选修1专题4 酶的研究与应用

专题4 酶的研究与应用
1.(2010浙江高考自选模块,17)某同学进行苹果汁制作实验,工艺如下图所示。
请回答:
(1)图中用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的先后次序为 。在苹果汁澄清过程中,应关闭的流速调节阀是 。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶,可取一定量的果汁与等量的乙醇混合,如果出现浑浊现象,说明果胶还没有被完全水解。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】 考查苹果汁的制作过程。(1)苹果汁的制作需要果胶酶,该酶来自图中的黑曲霉。果胶酶将果胶催化水解,提高了果汁的澄清度;酶固定常用吸附法。(2)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;澄清过程应关闭阀1,避免提取液进入固定柱中降低了果汁质量;如果果胶未完全分解,可降低流速,延长反应时间。(3)固定化酶的优点之一是被固定的酶可以重复使用。
【答案】 (1)消毒 果胶酶 吸附 未被固定的酶等 ?(2)AB? 阀1 慢 (3)重复
2.(2012届江苏扬州期中)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。
(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、乙两组洗涤效果的差异,说明酶的作用具有 。
(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80 ℃时洗涤同一种污渍,请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。 。
(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的,遇水后包裹层很快溶解,释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由 。
【解析】 丙组为对照实验,目的是排除无关变量的干扰。消除污渍所用时间越短,说明酶的去污能力越强。通过表格数据可以看出,适当提高温度可以提高酶的催化能力。加酶后,去污效果也有明显提高。甲组能消除血渍而不能消除油渍,因此,甲组洗衣粉中加入了蛋白酶。乙组能消除血渍和油渍,说明乙组在洗衣粉中加入蛋白酶和脂肪酶。根据甲、乙组洗涤效果的差异,说明酶的作用具有专一性。由于高温使酶变性而失活,所以甲、乙、丙三组均在水温80 ℃时洗涤同一种污渍,洗涤效果无差异。因为酶未固定在不溶于水的载体上,也不能重复利用, 所以加酶洗衣粉未运用酶的固定化技术。
【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 (4)未运用酶的固定化技术,因为酶未固定在不溶于水的载体上,也不能重复利用
3.(2012届江苏连云港实验中学月考)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发酵实验,实验材料及用具齐全。
(1)制备固定化酵母细胞常用 法。
(2)制备固定化酵母细胞的过程为:
①使干酵母与 混合并搅拌,使酵母菌活化;?②将无水溶解在蒸馏水中,配成溶液;?③用酒精灯加热配制海藻酸钠溶液;④海藻酸钠溶液冷却至常温再加入已活化的酵母细胞,充分搅拌并混合均匀;⑤用注射器将海藻酸钠和酵母细胞的混合物以恒定的速度缓慢滴入氯化钙溶液中。
(3)该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵:?(a是固定化酵母,b是反应柱)
①从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是: 。
②要想得到较多的酒精,加入反应液后的操作是 活塞1和 活塞2。
③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。
④装置中的长导管起的作用是 。
【解析】 当细胞较大,难以被吸附或结合时,常采用的固定方法为包埋法;干酵母必须加水后才能恢复活性;酵母菌反应液若浓度过高,则酵母菌会失水过多而死亡,因此加入的反应液浓度不能过高;为得到酒精,则应使酵母菌进行无氧呼吸,关闭两活塞可创造无氧环境;为防止酵母菌因杂菌污染而死亡,应维持无菌环境;反应过程中产生的可由导管排出。
【答案】 (1)包埋
(2)蒸馏水
(3)①葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡 ②关闭 关闭 ③无菌 ④释放;防止空气中的杂菌进入反应柱
4.(2009江苏高考,31)酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛(以植物为食)消化腺中提取;果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果,某实验小组取无菌烟草幼叶,切成相同大小的小片,等量放入6支试管中,试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。
(注:”+”越多表示绿色越深,”-”表示颜色无显著变化)
(1)实验过程中,需要轻摇试管,其目的是 ,使原生质体从叶小片中游离出来,以便观察悬浮液绿色的深浅。
(2)从绿色的深浅可推测:蜗牛酶液酶解效果最好,原因是蜗牛酶液含有 等多种酶。该实验中 是空白对照组,其设置意义是 。
(3)用网筛过滤原生质体到离心管内,离心后收集沉淀物,并用 洗涤。
(4)原生质体是否符合要求还需进行检验,其检验的方法是 。
【解析】 (1)实验过程中,需要轻摇试管,可以使细胞壁与酶充分接触,提高酶解效果。(2)蜗牛以植物为食,所以蜗牛酶液中含有果胶酶和纤维素酶,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ没有添加酶溶液,为空白对照组。其设置意义是排除无关变量的干扰。(3)离心后收集沉淀物,并用等渗溶液清洗,目的是保持细胞正常形态。(4)要用低渗涨破法来检验原生质体是否符合要求,若没有细胞壁则可以涨破,有则不能涨破。
【答案】 (1)为了使细胞壁与酶充分接触,提高酶解效果
(2)果胶酶和纤维素酶 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 排除无关变量的干扰
(3)等渗溶液 (4)低渗涨破法
5.(2012届山东泰安一中月考)酶是活细胞合成的生物催化剂,酶已经走出实验室,在生产生活中具有较为广泛的应用,包括制作果汁、洗衣粉等。
(1)在果汁加工过程中如何提高出汁率和澄清度
(2)果汁饮料和新鲜水果在营养成分上是否一样
(3)某洗衣粉较易清除衣物上的血渍和奶渍,说明该洗衣粉中加入的是什么酶 说明理由。
(4)为什么洗衣粉袋上的用法指明切勿在60 ℃以上的水中使用
(5)试解释为什么使用洗衣粉后须彻底洗手
【解析】 (1)果胶酶能分解果胶,瓦解植物细胞的细胞壁及胞间层,使榨取果汁变得更容易;果胶酶将不溶于水的果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸,使浑浊的果汁变得澄清。(2)果汁饮料是通过把新鲜水果榨取果汁获得的,二者成分非常接近,只是果汁中不含纤维素,纤维素虽不能作为人类的能源物质,但能促进胃、肠蠕动,对人的消化有帮助。(3)血渍、奶渍的主要成分是蛋白质。(4)由于酶活性易受温度的影响,因此使用加酶洗衣粉洗衣物时,水温不能太高。(5)构成皮肤细胞的主要有机成分是蛋白质,如不彻底清洗双手,手部皮肤就会被加酶洗衣粉中的蛋白酶腐蚀。
【答案】 (1)使用果胶酶。(2)不完全一样。果汁的营养成分非常接近水果的营养成分,但最大的区别就是果汁中缺乏纤维素。(3)蛋白酶,因为蛋白酶能分解血渍和奶渍中的蛋白质。(4)因为60 ℃以上的高温会使酶变性而失活。(5)因为皮肤细胞中有蛋白质,如不彻底清洗双手,就会使皮肤受到腐蚀。
河北省唐山市2011—2012学年度高三年级第二次模拟考试
理科综合生物能力测试
本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）。共300分。
考生注意：
1．答题前，考生务必将自己的准考证号、姓名填写在答题卡上。考生要认真核对答题卡上粘贴的条形码的“准考证号、姓名、考试科目”与考生本人准考证号、姓名是否一致。
2．第I卷每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再涂选其它答案标号。第II卷用黑色墨水签字笔在答题卡上书写作答，在试题卷上作答，答案无效。
3．考试结束后，监考员将试题卷、答题卡一并交回。
第I卷
本卷共21小题，每小题6分，共126分。
以下数据可供解题时参考
可能用到的相对原子质量：H 1 N 14 O 16 Na 23 S 32 Ba 137 Cu 64 C 12
一、选择题（本题包括13小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．下列有关酶的叙述正确的是
A．细胞质中没有作用于DNA的解旋酶
B．酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸
C．酶催化效率高是因为其降低活化能更显著
D．与光合作用有关的酶分布在叶绿体的内膜、基粒和基质
2．右图中曲线a、b表示物质跨（穿）膜运输（不包括胞吞和胞吐）
的方式，下列表述错误的是
A．只有在氧气存在时才会发生方式b的物质运输
B．质壁分离过程中，水分子通过方式a进出细胞
C．方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有
D．b的运输方式能体现细胞膜的选择透过性
3．关于转录和翻译的叙述，正确的是
A．RNA聚合酶能与信使RNA的特定位点结合，催化转录
B．不同密码子编码同种氨基酸可保证翻译的速度
C．真核细胞的转录主要在细胞核内进行，翻译主要在细胞质基质中进行
D．转录时的碱基互补配对类型有4种，翻译时有3种
4．右图表示内环境稳态的部分调节机制。下列表述正确的是
A．内环境是机体进行正常生命活动和细胞代谢的场所
B．若②表示促甲状腺激素，则其不只运输给甲状腺
C．若①表示免疫活性物质，则其均是由免疫细胞产生的
D．寒冷时，控制骨骼肌不自主战栗的神经中枢是大脑皮
层的身体感觉中枢
5．有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验，错误的叙述是
A．实验中要用卡诺氏液浸泡根尖，以固定细胞的形态
B．实验原理是低温抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向细胞两极
C．多倍体细胞形成过程可能发生两条非同源染色体之间相互交换片段
D．多倍体细胞形成过程增加了非同源染色体重组的机会
6．研究表明甘氨酸能使处于静息状态的突触后膜的Cl—通道开放，使Cl—内流（如右图所示）。下列有关这一生理过程的叙述中不正确的是
A．甘氨酸属于神经递质，其受体的化学本质是糖蛋白
B．直接参与甘氨酸合成、分泌的细胞器有核糖体、内质网和
高尔基体
C．甘氨酸从突触前膜释放进入内环境后，再与突触后膜的受
体结合
D．甘氨酸作用于突触后膜，会引起细胞膜两侧电位差发生改变
29．（8分）某生物兴趣小组利用如图装置（若干个）开展了有关光合作用和细胞呼吸的实验研究，实验开始时打开活塞开关，使水柱液面平齐，然后关闭活塞开关，8小时后，观察记录实验数据如下表。
请根据以上图表回答下列问题：
（1）上表探究性实验课题中的自变量是____。研究不同植物的光合作用，最好选择的容器标号是____。
（2）若容器1的烧杯中加入的是CO2的缓冲液，U型管左侧液面的变化是 （填上升或下降），植物的净光合作用速率是____mL/h。为了更准确的测定，应对实验结果进行校正（排除非生物因素对实验结果的影响），如果校正装置的实验结果是左侧液面比右侧液面低，则校正之后的净光合速率比原来 （大或小）。
（3）利用图示装置测量天竺葵植株的呼吸速率，实验思路是____ 。
30．（11分）如图虚线方框内表示一个生态系统，箭头表示该生态系统能量流动方向。请据图回答：
（1）图中不该存在的箭头是____（填序号）。
（2）初级消费者排出的粪便中仍舍有部分能量，这一部分能量流向分解者的过程应属于图示中的____（填序号）。
（3）生长在该生态系统中的蘑菇属于图中的____（填字母），蘑菇被人类食用，则实现了生态系统中能量的 利用，提高了能量的 。
（4）研究发现该生态系统中的动、植物均有垂直结构，一般认为动物的分层与 有关。
（5）请在右图中画出该生态系统的碳循环模式图。
31．（12分）已知某植物的高杆（D）对矮杆（d）为显性，植株抗病（T）对感病（t）为显性，两对基因独立遗传。以纯合的高杆感病品种为母本，纯合的矮杆抗病品种为父本进行杂交实验。在无相应病原体的生长环境中，播种所有的F1种子，得到的F1植株自交，单株收获，每株的所有种子单独种植在一起可得到一个株系，发现绝大多数株系都出现了高杆与矮杆的分离：而只有一个株系（A）全部表现为高杆。
（1）从理论上说，在考虑两对相对性状的情况下，上述绝大多数株系的基因型有 种，表现型有____种。
（2）据分析，导致A株系全部表现为高杆的原因有两个：一是母本自交，二是父本的一对等位基因中有一个基因发生突变。为了确定是哪一种原因，可以分析A株系的抗病性状，因此需要对A株系进行处理，这种处理是____ 。如果是由于母本自交，该株系的表现型为____，其基因型是____；如果是由于父本有一个基因发生突变，该株系的表现型为____，其基因型是
；
（3）正常株系中的高杆抗病类型分别与矮杆感病类型进行杂交，则产生的下一代表现型之比理论上为________。
32．（8分）果实成熟到一定程度时，乙烯含量明显上升。有些果实在这个时侯呼吸速率会突然增高，最后又下降，果实就完全成熟了，这个呼吸高峰称为呼吸峰。某实验小组开展了与果实保鲜贮藏相关的课题研究：
（1）材料和器材
刚采摘的成熟度相近的小番茄若干、密闭容器、蒸馏水、乙烯合成抑制剂。气相色谱仪（用于测定乙烯浓度）、远红外CO2分析仪。
（2）方法和步骤
①挑选足量的无破损，形状、大小、外观颜色相对一致小番茄，随机均分成A、B两组。
②A组在 中浸泡，B组在________中浸泡，处理相同时间后取出。
③从A、B两组中取出等量的小番茄分别放入两个相同的密闭容器内。
④一小时后，分别从两个容器内抽取等量气体， ，并记录数据。
⑤每隔3天，重复步骤③④。
（3）结果和结论
所得数据处理后得到下图（图1、图2分别表示A、B组实验结果）。
①请给该实验拟定一个课题：____ 。
②比较图1、图2得到的实验结果是____ ，从而说明乙烯合成抑制剂有利于小番茄的贮藏、保鲜。
39．[生物——选修1：生物技术实践]（15分）
酶已广泛地应用在食品、化工、轻纺、医药等领域。在应用酶的过程中，常遇到酶很难回收再利用等实际问题。固定在载体上的酶可以被反复利用。自20世纪70年代，在固定化酶技术的基础上，又发展出了细胞固定化技术。回答下列问题：
（1）一般来说，酶更适合采用的固定化技术有____和 ，而细胞多采用的固定化技术是____ 。
（2）称取干酵母，放入内有蒸馏水的小烧杯中搅拌至混合均匀，并放置l小时左右时间。其目的是________。
（3）配制海藻酸钠溶液时，在用酒精灯加热时，注意要 ，反复几次。
（4）将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至____，加入已活化的酵母细胞，充分搅拌至混和均匀。
（5）将装有酵母细胞与海藻酸钠溶液混合物的注射器，以恒定的速度滴加到配好的____溶液中，形成____，完成对酵母细胞的固定化。
40．【生物——选修3：现代生物科技专题】（15分）
近20年来，在胚胎移植中，牛的胚胎移植技术较为成熟。请回答牛的胚胎移植技术中的相关知识。
（1）牛的胚胎移植技术中，对供体的要求是 和生产性能优秀的个体。
（2）哺乳动物在怀孕初期能为胚胎的收集提供可能，这是因为早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于 。
（3）在胚胎移植技术中，收集到胚胎后要进行 ，再进行移植，以及移植后的检查等步骤。
（4）采用试管动物技术可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。该技术中首先要做的是体外受精和________。在体外受精前，要对精子进行获能处理，通常采用的体外获能方法有____法和____ 法两种。体外受精主要包括 、____ 和____等几个主要步骤。
生物部分（共90分）
A卷 1．B 2．A 3．B 4．C 5． D 6．A
B卷 1．C 2．A 3．B 4．B 5． D 6．B
29．（8分）
（1）植物的种类和光质（1分） 1和3（1分）
（2）上升（1分） 15（1分） 大（1分）
（3）对装置进行遮光处理，烧杯中盛放氢氧化钠溶液（或能吸收CO2的液体），测量单位时间内水柱移动的距离。（3分）
30．（11分）
（1）②（2分）
（2）①（2分）
（3）D（1分） 多级（1分）利用率（1分）
（4）栖息空间和食物条件（2分）
（5）见右图（2分）
31．（12分）
（1）9（1分） 4 （1分）
（2）接种相应的病原体（1分）
全部感病（1分） DDtt（2分） 抗病和感病（2分） DDTT DDTt DDtt（2分）
（3）4:2:2:1（2分）
32．（8分）
（2）②蒸馏水（1分） 等量一定浓度的乙烯合成抑制剂（1分）
④用气相色谱仪测定乙烯浓度，用远红外CO2分析仪测定CO2浓度（2分）
（3）①探究乙烯合成抑制剂对小番茄果实保鲜贮藏的作用（或影响）（2分）
②乙烯合成抑制剂能抑制乙烯的产生，从而抑制细胞呼吸，延迟呼吸峰的出现（2分）
39．[生物——生物技术实践]（15分）
（1）化学结合法（2分） 物理吸附法（2分） 包埋法（2分）
（2）使酵母细胞活化（2分） （3）用小火或间断加热（2分）
（4）室温（2分） （5）CaCl2（2分） 凝胶珠（1分）
40． [生物— 选修3：现代生物科技专题]（15分）
（1）遗传性能（1分）（2）游离状态（1分）
（3）检查（1分） 培养或保存（1分）
（4）早期胚胎的培养（1分） 培养（2分） 化学诱导（2分）
卵母细胞的采集（2分） 精子的获取（2分） 受精（2分）
A
B
C
D
大气中CO2库