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专题4 酶的研究与应用“酶的应用”包括“研究酶的存在和简单制作方法”、“尝试利用酶活力测定的一般原理和方法”、“探讨酶在食品制造中的应用”、“探讨酶在洗涤等方面的应用”、“尝试制备和应用固相化酶”等五项具体内容标准。
在人教版高中生物教科书中，这些具体内容标准体现在“果胶酶在果汁生产中的作用”、“探讨加酶洗衣粉的洗涤效果”和“酵母细胞的固定化”三个课题内容及具体要求方面。
下面谈谈对“酶的应用”专题的教学组织。
1. 探讨果胶酶在果汁生产中的作用1.1 探究课题的确定果胶酶是多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等一系列酶的总称，其作用是分解细胞壁及胞间层的半糖醛酸高分子聚合物，将果胶等物质分解成可溶性的半乳糖醛酸等物质，使浑浊的果汁变得澄清，增加果汁的稳定性，提高果汁的品质。
影响果胶酶活性的常见因素是温度和pH，因此，实验程序应起始于引导学生提出一个适于他们探究的问题。
一般情况下，可将学生分成两大组，一组学生探究温度对果胶酶活性的影响，别一组探究pH对果胶酶活性的影响。
在此基础上，可继续探究在适宜的温度和pH条件下，果胶酶的适宜用量，最后计算将水果通过果胶酶的作用形成果汁饮料的价值。
1.2 学生分组设计实验方案在必修模块的学习过程中，学生曾参与“影响酶活性的条件”一组探究实验。
本实验的原理和操作基本步骤相对容易些，可让学生在阅读教材的基础上，确定下列实验流程及操作：在此基础上，要求学生根据具体课题讨论实验设计中的变量，并提出相应问题供学生思考和讨论：（1）本实验的自变量是什么？因变量是什么？有哪些无关变量？（2）自变量如何进行定量控制？（3）因变量如何进行有效的检测？（4）怎样严格控制无关变量？下表是以不同温度对果胶酶活性探讨的分析，可通过表中的部分内容引导学生讨论。
试管编号1号2号3号4号无关变量 50mL苹果汁无关变量5mL质量分数为2％的果胶酶自变量20℃恒温水浴40℃恒温水浴60℃恒温水浴80℃恒温水浴无关变量分开保温及保温时间等因变量检测生果汁产量（果胶酶活性检测）1.3 操作注意事项果胶酶的催化效果远不如过氧化氢酶明显，教师最好提前配制果胶酶溶液，适当增加果胶酶浓度，以缩短实验时间。
第2讲酶的应用和生物技术在其他方面的应用[考纲要求] 1.酶活力测定的一般原理和方法。
2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。
3.植物的组织培养。
4.蛋白质的提取和分离。
5.PCR技术的基本操作和应用。
6.DNA的粗提取与鉴定。
[构建网络]考点一酶的应用1组成本质作用果胶酶多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶蛋白质催化果胶分解成为可溶性半乳糖醛酸纤维素酶C1酶、C X酶、葡萄糖苷酶蛋白质2.种类洗涤原理洗涤实例蛋白酶可将蛋白质分解为易溶解或分散于洗涤液中的小分子的肽或氨基酸血渍、奶渍及各种食品中的蛋白质污垢脂肪酶把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等来自面条、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[错混诊断]1．相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉( ·江苏，16C)( ×)2．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物( ·江苏，3D)( ×) 3．多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层( ·江苏，15D)( ×)4．嫩肉粉是以蛋白酶为主要成分的食品添加剂。
就酶的作用特点而言，室温下先与肉片混匀放置一段时间再炒熟的使用方法最佳( ·广东文基，72D改编)( √)5．用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型的加酶洗衣粉好( ·江苏，3D)( ×) 6．棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤( ·江苏，15C)( ×)题组一探究酶活性的因素1．某同学用实验来探究pH对果胶酶活性的影响。
他准备了5份含有等量果胶酶溶液的试管，用0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液调节至不同的pH，每支试管加五块0.1 cm3的正方体苹果块，试管均置于25 ℃室温条件下。
第2讲酶的应用与生物有效成分的提取[考纲要求] 1.酶活力测定的一般原理和方法。
2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。
3.制备和应用固相化酶。
4.蛋白质的提取和分离。
5.从生物材料中提取某些特定的成分。
1．探究影响果胶酶催化作用因素的实验设计思路(1)在一恒定的pH下，设置一系列的温度梯度，探究温度对酶活性的影响。
(2)在一恒定温度下，设置一系列的pH梯度，探究pH对酶活性的影响。
(3)在恒定的温度和pH下，设置不同浓度的果胶酶，探究果胶酶的最正确用量。
2．酶和酵母细胞常用的几种固定方式(1)是包埋法，是将酶或者细胞包埋在细微的网格里。
(2)是化学结合法，是将酶或者细胞相互结合或者结合到载体上。
(3)是物理吸附法，是将酶或者细胞吸附到载体表面。
3．物质分离的5种方法(1)分离油水混合物：分液法。
(2)除去固体物和残渣：过滤法。
(3)除去液体中质量较小的固体残留物：离心法。
(4)除去芳香油中的残留水分：加入无水硫酸钠后过滤。
(5)除去萃取液中的有机溶剂：蒸馏法。
1．用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型的加酶洗衣粉好( )2．棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤( )3．CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠( )4．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显( )5．植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等，根据提取的芳香油的用途选择提取的方法( )6．用柑橘和柠檬作为材料不适合用水中蒸馏的方法进行提取( )7．萃取是利用了芳香油易溶于有机溶剂的特性进行提取的一种方法( )8．由于胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂中，所以可以采用萃取的方法进行提取( ) 9．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解出来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油( ) 10．影响萃取效率的因素除了萃取剂的性质和使用量之外，还有原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等( )答案 1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.√7.√8.√9.×10.√1．酶的活性指酶催化一定化学反应的能力，可用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。
龙头中学2014生物二轮专题测试22----酶的应用及特定成分的提取与分离班别姓名座号得分一、单项选择题(每小题4分，共24分)1．PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利，而且改进了检测细菌和病毒的方法。
若要检测一个人是否感染了乙肝病毒，你认为可以用PCR扩增血液中的 ( ) A．白细胞DNA B．病毒蛋白质C．血浆抗体D．病毒DNA2．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是 ( ) A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物3．下列有关酶的应用的叙述，正确的是 ( ) A．酶对重金属盐不敏感，但对低温、强酸、强碱非常敏感B．加酶洗衣粉因为添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境C．固定化酶可以反复利用，但反应物与酶接触受影响而会降低反应效率D．酶的催化功能很强，但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用4．下列有关生物技术实践的叙述正确的是 ( ) A．生产腐乳所用的毛霉能够耐受高盐环境B．加酶洗衣粉在各种洗涤条件下都有较好的洗涤效果C．进行DNA鉴定时，将析出的DNA溶解在二苯胺试剂中，水浴加热后溶液呈现蓝色D．电泳法可用于蛋白质、DNA、RNA等生物大分子的分离5．红细胞中含有大量血红蛋白，我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验来提取和分离血红蛋白。
下列对血红蛋白提取和分离的叙述，错误的是 ( ) A．血红蛋白提取和分离一般按照样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定的顺序进行B．纯化过程中要用生理盐水充分溶胀凝胶来配制凝胶悬浮液C．粗分离时透析的目的是去除相对分子质量较小的杂质D．可经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定6．右图表示某研究小组在探究果胶酶的用量的实验结果。
有关说法不．正确的是A．在ab段限制反应速率的主要因素是酶的用量B．在bc段限制反应速率的因素是温度、pH、反应物浓度等 ( )C．在ac段增加反应物浓度，可以明显加快反应速率D．在该实验给定条件下，果胶酶的最佳用量是b点对应的值二、双项选择题(每小题6分，共12分)7．下列关于植物组织培养的叙述中，不．正确的是 ( ) A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C．离体器官或组织的细胞不需通过脱分化就能形成愈伤组织D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织的基因相同8．下列关于DNA和血红蛋白的粗提取与分离(鉴定)实验的叙述，正确的是 ( ) A．提取DNA或血红蛋白都可用猪的成熟红细胞B．DNA的粗提取与鉴定实验中，两次DNA析出的方法不同C．实验中都要去除杂质以便得到较纯净的DNA或血红蛋白D．提取出的血红蛋白溶解在双缩脲试剂中即可观察到紫色三、非选择题(共64分)9．(20分)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。
成分：含碱性蛋白酶等用法：洗涤前先将衣物浸于洗衣粉溶液内一段时间，使用温水效果更佳注意：切勿用于丝质及羊毛衣料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，并将结果用下列曲线图A、B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____________________。
(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_____________________________________________________________。
(3)在实验过程中可以通过直接测定__________________________________________ (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加酶洗衣粉的设备，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________________________________。
(5)除加酶外，很多洗衣粉中还加有香精，高档洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的，目前从植物中提取芳香油的方法有(答出两种即可)____________________________________________。
(6)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____________________________________、__________________________________。
10．(20分)自1973年博耶和科恩成功地使外源基因在原核细胞中表达开始，基因工程正式问世了，人们对DNA的关注也越来越多。
分析并回答下列问题：(1)从生物组织中提取DNA时，若要获取含有DNA的滤液，需破碎细胞；若为鸡的成熟红细胞，可以加入一定量的蒸馏水，原因是细胞____________________________________________而涨破；若为植物细胞可以加入一定量的洗涤剂。
(2)利用DNA和RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，可以将它们分离。
如DNA 的溶解度在NaCl溶液浓度为____________________时最小，可以使DNA与其他杂质初步分离。
(3)为了纯化提取的DNA，可以用95%的酒精去除滤液中的杂质。
其原理是DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液，可以推测溶于酒精中的物质可能有__________________。
(4)一般DNA的鉴定试剂为________________ ，沸水浴后溶液中有DNA则颜色为______________ 。
11．(24分)(2011·江苏高考)请回答基因工程方面的有关问题：(1)利用 PCR 技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。
图中引物为单链 DNA 片段，它是子链合成延伸的基础。
①从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物 A 的 DNA 片段所占的比例为________。
②在第____________________轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的 DNA 片段。
(2)设计引物是 PCR 技术关键步骤之一。
某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图)，请分别说明理由。
①第 1 组：____________________________________________________________；②第 2 组：____________________________________________________________。
(3)PCR 反应体系中含有热稳定 DNA 聚合酶，下面的表达式不能正确反映 DNA 聚合酶的功能，这是因为________________________________________________________________________。
(4)用限制酶Eco RV 、MboⅠ单独或联合切割同一种质粒，得到的 DNA 片段长度如下图(1 kb 即1 000 个碱基对)，请画出质粒上Eco RV 、MboⅠ的切割位点。
龙头中学2014生物二轮专题测试22 答案----酶的应用及特定成分的提取与分离1、解析：选D PCR技术是DNA多聚酶链式反应技术，乙肝病毒是DNA病毒，可扩增病毒的DNA，以此检测分析病人是否感染了病毒。
2、解析：选A 固定化酶的应用中，需要控制好pH、温度等条件，不一定控制溶解氧；用固定化酶降解有机磷农药，不需要营养条件，因为这不是固定化细胞；固定化酵母细胞进行发酵，糖类既是反应底物，又是酵母细胞的碳源物质、能源物质。
3、解析：选C 酶对重金属、高温、强酸、强碱都非常敏感。
加酶洗衣粉易分解，不易污染环境。
固定化酶因其外有物质包裹，酶与反应物接触受影响。
酶不是细胞，不需要营养物质。
4、解析：选D 用毛霉制作腐乳时，后期发酵包括用盐腌制，高浓度盐同样抑制毛霉生长繁殖；加酶洗衣粉需要在适宜的环境下，洗涤效果最好，如适宜的pH、温度等；进行DNA鉴定时，需将析出的DNA溶解在2 mol/L的NaCl溶液中，然后加入二苯胺试剂混合均匀，再沸水浴加热5 min；凝胶电泳法依靠电场力分离，从迁移速度的快慢看，凝胶电泳法迁移速度快的是相对分子质量小的物质，可用于蛋白质、DNA、RNA等生物大分子的分离。
5、解析：选B 蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。
提取和分离血红蛋白时，首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集到血红蛋白溶液，即样品处理；再通过透析法除去相对分子质量较小的杂质，即样品的粗分离；然后通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂蛋白除去，即样品纯化，纯化过程中凝胶应用蒸馏水充分溶胀后，配制成凝胶悬浮液，而不是用生理盐水；最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。
6、解析：选C 由曲线图可以看出，在ab段，随着酶的用量的增大，酶促反应速率加快，说明此阶段限制反应速率的主要因素是酶的用量，此时增加反应物浓度，反应速率不会明显加快；在bc段，随着酶的用量的增大，酶促反应速率不再加快，此时反应物浓度成为限制反应速率的因素之一，增加反应物浓度，反应速率会加快。
7、解析：选CD 同一株绿色开花植物经减数分裂形成的花粉细胞中所含有的染色体数目与该植物经有丝分裂产生的体细胞含有的染色体数目不同，因此含有基因不同，由它们经有丝分裂培养成的愈伤组织的基因也是不同的。
离体的器官或组织的细胞必须通过脱分化才能形成愈伤组织。
8、解析：选BC 猪的成熟红细胞无细胞核，故不能作为提取DNA的生物材料；在DNA的粗提取与鉴定实验中，第一次DNA的析出是利用DNA在不同氯化钠溶液中的溶解度不同，第二次是利用DNA不溶于酒精的原理；血红蛋白不溶于双缩脲试剂，且血红蛋白为红色，紫色反应不易观察。
9、解析：(1)由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为45℃。
(2)当温度从75℃回到45℃时，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到破坏(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(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。
(4)将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，洗涤完衣物后，这些酶经过简单处理，还可以多次重复利用，则这种酶就是固定化酶。
(5)目前从植物中提取芳香油的方法有萃取法、蒸馏法、压榨法等。
