高考生物總復(fù)習(xí) 第9單元 生物技術(shù)實(shí)踐 第34講 酶的應(yīng)用

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第34講 酶的應(yīng)用 考綱要求　1.果汁中的果膠和果膠酶(加試)。2.α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測(加試)。 考點(diǎn)一　果汁中的果膠和果膠酶 1．果膠 (1)果膠的化學(xué)組成：由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯組成，是植物細(xì)胞壁的主要成分。 (2)果膠與果汁加工：果膠不僅影響出汁率，還會使果汁渾濁。 2．果膠酶 (1)來源：黑曲霉、蘋果青霉等。 (2)組成：果膠酶并不是特指某一種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱，主要包括果膠酶和果膠甲酯酶。 (3)作用：將果膠分解成可溶性的分子，使出汁率提高，也使渾濁的果汁變得澄清。 3．探究利用蘋果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件的實(shí)驗 (1)實(shí)驗原理 ①果膠半乳糖醛酸＋半乳糖醛酸甲酯。 ②果膠酶的活性受溫度(或pH)的影響，處于最適溫度(或pH)時活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。 ③果膠不溶于乙醇。 (2)實(shí)驗流程設(shè)計 思考診斷 1．探究溫度、pH對果膠酶活性的影響以及果膠酶用量的實(shí)驗中，因變量都相同，該因變量是什么？ 提示　三個實(shí)驗的因變量都是果汁量或果汁的澄清度。 2．探究溫度、pH對果膠酶活性的影響以及果膠酶用量的實(shí)驗中，都需要設(shè)置多組實(shí)驗，相鄰兩組之間都有一定的“差值”(如“溫差”、“pH差”)，該“差值”的大小與實(shí)驗的誤差大小有何聯(lián)系？ 提示　該差值大小與實(shí)驗誤差的大小成正相關(guān)，即差值越小則誤差越小，差值越大則誤差越大。 3．表格分析：下表是某小組利用部分材料進(jìn)行的有關(guān)實(shí)驗(“/”表示不加)，提供材料如下。現(xiàn)有磨漿機(jī)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的果膠酶溶液、蒸餾水、一定濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液等實(shí)驗材料及試劑。請答下列4個問題： 編號 項目 試管 甲 乙 丙 丁 1 在試管中加入蘋果泥 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 ① 2 mL / 2 mL 2 mL 3 加入不同的液體 2 mL蒸餾水 4 mL蒸餾水 2 mL鹽酸 2 mL氫氧化鈉 4 搖勻，恒溫處理 15分鐘 15分鐘 15分鐘 15分鐘 (1)表中①處的內(nèi)容是加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的果膠酶溶液。 (2)若要驗證果膠酶的作用，應(yīng)把甲與乙兩個試管同時取出并過濾相同時間，觀察并比較，預(yù)期的實(shí)驗現(xiàn)象與結(jié)果是甲果汁比乙澄清。 (3)比較試管甲、丙、丁可知，其實(shí)驗?zāi)康氖翘骄縫H對果膠酶活性的影響。為確保實(shí)驗成功，請將表中的編號正確排序(用數(shù)字和箭頭表示)：2→3→1→4。 (4)如果要用此實(shí)驗做“探究果膠酶的最適用量”，請簡要寫出實(shí)驗思路：配制不同濃度的果膠酶，恒溫下加入等量蘋果泥，觀察果汁的澄清度，果汁最澄清組對應(yīng)的酶用量即為酶的最適用量。 1．(2016魯迅中學(xué)期末測試)下列關(guān)于“探究果膠酶最適用量的實(shí)驗”的敘述，錯誤的是(　　) A．配制不同濃度的果膠酶溶液，并在各組中加入等量的該溶液 B．實(shí)驗溫度為無關(guān)變量，要在相同的適宜溫度條件下進(jìn)行實(shí)驗 C．用玻璃棒攪拌加酶的果泥，攪拌時間可以不相同 D．調(diào)節(jié)pH，使各組中的pH相同而且處于適宜狀態(tài) 答案　C 解析　在探究果膠酶最適用量的實(shí)驗中，果膠酶量為自變量，通過配制不同濃度的果膠酶溶液來控制；實(shí)驗溫度、攪拌時間、pH為無關(guān)變量，需要控制等量、適宜，A、B、D項正確，C項錯誤。 2．(2016溫州中學(xué)測試)探究溫度對果膠酶活性影響的實(shí)驗中，得到如下實(shí)驗結(jié)果。據(jù)此分析其中不正確的是(　　) 溫度(℃) 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 果汁量(mL) 3.5 4.6 8.6 10.9 12.3 11.7 10.1 5.4 3.9 4.8 5.6 A.實(shí)驗過程中應(yīng)先將蘋果泥和果膠酶分別調(diào)節(jié)到對應(yīng)溫度后再混合 B．為了實(shí)驗結(jié)果的科學(xué)性，各組混合處理時間和過濾果汁時間均應(yīng)相同 C．應(yīng)在50～55 ℃設(shè)置更細(xì)溫度梯度進(jìn)行實(shí)驗，探究果膠酶的最適溫度 D．該實(shí)驗結(jié)果表明高溫能使果膠酶失活，但高溫也可能促進(jìn)果膠分解 答案　C 解析　實(shí)驗過程中應(yīng)先將蘋果泥和果膠酶分別調(diào)節(jié)到對應(yīng)溫度后再混合，A項正確；為了實(shí)驗結(jié)果的科學(xué)性和控制單一變量，各組混合處理時間和過濾果汁時間均應(yīng)相同，B項正確；實(shí)驗中的溫度梯度跨度較大，要想確定最適溫度，需要設(shè)置更細(xì)溫度梯度進(jìn)行實(shí)驗，分析數(shù)據(jù)可知，應(yīng)在45～55 ℃設(shè)置更細(xì)溫度梯度進(jìn)行實(shí)驗，探究果膠酶的最適溫度，C項錯誤；高溫可以使酶失活，由表格數(shù)據(jù)可以看出，高溫也可能促進(jìn)果膠分解，D項正確。 考點(diǎn)二　α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測 1．α淀粉酶的固定化 (1)固定化酶 ①概念：將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)上，使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。 ②方法：吸附法、共價偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法等。 (2)α淀粉酶的固定化 ①α淀粉酶作用的最適條件：最適pH為5.5～7.5；最適溫度為50～75℃。 ②方法：吸附法。 ③淀粉的水解作用 淀粉糊精麥芽糖葡萄糖 遇碘顯藍(lán)色　遇碘顯紅色　遇碘不顯色 2．淀粉水解的測定實(shí)驗 固定α淀粉酶→滴管滴加淀粉溶液→加KI－I2溶液→觀察→洗滌→幾天后重復(fù)實(shí)驗。 3．α淀粉酶固定化實(shí)驗過程 固定化α淀粉酶，裝入注射器中 ↓ 以0.3 mL/min的流速滴加淀粉溶液過柱 ↓ 流出5 mL淀粉溶液后接收0.5 mL流出液 ↓ 滴加KI－I2溶液，觀察顏色，用水稀釋1倍后再觀察顏色 ↓ 以10倍柱體積的蒸餾水洗滌固定化柱，放置在4 ℃冰箱中，幾天后重復(fù)實(shí)驗 思考診斷 1．固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是什么？ 提示　固定化酶能夠連續(xù)使用，但不是永久使用。酶是具有生物活性的大分子，因此隨著使用次數(shù)的增多，酶活性也會降低，如果酶活性降低到一定程度，就會失去使用價值。 2．科研人員利用雙重固定法，即采用戊二醛作交聯(lián)劑(使酶相互連接)，海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶，研究固定化酶的性質(zhì)，并對其最佳固定條件進(jìn)行了探究。如圖顯示的是部分研究結(jié)果(注：酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量)，請分析回答問題： (1)從對溫度變化的適應(yīng)性和應(yīng)用范圍的角度分析，圖甲所示結(jié)果可以得出的結(jié)論是固定化酶對溫度變化的適應(yīng)性更強(qiáng)且應(yīng)用范圍更廣。 (2)圖乙曲線表明包埋效果最好時海藻酸鈉溶液濃度是多少？當(dāng)海藻酸鈉溶液濃度較低時，酶活力低的原因是什么？ 提示　3%；海藻酸鈉溶液濃度較低時包埋不緊密，酶分子容易漏出，數(shù)量不足。 1．下列關(guān)于固定化酶的說法，錯誤的是(　　) A．固定化酶的不足之處是不能催化一系列反應(yīng) B．固定化酶可再次利用，降低了生產(chǎn)成本 C．固定后的酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離 D．固定化酶易溶于水 答案　D 解析　由于酶具有專一性，因此固定化酶不能催化一系列反應(yīng)，A項正確；固定化酶可反復(fù)利用，降低了生產(chǎn)成本，B項正確；固定后的酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離，C項正確；固定化酶不易溶于水，易與反應(yīng)物分離，D項錯誤。 2．(2015舟山中學(xué)測試)某校學(xué)生嘗試用瓊脂作載體，用包埋法固定α淀粉酶來探究固定化酶的催化效果。實(shí)驗結(jié)果見下表(假設(shè)加入試管中的固定化淀粉酶量與普通α淀粉酶量相同)。實(shí)驗表明1號試管中淀粉未被水解，最可能的原因是(　　) 1號試管 2號試管 固定化淀粉酶 √ － 普通α淀粉酶 － √ 淀粉溶液 √ √ 60 ℃保溫5 min，取出冷卻至室溫，滴加碘—碘化鉀溶液 現(xiàn)象 變藍(lán) 不變藍(lán) A.實(shí)驗中的溫度過高，導(dǎo)致固定化淀粉酶失去活性 B．淀粉是大分子物質(zhì)，難以通過瓊脂與淀粉酶接觸 C．水浴保溫時間過短，固定化淀粉酶未將淀粉水解 D．實(shí)驗程序出現(xiàn)錯誤，試管中應(yīng)先加入碘—碘化鉀溶液后保溫 答案　B 解析　由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物質(zhì)，它不能通過瓊脂與酶充分接觸，導(dǎo)致淀粉不能被水解而遇碘－碘化鉀溶液呈現(xiàn)藍(lán)色。 歸納提升 直接使用酶和固定化酶的比較 比較項目 直接使用酶 固定化酶 制作方法 － 吸附法、共價偶聯(lián)法、交聯(lián)法、包埋法等 是否需要營養(yǎng)物質(zhì) 否 否 酶的種類 一種或多種 一種 催化反應(yīng) 單一或多種 單一 反應(yīng)底物 各種物質(zhì)(大分子、小分子) 各種物質(zhì)(大分子、小分子) 缺點(diǎn) 對環(huán)境條件非常敏感，易失活；難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量 不利于催化一系列反應(yīng) 優(yōu)點(diǎn) 催化效率高、耗能低、低污染 既能與反應(yīng)底物接觸，又能與產(chǎn)物分離；可以重復(fù)使用 做模擬　練預(yù)測 1．下列有關(guān)果膠酶及果膠酶實(shí)驗探究的敘述，正確的是(　　) A．探究果膠酶的用量時，pH、溫度不影響實(shí)驗結(jié)果 B．果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和葡萄糖異構(gòu)酶等 C．探究溫度對果膠酶活性的影響時，溫度、蘋果泥、果膠酶的用量及反應(yīng)時間等都是自變量 D．可以用相同時間內(nèi)過濾得到的果汁體積來確定果膠酶的用量 答案　D 解析　探究果膠酶的用量時，pH、溫度會影響實(shí)驗結(jié)果；葡萄糖異構(gòu)酶不屬于果膠酶；探究溫度對果膠酶活性的影響實(shí)驗中，溫度為單一變量，其他因素保持不變。 2．某同學(xué)為探究溫度對果膠酶活性的影響，在不同溫度條件下，將等量的果膠酶加入到等量的蘋果泥中，在反應(yīng)同樣時間后，再將反應(yīng)液過濾同樣時間，用量筒測定濾出蘋果汁的體積。下列曲線圖能正確反映實(shí)驗結(jié)果的是(　　) 答案　B 解析　果膠酶在0 ℃時活性較低，但也能催化蘋果泥形成果汁，果汁量不為0；隨著溫度升高，果膠酶的活性先升高后下降，果汁量也是先升高后降低。正確的應(yīng)是B曲線。 3．利用紫甘薯制酒可提高其附加值。請回答： (1)為提高紫甘薯的利用率，工廠化生產(chǎn)時，可加入果膠酶和淀粉酶，其中果膠酶可來自____________________等微生物。由于酶在水溶液中不穩(wěn)定，因此常將酶固定在某種介質(zhì)上制成________________。 (2)果膠酶可將紫甘薯勻漿中的果膠水解成________。 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 (3)紫甘薯勻漿流經(jīng)α淀粉酶柱后，取適量流出的液體，經(jīng)脫色后加入KII2溶液，結(jié)果液體呈紅色，表明該液體中含有____________。 A．淀粉 B．糊精 C．麥芽糖 D．葡萄糖 答案　(1)黑曲霉(或蘋果青霉)　固定化酶　(2)D (3)B 解析　(1)、(2)果膠酶可將紫甘薯勻漿中的果膠水解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯，以提高紫甘薯的利用率；有些微生物，如黑曲霉、蘋果青霉都可用于生產(chǎn)果膠酶；由于酶在水溶液中不穩(wěn)定，所以常將酶固定在某種介質(zhì)上制成固定化酶。(3)紫甘薯勻漿流經(jīng)α淀粉酶柱后，淀粉會被水解成糊精，糊精經(jīng)脫色后加入KII2溶液后呈紅色。 4．(2016浙江4月選考)請回答與“果汁中的果膠和果膠酶”實(shí)驗有關(guān)的問題： (1)果膠是細(xì)胞壁的重要組成成分，其化學(xué)本質(zhì)是______(A.蛋白質(zhì)　B．脂質(zhì)　C．核糖　D．多糖)，它在細(xì)胞壁形成過程中的主要作用是將相鄰的細(xì)胞________在一起。 (2)制取果汁時，先用果膠酶將果膠分解成____________和半乳糖醛酸甲酯等物質(zhì)，再用____________酶處理，可得到比較澄清的果汁，用適量且濃度適宜的上述兩種酶處理時，果汁的出汁率、澄清度與酶的________高低成正相關(guān)。 (3)由于果膠不溶于乙醇，故可用乙醇對果膠粗提取物(經(jīng)酶處理后的混合物)進(jìn)行________處理，從而得到干制品。 答案　(1)D　粘合 (2)半乳糖醛酸　果膠甲酯　活性 (3)脫水(沉淀) 解析　(1)果膠是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯組成的，其化學(xué)本質(zhì)屬于多糖。果膠起著將植物細(xì)胞粘合在一起的作用。 (2)果膠酶能將果膠分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯等物質(zhì)。要使果汁更澄清，應(yīng)同時使用果膠酶和果膠甲酯酶。用適量且濃度適宜的上述兩種酶處理時，果汁的出汁率、澄清度與酶的活性高低成正相關(guān)。 (3)由于果膠不溶于乙醇，故可用乙醇對果膠粗提取物(經(jīng)酶處理后的混合物)進(jìn)行沉淀處理，從而得到干制品。 課時訓(xùn)練 一、選擇題 1．(2015紹興中學(xué)期末測試)下列關(guān)于果膠酶作用的敘述，錯誤的是(　　) A．分解水果細(xì)胞壁中的果膠，從而瓦解細(xì)胞壁 B．可將果膠分解成半乳糖醛酸，使果汁變清 C．分解水果細(xì)胞壁中的纖維素和果膠 D．可使果汁榨取變得容易，提高出汁率 答案　C 解析　果膠酶可將果膠分解為半乳糖醛酸，從而使果汁榨取的時候比較容易，并使果汁變清。要分解纖維素，需要纖維素酶。 2．在用果膠酶處理蘋果泥時，為了使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng)，應(yīng)采取的措施是(　　) A．加大蘋果泥用量 B．加大果膠酶用量 C．進(jìn)一步提高溫度 D．用玻璃棒不時地攪拌反應(yīng)混合物 答案　D 解析　在用果膠酶處理蘋果泥時，若讓果膠酶充分發(fā)生反應(yīng)，則需擴(kuò)大果膠酶和蘋果泥的接觸面積，盡量使果膠酶和蘋果泥充分接觸，因此可用玻璃棒不時地攪拌反應(yīng)混合物。對蘋果泥用量、酶用量及反應(yīng)所需的溫度和pH的調(diào)整，在一定范圍內(nèi)只能加快反應(yīng)速度，而不能使果膠酶充分地催化反應(yīng)。 3．(2015寧波鄞州中學(xué)期末測試)下圖為某同學(xué)探究溫度對果膠酶活性的影響的實(shí)驗操作流程圖，下列敘述錯誤的是(　　) 底物　　　酶液　 ↓　　　　↓ 在所控制溫度下處理一段時間　　　　 ↓　 底物與酶混合　　　　 ↓ 在所需溫度下保溫一段時間　　　　 ↓　 　　 檢測 A．底物為蘋果泥，酶液為果膠酶溶液 B．底物與酶混合前的同溫處理可以取消 C．實(shí)驗的自變量為底物與酶混合后的溫度 D．檢測的是果汁的體積或果汁的澄清度 答案　B 解析　探究溫度對酶活性的影響的實(shí)驗步驟：取10支試管，5支放入等量的蘋果泥，另5支中放入等量果膠酶；將盛蘋果泥和果膠酶的試管分別放在5個溫度梯度下進(jìn)行保溫；一段時間后，再將酶加入對應(yīng)溫度下的蘋果泥中；觀察試管中渾濁程度的變化情況或果汁的澄清度。 4．下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是(　　) A．可用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞 B．反應(yīng)產(chǎn)物對固定化酶的活性沒有影響 C．葡萄糖異構(gòu)酶固定前后專一性不同 D．固定化細(xì)胞可以催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng) 答案　A 解析　細(xì)胞體積相對較大，宜采用包埋法固定，A正確；若反應(yīng)產(chǎn)物包含酸或堿性物質(zhì)，可能會影響酶的活性，B錯誤；葡萄糖異構(gòu)酶固定前后專一性不變，C錯誤；固定化細(xì)胞固定的是一系列酶，催化一系列反應(yīng)，不能催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng)，D錯誤。 二、非選擇題 5．(2015浙江自選)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。 ―→―→―→―→―→ 請回答下列問題： (1)土壤懸液首先經(jīng)80 ℃處理15分鐘，其目的是篩選出________________。 (2)在無菌條件下，將經(jīng)過處理的土壤懸液進(jìn)行__________，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________，其周圍出現(xiàn)透明水解圈，圈的直徑大小與________________________強(qiáng)弱相關(guān)。 (3)篩選獲得的菌株經(jīng)鑒定后，將優(yōu)良菌株進(jìn)行液體擴(kuò)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)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________。 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．固定化與非固定化植酸酶相比，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(diǎn) 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　(4)D 解析　(1)欲獲得“耐高溫”的植酸酶產(chǎn)酶菌株，需在“高溫”條件下篩選目的菌株。(2)欲對產(chǎn)生植酸酶的菌株進(jìn)行選擇培養(yǎng)，在無菌條件下，將經(jīng)過處理的土壤懸液進(jìn)行稀釋，然后用涂布分離法將菌液涂布于含有植酸鈉的固體選擇培養(yǎng)基上，培養(yǎng)基上可呈現(xiàn)以植酸酶合成菌菌落為中心的透明圈，圈的直徑大小與植酸酶活性成正相關(guān)。(3)對篩選獲得的優(yōu)良菌株進(jìn)行液體擴(kuò)大培養(yǎng)時，為滿足菌株需氧呼吸對O2的需求，宜進(jìn)行振蕩處理，與固體培養(yǎng)基相比，液體培養(yǎng)基中不需要添加瓊脂等凝固劑。(4)圖示曲線變動趨勢表明，相對于非固定化植酸酶，固定化植酸酶的活性波動明顯較低，且酶活性溫度范圍更加寬泛；非固定化酶的最適溫度為45 ℃，而固定化酶的最適溫度為60 ℃；圖中65 ℃并非固定化植酸酶活性的最低點(diǎn)。由以上分析可知，A～D中A、B、C均正確，D錯誤。 6．(2016溫州中學(xué)檢測)在果汁生產(chǎn)中需用到果膠酶，某課題研究小組為了探究果膠酶的某些特性，進(jìn)行了如下實(shí)驗： (1)實(shí)驗方法：請將圖1中所示的操作進(jìn)行排序：________________。 (2)實(shí)驗結(jié)果：對照組與實(shí)驗組進(jìn)行了相同時間的實(shí)驗，結(jié)果如圖2中曲線甲所示： ①圖2中自變量是溫度，除此之外還可用 ________________表示。 A．酶的濃度 B．蘋果泥的量 C．水的加入量 D．pH ②圖2中的縱坐標(biāo)還可用______________來表示。 ③實(shí)驗步驟中，在果膠酶和蘋果泥混合前，將二者分裝在不同試管中并進(jìn)行恒溫的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ④實(shí)驗小組改變了實(shí)驗條件后重復(fù)做實(shí)驗，得到曲線乙，蘋果汁的澄清度最高點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)是同一位置的原因是___________________________________________________。 引起曲線乙下移的原因是__________________________________________________________ ________________________________________________________________________(至少答出兩條)。 答案　(1)a、c、d、b　(2)①D ②蘋果汁的體積 ③保證底物和酶在混合時的溫度是相同的 ④同一種酶的最適溫度是一定的，不會因酶的濃度、底物量的不同而改變　pH、酶的濃度和蘋果泥的量等因素不同 解析　(1)實(shí)驗順序：準(zhǔn)備蘋果泥和配制果膠酶→蘋果泥和果膠酶分別水浴保溫→蘋果泥和果膠酶混合保溫→過濾果汁后用量筒計量。 (2)果膠酶的活性受溫度、pH等條件的影響，而與底物的量、酶的濃度和水的加入量沒有關(guān)系；每一種酶都有一個最適溫度和最適pH，且該值恒定。衡量實(shí)驗結(jié)果的指標(biāo)有兩個：一個是蘋果汁的體積，另一個是蘋果汁的澄清度。為了保證實(shí)驗在相應(yīng)溫度下進(jìn)行，必須使酶和底物分別保溫達(dá)到要求后再混合。在相同溫度條件下，pH、酶的濃度和底物的濃度也會改變反應(yīng)速率。 7．葡萄收獲的季節(jié)性較強(qiáng)，并且不易運(yùn)輸，易造成積壓，腐爛變質(zhì)。為了解決上述問題且滿足不同人群的需求，可以將其加工制作成果汁、果酒、果醋等。如圖1是簡單的生產(chǎn)流程圖，結(jié)合所學(xué)知識回答下列問題： 圖1 圖2 (1)果膠酶的使用過程①中，需要對酶的活性、酶的用量進(jìn)行研究。在圖2甲、乙兩個曲線中，果膠酶活性受環(huán)境因素影響的變化曲線是______________，縱軸還可以用______________來表示，自變量X可以代表________等；自變量Y可代表____________________。 (2)果膠酶的最適用量是圖2中的________點(diǎn)對應(yīng)的量。 (3)③→⑤過程中不用滅菌一般也不會受到雜菌的污染，原因是______________________。 答案　(1)甲　過濾到的果汁的體積　 溫度、pH等　果膠酶的濃度(或用量) (2)B (3)培養(yǎng)液中缺氧環(huán)境及酵母菌產(chǎn)生的酒精能抑制絕大多數(shù)微生物的生長繁殖 解析　(1)果膠酶的活性受溫度、pH等條件的影響，每一種酶的最適pH和最適溫度是一定的，衡量實(shí)驗結(jié)果的指標(biāo)有兩個，一個是果汁的體積，另一個是果汁的澄清度。 (2)果膠酶的最適用量是過濾得到果汁澄清度最高時對應(yīng)的最小酶量，B點(diǎn)后酶量增加而澄清度不再增加，因此B點(diǎn)對應(yīng)的量為最適用量。 (3)缺氧條件不利于大多數(shù)細(xì)菌的生存，同時酒精有殺菌作用。 8．請回答下列問題： (1)在工業(yè)生產(chǎn)中，為提高酶的使用率和產(chǎn)品純度，一般需要將酶進(jìn)行固定化處理。利用石英砂固定α淀粉酶的方法屬于________。 A．吸附法 B．共價偶聯(lián)法 C．交聯(lián)法 D．包埋法 (2)一定濃度的淀粉溶液流過α淀粉酶固定化柱后，被水解成________，遇KII2溶液顯________色。 (3)α淀粉酶可以通過枯草桿菌發(fā)酵生產(chǎn)，以下是利用誘變育種方法培育獲得產(chǎn)生較多淀粉酶的菌株的主要實(shí)驗步驟。 (原理：菌株生長過程中可釋放淀粉酶分解培養(yǎng)基中的淀粉，在菌落周圍形成透明圈。) 第一步：將枯草桿菌接種到________培養(yǎng)基上進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。 第二步：將枯草桿菌分成兩組，A組用____________處理，B組不處理(作對照)。 第三步：制備多個含淀粉的固體培養(yǎng)基。 第四步：將A、B組分別稀釋后，分別在含淀粉的固體培養(yǎng)基上利用________法分離，適宜條件下培養(yǎng)得到單菌落。 第五步：觀察A、B組各菌落周圍的________________。 實(shí)驗結(jié)果預(yù)期： 根據(jù)誘發(fā)突變率低的特點(diǎn)，預(yù)期____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 根據(jù)誘發(fā)突變不定向性的特點(diǎn)，預(yù)期_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)A　(2)糊精　紅　(3)液體　誘變劑　涂布　透明圈大小　A組中多數(shù)菌落周圍的透明圈與B組差異不顯著　A組有少數(shù)菌落周圍的透明圈比B組明顯小，有少數(shù)比B組明顯大(或A組透明圈大小不一，B組較一致) 解析　石英砂固定α淀粉酶的方法為吸附法；淀粉流經(jīng)α淀粉酶固定化柱后，被水解為糊精，遇KII2溶液呈紅色；獲得誘變菌株需進(jìn)行誘變劑處理，通過實(shí)驗組與對照組培養(yǎng)基中菌落周圍透明圈的大小可確認(rèn)淀粉分解的程度。 9．如圖是固定化酶反應(yīng)柱，請回答下列問題： (1)將α淀粉酶溶于水中，再加入石英砂，不時攪拌，這樣α淀粉酶就可以固定在石英砂上。這種固定化的方法稱為__________。 30 min后，裝入如圖所示的反應(yīng)器中，構(gòu)成固定化酶反應(yīng)柱，并用10倍體積的蒸餾水洗滌此反應(yīng)柱，洗滌的目的是______________________。洗滌時，蒸餾水流速________(填“能”或“不能”)過快。 (2)實(shí)驗時，將此反應(yīng)柱固定在支架上，用滴管滴加可溶性淀粉溶液，并以0.3 mL/min的流速過柱，控制流速的目的是__________________________________________________________。 在流出5 mL后接收0.5 mL流出液，加入1～2滴____________________________________， 觀察顏色。為了使觀察到的顏色變化明顯，可____________后再觀察。如果溶液呈紅色，說明淀粉水解成為_________________________________________________________________。 (3)實(shí)驗后，用10倍柱體積的蒸餾水洗滌此反應(yīng)柱，洗滌的目的是_______________________。 洗滌后，放置在4 ℃冰箱中保存。幾天后，可重復(fù)使用。 (4)一段時間后，某同學(xué)從冰箱中取出此反應(yīng)柱，重復(fù)上述實(shí)驗，卻沒有了相同的結(jié)果，試分析可能的原因。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)吸附法　除去未吸附的游離淀粉酶　不能 (2)使淀粉溶液與溶粉酶充分接觸充分反應(yīng)　KI－I2溶液　稀釋　糊精 (3)洗去殘留的反應(yīng)物和產(chǎn)物 (4)從酶的活性、酶的數(shù)量、反應(yīng)條件等方面分析，合理答案均可。 解析　(1)固定化酶的制作方法有吸附法、共價偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法，本題所示為吸附法。洗滌是除去未吸附的一些游離的酶，在洗滌時流速不能過快，為1 mL/min。(2)以相對較慢的流速使淀粉溶液流過反應(yīng)柱，可以讓吸附著的酶與底物充分反應(yīng)。根據(jù)KII2溶液與淀粉反應(yīng)呈藍(lán)色，與糊精反應(yīng)呈紅色的原理來鑒定反應(yīng)情況。(3)實(shí)驗完成后還需要對反應(yīng)柱進(jìn)行洗滌，以除去參與反應(yīng)的反應(yīng)物及生成的產(chǎn)物，以便重復(fù)使用。(4)一段時間后重復(fù)使用得不到相同的結(jié)果，排除反應(yīng)物本身，肯定是酶出了問題，可能這些酶已經(jīng)失活，再次操作時相應(yīng)的反應(yīng)條件(如溫度)不適合等。 10．(2015寧波鄞州中學(xué)測試)果膠酶能分解果膠等物質(zhì)，澄清果蔬飲料，在食品加工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。某興趣小組的同學(xué)對三種不同品牌的果膠酶制劑(制劑中果膠酶濃度相同)進(jìn)行了探究，其實(shí)驗設(shè)計及實(shí)驗結(jié)果如表所示。 分組 蒸餾水(mL) 緩沖液(mL) 果汁(mL) 果膠酶制劑(mL) 果汁渾濁程度 甲 乙 丙 1 2 2 5 2 0 0 ＋ 2 2 2 5 0 2 0 ＋＋＋ 3 2 2 5 0 0 2 ＋＋ 4 X 2 5 0 0 0 Y 注：“＋”越多表示果汁越渾濁。 (1)表中X所代表的數(shù)值應(yīng)為__________，Y的果汁渾濁程度應(yīng)表示為______________(用若干個“＋”表示)。 (2)除了觀察果汁渾濁程度外，還可以通過檢測____________的變化量來判斷不同品牌果膠酶制劑的效果。若使用該方法，相關(guān)物質(zhì)變化量最大的是________組。 (3)微生物是生產(chǎn)果膠酶的優(yōu)良生物資源。分離和篩選能產(chǎn)生果膠酶的微生物，使用的培養(yǎng)基應(yīng)以________為唯一碳源；如需進(jìn)一步純化果膠酶，可根據(jù)果膠酶分子的________________________________________(至少寫出兩點(diǎn))等特性進(jìn)行分離提純。由于果膠酶的活性容易受到外界環(huán)境因素的干擾，所以應(yīng)利用____________技術(shù)減少影響從而保護(hù)酶的活性。 答案　(1)4?。?或多于＋＋＋)　(2)反應(yīng)物(或“果膠”“半乳糖醛酸”“生成物”“產(chǎn)物”)　1　(3)果膠　形狀和大小(或“所帶電荷性質(zhì)和多少”“溶解度”“吸附性質(zhì)和對其他分子的親和力”等)　固定化酶 解析　(1)對照實(shí)驗應(yīng)遵循單一變量原則，要嚴(yán)格控制無關(guān)變量適宜且相同。由題中實(shí)驗分組處理可知，第4組實(shí)驗中沒有添加果膠酶制劑，為保證各組實(shí)驗溶液體積相同，X應(yīng)為4；果膠酶能分解果膠等物質(zhì)以澄清果蔬飲料，故沒有添加果膠酶制劑的第4組的果汁渾濁程度應(yīng)當(dāng)最高。(2)果膠酶可水解果膠，可通過反應(yīng)中反應(yīng)物的減少量或生成物的生成量來表示果膠酶的作用效果。(3)果膠可作為微生物培養(yǎng)的碳源，并且果膠的水解需要果膠酶，故在分離和篩選能產(chǎn)生果膠酶的微生物時，要使用果膠作為唯一碳源的培養(yǎng)基。分離提純物質(zhì)一般根據(jù)其物質(zhì)的相關(guān)特性設(shè)置分離提純方法，如：“形狀和大小”“所帶電荷性質(zhì)和多少”“溶解度”“吸附性質(zhì)和對其他分子的親和力”等。固定化酶技術(shù)能有效地減少外界環(huán)境對酶的影響。