赢在起点高考生物一轮复习学案酶的研究与应用 16页

第十一单元 生物技术实践 学案60 酶的研究与应用 考纲要求 ‎1．酶的存在与简单制作方法 ‎2．酶活力测定的一般原理和方法 ‎3．酶在食品制作和洗涤等方面的应用 ‎4．制备和应用固定化酶 复习要求 ‎1.果胶酶在果汁加工中的作用 ‎2.比较加酶洗衣粉和普通洗衣服的洗涤效果 ‎3.固定化酶的方法 ‎4.酵母细胞的固定化流程 基础自查 一、果胶酶在果汁生产中的作用 ‎1．果胶酶的组成及作用？‎ ‎2．酶的活性及影响酶活性的因素 ‎(1)酶的活性？‎ 影响酶活性的因素？‎ ‎3．研究温度对果胶酶活性影响的实验 ‎(1)实验方案： 。‎ ‎(2)实验程序： ‎ ‎(3)记录实验数据，并填入表格。‎ ‎(4)得出结论： 。‎ 二、探讨加酶洗衣粉的洗剂效果 ‎1．加酶洗衣粉和酶制剂 加酶洗衣粉是指 ‎ ‎ 。‎ ‎2．加酶洗衣粉去污机理 碱性蛋白酶能 水解成 。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶分别把 水解为小分子物质。‎ ‎3．不同种类的洗衣粉的洗涤效果 酶具有专一性，复合酶洗衣粉中加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。‎ 三、酵母细胞的固定化 ‎1．固定化酶的应用实例 固定化酶技术使用的反应柱上的孔应该满足酶颗粒无法通过，反应溶液自由出入的条件。‎ ‎2．固定化细胞技术 ‎(1)概念： 。‎ ‎(2)方法：包括 。‎ ‎(3)酶更适合采用 ，细胞多采用______________固定。‎ ‎(4)固定化细胞优点： 。‎ ‎3．制备固定化酵母细胞的实验操作步骤 课堂深化探究 一．果胶酶在果汁生产中的应用 ‎1．影响果汁产量的物质及处理方法 ‎(1)影响果汁产量的物质 纤维素和果胶是组成水果的重要物质，这两种物质的存在使制作果汁时存在两个问题： ‎ ‎ ‎ ‎(2)处理方法——酶解法 常用的酶及其作用特点如下：‎ 组　成 本质 作　用 果胶酶 ‎ ‎ 纤维素酶 ‎ ‎ ‎2.探究酶活性最适条件和用量的实验设计 ‎(1)探究酶活性最适条件的实验设计 ‎①思路方法 ‎②注意事项 ‎③衡量实验结果的指标 ‎(2)探究果胶酶的用量 ‎①原理提示 ‎②确定最适用量的方法 特别提醒　在探究温度或pH的影响时，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间构成了相互对照，通过相互对照可确定果胶酶活性的温度或pH的最适值。‎ 二、探究加酶洗衣粉的洗涤效果 ‎1．常用酶制剂的种类及洗涤原理 种类 洗涤原理 洗涤实例 蛋白酶 ‎ ‎ 脂肪酶 淀粉酶 纤维素酶 ‎2.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物上污渍的洗涤效果 ‎(1)实验过程 ‎ ‎ ‎(2)结果分析与注意事项 ‎3．探究不同温度对加酶洗衣粉的洗涤效果 ‎4．探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果 ‎(1)实验原理：‎ ‎(2)实验变量 ‎(3)实验步骤 步　骤 烧杯编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 注入自来水 ‎500 mL ‎500 mL ‎500 mL 加入物质(等量)‎ 奶渍布 奶渍布 奶渍布 控制水温 ‎ ‎ 加入洗衣粉 ‎(等量)‎ ‎ ‎ 用玻璃棒搅拌 ‎5 min ‎5 min ‎5 min 观察实验现象 三、固定化酶与固定化细胞 ‎1．直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞 酶的种数 一种或几种 一种 一系列酶 常用载体 高岭土、皂土、硅胶、凝胶 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺 制作方法 ‎ ‎ 是否需要营养物质 ‎ ‎ 催化反应 ‎ ‎ 反应底物 ‎ ‎ 缺点 ‎ ‎ 优点 ‎ ‎ ‎2.制备固定化酵母细胞的实验注意事项 ‎(1)酵母细胞的活化 酵母细胞需要的活化时间较长，一般需要0.5～1 h，需要提前做好准备。此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。‎ ‎(2)海藻酸钠溶液的浓度 ‎ 是固定化酵母细胞的关键，因为 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎(3)海藻酸钠溶液配制注意事项 对海藻酸钠溶化时要 ，避免 ；将溶化后的海藻酸钠 ，再 ，避免 ；固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液 ‎ ‎ ，而不是 ，以免影响 。‎ ‎(4)CaCl2溶液的作用 ‎ ‎ 对应训练 ‎1.下列说法不正确的是(　　)。‎ A．在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的 B．植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶 C．通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低 D．人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题 ‎2.(2009·江苏，22)加工橘子罐头，采用酸碱处理脱去中果皮(橘络)，会产生严重污染。目前使用酶解法去除橘络，可减少污染。下列生长在特定环境中的4类微生物，可以大量产生所用酶的有(多选)(　　)。‎ A．生长在麦麸上的黑曲霉 B．生长在酸奶中的乳酸菌 C．生长在棉籽壳上的平菇 D．生长在木屑上的木霉 ‎3.固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，以研究固定化酶的相关性质和最佳固定条件。酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量。图甲、乙、丙为部分研究结果。下列有关叙述中，错误的是(　　)。‎ A．由甲图可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强 B．由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好 C．由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后若继续使用则酶活力明显下降 D．固定化酶的酶活力较高，主要原因是增加了酶与底物的接触面积 ‎4. 某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定α淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。实验结果见下表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通α淀粉酶量相同)。‎ 实验表明1号试管中淀粉未被水解，你认为最可能的原因是(　　)。‎ ‎1号试管 ‎2号试管 固定化淀粉酶 ‎√‎ 普通α淀粉酶 ‎√‎ 淀粉溶液 ‎√‎ ‎√‎ ‎60 ℃‎保温5分钟，取出冷却至室温，滴加碘液 现象 变蓝 不变蓝 A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性 B．淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触 C．水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解 D．实验程序出现错误，试管中应先加入碘液后保温 实验探究 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、乙两组在洗衣粉中加入1种或2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，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。‎ 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 ‎(1)提高洗衣粉去污能力的方法有________。甲组在洗衣粉中加入了________。乙组在洗衣粉中加入了________。‎ ‎(2)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有______________________________。‎ ‎(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为‎80 ℃‎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。____________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由___________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 限时训练 题组一　果胶酶在果汁生产中的作用 ‎1．下列关于果胶酶的说法不正确的是(　　)‎ A．虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的 B．植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶 C．通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来确定果胶酶活性的高低 D．人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题 ‎2．如图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，此曲线能说明的是(多选)(　　)‎ A．在B点之前，果胶酶的活性和温度成正比；之后，成反比 B．当温度到达B点时，果胶酶的活性最高，酶的催化作用最强 C．A点时，果胶酶的活性很低，但随着温度升高，果胶酶的活性可以上升 D．C点时，果胶酶的活性也很低，当温度降低时，酶的活性也可以恢复上升 ‎3.下列是有关酶的应用问题，请分析回答。‎ 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‎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，测量果汁量(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，结果如下表：‎ 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)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解，产物是____________。‎ ‎(2)实验结果表明，当温度为________附近时，果汁量最多，此时果胶酶的活性________。‎ ‎(3)为什么该实验能够通过测定过滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，保持温度、pH在最适值，生成物量与反应时间的关系如图：在35 min后曲线变成水平是因为________。若增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在图中画出生成物量变化的示意曲线。‎ 题组二　探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 ‎4．有人设计实验探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并优于普通洗衣粉。实验分为两组，一组衣物用加酶洗衣粉洗涤，一组衣物用普通洗衣粉洗涤。该实验设计缺少(　　)‎ A．用加酶洗衣粉洗涤和适量普通洗衣粉洗涤的对照 B．既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照 C．用普通洗衣粉洗涤和少量加酶洗衣粉洗涤的对照 D．用少量普通洗衣粉洗涤和大量加酶洗衣粉洗涤的对照 ‎5．某工厂生产了一种加酶洗衣粉，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水内数小时。使用温水效果最佳。‎ 注意：切勿用于丝质及羊毛衣料。用后彻底清洗双手。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)质检局针对该洗衣粉设计了如下图所示装置进行实验：‎ 该实验的目的是_______________________________________________________。‎ ‎(2)一学生为探索该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，参考(1)的实验材料及方法进行了实验，并把结果用曲线图A、B表示(如下图)：‎ ‎①由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适温度约为_________________________________。‎ ‎②在‎0℃‎和‎75℃‎时，酶的催化效率基本都降为零，但温度再度回到‎45℃‎，后者的催化作用已不能恢复，这是因为____________________________________________。‎ ‎③该学生在实验过程中可通过观察________________________来判断酶的催化效率。‎ ‎(3)该加酶洗衣粉的去污原理是_______________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)大力推广加酶洗衣粉，使之代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护，这是因为_______________________________________________________________________________‎ ‎(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________、________等。(写出两种)‎ ‎6.某学生进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的课题研究。他的实验设计如下：‎ ‎①设置两组实验，分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉　②两组实验的洗衣粉用量、被洗涤的衣物量、衣物质地、污染物性质和量、被污染的时间、洗涤时间、洗涤方式等全部设置为相同　③根据污渍去除程度得出结果 对这个实验的评价，正确的是(　　)‎ A．对照实验设置错误　　　　 B．无关变量设置太多 C．没有自变量 D．因变量不能描述 题组三　酵母细胞的固定化 ‎7．(2011·连云港质检)下列有关制备固定化酵母细胞的说法错误的是(　　)‎ A．可根据凝胶珠的颜色和形状检测凝胶珠的质量 B．要将酵母细胞活化处理 C．制成的凝胶珠上不能出现小孔 D．配制的海藻酸钠浓度是本实验的关键 ‎8．下列说法不正确的是(　　)‎ A．固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法 B．固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法 C．由于细胞个大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定 D．反应物是大分子物质应采用固定化酶 ‎9.（2012山东高考模拟预测卷试题）（18分）果酒具有很高的营养价值和保健作用,越来越受到人们的喜爱，制作果酒时需要酵母菌，请回答下列问题。‎ ‎（1）土壤是酵母菌的大本营，若从含有酵母菌、醋酸菌、青霉菌、毛霉的土壤中分离到较纯的酵母菌，最简便的方法是在 条件下选择培养。若想对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数，可采用的接种方法是 。‎ ‎（2）酵母菌的酒精发酵过程一般控制在 的温度范围，最适合酵母菌繁殖。发酵后是否有酒精生成，可以用 来检验。‎ ‎（3）葡萄汁为酵母菌的生长和繁殖提供的营养成分是 。‎ ‎（4）酵母细胞多采用 法固定化。固定酵母细胞时首先将干酵母放入 中活化，若制得的凝胶珠颜色过浅，可能原因是 。‎ 高考真题体验 ‎1.（2012江苏）16. 下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果” 的叙述，合理的是（ ）‎ A. 先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度 B. 实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度 C. 相同 pH 时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉 D. 衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果 ‎2.（2012广东）29 ．（16分）食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：‎ ‎（1）pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图12可知，_________更适宜作为食品添加剂，理由是________。蛋白酶的活力可用________的量来表示。‎ 该蛋白酶的提取工艺流程如下：‎ 兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。‎ ‎3.（2012上海）酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术，而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有 A．热稳定性 B．催化高效性 C．催化特异性 D．可反复使用性 ‎4.（2012江苏）下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是（ ）‎ A.从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小 B. 作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药 C. 尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用 D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2 和杂菌 ‎5．(2011·江苏卷)下列有关酶的制备和应用的叙述，正确的是(　　)。‎ A．酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶 B．透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化 C．棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤 D．多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层 ‎6．(2010·江苏生物，25)图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述正确的是(多选)(　　)。‎ A．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液 B．图1中X 溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠 C．图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触 D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中 ‎7．(2010·江苏生物，3)某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质，下列叙述正确的是(　　)。‎ A．该蛋白酶分子结构中至少含有129个氨基和129个羧基 B．该蛋白酶溶液与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应 C．利用透析法纯化该蛋白酶时，应以蒸馏水作为透析液 D．用含该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 ‎8．(2009·江苏，3)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 ‎9.(2009·江苏生物，31)酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛(以植物为食)消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果，某实验小组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入6支试管中，试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。‎ ‎ 试管编号 项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 蒸馏水/mL ‎2‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ 缓冲液/mL ‎0‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎0.5‎ ‎0.5‎ ‎0.5‎ 果胶酶液/mL ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0.5‎ ‎0‎ ‎0‎ 蜗牛酶液/mL ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0.5‎ ‎0‎ 纤维素酶液/mL ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0.5‎ 实验结果 ‎(绿色深浅程度)‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎＋＋＋‎ ‎＋＋＋＋‎ ‎＋＋‎ ‎(注：“＋”越多表示绿色越深，“－”表示颜色无显著变化)‎ ‎(1)实验过程中，需要轻摇试管，其目的是________________，使原生质体从叶小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。‎ ‎(2)从绿色的深浅可推测：蜗牛酶液酶解效果最好，原因是蜗牛酶液含有________________等多种酶。该实验中________是空白对照组，其设置意义是_________________________。‎ ‎(3)用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀物，并用________洗涤。‎ ‎(4)原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方法是________________。‎ 学案60 酶的研究与应用 答案与解析 基础自查 一、果胶酶在果汁生产中的作用 ‎1． 果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶 、 果胶分解酶 和果胶酯酶，能使果胶分解成可溶性的半乳糖 醛、酸，瓦解植物细胞壁和胞间层。‎ ‎2． (1) 指酶催化一定化学反应的能力，可用反应速度 来表示。‎ ‎(2) 温度、pH和酶的抑制剂等条件都会影响酶的活性。‎ ‎3． (1)实验方案：确定温度梯度 →探讨控制温度的方法和措施。‎ ‎(2) 制备水果泥→制备果胶酶→水果泥与果胶酶分别水浴保温→将水果泥和果胶酶混合保温→过滤出果汁→记录果汁量→改变不同温度后，重复上面实验。一、1. 2. 3. ‎ ‎(4) 获得的果汁越多，或果汁越澄清，表明果胶酶的活性越高。‎ 二、探讨加酶洗衣粉的洗剂效果 ‎1．加酶洗衣粉和酶制剂 加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，常用酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶 和纤维素酶。‎ ‎2．加酶洗衣粉去污机理 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肽 大分子脂肪、淀粉和纤维素 ‎ 三、酵母细胞的固定化 ‎1．固定化酶的应用实例 固定化酶技术使用的反应柱上的孔应该满足酶颗粒无法通过，反应溶液自由出入的条件。‎ ‎2．(1) 固定化酶和固定化细胞是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) 包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。‎ ‎(3)酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，细胞多采用包埋法 固定。‎ ‎(4) 与固定化酶相比，制备成本低，操作容易。‎ ‎3．酵母细胞的活化→配制0.05mol·L－1的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。‎ 课堂深化探究 一．果胶酶在果汁生产中的应用 ‎1．影响果汁产量的物质及处理方法 ‎(1) 一是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏度高、容易发生沉淀。‎ ‎(2)处理方法——酶解法 常用的酶及其作用特点如下：‎ 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 催化果胶水解为可溶性半乳糖醛酸 纤维素酶 C1酶 Cx酶 葡萄糖苷酶 蛋白质 纤维素纤维二糖葡萄糖 ‎2.(1)①探究不同温度(或pH)对果胶酶活性的影响时，温度(或pH)作为自变量，有效地控制其他无关变量，通过设置合理的温度(或pH)梯度来确定最适值。‎ ‎②在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，确保实验结果的可信度和可靠性。‎ ‎③以果汁澄清度与果汁产量的多少确认果胶酶活性的高低。‎ ‎(2)①本实验是一个探究性的定量实验，所测出的最适用量是在本实验的温度、pH条件下测出的，因而果胶酶的最适用量应标明温度和pH。‎ ‎②如果随酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够，那么，这个值就是酶的最适用量。‎ 二、探究加酶洗衣粉的洗涤效果 ‎1．常用酶制剂的种类及洗涤原理 种类 洗涤原理 洗涤实例 蛋白酶 可将蛋白质水解为易溶解或分散于洗涤液中的小分子肽或氨基酸 血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢 脂肪酶 把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸 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 ‎2.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物上污渍的洗涤效果 ‎(1) ①取大烧杯两只，用量筒量取等量水放入其中。‎ ‎②将制好的污染布块和洗衣粉(一组为污染布块与普通洗衣粉，一组为污染布块与加酶洗衣粉)分别放入两只烧杯中。‎ ‎③用玻璃棒同时充分搅拌。一段时间后再搅拌，可重复进行。‎ ‎④相同的时间后观测洗涤效果。‎ ‎(2) ①加酶洗衣粉有很多种，注意实验用的加酶洗衣粉的说明，是单一加酶洗衣粉，还是复合加酶洗衣粉。‎ ‎②所滴加的污染物种类与实验结果有着密切的关系。‎ ‎③洗涤材料可选用纯棉制品。‎ ‎3．根据不同季节的温度设置水温——确认适于不同季节使用的洗衣粉，应根据当地一年中的实际气温变化来确定水温，通常情况下，冬季、春季、秋季和夏季可分别选取‎5 ℃‎、‎15 ℃‎、‎25 ℃‎和‎35 ℃‎的水温，因为这4个水温较符合实际情况，对现实也具指导意义。‎ ‎4．(1)实验原理：酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。‎ ‎(2) ① 加酶洗衣粉的种类。‎ ‎② 其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。‎ ‎(3) ‎ 步　骤 烧杯编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 注入自来水 ‎500 mL ‎500 mL ‎500 mL 加入物质(等量)‎ 奶渍布 奶渍布 奶渍布 控制水温 ‎37 ℃‎ ‎37 ℃‎ ‎37 ℃‎ 加入洗衣粉 ‎(等量)‎ 蛋白酶 洗衣粉 复合酶 洗衣粉 脂肪酶 洗衣粉 用玻璃棒搅拌 ‎5 min ‎5 min ‎5 min 观察实验现象 三、固定化酶与固定化细胞 ‎1．直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞 酶的种数 一种或几种 一种 一系列酶 常用载体 高岭土、皂土、硅胶、凝胶 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺 制作方法 化学结合固定化、物理吸附固定化 包埋法固定化 是否需要营养物质 否 否 是 催化反应 单一或多种 单一 一系列 反应底物 各种物质(大分子、小分子)‎ 各种物质(大分子、小分子)‎ 小分子物质 缺点 ‎①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高，影响产品质量 不利于催化一系列的酶促反应 反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降 优点 催化效率高、耗能低、低污染 ‎①既能与反应物接触，又能与产物分离；②可以反复利用 成本低、操作容易 ‎2.制备固定化酵母细胞的实验注意事项 ‎(2)海藻酸钠溶液的浓度 海藻酸钠溶液 ‎ ‎ 因为如果海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，都会影响实验效果。‎ ‎(3)海藻酸钠溶液配制注意事项 ‎ 小火或间断加热 海藻酸钠发生焦糊 先冷却至室温 酵母细胞混合 高温杀死酵母细胞 将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中 注射 影响凝胶珠的形成 ‎ ‎(4) CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。‎ 对应训练 ‎1.解析　在探究果胶酶的用量实验中，参照研究温度和pH对酶活性的影响实验，采用梯度测定法，只是将原实验中的pH梯度和温度梯度改成酶的用量梯度而已，基本实验思路不变，即A正确；植物、霉菌、酵母菌和细菌在其生活过程中，都会发生分解果胶的过程，因此，它们都可产生果胶酶，故B正确；在制作果汁过程中，由于果胶、纤维素的存在，影响榨出的果汁量及果汁的透明度，加入纤维素酶和果胶酶后，果汁榨出量及透明度均有提高，即D正确；在使用梯度测定酶的用量及活性时，可以通过榨出的苹果汁的体积大小来判断，因此C错误。‎ 答案　C ‎2.解析　本题考查考生对“生物的生活习性、形态结构和功能与环境相适应”思想的理解。橘络的主要成分是纤维素(植物细胞壁的主要成分)，因此，能以死亡植物体为营养来源的微生物细胞中一定含有分解细胞壁成分的酶。‎ 答案　ACD ‎3.解析　由甲图可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化的适应性更强；由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好；由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后若继续使用则酶活力明显下降；固定化酶的酶活力较高，主要原因是固定化酶的结构更稳定。‎ 答案　D ‎4.序出现错误，试管中应先加入碘液后保温 解析　本题考查酶的固定化，意在考查考生的理解和应用能力。由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇碘液呈现蓝色。‎ 答案　B 实验探究 解析　本题考查酶的相关知识。通过表格比较容易得出：在10～50 ℃范围内，随着温度的升高，酶的去污能力增强；加入酶的洗衣粉去污能力比未加酶的强。血渍中主要成分是蛋白质，油渍中主要成分是脂肪。根据甲、乙两组去除血渍和油渍的能力比较，能够得出甲组加入了蛋白酶，乙组加入了蛋白酶和脂肪酶。甲、乙两组洗涤效果的差异，说明酶具有专一性。酶在高温条件下会变性失活，水温为‎80 ℃‎时酶失活，因而3组实验效果没有差别。酶的固定化技术是要把酶固定在不溶于水的载体上，且固定化酶具有重复利用的特点。‎ 答案　(1)加酶和适当提高温度　蛋白酶　蛋白酶和脂肪酶 ‎(2)专一性　(3)没有差异，因为高温使酶失活　(4)未运用酶的固定化技术，因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用 限时训练 ‎1．C　果胶酶的活性可以通过测果汁体积大小来反映，也可通过观察果汁的澄清度来反映。‎ ‎2.ABC　从图中可以看出随着温度的不断升高，果胶酶的活性在上升，等达到B点时，酶的活性达到最高；随后，随着温度的继续上升，酶的活性迅速下降。但是A点和C点相比，虽然酶的活性都很低，但是A点是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其活性也会不断上升，而C点是高温条件，当温度过高时，会破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化。‎ ‎3.(1)半乳糖醛酸　(2)‎40℃‎　最高 ‎(3)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映了果胶酶催化分解果胶的能力 ‎(4)底物消耗完毕　如图 解析　从实验数据分析：在‎40℃‎附近时，果汁量最多，说明此时的果胶酶催化活性最高。因为底物的量是一定的，所以底物消耗完时，生成物的量达到最大值，其后不再发生变化；增加酶的浓度可以使反应更快地达到平衡点，即更早结束反应，但生成物的总量不会发生变化。‎ 题组二　探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 ‎4．B　该实验的自变量是加酶洗衣粉、普通洗衣粉。实验设计应分为三组，其中实验组有两组：一组用加酶洗衣粉，一组用普通洗衣粉；另外还应有一个空白对照组，既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照。‎ ‎5．(1)检测该洗衣粉中是否含蛋白酶 ‎(2)①‎45℃‎　②高温破坏了酶的分子结构，使酶活性丧失 ‎③胶片上的蛋白膜消失时间的长短 ‎(3)用蛋白酶分解衣服中的污垢，使污垢中所含的蛋白质变为易分解的小分子，使之易被洗去 ‎(4)酶本身无毒，含量少，又易分解，不会引起水体富营养化，对环境无污染 ‎(5)萃取法　蒸馏法　压榨法(任选两种)‎ ‎6.A　[实验课题是“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”，因此设置的两组实验应该是：一组用普通洗衣粉作对照组，另一组用加酶洗衣粉作实验组。如果设置三组也正确，一组用普通洗衣粉作对照组，实验组设置使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉。‎ 题组三　酵母细胞的固定化 ‎7．C　制备固定化酵母细胞时，细胞悬浮在海藻酸钠溶液中，滴进CaCl2溶液中，形成海藻酸钙凝胶小球，细胞被包埋在凝胶的小孔中，制成固定化细胞，故C错误。‎ ‎8．C　由于细胞个大，酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。因此，细胞多采用包埋法固定化，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化。‎ ‎ 【解析】：（1）酵母菌、醋酸菌、青霉菌、毛霉的呼吸方式不同，酵母菌可以进行无氧呼吸，也可以进行有氧呼吸，而其他几种只能进行有氧呼吸，所以可以在无氧条件下分离出酵母菌。想对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数，可采用的接种方法是稀释涂布平板法 ‎（2）酵母菌的最适温度为18 ℃～‎25 ℃‎。检验酒精常用酸性的重铬酸钾溶液。‎ ‎（3）葡萄汁中营养物质丰富，可为酵母菌提供碳源、氮源、水、无机盐和生长因子。‎ ‎（4）因细胞比较大，不易从包埋材料中露出，所以固定化细胞一般采用包埋法。固定酵母细胞时首先将干酵母放入蒸馏水中活化，若制得的凝胶珠颜色过浅，可能原因是海藻酸钠浓度过低 ‎【答案】：（1）无氧 稀释涂布平板法 ‎ ‎（2）18 ℃～‎25 ℃‎ 酸性的重铬酸钾 ‎ ‎（3）碳源、氮源、水、无机盐和生长因子 ‎ ‎（4）包埋 蒸馏水 海藻酸钠浓度过低 高考真题体验 ‎1.【答案】B ‎【解析】酶的活性受温度的影响，高温使酶失活，A错；实验的应变量是洗涤效果，其可观测指标可以为污渍残留程度，B正确；酶的活性受PH的影响，只有在最适PH时，酶的活性最高，加酶洗衣粉的洗涤效果才最好，C错；衣物质地对去污也有重要的影响，而酶的作用效率与用量有关，D错 ‎2.【答案】‎ ‎（1）木瓜蛋白酶 由图可以看出，木瓜蛋白酶的活性不随pH的变化而变化 单位时间内底物消耗（产物产生）‎ ‎（2）课题：探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH 单位时间内底物的消耗量 提取液的pH ‎6.0‎ ‎6.2‎ ‎6.4‎ ‎6.6‎ ‎6.8‎ ‎7.0‎ ‎7.2‎ ‎7.4‎ ‎7.6‎ ‎7.8‎ ‎8.0‎ 酶保护剂的浓度 ‎0.02‎ ‎0.03‎ ‎0.04‎ ‎0.05‎ ‎0.06‎ ‎ 【解析】（1）审题结合图形和文字，在题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱适应范围。从图形中，可以看出木瓜蛋白酶的适应范围最广，所以可以选作食品添加剂。酶的活力，一般用酶催化的底物消耗量或者产物生成量来表示。‎ 实验设计，应该明确实验目的：探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH值，所以可以将酶保护剂的浓度和提取液的pH值作为自变量，因变量为单位时间内底物的消耗量。‎ ‎3.【答案】D ‎【解析】固定化酶指通过物理或化学的方法，将水溶性酶与非水溶性载体结合，既能与反应物接触又能与产物分离，与直接使用酶相比，除催化效率高、特异性强外，还可反复使用酶；酶的热稳定性一般都不强。故D正确。‎ ‎4.【答案】C ‎【解析】化学结合法可能影响酶的活性部位而影响反应效果，而吸附法是物理方法不影响酶的分子结构，A正确；消化酶在消化道内起作用，B正确；尿糖试纸由于使用后不能将反应物和酶分开，而不能再次使用，C错；固定化酵母细胞在凝胶珠中，用无菌水冲洗可洗去CaCl2和表面的杂菌，D正确 ‎5.解析　利用酶解法和吸水涨破法使细胞解体，用于制备胞内酶；酶的纯化和分离的方法有透析法、离心沉降法和电泳法；纤维素酶能去除棉纺织品表面浮毛，平整织物表面，故可用添加纤维素酶的洗衣粉洗涤棉织物；多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的最外层，保持其他酶在胃中不被破坏。‎ 答案　A ‎6.解析　溶化的海藻酸钠应冷却至室温后与活化的酵母菌混合，A项错误。海藻酸钠与酵母菌混合液应滴入CaCl2溶液中，以制备凝胶珠；凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次后，再转移到发酵装置中；搅拌可使酵母菌与培养液充分接触，有利于发酵的顺利进行，故B、C、D三个选项正确。‎ 答案　BCD ‎7.解析　一条多肽链中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基；该蛋白酶属于蛋白质，与双缩脲试剂作用，产生紫色反应；利用透析法纯化该蛋白酶时，应以磷酸缓冲液作为透析液；蛋白酶催化水解蛋白质，而油渍属于脂质，用含该蛋白酶的洗衣粉无法去除油渍，用含该蛋白酶的洗衣粉去除血渍、奶渍时，效果比其他类型的加酶洗衣粉好。‎ 答案　B ‎8.解析　本题考查固定化细胞与固定化酶的优点和利用条件。固定化细胞固定的是一系列酶，因此，在多步连续催化反应方面比固定化酶更有优势；酶属于非生物，因此利用时不必提供氧气、营养物质等；固定化酵母发酵液中葡萄糖等糖类，不仅是发酵作用的反应底物，也是酵母菌生长所需的碳源。‎ 答案　A ‎9.解析　(1)实验过程中，需要轻摇试管，可以使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果。(2)蜗牛以植物为食，所以蜗牛酶液中含有果胶酶和纤维素酶，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ没有添加酶溶液为空白对照组。其设置意义是排除无关变量的干扰。(3)离心后收集沉淀物，并用等渗溶液清洗，目的是保持细胞正常形态。(4)要用低渗涨破法来检验原生质体是否符合要求，若没有细胞壁则可以涨破，有则不能涨破。‎ 答案　(1)为了使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果 ‎(2)果胶酶和纤维素酶　Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ　排除无关变量的干扰 ‎(3)等渗溶液　(4)低渗涨破法