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第 35 讲 酶的研究与应用
内容考情——知考向 核心素养——提考能
理解果胶酶在生产上的应
科学思
内容要求 用；运用比较法理解记忆固
维
定化酶和固定化细胞的内容
科学探
近三年考情 2020·全国卷Ⅱ(38) 探究影响果胶酶活性的因素
究
考点一 酶在果汁生产中的应用
1.果胶酶在果汁生产中的作用
(1)果胶
(2)果胶酶
(3)酶的活性及其影响因素
①酶的活性
②影响酶活性的因素通常有 温度、 pH 和酶的抑制剂等。
2.探究影响果胶酶活性的因素(温度或pH)的实验
(1)实验原则：遵循单一变量原则、对照原则，严格控制无关变量，尽量减少无
关变量对实验结果的影响。
(2)实验原理：果胶酶的活性受温度、pH和酶抑制剂的影响，在最适温度或 pH
时，活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶活性的大小成正比。(3)分析：该实验的自变量是温度或pH，因变量是酶的活性，检测因变量是通过
测定果汁的体积或比较果汁的澄清度来实现的。
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，避免了苹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，是如何
设置的？
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。
(2015·海南卷，30)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的活性的平均值并进
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_________________________________________________。
答案 (1)探究不同来源果胶酶的活性 (2)温度梯度设置不合理 温度范围设置
不合理 (3)不能 E组没有加入等量的缓冲液，违背了单一变量原则
解析 (1)由题意可知三组实验的果胶酶来源不同，其他条件相同，最后测定是
各组的出汁量，所以实验的单因子变量为不同来源的果胶酶，因变量为果泥的
出汁量，即本实验的目的是探究不同来源果胶酶的活性。
(2)由题意可知设置的温度为 0 ℃、5 ℃、10 ℃、40 ℃，而探究酶的最适温度
应该设置相等的温度梯度；设置的温度范围过于狭窄，缺少高温组，很可能40
℃还没有达到最适温度。
(3)由题意可知，A、B、C、D四组中均加入了等量的缓冲液和不同量的同种果
胶酶，添加蒸馏水达到相同体积，E组果胶酶的量为0，且直接添加蒸馏水达到相同体积，未加入等量的缓冲液，实验中没有遵循单一变量原则，所以 E组的
设计不能达到目的。
考点二 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
3.对加酶洗衣粉洗涤效果的探究方法
(1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：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。
(2)加酶洗衣粉洗涤效果的探究方法：实验设计遵循的原则是对照原则和单一变
量原则，其变量分析如图。注 在设计实验时，除实验自变量可改变外，其他变量应在实验中保持适宜且
相同。
1.使用加酶洗衣粉时宜用开水、温水还是凉水浸泡？
提示 酶的催化作用需要适宜的温度，用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时
间，加快洗涤。
2.某同学打算用丝绸作实验材料探讨含蛋白酶洗衣粉的洗涤效果，合适吗？为
什么？
提示 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。(2021·广深珠三校联考)为筛选蛋白酶产量高的枯草芽孢杆菌(需氧细菌)菌株，
分别将浸过不同菌株(a～e)的提取液及无菌水(f)的无菌圆纸片置于平板培养基表
面，在37 ℃恒温箱中放置2～3天，结果如图1。
(1)在筛选枯草芽孢杆菌蛋白酶高产菌株时，培养基的营养成分应包括水、无机
盐、生长因子、葡萄糖、________等。
(2)a～e中对蛋白质降解效率最高的菌株是________(用字母回答)，判断依据是
___________________________________________________。
(3)利用凝胶色谱法分离提取到的部分蛋白质时，等样品完全进入凝胶层后，加
入 pH 为 7.0、浓度为 20 mmol/L 的________进行洗脱，先洗脱出来的是
________________的蛋白质。
(4)某研究小组为了检验标有含该蛋白酶的加酶洗衣粉质量，设计了如图2所示
实验。如果实验结果是________________________________________，则说明
该洗衣粉中含有蛋白酶。若用该实验来判断此酶活性大小可通过观察
________________________________实现。
答案 (1)蛋白质(酪蛋白) (2)a a周围的透明圈最大
(3)磷酸缓冲液 相对分子质量较大 (4)A组胶片上的蛋白膜消失，B组胶片上
的蛋白膜未消失 胶片上的蛋白膜消失所需时间的长短(相同时间内蛋白膜消失
的面积)
解析 (1)据题干信息可知，实验中需要筛选的是蛋白酶产量高的枯草芽孢杆菌，因此需在培养基中添加蛋白质。(2)分析图1可知，高浓度的蛋白质会导致培养
基不透明，菌株产生的蛋白酶可分解培养基中的蛋白质，在菌落周围会形成透
明圈，产生的透明圈越大的菌落降解蛋白质的效率越高，故 a～e中对蛋白质降
解效率最高的菌株是 a。(3)用凝胶色谱法分离提取到的蛋白质时，等样品完全
进入凝胶层后，加入pH为7.0、浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液进行洗脱，由
于相对分子质量较大的蛋白质在凝胶色谱柱中通过的路程较短，因此最先被洗
脱出来。(4)据图2可知，A、B两组中均加入了洗衣粉溶液和涂上蛋白膜的胶
片，而B组中的洗衣粉溶液被煮沸过，由于高温条件可使洗衣粉中的酶失活，
故B组胶片上的蛋白膜不消失，而A组胶片上的蛋白膜消失。可以根据胶片上
的蛋白膜消失所需时间的长短判断酶活性的大小。
考点三 固定化酶和固定化细胞
1.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介质上，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，又叫做固定化活细胞或固定化增殖细胞。(3)固定技术
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方法比较
2.制备固定化酵母细胞及用固定化酵母细胞发酵
提醒 (1)加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一个环节。溶化海藻酸钠时采
用小火或间断加热法，防止海藻酸钠焦糊；(2)如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，则形成的凝胶
珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验结果；
(3)刚形成的凝胶珠应在CaCl 溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定结构；
2
(4)细胞的固定化要在严格无菌条件下进行。对制备的海藻酸钠溶液、CaCl 溶
2
液以及注射器等器材进行严格灭菌。
3.固定化酶和固定化细胞的比较
(2020·全国卷Ⅱ，37)[生物——选修1：生物技术实践]
研究人员从海底微生物中分离到一种在低温下有催化活性的α－淀粉酶A3，并
对其进行了研究。回答下列问题：
(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时，既可检测淀粉的减少，检测应采用的试
剂是________，也可采用斐林试剂检测________的增加。(2)在A3的分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度，通常会在凝胶
中添加SDS，SDS的作用是__________________________________________
和_______________________________________。
(3)本实验中，研究人员在确定A3的最适pH时使用了三种组分不同的缓冲系统，
结果如图所示。某同学据图判断，缓冲系统的组分对酶活性有影响，其判断依
据是_____________________________________________________。
(4) 在 制 备 A3 的 固 定 化 酶 时 ， 一 般 不 宜 采 用 包 埋 法 ， 原 因 是
_______________________________________________(答出1点即可)。
答案 (1)碘液 还原糖(或葡萄糖) (2)消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响
使蛋白质发生变性 (3)在pH相同时，不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活
性不同 (4)酶分子体积小，容易从包埋材料中漏出
解析 (1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时，既可依据淀粉遇碘液变蓝的原理
来检测底物淀粉的减少，也可以采用斐林试剂检测其水解产物还原糖的增加。
(2)在蛋白质分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度，通常在凝胶中
添加SDS，SDS不仅能消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响，还能使蛋白质
发生变性，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。(3)据题图分析可知，在 pH
相同时，不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同，因此可判断，缓冲系
统的组分对酶活性有影响。(4)在制备固定化酶时，一般采用物理吸附法或化学结合法，不宜采用包埋法，因为酶分子体积小，容易从包埋材料中漏出。
考点四 血红蛋白的提取与分离
1.蛋白质的分离
(1)原理
蛋白质各种特征的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解
度、吸附性质和对其他分子的亲和力等，可以用来分离不同种类的蛋白质。
(2)常用分离方法：凝胶色谱法和电泳法。
①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。
②电泳法：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。
在一定的pH下，多肽、核酸等生物大分子的可解离基团会带上正电或负电。
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移动。常用的
电泳方法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。
2.血红蛋白的提取和分离过程注意 血红蛋白的提取与分离实验操作中的关键点
(1)洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，洗涤次数不能过少；离心时转速要低，时
间要短，否则白细胞等会一同沉淀，达不到分离效果；
(2)红细胞中依次加入蒸馏水和甲苯的作用：加入蒸馏水的目的是使红细胞吸水
涨破；加入甲苯的目的是溶解细胞膜，从而使血红蛋白释放出来；
(3)为了加快干凝胶的膨胀，可将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴加热，通常只需
1～2 h，这样可除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气；
(4)在色谱柱中装填凝胶时要尽量紧密，以降低凝胶颗粒之间的空隙。且在装填胶柱时不得有气泡存在，因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分
离效果。
1.如图所示装置可用于血红蛋白提取、分离的哪种过程？其原理是什么？烧杯
内a溶液是蒸馏水吗？
提示 该装置为透析装置，由于透析袋是用硝酸纤维素制成的，小分子可自由
进出，而大分子保留在袋内，故可用于除去小分子杂质。烧杯中的a溶液应为
20 (mmol·L－1)的磷酸缓冲液，不可使用蒸馏水。
2.红细胞为何适于作蛋白质分离的材料？
提示 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。
(2021·重庆市调研)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 和部分CO 的运输。根据血红蛋白的提取和分离流程图，请回答下列
2 2
问题：(1)凝胶色谱法中所用的凝胶大多数是由____________等多糖类化合物构成的微
小多孔球体。
(2)将实验流程补充完整：A为________________，B为________________。
(3)洗涤红细胞次数过少会影响分离效果的原因是________________________。
(4)在装填色谱柱时不能有气泡存在，因为________________________________，
降低分离效果；如果________________________________，说明色谱柱制作成
功。
(5)SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中，SDS能与各种蛋白质结合形成蛋白质—SDS
复合物，由于SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因此
掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别，从而使电泳的迁移率完全取决于________。
答案 (1)葡聚糖或琼脂糖 (2)血红蛋白的释放 凝胶色谱柱的装填 (3)无法除
去血浆蛋白 (4)气泡会扰乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序 红色区带均匀一致地
移动 (5)分子的大小
解析 (1)凝胶色谱法中所用的凝胶大多数是由葡聚糖或琼脂糖等多糖类化合物
构成的微小多孔球体。(2)血红蛋白的提取和分离流程：红细胞的洗涤→血红蛋
白的释放→分离血红蛋白溶液→透析→凝胶色谱柱的制作→凝胶色谱柱的装填
→样品的加入和洗脱。可见，A表示血红蛋白的释放，B表示凝胶色谱柱的装
填。(3)洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，以利于后续步骤的分离纯化，洗涤次
数过少，无法去除血浆蛋白会影响分离效果。(4)由于气泡会扰乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果，因此在装填凝胶色谱柱时，不得有气泡产生。
在蛋白质分离过程中，如果红色区带均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功。
(5) SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中，SDS能与各种蛋白质结合形成蛋白质—SDS
复合物，由于SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因此
掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别，从而使电泳的迁移率完全取决于分子的大
小。
重温真题 经典再现
1.(2020·浙江7月选考，29节选)回答与柑橘加工与再利用有关的问题：
(1)柑橘果实经挤压获得果汁后，需用果胶酶处理，主要目的是提高果汁的
________。为确定果胶酶的处理效果，对分别加入不同浓度果胶酶的果汁样品，
可采用3种方法进行实验：①取各处理样品，添加相同体积的________，沉淀
生成量较少的处理效果好。②对不同处理进行离心，用比色计对上清液进行测
定，OD值________的处理效果好。③对不同处理进行________，记录相同体
积果汁通过的时间，时间较短的处理效果好。
(2)加工后的柑橘残渣含有有抑菌作用的香精油及较多的果胶等。为筛选生长不
被香精油抑制且能高效利用果胶的细菌，从腐烂残渣中分离得到若干菌株，分
别用无菌水配制成________，再均匀涂布在LB固体培养基上。配制适宜浓度
的香精油，浸润大小适宜并已________的圆形滤纸片若干，再贴在上述培养基
上。培养一段时间后，测量滤纸片周围抑制菌体生长形成的透明圈的直径大小。
从直径________的菌株中取菌接种到含有适量果胶的液体培养基试管中培养，
若有果胶酶产生，摇晃试管并观察，与接种前相比，液体培养基的________下降。
答案 (1)澄清度 95%乙醇 较小 抽滤
(2)细菌悬液 灭菌 较小 黏性
解析 (1)果胶酶能使果胶水解，提高出汁率和澄清度。可利用果胶不溶于乙醇
的特性，向果汁中加入95%的乙醇，观察沉淀的生成量以确定果胶酶的处理效
果；也可利用光电比色计测OD值来判断果胶的残留量，OD值越小说明果胶的
残留量越少，果汁澄清度越高；另外，也可采用对不同处理进行抽滤的方法，
记录相同体积果汁通过的时间，时间较短的处理效果好，抽滤时要控制过滤压
力，使过滤压力这一无关变量保持相同且适宜。(2)由题意可知要筛选的对象为
耐香精油又能分泌果胶酶的细菌，首先要对菌株进行分离。将若干菌株分别用
无菌水配制成细菌悬液，再均匀涂布到LB固体培养基上后，利用抑菌圈法筛
选耐香精油的细菌，透明圈直径越小说明相应菌株对香精油的耐受性越好；果
胶有使细胞黏合在一起的作用，若果胶含量下降，则液体培养基的黏性降低。
2.(2016·江苏单科，29)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___________________________________，
CaCl 的作用是____________________________________________。
2
(2)为洗去凝胶球上残余的 CaCl 和其他污染物，并保持绿球藻活性，宜采用
2
________洗涤。图1中1.0%海藻酸钠组培养24 h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________的海藻酸
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24～48 h间Zn2＋浓度下降速度较快的
主要原因是______________________________________；
72～96 h间Zn2＋浓度下降速度较慢的原因有____________________________。
答案 (1)包埋绿球藻(包埋剂) 与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂) (2)培养
液(生理盐水) 海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大) (3)2.0%
(4)凝胶球吸附Zn2＋ 绿球藻生长(增殖)速度快 绿球藻生长(增殖)速度减慢，
溶液中Zn2＋浓度较低
解析 (1)海藻酸钠溶液在CaCl 溶液中形成凝胶球，包埋绿球藻。(2)可采用培
2
养液或生理盐水洗去凝胶球上残余的CaCl 和其他污染物，并保持绿球藻活性。
2
溶液呈绿色，说明固定化的绿球藻数量少，原因是海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔
径过大)。(3)根据图1可知，浓度为2.0%的海藻酸钠制备的凝胶球最有利于绿
球藻的繁殖。(4)空白凝胶球容易吸附Zn2＋，导致溶液中Zn2＋浓度下降；根据图1和图2分析，固定化藻的实验组24～48 h间绿球藻数量增加最快(处于“S”型
曲线的K/2值处)，导致Zn2＋浓度下降速度较快，72～96 h间绿球藻数量基本不
再增加。
3.[2019·4月浙江选考，32(一)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，还有_______________________________。
(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进行的
纯化接种技术是_________________________________________。
(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____________________。果汁生产中的残渣果皮等用于果胶生产，通
常将其提取液浓缩后再加入________使之形成絮状物，然后通过离心、真空干
燥等步骤获得果胶制品。
(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、作用时间等因素外，还需考虑的主要有
________________和________________。
答案 (1)腐烂的水果中含产果胶酶的微生物较多
(2)平板划线法
(3)水果组织软化疏松及细胞受损 95%乙醇
(4)提高果胶酶的稳定性 固定化的方法 固定化所用的介质
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，还有腐烂的水果中含产果胶酶的微生物较多。(2)对微生物悬液通过
平板划线法可获得单菌落。(3)果胶能将植物细胞粘合在一起，果胶酶水解果胶可以使水果组织软化疏松及细胞受损。果胶不溶于乙醇，所以将其提取液浓缩
后再加入95%乙醇使之形成絮状物，然后通过离心、真空干燥等步骤获得果胶
制品。(4)固定化酶工艺具有可提高酶的稳定性以及可连续处理等优点。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。
课后·强化训练
(时间：40分钟)
1.(2021·湖北宜昌调研)回答下列问题：
(1)固定化酶常用的方法是________、________，固定化酵母细胞最好的方法是
________ ， 固 定 化 酵 母 细 胞 时 先 要 将 酵 母 细 胞 活 化 ， 活 化 是 指
____________________________________________________。
(2)血红蛋白的提取与分离实验中，洗涤红细胞的目的是________；分离并纯化
血红蛋白的方法是________；对纯化的血红蛋白进行纯度鉴定的方法是
_________________________________________________。
(3)有位同学打算用丝绸作为实验材料，探究含有碱性蛋白酶的洗衣粉的洗涤效
果，你认为他这样选材是否合适？________(填“是”或“否”)，为什么？
。
答案 (1)物理吸附法 化学结合法(顺序可颠倒) 包埋法 让处于休眠状态的
微生物恢复正常的生活状态 (2)去除杂蛋白 凝胶色谱法 SDS—聚丙烯酰胺
凝胶电泳 (3)否 丝绸的主要成分是蛋白质，碱性蛋白酶会使蛋白质水解，损
坏丝绸解析 (1)固定化酶常用的方法是物理吸附法和化学结合法，固定化细胞时一般
用包埋法。固定化酵母细胞时先要将酵母细胞活化，活化是指让处于休眠状态
的微生物恢复正常的生活状态。(2)洗涤红细胞所用的试剂是生理盐水，洗涤的
目的是去除杂蛋白，以利于后续步骤的分离纯化。分离并纯化血红蛋白可用凝
胶色谱(或分配色谱)法，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。对蛋白质进行纯度鉴定时，常用的方法是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电
泳。
(3)不能用丝绸作为实验材料探究含有碱性蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果，因为丝
绸的主要成分是蛋白质，用含有碱性蛋白酶的洗衣粉洗涤会使蛋白质水解，破
坏丝绸。
2.(2021·四川南充适应性考试)如今，酶已经大规模地应用于食品、化工、轻纺、
医疗等各个领域。
(1)在酶的应用过程中人们发现了一些问题：酶容易失活；溶液中的酶很难回收，
不能再次被利用；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。现代的
________技术可解决这些问题，________技术也能解决这些问题，且该技术成
本更低，操作更容易。
(2)选择新鲜的葡萄制作葡萄汁过程中，________不仅会影响葡萄的出汁率，还
会使葡萄汁浑浊，通过使用________(填物质)，可以使制作葡萄汁变得更加容
易，也可以使浑浊的葡萄汁变得更澄清。
(3)加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，其中应用最广泛、效果最明显的是含有碱性脂肪酶和碱性蛋白酶制剂的洗衣粉。使用该类加酶洗衣粉过程中需注意
水温，因温度会影响蛋白酶或脂肪酶的活性。酶的活性是指________________。
答案 (1)固定化酶 固定化细胞 (2)果胶 果胶酶 (3)酶催化一定化学反应的
能力
解析 (1)固定化酶的优点是使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以
被反复利用等。与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本更低，操作更容
易，可以催化一系列的化学反应。固定化酶和固定化细胞技术可以解决酶容易
失活，溶液中的酶很难回收、不能再次被利用，反应后酶会混在产物中，可能
影响产品质量等问题。(2)水果榨汁时，果胶会影响出汁率和果汁澄清度，使用
果胶酶可以提高出汁率和果汁的澄清度。(3)酶的活性是指酶催化一定化学反应
的能力。
3.(2021·湖北武汉质检)草莓中因含有果胶，所以制得的果汁易出现浑浊、沉淀
等现象，影响产品的质量。某研究小组进行了果胶酶用量对草莓汁澄清度影响
的研究，其操作流程如下。
草莓→清洗→破碎→过滤→离心分离→原汁→果胶酶处理→实验分析
(1)果胶酶可以将果胶分解成可溶性的______________，使浑浊的果汁变得澄清。
为探究45 ℃时果胶酶的活性，在混合前，需对装有果胶酶和草莓原汁的试管
分别进行________处理。
(2)如图是利用配制好的固定浓度的果胶酶，以蒸馏水作为参照，测定不同酶用
量下草莓原汁的澄清度(精密仪器检测，用透光率衡量)。据图分析，在果汁生
产中，果胶酶的用量为0. 015 (mL·kg－1)比较适宜，判断的理由是
。(3)当果胶酶用量由0.07 (mL·kg－1)升至0.1 (mL·kg－1)时，透光率反而从97%下降
至87%。有研究表明：此时果汁明显变浑浊是加入的果胶酶所致。请设计实验
来验证这一结论，要求简要写出实验思路和预期结果。
答案 (1)半乳糖醛酸 45 ℃恒温 (2)此时透光率较大，果汁澄清度高，且果
胶酶的用量少 (3)实验思路：配制几组用量在 0～0.1 (mL·kg－1)范围内的果胶
酶溶液，分别测定每组的透光率。预期结果：随酶用量增加透光率下降。
解析 (1)果胶酶可以将不溶于水的果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的
果汁变得澄清。为探究 45 ℃时果胶酶的活性，在混合前，需对装有果胶酶和
草莓原汁的试管分别进行 45 ℃恒温处理，以保证底物和酶在预设的温度下混
合，反应在预设的温度下发生。(2)据图分析，在果汁生产中，果胶酶的用量为
0.015 (mL·kg－1)比较适宜，因为此时透光率较大，果汁澄清度高，且果胶酶的
用量少，可降低成本。(3)当果胶酶用量由0.07 (mL·kg－1)升至0.1 (mL·kg－1)时，
透光率反而从97%下降至87%，若要设计实验验证此时果汁明显变浑浊是加入
的果胶酶所致，可通过设计实验来验证。实验思路：配制几组用量在 0～0.1
(mL·kg－1)范围内的果胶酶溶液，分别测定每组的透光率。预期结果：随果胶酶用量增加透光率下降。
4.(2021·贵州适应性测试)山楂果浆黏度大，含有丰富的果胶。为提高山楂汁的
产量，某兴趣小组欲从土壤中分离产果胶酶的微生物，并探究温度对果胶酶活
性的影响，进行了下列实验。回答下列问题：
(1)若要分离产果胶酶的菌株，需要配制以________为唯一碳源的培养基，用该
培养基能分离出目的菌株的原因是 。
(2)将从果园采集的土壤放入适量的无菌水中，振荡混匀制成土壤悬液，备用。
①为获得均匀分布的单菌落，先将土壤悬液进行________处理，然后将处理后
的土壤悬液接种于________(填“固体”或“液体”)培养基上。该方法也可用
于测定产果胶酶菌的数量，但测定的菌体数量通常比实际值________。
②增加对照组可提高实验结果的可靠性，对照组的设置为 。
(3)为探究不同温度对果胶酶活性的影响，某兴趣小组进行了如下实验。
实验步骤：
①在甲、乙两支试管中分别加入5 mL山楂泥、2 mL果胶酶，并置于10 ℃恒温
水浴锅中保温5分钟；
②将步骤①处理后的果胶酶倒入山楂泥中，混匀后置于 10 ℃条件下保温20分
钟；
③过滤混合物，收集滤液，测定果汁量；
④将实验温度分别设置为 20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80
℃，重复实验步骤①②③，并测定、记录果汁量。
实验结果：(略)。
上述实验步骤①②中分别先保温、再混合的目的是________________________，
该实验通过测定________________________来判断果胶酶活性的大小。
答案 (1)果胶 只有能产生果胶酶的微生物才能利用果胶生长繁殖(合理即可)
(2)①梯度稀释 固体 小 ②在无菌条件下，将未接种的培养基置于适宜温度
的恒温培养箱中培养，观察培养基上是否有菌落产生 (3)使果胶酶和山楂泥处
于实验设置的同一温度条件下，进行酶促反应(合理即可) 单位时间产生的果
汁量(合理即可)解析 (1)只有能产生果胶酶的菌株才能在以果胶为唯一碳源的培养基上进行生
长繁殖，不能产生果胶酶的微生物不能利用果胶进行生长繁殖，因此若要分离
产果胶酶的菌株，需要配制以果胶为唯一碳源的培养基。(2)①为获得均匀分布
的单菌落，可将土壤悬液进行梯度稀释处理，然后将处理后的土壤悬液接种在
固体培养基上。可用稀释涂布平板法测定产果胶酶菌的数量，由于当两个或多
个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，故用该方法测定的菌体数
量通常比实际值小。②对照组的设置是在无菌条件下，将未接种的培养基置于
适宜温度的恒温培养箱中培养，观察培养基上是否有菌落产生。(3)实验步骤
①②中先分别保温，再混合的目的是使果胶酶和山楂泥处于实验设置的同一温
度条件下，并进行酶促反应。该实验可以通过测定单位时间产生的果汁量来判
断果胶酶活性的大小。
5.(2021·湖北黄冈质量检测)“爆爆蛋”又叫海藻魔豆，口感Q弹爽滑，轻咬外
皮“噗呲”流出香甜的果汁，深受消费者喜爱。“爆爆蛋”目前作为食品添加
剂广泛应用于果汁、奶茶、冷饮、雪糕、沙拉、甜品等食品加工中。如图是
“爆爆蛋”制作流程，请回答下列问题：
→→→→
(1) 利 用 果 胶 酶 制 备 的 果 汁 比 鲜 榨 果 汁 更 澄 清 的 原 因 是_________________________________________。用果胶酶处理果泥时需要不断
地搅拌反应混合物，目的是________________________________________。
(2)配制海藻酸钠溶液时加热的目的和要求分别是________________________、
________________________。固定化果汁颗粒，就是将第三步的混合液逐滴地
加入到________中。
(3)“爆爆蛋”颜色过浅，原因是______________________；“爆爆蛋”口感偏
硬，咬不动，可能的原因是________________________。
(4)工业上最后一步杀菌最好选用____________(“煮沸消毒”或“瞬间高温灭
菌”)的方式。
答案 (1)果胶酶将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，从而使浑浊的果汁变得澄
清 使果胶酶能够充分地催化反应 (2)促进海藻酸钠在水中溶化 小火或间断
加热，反复几次 CaCl 溶液 (3)配制的海藻酸钠浓度过低 配制的海藻酸钠
2
浓度过高 (4)瞬间高温灭菌
解析 (1)果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等，能将果胶
分解成可溶性的半乳糖醛酸，从而使浑浊的果汁变得澄清。用果胶酶处理果泥
时需要不断地搅拌反应混合物，目的是使果胶酶充分地催化反应。(2)为了促进
海藻酸钠在水中溶化，配制海藻酸钠溶液时需要加热，注意要小火或间断加热，
反复几次。固定化果汁颗粒，就是将第三步的混合液逐滴地加入到 CaCl 溶液
2
中。(3)“爆爆蛋”颜色过浅，原因是配制的海藻酸钠浓度过低；若口感偏硬则
是因为配制的海藻酸钠浓度过高。(4)工业上用果胶酶制备果汁时可选用瞬间高
温灭菌，既能保证果汁的营养不被破坏又能杀灭杂菌，而煮沸消毒仅仅是一种消毒方法。
6.(2021·吉林东北师大附中模拟)科研人员利用固定化酵母直接发酵甜菜汁生产
燃料乙醇，如图1表示相关的工艺流程，图 2为不同固定化酵母接种量对发酵
的影响。请分析回答：
(1)图1的步骤①中，溶化海藻酸钠时要注意____________________________，
防止海藻酸钠焦糊。步骤②中加入果胶酶的作用是 。
(2)步骤③中进行增殖培养的目的是________________________________。图1
的步骤④体现了固定化酵母________________________的优点。
(3)由图2可知，固定化酵母接种量为________时酒精产量最高。接种量过高，
酒精产量反而有所降低的原因是 。
(4)利用酵母菌制酒过程中，发酵液的pH会________(填“上升”或“下降”)。
工业生产中酵母细胞的固定化是在严格________条件下进行的。一般发酵温度
控制在________℃。
答案 (1)小火加热或间断加热 分解果胶，瓦解细胞壁，提高甜菜汁的出汁率
和澄清度 (2)增加酵母菌的数量，提高发酵效率 容易与产物分离，并能重复
使用 (3)15% 酵母菌呼吸作用产生的中间产物大量用于自身的生长繁殖，导
致酒精产量降低(或酵母菌生长繁殖消耗大量的糖分，使得酒精的产量降低)
(4)下降 无菌 18～25解析 (1)步骤①中配制海藻酸钠溶液时要注意小火加热或间断加热，直到海藻
酸钠溶化为止，以防止海藻酸钠焦糊。步骤②中榨取的甜菜汁含有果胶，因其
不溶于水，会影响出汁率，且汁液混浊，因此需使用果胶酶分解果胶，瓦解细
胞壁，以提高甜菜汁的出汁率和澄清度。(2)步骤③是酵母菌快速增殖的过程，
可以增加酵母菌的数量，提高发酵效率。步骤④循环利用体现了固定化酵母容
易与产物分离，并能重复使用的优点。(3)由图 2可知，固定化酵母接种量为
15%时对应的酒精含量值达到顶点，接种量超过 15%，菌种数量大，自身的生
长繁殖会大量消耗反应产生的中间产物，导致酒精产量降低。(4)利用酵母菌制
酒过程中，二氧化碳不断增多，二氧化碳溶于水呈酸性，故发酵液的 pH会下
降。工业生产中酵母细胞的固定化是在严格无菌条件下进行的。酒精发酵温度
控制在18～25 ℃。
7.(2021·湖南衡阳八中联考)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。如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，设计的“血红蛋白提取、
分离流程图”如下。
→→→
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pH7.0的缓冲液并充分搅拌，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，而产生的不同迁移速度，实现各种分子的分离。
(5)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰刀型细胞贫血症
患者的血红蛋白电泳结果如图所示。由图可知携带者有________种血红蛋白，
从分子遗传学的角度作出的解释是 。
答案 (1)生理盐水 渗透(作用)原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，
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)带电性质以及相对分子大小、形状 (5)2 携带者具有一对等
位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质
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的 pH7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破
碎细胞的原理是渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，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。(3)血红蛋白
的纯化是通过凝胶色谱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，以实现各种分子的分离。(5)由图可知携带者有2种血红蛋白，因为
携带者具有(控制血红蛋白合成的)一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋
白质。
8.(2021·江西九校联考)图1是利用苹果生产果汁、果酒和果醋的大致工艺流程，
图2为某同学进行的澄清苹果汁生产实验，请回答下列问题：
――→――→――→
图1
图2
(1)用苹果加工成果汁的过程中，需要加入果胶酶，果胶酶可以将果胶分解成
____________，使浑浊的果汁变得澄清。
(2)为了进行果酒的发酵生产，通常先分离纯化酵母菌，然后扩大培养、固定化
酵母细胞，最后才接种、发酵。
①在分离纯化酵母菌时，需要进行无菌操作，其中对培养皿通常采用________
法灭菌。
②在使用液体培养基扩大培养的过程中，需要不断地进行振动或搅拌，目的是
，有利于酵母菌的繁殖。
③制备固定化酵母细胞时，如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，说明海藻酸
钠________，固定的酵母细胞数目________。
(3)苹果酒经过进一步发酵可形成苹果醋，在此过程中，要适时向发酵液中通入
空气，原因是 。(4)如图2是某同学进行的澄清苹果汁实验，将洗涤过的固定化酶的反应柱在低
温环境中保存若干天，该固定化酶的反应柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固
定化酶可被________使用；可通过控制阀调节苹果汁流出的________，保证反
应充分进行。
答案 (1)半乳糖醛酸 (2)①干热灭菌 ②增加溶解氧含量，同时有利于酵母菌
与营养物质充分接触 ③浓度偏低 较少 (3)醋酸菌是好氧细菌，发酵过程需
要氧气 (4)重复 速率
解析 (1)果胶酶可以将果胶分解成半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变得澄清。
(2)①在分离纯化酵母菌时，需要进行无菌操作，其中对培养皿通常采用干热灭
菌法灭菌。②在使用液体培养基扩大培养的过程中，需要不断地进行振动或搅
拌，目的是增加溶解氧含量，同时有利于酵母菌与营养物质充分接触，有利于
酵母菌的繁殖。③制备固定化酵母细胞时多采用包埋法，若海藻酸钠浓度偏低，
则固定的酵母细胞数目较少，制作的凝胶珠颜色就过浅，呈白色。(3)苹果酒经
过醋酸菌进一步发酵可形成苹果醋，醋酸菌是好氧细菌，在此过程中，要适时
向发酵液中通入空气。(4)将洗涤过的固定化酶的反应柱在低温环境中保存若干
天后仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被重复使用；可通过控制阀调
节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行。
9.(2021·湖南名校联盟)某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下部
分说明。
成分：含碱性蛋白酶等。用法：洗涤前先将衣物浸泡于含洗衣粉的水中数小时。使用温水效果更佳。
注意：①切勿用于洗涤丝质和毛质衣料。②用后需要彻底清洗双手。
请回答以下问题。
(1)质检局针对该洗衣粉设计了如图所示的实验进行检验，该实验的目的是 。
(2)某学生为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，参考上述实验(1)的实验材
料及方法进行了有关实验，并把实验结果用图中的曲线表示。
①该实验中，温度、pH分别属于________变量、________变量。
②由图可知，该加酶洗衣粉的最适宜使用温度为________。
③在0 ℃和75 ℃时，酶的催化效率极低，甚至降为零，但温度再度回到 45
℃，后者的催化作用已不能恢复，这是因为 。
④该学生在实验过程中可直接测定________________________________，以此
来表示酶的催化效率。
(3)该加酶洗衣粉不能用于洗涤丝质和毛质衣物，其主要原因是 。
(4)为什么用后需要彻底清洗双手？ 。
答案 (1)检验该洗衣粉是否含有蛋白酶(或检验该洗衣粉中的蛋白酶是否有活
性) (2)①自 无关 ②45 ℃ ③75 ℃时酶的空间结构已遭到破坏，使酶永
久失活 ④胶片上的蛋白膜消失所需时间的长短 (3)丝质和毛质衣物所含的蛋
白质会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，从而破坏衣物 (4)因为皮肤细胞中含有
蛋白质，若不彻底清洗双手，就可能会使手的皮肤受到损伤
解析 (1)质检局针对该加酶洗衣粉的“酶”进行质量检测，需设计以是否有酶
为自变量的对照实验，故需以高温处理后的该加酶洗衣粉与未处理的该加酶洗衣粉进行洗涤对照实验。实验目的为检验该洗衣粉是否含有蛋白酶或检验该洗
衣粉中的蛋白酶是否有活性。(2)在探究洗衣粉中酶催化作用的最适温度时，应
在pH，洗衣粉的量、胶片上涂的蛋白膜的量等无关变量相同且适宜的情况下，
通过设置合理的温度梯度这一自变量来确定酶催化作用的最适温度。在最适温
度和pH条件下，酶的活性最高。温度或 pH偏高或偏低，酶的活性都会降低。
高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。本探究实验中，
可以用胶片上的蛋白膜消失所需时间的长短来表示酶的催化效率。(3)丝质和毛
质衣物所含的蛋白质会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，从而破坏衣物，故加酶
洗衣粉不能用于丝质和毛质衣物的洗涤。(4)我们的皮肤细胞中含有蛋白质，此
类加酶洗衣粉用后需要彻底清洗双手，否则，可能会使手的皮肤受到损伤。
