1、选修1生物技术实践第36讲酶的应用及生物有效成分的提取A级基础练一、选择题1在果汁生产中使用果胶酶的作用是()A提高水果的出汁率并使果汁变得澄清B使大分子物质分解为小分子有机物便于人体吸收C解决人体不能利用纤维素的问题D进一步提高水果的营养价值解析：选A果胶酶能分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变得澄清。2(2019届南京调研)下列关于生物技术应用的叙述，正确的是()A从酶的固定方式看，物理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，蛋白酶制剂只能以注射的方式给药C加酶洗衣粉中酶制剂可以被重复利用，提高了酶的利用率D将海
2、藻酸钠凝胶珠用自来水冲洗，可洗去多余的CaCl2和杂菌解析：选A酶的固定方法通常有化学结合法和物理吸附法，前者可能引起酶分子结构发生改变而改变酶的活性，后者则不会；消化酶发挥作用的场所是消化道，因此蛋白酶制剂应该口服；加酶洗衣粉中酶制剂不能被重复利用，会随污水一起排掉；将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌。3凝胶色谱法在装填色谱柱时，不得有气泡存在的原因是()A气泡能与蛋白质发生化学反应B气泡阻碍蛋白质的运动C气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果D气泡会在装填凝胶的时候使凝胶不紧密解析：选C装填凝胶色谱柱时，色谱柱内不能有气泡存在，因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的
3、洗脱次序，使得到的红色带区歪曲、散乱，降低分离效果。4在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法叙述错误的是()A蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解下来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油B压榨法的实验原理是通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于柑橘、柠檬等C萃取法的实验原理是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油D蒸馏法适用于提取玫瑰精油、薄荷油等挥发性强的芳香油解析：选A蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后可以分层，将芳香油分离出来；压榨法是通过机械加压，将原料中的芳香油挤压出来；萃取法是将粉碎、干燥的植物原
4、料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解在有机溶剂中，之后再通过蒸馏装置蒸发出有机溶剂，剩下的就是要提取的物质；蒸馏法适用于提取玫瑰精油、薄荷油等挥发性强的芳香油。二、非选择题5假设你已经探究了果胶酶的最适温度(为45 )和最适pH(为4.8)，若还想进一步研究果胶酶的最适用量，此时，实验的自变量是_。合理设置果胶酶用量的梯度后，可通过苹果泥出汁的多少来判断酶的用量是否合适。请根据所给的材料和用具完成以下探究实验。(1)材料用具：制备好的苹果泥、恒温水浴装置、试管、漏斗、滤纸、量筒、试管夹、质量分数为2%的果胶酶溶液、质量分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸。(2)实验步骤：取6支试管，编号为16，分别加
5、入_，调节pH至4.8。然后放入45 的恒温水浴锅中保温。向16号试管中分别加入_，继续在45 恒温水浴装置中_。_。解析：(1)研究果胶酶的最适用量，实验的自变量应是果胶酶的用量。可把苹果泥出汁的多少作为实验的因变量(检测指标)。(2)温度、pH、苹果泥用量等为无关变量，各组实验中应保持适宜且相同。应先把酶和反应物分别控制在适宜环境下，再混合相同条件下酶和反应物。应在16号试管中先分别加入等量的苹果泥，并控制适宜的温度和pH。然后向16号试管中分别加入45 的不同体积的pH为4.8的果胶酶溶液，继续在45 恒温水浴装置中保温一段时间，使果胶酶发挥作用。一段时间后可过滤苹果泥并记录果汁体积，果
6、汁体积最大时果胶酶的最小用量即为果胶酶的最适用量。答案：果胶酶的用量(2)等量的苹果泥45 的不同体积的pH为4.8的果胶酶溶液保温一段时间过滤苹果泥并记录果汁体积6苦橙源于地中海国家，法文称为“酸橙树”。苦橙味道虽苦，但浑身是宝。苦橙的果皮、花朵、枝叶以及未成熟的果实均可用来提取芳香油，高品质的橙花油在芳香工业中广泛使用。请回答下列问题：(1)植物芳香油组成成分比较复杂，主要包括_。(2)橙花油的提取可采用水蒸气蒸馏法，采用该方法提取的芳香油首先必须具备很强的_，有效成分还要不易被_。(3)苦橙皮精油的提取采用的方法通常为_，该法和水蒸气蒸馏法在制备精油过程中都用到的试剂是_，橙皮精油制取过
7、程中使用该物质的目的是_。(4)苦橙枝叶及未成熟的果实中的精油均可用萃取法提取。温度_，时间_，萃取效果较好。(5)蒸馏和萃取都用到了蒸馏装置，蒸馏的产物随水蒸气蒸馏形成_收集在容器中，而萃取产物利用蒸馏装置是要将_蒸发出去。解析：(1)植物芳香油的成分比较复杂，主要成分是萜类及其衍生物。(2)水蒸气蒸馏法的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来。因此用该方法提取的芳香油必须有很强的挥发性，而且不易水解。(3)由于橙皮精油的有效成分在水蒸气蒸馏时会发生部分水解，因此采用压榨法。该方法与水蒸气蒸馏法在制备精油时都用到Na2SO4，在压榨法中该试剂的作用是使橙皮精油易于与水分离。(4)萃
8、取法提取精油时，一般来说，温度高，时间长，需要提取的物质就能够充分溶解，萃取效果就好。(5)蒸馏过程中，蒸馏的产物随水蒸气蒸馏出形成油水混合物，而萃取法中使用蒸馏装置是为了除去有机溶剂。答案：(1)萜类及其衍生物(2)挥发性水解(3)压榨法Na2SO4使橙皮精油易于与水分离(4)高长(5)油水混合物有机溶剂7血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O2或CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题：(1)将实验流程补充完整：A为_，B为_。凝胶色谱法是根据_而达到蛋白质分离的有效方法。(2)洗涤红细胞的目的是去除_，洗涤次数过少，无法除去_；离心速度过高和时间过长会
9、使_一同沉淀，达不到分离的效果。洗涤干净的标志是_。释放血红蛋白的过程中起作用的是_。(3)在洗脱过程中加入物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液(pH为7.0)的目的是_。如果红色区带_，说明色谱柱制作成功。解析：(1)血红蛋白的提取和分离过程为：红细胞的洗涤血红蛋白的释放分离血红蛋白溶液透析纯化，所以A为血红蛋白的释放，B为样品的加入和洗脱。凝胶色谱法的原理是分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。(2)洗涤红细胞的目的是去除杂质蛋白，释放血红蛋白的过程是让红细胞吸水涨破。如果分层不明显，可能是洗涤次数少，未能除去血浆
10、蛋白的原因。此外，离心速度过高和时间过长，会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀，也得不到纯净的红细胞，影响后续血红蛋白的提取纯度。重复洗涤三次，直至上清液中没有黄色，表明红细胞已洗涤干净。由于甲苯是表面活性剂的一种，可将细胞膜溶解，从而使细胞破裂。(3)磷酸缓冲液(pH为7.0)能够准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的pH和体内的一致。如果凝胶色谱柱装填得很成功、分离操作也正确的话，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出；如果红色区带歪曲、散乱、变宽，说明分离的效果不好，这与凝胶色谱柱的装填有关。答案：(1)血红蛋白的释放样品的加入和洗脱相对分子质量的大小(2)杂蛋白(血
11、浆蛋白)血浆蛋白白细胞和淋巴细胞离心后的上清液中没有黄色蒸馏水和甲苯(3)准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的pH和体内的一致均匀一致的移动B级提升练一、选择题1(2019届无锡调研)科研人员比较了单独固定的云微藻和与芽孢杆菌混合固定的云微藻的增殖变化，结果如图。下列有关叙述正确的是()A实验中固定云微藻和芽孢杆菌的常用方法是包埋法B混合固定时云微藻增殖快，与芽孢杆菌线粒体产生CO2有关C实验时间内混合固定后云微藻增长较快，可呈“J”型增长D第八天，混合固定的每个颗粒中含藻细胞数约为8107个解析：选A云微藻、芽孢杆菌为单细胞生物，故固定化云微藻、芽孢杆菌常用的方法为包埋法；混合固定时云微藻
12、增殖快，与芽孢杆菌产生CO2有关，但是芽孢杆菌属于原核生物，没有线粒体；有限环境中，云微藻种群数量呈“S”型增长；第八天，混合固定的每个颗粒中含藻细胞数约为8107108106个。2下面是利用苹果块固定乳酸菌进行的有关实验流程图，相关叙述错误的是()A将苹果切成小块可以增大相对表面积，有利于固定化乳酸菌与外界进行物质交换B步骤中用无菌水清洗的目的是洗去苹果块表面乳酸菌，使步骤的结果更准确C步骤中设置的对照实验应是用等质量的苹果小块在相同条件下进行实验D与传统使用海藻酸钠固定细胞相比，用苹果固定乳酸菌可以保证发酵食品的安全性解析：选C将苹果切成小块可以增大相对表面积，有利于固定化乳酸菌与外界进行
13、物质交换；步骤中用无菌水清洗的目的是洗去苹果块表面乳酸菌，使步骤的结果更准确；步骤中设置的对照实验应是用等量的乳酸菌在相同条件下进行实验；与传统使用海藻酸钠固定细胞相比，用苹果固定乳酸菌可以保证发酵食品的安全性。3某同学设计的提取玫瑰精油的实验流程如图所示，据图分析错误的是()A在第二步中使用水上蒸馏更简便易行B在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片防止暴沸C提取精油时，向混合物中加入NaCl更利于油水分层D加入无水Na2SO4，再用过滤法可除去分离的油层中的水分解析：选A由于玫瑰精油难溶于水，易溶于有机溶剂，因此在第二步中使用水中蒸馏更简便易行；在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片，目的是防止
14、暴沸；提取精油时，为了促进油水分层，要向油水混合物中加入NaCl；分离的油层还含有一定的水分，需加入无水Na2SO4，再用过滤法将其除去。4如图是提取橘皮精油的实验流程图，下列有关叙述错误的是()A石灰水浸泡能破坏细胞、水解果胶，有利于提高出油率B压榨液中需分别加入相当于橘皮质量5%的小苏打和0.25%的硫酸钠C过程的目的是除去压榨液中的固体物和残渣D过程的目的是用滤纸除去少量水分和蜡质等杂质解析：选B压榨前，柑橘皮应该干燥去水，并用石灰水浸泡，石灰水浸泡能破坏细胞、水解果胶，有利于提高出油率；为了使橘皮油与水容易分离，需分别加入相当于橘皮质量0.25%的碳酸氢钠(俗称小苏打)和5%的硫酸钠，
15、并调节pH至78；过程(过滤)的目的是除去压榨液中的固体物和残渣；过程(再次过滤)时，使用的是滤纸，以滤掉少量水分和蜡质等杂质。二、非选择题5(2019届平谷区期末)为研究果胶酶溶液对常温下贮藏葡萄品质的影响，科研人员以某品种的葡萄为实验材料，进行了相关实验，分析并回答下列问题：(1)细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。果胶酶能_葡萄果皮中果胶的分解，破坏果皮细胞的完整性，导致葡萄的各项指标出现一系列变化。但果胶酶对纤维素不起作用，说明酶具有_性。(2)研究人员用1 g/L和2 g/L的果胶酶溶液分别喷洒到两组葡萄上，对照组用等量蒸馏水喷洒。将处理好的葡萄晾干，在室温下保存。定期测定葡萄果皮中果胶
16、酶的活性和花色苷的浓度，结果分别见图甲和图乙。正常情况下，葡萄果皮细胞中含有果胶酶。据图甲可知，实验组果胶酶的活性_。但随着储藏时间延长，各组果胶酶的活性_，推测可能与储藏环境中_改变有关。花色苷迅速积累，可导致葡萄果实由绿色变为红色。因此，花色苷含量是评判葡萄成熟和果实品质的重要指标。据图乙可知，喷洒外源果胶酶浓度为_g/L时，促进葡萄成熟和品质提高效果较显著，且在储藏时间为_天范围内时葡萄品质最好。解析：(1)细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。一种酶只能催化一种或一类化学反应，果胶酶能促进葡萄果皮中果胶的分解，破坏果皮细胞的完整性，导致葡萄的各项指标出现一系列变化。但果胶酶对纤维素不起作用，
17、说明酶具有专一性。(2)正常情况下，葡萄果皮细胞中含有果胶酶。据图甲可知，果胶酶的活性：对照组1 g/L果胶酶溶液处理组2 g/L果胶酶溶液处理组，即实验组果胶酶的活性高于对照组且随浓度增加而增强。但随着储藏时间延长，各组果胶酶的活性均下降，温度影响酶的活性，推测可能与储藏环境中温度改变有关。由题意知，花色苷含量是评判葡萄成熟和果实品质的重要指标。据图乙可知，花色苷含量较高的是喷洒1 g/L外源果胶酶的实验组；在该曲线中，花色苷含量较高的时间范围是48天之间。故喷洒外源果胶酶浓度为2 g/L时，促进葡萄成熟和品质提高效果较显著，且在储藏时间为48天范围内时葡萄品质最好。答案：(1)催化(促进)
18、专一(2)高于对照组且随浓度增加而增强下降温度1486桉叶油的化学性质与玫瑰精油相似，其中含有的黄酮、熊果醇、精油等多种成分具有抑菌作用。某生物兴趣小组提取了桉叶油，并对桉叶油的抑菌活性进行了研究，回答下列问题：(1)提取桉叶油时应选择_(填“新鲜”或“烘干”)的桉树叶，原因是_。(2)可采用水蒸气蒸馏法提取桉叶油，原因是桉叶油具有_的特点；此法不适用于胡萝卜素的提取，原因是_。从蒸馏出的油水混合物中分离的油层还会含有一定的水分，需要添加_除水。(3)该小组采用抑菌圈法检测桉叶油的抑菌活性。抑菌圈法是利用待测药物在琼脂平板中扩散使其周围的细菌生长受到抑制而形成透明圈(即抑菌圈)，再根据抑菌圈大
19、小判定待测药物抑菌效价的一种方法。下表是该小组检测对照组和实验组对供试菌的抑菌作用(抑菌圈的大小/mm)得到的实验结果：无菌水(对照组)桉叶油(实验组)枯草芽孢杆菌09.00金黄色葡萄球菌07.67大肠杆菌09.67白色念珠菌09.33对照组应_(填“接种”或“不接种”)细菌。由表中数据可知，桉叶油对_的抑菌效果最强。解析：(1)因新鲜桉树叶中桉叶油含量高，而且桉叶油易挥发，故提取桉叶油时应选择新鲜的桉树叶。(2)桉叶油化学性质稳定、易挥发、难溶于水，故可采用水蒸气蒸馏法提取桉叶油；由于胡萝卜素化学性质比较稳定、不易挥发、不溶于水，不能随水蒸气蒸馏出，易溶于某些有机溶剂，因此应使用有机溶剂萃取
20、。从蒸馏出的油水混合物中分离的油层还会含有一定的水分，需要添加无水Na2SO4除水。(3)据题意可知，该对照实验是检测桉叶油的抑菌活性，自变量是是否有桉叶油，故对照组也应接种细菌。由表中数据可知，接种大肠杆菌的抑菌圈最大(为9.67 mm)，故桉叶油对大肠杆菌的抑菌效果最强。答案：(1)新鲜桉叶油易挥发，新鲜桉树叶中桉叶油含量高(2)化学性质稳定、易挥发、难溶于水胡萝卜素不易挥发，不能随水蒸气蒸馏出无水Na2SO4(3)接种大肠杆菌7(2019届济南一模)漆树种子中的油脂(不溶于水，易溶于脂溶性溶剂)可开发为食用油或转化为生物柴油。目前常用溶剂法萃取漆树种子油脂，其过程为：漆树种子粉碎加溶剂水
21、浴加热溶剂不断回流提取蒸发溶剂收集油脂。回答下列问题：(1)漆树种子中的油脂通常可用_进行染色。(2)对漆树种子油脂进行萃取时，为不影响油脂品质和提取效果，应使用_(填“自然晾干”“高温烘干”或“新鲜”)的漆树种子。粉碎漆树种子的目的是_。(3)利用不同溶剂进行萃取时，对油脂的萃取得率和某些重要理化性质的影响不同，实验结果如表。萃取得率酸值过氧化值丙酮23.72%8.269.82石油醚26.35%7.965.73乙醚25.30%8.125.83正己烷26.17%7.986.13混合溶剂28.73%8.317.53注：萃取得率(%)(M样品M残渣)/M样品100%；酸值高，说明油脂品质差；过氧化
22、物是油脂变质过程中的中间产物，其含量常用过氧化值来表示。实验结果表明，_作为萃取溶剂较为合理，理由是_。(4)萃取过程中，影响萃取的因素除漆树种子和溶剂外，还有_(写出两点即可)。解析：(1)油脂可以用苏丹(或苏丹)鉴定，被染成橘黄色(或红色)。(2)油脂进行萃取时，使用自然晾干的漆树种子，可以防止影响油脂品质和提取效果。粉碎漆树种子的目的是便于和溶剂充分接触，提高萃取效率。(3)根据表格数据分析，石油醚作为萃取溶剂较为合理，因为其萃取得率较高，可得到较多的油脂，酸值和过氧化值最小，说明油脂品质较高。(4)萃取过程中，影响萃取的因素有：漆树种子、溶剂、萃取温度(水浴温度)、萃取时间等。答案：(1)苏丹(或苏丹)(2)自然晾干便于和溶剂充分接触，提高萃取产量(3)石油醚萃取得率较高，可得到较多的油脂，酸值和过氧化值最小，说明油脂品质较高(4)萃取温度(水浴温度)、萃取时间等