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課下達標檢測（三十八）酶的應用 一、基礎題點練 1．在果汁生產中使用果膠酶的作用是(　　) A．提高水果的出汁率并使果汁變得澄清 B．使大分子物質分解為小分子有機物便于人體吸收 C．解決人體不能利用纖維素的問題 D．進一步提高水果的營養(yǎng)價值 解析：選A　果膠酶能分解果膠，瓦解植物的細胞壁及胞間層，使榨取果汁變得容易，而果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，使渾濁的果汁變得澄清。 2．(2019南京調研)下列關于生物技術應用的敘述，正確的是(　　) A．從酶的固定方式看，物理吸附法比化學結合法對酶活性影響小 B．作為消化酶使用時，蛋白酶制劑只能以注射的方式給藥 C．加酶洗衣粉中酶制劑可以被重復利用，提高了酶的利用率 D．將海藻酸鈉凝膠珠用自來水沖洗，可洗去多余的CaCl2和雜菌 解析：選A　酶的固定方法通常有化學結合法和物理吸附法，前者可能引起酶分子結構發(fā)生改變而改變酶的活性，后者則不會；消化酶發(fā)揮作用的場所是消化道，因此蛋白酶制劑應該口服；加酶洗衣粉中酶制劑不能被重復利用，會隨污水一起排掉；將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗，目的是洗去CaCl2和雜菌。 3．下列關于固定化酶和固定化細胞的敘述，錯誤的是(　　) A．固定化細胞技術在多步連續(xù)催化反應方面優(yōu)勢明顯 B．固定化酶的應用中，要控制好pH、溫度 C．利用固定化酶降解水體中有機磷農藥，不需提供適宜的營養(yǎng)條件 D．固定化細胞不能用于生產胞外酶 解析：選D　固定化細胞技術固定的是一系列酶，所以在多步連續(xù)催化反應方面優(yōu)勢明顯；固定化酶的應用中，要控制好pH、溫度，因為溫度和pH影響酶的活性；利用固定化酶降解水體中的有機磷農藥是酶促反應，沒有生物參與，所以不需提供營養(yǎng)條件；固定化細胞可用于生產胞外酶。 4．(2019無錫調研)科研人員比較了單獨固定的云微藻和與芽孢桿菌混合固定的云微藻的增殖變化，結果如下圖。下列有關敘述正確的是(　　) A．實驗中固定云微藻和芽孢桿菌的常用方法是包埋法 B．混合固定時云微藻增殖快，與芽孢桿菌線粒體產生CO2有關 C．實驗時間內混合固定后云微藻增長較快，可呈“J”型增長 D．第八天，混合固定的每個顆粒中含藻細胞數約為8107個 解析：選A　云微藻、芽孢桿菌為單細胞生物，故固定化云微藻、芽孢桿菌常用的方法為包埋法；混合固定時云微藻增殖快，與芽孢桿菌產生CO2有關，但是芽孢桿菌屬于原核生物，沒有線粒體；有限環(huán)境中，云微藻種群數量呈“S”型增長；第八天，混合固定的每個顆粒中含藻細胞數約為810710＝8106(個)。 5．某工廠新制了50 L蘋果泥，準備生產果汁，但不知酶的最適用量。為了節(jié)約成本，進行了如下探究實驗：取8支試管編號1～8，分別加入30 mL蘋果泥，保溫一段時間，然后向各試管加入不同體積的果膠酶溶液，反應一段時間后過濾并記錄果汁體積，實驗數據如下表所示。下列分析錯誤的是(　　) 編號 1 2 3 4 5 6 7 8 果膠酶溶 液體積(mL) 1 2 3 4 5 6 7 8 果汁體 積(mL) 20.6 21.2 21.8 22.4 23 23.4 23.4 23.4 注：果汁體積均不包含酶溶液體積 A．8支試管均需要調節(jié)至相同且適宜的溫度、pH，且反應時間充足 B．本實驗的測量指標還可以是蘋果泥反應完全時所需要的時間 C．在果汁生產中一般還應加入纖維素酶來充分瓦解細胞壁 D．為得到更精確的最適用量，可以設置5～6 mL范圍內不同果膠酶用量梯度實驗來探究 解析：選A　8支試管如果反應時間充足，則各組過濾得到的果汁體積應相同，與表格中的實驗結果不符；本實驗中蘋果泥反應完全時各試管過濾得到的果汁的體積相同，可以利用蘋果泥反應完全所需時間的不同作為本實驗的測量指標；植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，所以在果汁生產中還應加入纖維素酶來瓦解細胞壁；設置5～6 mL范圍內不同果膠酶用量梯度實驗來進行探究是為了得到更精確的最適用量。 6．下面是研究人員以洗衣粉為材料進行研究的結果，相關敘述錯誤的是(　　) 溫度(℃) 20 30 40 45 50 60 不加酶去污力(%) 15 18 20 21 21.5 22 加酶去污力(%) 30 40 48 50 48 37 A．本研究的主要目的是探究溫度對加酶洗衣粉去污力的影響 B．實驗所用污布上污染物種類、污染程度等均會影響實驗結果 C．實驗結果表明，加酶洗衣粉的洗滌溫度以40～50 ℃為宜 D．當溫度高于60 ℃時，加酶洗衣粉中的酶制劑會失去催化活性 解析：選D　據表格內容可知，本實驗的自變量是不同的溫度，因變量是加酶去污力與不加酶去污力的大小，因此本實驗研究的主要目的是探究溫度對加酶洗衣粉去污力的影響；實驗中的無關變量包括污布上污染物種類、污染程度等，這些無關變量均會影響實驗結果；據表格實驗數據可知，40～50 ℃時，加酶洗衣粉的去污力最強，洗滌衣物時應控制溫度在該范圍；據表格數據只能看出在20～60 ℃時，加酶洗衣粉中的酶制劑的活性先增加后減少，且40～50 ℃時活性最高，60 ℃活性下降，無法看出60 ℃以上加酶洗衣粉中的酶制劑是否失去催化活性。 7．研究人員以啤酒發(fā)酵的廢酵母為材料，探究固定化酵母對工業(yè)廢水中的重金屬鉻的吸附處理效果，獲得實驗結果如下圖。下列有關敘述正確的是(　　) A．將廢酵母加入到剛溶化的海藻酸鈉溶液后就可用注射器吸取固定 B．滴加到CaCl2溶液中的凝膠形成面條狀是因為海藻酸鈉溶液濃度過低 C．處理的工業(yè)廢水適宜的起始鉻濃度不宜超過60 mg/L D．相同且適宜條件下該固定化酵母可以顯著提高啤酒產量 解析：選C　將廢酵母加入到冷卻至室溫的海藻酸鈉溶液，混合均勻后才能進行固定；海藻酸鈉溶液濃度過低則凝膠珠較淺，包埋的細胞較少，過高會使得凝膠易呈蝌蚪狀；據圖分析，當工業(yè)廢水的起始鉻濃度超過60 mg/L時，吸附率開始下降，說明處理的工業(yè)廢水適宜的起始鉻濃度不宜超過60 mg/L；本實驗與酵母菌產生酒精無關。 8．下面是利用蘋果塊固定乳酸菌進行的有關實驗流程圖，相關敘述錯誤的是(　　) A．將蘋果切成小塊可以增大相對表面積，有利于固定化乳酸菌與外界進行物質交換 B．步驟③中用無菌水清洗的目的是洗去蘋果塊表面乳酸菌，使步驟④的結果更準確 C．步驟④中設置的對照實驗應是用等質量的蘋果小塊在相同條件下進行實驗 D．與傳統(tǒng)使用海藻酸鈉固定細胞相比，用蘋果固定乳酸菌可以保證發(fā)酵食品的安全性 解析：選C　將蘋果切成小塊可以增大相對表面積，有利于固定化乳酸菌與外界進行物質交換；步驟③中用無菌水清洗的目的是洗去蘋果塊表面乳酸菌，使步驟④的結果更準確；步驟④中設置的對照實驗應是用等量的乳酸菌在相同條件下進行實驗；與傳統(tǒng)使用海藻酸鈉固定細胞相比，用蘋果固定乳酸菌可以保證發(fā)酵食品的安全性。 二、高考題型練 9．(2019拉薩月考)在20世紀50年代，酶已經大規(guī)模地應用于各個生產領域，到了20世紀70年代，人們又發(fā)明了固定化酶和固定化細胞技術。請回答下列有關固定化酶和固定化細胞方面的問題： (1)在實際生產中，固定化酶技術的優(yōu)點是______________________________________；與固定化酶技術相比，固定化細胞固定的是________________。 (2)制備固定化酵母細胞常用的包埋材料是____________，使用了如圖所示的方法[　　]_______(填圖號及名稱)。 (3)酶活性一般用酶催化某一化學反應的速率來表示。在酶活性測定過程中，酶促反應速率用單位時間內或單位體積中________________________________________________________________________來表示。 (4)使用纖維素酶和化學方法都能分解纖維素，請指出使用酶處理的優(yōu)點：________________________________________________________________________。 (5)為什么一般不能用含有蛋白酶的加酶洗衣粉洗滌絲綢及羊毛衣物？________________________________________________________________________。 解析：(1)在實際生產中，固定化酶技術的優(yōu)點是酶既容易與反應物接觸，又容易與產物分離，固定在載體上的酶能反復利用；與固定化酶技術相比，固定化細胞固定的是多酶系統(tǒng)(或一系列酶或多種酶)。(2)制備固定化酵母細胞，由于細胞體積大，難以被吸附或結合，多采用包埋法，即圖C所示方法，常用的載體是海藻酸鈉。(3)在酶活性測定過程中，酶促反應速率用單位時間內或單位體積中反應物的減少量或產物的增加量來表示。(4)與利用化學方法分解纖維素相比，使用纖維素酶分解纖維素具有處理效率高、反應條件溫和、不污染環(huán)境、成本低等優(yōu)點。(5)洗衣粉中的蛋白酶會將絲綢及羊毛衣物中的蛋白質成分水解，損壞衣物，所以一般不能用含有蛋白酶的加酶洗衣粉洗滌絲綢及羊毛衣物。 答案：(1)酶既能與反應物接觸，又容易與產物分離，且能反復利用　多酶系統(tǒng)(或一系列酶或多種酶)　(2)海藻酸鈉　C　包埋法　(3)反應物的減少量或產物的增加量　(4)處理效率高、反應條件溫和、不污染環(huán)境、成本低　(5)洗衣粉中的蛋白酶會將絲綢及羊毛衣物中的蛋白質成分水解，損壞衣物 10．固定化酶是從20世紀60年代迅速發(fā)展起來的一種技術。東北農業(yè)大學科研人員利用雙重固定法，即采用戊二醛作交聯劑(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，并對其最佳固定條件進行了探究。下圖顯示的是部分研究結果(注：酶活力為固定化酶催化化學反應的總效率)，請分析回答下列問題： (1)從對溫度變化適應性和應用范圍的角度分析，甲圖所示結果可以得出的結論是________________________________________________________________________。 (2)乙圖曲線表明濃度為________的海藻酸鈉包埋效果最好，當海藻酸鈉濃度較低時，酶活力較低原因是__________________________________。 (3)固定化酶的活力隨使用次數的增多而下降，由丙圖可知，固定化酯酶一般可重復使用______次，酶活力明顯下降。 (4)固定小麥酯酶不僅采用海藻酸鈉直接包埋，同時用戊二醛作交聯劑，這是因為________________________________________________________________________ ________________________。 解析：(1)通過分析甲圖可知，固定化酶與游離酶相比，對溫度變化的適應性更強且適用范圍較廣。(2)乙圖曲線表明濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好，此時酶活力最高。當海藻酸鈉濃度較低時包埋不緊密，酶分子容易漏出，數量不足，因此酶活力較低。(3)由丙圖可知，固定化酶的活力隨使用次數的增多而下降，且在使用3次以后，酶活力顯著下降。(4)由于小麥酯酶分子很小，很容易從包埋材料中漏出，因此固定小麥酯酶不采用海藻酸鈉直接包埋，而是采用雙重固定法。 答案：(1)固定化酶比游離酶對溫度變化適應性更強且適用范圍較廣　(2)3%　海藻酸鈉濃度較低時包埋不緊密，酶分子容易漏出，數量不足　(3)3　(4)酶分子很小，很容易從包埋材料中漏出 11．假設你已經探究了果膠酶的最適溫度(為45 ℃)和最適pH(為4.8)，若還想進一步研究果膠酶的最適用量，此時，實驗的自變量是____________。合理設置果膠酶用量的梯度后，可通過蘋果泥出汁的多少來判斷酶的用量是否合適。請根據所給的材料和用具完成以下探究實驗。 (1)材料用具：制備好的蘋果泥、恒溫水浴裝置、試管、漏斗、濾紙、量筒、試管夾、質量分數為2%的果膠酶溶液、質量分數為0.1%的NaOH溶液和鹽酸。 (2)實驗步驟： ①取6支試管，編號為1～6，分別加入________________________，調節(jié)pH至4.8。然后放入45 ℃的恒溫水浴鍋中保溫。 ②向1～6號試管中分別加入__________________________________，繼續(xù)在45 ℃恒溫水浴裝置中____________。 ③_______________________________________________________________________。 解析：(1)研究果膠酶的最適用量，實驗的自變量應是果膠酶用量的不同?？砂烟O果泥出汁的多少作為實驗的因變量(檢測指標)。(2)溫度、pH、蘋果泥用量等為無關變量，各組實驗中應保持適宜且相同。應先把酶和反應物分別控制在適宜環(huán)境下，再混合相同條件下酶和反應物。應在1～6號試管中先分別加入等量的蘋果泥，并控制適宜的溫度和pH。然后向1～6號試管中分別加入45 ℃的不同體積的pH為4.8的果膠酶溶液；繼續(xù)在45 ℃恒溫水浴裝置中保溫一段時間，使果膠酶發(fā)揮作用。一段時間后可過濾蘋果汁并記錄果汁體積，果汁體積最大時果膠酶的最小用量即為果膠酶的最適用量。 答案：果膠酶的用量　(2)①等量的蘋果泥?、?5 ℃的不同體積的pH為4.8的果膠酶溶液　保溫一段時間?、圻^濾蘋果泥并記錄果汁體積 12．(2016海南高考)回答下列問題： (1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性隨pH的變化如圖所示。通常，用清水洗滌衣服上的新鮮血跡時，不應該使用開水，原因是________________________________________________________________________。 若要去除衣服上的血漬，應選擇含有_________________(填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”)的堿性洗衣粉，理由是________________________________________________________________________。 (2)某同學為了洗去衣服上的油漬，洗衣時在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，該同學的做法___________(填“合理”或“不合理”)，理由是________________________________________________________________________。 (3)已知溶液的pH可以影響酶的活性，請推測pH影響某種蛋白酶活性的原因可能是其影響了酶和底物分子中_________________(填“羧基和氨基”“氨基和甲基”“羧基和甲基”或“甲基和甲基”)等基團的解離狀態(tài)。 解析：(1)用清水洗滌衣服上的新鮮血跡時，如果使用開水，會使血中的蛋白質變性而沉淀，難以清洗。使用堿性洗衣粉去除衣服上的血漬，堿性條件下只有蛋白酶丙有活性，應選擇含有蛋白酶丙的堿性洗衣粉。(2)脂肪酶的化學成分為蛋白質，會被蛋白酶水解。(3)蛋白酶和其作用的蛋白質類污漬的氨基和羧基均會發(fā)生解離，pH會影響其解離狀態(tài)。 答案：(1)開水使血中的蛋白質變性而沉淀，難以清洗　蛋白酶丙　堿性條件下只有蛋白酶丙有活性　(2)不合理　 蛋白酶會降解脂肪酶　(3)羧基和氨基