【生物】2021届一轮复习人教版酶的应用和生物技术在其他方面的应用作业 10页

酶的应用和生物技术在其他方面的应用 1.(17 分)(2020·泸州模拟)果粒生产在中国尚属起步阶段。果粒除了可直接食 用外还可作为配料加入酸奶、冰淇淋、果冻等食品中。果粒的硬度和形状直接 影响着最终产品的质量。如酸奶用果粒必须符合以下质量标准:a 果粒含量高;b 相同的果粒分布和正确的黏稠度。但大部分果粒经高温处理或机械泵出后成型 果粒量少,且果粒硬度不够,这势必会影响下一步的生产。果胶酶作为一种新型 加工助剂,可将果粒的组织结构损坏程度减到最小,最大限度地提高成型果粒的 含量。根据以上内容回答下列问题: (1)果胶酶是指____________,包括_____________________________等。 (2) 果 胶 酶 作 为 一 种 果 粒 加 工 助 剂 , 它 能 将 果 胶 分 解 成 可 溶 性 的 ________________, 由 酶 的 ________________ 性 可 知 , 组 成 果 粒 的 另 一 成 分 ________________不会被分解。 (3)在果粒制作时按“2 mL 酶/kg 水果”的量加入酶制剂,加热至 40～45 ℃,缓慢 搅拌处理 10～15 min。最后加热到 90～92 ℃,再冷却罐装。在此过程中按 “2 mL 酶/kg 水果”的量加入酶的意义在于 ____________; 在 40～45 ℃下搅拌处理的原因是________________;最后升温到 90～92 ℃再冷 却罐装的目的是______________________。 (4)果粒产品与果汁产品在成分上的主要区别在于________________。 (5)下面左图表示温度对果胶酶活性的影响,如果纵坐标表示果粒的生成速率, 横坐标表示温度,请在下面右图中画出果粒的生成速率的曲线图(所绘制的曲线 大体符合事实即可)。 【解析】(1)果胶酶并不特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称。 (2)果胶酶水解果胶主要生成半乳糖醛酸,植物细胞壁的主要成分是纤维素和果 胶。据题干信息,果粒生产中一般只加果胶酶,据酶的专一性,组成果粒的另一成 分纤维素不会被分解,而果汁生产中不仅加果胶酶,还要加纤维素酶。 (3)在果粒制作时,加入酶制剂,加热至 40～45 ℃,缓慢搅拌处理 10～15 min,最 后加热到 90～92 ℃,再冷却灌装。在此过程中按“2 mL 酶/kg 水果”的量加入 酶的意义在于控制好酶的用量,一方面使反应快速进行,另一方面使果胶酶充分 利用,节约成本。此用量的确定思路是:根据影响反应速率的因素,当酶的用量增 加到该数值后,再增加酶量,产品中成型果粒的含量不再增加;果胶酶的活性受 温度等因素影响,在果粒生产中,应为果胶酶提供最适温度以提高酶的活性,因 此在 40～45 ℃下搅拌处理的原因是果胶酶在 40～45 ℃下活力最高,搅拌有利 于酶与底物充分接触,最后升温到 90～92 ℃的目的是高温灭菌。 (4)制作果汁时加入了纤维素酶,因此果粒产品中有纤维素,而果汁中不含纤维 素。 (5)纵坐标表示果粒的生成速率,但图像走势不变,根据左图就可画出。 答案:(1)分解果胶的一类酶　多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶 (2)半乳糖醛酸　专一　纤维素 (3)控制好酶的用量,一方面使果胶酶充分发挥作用,另一方面节约成本,以免造 成浪费 在 40～45 ℃下果胶酶活性最高　灭菌 (4)果粒产品中有纤维素,果汁中不含纤维素 (5)如图 2.(14 分)如图为酵母细胞固定化及其应用的相关图解,请据图回答问题。 (1)某实验小组利用海藻酸钠制备固定化酵母细胞,应使用图甲中的方法 [__]____________(填序号及名称)。而制备固定化酶不宜用此方法,原因是 ____________________________。部分同学实验制得的凝胶珠如图乙,其原因可 能有______________、______________等。 (2)某实验小组用图丙所示的装置来进行葡萄糖发酵。a 是________________,b 是 __________ 。 从 上 端 漏 斗 中 加 入 反 应 液 的 浓 度 不 能 过 高 的 原 因 是 __________________________。 为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反 复利用,实验过程一定要在________条件下进行。装置中长导管的作用是 ______________。 【解析】(1)分析图甲可知,①是化学结合法,②是物理吸附法,③是包埋法;利用 海藻酸钠制备固定化酵母细胞,应使用包埋法;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。图乙的凝胶珠制备不成功,其原因 可能有海藻酸钠浓度过高、注射器中的溶液推进速度过快等。(2)图丙是固定化 酶的反应柱,a 是固定化细胞、b 是反应柱、c 是分布着小孔的筛板。图丙中从上 端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母 细胞因失水过多而死亡。为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复利用, 实验过程一定要在无菌条件下进行。装置中的长导管起的作用是释放 CO2,防止 空气中的杂菌进入反应柱。 答案:(1)③　包埋法　酶分子很小,容易从包埋材料中漏出　海藻酸钠浓度过 高　注射器中的溶液推进速度过快(或针筒口离 CaCl2 液面距离过近,高度不够) (2)固定化酵母细胞　反应柱　葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过 多而死亡　无菌　释放 CO2,防止空气中的杂菌进入反应柱 3.(15 分)图 1 表示制备固定化酵母细胞的某步操作,图 2 是利用固定化酵母细 胞进行酒精发酵的示意图,请据图分析回答问题: (1)图 1 中,将溶化好的海藻酸钠溶液________,加入已活化的酵母细胞,进行充 分搅拌,使其混合均匀,再转移至注射器中。 (2)图 1 中 X 溶液为______________,其作用是______________________。 (3)图 1 中制备的凝胶珠用________后再转移到图 2 装置中,发酵过程中搅拌的 目的是________________________________________________。 【解析】(1)刚溶化的海藻酸钠要冷却至室温,才能与活化的酵母细胞混合,以免 高温使酵母细胞失活。(2)混合液加入 CaCl2 溶液进行固定化酵母细胞,故图 1 中 X 溶液为 CaCl2 溶液,作用是使海藻酸钠形成凝胶珠。(3)制备的凝胶珠用蒸馏 水洗涤后再转移到图 2 装置中进行发酵,发酵过程中搅拌的目的是使培养液与 酵母细胞充分接触,以利于发酵过程的顺利进行。 答案:(1)冷却至室温　(2)CaCl 2 溶液　使海藻酸钠形成凝胶珠　(3)蒸馏水洗 涤　使培养液与酵母菌充分接触 【方法规律】 检测凝胶珠是否制作合格的方法 (1)机械法:用镊子夹取一个凝胶珠放在实验桌上,用手挤压,如果凝胶珠不容易 破裂,没有液体流出,就表明凝胶珠制作成功;也可以在实验桌上用力摔打凝胶 珠,如果凝胶珠很容易弹起,也表明制备的凝胶珠是成功的。 (2)目测法:合格的凝胶珠应是淡黄色、圆形或椭圆形的。如果颜色过浅呈白色, 说明海藻酸钠溶液的浓度过低,固定的酵母细胞数目较少;如果形成的凝胶珠形 状不规则,则说明海藻酸钠的浓度偏高。 4.(17 分)(2020·长沙模拟)端午节家家都会挂艾草。艾草中含有特殊的艾草精 油,艾草精油是从艾草的叶子、茎中提取的挥发性芳香物质。回答下列问题: (1)传统的提取方法——水蒸气蒸馏法 艾叶研细+水→水蒸气蒸馏→油水混合物→分离油层→除水→艾草精油 ①向油水混合物中加入________,可使油水分层更明显。 ②除水后要进行____________的实验步骤,以除去____________。 ③水蒸气蒸馏时间不能过短,原因是______________________________。 (2)新技术新工艺——超临界 CO2 萃取法 超临界 CO2 萃取法是利用超临界 CO2 对某些特殊天然产物具有特殊溶解作用,通 过超临界状态下的 CO2 流体对有机物溶解度的特殊影响进行的,具有产量高、成 本低等特点。其过程如下: 艾草粉碎,干燥→通入超临界 CO2,萃取→精油粗产品→无水乙醇→真空抽滤→ 艾草精油 ①一般的萃取剂应具有__________沸点,以充分溶解提取物。萃取过程中通常采 用水浴加热,这是因为__。 ②一般的溶剂萃取法不可避免地会引起组成成分的改变,而超临界 CO2 萃取技术 可克服上述不足,同时,用超临界 CO2 替代有机溶剂,还有一个突出的优点,就是 能避免____________。 【解析】(1)①向油水混合物中加入 NaCl,以增加盐的浓度,使油和水出现明显 的分层。②除水后要进行过滤,以除去固体 Na2SO4,得到艾草精油。③水蒸气蒸馏 时,艾草精油是和水蒸气一起蒸馏出来的;在提取过程中,如果蒸馏时间过短,则 油还未被蒸馏出来,会导致产品的品质比较差,因此水蒸气蒸馏时间不能过短。 (2)①萃取法是将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡,使芳香油溶解在有机 溶剂中的方法。为了充分溶解提取物,一般的萃取剂应具有较高的沸点。因萃取 剂为有机溶剂,有机溶剂是易燃物,直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸,所以 萃取过程中通常采用水浴加热。②用超临界 CO2 替代有机溶剂所具有的一个突出 的优点是:能避免有机溶剂残留污染。 答案:(1)NaCl　过滤　固体 Na2SO4　过短则油还未被蒸馏出来 (2)较高　有机溶剂是易燃物,直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸　溶剂残 留污染 5.(17 分)胡萝卜素可用于治疗因缺乏维生素 A 而引起的各种疾病;还是常用的 食品色素;还具有使癌变细胞恢复为正常细胞的作用。如图是提取胡萝卜素的实 验流程示意图,请回答下列相关问题。 胡萝卜→粉碎→干燥→A→过滤→B→胡萝卜素 (1)除了可以从植物中提取天然胡萝卜素外,还可以从养殖的岩藻中获得或者利 用________________生产。 (2)新鲜的胡萝卜含有大量的水分,在胡萝卜素的提取过程中,要对新鲜的胡萝 卜 进 行 ________ 处 理 , 但 要 注 意 控 制 ________ 和 时 间 , 这 是 因 为 ________________________________。 (3)图中 A 过程表示________,此过程用到的有机溶剂应该具有很高的________, 能够充分________胡萝卜素,并且不与水混溶。 (4)图中 B 过程表示________,浓缩之前进行过滤的目的是________________。 【解析】(1)天然胡萝卜素除取自植物外,还可以从养殖的岩藻中获得或利用微 生物发酵生产。(2)进行有机溶剂萃取时宜对原料进行干燥处理。(3)图中 A 为 萃取,该过程所用到的有机溶剂应具有很高的沸点,能充分溶解胡萝卜素,且不 与水混溶。(4)图中 B 为浓缩,在浓缩前宜进行过滤以除去萃取液中的不溶物。 答案:(1)微生物的发酵　(2)干燥　温度　温度太高、干燥时间太长会导致胡萝 卜素分解 (3)萃取　沸点　溶解　(4)浓缩　除去萃取液中的不溶物 【知识总结】影响胡萝卜素萃取的因素及解决措施 影响因素 解决措施 萃取剂的性质 用水不溶性有机溶剂 原料的颗粒大小、紧密程度 粉碎 材料的含水量 干燥 萃取温度 摸索最佳萃取温度, 严格控制温度 萃取时间 适当延长萃取时间 (20 分)(素养提升——科学探究)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 的 作 用 是 __________________,CaCl2 的 作 用 是 ______________________。 (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 __________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______________________________。 (3)为探索固定化藻对含 Zn2+污水的净化作用,应选用浓度为_______________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________________________。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__________________________;72～96 h 间 Zn2+浓度下降速度较慢的原因 有____________________________________________。 【解析】本题主要考查了固定化技术和固定化藻对含 Zn2+污水的净化作用。 (1)实验中的海藻酸钠是包埋剂,作用是包埋绿球藻,而 CaCl 2 是凝固剂,作用是 与海藻酸钠反应形成凝胶球。 (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)来洗涤,因为培养液(或生理盐水)的浓度与绿球藻的细胞液浓 度相接近。图 1 中 1.0%海藻酸钠组培养 24 h 后,移去凝胶球, 由于海藻酸钠浓 度过低,使形成的凝胶球孔径过大,固定下来的绿球藻数量少,结果使溶液呈绿 色。 (3)分析图 1 可知,当海藻酸钠浓度为 2.0%的时候,绿球藻数量比其他浓度时要 多,所以要探索固定化藻对含 Zn2+污水的净化作用,宜选用浓度为 2.0%的海藻酸 钠制备凝胶球。 (4)分析图 2 可知,随着培养时间延长,空白凝胶球组 Zn 2+浓度下降,Zn2+浓度下 降的原因是凝胶吸附 Zn2+;图 1 中海藻酸钠浓度为 2.0%时,24～48 h 间绿球藻生 长(增殖)速度快,使固定化藻的实验组在 24～48 h 间 Zn2+浓度下降速度较快;当 海藻酸钠浓度为 2.0%时,72～96 h 间绿球藻生长(增殖)速度减慢,再加上培养液 中 Zn2+浓度较低,导致 72～96 h 间 Zn2+浓度下降速度较慢。 答案:(1)包埋绿球藻(包埋剂)　与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂) (2)培养液(生理盐水)　海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大) (3)2.0%　(4)凝胶吸附 Zn2+　绿球藻生长(增殖)速度快　绿球藻生长(增殖)速 度减慢,溶液中 Zn2+浓度较低