2019高考生物选修一新增试点及高考真题

专题4 酶的研究与应用

课题1 果胶酶在果汁生产中的作用

（一）旁栏思考题

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？

提示：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，从而影响果胶酶活性的问题。

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？为什

么？

提示：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。

3.A同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？B同学呢？

提示：A同学将温度或pH作为变量，控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间

和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题。B同学对于变量的处理应

该与A同学相同，只是观察因变量的角度不同。

4.想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？

提示：果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反应

了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。

5.当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应该保持不变？

提示：温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他

条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。

（二）练习

答：大规模生产与实验室制备的主要不同点是：

1.有两次瞬间高温灭菌；

2.酶处理的时间相对较长；

3.有离心分离步骤和浓缩步骤。

课题2 探究加酶洗衣粉的洗涤效果

（一）旁栏思考题

1.查阅资料，看看普通洗衣粉中包含哪些化学成分？

提示：普通洗衣粉中通常包含有：表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白剂等成分，有的洗衣粉中

还含有增白剂、香精和色素，以及填充剂等。

2.在本课题中你打算使用什么方法和标准判断洗涤效果？

提示：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，最好能进行定量

的比较。

（二）练习

1.答：列表比较如下。

普通洗衣粉 加酶洗衣粉 相同点 表面活性剂可以产生泡沫，可以将油脂分子分散开；水软化剂可以分散污垢；等等。

不同点 酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易于溶于水，从而与纤维分开。

2.答：不合适。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣物。

课题3 酵母细胞的固定化

练习

1.答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下表所示。

类型 优点 不足

直接使用酶 催化效率高，低耗能、低污染等 对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量

固定化酶 酶既能与反应物接触，又能与产物分离，

同时，固定在载体上的酶还可以被反复利

用

一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实

践中，很多产物的形成需要通过一系列的酶

促反应才能得到

固定化细胞 成本低，操作更容易 固定后的细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等

3.提示：可以从酶的结构的多样性，对理化条件的敏感程度等角度思考。

专题5 DNA和蛋白质技术

课题3 血红蛋白的提取和分离

（一）旁栏思考题

你能从凝胶色谱的分离原理分析为什么凝胶的装填要紧密、均匀吗？

答：凝胶实际上是一些微小的多孔球体，小球体内部有许多贯穿的通道。相对分子质量较大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，只能分布在颗粒之间，通过的路程较短，移动速度较快；相对分子质量较小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程较长，移动速度较慢。因此，样品中相对分子质量较大的蛋白质先流出，相对分子质量中等的分子后流出，相对分子质量最小的分子最后流出，从而使各种相对分子质量不同的分子得以分离。如果凝胶装填得不够紧密、均匀，就会在色谱柱内形成无效的空隙，使本该进入凝胶内部的样品分子从这些空隙中通过，搅乱洗脱液的流动次序，影响分离的效果。

（二）练习

1.答：凝胶色谱法也称为分配色谱法，它是根据分子量的大小分离蛋白质的方法之一。所用的凝胶实际上是一些微小的多孔球体，这些小球体大多数是由多糖类化合物构成，小球体内部有许多贯穿的通道，当一个含有各种分子的样品溶液缓慢流经时，各分子在色谱柱内进行两种不同的运动，即垂直向下的运动和无规则的扩散运动。相对分子质量较大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，只能分布在颗粒之间，通过的路程较短，移动速度较快；相对分子质量较小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程较长，移动速度较慢。因此，样品中相对分子质量较大的蛋白质先流出，相对分子质量中等的分子后流出，相对分子质量最小的分子最后流出，这种现象又叫分子筛现象。此外，凝胶本身具有三维网状结构，相对分子质量大的分子通过这种网状结构上的空隙时阻力大，而相对分子质量小的分子通过时阻力小，因此不同分子量的蛋白质分子可以获得分离。

2.答：在一定范圈内，能对抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释不引起溶液pH发生明显变化的作用叫做缓冲作用，具有缓冲作用的溶液叫做缓冲溶液。缓冲溶液通常是由一或两种化合物（缓冲剂）溶解于水中制得的，调节缓冲剂的配比就可制得不同pH范围的缓冲液。

缓冲溶液的作用是维持反应体系的pH不变。在生物体内进行的各种生物化学过程都是在精确的pH下进行的，受到氢离子浓度的严格调控。为了在实验室条件下准确地模拟生物体内的天然环境，就必须保持体外生物化学反应过程有与体内过程完全相同的pH。

3.答：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。许多重要的生物大分子，如多肽、蛋白质、核酸等都具有可解离基团，它们在某个特定的pH下会带上正电或负电；在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极方向移动。电泳技术就是在电场的作用下，利用待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而达到对样品进行分离、鉴定或提纯的目的。

4.答：血红蛋白提取和分离的程序可分为四大步，包括：样品处理、租分离、纯化和纯度鉴定。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，即样品的处理；再经过透析去除分子量较小的杂质，即样品的粗分离；然后通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去，即样品的纯化；最后经聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。

5.答：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。

选修1-专题4-酶的研究与应用

一、选择题

1．（2018.江苏卷.14）下列关于酵母细胞固定化实验的叙述，正确的是

A．用温水使海藻酸钠迅速溶解，待其冷却到室温后用于包埋细胞

B．进行包埋时，用于悬浮细胞的CaCl2溶液浓度要适宜

C．注射器（或滴管）出口应尽量贴近液面以保证凝胶珠成为球状

D．包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性

2．（2018.江苏卷.21）（多选）下列关于加酶洗衣粉的叙述，错误的是

A．洗衣粉中添加的酶通常是由微生物发酵生产而来

B．洗衣粉中的蛋白酶通常会将添加的其他酶迅速分解

C．在50℃热水中用加酶洗衣粉洗衣时，其中的酶会迅速失活

D．加酶洗衣粉受潮后重新晾干保存，不会影响其中酶的活性

3.（2017.江苏卷.12）固定化单宁酶应用于茶饮料加工，可消除其中的苦涩味。下列有关叙述正确的是

A．在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白

B．化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小

C．温度、pH 和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性

D．酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分

4.（2017.江苏卷.17）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，结果如下图。由图中实验结果能直接得

出的结论是

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

5.（2017.江苏卷.20）下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是

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

6.（2016.江苏卷.21）（多选）为了使牛仔裤呈现“穿旧”效果，在工业洗衣机中用酶洗代替传统的浮石擦洗，是目前重要的生产手段（工艺流程见下图）。下列叙述中错误的是

A．纤维素酶在仿旧中的作用机理与其在洗衣粉中去污的机理相似

B．在上述工艺中，为重复使用纤维素酶，可选用适当的包埋剂固定化酶

C．在上述工艺中，通过调节温度、酸碱度、处理时间可控制仿旧颜色的深浅

D．纤维素酶催化葡萄糖残基间磷酸二酯键的水解分解纤维素

7.（2016.江苏卷.25）（多选）漆酶属于木质降解酶类，在环境修复、农业生产等领域有着广泛用途。下图是分离、纯化和保存漆酶菌株的过程，相关叙述正确的是

A．生活污水中含有大量微生物，是分离产漆酶菌株的首选样品

B．筛选培养基中需要加入漆酶的底物，通过菌落特征挑出产漆酶的菌落

C．在涂布平板上长出的菌落，在通过划线进一步纯化

D．斜面培养基中含有大量营养物，可在常温下长期保存菌株

8.（2015·江苏卷.11）下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述,错误的是（ ）

A. 固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用

B. 溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素

C. 固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物

D. 凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合

9.（2015.上海卷.7）利用枯草杆菌生产分泌性中性蛋白酶，以下符合该酶分离纯化的正确流程是

①制成酶制剂 ②发酵液过滤

③冷冻干燥 ④层析法提纯蛋白酶

A．③①④② B．②④③①

C．③④②① D．②④①③

10.（2014上海卷.53-57）（六）分析有关微生物的资料，回答问题并完善实验设计方案。（10分）

脂肪酶具有广泛的应用前景。为获得高产脂肪酶的菌株，并将之用于产业化，进行如下的系列实验。

①欲分离筛选出能分泌脂肪酶的细菌，应选择下列固体培养基（仅列出了碳氮源）中的______。

A．蛋白胨、柠檬酸铁铵 B．橄榄油、硫酸铵

C．乳糖、酵母膏 D．葡萄糖、蛋白胨

②进一步调查适合于产脂肪酶菌株生长的碳氮源。根据表2的实验数据，选择理想的碳源为_________。

③补全表3中的实验方案，以确定所选碳源的最佳浓度（设浓度梯度的差值为0.2%）。

④利用相似方法探得理想氮源的最佳浓度，再进一步确定碳氮源浓度的最佳组合。以a和b分别代表碳源和氮源的浓度，假设酶活a1＞a2＞a3；b2＞b3＞b4，据此形成下列四种方案，其中最佳的是 。

方案一：a1和b2组合。

方案二：将每一种a的浓度分别与b2、b3、b4组合，根据酶活取其中的最佳组合。

方案三：a1和b2组合，a2和b3组合，根据酶活取其中的最佳组合。

方案四：a1分别与每种氮源浓度组合，b2分别与每种碳源浓度组合，根据酶活取其中的最佳组合。

⑤如果脂肪酶的产业化需要其活性在固定化处理时不受损失，且在多次重复使用后仍能维持稳定的酶活，则应选择图17中的_________固定化工艺。

11．（2013.江苏.6）下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是

A．可用包埋法制备固定化酵母细胞

B．反应产物对固定化酶的活性没有影响

C．葡萄糖异构酶固定前后专一性不同

D．固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应

二、填空题

1．（2015.海南卷.30）[生物－选修1：生物技术实践]（15分）

生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁率。回答下列相关问题：

（1）某同学用三种不同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、D4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 。

2．（2016.海南卷.30） [选修1——生物技术实践]（15分）

回答下列问题：

（1）蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常，用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，不应该使用开水，原因是 。若要去除衣服上的血渍，应选择含有 （填“蛋白酶甲”、“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”）的碱性洗衣粉，理由是 。

（2）某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同学的做法（填“合理”或“不合理”），理由是 。

（3）已知溶液的pH可以影响酶的活性，请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中 （填“羧基和氨基”、“氨基和甲基”、“羧基和甲基”或“甲基和甲基”）等基团的解离状态。

3．（2007.山东卷.34）（8分）[生物—生物技术实践]

乙醇等“绿色能源”的开发备受世界关注。利用玉米秸杆生产燃料酒精的大致流程为：

（1）玉米秸杆经预处理后，应该选用 酶进行水解，使之转化为发酵所需的葡萄糖。

（2）从以下哪些微生物中可以提取上述酶？ （多选）

A．酿制果醋的醋酸菌 B.生长在腐木上的霉菌

C．制作酸奶的乳酸菌 D.生产味精的谷氨酸棒状杆菌

（3）若从土壤中分离产生这种酶的微生物，所需要的培养基为 （按功能分），培养基中的碳源为 。

（4）从生物体提取出的酶首先要检测 ，以便更好地将酶用于生产实践。在生产糖液的过程中，为了使酶能够被反复利用，可采用 技术。

（5）发酵阶段需要的菌种是，在产生酒精时要控制的必要条件是 。

4．（2007.广东卷.40） [生物技术实践]（15分）

为了实现燃料供应来源多样化，发展长期替代化石燃料的产品如燃料酒精、生物柴油、沼气等已经列入我国未来10年的发展计划。

广东省是我国甘蔗主产区之一。甘蔗是一种高光效的C3植物，单位面积产量很高，种植面积日益扩大， 目前已成为南方地区燃料酒精生产的重要原料。利用甘蔗生产燃料酒精的一般工艺流程为：甘蔗→榨汁（蔗糖）→酵母发酵→蒸馏→成品（燃料酒精）。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）简述甘蔗大规模快速繁殖技术的过程。

（2）具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种，对野生酵母菌进行诱变后通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌，诱变及筛选过程如下：

步骤1：野生菌液体培养一段时间后接受紫外线照射诱变处理。

步骤2：制备选择培养基。在基本培养基的基础上，注意 和 ，加琼脂后灭菌，制成固体平板。

步骤3：将紫外照射后的菌液稀释涂布平板。

步骤4：根据 筛选出突变菌。

（3）上述步骤2、3和4的依据分别是

。

（4）利用获得的突变菌和蔗汁进行酒精发酵实验，除了将培养基灭菌、保持空间洁净外，发酵过程中防止外来杂菌入侵还有哪些可行方法?（列举两种）

（5）甘蔗榨汁以后还有大量的蔗渣废弃物，主要成分为木质素、纤维素和半纤维素，但是酵母菌无法直接利用，原因是其 。请提出解决该问题的方法。（列举两种方法）

（6）突变菌往往带有一些特殊的基因。在获得这些基因的过程中，PCR技术相当重要。PCR扩增反应中加入引物和DNA聚合酶的作用分别是什么?（该题学选3同学作答）

5．（2009.广东卷.38）（10分）生物技术实践

（1）商品化植酸酶主要来自微生物。在产酶菌株筛选过程中，常在基本培养基中添加不溶于水的植酸钙制成固体平板，植酸钙被植酸酶分解后可在平板上产生 ，可根据其大小选择目的菌株，所得菌株需要进一步测定植酸酶活性。活性测定可以植酸钠作为底物，活性可用一定条件下单位时间的 表示。

（2）利用上述所得菌株制备植酸酶的流程如下图：

Ⅰ中的主要成分为 ；Ⅱ中包含植酸酶等多种蛋白质。请写出一种纯化得到植酸酶的方法及其依据。

（3）为建设基因工程菌，可用PCR等技术从上述菌株中克隆植酸酶基因。PCR反应包含多次循环，每次循环包括三步： 。反应过程中打开模板DNA双链的方法是 。

（4）除植酸酶外，微生物还能应用在哪些酶的生产中？ （至少写两种）

6．（2015.山东卷.35）（12分）[生物—生物技术实践]

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。

7．（2016.江苏卷.29）（9分）

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试验，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，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24h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24~48h间Zn2+浓度下降速度较快的主要原因是 ；72~96h间Zn2+浓度下降速度较慢的原因有 。