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高中生物高考3 第十一单元 第38讲 酶与生物技术在其他方面的应用
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这是一份高中生物高考3 第十一单元 第38讲 酶与生物技术在其他方面的应用，共20页。试卷主要包含了酶活力与影响酶活力的因素，加酶洗衣粉在洗涤中的作用，制备固定化酵母细胞等内容，欢迎下载使用。
第38讲 酶与生物技术在其他方面的应用
考点一 酶的应用
1．酶活力与影响酶活力的因素
(1)酶活力：也称为酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。酶活力的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。
(2)酶的反应速度：用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
(3)影响酶活力的因素：主要有温度、pH和酶的抑制剂等。
2．探究温度和pH对果胶酶活性的影响
(1)实验原理
①果胶酶的活性受温度(或pH)影响，处于最适温度(或pH)时，酶的活性最高。
②果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。
(2)实验流程
①处理原料：搅拌器搅拌制苹果泥
②分组处理：将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在不同温度的恒温水浴中保温(或调节至不同的pH)
③反应阶段：加入果胶酶反应一段时间
④测量记录：过滤果汁，用量筒测量果汁体积并记录
3．加酶洗衣粉在洗涤中的作用
(1)加酶洗衣粉：指含酶制剂的洗衣粉。
(2)酶制剂的种类与洗涤原理
种类
洗涤原理
洗涤的物质种类
蛋白酶
蛋白质→小分子肽或氨基酸
血渍、奶渍等
脂肪酶
脂肪→甘油＋脂肪酸
食品的油渍、人体皮脂、口红等
淀粉酶
淀粉→麦芽糖、葡萄糖
来自面条等的污垢
纤维素酶
使纤维的结构变得蓬松
棉纺品的表面浮毛
4.固定化酶和固定化细胞
(1)固定化酶
①形成：将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种载体上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
②特性：与游离酶相比较，稳定性好，与底物和产物容易分离，易于控制，能反复多次使用；便于运输和贮存，有利于自动化生产。
(2)固定化细胞：是指固定在一定空间范围内的、能够进行生命活动并且可以反复使用的活细胞，又叫作固定化活细胞或固定化增殖细胞。
(3)固定化技术
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类型[连一连]
③适用对象：一般来讲，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶则易从包埋材料中漏出。
5．制备固定化酵母细胞
(1)酵母细胞的活化：活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
(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：加热溶化海藻酸钠时要注意小火加热，或者间断加热。
(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞混合，再转移至注射器中。
(5)固定化酵母细胞：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，并浸泡30_min。
(6)用固定化酵母细胞发酵：将固定好的酵母细胞用蒸馏水冲洗2～3次。发酵时的温度为25_℃。
(选修1 P44“旁栏思考题”改编)(1)为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？
(2)在探究温度或pH对酶活性的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？
答案：(1)将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶的活性。
(2)需要设置对照实验。不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。
1．普通洗衣粉的洗涤原理：表面活性剂可以产生泡沫，将油脂分子分散开；水软化剂可以分解污渍等。
2．加酶洗衣粉的优点
(1)含蛋白酶的洗衣粉能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污渍从衣服上脱落，所以加酶洗衣粉比不加酶洗衣粉洗涤效果好。
(2)可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，减少对环境的污染。酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易溶于水，从而与纤维分开。
3．固定化酶与固定化细胞的比较
项目
固定化酶
固定化细胞
固定酶的种类
一种
一系列
适用方法
化学结合法、物理吸附法
包埋法
特点
优点
酶既可与反应物结合，又可与产物分离，固定在载体上的酶可反复利用
成本低，操作容易
缺点
一种酶只能催化一种或一类化学反应
可能导致反应效率下降
实例
固定化葡萄糖异构酶
固定化酵母细胞
1．工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响，某同学设计了如下实验：
①将果胶酶与苹果泥分装于不同试管中，在10 ℃水浴中恒温处理10 min(如图A)。
②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10 ℃水浴中恒温处理10 min(如图B)。
③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测果汁量(如图C)。
④在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量如下表：
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
果汁量/mL
8
13
15
25
15
12
11
10
根据上述实验，请分析回答下列问题：
(1)果胶酶能除去细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中________的水解。
(2)实验结果表明，实验所测温度中，当温度为________时果汁量最多，此时果胶酶的活性________。当温度再升高时，果汁量降低，说明_______________________________。
(3)实验步骤①的目的是________________________________________________。
解析：(1)高等植物细胞壁和胞间层的主要组成成分之一是果胶，而果胶酶则是水解果胶的一类酶的总称。(2)通过表中数据可知，在40 ℃时，产生的果汁量最多，在题中所给的温度范围内，40 ℃时酶活性最高。当温度再升高时，出汁量降低，酶的活性降低。(3)因为酶具有高效性，使底物与酶的温度都达到预定值后再混合，可避免其事先发生反应，而引起结果的不准确。
答案：(1)果胶 (2)40 ℃ 最高 酶活性降低
(3)避免果汁和果胶酶混合时影响混合物温度，从而影响果胶酶活性
2．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、乙组在洗衣粉中分别加入一种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍(血渍含有蛋白质成分，油渍含有动物脂肪成分)，其他实验条件均相同，下表为实验记录。
水温(℃)
10
20
30
40
50
组别
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
清除血渍
时间(min)
67
66
88
52
51
83
36
34
77
11
12
68
9
11
67
清除油渍
时间(min)
93
78
95
87
63
91
82
46
85
75
27
77
69
8
68
请回答下列问题：
(1)从实验记录中可以看出，提高洗衣粉去污能力的方法有________________和________________，甲组在洗衣粉中加入了________，乙组在洗衣粉中加入了________。
(2)实验记录中酶的最适宜温度为________℃。
(3)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有_______________________________。
(4)如果甲、乙和丙3组均在水温为90 ℃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：____________________。
解析：(1)从实验记录中可以看出，酶和适当水温有利于化纤布上污渍的去除，因此提高洗衣粉去污能力的方法有加入各种酶和适宜水温，由实验结果可知，甲组洗衣粉可除去血渍，乙组洗衣粉可除去油渍，由此可判断甲组在洗衣粉中加入了蛋白酶，乙组在洗衣粉中加入了脂肪酶。(2)在实验记录中，甲组洗衣粉清除血渍、乙组洗衣粉清除油渍所需时间最短的温度都是50 ℃，因此实验记录中酶的最适宜温度为50 ℃。(3)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有专一性。(4)如果甲、乙和丙3组均在水温为90 ℃ 时洗涤同一种污渍，效果都不好，因为在90 ℃ 高温条件下酶的活性丧失，因此去污能力不强，与没有酶的洗衣粉的洗涤效果相当。
答案：(1)加入各种酶 适宜水温 蛋白酶 脂肪酶
(2)50 (3)专一性 (4)效果都不好 在90 ℃高温条件下酶的活性丧失，因此去污能力不强，与没有酶的洗衣粉的洗涤效果相当
3．下图表示制备固定化酵母细胞的过程，请据图回答下列问题：
(1)在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复________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)观察形成的凝胶珠颜色和形状：形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明____________________。
(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________________________________________________________________________。
(5)该实验中CaCl2溶液的作用是________________。
解析：(1)在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。因为酵母细胞活化时体积会变大，活化前应选择足够大的容器。(2)制备固定化酵母细胞的实验中，影响该实验成败的关键步骤是“配制海藻酸钠溶液”， 该过程为了防止原料焦糊，应小火或间断加热。(3)如果海藻酸钠浓度过高，很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。(4)由于酶分子很小，容易从包埋材料中漏出，因此制备固定化酶不宜采用包埋法。(5)实验中CaCl2溶液的作用是使胶体聚沉。
答案：(1)正常的生活 体积会增大
(2)海藻酸钠溶液的配制 小火或间断加热
(3)海藻酸钠的浓度偏高
(4)包埋法 酶分子很小，容易从包埋材料中漏出
(5)使胶体聚沉
考点二 植物有效成分的提取
1．植物芳香油的提取
(1)植物芳香油的来源和性质
①天然香料的来源：动物和植物。
②特点：具有很强的挥发性。
③成分：主要包括萜类化合物及其衍生物。
④玫瑰精油的性质：化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂。
⑤橘皮精油：主要成分是柠檬烯，无色透明，具有诱人的橘香味。
(2)玫瑰精油的提取
(3)橘皮精油的提取
2．胡萝卜素的提取与鉴定
(1)胡萝卜素的性质
①物理性质：胡萝卜素是橘黄色结晶。
②化学性质：比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。
(2)胡萝卜素的提取
(3)胡萝卜素的鉴定
①方法：纸层析法。
②原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上的扩散速度不同，通过比较提取样品和标准样品层析的结果，可以判断提取样品的纯度。
③实验步骤
量做基线：在18 cm×30 cm滤纸下端距底边2 cm处做一基线，在基线上取A、B、C、D四点
对照点样：在A、D点点标准样品，B、C点点提取样品
干燥层析：吹干滤纸上的溶剂，放入色谱容器中层析
对比观察：对比观察萃取样品与标准样品的异同
④结果分析(如右图)
a为β胡萝卜素，b为其他色素。
(选修1 P78“资料一”改编)请回答下列与萃取剂的选择有关的问题：
(1)乙醇和丙酮能用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？
(2)在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？
答案：(1)不能。胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但它们是水溶性有机溶剂，因萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它们作萃取剂。
(2)在这五种有机溶剂中，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂。
1．植物芳香油的提取方法
项目
水蒸气蒸馏法
压榨法
萃取法
适用范围
适用于提取挥发性强的芳香油
适用于易焦糊原料的提取
适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中
优点
简单易行，便于分离
生产成本低，易保持原料原有的结构和功能
出油率高，易分离
应用实例
玫瑰精油等
橘皮精油等
茉莉精油等
2.植物芳香油提取成功的关键点
(1)水蒸气蒸馏要适当延长蒸馏时间，温度不能太高。
(2)用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质。
(3)压榨时原料必须要浸透，这样压榨时不会滑脱，出油率高，不堵塞筛眼；使用石灰水充分浸泡原料的目的是破坏其细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。
1．我国的柑橘栽种面积较大，用橘皮提取精油不仅创收还环保，橘皮精油的提取具有广阔的开发前景。请回答下列问题：
(1)橘皮精油的主要成分是____________，常用的提取方法为____________，为了提高出油率，该方法操作时需对橘皮进行____________的预处理。
(2)研究发现采用有机溶剂萃取的方法提取橘皮精油的出油率更高，应选择____________(填“乙醇”或“乙醚”)作为萃取剂，理由是________________________。若萃取剂的用量与橘皮精油出油率的关系如下图所示，则萃取剂的最佳用量为____________mL。
(3)橘皮精油需要放置在棕色瓶中或避光保存，试分析其原因是________________________。
解析：(1)橘皮精油的主要成分是柠檬烯，由于橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题，因此通常采用压榨法提取橘皮精油。为了提高出油率，需要将橘皮进行干燥去水，并用石灰水浸泡处理。(2)乙醇能与水以任何比例混溶，而乙醚几乎不溶于水，因此用乙醚提取橘皮精油的出油率更高。分析题图，当萃取剂的用量为250 mL时，出油率较高，且在出油率较高的情况下萃取剂的用量相对较少。(3)橘皮精油在强光下易分解，因此需放置在棕色瓶中或避光保存。
答案：(1)柠檬烯 压榨法 干燥去水，并用石灰水浸泡
(2)乙醚 乙醚几乎不溶于水，而乙醇易溶于水 250
(3)橘皮精油在强光下易分解
2．(2020·山东青岛一模)胡萝卜素作为一种重要的天然色素，在人们的日常生活中有着广泛的应用。胡萝卜素可以通过微生物发酵的方法获得。研究小组尝试用橙色黏球菌生产胡萝卜素，请回答下列问题：
(1)从富含有机质的土壤中取样后，要进行选择培养，其目的是________________________。
(2)用平板划线法纯化橙色黏球菌，通常使用的划线工具是____________，其灭菌方法是____________。某个平板共划线5个区域，则该过程中需要从试管中蘸取____________次菌液。培养一段时间后，挑取平板上形态、大小和隆起度等一致的、橙黄色的____________进行重复培养，直到分离出单一菌株。
(3)用萃取法从该微生物菌体中提取胡萝卜素时，应采用____________加热的方法。加热时需安装冷凝回流装置，其目的是防止____________。
(4)鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时，通常采用____________法，该方法也可用于分离色素，其原理是________________________________________________。
解析：(1)从富含有机质的土壤中取样后，要进行选择培养，以增加橙色黏球菌的浓度。(2)用平板划线法接种时常用的接种工具是接种环，接种环一般用灼烧灭菌的方法灭菌。平板划线法第二次及以后的划线都是从上一次划线的末端开始的，所以无论划过多少次线，都只需要从试管中蘸取1次菌液。培养一段时间后，挑取平板上形态、大小和隆起度等一致的、橙黄色的菌落进行重复培养，直到分离出单一菌株。(3)用萃取法从该微生物菌体中提取胡萝卜素时，应该采用水浴加热的方法；加热时需安装冷凝回流装置，以防止有机溶剂挥发。(4)鉴定胡萝卜素常用纸层析法，其原理是不同色素在有机溶剂中的溶解度不同。
答案：(1)增加橙色黏球菌的浓度 (2)接种环 灼烧灭菌 1 菌落 (3)水浴 有机溶剂挥发 (4)纸层析 不同色素在有机溶剂中的溶解度不同
考点三 蛋白质的提取和分离
1．血红蛋白的提取与分离实验流程
样品处理：红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红蛋白溶液
粗分离：用透析法除去血红蛋白溶液中相对分子质量较小的杂质
纯化：用凝胶色谱法分离相对分子质量不同的蛋白质
纯度鉴定：一般用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法来测定蛋白质的纯度
2．凝胶色谱操作
(1)凝胶色谱柱的制作
准备材料→加工橡皮塞→安装玻璃管。
(2)凝胶色谱柱的装填
①材料：如交联葡萄糖凝胶。
②方法：凝胶用蒸馏水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液，一次性缓慢倒入色谱柱内。
③注意事项
a．商品凝胶使用前需直接放在洗脱液中膨胀；
b．装填时可轻轻敲动色谱柱，使凝胶装填均匀；
c．不能有气泡存在，防止其搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果；
d．不能发生洗脱液流干，露出凝胶颗粒的现象。
④检验：如果红色区带均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功。
(3)样品的加入与洗脱
调整缓冲液面：与凝胶面平齐
滴加透析样品：用吸管将1 mL透析后的样品加到色谱柱的顶端
样品渗入凝胶床：打开下端出口，使样品渗入凝胶床内
洗脱：打开下端出口，用磷酸缓冲液洗脱
收集：待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集
(选修1 P70练习T5改编)红细胞为何适于作蛋白质分离的材料？
答案：血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液。这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。
1．(2020·河北唐山一中一模)蛋白质提取、分离在分子生物学研究中具有重要意义。请回答下列问题：
(1)蛋白质提取和分离的步骤一般分为________、________、纯化和纯度鉴定。
(2)若要从红细胞中提取血红蛋白，则要对获得的红细胞进行洗涤、____________和分离血红蛋白溶液、________，才能获得含杂质较少的血红蛋白溶液。
(3)分离血红蛋白溶液环节，试管溶液明显分为4层，我们保留其中的第________层(自上而下)，该层溶液的特征是________(颜色等)。
(4)通过________法将样品进一步纯化，经____________法(使用最多的)进行纯度鉴定。
解析：(1)蛋白质的提取和分离包括样品处理(红细胞的洗涤)、粗分离(血红蛋白的释放、离心分离血红蛋白溶液、透析)、纯化和纯度鉴定。(2)血红蛋白因含有血红素而呈红色。若要从细胞中提取血红蛋白，需要对红细胞进行洗涤，去除杂蛋白；将洗涤好的红细胞加水、并充分搅拌使红细胞破裂，释放出血红蛋白；再对血红蛋白溶液进行分离；再加入磷酸缓冲液进行透析。(3)分离血红蛋白时，从上到下依次是有机溶剂、脂类物质、血红蛋白溶液、红细胞破碎物沉淀，血红蛋白水溶液位于第3层，其特征是红色透明液体。(4)采用凝胶色谱法对血红蛋白进行纯化。若要对蛋白质的纯度进行鉴定，常用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法。
答案：(1)样品处理 粗分离 (2)血红蛋白释放 透析
(3)3 红色透明 (4)凝胶色谱 SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
2．红细胞中含有大量血红蛋白，我们可以选用猪、牛、羊或其他哺乳动物的血液进行实验来提取和分离血红蛋白。下图为血红蛋白的提取和分离流程图。请回答下列问题：
(1)将实验流程补充完整：A为________________，B为________________。凝胶色谱法是根据________________________分离蛋白质的有效方法。
(2)红细胞洗涤时洗涤次数不能过少，否则________；离心速度过高和________会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。
(3)为了加速膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用________法进行加热，这种方法不但节约时间，而且能除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的________。
(4)如果红色区带________________，说明色谱柱制作成功。
答案：(1)血红蛋白的释放 样品的加入和洗脱 相对分子质量的大小
(2)无法除去血浆蛋白 时间过长
(3)沸水浴 空气
(4)均匀一致地移动
[易误警示]
易错点1 误认为酶都可以直接使用
[点拨] 直接使用酶的三大缺点
(1)酶对环境条件非常敏感，容易失活。
(2)溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本。
(3)反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。
易错点2 胡萝卜素粗品鉴定过程中的5个易错点
[点拨] (1)层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显。为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。
(2)点样时点样圆点太大(直径大于2 mm)，会导致最终在滤纸上形成一条线，无法辨认被提取的色素。点样圆点的直径应为2 mm。
(3)将点好样的滤纸卷成圆筒状，卷纸时不能将滤纸两边相互接触，以避免由于毛细现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。
(4)层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败。层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。
(5)没有设置标准样品作对照。层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的β胡萝卜素作对比予以确认。
易错点3 不清楚血红蛋白释放时蒸馏水和甲苯的作用
[点拨] 加入蒸馏水的目的是使红细胞吸水涨破；甲苯溶解细胞膜，从而使血红蛋白释放出来。
易错点4 不清楚血红蛋白提取与分离中历次“除杂质”或“分离”的原理
[点拨] (1)凝胶色谱法：相对分子质量较大的分子先流出，相对分子质量较小的后流出，依此可对血红蛋白进行分离和纯化。
(2)透析法：利用透析袋只允许小分子透出的原理，去除小分子杂质，透析可实现对血红蛋白的“粗分离”。
(3)电泳法：利用分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状不同，使带电分子产生不同的迁移速率，从而实现样品中各种分子的分离。即：
[纠错体验]
1．下列关于酶的说法，错误的是( )
A．直接将酶制剂添加到洗衣粉中制成加酶洗衣粉
B．加酶洗衣粉也有保质期，时间长了，酶活性会降低或丧失
C．加酶洗衣粉中的纤维素酶不能直接去除污垢，但可以增强洗涤效果
D．固定化酶常用物理吸附法和化学结合法，因为酶分子较小，而固定化细胞常用包埋法，因为细胞较大，难以被吸附或结合
答案：A
2．下列关于有机成分提取的说法，正确的是( )
A．胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是α胡萝卜素
B．某微生物产生的油脂不易挥发，可选用水蒸气蒸馏法从菌体中提取
C．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油
D．为了充分蒸馏玫瑰油，应该在较低温度下延长蒸馏时间
答案：D
3．下列关于蛋白质的提取和分离的叙述，错误的是( )
A．凝胶色谱法分离蛋白质时利用了蛋白质相对分子质量大小和形状的不同
B．电泳时带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动
C．猪的成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少
D．可通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂蛋白除去
答案：A
1．(2019·浙江4月选考节选)回答与果胶和果胶酶有关的问题：
(1)通常从腐烂的水果上分离产果胶酶的微生物，其原因除水果中果胶含量较高外，还因为________________________________________________________________________。
(2)为了获得高产果胶酶微生物的单菌落，通常对分离或诱变后的微生物悬液进行________________________________________________________________________。
(3)在某种果汁生产中，用果胶酶处理显著增加了产量，其主要原因是果胶酶水解果胶使__________________。
(4)常用固定化果胶酶处理含果胶的污水，其主要优点有________________和可连续处理等。在建立和优化固定化果胶酶处理工艺时，除考虑果胶酶的活性和用量、酶反应的温度、pH、作用时间等环境因素外，还需考虑的主要有________________和________________。
解析：(1)通常从腐烂的水果上分离产果胶酶的微生物，其原因除水果中果胶含量较高外，还因为腐烂的水果中含有较多产果胶酶的微生物，如苹果青霉等。(2)为了获得高产果胶酶微生物的单菌落，通常对分离或诱变后的稀释涂布平板法分离或平板划线法分离。(3)在某种果汁生产中，用果胶酶处理显著增加了产量，其主要原因是果胶酶水解果胶使水果组织软化疏松并破坏细胞。(4)常用固定化果胶酶处理含果胶的污水，其主要优点有可提高果胶酶的稳定性和可连续处理等。在建立和优化固定化果胶酶处理工艺时，除考虑果胶酶的活性和用量、酶反应的温度、pH、作用时间等环境因素外，还需考虑的主要有固定化的方法和固定化所用的介质。
答案：(1)腐烂的水果中含产果胶酶的微生物较多
(2)稀释涂布平板法分离或平板划线法分离
(3)水果组织软化疏松及细胞受损
(4)提高果胶酶的稳定性 固定化的方法 固定化所用的介质
2．(2017·高考全国卷Ⅲ)绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏(含回收溶剂)→重结晶→成品。回答下列问题：
(1)在提取物质W时，最好应选用的一种原料是______(填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲，不宜选用其他两种的原因是_________________________。
(2)提取物质W时，振荡的作用是________________________________。
(3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是________________________________________________________________________。
(4)现有丙酮(沸点56 ℃)、乙醇(沸点约78 ℃)两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是________________________________________。
(5)该实验操作过程中应注意的事项是________________________(答出两点即可)。
解析：(1)依据题干信息，物质W受热、受潮易分解，因此不宜选择高温烘干的植物甲，而新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果，故不应选用新鲜的植物甲。(2)提取物质W时，振荡可以使原料和所加有机溶剂充分混匀。(3)利用活性炭的吸附能力，可以去除提取液中植物甲所含的色素，从而得到较为纯净的物质W与有机溶剂的混合物。(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少。(5)物质W容易受热分解，因此蒸馏操作适宜在较低的温度下进行，同时因实验中使用了有机溶剂，要注意防火。
答案：(1)晾干 高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果
(2)使原料和溶剂充分混匀 (3)去除提取液中的色素
(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少
(5)在温度较低的情况下操作，防火
3．(2021·预测)下列是三种植物有效成分的提取实验，回答下列相关问题：
(1)薰衣草精油是由薰衣草提炼而成的，可以清热解毒，清洁皮肤，还能净化心灵。下图为提取薰衣草精油的实验流程：
薰衣草＋水→A→油水混合物分离油层
除水→B→薰衣草精油
图中的A表示________过程，在此过程中影响薰衣草精油提取量的主要因素有________________________，图中B过滤的目的是____________________。
(2)柠檬精油的提取，常采用________法而不用上述提取薰衣草精油的方法，原因是________________________________________________________________________。
(3)胡萝卜素化学性质比较稳定，易溶于有机溶剂，可采用________提取。
解析：(1)提取薰衣草精油采用水蒸气蒸馏法，A表示水蒸气蒸馏过程，经过此过程可以得到油水混合物，下一步加入甲NaCl分离油层，分离的油层中可以加入乙无水硫酸钠吸水，然后经过B过滤除去固体硫酸钠就可以得到薰衣草精油了。蒸馏的时间和温度均会影响薰衣草精油提取量。(2)因为水中蒸馏会出现原料焦糊和有效成分水解等问题，故柠檬精油常用压榨法提取。(3)胡萝卜素的提取常采用萃取法。
答案：(1)水蒸气蒸馏 蒸馏的温度和时间 除去固体硫酸钠 (2)压榨 水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题 (3)萃取法
4．(2021·预测)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：
―→―→―→
据图回答下列问题：
(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________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。
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，这类培养基为选择培养基。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)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。酶的固定化方法有化学结合法、包埋法和物理吸附法等。
答案：(1)乳糖 凝固剂 选择培养基 (2)灼烧灭菌
(3)小 (4)(酶)活性[或(酶)活力] 包埋法 物理吸附法(注：两空可颠倒)
1．(2020·河南洛阳模拟)回答下列问题：
(1)酶活性是指酶催化一定化学反应的能力，酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化某一反应的________来表示。与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是既能与反应物________，又能与产物________，还能被反复利用。
(2)探究温度对淀粉酶活性的影响实验，需要进行如下步骤：
①取3支试管，各注入2 mL淀粉溶液并分别编号A、B、C
②再取3支试管，各注入1 mL淀粉酶溶液并分别编号a、b、c
③向3支试管各滴1滴碘液
④将A、a试管放在60 ℃的热水中，B、b放在沸水中，C、c放在冰水中，各维持温度5 min
⑤分别将A与a、B与b、C与c混合后，再依次放在60 ℃的热水、沸水和冰水中维持温度5 min
⑥观察实验现象
最合理的操作顺序是________。
A．①②③④⑤⑥ B．①②④⑤③⑥
C．①④②③⑤⑥ D．①②⑤④③⑥
(3)酒精发酵过程相关的酶存在于酵母菌的________中。
(4)纤维素分解菌因能产纤维素酶而广泛存在，纤维素酶是一种复合酶，在三种酶的________作用下，纤维素被分解成葡萄糖。在以纤维素为唯一碳源的培养基上培养一段时间后，培养基表面形成多个单菌落，但不同菌株分解能力有差异，为选出高效分解纤维素的菌株，请利用所学知识，写出具体思路：_______________________________________。
解析：(1)酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力，可用在一定条件下其催化某一化学反应的反应速度表示。与一般酶制剂相比，固定化酶不仅能与反应物充分接触，还能与产物分离，并且可以反复利用。(2)该实验的自变量是温度的不同；由于酶具有高效性，因此在进行实验时，应先使酶溶液和底物溶液分别达到实验温度后再混合，以免对实验结果产生干扰。将相同温度下的酶溶液和底物溶液混合后，维持各自的实验温度一定时间，以保证酶有足够的时间催化化学反应。最后向试管中滴加碘液，通过检测淀粉剩余量的多少(可通过颜色深浅来表示)来判断酶的活性。综上分析，最合理的实验顺序是①②④⑤③⑥。(3)酒精发酵过程利用的是酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理，酵母菌无氧呼吸的场所是细胞质基质，因此酒精发酵过程相关的酶存在于酵母菌的细胞质基质中。(4)纤维素酶是一种复合酶，它至少含有三种组分，即C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。因此在三种酶的协同作用下，纤维素被分解成葡萄糖。刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。为选出高效分解纤维素的菌株，可以用纤维素含量相同并加入刚果红的鉴别培养基分别培养各菌株，培养相同时间后比较透明圈的大小。透明圈越大，说明菌株分解能力越强。
答案：(1)反应速度 接触 分离 (2)B (3)细胞质基质
(4)协同 用纤维素含量相同并加入刚果红的鉴别培养基分别培养各菌株，培养相同时间后比较透明圈的大小。透明圈越大，说明菌株分解能力越强
2．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。该实验温度设置的不足之处有______________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________________。
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。
答案：(1)比较不同来源果胶酶的活性 (2)温度范围设置不合理 温度梯度设置不合理 (3)不能 未加入缓冲液
3．如图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请据图回答下列问题：
(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，它在红细胞中的作用体现了蛋白质具有________功能。
(2)甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是________ ；乙装置中，C溶液的作用是________________。
(3)甲装置用于________，目的是____________________________________。用乙装置分离蛋白质的方法叫________，是根据________________分离蛋白质的有效方法。
(4)用乙装置分离血红蛋白时，待________________时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集。
解析：(1)红细胞中含有血红蛋白，血红蛋白可以运输氧，其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有运输功能。(2)由血红蛋白提取和分离的实验原理可知，甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是磷酸缓冲液，其可抵制外界酸、碱对溶液pH的干扰而保持pH稳定；乙装置中，C溶液的作用是洗脱血红蛋白。(3)甲装置用于透析，目的是去除样品中分子量较小的杂质。用乙装置分离蛋白质的方法叫凝胶色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法，分子量大的流动速度快。(4)用乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集。
答案：(1)运输
(2)磷酸缓冲液 洗脱血红蛋白
(3)透析(粗分离) 去除样品中分子量较小的杂质
凝胶色谱法 相对分子质量的大小
(4)红色的蛋白质接近色谱柱底端
4．回答下列与胡萝卜素有关的问题：
(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是__________(填“α胡萝卜素”“β胡萝卜素”或“γ胡萝卜素”)，该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子________，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为________。胡萝卜素是________(填“挥发性”或“非挥发性”)物质。
(2)工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，________(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。
(3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的________作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是__________________________________________。
解析：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素有三类，其中最主要的是β胡萝卜素，β胡萝卜素在人体内可以转变成维生素A，维生素A缺乏会导致夜盲症。胡萝卜素是非挥发性物质。(2)胡萝卜素的提取一般采用萃取法，萃取前需要对材料进行干燥处理，以提高萃取的效率。(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶，如乙酸乙酯。乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它作萃取剂。
答案：(1)β胡萝卜素 维生素A 夜盲症 非挥发性
(2)需要 (3)乙酸乙酯 萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂
5．(2020·湖北宜昌模拟)胡萝卜素不仅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，最近发现胡萝卜素还具有使癌变细胞恢复为正常细胞的作用。下图是利用胡萝卜和产胡萝卜素的酵母菌D提取胡萝卜素的过程，流程如下，据图回答下列问题：
(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌D时，可用多种方法接种，其中常用于计数的接种方法是____________。
(2)培养酵母菌D时，培养液中的葡萄糖为酵母菌D的生长提供____________。干热灭菌法常用于能耐高温的、需要保持____________的物体的灭菌。
(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和时间以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用____________的方式加热，以防止温度过高；萃取剂宜选用____________(填“石油醚”“乙醇”或“乙酸乙酯”)，主要原因是________________(答出两点即可)。萃取的效率主要取决于____________________。
(4)胡萝卜素粗品的鉴定方法是____________。
解析：(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌D时，可用多种方法接种，由于平板划线法不能计数，因此常用于计数的接种方法是稀释涂布平板法。(2)培养酵母菌D时，培养液中的葡萄糖为酵母菌D的生长提供碳源。干热灭菌法常用于能耐高温的、需要保持干燥的物体的灭菌。(3)萃取过程中宜采用水浴的方式加热，以防止温度过高。由于石油醚具有较高的沸点、能够充分溶解胡萝卜素，且不与水混溶，因此萃取剂宜选用石油醚。萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量。(4)胡萝卜素粗品的鉴定方法是纸层析法，其原理是色素在层析液中溶解度不同，故在滤纸上扩散的速度不同。
答案：(1)稀释涂布平板法 (2)碳源 干燥 (3)水浴 石油醚 其具有较高的沸点、能够充分溶解胡萝卜素、不与水混溶 萃取剂的性质和使用量 (4)纸层析法
6．随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成，人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究时，首先要获得纯度较高的蛋白质。下图是某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白而设计的“血红蛋白提取、分离流程图”：
→→→
请回答下列有关问题：
(1)样品处理中红细胞的洗涤要用________反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是______________________________。
(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是__________________，若要尽快达到理想的透析效果，可以______________________________________(写出一种方法)。
(3)血红蛋白的纯化是通过________法将相对分子质量大的杂质蛋白除去。
(4)电泳利用了待分离样品中各种分子的____________________等的差异，而产生不同的迁移速度，实现各种分子的分离。
解析：(1)样品处理中红细胞的洗涤要用生理盐水反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞利用了渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去小分子杂质。(4)电泳利用了待分离样品中各种分子的带电性质以及分子大小、形状等的差异，而产生不同的迁移速度，实现各种分子的分离。
答案：(1)生理盐水 渗透作用(当外界溶液浓度低于动物细胞细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)
(2)除去小分子杂质 增加缓冲液的量或及时更换缓冲液
(3)凝胶色谱
(4)带电性质以及分子大小、形状
第38讲 酶与生物技术在其他方面的应用
考点一 酶的应用
1．酶活力与影响酶活力的因素
(1)酶活力：也称为酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。酶活力的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。
(2)酶的反应速度：用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
(3)影响酶活力的因素：主要有温度、pH和酶的抑制剂等。
2．探究温度和pH对果胶酶活性的影响
(1)实验原理
①果胶酶的活性受温度(或pH)影响，处于最适温度(或pH)时，酶的活性最高。
②果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。
(2)实验流程
①处理原料：搅拌器搅拌制苹果泥
②分组处理：将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在不同温度的恒温水浴中保温(或调节至不同的pH)
③反应阶段：加入果胶酶反应一段时间
④测量记录：过滤果汁，用量筒测量果汁体积并记录
3．加酶洗衣粉在洗涤中的作用
(1)加酶洗衣粉：指含酶制剂的洗衣粉。
(2)酶制剂的种类与洗涤原理
种类
洗涤原理
洗涤的物质种类
蛋白酶
蛋白质→小分子肽或氨基酸
血渍、奶渍等
脂肪酶
脂肪→甘油＋脂肪酸
食品的油渍、人体皮脂、口红等
淀粉酶
淀粉→麦芽糖、葡萄糖
来自面条等的污垢
纤维素酶
使纤维的结构变得蓬松
棉纺品的表面浮毛
4.固定化酶和固定化细胞
(1)固定化酶
①形成：将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种载体上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
②特性：与游离酶相比较，稳定性好，与底物和产物容易分离，易于控制，能反复多次使用；便于运输和贮存，有利于自动化生产。
(2)固定化细胞：是指固定在一定空间范围内的、能够进行生命活动并且可以反复使用的活细胞，又叫作固定化活细胞或固定化增殖细胞。
(3)固定化技术
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类型[连一连]
③适用对象：一般来讲，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶则易从包埋材料中漏出。
5．制备固定化酵母细胞
(1)酵母细胞的活化：活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
(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：加热溶化海藻酸钠时要注意小火加热，或者间断加热。
(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞混合，再转移至注射器中。
(5)固定化酵母细胞：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，并浸泡30_min。
(6)用固定化酵母细胞发酵：将固定好的酵母细胞用蒸馏水冲洗2～3次。发酵时的温度为25_℃。
(选修1 P44“旁栏思考题”改编)(1)为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？
(2)在探究温度或pH对酶活性的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？
答案：(1)将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶的活性。
(2)需要设置对照实验。不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。
1．普通洗衣粉的洗涤原理：表面活性剂可以产生泡沫，将油脂分子分散开；水软化剂可以分解污渍等。
2．加酶洗衣粉的优点
(1)含蛋白酶的洗衣粉能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污渍从衣服上脱落，所以加酶洗衣粉比不加酶洗衣粉洗涤效果好。
(2)可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，减少对环境的污染。酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易溶于水，从而与纤维分开。
3．固定化酶与固定化细胞的比较
项目
固定化酶
固定化细胞
固定酶的种类
一种
一系列
适用方法
化学结合法、物理吸附法
包埋法
特点
优点
酶既可与反应物结合，又可与产物分离，固定在载体上的酶可反复利用
成本低，操作容易
缺点
一种酶只能催化一种或一类化学反应
可能导致反应效率下降
实例
固定化葡萄糖异构酶
固定化酵母细胞
1．工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响，某同学设计了如下实验：
①将果胶酶与苹果泥分装于不同试管中，在10 ℃水浴中恒温处理10 min(如图A)。
②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10 ℃水浴中恒温处理10 min(如图B)。
③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测果汁量(如图C)。
④在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量如下表：
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
果汁量/mL
8
13
15
25
15
12
11
10
根据上述实验，请分析回答下列问题：
(1)果胶酶能除去细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中________的水解。
(2)实验结果表明，实验所测温度中，当温度为________时果汁量最多，此时果胶酶的活性________。当温度再升高时，果汁量降低，说明_______________________________。
(3)实验步骤①的目的是________________________________________________。
解析：(1)高等植物细胞壁和胞间层的主要组成成分之一是果胶，而果胶酶则是水解果胶的一类酶的总称。(2)通过表中数据可知，在40 ℃时，产生的果汁量最多，在题中所给的温度范围内，40 ℃时酶活性最高。当温度再升高时，出汁量降低，酶的活性降低。(3)因为酶具有高效性，使底物与酶的温度都达到预定值后再混合，可避免其事先发生反应，而引起结果的不准确。
答案：(1)果胶 (2)40 ℃ 最高 酶活性降低
(3)避免果汁和果胶酶混合时影响混合物温度，从而影响果胶酶活性
2．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、乙组在洗衣粉中分别加入一种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍(血渍含有蛋白质成分，油渍含有动物脂肪成分)，其他实验条件均相同，下表为实验记录。
水温(℃)
10
20
30
40
50
组别
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
清除血渍
时间(min)
67
66
88
52
51
83
36
34
77
11
12
68
9
11
67
清除油渍
时间(min)
93
78
95
87
63
91
82
46
85
75
27
77
69
8
68
请回答下列问题：
(1)从实验记录中可以看出，提高洗衣粉去污能力的方法有________________和________________，甲组在洗衣粉中加入了________，乙组在洗衣粉中加入了________。
(2)实验记录中酶的最适宜温度为________℃。
(3)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有_______________________________。
(4)如果甲、乙和丙3组均在水温为90 ℃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：____________________。
解析：(1)从实验记录中可以看出，酶和适当水温有利于化纤布上污渍的去除，因此提高洗衣粉去污能力的方法有加入各种酶和适宜水温，由实验结果可知，甲组洗衣粉可除去血渍，乙组洗衣粉可除去油渍，由此可判断甲组在洗衣粉中加入了蛋白酶，乙组在洗衣粉中加入了脂肪酶。(2)在实验记录中，甲组洗衣粉清除血渍、乙组洗衣粉清除油渍所需时间最短的温度都是50 ℃，因此实验记录中酶的最适宜温度为50 ℃。(3)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有专一性。(4)如果甲、乙和丙3组均在水温为90 ℃ 时洗涤同一种污渍，效果都不好，因为在90 ℃ 高温条件下酶的活性丧失，因此去污能力不强，与没有酶的洗衣粉的洗涤效果相当。
答案：(1)加入各种酶 适宜水温 蛋白酶 脂肪酶
(2)50 (3)专一性 (4)效果都不好 在90 ℃高温条件下酶的活性丧失，因此去污能力不强，与没有酶的洗衣粉的洗涤效果相当
3．下图表示制备固定化酵母细胞的过程，请据图回答下列问题：
(1)在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复________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)观察形成的凝胶珠颜色和形状：形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明____________________。
(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________________________________________________________________________。
(5)该实验中CaCl2溶液的作用是________________。
解析：(1)在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。因为酵母细胞活化时体积会变大，活化前应选择足够大的容器。(2)制备固定化酵母细胞的实验中，影响该实验成败的关键步骤是“配制海藻酸钠溶液”， 该过程为了防止原料焦糊，应小火或间断加热。(3)如果海藻酸钠浓度过高，很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。(4)由于酶分子很小，容易从包埋材料中漏出，因此制备固定化酶不宜采用包埋法。(5)实验中CaCl2溶液的作用是使胶体聚沉。
答案：(1)正常的生活 体积会增大
(2)海藻酸钠溶液的配制 小火或间断加热
(3)海藻酸钠的浓度偏高
(4)包埋法 酶分子很小，容易从包埋材料中漏出
(5)使胶体聚沉
考点二 植物有效成分的提取
1．植物芳香油的提取
(1)植物芳香油的来源和性质
①天然香料的来源：动物和植物。
②特点：具有很强的挥发性。
③成分：主要包括萜类化合物及其衍生物。
④玫瑰精油的性质：化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂。
⑤橘皮精油：主要成分是柠檬烯，无色透明，具有诱人的橘香味。
(2)玫瑰精油的提取
(3)橘皮精油的提取
2．胡萝卜素的提取与鉴定
(1)胡萝卜素的性质
①物理性质：胡萝卜素是橘黄色结晶。
②化学性质：比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。
(2)胡萝卜素的提取
(3)胡萝卜素的鉴定
①方法：纸层析法。
②原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上的扩散速度不同，通过比较提取样品和标准样品层析的结果，可以判断提取样品的纯度。
③实验步骤
量做基线：在18 cm×30 cm滤纸下端距底边2 cm处做一基线，在基线上取A、B、C、D四点
对照点样：在A、D点点标准样品，B、C点点提取样品
干燥层析：吹干滤纸上的溶剂，放入色谱容器中层析
对比观察：对比观察萃取样品与标准样品的异同
④结果分析(如右图)
a为β胡萝卜素，b为其他色素。
(选修1 P78“资料一”改编)请回答下列与萃取剂的选择有关的问题：
(1)乙醇和丙酮能用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？
(2)在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？
答案：(1)不能。胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但它们是水溶性有机溶剂，因萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它们作萃取剂。
(2)在这五种有机溶剂中，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂。
1．植物芳香油的提取方法
项目
水蒸气蒸馏法
压榨法
萃取法
适用范围
适用于提取挥发性强的芳香油
适用于易焦糊原料的提取
适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中
优点
简单易行，便于分离
生产成本低，易保持原料原有的结构和功能
出油率高，易分离
应用实例
玫瑰精油等
橘皮精油等
茉莉精油等
2.植物芳香油提取成功的关键点
(1)水蒸气蒸馏要适当延长蒸馏时间，温度不能太高。
(2)用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质。
(3)压榨时原料必须要浸透，这样压榨时不会滑脱，出油率高，不堵塞筛眼；使用石灰水充分浸泡原料的目的是破坏其细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。
1．我国的柑橘栽种面积较大，用橘皮提取精油不仅创收还环保，橘皮精油的提取具有广阔的开发前景。请回答下列问题：
(1)橘皮精油的主要成分是____________，常用的提取方法为____________，为了提高出油率，该方法操作时需对橘皮进行____________的预处理。
(2)研究发现采用有机溶剂萃取的方法提取橘皮精油的出油率更高，应选择____________(填“乙醇”或“乙醚”)作为萃取剂，理由是________________________。若萃取剂的用量与橘皮精油出油率的关系如下图所示，则萃取剂的最佳用量为____________mL。
(3)橘皮精油需要放置在棕色瓶中或避光保存，试分析其原因是________________________。
解析：(1)橘皮精油的主要成分是柠檬烯，由于橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题，因此通常采用压榨法提取橘皮精油。为了提高出油率，需要将橘皮进行干燥去水，并用石灰水浸泡处理。(2)乙醇能与水以任何比例混溶，而乙醚几乎不溶于水，因此用乙醚提取橘皮精油的出油率更高。分析题图，当萃取剂的用量为250 mL时，出油率较高，且在出油率较高的情况下萃取剂的用量相对较少。(3)橘皮精油在强光下易分解，因此需放置在棕色瓶中或避光保存。
答案：(1)柠檬烯 压榨法 干燥去水，并用石灰水浸泡
(2)乙醚 乙醚几乎不溶于水，而乙醇易溶于水 250
(3)橘皮精油在强光下易分解
2．(2020·山东青岛一模)胡萝卜素作为一种重要的天然色素，在人们的日常生活中有着广泛的应用。胡萝卜素可以通过微生物发酵的方法获得。研究小组尝试用橙色黏球菌生产胡萝卜素，请回答下列问题：
(1)从富含有机质的土壤中取样后，要进行选择培养，其目的是________________________。
(2)用平板划线法纯化橙色黏球菌，通常使用的划线工具是____________，其灭菌方法是____________。某个平板共划线5个区域，则该过程中需要从试管中蘸取____________次菌液。培养一段时间后，挑取平板上形态、大小和隆起度等一致的、橙黄色的____________进行重复培养，直到分离出单一菌株。
(3)用萃取法从该微生物菌体中提取胡萝卜素时，应采用____________加热的方法。加热时需安装冷凝回流装置，其目的是防止____________。
(4)鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时，通常采用____________法，该方法也可用于分离色素，其原理是________________________________________________。
解析：(1)从富含有机质的土壤中取样后，要进行选择培养，以增加橙色黏球菌的浓度。(2)用平板划线法接种时常用的接种工具是接种环，接种环一般用灼烧灭菌的方法灭菌。平板划线法第二次及以后的划线都是从上一次划线的末端开始的，所以无论划过多少次线，都只需要从试管中蘸取1次菌液。培养一段时间后，挑取平板上形态、大小和隆起度等一致的、橙黄色的菌落进行重复培养，直到分离出单一菌株。(3)用萃取法从该微生物菌体中提取胡萝卜素时，应该采用水浴加热的方法；加热时需安装冷凝回流装置，以防止有机溶剂挥发。(4)鉴定胡萝卜素常用纸层析法，其原理是不同色素在有机溶剂中的溶解度不同。
答案：(1)增加橙色黏球菌的浓度 (2)接种环 灼烧灭菌 1 菌落 (3)水浴 有机溶剂挥发 (4)纸层析 不同色素在有机溶剂中的溶解度不同
考点三 蛋白质的提取和分离
1．血红蛋白的提取与分离实验流程
样品处理：红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红蛋白溶液
粗分离：用透析法除去血红蛋白溶液中相对分子质量较小的杂质
纯化：用凝胶色谱法分离相对分子质量不同的蛋白质
纯度鉴定：一般用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法来测定蛋白质的纯度
2．凝胶色谱操作
(1)凝胶色谱柱的制作
准备材料→加工橡皮塞→安装玻璃管。
(2)凝胶色谱柱的装填
①材料：如交联葡萄糖凝胶。
②方法：凝胶用蒸馏水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液，一次性缓慢倒入色谱柱内。
③注意事项
a．商品凝胶使用前需直接放在洗脱液中膨胀；
b．装填时可轻轻敲动色谱柱，使凝胶装填均匀；
c．不能有气泡存在，防止其搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果；
d．不能发生洗脱液流干，露出凝胶颗粒的现象。
④检验：如果红色区带均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功。
(3)样品的加入与洗脱
调整缓冲液面：与凝胶面平齐
滴加透析样品：用吸管将1 mL透析后的样品加到色谱柱的顶端
样品渗入凝胶床：打开下端出口，使样品渗入凝胶床内
洗脱：打开下端出口，用磷酸缓冲液洗脱
收集：待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集
(选修1 P70练习T5改编)红细胞为何适于作蛋白质分离的材料？
答案：血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液。这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。
1．(2020·河北唐山一中一模)蛋白质提取、分离在分子生物学研究中具有重要意义。请回答下列问题：
(1)蛋白质提取和分离的步骤一般分为________、________、纯化和纯度鉴定。
(2)若要从红细胞中提取血红蛋白，则要对获得的红细胞进行洗涤、____________和分离血红蛋白溶液、________，才能获得含杂质较少的血红蛋白溶液。
(3)分离血红蛋白溶液环节，试管溶液明显分为4层，我们保留其中的第________层(自上而下)，该层溶液的特征是________(颜色等)。
(4)通过________法将样品进一步纯化，经____________法(使用最多的)进行纯度鉴定。
解析：(1)蛋白质的提取和分离包括样品处理(红细胞的洗涤)、粗分离(血红蛋白的释放、离心分离血红蛋白溶液、透析)、纯化和纯度鉴定。(2)血红蛋白因含有血红素而呈红色。若要从细胞中提取血红蛋白，需要对红细胞进行洗涤，去除杂蛋白；将洗涤好的红细胞加水、并充分搅拌使红细胞破裂，释放出血红蛋白；再对血红蛋白溶液进行分离；再加入磷酸缓冲液进行透析。(3)分离血红蛋白时，从上到下依次是有机溶剂、脂类物质、血红蛋白溶液、红细胞破碎物沉淀，血红蛋白水溶液位于第3层，其特征是红色透明液体。(4)采用凝胶色谱法对血红蛋白进行纯化。若要对蛋白质的纯度进行鉴定，常用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法。
答案：(1)样品处理 粗分离 (2)血红蛋白释放 透析
(3)3 红色透明 (4)凝胶色谱 SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
2．红细胞中含有大量血红蛋白，我们可以选用猪、牛、羊或其他哺乳动物的血液进行实验来提取和分离血红蛋白。下图为血红蛋白的提取和分离流程图。请回答下列问题：
(1)将实验流程补充完整：A为________________，B为________________。凝胶色谱法是根据________________________分离蛋白质的有效方法。
(2)红细胞洗涤时洗涤次数不能过少，否则________；离心速度过高和________会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。
(3)为了加速膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用________法进行加热，这种方法不但节约时间，而且能除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的________。
(4)如果红色区带________________，说明色谱柱制作成功。
答案：(1)血红蛋白的释放 样品的加入和洗脱 相对分子质量的大小
(2)无法除去血浆蛋白 时间过长
(3)沸水浴 空气
(4)均匀一致地移动
[易误警示]
易错点1 误认为酶都可以直接使用
[点拨] 直接使用酶的三大缺点
(1)酶对环境条件非常敏感，容易失活。
(2)溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本。
(3)反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。
易错点2 胡萝卜素粗品鉴定过程中的5个易错点
[点拨] (1)层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显。为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。
(2)点样时点样圆点太大(直径大于2 mm)，会导致最终在滤纸上形成一条线，无法辨认被提取的色素。点样圆点的直径应为2 mm。
(3)将点好样的滤纸卷成圆筒状，卷纸时不能将滤纸两边相互接触，以避免由于毛细现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。
(4)层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败。层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。
(5)没有设置标准样品作对照。层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的β胡萝卜素作对比予以确认。
易错点3 不清楚血红蛋白释放时蒸馏水和甲苯的作用
[点拨] 加入蒸馏水的目的是使红细胞吸水涨破；甲苯溶解细胞膜，从而使血红蛋白释放出来。
易错点4 不清楚血红蛋白提取与分离中历次“除杂质”或“分离”的原理
[点拨] (1)凝胶色谱法：相对分子质量较大的分子先流出，相对分子质量较小的后流出，依此可对血红蛋白进行分离和纯化。
(2)透析法：利用透析袋只允许小分子透出的原理，去除小分子杂质，透析可实现对血红蛋白的“粗分离”。
(3)电泳法：利用分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状不同，使带电分子产生不同的迁移速率，从而实现样品中各种分子的分离。即：
[纠错体验]
1．下列关于酶的说法，错误的是( )
A．直接将酶制剂添加到洗衣粉中制成加酶洗衣粉
B．加酶洗衣粉也有保质期，时间长了，酶活性会降低或丧失
C．加酶洗衣粉中的纤维素酶不能直接去除污垢，但可以增强洗涤效果
D．固定化酶常用物理吸附法和化学结合法，因为酶分子较小，而固定化细胞常用包埋法，因为细胞较大，难以被吸附或结合
答案：A
2．下列关于有机成分提取的说法，正确的是( )
A．胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是α胡萝卜素
B．某微生物产生的油脂不易挥发，可选用水蒸气蒸馏法从菌体中提取
C．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油
D．为了充分蒸馏玫瑰油，应该在较低温度下延长蒸馏时间
答案：D
3．下列关于蛋白质的提取和分离的叙述，错误的是( )
A．凝胶色谱法分离蛋白质时利用了蛋白质相对分子质量大小和形状的不同
B．电泳时带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动
C．猪的成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少
D．可通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂蛋白除去
答案：A
1．(2019·浙江4月选考节选)回答与果胶和果胶酶有关的问题：
(1)通常从腐烂的水果上分离产果胶酶的微生物，其原因除水果中果胶含量较高外，还因为________________________________________________________________________。
(2)为了获得高产果胶酶微生物的单菌落，通常对分离或诱变后的微生物悬液进行________________________________________________________________________。
(3)在某种果汁生产中，用果胶酶处理显著增加了产量，其主要原因是果胶酶水解果胶使__________________。
(4)常用固定化果胶酶处理含果胶的污水，其主要优点有________________和可连续处理等。在建立和优化固定化果胶酶处理工艺时，除考虑果胶酶的活性和用量、酶反应的温度、pH、作用时间等环境因素外，还需考虑的主要有________________和________________。
解析：(1)通常从腐烂的水果上分离产果胶酶的微生物，其原因除水果中果胶含量较高外，还因为腐烂的水果中含有较多产果胶酶的微生物，如苹果青霉等。(2)为了获得高产果胶酶微生物的单菌落，通常对分离或诱变后的稀释涂布平板法分离或平板划线法分离。(3)在某种果汁生产中，用果胶酶处理显著增加了产量，其主要原因是果胶酶水解果胶使水果组织软化疏松并破坏细胞。(4)常用固定化果胶酶处理含果胶的污水，其主要优点有可提高果胶酶的稳定性和可连续处理等。在建立和优化固定化果胶酶处理工艺时，除考虑果胶酶的活性和用量、酶反应的温度、pH、作用时间等环境因素外，还需考虑的主要有固定化的方法和固定化所用的介质。
答案：(1)腐烂的水果中含产果胶酶的微生物较多
(2)稀释涂布平板法分离或平板划线法分离
(3)水果组织软化疏松及细胞受损
(4)提高果胶酶的稳定性 固定化的方法 固定化所用的介质
2．(2017·高考全国卷Ⅲ)绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏(含回收溶剂)→重结晶→成品。回答下列问题：
(1)在提取物质W时，最好应选用的一种原料是______(填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲，不宜选用其他两种的原因是_________________________。
(2)提取物质W时，振荡的作用是________________________________。
(3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是________________________________________________________________________。
(4)现有丙酮(沸点56 ℃)、乙醇(沸点约78 ℃)两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是________________________________________。
(5)该实验操作过程中应注意的事项是________________________(答出两点即可)。
解析：(1)依据题干信息，物质W受热、受潮易分解，因此不宜选择高温烘干的植物甲，而新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果，故不应选用新鲜的植物甲。(2)提取物质W时，振荡可以使原料和所加有机溶剂充分混匀。(3)利用活性炭的吸附能力，可以去除提取液中植物甲所含的色素，从而得到较为纯净的物质W与有机溶剂的混合物。(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少。(5)物质W容易受热分解，因此蒸馏操作适宜在较低的温度下进行，同时因实验中使用了有机溶剂，要注意防火。
答案：(1)晾干 高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果
(2)使原料和溶剂充分混匀 (3)去除提取液中的色素
(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少
(5)在温度较低的情况下操作，防火
3．(2021·预测)下列是三种植物有效成分的提取实验，回答下列相关问题：
(1)薰衣草精油是由薰衣草提炼而成的，可以清热解毒，清洁皮肤，还能净化心灵。下图为提取薰衣草精油的实验流程：
薰衣草＋水→A→油水混合物分离油层
除水→B→薰衣草精油
图中的A表示________过程，在此过程中影响薰衣草精油提取量的主要因素有________________________，图中B过滤的目的是____________________。
(2)柠檬精油的提取，常采用________法而不用上述提取薰衣草精油的方法，原因是________________________________________________________________________。
(3)胡萝卜素化学性质比较稳定，易溶于有机溶剂，可采用________提取。
解析：(1)提取薰衣草精油采用水蒸气蒸馏法，A表示水蒸气蒸馏过程，经过此过程可以得到油水混合物，下一步加入甲NaCl分离油层，分离的油层中可以加入乙无水硫酸钠吸水，然后经过B过滤除去固体硫酸钠就可以得到薰衣草精油了。蒸馏的时间和温度均会影响薰衣草精油提取量。(2)因为水中蒸馏会出现原料焦糊和有效成分水解等问题，故柠檬精油常用压榨法提取。(3)胡萝卜素的提取常采用萃取法。
答案：(1)水蒸气蒸馏 蒸馏的温度和时间 除去固体硫酸钠 (2)压榨 水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题 (3)萃取法
4．(2021·预测)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：
―→―→―→
据图回答下列问题：
(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________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。
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，这类培养基为选择培养基。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)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。酶的固定化方法有化学结合法、包埋法和物理吸附法等。
答案：(1)乳糖 凝固剂 选择培养基 (2)灼烧灭菌
(3)小 (4)(酶)活性[或(酶)活力] 包埋法 物理吸附法(注：两空可颠倒)
1．(2020·河南洛阳模拟)回答下列问题：
(1)酶活性是指酶催化一定化学反应的能力，酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化某一反应的________来表示。与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是既能与反应物________，又能与产物________，还能被反复利用。
(2)探究温度对淀粉酶活性的影响实验，需要进行如下步骤：
①取3支试管，各注入2 mL淀粉溶液并分别编号A、B、C
②再取3支试管，各注入1 mL淀粉酶溶液并分别编号a、b、c
③向3支试管各滴1滴碘液
④将A、a试管放在60 ℃的热水中，B、b放在沸水中，C、c放在冰水中，各维持温度5 min
⑤分别将A与a、B与b、C与c混合后，再依次放在60 ℃的热水、沸水和冰水中维持温度5 min
⑥观察实验现象
最合理的操作顺序是________。
A．①②③④⑤⑥ B．①②④⑤③⑥
C．①④②③⑤⑥ D．①②⑤④③⑥
(3)酒精发酵过程相关的酶存在于酵母菌的________中。
(4)纤维素分解菌因能产纤维素酶而广泛存在，纤维素酶是一种复合酶，在三种酶的________作用下，纤维素被分解成葡萄糖。在以纤维素为唯一碳源的培养基上培养一段时间后，培养基表面形成多个单菌落，但不同菌株分解能力有差异，为选出高效分解纤维素的菌株，请利用所学知识，写出具体思路：_______________________________________。
解析：(1)酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力，可用在一定条件下其催化某一化学反应的反应速度表示。与一般酶制剂相比，固定化酶不仅能与反应物充分接触，还能与产物分离，并且可以反复利用。(2)该实验的自变量是温度的不同；由于酶具有高效性，因此在进行实验时，应先使酶溶液和底物溶液分别达到实验温度后再混合，以免对实验结果产生干扰。将相同温度下的酶溶液和底物溶液混合后，维持各自的实验温度一定时间，以保证酶有足够的时间催化化学反应。最后向试管中滴加碘液，通过检测淀粉剩余量的多少(可通过颜色深浅来表示)来判断酶的活性。综上分析，最合理的实验顺序是①②④⑤③⑥。(3)酒精发酵过程利用的是酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理，酵母菌无氧呼吸的场所是细胞质基质，因此酒精发酵过程相关的酶存在于酵母菌的细胞质基质中。(4)纤维素酶是一种复合酶，它至少含有三种组分，即C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。因此在三种酶的协同作用下，纤维素被分解成葡萄糖。刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。为选出高效分解纤维素的菌株，可以用纤维素含量相同并加入刚果红的鉴别培养基分别培养各菌株，培养相同时间后比较透明圈的大小。透明圈越大，说明菌株分解能力越强。
答案：(1)反应速度 接触 分离 (2)B (3)细胞质基质
(4)协同 用纤维素含量相同并加入刚果红的鉴别培养基分别培养各菌株，培养相同时间后比较透明圈的大小。透明圈越大，说明菌株分解能力越强
2．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。该实验温度设置的不足之处有______________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________________。
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。
答案：(1)比较不同来源果胶酶的活性 (2)温度范围设置不合理 温度梯度设置不合理 (3)不能 未加入缓冲液
3．如图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请据图回答下列问题：
(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，它在红细胞中的作用体现了蛋白质具有________功能。
(2)甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是________ ；乙装置中，C溶液的作用是________________。
(3)甲装置用于________，目的是____________________________________。用乙装置分离蛋白质的方法叫________，是根据________________分离蛋白质的有效方法。
(4)用乙装置分离血红蛋白时，待________________时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集。
解析：(1)红细胞中含有血红蛋白，血红蛋白可以运输氧，其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有运输功能。(2)由血红蛋白提取和分离的实验原理可知，甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是磷酸缓冲液，其可抵制外界酸、碱对溶液pH的干扰而保持pH稳定；乙装置中，C溶液的作用是洗脱血红蛋白。(3)甲装置用于透析，目的是去除样品中分子量较小的杂质。用乙装置分离蛋白质的方法叫凝胶色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法，分子量大的流动速度快。(4)用乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集。
答案：(1)运输
(2)磷酸缓冲液 洗脱血红蛋白
(3)透析(粗分离) 去除样品中分子量较小的杂质
凝胶色谱法 相对分子质量的大小
(4)红色的蛋白质接近色谱柱底端
4．回答下列与胡萝卜素有关的问题：
(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是__________(填“α胡萝卜素”“β胡萝卜素”或“γ胡萝卜素”)，该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子________，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为________。胡萝卜素是________(填“挥发性”或“非挥发性”)物质。
(2)工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，________(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。
(3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的________作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是__________________________________________。
解析：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素有三类，其中最主要的是β胡萝卜素，β胡萝卜素在人体内可以转变成维生素A，维生素A缺乏会导致夜盲症。胡萝卜素是非挥发性物质。(2)胡萝卜素的提取一般采用萃取法，萃取前需要对材料进行干燥处理，以提高萃取的效率。(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶，如乙酸乙酯。乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它作萃取剂。
答案：(1)β胡萝卜素 维生素A 夜盲症 非挥发性
(2)需要 (3)乙酸乙酯 萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂
5．(2020·湖北宜昌模拟)胡萝卜素不仅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，最近发现胡萝卜素还具有使癌变细胞恢复为正常细胞的作用。下图是利用胡萝卜和产胡萝卜素的酵母菌D提取胡萝卜素的过程，流程如下，据图回答下列问题：
(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌D时，可用多种方法接种，其中常用于计数的接种方法是____________。
(2)培养酵母菌D时，培养液中的葡萄糖为酵母菌D的生长提供____________。干热灭菌法常用于能耐高温的、需要保持____________的物体的灭菌。
(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和时间以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用____________的方式加热，以防止温度过高；萃取剂宜选用____________(填“石油醚”“乙醇”或“乙酸乙酯”)，主要原因是________________(答出两点即可)。萃取的效率主要取决于____________________。
(4)胡萝卜素粗品的鉴定方法是____________。
解析：(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌D时，可用多种方法接种，由于平板划线法不能计数，因此常用于计数的接种方法是稀释涂布平板法。(2)培养酵母菌D时，培养液中的葡萄糖为酵母菌D的生长提供碳源。干热灭菌法常用于能耐高温的、需要保持干燥的物体的灭菌。(3)萃取过程中宜采用水浴的方式加热，以防止温度过高。由于石油醚具有较高的沸点、能够充分溶解胡萝卜素，且不与水混溶，因此萃取剂宜选用石油醚。萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量。(4)胡萝卜素粗品的鉴定方法是纸层析法，其原理是色素在层析液中溶解度不同，故在滤纸上扩散的速度不同。
答案：(1)稀释涂布平板法 (2)碳源 干燥 (3)水浴 石油醚 其具有较高的沸点、能够充分溶解胡萝卜素、不与水混溶 萃取剂的性质和使用量 (4)纸层析法
6．随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成，人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究时，首先要获得纯度较高的蛋白质。下图是某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白而设计的“血红蛋白提取、分离流程图”：
→→→
请回答下列有关问题：
(1)样品处理中红细胞的洗涤要用________反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是______________________________。
(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是__________________，若要尽快达到理想的透析效果，可以______________________________________(写出一种方法)。
(3)血红蛋白的纯化是通过________法将相对分子质量大的杂质蛋白除去。
(4)电泳利用了待分离样品中各种分子的____________________等的差异，而产生不同的迁移速度，实现各种分子的分离。
解析：(1)样品处理中红细胞的洗涤要用生理盐水反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞利用了渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去小分子杂质。(4)电泳利用了待分离样品中各种分子的带电性质以及分子大小、形状等的差异，而产生不同的迁移速度，实现各种分子的分离。
答案：(1)生理盐水 渗透作用(当外界溶液浓度低于动物细胞细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)
(2)除去小分子杂质 增加缓冲液的量或及时更换缓冲液
(3)凝胶色谱
(4)带电性质以及分子大小、形状
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