2020高考生物大一轮复习 第十二单元 第4讲 酶的应用练习（含解析）新人教版

1EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第4讲酶的应用1．下图为制备固定化酵母细胞用于葡萄酒生产的流程图。酵母细胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞→发酵葡萄汁→葡萄酒→葡萄醋(1)本实验采用的包埋法，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是______。实验过程中用CaCl2溶液处理的目的是__________________。(2)在利用葡萄酒制作葡萄醋时，除控制好温度等条件外，还要注意控制气体条件，因为醋酸菌是________(填“好氧”或“厌氧”或“兼性厌氧”)型细菌。(3)为筛选出能高效利用淀粉的转基因酿酒酵母菌，将该工程菌接种在________________的固体平板培养基上，培养一定时间后，加入碘液，选择________的菌落进一步纯化培养。解析：(1)酶分子很小，容易从包埋材料中漏出，因此固定化酶的制作一般不使用包埋法。Ca2＋与海藻酸钠反应形成不溶于水的海藻酸钙凝胶，故制备固定化酵母细胞时常用CaCl2溶液处理。(2)醋酸菌是好氧型细菌，在利用醋酸菌制作葡萄醋时，除控制好温度等条件外，还要注意控制气体条件。(3)利用淀粉作为唯一碳源的固体平板培养基可以筛选出能高效利用淀粉的转基因酿酒酵母菌，筛选时，加入碘液，能分解淀粉的细菌处会出现透明圈，其他部分则呈蓝色。答案：(1)酶分子很小，容易从包埋材料中漏出Ca2＋与海藻酸钠反应形成不溶于水的海藻酸钙凝胶(2)好氧(3)淀粉作为唯一碳源透明圈大2．为了进一步增强洗衣粉对血渍、奶渍、油污、土豆泥等衣物上常见污垢的去除能力，洗衣粉中常常会添加各种酶类。请回答有关问题：(1)根据衣物上常见的污垢，加酶洗衣粉中添加的酶类有碱性蛋白酶、________、________、________。(2)碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的_____________。(3)下面为加酶洗衣粉的包装袋上的产品说明，根据你所学习的有关知识，解释注意事项③的原因：___________________________________________。注意事项①请将本品置于阴凉、干燥处，避热、避湿、避光。②不慎溅入眼中，立即用水冲洗。③水温以30～50℃为宜，切忌用70℃以上的热水。(4)下面是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的有关探究实验，请据表回答：2脸盆编号洗涤物(等量)洗涤温度洗衣粉(等量)水量洗净所需时间1油污布45℃加酶2L4min2油污布45℃普通2L7min3油污布5℃加酶2L9min4油污布5℃普通2L8min①该实验设计体现了________原则。②若1号实验组，洗净所需时间接近7分钟，请分析最可能的原因：______________。解析：污垢中的血渍、奶渍、油污、土豆泥的主要成分分别是蛋白质、蛋白质、脂肪、淀粉和纤维素，因此要在洗衣粉中添加相应的水解酶。蛋白酶能将蛋白质水解为易溶于水的小分子的肽或氨基酸，使衣物清洁。洗衣粉中添加的酶的化学本质是蛋白质，在高温时会变性失活，而且酶的活性受温度影响，30～50℃是洗衣粉中酶的适宜温度范围。实验设计中的1、2两组和3、4两组只是在洗衣粉种类上不同，而1、3两组和2、4两组则只有温度不同，这体现了实验设计的对照原则和单一变量原则。若1号和2号两组的洗净所需时间接近，说明1号中的酶没有起到预期的作用，可能原因是酶失活。答案：(1)(碱性)脂肪酶淀粉酶纤维素酶(2)小分子的肽或氨基酸(3)酶的活性受温度的影响，温度过高酶将失活，30～50℃是洗衣粉中的酶的适宜温度范围(4)①单一变量、对照②洗衣粉中的酶变性或失效(答案合理即可)3．植酸酶能将植酸磷分解为无机磷。科研人员研究了普通玉米饵料和转植酸酶基因(PTC)玉米饵料中有机植酸磷和无机磷的相对含量，及饲喂一个月后对家猪体重的影响，结果如图。(1)家猪不能直接利用饵料中的植酸磷，这些植酸磷会随动物粪便排出，再经过微生物的________作用转变成无机磷进入湖泊后将导致________现象。(2)植酸酶活性较高的饵料是__________，该饵料能使家猪增重比提高的原理是________________。(3)科研人员做了如下实验。实验饵料：普通玉米饵料，转PTC玉米饵料，混有植酸酶的普通玉米饵料，混有无机磷的普通玉米饵料。实验步骤：步骤操作内容1将同龄仔公鸡480只随机分为3组，每组分8个小组，每小组含仔鸡20只2甲组乙组丙组3每只仔鸡饲喂普通玉米饵料100g/d每只仔鸡饲喂转PTC玉米饵料100g/dY3连续饲喂40天，间隔10天测定并记录体重4统计数据与分析①步骤1中分小组依据的原则有________。②表中Y为__________________；该实验的目的是____________________。③步骤4中应该取________________进行分析。解析：(1)根据题意，植酸磷随动物粪便排出后经过微生物的分解作用转变成无机磷进入湖泊，将导致水体磷含量过高而出现富营养化现象，造成水体污染。(2)分析图形可知，普通玉米饵料比转植酸酶基因(PTC)玉米饵料中植酸磷相对含量高，但无机磷的相对含量低，说明植酸酶基因(PTC)表达产物植酸酶能促进植酸磷分解为无机磷，从而导致转植酸酶基因(PTC)玉米饵料饲喂的家猪增重比提高。(3)①步骤1中分小组依据的原则有等量原则、平行重复原则、对照原则及随机原则。②根据表中的实验设计推断若实验的目的是探究转PTC玉米饵料中植酸酶的作用，甲组每只仔鸡饲喂普通玉米饵料作为对照组，乙组每只仔鸡饲喂转PTC玉米饵料作为实验组，则丙组应每只仔鸡饲喂普通玉米饵料及适量外源性植酸酶作为条件对照组；各组应遵循等量原则，所以各组每只仔鸡饲喂的饵料量应均为100g/d。③为使实验结果准确，应取各组数据的平均值进行分析以避免误差。答案：(1)分解(呼吸)富营养化(水华)(2)转PTC玉米饵料促进了植酸磷转化为无机磷(从而促进了家猪的发育)(3)①平行重复、等量、随机、对照②每只仔鸡饲喂普通玉米饵料100g/d及适量外源性植酸酶探究转PTC玉米饵料中植酸酶的作用(或：每只仔鸡饲喂普通玉米饵料100g/d及适量外源性无机磷探究转PTC玉米饵料中无机磷含量变化对仔鸡生长的影响)③各组数据的平均值4．下图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4的是使________。(3)在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中，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48h后的酒精产量见表：海藻酸钠(%)22.5322.5322.53X溶液(%)222333444固定化强度(g/30个)930950990103011001140117011701160酒精量(%)6.76.56.56.76.46.26.76.46.3依照表格分析，随着X溶液浓度的增加，________增加；用于酒精发酵效果最好的海藻酸钠与X溶液浓度分别是________、________。解析：(1)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。(2)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。(3)溶解海藻酸钠时需注意用小火或间断加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后，再加入酵母菌充分搅拌混合均匀，以防止高温杀死酵母菌。(4)分析表格可知，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%5．为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如图。请回答：(1)与利用游离酵母生产啤酒相比，利用固定化酵母的优点有______________。(2)本实验结果表明，随氯化钙浓度的增大，凝胶珠机械强度增大，完整率________。5(3)结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为________。当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度升高，酒精度下降，发酵受到影响，原因是________________________。(4)用海藻酸钠作为载体包埋酵母细胞，溶解海藻酸钠时最好采用________的方法，以防发生焦糊。溶化好的海藻酸钠溶液应________后，再与已活化的酵母细胞充分混合。若海藻酸钠浓度过低，会导致________，固定效果大大降低。解析：(2)由曲线知，随着氯化钙浓度的增大，凝胶珠的完整率增加。(3)氯化钙浓度为2.0mol/L时，发酵产生的酒精度最高；当氯化钙浓度过高时会使凝胶珠机械强度过大，影响凝胶珠的通透性从而影响糖进入颗粒内部。(4)为防止发生焦糊，溶解海藻酸钠时最好采用小火或间断加热的方法；为保护活化的酵母细胞的活性，溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却到室温后再与酵母细胞混合。答案：(1)可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等(2)增加(3)2.0mol/L凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部(4)小火或间断加热冷却至室温酵母细胞从颗粒中漏出6．亚洲人体内普遍缺乏乳糖酶，造成饮用牛奶后出现肠胀、腹胀、腹泻等不良症状。某牛奶制品生产厂家致力开发新产品，生产低乳糖新品，欲筛选出高产乳糖酶的微生物，制备乳糖酶并固定化，具体步骤如下：产乳糖酶微生物的筛选→高产乳糖酶微生物的筛选→高产乳糖酶微生物的培养→乳糖酶的提取纯化→乳糖酶的固定化根据相关信息，回答下列问题：(1)筛选产乳糖酶的微生物时，宜用________作为培养基中的唯一碳源。(2)科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定乳糖酶，以研究固定化酶的相关性质和最佳固定条件。研究结果如下图所示。酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括________和________等方面，根据图示信息，在____________的条件下固定化酶催化效果较好。(3)实验者还进行了海藻酸钠固定化乳糖酶及化学结合法固定化乳糖酶的催化效果的比较研究，发现用________法固定化酶的效果更好，原因可能是_______________。(4)工业生产中，使用固定化酶和使用游离酶相比，优点是_____________。解析：(1)根据酶的专一性可知，乳糖酶可以催化乳糖分解，所以筛选产乳糖酶的微生物时，6宜用乳糖作为培养基中的唯一碳源。(2)酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量等方面，分析题图可知，在约35℃、海藻酸钠浓度为3%的条件下固定化酶催化效果较好。(3)酶分子较小，容易从包埋物中漏出，从而降低酶活力，所以用化学结合法固定化酶的催化效果更好。(4)与使用游离酶相比，固定化酶具有可以重复使用、产物易纯化等优点。答案：(1)乳糖(2)酶活性酶的数量约35℃、海藻酸钠浓度为3%(3)化学结合酶分子较小，容易从包埋物中漏出，从而降低酶活力(4)可以重复使用；产物易纯化7．工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出果汁率。为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如图1所示实验：①将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在10℃水浴中恒温处理10min(如图A所示)。②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合