1、第九单元 生物技术实践专题二十四生物技术在其他方面的应用备考方向导航考点1酶的研究与应用1.2020全国卷,37,15分水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题:(1)制作果汁时,可以使用果胶酶、纤维素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、(答出2种即可)。纤维素酶可以分解植物(填“细胞膜”或“细胞壁”)中的纤维素。(2)用果胶酶处理果泥时,为了提高出汁率,需要控制反应的温度,原因是 。(3)现有甲乙丙三种不同来源的果胶酶,某同学拟在果泥用量、温度、pH等所有条件都相同的前提下比较这三种酶的活性。通常,酶活性的高低可用来表示。(4)获得
2、的果汁(如苹果汁)可以用来制作果酒或者果醋,制作果酒需要菌,这一过程中也需要O2,O2的作用是。制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌属于(填“好氧”或“厌氧”)细菌。2.2020全国卷,37,15分研究人员从海底微生物中分离到一种在低温下有催化活性的-淀粉酶A3,并对其进行了研究。回答下列问题:(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时,既可检测淀粉的减少,检测应采用的试剂是,也可采用斐林试剂检测 的增加。(2)在A3的分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度, 通常会在凝胶中添加SDS,SDS的作用是和。(3)本实验中,研究人员在确定A3的最适pH时使用了三种组分不同的缓冲系统,结果如图所示。某同学据图
3、判断,缓冲系统的组分对酶活性有影响,其判断依据是。(4)在制备A3的固定化酶时,一般不宜采用包埋法,原因是(答出1点即可)。考点2特定成分的提取和分离3.2019海南,30,15分回答下列问题。(1)玫瑰精油可用玫瑰花瓣为原料,采用水蒸气蒸馏法提取。水蒸气蒸馏法的原理是 。在进行蒸馏时,冷凝管的进水口比出水口(填“高”或“低”)。收集到的乳浊液是玫瑰精油和水的混合物,要得到玫瑰精油,需要向乳浊液中加入NaCl,其目的是;得到的油层还需要加入无水Na2SO4,其目的是。(2)某同学在通过发酵制作果酒时,发现在制作原料中添加一定量的糖,可以提高酒精度,原因是。在家庭以葡萄为原料制作葡萄酒时,可以不
4、添加酵母菌,原因是;在制作葡萄酒的过程中,如果密封不严混入空气,发酵液会变酸,可能的原因是。4.2017海南,30,15分绿藻A是某种单细胞绿藻,能够合成物质W。某小组为探究氮营养缺乏对绿藻A增殖及物质W累积的影响,将等量的绿藻A分别接种在氮营养缺乏(实验组)和氮营养正常(对照组)的两瓶培养液中,并在适宜温度和一定光强下培养。定时取样并检测细胞浓度和物质W的含量,结果如图。 甲乙(1)从图甲可知,在氮营养正常培养液的瓶中,绿藻A的种群增长曲线呈型。(2)综合图甲和图乙的信息可知,在生产上,若要用少量的绿藻A获得尽可能多的物质W,可以采取的措施是 。(3)若物质W是类胡萝卜素,根据类胡萝卜素不易
5、挥发和易溶于有机溶剂的特点,应选择的提取方法是。用纸层析法可以将类胡萝卜素与叶绿素分开,纸层析法分离的原理是 。(4)在以上研究的基础上,某人拟设计实验进一步研究氮营养缺乏程度对物质W积累的影响,则该实验的自变量是 。(5)与在光照条件下相比,若要使绿藻A在黑暗条件下增殖,需要为其提供(填“葡萄糖”或“纤维素”)作为营养物质,原因是 。拓展变式2020山西太原名校模拟,15分研究小组以橘子为材料,进行精油提取和果汁制取,其中果汁的制取流程如下。果汁 瞬间高温消毒(90 ) 酶处理(45 ,13 h) 分离 过滤浓缩 瞬间高温消毒(90 ) 成品(1)利用橘子皮提取橘皮精油时一般不采用水蒸气蒸馏
6、而采用压榨法,原因是。为提高出油率,应对橘子皮进行的处理是 。(2)制作过程中需要进行瞬间高温消毒,与煮沸消毒法相比,这种方法的优点是。(3)加入果胶酶进行酶处理的目的是。工业生产中将果胶酶进行固定化,与直接使用游离的果胶酶相比,此方法的优点是 (答两点)。(4)在进行果胶酶固定化时,应该控制CaCl2溶液和的浓度,以获得孔径大小合适、包埋效果良好的凝胶珠。实验发现,制备时含过多果胶酶的凝胶珠成品催化效果反而下降,请从单个酶分子如何发挥作用的角度解释其原因: 。答案专题二十四生物技术在其他方面的应用备考方向导航1.(除标明外,每空2分)(1)果胶分解酶、果胶酯酶细胞壁(2)温度对果胶酶活性有影
7、响,在最适温度下酶活性最高,出汁率最高(3)在一定条件下,单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量(3分)(4)酵母促进有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖好氧【解析】(1)果胶酶并不特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。纤维素是植物细胞壁的主要组成成分之一,纤维素酶可以将其分解。(2)用果胶酶处理果泥时,为了提高出汁率,需要控制反应的温度,这是因为温度对果胶酶活性有影响,在最适温度下酶活性最高,出汁率最高。(3)酶活性的高低可以用在一定条件下,单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量来表示。(4)利用获得的果汁制作果酒时需要用酵
8、母菌,果酒发酵前期需要O2,O2可促进酵母菌的有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖。制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌是一种好氧细菌,其对氧气的含量特别敏感,当进行深层发酵时,即使只是短时间中断通入氧气,也会引起醋酸菌死亡。2.(除标明外,每空2分)(1)碘液还原糖(或答:葡萄糖)(2)消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响使蛋白质发生变性(两空答案顺序可调换)(3)在pH相同时,不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同(4分)(4)酶分子体积小,容易从包埋材料中漏出(3分)【解析】(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时,既可依据淀粉遇碘液变蓝的原理来检测底物淀粉的减少,也可以采用斐林试剂检测其水解产物还原糖的增加。
9、(2)在蛋白质分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度,通常在凝胶中添加SDS,SDS不仅能消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响,还能使蛋白质发生变性,使电泳迁移率完全取决于分子的大小。(3)据题图分析可知,在pH相同时,不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同,因此可判断,缓冲系统的组分对酶活性有影响。(4)在制备固定化酶时,一般采用物理吸附法或化学结合法,不宜采用包埋法,因为酶分子体积小,容易从包埋材料中漏出。3.(除标明外,每空2分)(1)利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来,形成油水混合物,冷却后,混合物又会重新分出油层和水层(3分)低(1分)促进油和水的分离吸去芳香油中残留的
10、水分(2)糖类是主要的能源物质,可以为酵母菌的生长、繁殖提供能源物质,还可以作为酒精发酵的原料(3分)葡萄皮上附着有野生的酵母菌醋酸菌大量增殖,进行醋酸发酵【解析】(1)水蒸气能将挥发性较强的芳香油携带出来,形成油水混合物;冷却后,油水混合物又会重新分出油层和水层,除去水层便得到芳香油。在进行蒸馏时,冷凝管的进水口要低于出水口;加入氯化钠的目的是增大盐的浓度,有利于玫瑰精油与水的分层;加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。(2)制作果酒的过程中加入一定量的糖,其主要目的是为酵母菌的生长、繁殖提供能源物质,另外还可以作为酒精发酵的原料。家庭制作葡萄酒时不需要另外添加酵母菌,利用的是葡
11、萄皮上附有的野生型酵母菌。果酒发酵过程中,密封不严可能导致酒变酸,其原因是密封不严,氧气混入培养液促使醋酸菌繁殖,将乙醇氧化为乙酸。4.(除标明外,每空2分)(1)“S”(2)将少量的绿藻A放在氮营养正常的培养瓶中培养,获得大量的绿藻A后再转移到氮营养缺乏的培养液中培养(3分)(3)萃取类胡萝卜素和叶绿素在层析液中的溶解度不同,溶解度大的在滤纸上的扩散速度快(4)培养液中氮的浓度(5)葡萄糖在黑暗条件下,绿藻A不能合成葡萄糖,绿藻A不能吸收纤维素【解析】(1)从图甲可知,在对照组氮营养正常培养液的瓶中,绿藻A的细胞浓度(种群数量)增长到一定程度后维持基本稳定,符合“S”型曲线特点。(2)综合图
12、甲和图乙的信息可知,绿藻A在氮营养正常的培养液中增殖速度快,在氮营养缺乏的培养液中物质W积累较多,若要用少量的绿藻A获得尽可能多的物质W,可以先将绿藻A放在氮营养正常的培养瓶中培养,使其大量增殖,再将其放在氮营养缺乏的培养液中培养以积累物质W。(3)根据类胡萝卜素不易挥发和易溶于有机溶剂的特点,应用萃取法提取。纸层析法分离的原理是不同物质在层析液中的溶解度不同,溶解度大的在滤纸上的扩散速度快。(4)氮营养缺乏程度不同,即培养液中氮的浓度不同,则该实验的自变量是培养液中氮的浓度。(5)要使绿藻A在黑暗条件下增殖,需要为其提供葡萄糖作为能源物质,因为在黑暗条件下,绿藻A不能进行光合作用合成葡萄糖,
13、且纤维素是大分子物质,绿藻A不能吸收。(除标明外,每空2分)(1)压榨法可避免原料焦糊及有效成分水解干燥去水,并用石灰水浸泡(2)营养成分损失少(合理即可)(3)提高果汁澄清度 酶可以重复利用,降低生产成本;酶既能与反应物接触,又易与产物分离(3分)(4)海藻酸钠溶液凝胶珠内酶分子过多使内部酶分子无法与底物充分接触【解析】(1)橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解,且水中蒸馏会导致原料焦糊,因此提取橘皮精油时常采用压榨法而不用水蒸气蒸馏法。为提高出油率,应该对橘子皮干燥去水,并用石灰水浸泡。(2)与煮沸消毒法相比,进行瞬间高温消毒使营养成分损失少。(3)植物细胞壁的主要成分是果胶和纤维素,加入果胶酶进行酶处理可以分解细胞壁中的果胶,提高出汁率和果汁澄清度。本题中是在果汁中加酶,故主要作用是提高澄清度。与直接使用游离的果胶酶相比,固定化果胶酶具有可重复利用,降低生产成本,既能与反应物接触,又易与产物分离等优点。(4)在进行果胶酶固定化时,应该控制CaCl2溶液和海藻酸钠溶液的浓度,以获得孔径大小合适、包埋效果良好的凝胶珠。实验发现,制备时含有过多果胶酶的凝胶珠成品催化效果反而下降,可能是因为凝胶珠内酶分子过多使内部酶分子无法与底物充分接触。
