1、高考资源网（ ），您身边的高考专家专题18酶的应用考点五十六 果胶酶在果汁生产中的作用高考试题 1.(2009年江苏单科,T31,6分,)酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛(以植物为食)消化腺中提取;果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果,某实验小组取无菌烟草幼叶,切成相同大小的小片,等量放入6支试管中,试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。试管编号项目蒸馏水(mL)201111缓冲液(mL)0210.50.50.5果胶酶液(mL)0000.500蜗牛酶液(mL)00000.50纤维素酶液(mL)000000.5实验结果(绿色深
2、浅程度)-+(注:“+”越多表示绿色越深,“-”表示颜色无显著变化)(1)实验过程中,需要轻摇试管,其目的是,使原生质体从叶小片中游离出来,以便观察悬浮液绿色的深浅。(2)从绿色的深浅可推测:蜗牛酶液酶解效果最好,原因是蜗牛酶液含有等多种酶。该实验中是空白对照组,其设置意义是 。(3)用网筛过滤原生质体到离心管内,离心后收集沉淀物,并用洗涤。(4)原生质体是否符合要求还需进行检验,其检验的方法是。解析:本题考查了酶的作用实验的设计及操作。(1)实验过程中,需要轻摇试管,可以使细胞壁与酶充分接触,提高酶解效果。(2)蜗牛以植物为食,所以蜗牛酶液中含有果胶酶和纤维素酶,、没有添加酶溶液为空白对照组
3、,其设置意义是排除无关变量的干扰。(3)离心后收集沉淀物,并用等渗溶液清洗,目的是保持细胞正常形态。(4)要用低渗涨破法来检验原生质体是否符合要求,若没有细胞壁则可以涨破,有则不能涨破。答案:(1)为了使细胞壁与酶充分接触,提高酶解效果(2)果胶酶和纤维素酶、排除无关变量的干扰(3)等渗溶液(4)低渗涨破法2.(2012年广东理综,T29,16分,)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应用范围较广的蛋白酶,查阅相关文献,得知:(1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图可知,更适宜作为食品添加剂,理由是。蛋白酶的活力可用的量来表示。(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下:兴趣小组分
4、别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示,酶保护剂浓度在0.020.06 mol/L范围内,酶活力较高;提取液pH在6.08.0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pH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。点睛:本题以蛋白酶在食品方面的应用为背景,考查了蛋白酶的应用、活力测定、蛋白酶的提取流程等内容,考查学生获取信息能力和综合应用的能力。解析:(1)审题结合图形和文字,在题目中已经提供了信息“食品种类多,酸碱度范围广”,所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱适应范围。从图形中,可以看
5、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生成量来表示。(2)实验设计,应该明确实验目的:探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH,所以可以将酶保护剂的浓度和提取液的pH作为自变量,因变量为单位时间内底物的消耗量。答案:(1)木瓜蛋白酶由图可以看出,木瓜蛋白酶的活性不随pH的变化而变化单位时间内底物消耗(产物产生)(2)课题:探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH单位时间内底物的消耗量提取液的pH6.06.26.46.66.87.07.27.47.67.88.0酶保护剂的浓度0.020.030.040.050.06模拟试题1.(2013成都
6、模拟)苹果醋是指以苹果汁为原料经发酵变成苹果原醋,再兑以苹果汁等原料而制成的饮品。苹果醋既有淡淡的醋味,又有果汁的香甜,喝起来非常爽口。苹果醋还能保健养生、缓解疲劳、美容养颜,是目前大众非常喜爱的饮品。下图是苹果醋的制作简图,据图回答相关问题。鲜苹果汁高纯度苹果酒苹果原醋+苹果汁等原料苹果醋(1)在图中苹果汁的生产中,为了提高出汁率需要使用酶。(2)过程中使用的微生物是,该微生物的代谢类型是。为了提高该微生物的利用率,最好用法对其进行固定。若要检测是否产生了苹果酒,可用试剂进行检测。(3)过程中使用的微生物是,该微生物的代谢类型是。该微生物可以从食醋中分离、纯化获得,方法如下:第一步:配制培养
7、基。该培养基必须含有微生物生长所需的基本营养成分,如等。第二步:灭菌。对培养基用法进行灭菌。第三步:接种。微生物常用的接种方法有和。第四步:培养。温度控制在。第五步:挑选符合要求的菌落。解析:植物细胞壁的成分有果胶,以苹果汁为原料发酵时必须用果胶酶去除细胞壁,以提高出汁率。酵母菌是兼性厌氧型微生物,进行无氧呼吸能产生酒精。为提高微生物的利用率,可用包埋法对微生物进行固定。酒精可用重铬酸钾检测,如果有酒精产生则会发生灰绿色反应。能产生果醋的微生物是醋酸菌,它是一种好氧细菌,由于该细菌是异养微生物,因而在培养和分离纯化时,需要水、碳源、氮源、无机盐等成分配制的基本培养基,并对培养基进行灭菌处理,以
8、杀死其中的微生物。常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。答案:(1)果胶(2)酵母菌异养兼性厌氧型包埋重铬酸钾(3)醋酸菌异养需氧型水、碳源、氮源、无机盐高压蒸汽灭菌平板划线法稀释涂布平板法3035 2.(2012成都模拟)“烟台苹果”全国闻名,烟台某公司就是以苹果为原材料,主要生产浓缩果汁、果酒、果干、香精和果胶等产品的企业。工厂利用苹果生产果汁、果酒和果醋的大致工艺流程如下所示,请分析回答有关问题。苹果果汁果酒果醋(1)用苹果加工成果汁的过程中,为了提高苹果的出汁率并使果汁变得澄清,在预处理时需要加入;同时为了使其得到充分利用,节约成本,需要控制好。(2)严格控制发酵条件是保证发酵正
9、常进行的关键,直接关系到是否能得到质量高、产量多的理想产物,通常所指的发酵条件不包括()A.温度控制B.溶氧控制C.pH控制D.酶的控制(3)下列方案能对发酵过程中使用的菌种进行分离的是()A.用纤维素为唯一碳源的培养基进行筛选B.用尿素作为唯一氮源的培养基进行筛选C.在常规培养基中加入青霉素进行筛选D.在小麦试验田中喷洒赤霉素进行筛选(4)苹果酒在的作用下,经过深层发酵可形成苹果醋。在此过程中,发酵温度要严格控制在;同时要适时向发酵液中充气,原因是 。答案:(1)果胶酶酶的用量(2)D(3)C(4)醋酸菌3035 补充氧气,保证有氧环境考点五十七 制备和应用固定化酶高考试题 1.(2013年
10、江苏单科,T6,2分,)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点睛:本题考查酶或细胞的固定化技术,意在考查考生对固定化酶和固定化细胞在方法选择和催化反应等方面异同的比较能力。解析:细胞难以被吸附或结合,固定化细胞多采用包埋法,A项正确;反应产物积累能影响酶的结构,从而使酶的活性下降,B项错误;葡萄糖异构酶在固定前后专一性不变,都是催化葡萄糖转化为果糖,C项错误;固定化细胞固定的是一系列的酶,可以催化一系列的反应,但不能催化各种反应底物的一
11、系列反应,D项错误。答案:A2.(2012年上海单科,T9,2分,)酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术,而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有()A.热稳定性B.催化高效性C.催化特异性D.可反复使用性点睛:本题考查了固定化酶与直接使用酶的区别及酶的特性,考查学生的识记和理解能力,解答本题的关键是理解两者的区别,找出固定化酶依据的基本原理。解析:固定化酶指通过物理或化学的方法,将水溶性酶与非水溶性载体结合,既能与反应物接触又能与产物分离,与直接使用酶相比,除催化效率高、特异性强外,还可反复使用酶;酶的热稳定性一般都不强。答案:D3.(2012年江苏单科,T17,2分,)下列关于酶和固定
12、化酵母细胞的研究与应用的叙述,错误的是()A.从酶的固定方式看,吸附法比化学结合法对酶活性影响小B.作为消化酶使用时,蛋白酶制剂以口服方式给药C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶,可以反复使用D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗,目的是洗去CaCl2和杂菌点睛:本题考查酶的应用,涉及固定化酶中的原理、操作和应用等知识,考查学生的理解能力。解析:化学结合法可能影响酶的活性部位而影响反应效果,而吸附法是物理方法不影响酶的分子结构,A正确;消化酶在消化道内起作用,B正确;尿糖试纸由于使用后不能将反应物和酶分开,而不能再次使用,C错;固定化酵母细胞在凝胶珠中,用无菌水冲洗可洗去CaCl2和表面的杂
13、菌,D正确。答案:C4.(2010年江苏单科,T25,3分,)(多选题)如图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作,图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图,下列叙述正确的是()A.刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液B.图1中X溶液为CaCl2溶液,其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠C.图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触D.图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中点睛:本题考查了固定化细胞技术的操作过程,考查学生的基本知识识记能力、读图能力,解答本题的关键是理解固定化酵母细胞的操作细节和固定化酵母细胞的应用。解析:熔化的海藻酸钠应冷却后与活化的酵母细胞混
14、合,A项错误;图1中氯化钙溶液可使海藻酸钠形成凝胶珠,B项正确;图2中要进行搅拌以使培养液与酵母细胞充分接触,C项正确;图1中制备的凝胶珠要经过洗涤再移到图2装置中,D项正确。答案:BCD5.(2009年江苏单科,T3,2分,)下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述,正确的是()A.固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B.固定化酶的应用中,要控制好pH、温度和溶解氧C.利用固定化酶降解水体中有机磷农药,需提供适宜的营养条件D.利用固定化酵母细胞进行发酵,糖类的作用只是作为反应底物点睛:本题考查固定化酶和固定化细胞的相关操作,考查学生的识记和理解能力。解析:固定化酶不像普通酶那样对环境要求那
15、么高,耐受性比较好,和溶解氧没什么关系;利用固定化酶降解水体中有机磷农药,不需要提供营养条件;利用固定化酵母细胞进行发酵,糖类作为反应底物,同时也作为碳源来提供能量和物质。答案:A6.(2011年上海单科,T(五),10分,)回答下列关于微生物和酶的问题。环境污染物多聚联苯难以降解,研究发现联苯降解菌内的联苯水解酶是催化多聚联苯降解的关键酶。(1)下列培养基中能有效分离联苯降解菌的是,原因是 。A.培养基(g/L):某生长因子2.0,(NH4)2SO4 2.0,K2HPO4 3.0,MgSO4 1.0,pH 7.4,多聚联苯50 mLB.培养基(g/L):牛肉膏10.0,蛋白胨20.0,葡萄糖
16、20.0,NaCl 5.0,pH 7.4C.培养基(g/L):某生长因子2.0,淀粉20.0,NH4NO3 2.5,MgCl2 0.5,K2HPO4 3.0,多聚联苯50 mL,pH 7.4进一步研究发现,不同的金属离子对联苯水解酶的活性有一定影响,结果见下表:金属离子(mmol/L)联苯水解酶相对活性(%)对照组100Mn2+123Co2+79Mg2+74(2)依据表中结果,金属离子对该酶的活性有一定的促进作用。金属离子对酶的活性有促进或抑制作用。可能的原因是 。通过酶工程可将联苯水解酶用于生产实践。酶工程通常包括酶的生产、酶的固定化和酶的应用等方面。酶固定化的好处是 。下图实线表示联苯水解
17、酶催化的反应速率与酶浓度的关系,虚线表示在其他条件不变的情况下,底物浓度增加一倍,反应速率与酶浓度的关系,能正确表示两者关系的是。红球菌和假单孢菌都能降解多聚联苯,但研究发现以每克菌体计算,两种菌降解多聚联苯的能力有所不同,对此现象合理的假设是或。点睛:本题综合考查有关微生物的培养和酶的固定和影响因素,考查学生获取信息能力、理解能力和综合应用能力。解析:(1)A培养基中只有多聚联苯一种碳源,只有联苯降解菌可以利用这一种碳源而生存。因此,A培养基可以作为分离联苯降解菌的选择培养基。(2)根据表格数据,当培养基中添加Mn2+时,能使联苯水解酶的活性升高。金属离子是通过与酶结合后,改变酶的空间结构来
18、影响酶活性的。酶具有专一性、高效性,酶催化后,酶分子结构不改变,如果能利用酶工程将酶固定下来,便可以重复利用,使酶的催化反应连续进行。酶工程的操作包括酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和酶的应用等几个方面。影响酶促反应速度的因素有酶浓度、底物浓度和温度、pH等反应条件。在反应条件适宜,酶量不足的情况下,增加底物量,酶促反应速度不增加,此时酶促反应速度的限制因子是酶浓度。随着酶浓度的增加,当酶浓度不是酶促反应速度的限制因子时,底物量增加,酶促反应速度增加。红球菌和假单孢菌降解多聚联苯的能力不同的原因可能是两种菌内酶量不同,或者是两种菌内酶结构的不同致使酶活性不同。答案:(1)A该培养基中有多聚联
19、苯为唯一碳源(2)Mn2+金属离子与酶结合可以改变酶的空间结构(尤其是活性部位的结构)酶的分离纯化便于重复利用,能连续进行反应B两种菌内酶量不同两种菌内酶基因的结构(酶结构)不同7.(2010年山东理综,T34,8分,)生物柴油是一种可再生的清洁能源,其应用在一定程度上能够减缓人类对化石燃料的消耗,科学家发现,在微生物M产生的脂肪酶作用下,植物油与甲醇反应能够合成生物柴油(如下图)。(1)用于生产生物柴油的植物油不易发挥,宜选用、方法从油料作物中提取。(2)筛选产脂肪酶的微生物M时,选择培养基中添加的植物油为微生物生长提供,培养基灭菌采用的最适方法是法。(3)测定培养液中微生物数量,可选用法直
20、接计数;从微生物M分离提取的脂肪酶通常需要检测,以确定其应用价值;为降低生物柴油生产成本,可利用技术使脂肪酶能够重复使用。(4)若需克隆脂肪酶基因,可利用耐热DNA聚合酶催化的技术。点睛:本题以生物柴油的制作过程为材料,主要考查植物有效成分的提取、微生物的培养、酶的固定化技术,考查学生获取信息能力和综合应用能力。解析:(1)植物油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等,具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定,用于生产生物柴油的植物油不易挥发,提取时不宜采用蒸馏法,而一般采用压榨、萃取法。(2)微生物生长需要碳源、氮源、矿质元素、生长因子和水。脂肪中只含碳不含氮,故属于碳源;高压蒸汽灭菌是培养基灭菌
21、采用的最适方法。(3)测定培养液中微生物数量,一般采用平板记数法和显微镜直接计数法。具有活性的酶才有价值,所以,刚分离的酶应进行活性检测。使酶能够重复使用的方法是固定化酶技术。所以,(3)题三空答案依次为:显微镜直接计数、酶活性、固定化酶。(4)利用PCR技术可以扩增基因。答案:(1)压榨萃取(注:两空顺序无先后)(2)碳源高压蒸汽灭菌(3)显微镜直接计数酶活性(或酶活力)固定化酶(或固定化细胞)(4)PCR(或多聚酶链式反应,聚合酶链式反应)模拟试题1. (2013泰州模拟)如图为某同学利用海藻酸钠固定化酵母细胞的实验结果,出现此结果的可能原因不包括()A.海藻酸钠浓度过高B.酵母细胞已经死
22、亡C.注射器中的溶液推进速度过快D.注射器距离CaCl2溶液液面太近解析:出现此结果的可能原因有海藻酸钠浓度过高,注射器中的溶液推进速度过快,注射器距离CaCl2溶液液面太近,酵母细胞没有死亡,聚集在一起。答案:B2.(2011江苏苏北质检)下列有关固定化酶和固定化细胞的说法,正确的是()A.某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应B.固定化细胞技术只能固定一种酶C.固定化酶和固定化细胞都能反复使用,但酶的活性迅速下降D.固定化细胞常用包埋法,固定化酶常用物理吸附法解析:固定化酶固定的只是一种酶,而固定化细胞固定的是一系列酶,两者都能被反复使用,但酶的活性不会迅速下降。答案:D3.(2013
23、临沂模拟) 如图为固定化酶的反应柱示意图,其中为反应柱,为固定化酶,为分布着小孔的筛板,请据图回答:(1)关于固定化酶中用到的反应柱,理解正确的是()A.反应物和酶均可自由通过反应柱B.反应物和酶均不能通过反应柱C.反应物能通过,酶不能通过D.反应物不能通过,酶能通过(2)与一般酶制剂相比,固定化酶的突出优点是,固定化细胞的优点是。(3)的作用是。(4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方法有(至少两种)。解析:与一般酶制剂相比,固定化酶不仅能与反应物充分接触,还能与产物分离,并且可以反复利用。但是与固定化细胞相比,固定化酶不能催化一系列的化学反应,并且固定化细胞成本更低,操作更容易。使用固定化酶技
24、术往往利用一个反应柱,反应柱下端有一个分布着小孔的筛板,载体颗粒无法通过,而反应液却可以自由出入。而固定化酶就被固定在载体颗粒中。答案:(1)C(2)既能与反应物接触,又能与产物分离,能被反复利用成本更低,操作更容易(3)使酶颗粒无法通过,反应液能自由通过(4)吸附法、交联法、包埋法等(答出两种即可)4.(2012连云港调研)如图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作,图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图。请回答下列问题:(1)图1中X溶液为,其作用是使。(2)图1中制备的凝胶珠用洗涤后再转移到图2装置中。图2发酵过程中搅拌的目的是为了使 。(3)在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中,
25、加热溶解海藻酸钠时需注意用加热,然后将溶化好的海藻酸钠溶液后,加入酵母菌充分搅拌混合均匀。(4)研究发现,固定化强度强的酵母颗粒发酵效果好,且稳定性高、使用寿命长。某机构利用上述装置,将2%、2.5%、3%的海藻酸钠分别利用2%、3%、4%的X溶液进行凝胶化处理,所得到的固定化酵母颗粒的强度及在28 下发酵48 h后的酒精产量见下表:海藻酸钠(%)22.5322.5322.53X溶液(%)222333444固定化强度(g/30个)9309509901 0301 1001 1401 1701 1701 160酒精量(%)6.76.56.56.76.46.26.76.46.3可以看出,随着X溶液浓
26、度的增加,增加;凝胶固定化效果较好的海藻酸钠与X溶液浓度分别是。解析:图1为固定化酵母细胞的步骤,X溶液为CaCl2溶液,作用是使胶体聚沉,即使海藻酸钠形成凝胶珠。图2为发酵过程,因是无氧呼吸,故搅拌的目的只是增加培养液与酵母菌的接触面,而不是增加溶氧量;溶解海藻酸钠时需注意用小火间断加热,然后将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后,加入酵母菌充分搅拌混合均匀,防止高温杀死酵母菌。表格分析可知随着X溶液浓度的增加,酵母细胞的固定化强度增加,固定化强度和产酒精量都较大的海藻酸钠与X溶液浓度分别是2%、4%。答案:(1)CaCl2溶液海藻酸钠形成凝胶珠(2)蒸馏水培养液与酵母菌充分接触(3)小火(或间断)冷却(至室温)(4)固定化强度2%、4%欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。