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1、 選修一生物技術(shù)實(shí)踐 專題三酶的應(yīng)用 最新考綱最新考綱熱點(diǎn)提示熱點(diǎn)提示1.酶的存在與簡(jiǎn)單制作方法酶的存在與簡(jiǎn)單制作方法2酶活性測(cè)定的一般原理酶活性測(cè)定的一般原理和方法和方法3酶在食品制作和洗滌等酶在食品制作和洗滌等方面的應(yīng)用方面的應(yīng)用4制備和應(yīng)用固定化酶制備和應(yīng)用固定化酶1.酶在食品制造和洗滌劑生酶在食品制造和洗滌劑生產(chǎn)等方面的應(yīng)用產(chǎn)等方面的應(yīng)用2固定化酶、固定化細(xì)胞固定化酶、固定化細(xì)胞制備的優(yōu)缺點(diǎn)和在生產(chǎn)中制備的優(yōu)缺點(diǎn)和在生產(chǎn)中的應(yīng)用的應(yīng)用1果膠酶的組成與作用(1)果膠酶不是一種酶，而是一類酶的總稱，包括 、 和果膠酯酶等。(2)果膠酶可以分解果膠，使 變得更容易；果膠分解后，也使得果汁變得
2、 。 多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶榨取果汁榨取果汁澄清澄清果膠分解酶果膠分解酶2探究果膠酶的適宜溫度、pH(1)溫度和pH都可以影響 ，在探究果膠酶的最適溫度或pH的實(shí)驗(yàn)中，自變量分別是 和 ，其他如蘋果泥、反應(yīng)時(shí)間等都是 ，可以通過(guò)測(cè)定 或觀察 來(lái)判斷酶活性高低。(2)在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將蘋果泥和果膠酶分裝在不同的試管中 處理。酶的活性酶的活性溫度溫度果汁體積果汁體積果汁澄清度果汁澄清度恒溫恒溫?zé)o關(guān)變量無(wú)關(guān)變量pH1：實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量之間屬于什么關(guān)系？無(wú)關(guān)變量是否可以隨意控制？提示：實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量之間屬于因果關(guān)系，無(wú)關(guān)變量并非可以隨意控制，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組中的無(wú)關(guān)變量要
3、保持一致(等量原則)。 看一看：果膠酶和纖維素酶各有什么作用？提示：果膠酶能催化果膠水解為可溶性半乳糖醛酸。纖維素酶能催化纖維素水解為纖維二糖，進(jìn)一步水解為葡萄糖。 1加酶洗衣粉中常有的酶制劑包括 、脂肪酶、 和纖維素酶四種，這些酶的活性受溫度、 和表面活性劑的影響。2加酶洗衣粉去污機(jī)理(1)堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子 水解成可溶性的 或小分子肽。(2)脂肪酶、 和纖維素酶分別把大分子 、淀粉和 水解為小分子物質(zhì)。 蛋白酶蛋白酶淀粉酶淀粉酶酸堿度酸堿度蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸淀粉酶淀粉酶脂肪脂肪纖維素纖維素看一看：普通酶應(yīng)用時(shí)有哪些缺點(diǎn)？提示：容易失活，通常對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)
4、溶劑非常敏感。很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本。會(huì)影響產(chǎn)物的純度，降低產(chǎn)品質(zhì)量。PART3酵母細(xì)胞的固定化1固定化酶的應(yīng)用實(shí)例果糖生產(chǎn)將果糖生產(chǎn)中所用的 進(jìn)行固定，可以連續(xù)使用該酶，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖異構(gòu)酶2固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是指利用 方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括包埋法、 和 。其中包埋法常用于對(duì) 的固定。3制備固定化酵母細(xì)胞的操作 配制CaCl2溶液 配制 溶液 溶液與酵母細(xì)胞混合固定化酵母細(xì)胞。物理或化學(xué)物理或化學(xué) 化學(xué)結(jié)合法化學(xué)結(jié)合法物理吸附法物理吸附法細(xì)胞細(xì)胞酵母細(xì)胞的活化酵母細(xì)胞的活化海藻酸鈉海藻酸鈉海藻酸鈉海藻酸
5、鈉2：包埋法為什么不適合用于固定酶分子？提示：因?yàn)槊阜肿雍苄?，用包埋法固定酶容易遺漏。 1酶的活性和酶反應(yīng)速度(1)酶的活性：是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。酶活性的高低可以用在一定條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來(lái)表示。(2)酶反應(yīng)速度：用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來(lái)表示。(3)影響因素：溫度、pH、酶濃度、底物濃度和酶的抑制劑等。 2探究溫度(或pH)對(duì)果膠酶活性的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理果膠酶活性受溫度(或pH)影響，處于最適溫度(或pH)時(shí)活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。 (2)實(shí)驗(yàn)流程實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)溫度溫度303540455055606
6、570果汁果汁量量(mL)pH56789果汁量果汁量(mL)(1)探究溫度(或pH)對(duì)果膠酶活性影響的實(shí)驗(yàn)，在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將蘋果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理，可以保證底物和酶在混合時(shí)的溫度(或pH)是相同的，避免了蘋果泥和果膠酶混合時(shí)影響混合物的溫度(或pH)，從而影響果膠酶活性。(2)在探究溫度或pH的影響時(shí)，需要設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間就可以作為對(duì)照，這種對(duì)照稱為相互對(duì)照。除自變量(溫度或pH)以外，各無(wú)關(guān)變量(如果汁總量、酶量、反應(yīng)時(shí)間等)必須一致。3探究果膠酶的最適用量實(shí)驗(yàn)流程(1)準(zhǔn)確稱取純的果膠酶1 mg、2 mg、3 mg、4 m
7、g、5 mg、6 mg、7 mg、8 mg、9 mg配制成相等體積的酶的水溶液，取等量放入9支試管中依次編號(hào)為19號(hào)，制取蘋果泥并稱取45 g，分別裝入9支試管中，每支試管中分裝5 g，依次編號(hào)為19號(hào)。(2)將上述試管放入37恒溫水浴中平衡內(nèi)外溫度。(3)一段時(shí)間后將不同濃度的果膠酶分別迅速與各試管的蘋果泥混合，然后再放入恒溫水浴中。記錄反應(yīng)時(shí)間，約20分鐘。(4)過(guò)濾后測(cè)量果汁體積，并記錄： 盛有蘋果泥的試管盛有蘋果泥的試管123456789盛有果膠酶的試管盛有果膠酶的試管123456789果汁量果汁量(mL)實(shí)驗(yàn)中所用的果膠酶盡量使用其純酶制劑或不含抑制物的粗酶制劑，以免影響對(duì)酶的用量的
8、估算。(1)如果隨酶濃度的增加，過(guò)濾到的果汁的體積也增加，說(shuō)明酶的用量不足；當(dāng)酶的用量增加到某個(gè)值后，再增加酶的用量，過(guò)濾到的果汁的體積不再改變，說(shuō)明酶的用量已經(jīng)足夠，那么這個(gè)值就是酶的最適用量。(2)這里所說(shuō)的最適用量是指在本實(shí)驗(yàn)的溫度、pH等條件下所測(cè)出的最適用量，若無(wú)關(guān)變量改變，酶的最適用量也會(huì)隨之改變。(3)如果設(shè)定的酶的濃度梯度無(wú)法滿足實(shí)驗(yàn)要求，即會(huì)出現(xiàn)過(guò)低或過(guò)高現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物細(xì)胞壁和胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高出汁率和澄清度。請(qǐng)你幫助完成以下有關(guān)果膠酶和果汁生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)課題。實(shí)驗(yàn)用具和材料：磨漿機(jī)
9、、燒杯、試管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、紗布等；蘋果、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的果膠酶溶液、蒸餾水等。 課題一：驗(yàn)證果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用實(shí)驗(yàn)方法及步驟：(1)將蘋果洗凈去皮，用磨漿機(jī)制成蘋果泥，加入適量蒸餾水備用。(2)取兩個(gè)100 mL潔凈的燒杯，編號(hào)1、2，按相應(yīng)程序進(jìn)行操作，請(qǐng)把表中未填寫的內(nèi)容填上。 操作順操作順序序項(xiàng)目項(xiàng)目燒杯燒杯12在燒杯中加入蘋果泥在燒杯中加入蘋果泥20 mL20 mL2 mL/注入蒸餾水注入蒸餾水/在恒溫水浴中保溫，并在恒溫水浴中保溫，并用玻璃棒不時(shí)攪拌用玻璃棒不時(shí)攪拌10 min10 min(3)取兩個(gè)大燒杯，同時(shí)進(jìn)行過(guò)濾，觀察(比較)_，并記錄結(jié)果。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
10、的預(yù)測(cè)及結(jié)論：如果是_，則說(shuō)明果膠酶對(duì)果膠的水解具有催化作用。 課題二：探究果膠酶催化果膠水解的最適pH本課題實(shí)驗(yàn)步驟中，在完成課題一中的步驟、編號(hào)、編組之后，有下面兩種操作：方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合，再把混合液的pH分別調(diào)至4、5、6、7、8、9、10。方法二：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥的pH分別調(diào)至4、5、6、7、8、9、10，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。 (1)請(qǐng)問(wèn)上述哪種方法更科學(xué)？_。理由是_。(2)該實(shí)驗(yàn)步驟中也有玻璃棒攪拌的操作，其目的是使_。(3)如果用曲線圖方式記錄比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，以橫坐標(biāo)表示pH，縱坐標(biāo)表示_，實(shí)
11、驗(yàn)操作和記錄是比較切實(shí)可行的。根據(jù)你對(duì)酶特性的了解，請(qǐng)?jiān)趫D中選擇一個(gè)最可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線_。解析課題一中，實(shí)驗(yàn)的單一變量是果膠酶的有無(wú)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)與前面的實(shí)驗(yàn)?zāi)康南鄬?duì)應(yīng)，即相同時(shí)間內(nèi)1號(hào)燒杯濾出的果汁體積比2號(hào)燒杯濾出的果汁體積大，澄清度高。課題二中方法二是將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥的pH分別調(diào)至4、5、6、7、8、9、10，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。這樣操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的pH。對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果如果要用坐標(biāo)圖的形式表示，縱坐標(biāo)表示果汁體積增加量。在一定范圍內(nèi)，隨pH增加，果汁體積增加量增大，當(dāng)pH超過(guò)最適值，隨pH增加酶活性減弱，果汁體積增加
12、量減小，由此可知最可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線為甲。答案課題一：(2)注入果膠酶溶液2 mL (3)相同時(shí)間內(nèi)濾出的果汁體積和果汁澄清度(4)相同時(shí)間內(nèi)1號(hào)燒杯濾出的果汁體積比2號(hào)燒杯濾出的果汁體積大，澄清度高課題二：(1)方法二方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的pH(2)酶和反應(yīng)物充分地接觸 (3)果汁體積增加量 甲無(wú)論探究影響酶活性的因素還是酶用量，都要先將條件控制好以后再將酶與底物混合，否則會(huì)出現(xiàn)誤差，如例1中課題二中的方法一就因此而不科學(xué)。1分析不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果(1)實(shí)驗(yàn)原理酶的催化作用具有專一性，復(fù)合酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多，與單一加酶洗衣粉相比，對(duì)各種
13、污漬都有較好的洗滌效果。(2)實(shí)驗(yàn)變量自變量：不同種類的加酶洗衣粉。無(wú)關(guān)變量：其他條件相同且適宜(如溫度、pH等)。 (3)實(shí)驗(yàn)步驟 步驟步驟燒杯編號(hào)燒杯編號(hào)注入自來(lái)水注入自來(lái)水500 mL500 mL500 mL加入物質(zhì)加入物質(zhì)(等量等量)奶漬布奶漬布奶漬布奶漬布奶漬布奶漬布控制水溫控制水溫373737加入洗衣粉加入洗衣粉(等量等量)蛋白酶洗衣蛋白酶洗衣粉粉復(fù)合酶洗衣復(fù)合酶洗衣粉粉脂肪酶洗衣脂肪酶洗衣粉粉用玻璃棒攪拌用玻璃棒攪拌5 min5 min5 min觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)注意事項(xiàng)在比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果的實(shí)驗(yàn)中，自變量為洗衣粉的種類，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循單一變量原
14、則、對(duì)照原則，有效控制其他變量，如水的用量、污染物的量、用于實(shí)驗(yàn)的布的質(zhì)地和大小、兩種洗衣粉的用量、攪拌及洗滌時(shí)間等。在使用加酶洗衣粉時(shí)不但要考慮最佳洗滌效果的條件，如最適溫度、pH，還要考慮衣物的承受力，如蛋白酶洗衣粉不能洗滌絲綢類衣物；也要考慮洗滌成本問(wèn)題，因污漬的成分比較復(fù)雜，一般選擇復(fù)合加酶洗衣粉，以減少用量。該實(shí)驗(yàn)探究多種加酶洗衣粉對(duì)同一污漬的洗滌效果，也可以探究同一種加酶洗衣粉對(duì)不同污漬的洗滌效果。2分析不同溫度對(duì)加酶洗衣粉洗滌效果的影響實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)變量：水溫、必須設(shè)置溫度梯度。(2)無(wú)關(guān)變量：水量與水質(zhì)、洗衣粉用量、衣物質(zhì)料與大小、浸泡時(shí)間等應(yīng)保持不變。 2012蘇州高三調(diào)研下
15、列是“探究某種加酶洗衣粉使用的最適溫度”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，相關(guān)敘述中，最合理的是()A在布片及其污物相同的情況下，向溫度不同的水中加入不等量洗衣粉，看哪種洗滌效果最好B在布片及其污物相同的情況下，在等量的、呈溫度梯度的水中加入等量加酶洗衣粉，看哪種溫度條件下洗衣粉的洗滌效果最好C加酶洗衣粉在20的水中洗滌效果沒(méi)有45的好，說(shuō)明45為最適溫度D將加酶洗衣粉與普通洗衣粉分別加入37的水中洗滌同樣的污物，發(fā)現(xiàn)加酶洗衣粉洗滌效果好，說(shuō)明加酶洗衣粉的最適溫度為37 思路點(diǎn)撥解析根據(jù)單一變量原則、對(duì)照原則，在“探究某種加酶洗衣粉使用的最適溫度”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)以溫度為變量，其他條件都相同，最適為原則，所以只有B正
16、確。答案B (1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察凝膠珠的顏色和形狀：如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺，呈白色，說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再做嘗試。觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液：利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時(shí)會(huì)聞到酒味。 (2)注意事項(xiàng)酵母細(xì)胞的活化：酵母細(xì)胞所需要的活化時(shí)間較短，一般需要0.51 h。此外，酵母細(xì)胞活化時(shí)體積會(huì)變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細(xì)胞的活化液溢出容器。加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)，關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成敗。海藻酸鈉的濃度關(guān)系到固定化細(xì)胞的質(zhì)量。如果海藻酸
17、鈉濃度過(guò)高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目少，影響實(shí)驗(yàn)效果。 剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時(shí)間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格，可以使用下列方法：一是用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒(méi)有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功；二是在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。 4直接使用酶、固定化酶、固定化細(xì)胞的比較直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化細(xì)胞固定化細(xì)胞酶的種酶的種數(shù)數(shù)一種或幾種一種或幾種一種一種一系列酶一系列酶常用載常用載體體硅膠、凝膠等硅膠、凝膠等明膠
18、、瓊脂糖、明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯纖維素、聚丙烯酰胺等酰胺等制作方制作方法法化學(xué)結(jié)合法固定化學(xué)結(jié)合法固定化、物理吸附法化、物理吸附法固定化固定化包埋法固定化包埋法固定化是否需是否需要營(yíng)養(yǎng)要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)物質(zhì)否否否否是是直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化細(xì)胞固定化細(xì)胞催化反催化反應(yīng)應(yīng)單一或多種單一或多種單一單一一系列一系列反應(yīng)底反應(yīng)底物物各種物質(zhì)各種物質(zhì)(大分子、大分子、小分子小分子)各種物質(zhì)各種物質(zhì)(大分子、大分子、小分子小分子)小分子物質(zhì)小分子物質(zhì)缺點(diǎn)缺點(diǎn)對(duì)環(huán)境條件非對(duì)環(huán)境條件非常敏感，易失活；常敏感，易失活；難回收，成本難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)高，影響產(chǎn)
19、品質(zhì)量量不利于催化一系不利于催化一系列的酶促反應(yīng)列的酶促反應(yīng)反應(yīng)物不易與反應(yīng)物不易與酶接近，尤其酶接近，尤其是大分子物質(zhì)，是大分子物質(zhì)，反應(yīng)效率下降反應(yīng)效率下降優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)催化效率高、耗催化效率高、耗能低、低污染能低、低污染既能與反應(yīng)物既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)接觸，又能與產(chǎn)物分離；物分離；可以可以反復(fù)利用反復(fù)利用成本低、操作成本低、操作容易，可反復(fù)容易，可反復(fù)利用利用2012南通高三一模下圖1為人工種子生產(chǎn)過(guò)程示意圖，圖2為圖1中過(guò)程的相關(guān)操作，據(jù)圖分析回答： (1)圖1中，過(guò)程分別稱為_。(2)圖2中，包埋形成人工種子過(guò)程中，加熱溶解海藻酸鈉時(shí)需注意用_加熱，然后將溶化好的海藻酸鈉溶液_后，加
20、入胚狀體充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉?3)剛生產(chǎn)的人工種子需要在氯化鈣溶液中浸泡一段時(shí)間，其目的是使人工種子_。 (4)若用圖2的方法“制備固定化酵母細(xì)胞”，海藻酸鈉溶液的濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大，若濃度過(guò)高，則_，通常評(píng)價(jià)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果主要是觀察凝膠珠的_。(5)制備固定化酶則不宜用此方法，原因是_。 解析(1)由葉組織塊經(jīng)脫分化形成愈傷組織，再分化后形成胚狀體。(2)包埋人工種子加熱溶解海藻酸鈉時(shí)需用小火間斷加熱，防止焦糊，冷卻后加入胚狀體充分混勻。(3)將剛生產(chǎn)的人工種子浸泡在氯化鈣溶液中一段時(shí)間，使人工種子形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。(4)制備固定化酵母細(xì)胞時(shí)的海藻酸鈉溶液的濃度過(guò)高使其不易形成凝膠珠，通常通過(guò)觀
21、察凝膠珠的顏色和形狀，即淺黃色，圓形或橢圓形最佳。(5)由于酶分子很小，容易從包埋材料中漏出，所以不易用包埋法。答案(1)脫分化、再分化(2)小火或間斷冷卻(至室溫)(3)形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)(4)不易形成凝膠珠顏色和形狀(5)酶分子很小，容易從包埋材料中漏出 固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)的考查固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)(1)概念：固定化酶和固定化細(xì)胞是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。(2)主要方法 名稱名稱原理原理圖示圖示包埋包埋法法將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中溶于水的多孔性載體中化學(xué)化學(xué)結(jié)合結(jié)合法法利用共價(jià)鍵、離子鍵將酶分子利用共價(jià)鍵、離
22、子鍵將酶分子或細(xì)胞相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合或細(xì)胞相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上到載體上物理物理吸附吸附法法通過(guò)物理吸附作用，把酶固定通過(guò)物理吸附作用，把酶固定在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃和離子交換樹脂等載體上和離子交換樹脂等載體上2012北京市海淀區(qū)下列屬于固定化酶在利用時(shí)的特點(diǎn)的是()A. 有利于酶與產(chǎn)物分離B. 制成的加酶洗衣粉可以被反復(fù)利用C. 能自由出入依附的載體D. 能催化一系列的酶促反應(yīng)解析加酶洗衣粉不屬于固定化酶的應(yīng)用；固定化酶的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠與產(chǎn)物分離、重復(fù)使用；固定化細(xì)胞才能催化一系列的酶促反應(yīng)。答案A 探究加酶洗衣粉洗滌效果的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在該實(shí)驗(yàn)中，要明確探
23、究的問(wèn)題是什么，這樣才能有目的地去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，來(lái)完成探究過(guò)程。加入洗衣粉中的酶容易受到外界環(huán)境因素的影響而失活，如何解決這一問(wèn)題：第一，通過(guò)基因工程生產(chǎn)出耐受高溫、強(qiáng)堿、強(qiáng)酸等因素的酶；第二，用某種化學(xué)物質(zhì)將酶層層包裹起來(lái)，該物質(zhì)是能溶解于水的。這樣就避免了酶活性的喪失。2012濟(jì)寧模擬某化工廠生產(chǎn)的一種加酶洗衣粉，其包裝袋上印有如下說(shuō)明。成分：含堿性蛋白酶等用法：洗滌前先將衣物浸于洗衣粉溶液內(nèi)一段時(shí)間，使用溫水效果更佳。注意：切勿用于絲質(zhì)及羊毛衣料某研究性學(xué)習(xí)小組為探究該洗衣粉中酶催化作用的最適溫度，設(shè)計(jì)如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)果用下列曲線圖A、B表示。 請(qǐng)回答以下各題：(1)由圖可知，使用該
24、加酶洗衣粉的最適宜溫度為_。(2)在0和75時(shí)，酶的催化效率基本都為零。但當(dāng)溫度再回到45時(shí)，后者酶的催化能力已不能恢復(fù)，這是因?yàn)開。(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可通過(guò)直接測(cè)定_(指標(biāo))來(lái)表示該洗衣粉中酶的催化效率。 (4)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某洗滌公司為降低生產(chǎn)成本研制了一種能多次重復(fù)使用加酶洗衣粉的設(shè)備，他們將酶固定在不溶于水的尼龍載體上，洗滌完衣物后，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理，這些酶還可以多次重復(fù)利用，這種方法制成的酶叫_。(5)除加酶外，很多洗衣粉中還加有香精，高檔洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的，目前從植物中提取芳香油的方法有_。(6)加酶洗衣粉中的淀粉酶可以從霉菌中提取。用固體培養(yǎng)基分
25、離、純化霉菌的方法有_、_。 解析從坐標(biāo)圖中可以看出，加酶洗衣粉的最適溫度為45，在0和75時(shí)酶的催化效率基本都為零，但0時(shí)酶的空間結(jié)構(gòu)沒(méi)有被破壞，當(dāng)溫度升高時(shí)，酶的活性會(huì)升高，而75時(shí)酶的空間結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞，酶活性不能恢復(fù)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)觀察反應(yīng)物(蛋白膜)消失的時(shí)間來(lái)判斷酶的催化效率。把酶固定在一定的載體上，就形成了固定化酶。從植物中提取芳香油的方法有萃取法、壓榨法和蒸餾法。對(duì)微生物進(jìn)行純化的方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法。答案(1)45(2)高溫條件下酶的結(jié)構(gòu)已遭破壞(或酶的活性已喪失)(3)膠片上的蛋白膜消失時(shí)間的長(zhǎng)短(或其他合理答案)(4)固定化酶(5)萃取法、蒸餾法、壓榨法(6
26、)平板劃線法稀釋涂布平板法 1. 2011江蘇高考下列有關(guān)酶的制備和應(yīng)用的敘述，正確的是()A. 酶解法和吸水漲破法常用于制備微生物的胞內(nèi)酶B. 透析、電泳和酸解等方法常用于酶的分離與純化C. 棉織物不能使用添加纖維素酶的洗衣粉進(jìn)行洗滌D. 多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的核心層解析：本題以酶為載體，綜合考查有關(guān)酶的制備與應(yīng)用的知識(shí)。酶解法可去除微生物的細(xì)胞壁，再通過(guò)吸水漲破法使細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)釋放出來(lái)，提取分離其中的胞內(nèi)酶；透析和電泳可用于酶的分離和純化，但酸解會(huì)破壞酶的結(jié)構(gòu)；棉織物的主要成分是纖維素，可用含纖維素酶的洗衣粉洗滌，因?yàn)槔w維素酶使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松，從而使?jié)B入到纖維深處的塵土和污垢能夠
27、與洗衣粉充分接觸，達(dá)到更好的去污效果；多酶片中的胃蛋白酶應(yīng)在片劑的糖衣內(nèi)層，而片劑的核心層應(yīng)是在小腸中發(fā)揮作用的胰蛋白酶等。答案：A2. 2010江蘇生物圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)操作，圖2是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖，下列敘述不正確的是()A. 剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c迅速與活化的酵母菌混合制備混合液B. 圖1中X溶液為CaCl2溶液，作用使海藻酸鈉形成凝膠珠C. 圖2發(fā)酵過(guò)程中攪拌的目的是為了使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸D. 圖1中制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中解析：溶化的海藻酸鈉應(yīng)冷卻至室溫后與活化的酵母菌混合，A項(xiàng)錯(cuò)誤。海藻酸鈉與酵母菌混合液應(yīng)滴入CaCl2溶液中，
28、以制備凝膠珠；凝膠珠用蒸餾水沖洗23次后，再轉(zhuǎn)移到發(fā)酵裝置中；攪拌可使酵母菌與培養(yǎng)液充分接觸，有利于發(fā)酵的順利進(jìn)行，故B、C、D三個(gè)選項(xiàng)正確。答案：A3. 2011全國(guó)某同學(xué)從溫度為5565的泉水中篩選出能合成脂肪酶的細(xì)菌，并從該細(xì)菌中提取了脂肪酶?；卮饐?wèn)題：(1)測(cè)定脂肪酶活性時(shí)，應(yīng)選擇_作為該酶作用的物質(zhì)，反應(yīng)液中應(yīng)加入_溶液以維持其酸堿度穩(wěn)定。(2)要鑒定該酶的化學(xué)本質(zhì)，可將該酶液與雙縮脲試劑混合，若反應(yīng)液呈紫色，則該酶的化學(xué)本質(zhì)為_。(3)根據(jù)該細(xì)菌的生活環(huán)境，簡(jiǎn)要寫出測(cè)定該酶催化作用最適溫度的實(shí)驗(yàn)思路。解析：本題是關(guān)于實(shí)驗(yàn)與探究能力的考查，立足教材，以教材素材“探究溫度對(duì)酶活性的影響
29、實(shí)驗(yàn)”設(shè)置問(wèn)題，考查考生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的分析及理論知識(shí)的把握能力。(1)測(cè)定脂肪酶活性應(yīng)選擇脂肪作為該酶作用的物質(zhì)，反應(yīng)液中應(yīng)加入緩沖溶液以維持其酸堿度穩(wěn)定。(2)能與雙縮脲試劑反應(yīng)呈紫色，說(shuō)明該酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。(3)明確要求寫出的是“實(shí)驗(yàn)思路”而不是實(shí)驗(yàn)步驟。答案：(1)脂肪緩沖(2)蛋白質(zhì) (3)在一定溫度范圍內(nèi)(包括5565)設(shè)置溫度，分別測(cè)量酶活性，若所測(cè)數(shù)據(jù)內(nèi)出現(xiàn)峰值，則峰值所對(duì)應(yīng)的溫度即為該酶催化作用的最適溫度。否則，擴(kuò)大溫度范圍。繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，直到出現(xiàn)峰值。 1. 2012江蘇金壇一次調(diào)研下列關(guān)于加酶洗衣粉的說(shuō)法不正確的是()A. 直接將酶制劑添加到洗衣粉中制成加酶洗
30、衣粉B. 加酶洗衣粉效果的好壞受很多因素影響C. 加酶洗衣粉中目前常用的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶D. 加酶洗衣粉相對(duì)普通洗衣粉來(lái)說(shuō)有利于環(huán)保解析：酶制劑是通過(guò)特殊的化學(xué)物質(zhì)將酶層層包裹，與洗衣粉的其他成分隔離；加酶洗衣粉效果的好壞受水溫、水質(zhì)等很多因素影響；加酶洗衣粉中添加的酶包括纖維素酶、脂肪酶、淀粉酶和堿性蛋白酶等四類；加酶洗衣粉相對(duì)普通洗衣粉來(lái)說(shuō)，降低了表面活性劑、三聚磷酸鈉的用量，使洗衣粉朝低磷無(wú)磷方向發(fā)展，有利于環(huán)保。答案：A2. 2012長(zhǎng)沙雅禮中學(xué)月考固定化酶是從20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)?？蒲腥藛T用海藻酸鈉作為包埋劑來(lái)固定化酯酶，以研究固定化酶的相關(guān)
31、性質(zhì)和最佳固定條件。酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量。圖甲、乙、丙為部分研究結(jié)果。下列有關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是()A. 由甲圖知，固定化酯酶比游離酯酶對(duì)溫度變化適應(yīng)更強(qiáng)B. 由乙圖可知，濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好C. 由丙圖可知，固定化酯酶一般可重復(fù)使用3次，之后若繼續(xù)使用則酶活力明顯下降D. 固定化酶的酶活力較高，原因是增加酶與底物接觸面積解析：由甲圖可知，固定化酯酶比游離酯酶對(duì)溫度變化的適應(yīng)性更強(qiáng)；由乙圖可知，濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好；由丙圖可知，固定化酯酶一般可重復(fù)使用3次，之后若繼續(xù)使用則酶活力明顯下降；固定化酶的酶活力較高，主要原因是固定化酶的結(jié)構(gòu)
32、更穩(wěn)定。答案：D 32012徐州調(diào)研下列關(guān)于果膠酶的敘述正確的是()具有分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的凡是活細(xì)胞都能產(chǎn)生果膠酶果膠酶能將果膠分解成半乳糖醛酸植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均可能產(chǎn)生果膠酶果膠酶特指分解果膠的一種酶纖維素酶和果膠酶可用于去除植物細(xì)胞壁組成果膠酶的基本單位是氨基酸或核苷酸A. B. C. D. 解析：果膠酶并非分泌到細(xì)胞外的酶，并非所有的細(xì)胞均可產(chǎn)生果膠酶；果膠酶是一種復(fù)合酶，它包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶及果膠酯酶。答案：C 4. 2012青島二模工業(yè)生產(chǎn)果汁時(shí)，常常利用果膠酶破除果肉細(xì)胞壁以提高水果的出汁率，為研究溫度對(duì)果膠酶活性的影響，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：.將果膠酶與蘋
33、果泥分裝于不同試管，在10水浴中恒溫處理10分鐘(如圖甲)。.將步驟處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在10水浴中恒溫處理10分鐘(如圖乙)。.將步驟處理后的混合物過(guò)濾，收集濾液，測(cè)量果汁量(如圖丙)。.在不同溫度條件下重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，并記錄果汁量，結(jié)果如下表： 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：(1)果膠酶能破除細(xì)胞壁，是因?yàn)楣z酶可以分解細(xì)胞壁中的果膠，產(chǎn)物是_。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溫度為_左右時(shí)，果汁量最多，此時(shí)果膠酶的活性_。(3)為什么該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲ㄟ^(guò)測(cè)定濾出的蘋果汁的體積大小來(lái)判斷果膠酶活性的高低？_ 果汁量果汁量/mL813152515121110溫度溫度/10203040506
34、07080(4)下列A、B、C圖依次表示果膠酶濃度一定時(shí)，果膠酶的反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度、溫度、pH之間的關(guān)系，據(jù)圖完成下列問(wèn)題：圖A中，反應(yīng)物達(dá)到某一濃度時(shí)反應(yīng)速率不再上升的原因是_ .圖B中，曲線ab段表明_，曲線bc段表明_。將裝有果膠酶與反應(yīng)物的甲試管和裝有果膠酶與反應(yīng)物的乙試管分別放入12和90水浴鍋中，20分鐘后取出轉(zhuǎn)入40的水浴鍋中保溫，兩支試管內(nèi)的反應(yīng)是：甲_，乙_。圖C表示果膠酶濃度、反應(yīng)物濃度、溫度等一定時(shí)，果膠酶催化反應(yīng)的速率隨pH變化的曲線，實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)_來(lái)判定果膠酶的最適pH。 解析：(1)果膠酶催化植物細(xì)胞壁中的果膠分解成為半乳糖醛酸。(2)由題干中的表格可知，40時(shí)
35、果汁量最多，說(shuō)明此溫度下酶活性最強(qiáng)。(3)該實(shí)驗(yàn)中衡量結(jié)果的指標(biāo)有兩項(xiàng)，一是觀察在相同的時(shí)間內(nèi)，濾出蘋果汁的體積的多少。體積多說(shuō)明果膠酶活性高，將果膠分解得多，使果汁更好地流出。二是觀察果汁的澄清度。(4)酶是生物體內(nèi)具有催化作用的有機(jī)物，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，其催化效率受反應(yīng)物濃度、溫度、pH的影響。 圖A中，當(dāng)反應(yīng)物在低濃度范圍內(nèi)增加時(shí)，反應(yīng)速率迅速上升；當(dāng)反應(yīng)物達(dá)到一定濃度時(shí)，隨反應(yīng)物濃度增加，反應(yīng)速率不再增加。這是因?yàn)槊鸽m然有高效性，但催化能力也有一定限度，當(dāng)所有酶都發(fā)揮了最高效能后，反應(yīng)物濃度再增加，反應(yīng)速率也不增加，這時(shí)受酶濃度影響。 從a點(diǎn)到b點(diǎn)曲線上升，這是因?yàn)闇囟壬撸富钚陨?/p>
36、高。曲線bc段下降，因?yàn)闇囟瘸^(guò)最適溫度，酶活性隨溫度升高而降低。由于甲試管溫度較低，所以酶活性較低，反應(yīng)速率很慢，當(dāng)轉(zhuǎn)入40(酶反應(yīng)的適宜溫度)的水浴鍋中加熱時(shí)，其反應(yīng)速率迅速增加。乙試管在90高溫下，酶結(jié)構(gòu)被破壞，酶變性失活，當(dāng)轉(zhuǎn)入40的水浴鍋中保溫時(shí)，酶活性也不再恢復(fù)，故無(wú)催化反應(yīng)。圖C表示果膠酶濃度、反應(yīng)物濃度、溫度等一定時(shí)，果膠酶催化反應(yīng)的速率隨pH變化的曲線，實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)果汁的量來(lái)判定果膠酶的最適pH。 答案：(1)半乳糖醛酸(2)40最高(3)果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通過(guò)濾紙，因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶催化果膠分解的能力(4)受酶濃度的限制果膠酶的活性隨
37、溫度升高而升高超過(guò)最適溫度后果膠酶的活性隨溫度的繼續(xù)升高而下降反應(yīng)速率加快無(wú)催化反應(yīng)果汁的量5. 2012濟(jì)南模擬某一實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)，欲通過(guò)制備固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行葡萄糖溶液發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料及用具齊全。(1)酵母細(xì)胞的固定采用的方法是_。(2)請(qǐng)完善該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在制備固定化酵母細(xì)胞過(guò)程的步驟：配制氯化鈣溶液時(shí)應(yīng)用蒸餾水。海藻酸鈉溶液應(yīng)用_加熱。海藻酸鈉溶液必須_才能加入酵母細(xì)胞。注射器中的海藻酸鈉和酵母細(xì)胞的混合物應(yīng)滴入_中形成_。 (3)該實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置來(lái)進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵。為使該實(shí)驗(yàn)中所用到的固定化酵母細(xì)胞可以反復(fù)運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一定要在_條件下進(jìn)行。加入反應(yīng)液后的操作是關(guān)閉_。裝置的長(zhǎng)導(dǎo)管起到什么作用？_。(4)試分析下圖中，與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母細(xì)胞相似的是 () 解析：由于細(xì)胞過(guò)大，難以被吸附或結(jié)合，因此多采用包埋法進(jìn)行固定化。操作過(guò)程中，必須等海藻酸鈉溶液冷卻后才能將其與酵母細(xì)胞混合，否則酵母細(xì)胞會(huì)在高溫下死亡。酵母菌利用葡萄糖的發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生CO2，為減小裝置中的壓力，應(yīng)及時(shí)將其排出。答案：(1)包埋法(2)小火或間斷冷卻至室溫氯化鈣溶液凝膠珠(3)無(wú)菌活塞1和活塞2釋放CO2，減小反應(yīng)柱內(nèi)壓力并可防止其他微生物污染 (4)D
高考生物一輪復(fù)習(xí) 3 酶的應(yīng)用課件 新人教版 新人教版選修1
