酶的研究与应用+蛋白质的提取和分离练习题(教师)

一、酶的研究与应用

1．（2015春?沭阳县期中）如下是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：

酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞

（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，一般是将干酵母放在蒸馏水中进行活化．活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时体积会增大．

（2）影响实验成败的关键步骤是配制海藻酸钠溶液．

（3）如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目少．

（4）观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明海藻酸钠浓度偏高，制作失败．

（5）固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是细胞个体大，不易从包埋材料中漏出．

（6）该实验中CaCl2溶液的作用是使胶体聚沉．

（7）将海藻酸钠与酵母细胞混合时要等海藻酸钠冷却至室温，再加入活化的酵母细胞．2．（2015春?雨城区校级月考）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果汁率。为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如下实验：

①将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在100C水浴中恒温处理10min（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℃水浴恒温处理10min（如图B）。

③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量（如图C）。

（1）果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中的果胶水解。

（2）实验结果表明，在上述8组实验中，当温度为40℃时果汁量最多，此时果胶酶的活性最高。当温度再升高时，果汁量降低，说明酶活性降低。

（3）实验步骤①的目的是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。实验操作中，如果不经过步骤①的处理，直接将果胶酶和苹果泥混合，是否可以？

请解释原因。

3．（2018?未央区校级模拟）果胶酶能分解果胶等物质，可以用来澄清果蔬饮料，在食品加工业中有着广泛的应用．回答下列问题：

（1）果胶酶是分解果胶的酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶．食品工业中之所以使用果胶酶澄清果蔬饮料，是因为果胶酶能破坏植物的细胞壁结构．

（2）微生物是生产果胶酶的优良生物资源．分离和筛选能产生果胶酶的微生物，使用的培养基应该以果胶为唯一碳源；为了纯化该生物，需要在固体（填“固体”或“液体”）培养基上接种菌种，最常用的接种方法有平板划线法或稀释涂布平板法．

（3）在榨汁果汁前，要将果胶酶和果泥混匀保温，目的是提高出汁率；过滤后要用果胶酶处理果汁，目的是使果汁变澄清．

（1）霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂．某科研小组为了筛选出果胶酶的高产菌株，进行了相关实验．

第一步：取样．如果你是该小组的成员，你最好从果园中的土壤或腐烂的水果中去取样分离产果胶酶的菌株．

第二步：制备培养基．筛选果胶酶高产菌株的培养基，主要营养成分有：水、果胶、硝酸钾、高碘酸（果胶的降解产物可以溶于高碘酸而在培养基上形成透明圈）等．在该配方中，硝酸钾是微生物需要的氮源和无机盐．为了便于分离纯化目的菌株，培养基中除了加入上述物质外，还必须加入琼脂．培养基灭菌采用的最适方法是高压蒸汽灭菌法．第三步：培养及筛选．培养基上接种后，在300C恒温箱中培养48h，挑选出周围形成透明圈最大的菌落作为生产果胶酶的菌种．从筛选出的微生物中分离提取的果胶酶通常需要检测酶的活性，以确定其应用价值．

（2）在利用筛选出的霉菌进行生产时，科研人员发现影响果胶酶生产的因素很多，并且它们之间还可能相互影响．他们首先研究了温度对酶产量的影响，实验结果如图甲，然后又分别研究了碳源、氮源浓度（各五个水平）对生产的影响，得到图乙和丙．

①科研人员在研究碳源浓度对酶产量的影响时，应设定的培养温度是30℃，如果将温度

控制在5．C，能否到的图乙所示图象：不能，原因是温度太低导致酶的活性过低．②在生产中他们根据上述研究结果，将各个变量都设定为最适条件，却发现酶的产量不是

最高的，要想继续探究最佳的培养条件，他们该如何进一步进行实验：将各种影响因素的不同水平逐一组合，依次实验

．

5．（2010?浙江）“生物技术实践”模块

请在标有序号的空白处填空，并将序号及相应答案写在答题纸上。某同学进行苹果汁制作实验，工艺如图所示。

（1）图中用KMnO4的溶液浸泡苹果的目的是①消毒。黑曲霉提取液中含有的②果胶酶可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过③吸附方式将酶固定化，酶被固定在用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去④未被固定的酶等。

（2）实验中，操作流程A和B的先后顺序为⑤AB 。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流

速调节阀是⑥阀1 。要测定从固定化柱流出的苹果汁中式否还有果胶，可取一定量的果汁与等量的⑦乙醇混合，如果出现⑧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⑨慢。

（3）试验后，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⑩重复使用。

6．（2014?南通二模）为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如图．请回答：

（1）与利用游离酵母生产啤酒相比，利用固定化酵母的优点有可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等．

（2）本实验结果表明，随氯化钙浓度中增大，凝胶珠机械强度增大，完整率增加．（3）结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为 2.0mol/L ．当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度升高，酒精度下降，发酵受到影响，原因是凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部．

（4）用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞，溶解海藻酸钠时最好采用小火间断加热的方法，以防发生焦糊．溶化好的海藻酸钠溶液应冷却至室温后，再与已活化的酵母细胞充分混合．若海藻酸钠浓度过低，会导致酵母细胞从颗粒中漏出，固定效果大大降低．16．（2014春?盐城期末）为了进一步增强洗衣粉对血渍、奶渍、油污、土豆泥等衣物上常见污垢的去除能力，洗衣粉中常常会添加各种酶类．请回答有关问题：

（1）根据衣物上常见的污垢，加酶洗衣粉中添加的酶类有碱性蛋白酶、（碱性）脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶．

（2）碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的多肽（氨基酸）．（3）图为加酶洗衣粉的包装袋上的产品说明，根据你所学习的有关知识，解释注意事项③的原因：酶的催化受温度影响，30～50℃是洗衣粉中的酶适宜温度范围

①该实验设计体现了单一变量、对照原则原则．

②若1号实验组，洗净所需时间接近7分钟，请分析最可能的原因洗衣粉中酶变性或失

效．

（5）添加蛋白酶的加酶洗衣粉不适宜洗涤下列哪些衣料②④

①棉织品②毛织品③腈纶织品④蚕丝织品⑤涤纶织

品⑥锦纶织品．

二、血红蛋白的提取和分离

1．（2013秋?锦江区校级期中）随着人类基因组计划的进展以及多种生物基因测序工作的完成，人类跨入了蛋白质时代．对蛋白质进行研究和应用，首先需要获得高纯度的蛋白质．请回答下列问题：

（1）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．

（2）如果要从红细胞中分离出血红蛋白，实验前取新鲜血液时要在采血容器中预先加入柠檬酸钠溶液，这样做的目的是防止血液凝固．

（3）血红蛋白的提取又可以细分为：红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液和透析．其中分离血红蛋白溶液时需要用分液漏斗（仪器）分出下层红色透明液体．

（4）凝胶色谱法：也称做分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法．在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动快．（5）SDS﹣聚丙烯酰胺凝胶电泳消除了净电荷对迁移率的影响，使电泳迁移率完全取决

于分子的大小．经SDS﹣聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定

（6）粗分离中透析的目的是去除相对分子质量较小的杂质

（7）装填凝胶色谱柱时，要注意色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现有气泡，凝胶色谱柱必须重新装填．色谱柱制作成功的标志是红色区带均匀一致地移动．2．（2014?市中区校级模拟）血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O

2和部分CO2

（1）将实验流程补充完整：A为血红蛋白的释放，B为样品的加入和洗脱．凝胶色谱法的基本原理是根据而达到蛋白质分离的有效

（2）洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白（血浆蛋白），洗涤次数过少，无法除去；离心速度过高和时间过长会使一同沉淀．达不到分离的效果．洗涤干净的标志是．释放血红蛋白的过程中起作用的是蒸馏水和甲苯

（3）在洗脱过程中加入物质的量浓度为20mmol/L的磷酸缓冲液（pH为7.0）的目的是准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的pH和体内的一致．如果红色区带，说明色谱

（4）图为填充的凝胶色谱柱，据图回答以下问题：

①自己制作凝胶色谱柱时，在色谱柱底部d位置相当于多孔板的结构由尼龙网和尼龙纱

替代．

②装填凝胶色谱柱时，色谱柱内不能有气泡存在，原因是气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗

脱次序，降低分离效果．

③洗脱用的液体应尽量与浸泡凝胶所用的液体相同（填“相同”或“不同”），洗脱时，

对洗脱液的流速要求是保持稳定．

3．（2012春?滁州校级期中）红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成，血红蛋白的主要功能是携带O2或CO2，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．请回答下列有关问题：

（1）血红蛋白的提取和分离一般可分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度

鉴定．

（2）实验前取新鲜的血液，要切记在采血容器中预先加入柠檬酸钠，取血回来，马上进行离心，收集血红蛋白溶液．

①加入柠檬酸钠的目的是防止血液的凝固

②以上所述的过程即是样品处理，它包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血

红蛋白溶液、透析．

（3）收集的血红蛋白溶液在透析袋中可以经过透析，这就是样品的粗分离．

①透析的目的是去除样品中分子量较小的杂质蛋白②透析的原理是透析袋能使小分

子自由进出，而将大分子保留在袋内

（4）然后通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，最后经SDS﹣聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定．样品纯化的目的是通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去．（5）电泳利用了待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、形状的不同的不同，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．4．（2017秋?临川区校级月考）如图表示血红蛋白提取和分离实验的部分装置或操作方法，请回答下列问题：

（1）血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要成分，我们通常选用猪、牛、羊等动物的血液进行实验，实验前取新鲜的血液，要切记在采血容器中预先加入柠檬酸钠，加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固．

（2）如图甲表示透析（粗分离）过程，该操作目的是去除样品中分子量（大或小）分子量较小的杂质．

（3）如图乙，往色谱柱中加样的正确操作顺序是②③④①（用序号表示）．在进行④操作前，应该等样品完全进入凝胶层，且要关闭（填“打开”或“关闭”）下端出口．（4）如图丙，a、b均为蛋白质分子，其中先从层析柱中洗脱出来的是 a ，原因是a 相对分子质量较大，无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快．

5．（2017秋?天心区校级月考）图甲、乙表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请回答下列问题：

（1）血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有运输功能。

（2）甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是磷酸缓冲液；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（粗分离），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。

（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5mL收集一管，连续收集。

（5）血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：样品处理、粗分离纯化、纯度鉴定。其中样品处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、

收集血红蛋白溶液。

6．（2014?坡头区校级模拟）红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的．血红蛋白的主要功能是携带O2或CO2．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．请回答下列有关问题．

（1）血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定．

（2）实验前取新鲜的血液，要切记在采血容器中预先加入柠檬酸钠，取血回来，马上进行离心，收集血红蛋白溶液．

①加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固．

②以上所述的过程即是样品处理，它包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、收集血

红蛋白溶液．

（3）收集的血红蛋白溶液在透析袋中可以经过透析，这就是样品的粗分离．

①透析的目的是去除分子质量较小的杂质；

②透析的原理是透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内．

（4）然后通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，最后经SDS﹣聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定．

①样品纯化的目的是通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去．

②血红蛋白有什么特点？血红蛋白呈红色．

这一特点对进行蛋白质的分离有什么意义？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．7．（2016?成都校级二模）根据现代生物技术的相关知识，回答下列问题：

（1）我们在用苹果泥作原料探究果胶酶催化反应的最适条件和最适用量时，通过来确定最适值的思想方法是不变的．此类实验的观测指标可以是果汁的澄清度、果汁的体积．用葡萄制做的果酒酒味纯正，放置一段时间后，发现果酒带有明显的酸味，原因是密封不严，醋酸菌进行有氧呼吸，将果酒转变成果醋．果酒发酵结束后，为方便后续使用，可将菌液转移到甘油中，与之充分混匀后，放在﹣20 ℃的冷冻箱中保存．（2）对分离的能分解尿素的细菌进行鉴定，在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红，培养后如果PH升高，指示剂将变红，因为细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，使培养基碱性增强．

（3）已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，其分子大小、所带电荷的性质和数量情况如图所示．

①将样品装入透析袋中透析12h，若分子乙保留在袋内，则分子丙和丁也保留在袋内．

②若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子丙移动速度最快．

③若将样品以2 000r/min的速度离心10min，分子戊存在于沉淀中，则分子甲可能不

存在于沉淀中．

（4）提取胡萝卜素常用有机溶剂萃取的方法，萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和用量，同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响．将提取的胡萝卜素粗品用纸层析法进行鉴定，鉴定过程中需用胡萝卜素标准样品作为对照．