【生物】2019届一轮复习人教版酶的应用教案

【生物】2019届一轮复习人教版酶的应用教案

第50讲　酶的应用 考纲要求 考情分析 命题趋势 ‎1．酶在食品制造和洗涤等方面的应用 ‎2．制备和应用固相化酶 ‎2017，江苏卷，17T,20T ‎2016，江苏卷，29T ‎2015，山东卷，35T ‎2015，江苏卷，20T 酶在生产生活中的应用在某些省份不属于考试范围，近五年来在新课标全国卷地区不曾出现，但也应加以关注，题型常以非选择题的形式考查影响果汁产量的物质及处理方法、探究影响果胶酶活性因素的实验分析、探究加酶洗衣粉的洗涤效果的分析等内容，着重考查学生的实验探究能力。固定化酶和固定化细胞技术在江苏高考中多有出现，但在有些省份不属于考试内容，复习中多关注考试说明 分值：2～15分 ‎ 考点一　酶在果汁生产、洗涤方面的应用 ‎1．果胶酶的组成及作用：果胶酶包括__多聚半乳糖醛酸酶__、__果胶分解酶__和果胶酯酶，能使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，瓦解__植物细胞壁__和胞间层。‎ ‎2．酶的活性及影响酶活性的因素 (1)酶的活性：指酶催化一定化学反应的能力，可用__反应速率__来表示。‎ (2)影响酶活性的因素：温度、pH和__酶的抑制剂__等条件都会影响酶的活性。‎ ‎3．加酶洗衣粉和酶制剂：加酶洗衣粉是指含有__酶制剂__的洗衣粉，常用的酶制剂有四类：__蛋白酶__、脂肪酶、__淀粉酶__和纤维素酶。‎ ‎4．加酶洗衣粉的去污机理 种类 洗涤原理 洗涤的物质种类 蛋白酶 ‎__蛋白质____小分子肽__＋氨基酸 血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢 脂肪酶 脂肪__甘油__＋__脂肪酸__‎ 食品的油渍、人体皮脂、口红 淀粉酶 淀粉__麦芽糖__＋__葡萄糖__‎ 来自面条、巧克力等的污垢 纤维 素酶 使__纤维__的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果 棉纺织品的表面浮毛 ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ (1)果胶在果汁加工中影响出汁率，使果汁浑浊。(　√　)‎ (2)果胶酶是一种只能分解果胶的酶，这种酶同样具有专一性。(　×　)‎ (3)酶的活性是指一定条件下酶所催化的某一化学反应的反应速率。(　×　)‎ (4)影响酶活性的因素只有温度和pH。(　×　)‎ (5)棉纺品的表面浮毛用加了蛋白酶的洗衣粉洗涤，去浮毛效果最佳。(　×　)‎ ‎2．(2014·江苏卷)下列关于加酶洗衣粉的叙述，正确的是(　C　)‎ A．高温易使酶失活，因此冷水洗涤去污效果应该比温水好 B．洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进作用 C．在pH低于7．0的自来水中，碱性蛋白酶依然能起作用 D．洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用 解析　温度过高酶容易失去活性，但是温度过低酶的活性降低，冷水洗涤去污效果应该比温水差；洗衣粉中的表面活性剂对碱性蛋白酶活性没有促进作用；碱性蛋白酶的最适宜pH是8～9，在pH低于7．0的自来水中，仍然能够起作用，只是与最适宜pH条件下相比作用较弱；洗衣粉中酶主要是通过使蛋白质等水解成可溶性的小分子的氨基酸或多肽等，使污迹容易从衣物上脱落。‎ ‎3．果胶酶的作用底物是果胶，下列有关叙述正确的是(　A　)‎ A．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一 B．果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖，使得浑浊的果汁变澄清 C．果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物 D．果胶酶就是果胶分解酶的简称 解析　果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一；在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊；果胶酶能够将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，瓦解植物的细胞壁及胞间层，提高出汁率，并且使果汁变得澄清。‎ ‎ 一　酶在果汁生产、洗涤等方面的应用 ‎1．探究影响果胶酶活性因素实验的分析 (1)实验原则：单一变量原则、对照性原则。严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。‎ (2)实验原理：果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时，‎ 活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。‎ (3)实验流程 制备果泥 ‎↓‎ 设置一系列具有梯度的pH和温度 ‎↓‎ 加入果胶酶反应一段时间 ‎↓‎ 过滤果汁 (4)分析：该实验的自变量是温度或pH，因变量是酶的活性，检测因变量是通过测定果汁的体积或比较澄清度来实现的。‎ ‎2．探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果 (1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：可在洗涤后比较污物的残留状况，如已消失、颜色变浅、面积缩小等。‎ (2)加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法：实验设计遵循的原则是对照原则和单一变量原则，如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时，以洗衣粉的种类为自变量，其他条件完全一致；同时，普通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照。‎ (3)变量分析 实验 自变量 因变量 无关变量 探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果 洗衣粉种类(普通和加酶)‎ 洗涤 效果 水的用量，污物的量，实验用布的质地与大小，不同洗衣粉的用量，搅拌、洗涤时间等 探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果 加酶洗衣粉中酶的种类 探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响 温度 ‎[例1] 某同学用含有不同种类酶制剂的洗衣粉进行了如下实验。‎ 组别 布料 污染物 水温 A(蛋白酶洗衣粉)‎ ‎6×‎‎6 cm 蛋白膜 ‎40 ℃‎ B(脂肪酶洗衣粉)‎ ‎6×‎‎6 cm 蛋白膜 ‎40 ℃‎ C(蛋白酶洗衣粉)‎ ‎6×‎‎6 cm 淀粉膜 ‎40 ℃‎ 请回答以下问题：‎ (1)该实验的目的是探究__酶的作用具有专一性__。该实验还应控制的无关变量有__‎ 洗衣粉的用量、污染程度、水质、水的pH等__。该实验中__A和B、A和C__分别构成两组对照实验。‎ (2)该同学在实验过程中可通过观察__膜消失的时间长短__来判断酶的催化效率。‎ (3)蛋白酶洗衣粉的去污原理是__在蛋白酶催化作用下蛋白质的水解产物溶于水中__。‎ (4)大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护，这是因为__酶蛋白进入环境后容易被微生物分解，避免过多的磷进入水体，造成水体富营养化__。‎ (5)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质层层包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用，这是否应用了酶的固定化技术并说明理由。__否。加酶洗衣粉中的酶没有固定在不溶于水的载体上，也不能重复使用__。‎ 解析　(1)分析表格可知，该实验的自变量有两个，即酶的种类、污染物的种类，因变量为污染物是否消失，无关变量为洗衣粉的用量、污染程度、水质、水的pH等。所以该实验的目的是探究酶的作用具有专一性；根据探究实验的对照原则和单一变量原则可知，该实验中A与B、A与C构成两组对照实验。(2)该实验可根据膜消失时间的长短来判断酶的催化效率，即膜消失的时间越短，说明酶的催化效率越高。(3)蛋白酶能够催化污垢中的蛋白质水解，水解产物溶于水中，达到去污效果。(4)加酶洗衣粉中酶的化学本质是蛋白质，其进入环境后容易被微生物分解，大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，可以避免过多的磷进入水体，造成水体富营养化，有利于生态环境保护。(5)加酶洗衣粉中的酶没有固定在不溶于水的载体上，不能重复利用，因此加酶洗衣粉中的酶不是固定化酶。‎ ‎[例1] (2015·海南卷)生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。回答下列相关问题：‎ (1)某同学用三种来源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，据此计算各组果胶酶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平均值。该实验温度设计的不足之处有__________________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__________________________。‎ ‎[答题送检]来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 (1)‎ 考生语言组织不准确，没有突出“酶的活性”‎ ‎－4‎ (2)‎ 考生综合分析能力不足 ‎－3‎ (3)‎ 考生不能准确摄取题干信息，从而产生错误答案 ‎－3‎ ‎[解析] (1)利用不同来源的果胶酶处理果泥，检测各组出汁量，据此可以比较不同来源的果胶酶的活性大小。(2)探究果胶酶的最适温度时，一般在20～‎70 ℃‎范围内，每隔‎5 ℃‎进行梯度设计。显然题中温度设置过低，温度梯度设置不均。(3)本实验的目的是检测不同量的同种果胶酶下的出汁量的差异，为保证单一变量，A～E组都应加入等量缓冲溶液。‎ ‎[规范答题] (除注明外，每空3分)(1)比较不同来源果胶酶的活性(4分，其他合理答案也给分)‎ (2)温度范围设置不合理　温度梯度设置不合理(其他合理答案也给分)‎ (3)不能(2分)　未加入缓冲液(其他合理答案也给分)‎ ‎1．果胶酶能分解果胶等物质，澄清果蔬饮料，在食品加工业中有着广泛的应用。某兴趣小组的同学对三种不同品牌的果胶酶制剂(制剂中果胶酶浓度相同)进行了探究，其实验设计及实验结果如下表所示。‎ 分组 蒸馏水(mL)‎ 缓冲液(mL)‎ 果汁(mL)‎ 果胶酶制剂(mL)‎ 果汁浑浊程度 甲 乙 丙 ‎1‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎5‎ ‎2‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎＋‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎5‎ ‎0‎ ‎2‎ ‎0‎ ‎＋＋＋‎ ‎3‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎5‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎2‎ ‎＋＋‎ ‎4‎ X ‎2‎ ‎5‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ Y (注：“＋”越多表示果汁越浑浊。)‎ (1)表中X所代表的数值应为__4__，Y的果汁浑浊程度应表示为__＋＋＋＋(或多于＋＋＋＋)__(用若干个“＋”表示)。‎ (2)除了观察果汁浑浊程度外，还可以通过检测__反应物(或果胶、半乳糖醛酸、生成物、产物)__的变化量来判断不同品牌果胶酶制剂的效果。若使用该方法，相关物质变化量最大的是__1__组。‎ (3)微生物是生产果胶酶的优良生物资源。分离和筛选能产生果胶酶的微生物，使用的培养基应以__果胶__为唯一碳源；如需进一步纯化果胶酶，可根据果胶酶分子的__形状和大小(或所带电荷性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等)__(至少写出两点)等特性进行分离提纯。由于果胶酶的活性容易受到外界环境因素的干扰，所以应利用__‎ 固定化酶(或固定化细胞)__技术。‎ ‎ 考点二　固定化酶和固定化细胞 ‎1．固定化酶 (1)应用实例——果糖生产：__葡萄糖异构酶__将葡萄糖转化为果糖。‎ (2)固定化酶技术：将酶固定在颗粒状的载体上，再将酶颗粒装到反应柱内，反应柱底端的孔应满足__酶颗粒__无法通过而__反应溶液__可以自由通过。‎ ‎2．固定化细胞技术 (1)概念：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。‎ (2)方法：__包埋__法、化学结合法和__物理吸附__法。‎ (3)制备固定化酵母细胞的操作流程：酵母细胞的__活化__→配制0．05 mol/L 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→冲洗→发酵。‎ 直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞 制作方法 ‎—‎ 化学结合法固定化、物理吸附法固定化 包埋法固定化 是否需要 营养物质 否 否 是 催化反应 单一或多种 单一 一系列 (或多种)‎ 反应底物 各种物质(大分子、小分子)‎ 各种物质(大分子、小分子)‎ 小分子物质 缺点 ‎①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高，影响产品质量 不利于催化一系列酶促反应 反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降 优点 催化效率高、耗能低、低污染 ‎①既能与反应物接触，又能与产物分离 ‎②可以重复利用 成本低、操作容易 ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ (1)一般来说，酶更适合用包埋法固定化，细胞更适合用化学结合和物理吸附法固定化。(　×　)‎ (2)海藻酸钠溶液浓度越高，形成凝胶珠越容易，包埋的酵母细胞数量越多。(　×　)‎ (3)化学法固定化酶或固定化细胞是利用氢键的作用力将酶分子或细胞相互连接起来。(　×　)‎ ‎2．下列关于酶的应用的说法中，合理的是(　B　)‎ A．使用加酶洗衣粉先用热水浸泡洗衣粉和衣物，洗涤效果好 B．污渍成分比较复杂时应选用复合酶洗衣粉，以减少用量 C．加酶洗衣粉中的酶制剂需用特定材料包裹，属于固定化酶 D．固定化酶可以反复使用，且固定化后不会影响酶的催化活性 解析　热水浸泡会使酶失活，从而降低加酶洗衣粉的洗涤效果，A项错误；复合酶洗衣粉中有多种酶，因酶具有专一性，所以污渍成分复杂时选用复合酶洗衣粉较好，B项正确；特定材料包裹酶是避免酶在不良环境中失活，不属于固定化酶，C项错误；通过化学结合法等方法固定酶会影响其催化活性，D项错误。‎ ‎3．下列有关固定化酶和固定化酵母细胞的叙述，错误的是(　C　)‎ A．反应底物和产物的浓度对固定化酶的活性有影响 B．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药 C．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用 D．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显 解析　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项错误。‎ ‎ 一　酵母细胞的固定化方法 — ‎　　↓‎ — ‎　　　↓‎ — ‎　　　↓‎ — ‎　　↓‎ — ‎　　↓‎ ‎　— ‎　↓‎ ‎　— ‎[例1] 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，结果如下图。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__可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等(意思对即可)__。‎ (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__。‎ (3)结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为__2．0_mol·L－1__。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__凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部__。‎ (4)用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞，溶解海藻酸钠时最好采用__小火或间断加热__的方法，以防发生焦糊。熔化好的海藻酸钠溶液应__冷却至室温__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__酵母细胞从颗粒中漏出__，固定效果大大降低。‎ 解析　 (1)与游离酵母相比，固定化酵母细胞既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以反复利用。因此利用固定化酵母细胞既可以降低生产成本，又能提高产品的质量。(2)由图中曲线可知，氯化钙浓度增大，凝胶珠完整率增加，由此推测凝胶珠机械强度随氯化钙浓度增大而增大。(3)由图中曲线可知，氯化钙浓度为2．0 mol·L－1时，酒精度最高，说明氯化钙浓度为2．0 mol·L－1时，制备的凝胶珠最有利于发酵。当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度高，酒精度低，说明不利于酒精发酵，原因可能是凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部。(4)‎ 溶解海藻酸钠时易发生焦糊，因此加热时必须用小火或间断加热。溶化好的海藻酸钠应冷却至室温后再加入活化的酵母细胞，否则将杀死酵母细胞。若海藻酸钠浓度过低，会导致酵母细胞从颗粒中漏出，固定效果大大降低。‎ ‎[例1] (2015·山东卷)乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，具有重要应用价值。乳糖酶的制备及固定化步骤如下：‎ ―→―→―→ (1)筛选产乳糖酶的微生物L时，宜用__________作为培养基中的唯一碳源。培养基中琼脂的作用是__________。从功能上讲，这种培养基属于______________。‎ (2)培养微生物L前，宜采用__________方法对接种环进行灭菌。‎ (3)纯化后的乳糖酶可用电泳法检测其分子量大小。在相同条件下，带电荷相同的蛋白质电泳速度越快，说明其分子量越__________。‎ (4)乳糖酶宜采用化学结合法(共价键结合法)进行固定化，可通过检测固定化乳糖酶的__________确定其应用价值。除化学结合法外，酶的固定化方法还包括__________、__________、离子吸附法及交联法等。‎ ‎[答题送检]来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 (1)‎ 考生常将“选择培养基”答成“筛选培养基”‎ ‎－2‎ (3)‎ 考生没有掌握电泳法的检测原理 ‎－2‎ (4)‎ 考生将“酶活力”答成“酶的吸附量”‎ ‎－2‎ ‎[解析] (1)产乳糖酶的微生物可以利用乳糖，故宜选用以乳糖作为唯一碳源的培养基筛选获得产乳糖酶的微生物，这类培养基是选择培养基。培养基中常用琼脂作为凝固剂。(2)接种环常用灼烧灭菌法进行灭菌。(3)电泳法检测蛋白质分子量大小的原理是电荷相同的蛋白质，分子量越小，其电泳速度越快。(4)酶的固定化方法有化学结合法、包埋法和物理吸附法等。固定化酶的活性越高，其应用价值越大，故可通过检测固定化酶的活性确定其应用价值。‎ ‎[规范答题] (除注明外，每空2分)(1)乳糖(1分)　凝固剂　选择培养基 (2)灼烧(1分)‎ (3)小 (4)(酶)活性或(酶)活力　包埋法(1分)　物理吸附法(两空可颠倒)(1分)‎ ‎1．下图为制备固定化酵母细胞用于葡萄酒和葡萄醋生产的流程图。‎ →→→→→→→ (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__酶分子很小、容易从包埋材料中漏出__。实验过程中用CaCl2溶液处理的目的是__Ca2＋_与海藻酸钠反应形成不溶于水的凝胶珠__。‎ (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__好氧__(填“好氧”“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__淀粉作为唯一碳源__的固体平板培养基上，培养一定时间后，加入碘液，选择__透明圈大__的菌落进一步纯化培养。‎ ‎1．(2017·江苏卷)为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如图。由图中实验结果能直接得出的结论是(　C　)‎ A．碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强 B．不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力 C．碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同 D．加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力 解析　要得出A项结论，使用的洗衣粉类型应相同，故A项错误；要得出B项结论，使用的污布类型应相同，故B项错误；污布类型2和3中使用洗衣粉类型和用量相同，单一变量是对污布的去污力，故C项正确；实验中没有加大同种酶用量的对照实验，故D项错误。‎ ‎2．(2017·江苏卷)下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是(　A　)‎ 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 解析　活化的目的是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态，故A项正确；配制CaCl2溶液时不需要加热，故B项错误；将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2‎ 溶液中后，等凝胶珠形成30分钟后取出，故C项错误；海藻酸钠溶液浓度过低时，凝胶珠呈白色，故D项错误。‎ ‎3．(2016·江苏卷)为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响，以及固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验，流程及结果如下。请回答下列问题：‎ →→ (1)实验中的海藻酸钠作用是__包埋绿球藻(或包埋剂)__，CaCl2的作用是__与海藻酸钠反应形成凝胶球(或凝固剂)__。‎ (2)为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻活性，宜采用__培养液(或生理盐水)__洗涤。图1中1．0% 海藻酸钠组培养24 h后，移去凝胶球，溶液呈绿色，原因是__海藻酸钠浓度过低(或凝胶球孔径过大)__。‎ (3)为探索固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，应选用浓度为__2．0%__海藻酸钠制备凝胶球。‎ (4)图2中空白凝胶球组Zn2＋浓度下降的原因是__凝胶吸附Zn2＋__。结合图1和图2分析，固定化藻的实验组24～48 h间Zn2＋浓度下降速度较快的主要原因是__绿球藻生长(繁殖)速度快__；72～96 h间Zn2＋浓度下降速度较慢的原因有__绿球藻生长(增殖)速度慢，溶液中Zn2＋浓度较低__。‎ 解析　(1)海藻酸钠在固定化绿球藻的过程中作为包埋剂。CaCl2可与海藻酸钠反应，促使海藻酸钠形成凝胶球。(2)‎ 利用培养液或生理盐水等洗涤凝胶球不至于造成绿球藻过量吸水或失水，从而保持正常的活性状态。1．0%海藻酸钠组移去凝胶球，溶液呈绿色，说明绿球藻逸出了凝胶球，原因是制备凝胶球时，使用的海藻酸钠浓度过低，导致凝胶球孔径过大。(3)图1显示，在不同浓度的海藻酸钠的作用下，当海藻酸钠浓度为2．0%时，固定化的绿球藻数量最多，故探索固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，应选用浓度为2．0%的海藻酸钠制备凝胶球。(4)空白凝胶球中无绿球藻，故该组Zn2＋浓度下降是空白凝胶的吸附作用所致。图1显示，固定化藻的实验组24～48 h 间绿球藻数量增加快，而72～96 h间绿球藻数量基本不变，这是导致两个时间段Zn2＋浓度下降速度不同的原因。‎ 课时达标　第50讲 ‎1．根据材料回答下列有关问题：‎ Ⅰ．某大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，用海藻酸钠来包埋小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果。(注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶的活性和酶的数量)‎ (1)从图1可以看出，固定化小麦酯酶比游离的小麦酯酶对温度变化的适应性更__强__。‎ (2)从图2可以看出，海藻酸钠浓度为__3%__时，小麦酯酶活力最强。当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是__酶的数量不足__。‎ Ⅱ．某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下：‎ ‎①活化酵母细胞：称取定量干酵母与定量蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化；‎ ‎②配制CaCl2溶液：将无水CaCl2溶解在定量蒸馏水中，配制成一定浓度的CaCl2溶液；‎ ‎③配制海藻酸钠溶液：将定量的海藻酸钠直接溶解在定量的蒸馏水或无菌水中，配制成溶液；‎ ‎④海藻酸钠溶液和酵母细胞混合：将活化的酵母细胞迅速加入刚配制成的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混合均匀；‎ ‎⑤固定化酵母细胞：用注射器以恒定的速度缓慢地将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察凝胶珠形成。‎ (1)请你改正其中两处错误的操作：‎ 第一处：__配制海藻酸钠溶液时应小火或间断加热至完全溶化__；‎ 第二处：__海藻酸钠溶液应冷却至室温后再加入酵母细胞__。‎ (2)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，目的是__让凝胶珠形成稳定的结构__。‎ (3)如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度__过低__(填“过低”或“过高”)。‎ ‎2．下面是关于固定化酶和细菌培养实验的问题，请回答：‎ (1)某兴趣小组欲利用固定化酶进行酶解淀粉的实验(已知糊精遇KII2溶液显红色)，分组见下表。‎ 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α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__未吸附的α淀粉酶__。按上表分组，将配制好的淀粉溶液加入固定化酶柱中，然后取一定量的流出液进行KII2检测。若流出液呈红色，表明有__糊精__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__丙__组。‎ (2)下列关于上述固定化酶实验的叙述，错误的是__A__。‎ 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__稀释涂布平板__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__70%酒精__的容器中将玻璃刮刀(涂布器)取出，放在酒精灯火焰上灼烧，冷却后待用；分组时，需用__未接种的培养基__作为对照组。‎ 解析　(1)装柱完成后，需用蒸馏水洗涤固定化酶柱，以除去未吸附的α淀粉酶。淀粉遇KII2溶液显蓝色，而流出液中显示红色，说明大分子淀粉在酶的作用下水解。从表中可知，丙中酶柱较长，淀粉流速较小，最适合酶促反应。(2)设计实验应遵循对照原则、单一变量原则，所以每组实验中淀粉溶液浓度应相同，溶液的pH均应保持在淀粉酶的最适pH条件下，C、D项正确；淀粉溶液流速过快，酶与底物不能充分反应，流出的可能是没有水解的淀粉，B项正确；酶柱中酶的含量由酶柱长度决定，但是酶在反应前后保持不变，所以淀粉溶液流速不能决定酶的含量，A项错误。(3)本实验接种细菌用的是不同稀释度的菌液，而不是挑取菌落接种，故接种方法为稀释涂布平板法。‎ ‎3．食物中的纤维素(即膳食纤维)对人体的健康有着重要的作用，‎ 其主要存在于蔬菜和粗加工的谷类中，有促进肠道蠕动、利于粪便排出等功能。但纤维素不能被人体吸收，因为人体缺乏分解纤维素的酶。某校生物兴趣小组开展了以下探究纤维素酶研究的工作，请回答下列问题：‎ (1)纤维素酶是一种__复合__酶，包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种，其中能够将纤维二糖分解为葡萄糖的是__葡萄糖苷酶__。‎ (2)自然界中不少微生物都具有分解纤维素的能力。要从土壤中筛选含有纤维素酶的微生物即纤维素分解菌，应在含有纤维素丰富的__枯枝落叶多的腐殖__土壤中采样。取回的土样中含有多种微生物，兴趣小组可在培养基中加入__刚果红__来帮助筛选纤维素分解菌，目标菌落的特征是__存在以该菌落为中心的透明圈__。为了提高酶的产量，研究人员欲利用诱变育种的方法获得能产生较多纤维素酶的菌株，把实验组的菌株接种于多个配制好的培养基中，同时接种对照组，相同条件下培养，观察两组菌株菌落周围的情况，选出__透明圈大的__(填“透明圈大的”“透明圈小的”或“无透明圈的”)菌株即为所需菌株。‎ (3)马、牛、羊等食草动物也具有消化纤维素的能力。若从马的胃中分离出纤维素分解菌，与从土壤中分离出的纤维素分解菌相比较，除了要调节培养基的pH外，还必须控制的条件是__保持无氧环境__。配制好的培养基还应进行灭菌处理，一般采用的方法是__高压蒸汽灭菌法__。从功能上看，该培养基是__选择__培养基。‎ (4)对筛选得到的微生物还需进一步纯化培养以增加菌种的数量，为方便后续的计数，宜采用的纯化方法是__稀释涂布平板法__。‎ (5)用物理和化学的方法使筛选出的纤维素分解菌破裂后，用__离心__的方法可将纤维素酶溶液与其他细胞成分分离开，分离出的纤维素酶还需进一步鉴定。纤维素酶能催化纤维素分解为还原性的葡萄糖，根据这一特性，可加入__斐林__试剂并水浴加热，判断提取物是否起到了降解纤维素的作用。‎ ‎4．某化工厂生产的一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明：‎ 某研究性学习小组为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，设计了如下装置进行实验，并将结果用图1、2中的曲线表示。‎ 请回答以下各题：‎ (1)由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为__45_℃__。‎ (2)在‎0 ℃‎和‎75 ℃‎时，酶的催化效率基本都为零。但当温度再度回到‎45 ℃‎时，‎ 后者酶的催化能力已不能恢复，这是因为__高温条件下酶的结构已遭破坏(或酶的活性已丧失)__。‎ (3)在实验过程中可通过直接测定__胶片上的蛋白膜存在时间的长短(或其他合理答案)__(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。‎ (4)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某洗涤公司为降低生产成本，研制了一种能多次重复使用的加酶洗衣粉设备，他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，洗涤完衣物后，经过简单处理，这些酶还可以多次重复利用，这种方法制成的酶叫__固定化酶__。‎ (5)加酶洗衣粉中的淀粉酶可以从霉菌中提取。用固体培养基分离、纯化霉菌的方法有__平板划线法__、__稀释涂布平板法__。‎ ‎5．用海藻酸钠包埋固定法将小球藻和活性污泥(含细菌)包埋，构建藻菌固定化小球，并研究该小球在富营养化水体中对N、P的去除效果。‎ (1)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。‎ (2)在藻菌固定化小球中，细菌能将污泥中的__大分子有机物分解成无机物等__，供小球藻利用。‎ (3)实验中，需要分别对小球藻和菌体计数，以此来研究藻菌数量比，小球藻的计数可用__血球计数板__法，菌体计数可采取__稀释涂布平板__法。‎ (4)在海藻酸钠包埋过程中，需使用氯化钙溶液，其作用是__使藻菌小球聚沉__。‎ (5)实验得知，去除水体中N、P的同时，水体的pH会升高，其原因可能是__光合作用消耗水体中的二氧化碳等__。‎ (6)某研究小组欲对藻菌固定化小球与普通藻菌混合液的净化能力进行比较，其实验思路为__取等量的藻菌固定化小球和普通藻菌混合液，在温度、光照等条件相同且适宜的情况下，处理等量污水，一段时间后，检测污水中N、P的剩余量__。‎