选修1专题3酶的研究与应用

固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练专题 3 酶的研究与应用展示考纲考频 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.酶在食品制造和洗涤等方面的应用 4.制备和应用固相化酶 固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练一、果胶酶在果汁生产中的作用1 果胶(1)果胶的成分与存在：果胶是 植物细胞壁以及胞间层 的主要组成成分之一，它是由 半乳糖醛酸 聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。(2)果胶与果汁加工：果胶影响 出汁率 ，使果汁浑浊。2 果胶酶(1)成分：果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称。(2)作用：将果胶分解成可溶性的 半乳糖醛酸 ，使出汁率提高，也使浑浊的果汁变得澄清。固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练3果胶酶的应用(1)水果加工业：水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的 ，有助于压榨。在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到 作用，还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀，还可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。(2)饲料工业：果胶酶与 酶、半纤维素酶等配合使用可 降解 植物细胞壁中的果胶和纤维素，促使淀粉、脂质、维生素和蛋白质等释放出来，提高饲料的营养价值，还可降低饲料的黏度，促进饲料在动物消化道内的 。黏度 澄清纤维 素消化吸收固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练二、加酶洗衣粉在洗涤中的作用1 加酶洗衣粉： 指含 的洗衣粉。2 酶制剂的种类与洗涤原理酶 制 剂固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练三、固定化酶和固定化细胞技术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 上，使之成为 的制剂。(2)特性：与游离酶相比较， 好，与底物和产物容易分离，易于控制，能反复多次使用；便于 ，有利于自动化生产。(3)固定化酶的制作方法：由酶的性质和载体特性所决定，主要包括 法、共价偶联法、交联法和包埋法等。(4)淀粉酶水解作用的检测不溶于水而又有 酶 的特性介 质稳 定运 输 和 贮 存吸附固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练2固定化细胞(1)概念：利用物理或化学方法，将细胞固定在 的技术。(2)优点：制备容易、酶的活性 。(3)固定化技术：物理 和 。(4)应用：固定化酵母细胞发酵。3 固定化酶和固定化细胞常用的材料： 固定化酶常用纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体，而固定化细胞常用琼脂、海藻酸钠 (钙 )、角叉菜聚糖、明胶和聚丙烯酰胺凝胶等。一定空 间 内高且 稳 定吸附法 包埋法固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练思考辨析1判断关于酶的应用及活力测定说法的正误。(1)“ 探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果 ” 可先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度 (2012年高考江 苏 卷 )( )(2)相同 pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉 (2012年高考江苏 卷 )( )(3)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路方法是不变的 ( )(4)用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好 ( )(5)果胶酶常用于果汁生产中，可提高出汁率和澄清度 ( )固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练2判断关于固定化酶和固定化细胞说法的正误。(1)固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应 (2013年高考江 苏 卷 )( )(2)从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小(2012年高考江 苏 卷 )( )(3)将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去 CaCl2和杂菌(2012年高考江 苏 卷 )( )(4)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( )(5)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 ( )(6)固定化酶常采用化学结合法和包埋法 ( )(7)固定化细胞常采用包埋法 ( ) 固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练1果胶酶与纤维素酶的比较果胶 酶 的作用及 酶 特性的探究固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练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，严格控制变量，尽量减少 无关变量 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的活性大小成正比。(3)实验流程固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练各取一支，分 9组分别放入 30 、 35 、 40 、 45 、 50 、 55 、 60 、 65 、 70 的恒温水浴中加热 (或各取一支，分 5组调节苹果泥和果胶酶的 pH为 5、 6、 7、 8、 9置于同一恒温水浴中 )固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练3加酶洗衣粉的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)加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法：实验设计遵循的原则是 原则和 原则，如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时，以洗衣粉的种类为自变量，其他条件完全一致；同时，普通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照。对 照 单 一 变 量固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练(3)变量分析固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练特别提醒 (1)一般说来，丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤，是因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。(2)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。(3)人体皮肤细胞有蛋白质，使用加酶洗衣粉后如不彻底清洗双手，就会使手的皮肤受到腐蚀，而使人患过敏性皮炎、湿疹等，并且应避免与这类洗衣粉长时间的接触。(4)加酶洗衣粉的酶制剂不含肽酶，因为肽本身易溶于水。固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练1工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高水果的出汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响，某同学设计了如下实验： .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分钟 (如图甲 )。 .将步骤 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分钟 (如图乙 )。 .将步骤 处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量 (如图丙 )。固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练 .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：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，是因为果胶酶可以分解细胞壁中的果胶，产物是 _。(2)实验结果表明，当温度为 _左右时，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滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？ _。(4)下列 A、 B、 C图依次表示果胶酶浓度一定时，果胶酶的反应速度与反应物浓度、温度、 pH之间的关系，据图完成下列问题：固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练 图 A中，反应物达到某一浓度时反应速度不再上升的原因是_。 图 B中，曲线 ab段表明 _，曲线 bc段表明 _。 将装有果胶酶与反应物的甲、乙两支试管分别放入 12 和 90 水浴锅中， 20分钟后取出转入 40 的水浴锅中保温，两支试管内的反应是：甲 _，乙 _。 图 C表示果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时，果胶酶催化反应的速率随 pH变化的曲线，实验时可根据 _来判定果胶酶的最适 pH。固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练解析： 本 题 考 查 影响 酶 活性的有关因素及 实验结 果的分析方法。(1)果胶 酶 可催化植物 细 胞壁中的果胶分解成 为 半乳糖 醛 酸。 (2)由 题干中的表格可知， 40 时 果汁量最多， 说 明此温度下 酶 活性最 强 。(3)该实验 中衡量 结 果的指 标 有两 项 ：一是 观 察在相同的 时间 内， 滤出苹果汁的体 积 ，体 积 越大 说 明果胶 酶 活性越高，果胶分解得多，因而果汁流出量多；二是 观 察果汁的澄清度。固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练(4)酶 是生物体内具有催化能力的有机物， 绝 大多数是蛋白 质 ，其催化效率受反 应 物 浓 度、温度、 pH的影响。 图 A中，当反 应 物在低 浓 度范 围 内增加 时 ，反 应 速度迅速上升；当反 应 物达到一定 浓 度 时，随反 应 物 浓 度增加，反 应 速度不再增加。 这 是因 为 酶 虽 然有高效性，但催化能力也有一定限度，当所有 酶 都 发挥 了最高效能后，反 应 物浓 度再增加，反 应 速度也不再增加，此 时 受 酶 浓 度的影响。 图 B中， ab曲 线 上升，是因 为 在未达到最适温度之前，随温度升高， 酶 活性升高。曲 线 bc下降，是因 为 温度超 过 最适温度， 酶 逐 渐变 性失活。 由于甲 试 管温度 较 低，所以 酶 活性 较 低，反 应 速度很慢，当 转 入 40 (酶 反 应 的适宜温度 )的水浴 锅 中加 热时 ，其反 应 速度迅速增加。乙试 管在 90 高温下， 酶 结 构被破坏， 酶 变 性失活，当再 转 入 40 的水浴 锅 中保温 时 ， 酶 活性也不再恢复，故无催化反 应 。 图 C表示果胶 酶 浓 度、反 应 物 浓 度、温度等一定 时 ，果胶 酶 催化反 应 的速率随 pH变 化的曲 线 ， 实验时 可根据果汁的量来判定果胶 酶 的最适 pH。固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练答案： (1)半乳糖醛酸 (2)40 最大 (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果胶分解的能力(4) 受反应物中酶浓度的限制 果胶酶的活性随温度升高而升高 果胶酶的活性随温度的继续升高而下降 反应速度加快 无催化反应 果汁的量固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练1固定化酶和固定化细胞技术(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)方法及适用对象固定化 酶 和固定化 细 胞固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练一般来讲，酶更适合用 化学结合 和 物理吸附法 固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶则易从包埋材料中漏出。2 固定化酶与固定化细胞的比较固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练3.制备固定化酵母细胞及用固定化酵母细胞发酵固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练 特别提醒 (1)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、 CaCl2溶液以及注射器等器材进行严格灭菌。(2)溶化海藻酸钠时采用小火间断加热法，防止海藻酸钠焦糊。(3)海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；浓度过低，凝胶珠所包埋的酵母细胞数量少。固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练2在 20世纪 50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了 70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术。(1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是 _。与固定化酶技术相比，固定化细胞技术固定的是 _。(2)制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是 _，使用的是下图中方法 _(填号码及名称 )。(3)制作固定化酵母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和 _溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是 _。固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练解析： 将 酶 固定化后，能使 酶 在催化反 应 之后并不 进 入 产 物溶液，可反复使用；将 细 胞固定化后，即可以将一种 细 胞内的多种 酶 同 时进行固定；海藻酸 钠 不能参与化学反 应 ，在高温 时 容易溶化，温度降低时 又可以形成多孔性固体 颗 粒，是包埋酵母菌的好材料； 图 示 为 共价 键 (化学 )结 合法、 为 吸附法、 为 包埋法；凝胶珠是用高温下溶化的海藻酸 钠 与酵母菌混合后在 CaCl2溶液中形成的，若海藻酸 钠浓 度过 高或制凝胶珠 时 离液面太近，可能形成片状或 长 条形而不是 圆 形的凝胶珠。答案： (1)酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复使用 多酶系统 (一系列、多种酶 ) (2)海藻酸钠 包埋法 (3)CaCl2 海藻酸钠浓度过高 (或针筒离液面过近，高度不够 )固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练例 1 实验探究：加酶洗衣粉的使用条件和效果。实验目的：(1)观察加酶洗衣粉在洗涤中的效果。(2)探究加酶洗衣粉的最佳温度条件。实验用具及材料： 9个 100 mL的三角瓶、镊子、两组恒温水浴锅、若干块沾有鸡血且放置一天的棉布、两种加酶洗衣粉及未加酶的洗衣粉。实验步骤：(1)将两组恒温水浴分别调至 40 和 80 。(2)向 9个三角瓶中各加水 100 mL，将三角瓶分成 A、 B、 C三组，每组三个，向 A组各瓶中