高中生物高考解密24 酶的应用（分层训练）（解析版）

这是一份高中生物高考解密24 酶的应用（分层训练）（解析版），共20页。试卷主要包含了果胶酶在果汁生产中的作用，探究加酶洗衣粉的洗涤效果，固定化酶和固定化细胞等内容，欢迎下载使用。
解密24 酶的应用
A组 考点专练
考向一 果胶酶在果汁生产中的作用
（2018·海南枫叶国际学校高二期中）某工厂利用苹果生产果汁、果酒和果醋的大致工艺流程如下图，请分析回答：
苹果果汁果酒果醋
（1）用苹果加工成果汁的过程中，需要加入果胶酶，果胶酶包括果胶分解酶、果胶酯酶和_________，果胶酶能够分解果胶为______________，使浑浊的果汁变得澄清。
（2）苹果酒是由果汁发酵产生的,在此过程中，发酵温度要控制在______；果汁发酵后是否有酒精产生，可用______________来检验，该试剂与酒精反应呈现________色。
（3）苹果酒在____________的作用下，经过进一步发酵可形成苹果醋；在此过程中，要适时向发酵液中通入空气，原因是___________________。
（4）制作果醋时，醋酸菌在___________和糖源充足时，将糖分解成醋酸，在糖源不充足时，也可以利用__________生成醋酸。果酒制果醋的反应式为______________________。
【答案】（1）多聚半乳糖醛酸酶 可溶性的半乳糖醛酸 （2）18～25℃ 酸性条件下的重铬酸钾 灰绿 （3）醋酸菌 醋酸菌是好氧细菌，发酵过程需要氧气 （4）氧气 酒精 C2H2OHCH3COOH+H2O
【分析】
参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型；果酒制作的原理：（1）在有氧条件下，反应式如下：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量；（2）在无氧条件下，反应式如下：C6H12O62CO2+2C2H5OH+能量。参与果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型；果醋制作的原理：当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的果糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。
【详解】
（1）果胶酶包括果胶分解酶、果胶酯酶和多聚半乳糖醛酸酶，果胶酶能够分解果胶为可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变得澄清。
（2）果酒发酵的原理是酵母菌的无氧呼吸，需要的适宜温度是18～25℃；产生的酒精可以用酸性条件下的重铬酸钾进行检测，该试剂与酒精反应呈现灰绿色。
（3）苹果酒在醋酸菌的作用下，经过进一步发酵可形成苹果醋；在此过程中，要适时向发酵液中通入空气，原因是醋酸菌是好氧菌，发酵过程需要氧气。

（4）醋酸菌在氧气和糖源充足时，将糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。果酒制果醋的反应式为。
（2019·全国高三专题练习）生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁率。回答下列相关问题：
（1）某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶的活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是___________________。
（2）现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取试管16支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为4组，分别置于0 ℃、5 ℃、10 ℃、40 ℃下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量的平均值。该实验温度设置的不足之处有____________和_________________________。
（3）某同学取5组试管（A～E）分别加入等量的同种果泥，在A、B、C、D、4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同；E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后，测定各组的出汁量。通过A～D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中，若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，E组设计_________（填“能”或“不能”）达到目的，其原因是__________________________。
【答案】（1）探究不同来源果胶酶的活性 （2）温度范围设置不合适 温度梯度设置不合理（或各组的酶促反应受两个不同温度影响） （3）不能 E组加入蒸馏水而不是缓冲液违背了单一变量原则
【详解】
（1）根据题意可知，用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，据此计算各组果胶的活性的平均值并进行比较，说明该实验的自变量是果胶酶的来源，因变量是果胶酶的活性，所以该实验的目的是探究不同来源果胶酶的活性。
（2）根据实验设计可知，该实验是探究果胶酶的最适温度，所以自变量是温度，因变量是果胶酶的活性，用出汁量进行衡量，出汁量越多则果胶酶活性越高。该实验方案中，温度应该在常温范围内设置系列温度梯度且梯度差值相等；另外探究温度对酶活性的影响时，应保证酶促反应只能在设定的温度下进行，同一实验组的反应温度只能是一个，所以实验操作应该是将各组盛有果胶酶的试管与盛有果泥的试管分别在设定温度下处理一定时间后再将两只试管混合，才能保证实验在设定的温度下进行。
（3）根据题意，若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，则实验的自变量是果胶酶的量，因变量是出汁量。对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则，根据实验设置，E组应加入缓冲液而不是蒸馏水，才符合实验设计应遵循单一变量原则。
（2019·河南濮阳市·高三其他模拟）生物技术在食品加工中的应用十分广泛，如果酒、果醋的制作就是生活中常见的例子。如图A是果酒和果醋制作的实验流程，图B是一个果酒制果醋的发酵装置。请分析回答：

（1）果酒和果醋发酵的微生物在代谢方式上的主要区别是________________。
（2）果醋是在图B中___________瓶产生的，发酵的微生物利用的碳源主要是___________。
（3）图A①过程是在图B___________瓶进行的，发酵产物酒精要在酸性条件下用_________________来鉴定。
（4）图B装置实际有一个不足之处，即______________________。
（5）在食品生产过程中常常采用固定化技术，如要固定化生产果醋的微生物多采用________________。
（6）甲、乙两位同学用稀释涂布平板法，将生产果醋的菌种在同一稀释倍数下得到以下结果：
甲同学涂布了5个平板，统计的菌落数分别是124、135、117、141和148。取平均值133；乙同学涂布了5个平板，统计的菌落数分别是31、178、49、169和173，取平均值120。有人认为这两位同学的结果中，乙同学的结果可信度低，其原因是______________________。
【答案】（1）酵母菌是兼性厌氧型微生物，醋酸菌是好氧微生物 （2）乙 乙醇（葡萄糖或乙醇） （3）甲 重铬酸钾溶液 （4）甲瓶上没有设置排气口 （5）包埋法固定化 （6）乙同学的结果中，2个平板的计数结果与另3个相差悬殊，结果的重复性差
【分析】
分析图A，果酒和果醋制作的实验流程为：果汁→果酒→果醋、果汁→果醋；分析图B，果酒制果醋的发酵装置中甲密封，酵母菌进行无氧呼吸，说明制备果酒，丙装置通入空气，醋酸菌发酵形成果醋；培养基中需含有微生物生长所需要的碳源、氮源、水、无机盐等基本营养成分。
【详解】
（1）果醋发酵的微生物是醋酸菌，条件是30-35℃，持续通入无菌空气，代谢类型是异养需氧型；果酒发酵的微生物是酵母菌，条件是18-25℃，初期通入无菌空气，进行有氧呼吸大量繁殖，后期密封，无氧呼吸产生酒精，代谢类型是异养兼性厌氧型。
（2）果醋的产生需要氧气，所以是在图B的乙瓶中产生，如制作流程是果汁→果酒→果醋，则醋酸菌的碳源来源于乙醇；如制作流程是果汁→果醋，则碳源来源于葡萄糖。
（3）图A①过程是酒精发酵的过程，不需要氧气，所以是在图B的甲瓶中进行，酒精可以在酸性条件下用重铬酸钾溶液鉴定。
（4）在酒精发酵过程中，会产生CO2，由于甲瓶上没有设置排气口，可能造成瓶内气压增大，冲开瓶口。
（5）由于细胞体积较大，不能使用物理吸附或化学结合，所以需要用包埋法固定化。
（6）计数时需要选择菌落数在30-300之间进行计数，而乙同学的结果中，2个平板的计数结果与另3个相差悬殊，结果的重复性差，所以其可信度低。

考向二 探究加酶洗衣粉的洗涤效果
（2020·全国高三专题练习）某研究小组为探究市售的一种含碱性蛋白酶的洗衣粉使用的最适温度，设计了相关实验，实验装置及实验结果如下图所示，回答下列问题：

（1）与普通洗衣粉相比，含碱性蛋白酶的洗衣粉能更好地清除衣物上的血渍和奶渍，其原理是碱性蛋白酶能将血渍和奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的_____，使污迹容易从衣物上脱落；同样的道理，____________________也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使加酶洗衣粉具有更好的去污能力。
（2）在实验过程中，可通过直接测定___________（指标）来表示该洗衣粉中酶的催化效率。为缩短酶催化反应的时间，你认为可以采用的方法是__________。（写出一种即可）
（3）由图可知，在0℃和75℃时，酶的催化效率都为0，但当恢复到最适温度时，只有0℃下的酶能恢复催化活力，其原因是______________。
（4）工业生产中，若要将酶固定化，一般_____（填适宜或不适宜）采用包埋法，其原因是_____；与使用游离酶相比，使用固定化酶的优点是__________。
【答案】（1）氨基酸或小分子的肽 脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶 （2）蛋白质块存在时间的长短 适当增加酶的浓度（或使用量或将蛋自块切成小块） （3）0℃时，酶结构未被破坏，当恢复到最适温度时酶能恢复催化活力；75℃时，酶结构被破坏，当恢复到最适温度时酶不能恢复催化活力 （4）不适宜 酶分子很小，容易从包埋物中漏出 酶不易失活，可以重复利用；酶既能与反应物接触，又容易与产物分离等
【分析】
1．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。绝大多数酶的化学本质是蛋白质，极少数酶是RNA，酶的催化具有高效性（催化效率远远高于无机催化剂）、专一性（一种酶只能催化一种或一类化学反应的进行），需要适宜的温度和pH值，在最适条件下酶的催化活性是最高的，低温可抑制酶的活性，随着温度的升高，酶的活性可以逐渐恢复，高温、过酸、过碱，可以使酶的空间结构发生改变，酶永久性的失活。
1.固定化酶表现的优点为：可以较长时间内多次使用，酶的稳定性高；反应后，酶与底物和产物易于分开，易于纯化，产品质量高；反应条件易于控制；酶的利用率高；比水溶性酶更适合于多酶反应。
【详解】
（1）与普通洗衣粉相比，含碱性蛋白酶的洗衣粉能更好地清除衣物上的血渍和奶渍，原因是血渍和奶渍等含有的大分子蛋白质在碱性蛋白酶的催化下能水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污迹容易从衣物上脱落；根据酶的专一性可知脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使加酶洗衣粉具有更好的去污能力。
（2）根据题意可知，洗衣粉中酶的催化效率可通过直接测定蛋白质块存在时间的长短（蛋白块消失的快慢）来表示，若要缩短酶催化反应的时间，则应设法提高酶促反应速率，影响酶促反应速率的因素有温度、pH、酶浓度等，但题目中显示反应已经在适宜温度条件下进行了，则可行的做法是适当增加酶的浓度（或使用量）。
（3）由图可知，在0℃和75℃时，酶的催化效率都为0，但当恢复到最适温度时，只有0℃下的酶能恢复催化活力，原因是0℃时，酶结构未被破坏，当恢复到最适温度时酶能恢复催化活力、而在75℃时，酶结构已经被破坏而且不可恢复，所以即使恢复到最适温度，也酶不能恢复其催化活力
（4）工业生产中，若要将酶固定化，一般不适宜采用包埋法，其原因是酶分子很小，容易从包埋物中漏出；与使用游离酶相比，固定化酶有以下优点，不易失活，可以重复利用；酶既能与反应物接触，又容易与产物分离等。
（2020·全国高三专题练习）纤维素类物质是地球上产量巨大而又未得到充分利用的可再生资源。纤维素酶是一组能够降解纤维素生成葡萄糖的酶的总称， 在食品、饲料、医药、纺织、洗涤剂和造纸等众多的工业领域有广泛的应用价值。请分析回答下列问题：
（1）纤维素酶是由至少3种组分组成的复合酶，其中 _____________酶可将纤维二糖分解成葡萄糖。
（2）用凝胶色谱将纤维素酶与其它杂蛋白分离时，先洗脱下来的是相对分子质量较___________填“大”或“小”）的蛋白质。对生产的纤维素酶进行初步检测，常用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳，其中SDS的作用是 ______________ 。
（3）与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是 ______________ ，还能被反复利用。若将纤维素酶进行固定，一般不采用包埋法，原因是 _____________。
（4）研究发现洗衣粉中纤维素酶的作用是使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果。
①为探究纤维素酶洗衣粉的去污效能，应该选用污染状况相同的_____________（填“浅色棉布”或“浅色丝绸”）。
②已知某种含纤维素酶的洗衣粉的适宜洗涤温度范围是25-45℃，利用①所选的污布进一步探究该种含纤维素酶洗衣粉的最适温度，请补充实验思路：
实验思路：在25-45℃范围内设置 ______________ 的清水，各组清水中均加入适量且等量的含纤维素酶洗衣粉，将污染状况相同的所选的污布分别在不同温度的水中进行洗涤，洗涤强度等其他条件相同且适宜，观察并记录 ___________________________________。
【答案】（1）葡萄糖苷 （2） 大 使蛋白质完全变性，掩盖不同蛋白质间的电荷差别，从而使电泳结果只取决于分子的大小 （3）既能与反应物接触，又能与产物分离 酶分子较小，容易从包埋材料中漏出来 （4）浅色棉布 等温度梯度 各组浅色棉布洗净所需的时间（或者相同的时间里污布污染程度的消退情况）
【分析】
1、纤维素的单体是葡萄糖，纤维素酶能够将纤维素范围葡萄糖。纤维素酶是一种复合酶，包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。纤维素分解菌可以用刚果红染液进行鉴别，能够产生透明圈的菌落就是纤维素分解菌。
2、凝胶色谱法是根据相对分子质量大小分离蛋白质的有效方法，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程长，移动的速度慢，相对分子质量较大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，路程短，移动的速度快。
3、固定化酶：固定化酶是指用物理学或化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物．在催化反应中，它以固相状态作用于底物，反应完成后，容易与水溶性反应物和产物分离，可被反复使用。
【详解】
（1）纤维素酶包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶、其中C1酶和CX酶将纤维素分解成纤维二糖，而葡萄糖苷酶可以将纤维二糖分解成葡萄糖。
（2）根据分析，在用凝胶色谱将纤维素酶与其它杂蛋白分离时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程长，移动的速度慢，相对分子质量较大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，路程短，移动的速度快，所以先洗脱出来的是分子量较大的蛋白质。SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳，SDS可以使蛋白质完全变性，掩盖不同蛋白质间的电荷差别，从而使电泳结果只取决于分子的大小。
（3）固定化酶的突出优点是既能与反应物接触，又能与产物分离；酶一般不同包埋法，因为酶分子质量较小，容易容易从包埋材料中漏出来。
（4）①由于丝绸的主要成分是蛋白质，而棉布的成分是纤维素，所以选择污染状况相同的浅色棉布。
②实验目的是探究该种含纤维素酶洗衣粉的最适温度，所以自变量是温度，因变量是洗涤效果，其余为无关变量。
实验思路：在25-45℃范围内设置等温度梯度的清水，各组清水中均加入适量且等量的含纤维素酶洗衣粉，将污染状况相同的所选的污布分别在不同温度的水中进行洗涤，洗涤强度等其他条件相同且适宜，观察并记录各组浅色棉布洗净所需的时间（或者相同的时间里污布污染程度的消退情况）。

（2020·四川遂宁市·射洪中学高三月考）皂角又名皂角树，生长旺盛，雌树结荚（皂角）能力强。皂角是医药食品、保健品、化妆品及洗涤用品的天然原料，具有很高的经济价值。回答下列问题：
（1）皂荚中含有大量的皂素，具有较高的药用价值。若要提高萃取的产量和品质，可采取的措施是__________、_________。其一般不采用水中蒸馏法提取的原因是_________。
（2）皂素是一种表面活性剂，在没有洗衣粉之前，人们常用皂角洗衣服、洗头发等。现在家庭使用的都是工业生产的加酶洗衣粉或洗衣液，目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和_________酶；若要固定化这些酶宜采用的方法是_________。
（3）皂角种子中含有丰富的蛋白质，其中含有合成人体蛋白质必需的氨基酸。提取皂角种子中的蛋白质时，一般分为_________、粗分离、纯化和纯度鉴定四步。鉴定蛋白质可采用电泳法，其依据的原理是_________。
【答案】（1）适当延长萃取时间 提高温度 水中蒸馏法容易产生原料焦糊的问题 （2）纤维素 化学结合法和物理吸附法 （3）样品处理 不同分子因带电性质、分子大小和形状不同，而产生不同的迁移速度，从而将样品中各种分子分离
【分析】
植物芳香油的提取方法：蒸馏法、压榨法和萃取等。
（1）蒸馏法：芳香油具有挥发性。把含有芳香油的花、叶等放入水中加热，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成油层和水层，除去水层便得到芳香油，这种提取方法叫蒸馏法。根据蒸馏过程中原料放置的位置的标准，将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏。有的原料不适用水蒸气蒸馏法，因为水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分被水解等问题。
（2）萃取法：这种方法需要将新鲜的香花等植物材料浸泡在乙醚、石油醚等低沸点的有机溶剂中，使芳香油充分溶解，然后蒸去低沸点的溶剂，剩下的就是芳香油。
（3）压榨法：在橘子、柠檬、甜橙等植物的果皮中，芳香油的含量较多，可以用机械压力直接榨出，这种提取方法叫压榨法。植物芳香油的蒸馏提取过程：浸泡、加热蒸馏、乳浊液的分离。
固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更合适采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞体积大，而酶分子小；体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。
电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。
【详解】
（1）提高萃取的产量和品质，可采取的措施是适当延长萃取时间和提高温度。为避免出现原料焦糊和有效成分被水解等问题，一般不采用水中蒸馏法对皂角进行提取。
（2）目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，因为酶分子小，容易被吸附，而体积大的细胞难以被吸附或结合，通常用包埋法固定细胞，而而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。
（3）提取蛋白质的步骤：样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定。鉴定蛋白质可采用电泳法，其依据的原理是利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。

考向三 固定化酶和固定化细胞
（2019·浙江高三二模）“爆爆蛋”又叫海藻魔豆，味道Q弹爽滑，轻咬外皮“噗嗤”流出香甜的果汁，深受消费者喜爱。目前作为食品添加剂广泛应用于果汁、奶茶、冷饮、雪糕、沙拉、甜品等食物中。下图是“爆爆蛋”制作流程，请回答下列问题：

注：海藻酸钠作为成膜剂，可与多价阳离子（主要应用Ca2＋）反应形成凝胶。
（1）利用果胶酶和果胶甲酯酶制备的果汁比鲜榨果汁更加澄清的原因是_________。有些微生物，如黑曲霉、_________等都可用于生产果胶酶。_________是消除污染杂菌的通用方法，也是用于筛选高产果胶酶的优质菌种的最简便方法之一。
（2）对高产果胶酶的优质菌种（好氧菌）进行扩大培养时，可将其接种到液体培养基中并混匀，然后分为甲、乙两组。甲组进行静置培养，乙组进行振荡培养，推测_________组优质菌种生长速度快，理由是________________、_________________。
（3）本流程中果汁颗粒的固定化方法是_________。若“爆爆蛋”的口感偏硬，咬不动，可能的原因是___________________。
【答案】（1）果胶能被分解成可溶性的半乳糖醛酸 苹果青霉 单菌落的分离 （2）乙 振荡可提高培养液的溶解氧含量 振荡可使菌体与培养液充分接触 （3）包埋法 海藻酸钠溶液浓度过高/CaCl2 溶液浓度过高
【分析】
固定化酶技术和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶活细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。
果胶酶能分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。
【详解】
（1）果胶酶和果胶甲酯酶可将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，使果汁更加澄清。黑曲霉、苹果青霉等都可用于生产果胶酶。消除污染杂菌常通过单菌落的分离。
（2）由于高产果胶酶的菌种是好氧菌，而振荡可提高培养液的溶解氧含量，并可使菌体与培养液充分接触，故乙组优质菌种的生长速度更快。
（3）果汁颗粒较大，结合题目信息可知，果汁颗粒用海藻酸钠进行固定，故此处采用的是包埋法进行固定。若海藻酸钠溶液浓度过高，会导致“爆爆蛋”的口感偏硬，咬不动。
（2020·浙江杭州市·高二月考）请回答下列关于固定化酶和细菌培养实验的问题：
（1）某兴趣小组欲利用固定化酶进行酶解淀粉的实验，分组见表。
组别
固定化酶柱长度（cm）
淀粉溶液的流速（mL·min-1）
甲
10
0.3
乙
10
0.5
丙
15
0.3
丁
15
0.5

将吸附了-淀粉酶的石英砂装入柱中后，需用蒸馏水充分洗涤固定化酶柱，以除去_________________。按上表分组，将配制好的淀粉溶液加入到固定化酶柱中，然后取一定量的流出液进行KI-I2检测，若流出液呈红色，表明有________________生成；若各组呈现的颜色有显著差异，则流出液中淀粉水解产物浓度最高的是_____________组。
（2）下列关于上述固定化酶实验的叙述，错误的是_____________。
A．固定化酶柱长度和淀粉溶液流速决定了酶柱中酶的含量
B．淀粉溶液流速过快会导致流出液中含有淀粉
C．各组实验所用的淀粉溶液浓度应相同
D．淀粉溶液的pH对实验结果有影响
（3）现有一份污水样品，某兴趣小组欲检测其中的细菌数，进行以下实验。将一定量的污水样品进行浓度梯度稀释。取适量不同稀释度的稀释液，用______________法分别接种于固体平面培养基上，经培养后进行计数。该实验应注意，接种前，从盛有_____________的容器中将玻璃刮刀取出，放在酒精灯火焰上灼烧，冷却后待用；分组时，需用_____________作为对照。
（4）在上述细菌培养实验中进行计数时，应计数的是接种了______________。
A．各个稀释度样品的培养基上的细菌数
B．合理稀释度样品的培养基上的细菌数
C．各个稀释度样品的培养基上的菌落数
D．合理稀释度样品的培养基上的菌落数
【答案】（1）未吸附的α-淀粉酶 糊精 丙 （2） A （3）涂布分离 70%酒精 未接种的培养基 （4）D
【分析】
①分析表中信息：利用固定化酶进行酶解淀粉的实验，自变量是固定化酶柱的长度、淀粉溶液的流速，因变量是淀粉的水解产物糊精，可利用糊精遇KI-I2溶液显红色的原理对因变量进行检测；实验过程中，淀粉溶液的浓度等无关变量应控制相同且适宜。α-淀粉酶的固定化过程中，由于α-淀粉酶不是100%地被吸附在石英砂上，因此需用蒸馏水洗去未吸附在石英砂上的α-淀粉酶。固定化酶柱越长、淀粉溶液流速越慢，酶促反应越彻底，生成的淀粉的水解产物越多。②对微生物进行计数，可采用涂布分离法进行接种，在操作过程中需防止杂菌污染。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落。为了检测培养基灭菌是否合格，可随机取若干灭菌后的未接种的培养基作为对照。
【详解】
（1）由于装入柱中的石英砂上含有未吸附的α-淀粉酶，所以需用蒸馏水充分洗涤，以免影响实验结果；淀粉酶催化淀粉水解生成糊精，糊精与KI-I2反应呈红色；酶与底物反应时间越长，产生的产物越多；丙组固定化酶柱最长、淀粉溶液的流速最慢，说明固定化酶与淀粉接触时间最长，淀粉水解产物的浓度最高。
（2）固定化酶柱长度和淀粉溶液的流速决定了酶与淀粉溶液反应的时间，不能决定酶柱中酶的含量，A错误；若淀粉溶液流速过快，则反应不充分，会使部分淀粉未进行反应即流出，B正确；根据实验设计的等量原则，四组实验所用的淀粉溶液浓度应相同，C正确；酶的活性受pH影响，D正确。
（3）对细菌进行计数时，应用涂布分离法对细菌进行接种，培养后根据菌落数进行计数；接种前玻璃刮刀需先用70%的酒精溶液进行消毒，然后放到酒精灯上灼烧灭菌；为排除培养基本身对实验结果的影响，应用未接种的培养基在相同条件下培养作为对照。
（4）若培养液稀释不充分，则接种后培养基上的菌落会连成一片，不宜计数，所以应选择合理稀释度样品的培养基进行计数，D项符合题意。

（2019·全国高三专题练习）（1）在工业生产中，为提高酶的使用效率和产品纯度，一般需要将酶进行固定化处理：利用石英砂固定a-淀粉酶的方法属于_______________。
A．吸附法 B．共价偶联法
C．交联法 D．包埋法
（2）一定浓度的淀粉溶液流经a-淀粉酶固化柱后，被水解成________，遇碘显___________色。
（3）a-淀粉酶可以通过枯草杆菌发酵生产，以下是利用诱变育种方法培育获得产生较多淀粉酶的菌株的主要实验步骤（原理：菌株生长过程可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈）。
第一步：将枯草杆菌菌株接种到_____________培养基中进行扩大培养。
第二步：将枯草杆菌菌株分成两组，A组用____________处理，B组不作处理（作对照）。
第三步：制备多个含淀粉的固体培养基。
第四步：将A、B组分别稀释后，分别在含淀粉的固体培养基上利用______________法分离，适宜条件下培养得到单菌落。
第五步：观察A、B组各菌落周围的_______________。
实验结果预期：根据诱发突变率低的特点，预期_______________。根据诱发突变不定向性的特点，预期_______________。
【答案】（1）A （2）糊精 红 （3）液体 诱变剂 涂布分离 透明圈大小 A组多数菌落周围的透明圈与B组差异不显著 A组有少数菌落周围的透明圈比B组明显小，有少数比B组明显大（或A组透明圈大小不一，B组较一致）
【分析】
固定化α-淀粉酶，所采用的方法为吸附法，即将α－淀粉酶固定在石英砂上；α-淀粉酶可催化淀粉水解为糊精，糊精遇碘显红色。液体培养基是扩大培养的常用手段。利用涂布分离法接种微生物，经过培养可获得单菌落，便于计数。利用诱变育种的方法来培育产生较多α-淀粉酶的菌株，依据对照实验遵循的原则可知，对实验组应施以诱变剂处理。由实验原理可知，菌落周围出现的透明圈的大小反映了菌株产生α-淀粉酶能力的强弱。依据基因突变的低频率和不定向性的特点可知，实验组只有少数菌株发生突变，而且突变的菌株产生α-淀粉酶的能力，有的增强，有的减弱。
【详解】
(1) 以石英砂为介质，吸附固定α-淀粉酶的方法属于A选项所示的吸附法。
(2) 淀粉在α-淀粉酶的催化下被水解为糊精；糊精遇碘显红色。
(3) 一般用液体培养基对微生物进行扩大培养。利用诱变育种的方法诱导枯草杆菌发生突变，进而获得产生较多α-淀粉酶的菌株，实验组（A组）需用诱变剂处理，对照组（B组）不作处理。对于稀释后的A、B组培养液，应用涂布分离法分别接种在含淀粉的固体培养基上进行分离。枯草杆菌产生的α-淀粉酶可催化培养基中的淀粉分解，导致菌落的周围形成透明圈，透明圈越大，说明枯草杆菌产生a-淀粉酶的能力越强，而淀粉未分解的部位则不出现透明圈，所以应观察A、B组各菌落周围的透明圈大小。诱变育种的原理是基因突变，由于基因突变率低，所以A组出现的产生较多α-淀粉酶的菌株很少，A组多数菌落周围的透明圈与B组差异不显著；又因为基因突变具有不定向性的特点，发生突变的枯草杆菌产生α-淀粉酶的能力可能增强，也可能减弱，因此A组有少数菌落周围的透明圈明显小于B组，也有少数菌落周围的透明圈明显大于B组，即A组中的透明圈大小不一，B组较一致。

B组 专题综合练
1．（2020·汪清县汪清第六中学高二月考）下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是
A．先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度
B．实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度
C．相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉
D．衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果
【答案】B
【分析】
分析题干信息可知，该实验的目的是“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”，因此实验的自变量是洗衣粉的种类，温度、洗衣粉的浓度、试验用布料和污物及污染程度、洗涤的方式和洗涤时间等属于无关变量，无关变量应该保持一致且适宜，实验的因变量是洗涤效果。
【详解】
A、热水溶解洗衣粉时可能会因为温度过高影响酶的活性，A错误；
B、实验的因变量是洗涤效果，可以用相同洗涤时间内污渍的残留程度表示，B正确；
C、加酶洗衣粉的洗涤效果受pH影响较大，普通洗衣粉受PH影响较小，因此相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果不一定好于普通洗衣粉，C错误；
D、衣物质地和洗衣粉用量会影响实验结果，水量的多少也会影响实验结果，因此在实验过程中应该保持一致，D错误。
故选B。
2．（2020·秦安县第一中学高二期末）下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是（ ）
A．活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状
B．配制CaCl2 溶液时，需要边小火加热边搅拌
C．将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2 溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出
D．海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状
【答案】A
【详解】
活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合，并搅拌成糊状，A正确；配制CaCl2溶液时，不需进行加热，B错误；CaCl2溶液使酵母细胞可以形成稳定的结构，固定在凝胶珠中，需要一段时间，时间不宜过短或过长，C错误；海藻酸钠溶液浓度过低时凝胶珠呈白色，过高时凝胶珠易呈蝌蚪状，D错误。
3．（2019·吉林延边朝鲜族自治州·延边二中高二月考）下列有关酶的叙述,错误的是（ ）
A．果胶酶是一类酶的总称,探究果胶酶的最适温度时,需将底物和酶分别在同等温度下处理后再混合
B．低温和高温对酶活性的影响是相同的,而过酸、过碱对酶活性的影响是不同的
C．探究果胶酶的最适温度和最适pH实验中应严格控制酶作用时间
D．在果胶酶溶液中加入双缩脲试剂可发生紫色反应
【答案】B
【解析】
【分析】
酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；酶具有高效性、专一性，同时受温度、pH值的影，低温使酶的活性降低或暂时失去，但不破坏其结构；而高温、过酸和过碱对酶活性的影响是相同的，都是使酶的结构破坏，活性丧失。
【详解】
探究果胶酶的最适温度时，为使实验更准确，需将底物和酶分别在同等温度下处理后再混合，A正确；低温使酶的活性降低但不会破坏酶的结构，高温、过酸和过碱都会破坏酶的结构而使酶失活，B错误；探究果胶酶的最适温度和最适pH实验中，酶的作用时间属于无关变量，应该严格控制，C正确；果胶酶的化学本质是蛋白质，与双缩脲试剂可以产生紫色反应，D正确。
4．（2019·石河子第二中学高二月考）制作葡萄酒时，在部分发酵液中加入果胶酶处理一段时间后，得到如下表所示结果，相关叙述错误的是(　　)

A．果酒制作时一般将温度控制在18～25℃
B．葡萄酒的澄清度随果胶含量减少而下降
C．果胶酶在酸性条件下仍具有催化活性
D．Ⅰ组中还原糖含量高主要是因为有更多的多糖被分解
【答案】B
【解析】
【分析】
1.果胶（1）植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分；（2）半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物，不溶于水；（3）是果汁加工中影响出汁率和果汁澄清度的主要原因。
2、果胶酶（1）定义：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。（2）作用：a、分解果胶，瓦解植物细胞壁以及胞间层；b、将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。
【详解】
A、18-25℃是酵母菌生长和发酵的最适温度，A正确；
B、果胶是果汁加工中影响出汁率和果汁澄清度的主要原因，葡萄酒的澄清度随果胶含量减少而提高，B错误；
C、果胶酶的活性受PH影响，最适作用PH:3.0，C正确；
D、果胶是一类多糖的总称，I、II组作对照，I组加入了果胶酶，果胶含量低，还原糖含量高，II组位加入果胶酶，果胶含量高，还原糖含量低，D正确。
故选B。
5．（2020·江苏省赣榆高级中学高三开学考试）下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，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．固定化酶可以反复使用，反应产物对固定化酶的活性无影响
C．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶，可以反复使用
D．固定化细胞含有多种酶，可以催化各种反应底物的一系列反应
【答案】A
【解析】
【分析】
固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
【详解】
A、化学结合法可能影响酶的活性部位而影响反应效果，而吸附法是物理方法不影响酶的分子结构，A正确；
B、固定化酶可以反复使用，但某些反应产物可能与酶结合，致使酶的结构产生变化，从而改变酶的催化活性，B错误；
C、尿糖试纸由于使用后不能将反应物和酶分开，故不能再次使用，C错误；
D、固定化细胞在多步酶促反应中发挥连续催化作用，但如果反应底物是大分子物质，则难以自由通过细胞膜，从而限制固定化细胞的催化反应，D错误。
故选A。
6．（2019·江苏苏州市·）下列有关制备固定化酵母细胞的叙述，正确的是（ ）
A．5%的海藻酸钠溶液比蒸馏水活化酵母细胞的效果好
B．采用酒精灯小火间断加热使海藻酸钠溶化后还需要注意定容处理
C．将溶化后的海藻酸钠立即与活化的酵母细胞等量混合并充分混匀
D．以恒定的速度将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中即可获得规则的凝胶珠
【答案】B
【解析】
【分析】
制备固定化酵母细胞的实验步骤是：酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶夜→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。
【详解】
A、酵母细胞因脱水而休眠，利用蒸馏水活化酵母细胞效果更好，A错误；
B、用小火间断加热可防止海藻酸钠溶化时发生焦糊，溶化后要做定容处理，B正确；
C、溶化后的海藻酸钠温度过高，应冷却至室温再与活化的酵母细胞等量均匀混合，C错误；
D、混合物的浓度、注射器距CaCl2溶液液面的高度、注射速度等均影响凝胶珠的质量，D错误。
故选B。
7．（2020·黑龙江鹤岗市·鹤岗一中高二月考）下列关于探究不同类型的加酶洗衣粉洗涤效果实验的叙述，错误的是
A．探讨含有蛋白酶洗衣粉的洗涤效果不能选择丝绸作为洗涤材料
B．洗涤材料应该选择固定大小的新布料以保证科学实验的严谨性
C．洗涤开始前应该将不同类型的加酶洗衣粉放在80℃热水中浸泡
D．污渍的污染程度可以通过滴加在洗涤材料上污染物的量来控制
【答案】C
【解析】
【分析】
酶的特性：
（1）酶具有高效率的催化能力；其效率是一般无机催化剂的107-1013倍。
（2）酶具有专一性。（每一种酶只能催化一种或一类化学反应。）
（3）酶的作用条件较温和：需要适宜的温度、pH。（在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。低温抑制酶的活性，酶的空间结构没有遭到破坏，温度升高活性可恢复。过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。）
【详解】
A、丝绸作为洗涤材料主要成分是蛋白质，故探讨含有蛋白酶洗衣粉的洗涤效果不能选择丝绸作为洗涤材料，A正确；
B、做实验，无关变量保持相同且适宜，故洗涤材料应该选择固定大小的新布料以保证科学实验的严谨性，B正确；
C、酶发挥催化作用需要适宜的温度，低温会使酶的活性降低，高温会使酶变性失活，因此为使加酶洗衣粉的去污效果更好，应该先用温水浸泡，再在温水中清洗；80℃热水对于酶来说温度较高，影响酶活性，C错误；
D、污渍的污染程度要保持一致，这可以通过滴加在布料上的污染物的量来控制，D正确。
故选C。


二、实验题
8．（2020·大通回族土族自治县第一完全中学高二期中）为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成三等份，在甲、乙组两组洗衣粉中加入一种或两种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的两种污渍，即血渍(主要成分是蛋白质)和油渍(主要成分是脂肪)，其他实验条件均相同。实验结果见下表。请回答下列问题：
水温/℃
10
20
30
40
50
组别
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
清除血渍时间(min)
67
66
88
52
51
83
36
34
77
11
12
68
9
11
67
清除油渍时间(min)
93
78
95
87
63
91
82
46
85
75
27
77
69
8
68


(1)实验结果表明，提高洗衣粉去污能力的方法有____________和____________。
(2)据表分析，甲组在洗衣粉中加入的酶是__________，乙组在洗衣粉中加入的酶是____________。
(3)从实验结果可知清除污渍所需要的时间越______，表明酶的活性越高．通过表中的数据，____________(能、不能)得出“酶的最适温度是50 ℃”的结论，理由是_____________________________________________________。
(4)甲、乙组洗涤效果的差异，能够说明酶具有____________性。
(5)如果甲、乙、丙三组均在水温为80 ℃时进行实验，发现这三组的结果无明显差异，原因是________________________________________。
【答案】（1）适当提高水温 加酶 （2）蛋白酶 蛋白酶和脂肪酶 （3）短 不能 不知道水温高于50 ℃时脂肪酶清除油渍所用的时间(缺少50 ℃以上水温条件下的实验数据) （4）专一 （5）在水温为80 ℃的条件下，蛋白酶和脂肪酶均会变性失活(水温为80 ℃时酶的活性下降，两者的洗涤效果无明显差异)
【分析】
分析表格，在表中所示的五种温度下，丙组清除血渍和油渍的时间都是最长的，说明丙组为对照组；在这五种温度下，甲和乙清除血渍所需的时间类似，而血渍的主要成分是蛋白质，说明甲和乙中均含有蛋白酶；在这五种温度下，乙组清除油渍所需的时间均短于甲组，而油渍的主要成分是脂肪，说明乙组含有脂肪酶。
【详解】
（1）将丙组与甲、乙两组对比可知，加酶可提高洗衣粉去污能力；根据表中数据可知，适当提高温度也能提高洗衣粉去污能力。
（2）由以上分析可知，丙组为对照组，不含蛋白酶和脂肪酶；甲组只含有蛋白酶；乙组含有蛋白酶和脂肪酶。
3）从实验结果可知清除污渍所需要的时间越短，表明酶的活性越高；通过表中的数据还不能得出“酶的最适温度是50℃”的结论，因为实验缺少50℃以上水温条件下的实验数据，不知道水温高于50℃时脂肪酶清除油渍所用的时间的长短。
（4）甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有专一性。
（5）在水温为80℃的条件下，蛋白酶和脂肪酶均会变性失活，甲、乙两组的洗涤效果与不加酶的丙组无明显差异。

三、非选择题
9．（2019·广西桂林市·高三一模）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到海藻酸钠溶液中搅拌均匀，用注射器将混合液注入到___________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1μmol___________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，该曲线表明固化酶和游离酶的最适温度___________(从“相同”或“不同”选填)；低于或高于最适温度时，固化酶的酶活力___________(从“低于”、“等于”或“高于”选填)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)
【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 （3）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
【解析】
【分析】
1、固定化酶（固定化细胞）技术是指将酶或细胞固定于载体上，便于与反应物分离，并能可重复使用，提高生成物的质量；
2、固定化酶一般采用化学结合法，固定化细胞多采用包埋法、物理吸附法（像用海藻酸钠进行包埋）。
【详解】
（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1μmol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。