溫度只能是一個,所以實驗操作應該是將各組盛有果膠酶的試管與盛有果泥的試管分別在設(shè)定溫度下處理一定時間后再將兩支試管混合,才能保證實驗在設(shè)定的溫度下進行。(3)根據(jù)題意,本實驗的自變量是果膠酶的量,因變量是出汁量,對照實驗的設(shè)計應遵循單一變量原則和對照原則,根據(jù)實驗設(shè)置,通過A~D組實驗可比較不同實驗組出汁量

9、的差異。若要檢測加入酶的量等于0而其他條件均與實驗組相同時的出汁量,則E組應加入等量的緩沖液并補充蒸餾水,使試管中液體體積與實驗組相同,才符合實驗設(shè)計應遵循的單一變量原則。 4.某工廠為了生產(chǎn)耐高溫植酸酶飼料添加劑,開展了產(chǎn)該酶菌株的篩選、酶的固定化及其特性分析研究,其流程如下圖所示。 土樣中的菌種篩選→菌株鑒定→優(yōu)良菌株擴大培養(yǎng)→植酸酶提純→植酸酶固定化→植酸酶特性分析 請回答下列問題。 (1)土壤懸液首先經(jīng)80 ℃處理15 min,其目的是篩選出　　　　　　　　　。? (2)在無菌條件下,將經(jīng)過處理的土壤懸液　　　　,然后涂布于含有植酸鈉的固體培養(yǎng)基上。培養(yǎng)后觀察到　　　　　　,

10、其周圍出現(xiàn)透明水解圈,圈的直徑大小與　　　　　　　　　強弱相關(guān)。? (3)篩選獲得的菌株經(jīng)鑒定后,將優(yōu)良菌株進行液體擴大培養(yǎng)。培養(yǎng)時需要振蕩,其主要目的是　　　　。液體培養(yǎng)基與固體培養(yǎng)基相比,不含有的成分是　　　　　　。? (4)在合適條件下,將提純的植酸酶與海藻酸鈉混合后,滴加到一定濃度的鈣離子溶液中,使液滴形成凝膠固體小球。該過程是對酶進行　　　。(填選項)? A.吸附　　　　　B.包埋 C.裝柱 D.洗滌 (5)溫度與植酸酶相對酶活性的關(guān)系如圖所示。下列敘述錯誤的是　　　。(填選項)? A.測試溫度中,固定化與非固定化植酸酶的最適溫度分別為60 ℃和45 ℃ B.測試溫

11、度范圍內(nèi),固定化植酸酶的相對酶活性波動低于非固定化植酸酶 C.與非固定化植酸酶相比,固定化植酸酶相對酶活性在80%以上時的溫度范圍較寬 D.65 ℃時固定化與非固定化植酸酶的相對酶活性因蛋白質(zhì)變性而位于最低點 答案(1)耐高溫菌株　(2)稀釋　單菌落　植酸酶的活性　(3)供氧　瓊脂(凝固劑)　(4)B　(5)D 解析(1)土壤懸液經(jīng)80 ℃處理15 min,土壤中不耐高溫的微生物不能生存,以此篩選出耐高溫菌株。(2)采用涂布分離法分離菌種時,需要先在無菌條件下對土壤懸液進行稀釋操作,再進行涂布操作。稀釋涂布后可以在平板上發(fā)現(xiàn)單菌落,若某單菌落周圍出現(xiàn)透明圈,說明該菌種能利用植酸鈉,透明

12、圈的直徑大小與植酸酶的活性強弱相關(guān)。(3)擴大培養(yǎng)一般用液體培養(yǎng)基,并采用振蕩培養(yǎng),以提供菌種生長所需氧氣,液體培養(yǎng)基中不含凝固劑(瓊脂)。(4)將植酸酶與海藻酸鈉混合,制成凝膠固體小球,是采用包埋法對植酸酶進行固定化的方法。(5)分析溫度與植酸酶相對酶活性的關(guān)系圖不難發(fā)現(xiàn),固定化植酸酶的相對酶活性在65 ℃時仍然很高,說明固定化植酸酶的耐高溫能力很強,并沒有發(fā)生蛋白質(zhì)變性。 5.下圖是酵母菌的固定化及其應用的相關(guān)圖解,請據(jù)圖回答下列問題。 (1)某實驗小組利用海藻酸鈉固定酵母菌,如圖甲所示,該方法稱為　　　　　,而固定化酶不宜采用此方法,是因為酶分子　　　　,固定效果不佳。? (2

13、)某實驗小組采用乙裝置進行葡萄糖的酒精發(fā)酵,圖中a是　　　　　　　　　,該實驗中的酵母細胞可以反復利用,實驗過程一定要在　　　　　　條件下進行,長導管的作用是　　　　　　　　　　　　。? (3)實驗前用10倍柱體積的蒸餾水洗滌此柱,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　,在發(fā)酵過程中葡萄糖濃度不能過高,否則　　　　　　　　　　　　　　　。? 答案(1)包埋法　小 (2)固定化酵母　無氧　排出CO2 (3)洗去未固定的酵母菌　酵母菌失水過多而死亡 解析(1)分析圖示可知,酵母菌被固定在網(wǎng)格中,屬于包埋法。對于酶分子而言,較少使用該方法,原因是酶分子體積相對較小,難以被包埋固定。 (2

14、)圖乙是葡萄糖發(fā)酵的裝置,分析圖示可知,a表示固定化的酵母菌,固定化酵母菌與固定化酶相似,可以重復利用。酒精發(fā)酵需要在無氧的環(huán)境下進行,圖示中長導管的作用是排出酵母菌厭氧呼吸所產(chǎn)生的CO2。 (3)實驗前用10倍柱體積的蒸餾水洗滌固定化柱,目的是洗去未吸附的游離的酵母菌。進行發(fā)酵時,需要控制葡萄糖溶液的濃度,否則葡萄糖濃度過高會造成酵母菌滲透失水死亡。 6.圖1為利用蘋果制備果汁、果酒、果醋的流程圖。 圖1 圖2 (1)果膠酶可以通過蘋果青霉來生產(chǎn),　　　　　　　　　　　　是篩選高表達菌株的最簡便方法之一。篩選出的菌株在發(fā)酵生產(chǎn)之前還需利用　　　　　　培養(yǎng)基進行擴大培養(yǎng)。?

15、 (2)酶在水溶液中很不穩(wěn)定,不利于工業(yè)化使用,常用固定化技術(shù)使之成為　　　　　　　　　　而又有酶活性的制劑。圖2是澄清蘋果汁生產(chǎn)實驗示意圖,下列相關(guān)敘述正確的是　　　　　　。? A.實驗中所用的固定化果膠酶吸附后可永久使用 B.為防止雜菌污染,圖示裝置制作完畢后需瞬間高溫滅菌 C.通過控制閥調(diào)節(jié)蘋果汁流出的速率,保證反應充分進行 D.固定化果膠酶不可重復使用,每次生產(chǎn)前需重新裝填反應柱 (3)圖1中①過程也可利用附著在蘋果皮上的　　　　　　　　　　作為菌種。為獲得高純度、糖含量高的蘋果酒,需向果汁中添加　　　　　　。? (4)由圖1中①轉(zhuǎn)變?yōu)棰?除改變溫度、調(diào)節(jié)pH外,還需調(diào)整的

16、發(fā)酵條件是　　　　　　　　　　　　　。? 答案(1)單菌落的分離　液體 (2)不溶于水　C (3)野生酵母菌　蔗糖 (4)通入無菌空氣 解析(1)單菌落的分離是篩選高表達菌株的最簡便方法之一。篩選出的菌株在發(fā)酵生產(chǎn)之前還需利用液體培養(yǎng)基進行擴大培養(yǎng)。 (2)酶在水溶液中很不穩(wěn)定,不利于工業(yè)化使用,常用固定化技術(shù)使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。實驗中所用的固定化果膠酶吸附后可重復使用,但酶活性也受影響,不能永久使用,A項錯誤。酶的活性受溫度的影響,圖示裝置制作完畢后瞬間高溫滅菌會使酶失去活性,B項錯誤。通過控制閥調(diào)節(jié)蘋果汁流出的速率,保證反應充分進行,C項正確。固定化果膠酶可重復使用,D項錯誤。 (3)圖1中①過程可利用附著在蘋果皮上的野生酵母菌作為菌種。為獲得高純度、糖含量高的蘋果酒,需向果汁中添加蔗糖。 (4)由圖1中①(果酒制作)轉(zhuǎn)變?yōu)棰?果醋制作),除改變溫度、調(diào)節(jié)pH外,還需調(diào)整的發(fā)酵條件是通入無菌空氣,因為醋化醋桿菌是好氧性細菌。 6