限时规范训练酶的研究与应用.doc

限时规范训练(35)酶的研究与应用(限时：30分钟，分值：100分)基础通关练1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，分别加入_，调节pH至4.8，然后放入45 的恒温水溶锅中保温。向16号试管中分别加入_，继续在45 恒温水浴装置中_。_。解析：研究果胶酶的最适用量，实验的自变量应是果胶酶用量的不同。可把苹果泥出汁的多少作为实验的因变量(检测指标)。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2某同学进行苹果汁制作实验，工艺如图所示。(1)图中用KMnO4的溶液浸泡苹果的目的是_。黑曲霉提取液中含有的 _ 可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过_方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去_。(2)实验中，操作流程A和B的先后顺序为_。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速调节阀是_。为使果胶完全水解，应将流速调_。(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被_ 使用。解析：(1)用KMnO4的溶液对苹果进行消毒处理。黑曲霉提取液中含有的果胶酶可水解果胶形成可溶性的半乳糖醛酸，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过吸附法将酶固定化，为了除去未被固定的酶，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱。(2)实验中，先提取果胶酶再进行果汁的制作，防止苹果汁时间过久变质，故应先进行流程A，再进行流程B。在苹果汁澄清过程中，应关闭的是阀1，避免提取液进入固定化柱中降低了果汁质量。为使果胶完全水解，应将流速调慢，延长反应时间。(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被重复使用。答案：(1)消毒果胶酶吸附未被固定的酶等(2)先A后B阀1慢(3)重复3固定化酶技术在工业生产中已经得到广泛应用，某小组同学尝试在实验室固定­淀粉酶并检测其活性。回答下列问题：(1)固定化酶技术是利用物理或化学的方法将酶_的技术。小组同学用石英砂将­淀粉酶吸附后做成固定化酶柱，将一定量的蒸馏水滴入固定化酶柱并接收流出液，加入双缩脲试剂后呈紫色，原因是_。(2)用固定化­淀粉酶水解淀粉时，将淀粉溶液以一定流速缓缓流过反应柱，控制流速的主要目的是_。若要检测反应柱下端的流出液中是否还含有淀粉，方法是_。(3)­淀粉酶的活性可以用_来表示。影响固定化酶反应柱中­淀粉酶活性的因素有_等。解析：(1)固定化酶技术是利用物理或化学的方法将酶固定在一定空间的技术。双缩脲试剂可与蛋白质发生紫色反应，淀粉酶的化学本质是蛋白质，用石英砂将­淀粉酶吸附后做成固定化酶柱，将一定量的蒸馏水滴入固定化酶柱并接收流出液，加入双缩脲试剂后呈紫色，原因是固定化酶柱中含有未被吸附的游离淀粉酶。 (2)用固定化­淀粉酶水解淀粉时，将淀粉溶液以一定流速缓缓流过反应柱，控制流速的主要目的是使淀粉充分水解。淀粉可用碘液鉴定，颜色变为蓝色。 (3)­淀粉酶的活性可以用单位时间内淀粉的减少量或还原糖的增加量来表示。影响酶活性的因素有温度、pH等。答案：(1)固定在一定空间固定化酶柱中含有未被吸附的游离淀粉酶(2)使淀粉充分水解向样液中加入碘液振荡均匀，观察溶液的颜色变化(3)单位时间内淀粉的减少量或还原糖的增加量温度、pH4为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题：水温()1020304050组别甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血渍时间(min)67668852518336347711126891167清除油渍时间(min)93789587639182468575277769868(1)提高洗衣粉去污能力的方法有_；甲组在洗衣粉中加入了_；乙组在洗衣粉中加入了_。(2)甲、乙两组洗涤效果存在差异，说明酶的作用具有_。(3)如果甲、乙和丙三组均在水温为80 时洗涤同一种污渍，请比较这三组洗涤效果之间的差异并说明理由_。解析：(1)从表中数据可知，加入酶或者在相同酶的条件下，适当提高温度都能缩短去污的时间；血渍的成分含有蛋白质，油渍的成分有蛋白质和脂肪，因此甲组中加入蛋白酶，乙组中加入蛋白酶和脂肪酶。(2)由于酶具有专一性，因此甲、乙两组的洗涤效果有差异。(3)若将甲、乙、丙三组处于80 环境中，由于温度过高破坏酶的空间结构，使酶失活，没有催化作用，因此洗涤效果相同。答案：(1)加酶和适当提高温度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶(2)专一性(3)没有差异，因为高温使酶失活素能提升练5现有磨浆机、烧杯、滴管、量筒、玻璃棒、漏斗、纱布、苹果、试管、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水、一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液，下表是某小组利用上述材料进行的有关实验：(“/”表示不加)上述步骤完成后，进行同样长度时间的过滤收集果汁，测量观察。据此回答：操作顺序项目烧杯甲乙丙丁1在烧杯中加入苹果泥20 mL20 mL20 mL20 mL22 mL/2 mL2 mL3加入不同的液体2 mL蒸馏水4 mL蒸馏水2 mL盐酸2 mL氢氧化钠4水浴恒温，玻璃棒搅拌15 min15 min15 min15 min(1)改正上表中的一处错误：_。(2)若要验证果胶酶的作用，应观察比较的两组是_。预期的实验结果是：_。(3)比较烧杯甲、丙、丁可知：_能影响酶的活性。(4)表中处的内容是_。解析：(1)实验操作中2和3顺序颠倒。(2)甲和乙的单一变量是是否添加果胶酶，若要验证果胶酶的作用，应观察比较的两组是甲和乙。因为果胶酶能分解细胞壁，提高出汁率和澄清度，故甲果汁的体积多于乙，且比乙澄清。(3)比较烧杯甲、丙、丁可知，单一变量是pH，故pH值能影响酶的活性。(4)根据实验内容和实验材料可知表中处应是加入质量分数为2%的果胶酶溶液。答案：(1)2和3顺序颠倒(2)甲与乙甲果汁的体积多于乙，且比乙澄清(3)pH值(酸碱度)(4)质量分数为2%的果胶酶溶液 6番茄红素是一种具有抗氧化、抗衰老、预防心血管疾病等多种生理功能的天然色素。某小组以番茄组织为材料，探究果胶酶和纤维素酶对番茄红素提取量的影响。研究人员将不同条件下提取到的上清液，在波长472 nm处测其吸光度(吸光度与色素提取量成正比)，以确定酶的最适用量。实验结果如下表所示：酶的用量(单位：g/100 g)0.20.40.60.81.0单独使用果胶酶的吸光度0.400.450.500.550.55单独使用纤维素酶的吸光度0.320.450.360.350.34混合使用果胶酶和纤维素酶的吸光度0.700.780.850.850.86回答下列问题：(1)果胶酶包括_、果胶分解酶和果胶酯酶等，食品加工业中果胶酶制剂通常由_发酵产生。(2)以上实验在探究酶的最适用量时，温度和pH是实验中的_变量。单独使用纤维素酶时，纤维素酶的用量与番茄红素提取量的关系是_。结合生产成本考虑，提取番茄红素时应加入酶的种类和酶的用量是_。(3)在大量提取番茄红素的过程中，为了方便回收和再次利用果胶酶和纤维素酶，可使用_技术，一般来说，这两种酶较适合的方法有_。解析：(1)果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。霉菌发酵可以产生果胶酶，用于食品加工。(2)探究酶的最适用量，酶的量是自变量，温度和pH是无关变量。从表中数据可以看出，单独使用纤维素酶时，随纤维素酶用量的增加，番茄红素提取量先升高后下降。因为吸光度与色素提取量成正比，结合表中数据分析，提取番茄红素，从节约成本且要提取量高考虑，应混合使用果胶酶和纤维素酶，酶的用量为0.6 g/100 g时最好。(3)固定化酶技术可以回收和再次利用果胶酶和纤维素酶，常用的方法是化学结合法和物理吸附法。答案：(1)多聚半乳糖醛酸酶霉菌(2)无关随纤维素酶用量的增加，番茄红素提取量先升高后下降混合使用果胶酶和纤维素酶，酶的用量为0.6 g/100 g(3)固定化酶化学结合法和物理吸附法7某种食醋的工业酿造流程为：原料处理酒精发酵醋酸发酵提取澄清产品。回答下列问题：(1)酒醅(正在发酵和已发酵好的固体原料)在发酵过程中温度会升高，其原因是_。酒精发酵后，在酒醅中混入一些麸皮、谷糠来增加疏松程度，其作用是_。(2)可用固定化酵母细胞进行酒精发酵。干酵母固定前需先使其_；固定细胞时还需用海藻酸钠作为_，选择海藻酸钠的原因之一是它_(填“溶于”或“不溶于”)水。选择固定化酵母细胞而不是固定化相关酶进行酒精发酵的主要原因是_。(3)可用果胶酶处理食醋使其澄清。为了解固定化果胶酶的特性，进行了一系列相关实验，结果见图1和图2。据图分析，固定化果胶酶的优点是_。解析：(1)酵母细胞进行无氧呼吸会产生酒精，并释放热量，酒醅(正在发酵和已发酵好的固体原料)在发酵过程中温度会升高，其原因是酵母菌细胞呼吸释放热量。酒精发酵后，由于醋酸菌为好氧微生物，在酒醅中混入一些麸皮、谷糠来增加疏松程度，其作用是增加对醋酸菌的氧气供应，有利于醋酸菌将酒精变为醋酸。(2)可用固定化酵母细胞进行酒精发酵。干酵母固定前需先使其活化；固定细胞时还需用海藻酸钠作为载体，选择海藻酸钠的原因之一是它不溶于水。选择固定化酵母细胞而不是固定化相关酶进行酒精发酵的主要原因是：固定化酶不利于催化一系列的酶促反应，酒精发酵过程需多种酶参与，固定化细胞固定的一系列酶，可达到连续生产的目的。(3)据图1可知，固定化果胶酶重复使用次数多，但活性降低不明显；据图2可知，固定化果胶酶和游离化果胶酶相比较，固定化果胶酶对pH的稳定性增加，因此，可用果胶酶处理食醋使其澄清。固定化果胶酶的优点是：多次重复利用后仍能保持较高的活性；对pH的稳定性增加。答案：(1)酵母菌细胞呼吸释放热量增加对醋酸菌的氧气供应，有利于醋酸菌将酒精变为醋酸(2)活化载体不溶于固定化酶不利于催化一系列的酶促反应，酒精发酵过程需多种酶参与，固定化细胞固定的一系列酶，可达到连续生产的目的(3)多次重复利用后仍能保持较高的活性；对pH的稳定性增加8葡萄糖异构酶经固定化后，可用于工业化生产高果糖浆。请回答下列问题：(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。培养基中琼脂的作用是作为_剂。从功能上讲这种培养基属于_，培养产乳糖酶的微生物前对培养皿进行灭菌宜采用_方法。(2)戊二醛是一种化学交联剂，能与葡萄糖异构酶通过化学键交联。将酶液、戊二醛溶液先后加入海藻酸钠溶液中搅拌均匀，用注射器将混合液注入_溶液中可得到凝胶珠粒，此过程所用的固化酶方法为_。(3)1个葡萄糖异构酶活力单位常定义为每分钟产生1 mol_所需的酶量。下图是温度对葡萄糖异构酶的固化酶和游离酶活力的影响曲线图，该曲线表明固化酶和游离酶的最适温度_(填“相同”或“不同”)；低于或高于最适温度时，固化酶的酶活力_(填“低于”“等于”或“高于”)游离酶。(4)在用葡萄糖异构酶凝胶反应柱生产高果糖浆时，若糖液在1次流经反应柱后果糖的浓度低于产品标准，对此你提出的改进方案是_(答出2点)。解析：(1)产乳糖酶的微生物能够水解乳糖为葡萄糖和半乳糖，为自身代谢提供能源，因此要筛选产乳糖酶的微生物，应使用乳糖为唯一的碳源。制作培养基时使用琼脂作为凝固剂，制作液体培养基时不需要添加琼脂。能够筛选微生物细胞的培养基属于选择培养基，培养产乳糖酶的微生物前对培养皿进行灭菌宜采用干热灭菌。(2)戊二醛是一种化学交联剂，能与葡萄糖异构酶通过化学键交联。将酶液、戊二醛溶液先后加入到海藻酸钠溶液中搅拌均匀，用注射器将混合液注入到CaCl2溶液中可得到凝胶珠粒，此过程所用的固化酶方法为包埋法、化学结合法。(3)高果糖浆生产需要的酶是葡萄糖异构酶，1个葡萄糖异构酶活力单位常定义为每分钟产生1 mol果糖所需的酶量。通过分析温度对相对酶活力影响的曲线图，固化酶和游离酶的最适温度相同，均对应横坐标上同一点。低于或高于最适温度时，固化酶的酶活力高于游离酶。(4)在用葡萄糖异构酶凝胶反应柱生产高果糖浆时，若糖液在1次流经反应柱后果糖的浓度低于产品标准，对此改进方案是增加葡萄糖异构酶凝胶的装载量(或凝胶柱高)；降低糖液流速；将流出液再次加入反应柱；更换直径较细的柱筒等。答案：(1)乳糖凝固选择培养基干热灭菌(2)CaCl2包埋法、化学结合法(3)果糖相同高于(4)增加葡萄糖异构酶凝胶的装载量(或凝胶柱高)；降低糖液流速；将流出液再次加入反应柱；更换直径较细的柱筒等