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专题三 酶的应用
一、选择题
1．(2010·全国重点中学模拟)某学生进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的课题研究。他的实验设计如下：
①设置2组实验，分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉
②2组实验的洗衣粉用量、被洗涤的衣物量、衣物质地、污染物性质和量、被污染的
时间、洗涤时间、洗涤方式等全部设置为相同 ③根据污渍去除程度得出结果
对这个实验的评价是，正确的是( )
A．未设置对照实验 B．无关变量设置太多
C．没有自变量 D．因变量不能描述
解析：实验课题是“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”，因此设置的2组实验应
该是：一组用普通洗衣粉作对照组，另一组用加酶洗衣粉作实验组。如果设置3组也
正确，一组用普通洗衣粉作对照组，实验组设置使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉。
答案：A
2．关于探究果胶酶最适用量的实验，叙述错误的是( )
A．配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液
B．调节pH，使各组中的pH相同而且处于适宜状态
C．用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不同
D．在相同且适宜的温度条件下进行实验
解析：探究果胶酶最适用量的实验是一个对照实验，必须遵循单一变量原则和等量原则。惟一的变量是果胶酶的用量，其余无关变量如pH、温度、搅拌时间、反应时间
都应相同。
答案：C
二、非选择题
3．葡萄酒、葡萄汁是日常生活中常用的一类饮料。在呈酸性的果汁发酵液中，红葡萄皮的色素也会进入发酵液中，且有酸碱指示剂的作用。据某些医学研究机构调查表明，适量饮用红葡萄酒、葡萄汁，对人体有非同小可的意义。随着人们物质文化生活水平的提高，国内红葡萄酒、葡萄汁的产、销量均逐年增长。
请根据有关材料回答下列问题：
(1)在葡萄酒的自然发酵过程中，菌种的来源主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。为提高果酒的品质，可以直接在果汁中加入人工培养的纯净酵母菌，要筛选得到纯净的酵母菌种，通常使用的培养基按功能来分称为________，如在培养基中加入________可从细菌和酵母菌的混合液中分离酵母菌。
(2)在微生物的实验室培养中常要进行消毒和灭菌的工作，常用的消毒方法有________(至少答3种)。灭菌是指_______________________________________ _________________________________。
(3)为提高果汁的出汁率及使果汁变得澄清，在果汁生产中常用到________酶。
(4)为提高果酒的品质及节约生产成本，厂家已尝试使用固定化细胞技术。请列出用干酵母菌和海藻酸钠制备固定化酵母细胞的步骤：①酵母菌细胞的活化，②________________，③________________，④海藻酸钠溶液与酵母细胞混合，⑤________________。
(5)现有颜色一样的a、b两个品牌的红葡萄酒。其中a品牌是用100%红葡萄汁酿造，b品牌是以化学物质用人工方法勾兑而成。现提供小苏打、白醋、小烧杯若干，请设计一个实验鉴别两个品牌的红葡萄酒，得出正确结论并说明原理。
①步骤1：_____________________________________________________________；
②步骤2：每组两只烧杯中分别加入等量的小苏打、白醋，观察颜色变化；
③结论：_______________________________________________________________；
④原理：_______________________________________________________________。
解析：本题不仅考查了培养基的类型和微生物的分离方法，而且还考查到消毒方法和灭菌的概念，固定化细胞技术的操作及实验鉴别。解答时注意熟记相关概念和方法操作步骤，实验设计时注意对照、单一变量原则。
答案：(1)选择培养基 青霉素(抗生素)
(2)①煮沸消毒法；②巴氏消毒法；③紫外线消毒法；④化学药剂消毒法(至少答3种) 使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子
(3)果胶
(4)②配制(物质的量浓度为0.05 mol/L的)CaCl2溶液 ③配制海藻酸钠溶液 ⑤固定化酵母细胞
(5)①取适量a品牌红葡萄酒平均加入另2只小烧杯中作为第一组，另取等量b品牌红葡萄酒平均加入另2只小烧杯中作为第二组，做好标签 ③加小苏打出现颜色变化的是a品牌 ④a品牌红葡萄酒中含有红葡萄皮的色素，有酸碱指示剂的作用[加小苏打(碱性)会变颜色(黑色)]
4．实验探究：加酶洗衣粉的使用条件和效果。
实验目的：
(1)观察加酶洗衣粉在洗涤中的效果。
(2)探究加酶洗衣粉的最佳温度条件。
实验用具及材料：3个100 mL的三角瓶、镊子、两组恒温水浴锅、若干块沾有鸡血且放置一天的棉布、两种加酶洗衣粉及未加酶的洗衣粉。
主要实验步骤：
(1)将两组恒温水浴分别调至40℃和80℃。
(2)向9个三角瓶中各加水100 mL，将三角瓶分成A、B、C三组，每组三个，向A组各瓶中加入一种加酶洗衣粉0.5 g、向B组各瓶中加入另一种加酶洗衣粉0.5 g，__①__。
(3)将每组的3个三角瓶分别放在20℃室温下、40℃和80℃水浴中，保温一段时间。
(4)__②__。
试回答下列问题：
(1)试补全上述实验步骤。
①____________________________________________________________________。
②____________________________________________________________________。
(2)实验中设置C组三角瓶的作用是___________________________________ _____________________________________。
(3)根据生活中衣物上“油渍”的成分分析，加酶洗衣粉中酶可能有。_____________________________________________________________________
(4)根据你对酶作用特点和温度与酶活性关系的理解，试为加酶洗衣粉编写“使用指南”(至少写出两点)：____________________________________________________
______________________________________________________________________。
解析：欲探究加酶洗衣粉的使用条件和效果，应设置对照实验，当向前两个瓶中加入不同种类加酶洗衣粉各0.5 g后，应向C组瓶中加入未加酶的洗衣粉以作对照。
答案：(1)①向C组各瓶中加入未加酶的洗衣粉0.5 g ②向每个三角瓶中各加入一块大小基本相同的沾有鸡血的棉布，并使棉布充分浸入溶液中，浸泡相同时间后取出棉布，比较各洗衣粉溶液的浑浊度(或比较各棉布清洁情况) (2)对照 (3)蛋白酶和脂肪酶 (4)根据衣物总量或污渍多少适当调整洗衣粉用量；建议用温水浸泡；加入洗衣粉后应适当浸泡一段时间等(其他合理答案即可)
5．(2010·肇庆模拟)某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液的发酵实验，实验材料及用具齐全。
(1)酵母细胞的固定采用的方法是________。
(2)该实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程为：
A．使干酵母与蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化；
B．将无水CaCl2溶解在自来水中，配成CaCl2溶液；
C．用酒精灯大火连续加热配制海藻酸钠溶液；
D．向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀；
E．将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液注入蒸馏水中，观察凝胶珠形成。
请你改正其中错误的操作：(写出4点)
①_____________________________________________________________________。
②_____________________________________________________________________。
③_____________________________________________________________________。
④_____________________________________________________________________。
(3)该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵。
①请指出标号a、b的名称：
a． ；b. 。
②从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是 。
(4)实验过程中，可能会出现的现象： ，写出实验过程中装置内可能会发生的反应的反应式：_______________________________________________________ _________________。
解析：本题考查制备固定化酵母细胞的过程以及利用固定化酵母细胞进行发酵的实验，采用包埋法。制备固定化酵母细胞时应首先用蒸馏水将酵母细胞活化；用酒精灯加热配制海藻酸钠溶液时要采用小火或间断加热。将海藻酸钠溶液冷却至常温后与酵母细胞混合均匀。再转移至注射器中，以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察凝胶珠的形成。
答案：(1)包埋法
(2)①配制氯化钙溶液时应用蒸馏水 ②配制海藻酸钠溶液应用小火或间断加热 ③待海藻酸钠溶液冷却至常温再加入已活化的酵母细胞 ④将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液用注射器滴加到配制好的CaCl2溶液中
③重复培养的目的是____________________________________________________
固定化酵母细胞 反应柱 ②浓度过高酵母细胞会失水过多而死亡
(4)有气泡产生、有酒味散发 C6H12O6―→2C2H5OH+2CO2+少量能量
6．从土壤的嗜碱性短小芽孢杆菌中首先分离选育到一株产生低温型碱性蛋白酶的高产菌株。该菌珠具有嗜碱性强、不易染菌、生产性状稳定等特点。该菌产碱性蛋白酶能力强，每毫升发酵活力达9 000单位(28℃测定)、5 000单位(20℃测定)和18 000单位(40℃测定)，在全国五种碱性蛋白酶的性能比较中，该蛋白酶在28℃下所具有酶活力高于国内同类产品，表明具有低温型酶的特性。该产品用于加酶洗衣粉，可提高去污力1～2倍，特别在常温下对血渍、奶渍等蛋白质污垢有专一性的去污效果。
根据以上材料回答下列问题：
(1)从土壤中分离嗜碱性短小芽孢杆菌应用________(用途)培养基，从物理形态上应选用________培养基。
(2)为什么该菌株产的碱性蛋白酶活性在不同温度下发酵活力不同？_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)试分析该产品在常温下对血渍、奶渍等蛋白质污垢有专一性的去污效果的原因。_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)若要比较添加该蛋白酶的洗衣粉与普通洗衣粉的洗涤效果，应注意控制实验中的无关变量，请列举均衡无关变量的措施(至少三条)：
①________________________；②_____________________________________________________________________；
③________________________。
(5)在日常生活中使用洗衣粉时，有人先用沸水溶解洗衣粉再浸泡衣物，该种方法能否用于题目中所说的加酶洗衣粉？为什么？________，_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
解析：(1)培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长，称为选择培养基，其用途是培养、分离出特定微生物；固体培养基用于微生物的分离、鉴定、活菌计数等。
(2)酶的活性受温度影响，最适温度下酶的活性最高，当温度低于最适温度时，随着温度的升高其活性逐渐增强。
(3)酶的专一性特点，一种酶只能催化一种或一类化学反应，血渍、奶渍的主要成分为蛋白质，蛋白酶能分解蛋白质，但不能分解其他成分。
(4)实验设计方案中要考虑控制无关变量，以减少实验误差，增强实验的可信度。控制无关变量可从酶作用的底物、作用的时间及作用的条件等方面采取措施。
(5)酶的本质是蛋白质，遇沸水会变性失活从而失去催化功能。
答案：(1)选择 固体
(2)酶作为生物催化剂，其活性受温度影响，在最适温度下酶活性最强
(3)酶具有专一性的特点，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，所以蛋白酶只能将血渍、奶渍等蛋白质污垢分解，对其他类型污垢不起作用
(4)①使用两种洗衣粉的量相同 ②被洗涤的布料及污渍状态相同 ③洗涤时所用水量及温度(一般为常温下)相同 ④浸泡和洗涤的时间相同(答出三条即可)
(5)不能 因为碱性蛋白酶的成分为蛋白质，遇高温会变性失活失去催化功能
7．下面的流程图示意制备固定化酵母细胞的过程，请据图回答：
配制CaCl2溶液→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
(1)图中酵母菌活化就是________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时________。
(2)影响此实验成败的关键步骤是________。此步的操作应采用________。
(3)CaCl2溶液在形成凝胶珠时的作用原理是__________________。观察形成的凝胶珠颜色和形状：如果颜色过浅，说明______________；如果形成的凝胶珠不是________，说明实验操作失败。
(4)本实验所用的固定化技术是________，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是________________。
解析：本题考查制备固定化酵母菌细胞的过程。酵母菌的活化即让酵母菌恢复正常生活，固定化酵母细胞实验成败的关键步骤是配制海藻酸钠溶液，该步骤操作时，应采用小火或间断加热；CaCl2溶液在形成凝胶珠时的作用原理是Ca2＋与海藻酸根离子螯合成不溶于水的海藻酸钙凝胶。
答案：(1)让酵母菌恢复正常生活 体积增大较大(多)
(2)配制海藻酸钠溶液 小火或间断加热
(3)Ca2＋与海藻酸根离子螯合成不溶于水的海藻酸钙凝胶 固定化酵母细胞数目较少 圆形或椭圆形
(4)包埋法 酶分子很小，容易从包埋材料中漏出
8．酶是生物体内细胞合成的生物催化剂，没有酶，生物体内的几乎所有代谢反应都不能进行。随着生物科学技术的发展，酶已经走出实验室走进人们的生产和生活。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，也使得浑浊的果汁变得更加澄清。请回答下列有关酶的问题：
(1)每当到了丰收的季节，苹果堆满了仓库，如果交通不便，就会有很多苹果因保存不当或不能及时运出，而渐渐腐烂变质，苹果腐烂的原因是：
①_____________________________________________________________________；
②_____________________________________________________________________。
其中能使苹果腐烂的微生物的同化作用类型是________，为了减少损失，提高产品的经济效益，人们想到了榨取果汁，要想使果汁尽可能多的榨出来，应加入果胶酶，在该物质的作用下，果胶分解成可溶性的________。
(2)探究温度对果胶酶活性影响的实验步骤：a.用搅拌器制苹果泥，并适量且等量注入到6支试管中；同时另取6支试管各注入适量且等量的果胶酶溶液；b.取6个烧杯分别编号1、2、3、4、5、6，依次注入适量30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的水，恒温水浴；c.每一烧杯中分别放入装有等量苹果泥和果胶酶的试管，保温3 min；d.将各组烧杯中试管内的苹果泥和果胶酶混合均匀，振荡试管，反应一段时间；e.过滤，比较获得苹果汁的体积。
①c中将分别装在不同试管中的苹果泥和果胶酶恒温处理的目的是______________________________________________________________________。
②有人认为该实验缺乏对照，应补充一组苹果汁和蒸馏水相混合的实验，你认为有没有必要？________。
③若继续探究果胶酶的最适用量，则在实验过程中温度、________等因素应保持不变(列举两个)。
(3)由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量较大的酶制剂之一，若通过固定化霉菌细胞生产果胶酶，则在配制海藻酸钠溶液时，要注意________，否则可能出现焦糊。固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是___________________________
______________________________________________________________________。
(4)加酶洗衣粉中应用最广泛、效果最明显的是________酶和________酶，其中前者能将血渍、奶渍等含有的________水解成________使污渍容易脱落。同样后者可将脂肪水解成________和________。
(5)使用加酶洗衣粉清洗衣物时，需要注意的问题有(多选)( )
A．应该用温水来溶化加酶洗衣粉
B．用来溶化加酶洗衣粉的清水的pH越接近中性效果越好
C．最好先把衣物放在含有加酶洗衣粉的水中浸泡片刻
D．加酶洗衣粉一般只适宜用于清洗化纤衣物
解析：(1)苹果堆满仓，由于空气不通畅，易使其进行无氧呼吸产生酒精而使之腐烂，除此之外，还寄生有微生物，以腐烂的苹果为有机物的来源，其同化作用类型为异养型，果胶酶瓦解细胞壁及胞间层使榨取果汁更容易。
(2)探究温度对酶活性影响的实验中，温度是自变量，但为了保证实验的正常进行，必须预先达到实验要求条件，该实验利用温度梯度作为相互对照，因此也就没必要补充苹果汁和蒸馏水相混合的实验作对照了。
(3)固定化细胞技术操作时，为了避免海藻酸钠溶液出现焦糊，要注意用小火加热或间断加热，由于细胞体积大，不易从包埋材料中漏出，所以固定化细胞技术一般采用包埋法固定化。
(4)由于生活用水多呈弱碱性，所以碱性酶制剂的使用效果更佳。
(5)由于酶的作用要有适宜的条件如温度、pH，还有其专一性，所以使用时要注意外部条件。
答案：(1)①无氧呼吸产生酒精使细胞死亡 ②微生物侵染 异养型 半乳糖醛酸
(2)①保证底物和酶在混合时的温度是相同的 ②没有 ③pH、苹果泥含量
(3)加热时用小火或间断加热 细胞体积大，不易从包埋材料中漏出
(4)碱性蛋白 碱性脂肪 蛋白质 氨基酸或小分子的肽甘油 脂肪酸
(5)A、B、C
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