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1、專題三專題三酶的應用酶的應用最新考綱1酶的存在與簡單制作方法2酶活力測定的一般原理和方法3酶在食品制作和洗滌等方面的應用4制備和應用固定化酶考綱解讀1酶在食品制造和洗滌劑生產等方面的應用2固定化酶、固定化細胞制備的優(yōu)缺點和在生產中的應用知識點一果膠酶在果汁生產中的應用知識點一果膠酶在果汁生產中的應用 答案：可溶性的半乳糖醛酸果膠多聚半乳糖醛酸酶果膠酯酶霉菌細菌細胞壁胞間層澄清 看一看：果膠酶和纖維素酶各有什么作用？ 答案：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，進一步水解為葡 萄糖。知識點二探討加酶洗衣粉的洗滌效果看一看：普通酶應用時有哪些缺點？答案：容易
2、失活，通常對強酸、強堿、高溫和有機溶劑非常敏感。很難回收，不能被再次利用，提高了生產成本。會影響產物的純度，降低產品質量。知識點三酵母細胞固定化加酶洗衣粉的洗滌效果的探究(1)判斷加酶洗衣粉洗滌效果的方法：可在洗滌后比較污物的殘留狀況，如已消失、顏色變淺、面積縮小等。(2)加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法：實驗設計遵循的原則是對照原則和單一變量原則，如探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果有何不同時，以控制洗衣粉的種類為變量，其他條件完全一致；同時，普通洗衣粉處理污物與加酶洗衣粉處理污物形成對照實驗。(3)變量的分析和控制：影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素有水溫、水量、水質、洗衣粉的用量、衣
3、物的材質、衣物大小、浸泡時間、洗滌的方式和洗滌的時間等。在選擇適宜的變量作為探究課題的時候，應注意切合實際，如選擇水溫時，我們可以選擇一年中冬季、春季、秋季和夏季的實際常溫5 、15 、25 和35 進行實驗。在混合反應物和酶之前，一定要讓兩者分別達到相應的條件。這樣可以避免底物和酶在混合時條件變化而影響實驗結果。1影響果汁產量的物質及處理方法(1)影響果汁產量的物質纖維素和果膠是組成水果的重要物質，這兩種物質的存在使制作果汁時存在兩個問題：一是果肉的出汁率低，耗時長；二是榨取的果汁渾濁、黏度高、容易發(fā)生沉淀。果膠酶在果汁生產中的應用果膠酶在果汁生產中的應用 (2)處理方法酶解法常用的酶及其作
4、用特點如下：2.探究酶活性最適條件和用量的實驗設計(1)探究酶活性最適條件的實驗設計思路方法探究不同溫度(或pH)對果膠酶活性的影響時，溫度(或pH)作為自變量，有效地控制其他無關變量，通過設置合理的溫度(或pH)梯度來確定最適值。注意事項在蘋果泥和果膠酶混合之前，一定要保證底物和酶達到所要求的溫度或pH條件，以避免混合后條件的變化，確保實驗結果的可信度和可靠性。衡量實驗結果的指標以果汁澄清度與果汁產量的多少確認果膠酶活性的高低。(2)探究果膠酶的用量原理提示本實驗是一個探究性的定量實驗，所測出的最適用量是在本實驗的溫度、pH條件下測出的，因而果膠酶的最適用量應標明溫度和pH。確定最適用量的方
5、法如果隨酶濃度的增加，過濾到的果汁的體積也增加，說明酶的用量不足；當酶的濃度增加到某個值后，再增加酶的用量，過濾到的果汁的體積不再改變，說明酶的用量已經足夠，那么，這個值就是酶的最適用量。提醒在探究溫度或pH的影響時，不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間構成了相互對照，通過相互對照可確定果膠酶活性的溫度或pH的最適值。本考點在單科試卷多有出現(xiàn)，理綜較少出現(xiàn)。 【典例1】(2009江蘇，22)加工橘子罐頭，采用酸堿處理脫去中果皮(橘絡)，會產生嚴重污染。目前使用酶解法去除橘絡，可減少污染。下列生長在特定環(huán)境中的4類微生物，可以大量產生所用酶的有(多選)()。A生長在麥麩上的黑曲霉 B生長在酸奶
6、中的乳酸菌C生長在棉籽殼上的平菇 D生長在木屑上的木霉解析本題考查考生對“生物的生活習性、形態(tài)結構和功能與環(huán)境相適應”思想的理解。橘絡的主要成分是纖維素(植物細胞壁的主要成分)，因此，能以死亡植物體為營養(yǎng)來源的微生物細胞中一定含有分解細胞壁成分的酶。答案ACD【訓練1】下列說法不正確的是()。A在探究果膠酶用量實驗中，雖然實驗的變量發(fā)生了變化，但通過設置梯度來確定最適值的思想方法是不變的B植物、霉菌、酵母菌和細菌均能產生果膠酶C通過測定濾出的蘋果汁的體積大小無法來判斷果膠酶活性的高低D人們使用果膠酶、纖維素酶等來解決制作果汁面臨的問題解析在探究果膠酶的用量實驗中，參照研究溫度和pH對酶活性的影
7、響實驗，采用梯度測定法，只是將原實驗中的pH梯度和溫度梯度改成酶的用量梯度而已，基本實驗思路不變，即A正確；植物、霉菌、酵母菌和細菌在其生活過程中，都會發(fā)生分解果膠的過程，因此，它們都可產生果膠酶，故B正確；在制作果汁過程中，由于果膠、纖維素的存在，影響榨出的果汁量及果汁的透明度，加入纖維素酶和果膠酶后，果汁榨出量及透明度均有提高，即D正確；在使用梯度測定酶的用量及活性時，可以通過榨出的蘋果汁的體積大小來判斷，因此C錯誤。答案C1常用酶制劑的種類及洗滌原理探究加酶洗衣粉的洗滌效果探究加酶洗衣粉的洗滌效果 種類洗滌原理洗滌實例蛋白酶可將蛋白質水解為易溶解或分散于洗滌液中的小分子肽或氨基酸血漬、奶
8、漬及各種食品類的蛋白質污垢脂肪酶把脂肪水解為較易溶解的甘油和游離的脂肪酸油漬、人體皮脂、口紅淀粉酶能使淀粉迅速分解為可溶性的麥芽糖、葡萄糖等來自面條、巧克力等的污垢纖維素酶使纖維的結構變得蓬松，從而使?jié)B入到纖維深處的塵土和污垢能夠與洗衣粉充分接觸，達到更好的去污效果2.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物上污漬的洗滌效果(1)實驗過程取大燒杯兩只，用量筒量取等量水放入其中。將制好的污染布塊和洗衣粉(一組為污染布塊與普通洗衣粉，一組為污染布塊與加酶洗衣粉)分別放入兩只燒杯中。用玻璃棒同時充分攪拌。一段時間后再攪拌，可重復進行。相同的時間后觀測洗滌效果。(2)結果分析與注意事項加酶洗衣粉有很多種，注意
9、實驗用的加酶洗衣粉的說明，是單一加酶洗衣粉，還是復合加酶洗衣粉。所滴加的污染物種類與實驗結果有著密切的關系。洗滌材料可選用純棉制品。3探究不同溫度對加酶洗衣粉的洗滌效果根據(jù)不同季節(jié)的溫度設置水溫確認適于不同季節(jié)使用的洗衣粉，應根據(jù)當?shù)匾荒曛械膶嶋H氣溫變化來確定水溫，通常情況下，冬季、春季、秋季和夏季可分別選取5 、15 、25 和35 的水溫，因為這4個水溫較符合實際情況，對現(xiàn)實也具指導意義。4探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果(1)實驗原理：酶的催化作用具有專一性，復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，對各種污漬都有較好的洗滌效果。(2)實驗變量自變量：加酶洗衣粉的種類。無關
10、變量：其他條件相同且適宜(如溫度、pH等)。(3)實驗步驟步驟燒杯編號注入自來水500 mL500 mL500 mL加入物質(等量)奶漬布奶漬布奶漬布控制水溫37 37 37 加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉復合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻璃棒攪拌5 min5 min5 min觀察實驗現(xiàn)象本部分內容與生產生活實際密切相關，是高考命題的熱點，復習中應重點掌握實驗技能?！镜淅?】(2009江蘇生物，31)酶解法制備原生質體的原理是利用酶溶液對細胞壁成分的降解作用。蝸牛酶液從蝸牛(以植物為食)消化腺中提取；果膠酶、纖維素酶從微生物中提取。為了研究不同酶液的酶解效果，某實驗小組取無菌煙草幼葉，切成相同大小的
11、小片，等量放入6支試管中，試劑用量和實驗結果列于下表。請回答有關問題。試管編號項目 蒸餾水/mL201111緩沖液/mL0210.50.50.5果膠酶液/mL0000.500蝸牛酶液/mL00000.50纖維素酶液/mL000000.5實驗結果(綠色深淺程度) (注注：“”越多表示綠色越深，越多表示綠色越深，“”表示顏色無顯著變化表示顏色無顯著變化)(1)實驗過程中，需要輕搖試管，其目的是_，使原生質體從葉小片中游離出來，以便觀察懸浮液綠色的深淺。(2)從綠色的深淺可推測：蝸牛酶液酶解效果最好，原因是蝸牛酶液含有_等多種酶。該實驗中_是空白對照組，其設置意義是_。(3)用網篩過濾原生質體到離心
12、管內，離心后收集沉淀物，并用_洗滌。(4)原生質體是否符合要求還需進行檢驗，其檢驗的方法是_。解析(1)實驗過程中，需要輕搖試管，可以使細胞壁與酶充分接觸，提高酶解效果。(2)蝸牛以植物為食，所以蝸牛酶液中含有果膠酶和纖維素酶，、沒有添加酶溶液為空白對照組。其設置意義是排除無關變量的干擾。(3)離心后收集沉淀物，并用等滲溶液清洗，目的是保持細胞正常形態(tài)。(4)要用低滲漲破法來檢驗原生質體是否符合要求，若沒有細胞壁則可以漲破，有則不能漲破。答案(1)為了使細胞壁與酶充分接觸，提高酶解效果(2)果膠酶和纖維素酶、排除無關變量的干擾(3)等滲溶液(4)低滲漲破法【訓練2】為探究洗衣粉加酶后的洗滌效果
13、，將一種無酶洗衣粉分成3等份，進行3組實驗。甲、乙兩組在洗衣粉中加入1種或2種酶，丙組不加酶，在不同溫度下清洗同種化纖布上的2種污漬，其他實驗條件均相同，下表為實驗記錄。請回答下列問題。水溫/ 1020304050組別甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙清除血漬時間/min67668852518336347711126891167清除油漬時間/min93789587639182468575277769868(1)提高洗衣粉去污能力的方法有_。甲組在洗衣粉中加入了_。乙組在洗衣粉中加入了_。(2)甲、乙組洗滌效果的差異，說明酶的作用具有_。(3)如果甲、乙和丙3組均在水溫為
14、80 時洗滌同一種污漬，請比較這3組洗滌效果之間的差異并說明理由。_。(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化學物質包裹的，遇水后包裹層很快溶解，釋放出來的酶迅速發(fā)揮催化作用。請說明這是否運用了酶的固定化技術及其理由。_。解析本題考查酶的相關知識。通過表格比較容易得出：在1050 范圍內，隨著溫度的升高，酶的去污能力增強；加入酶的洗衣粉去污能力比未加酶的強。血漬中主要成分是蛋白質，油漬中主要成分是脂肪。根據(jù)甲、乙兩組去除血漬和油漬的能力比較，能夠得出甲組加入了蛋白酶，乙組加入了蛋白酶和脂肪酶。甲、乙兩組洗滌效果的差異，說明酶具有專一性。酶在高溫條件下會變性失活，水溫為80 時酶失活，因而3組實驗效果
15、沒有差別。酶的固定化技術是要把酶固定在不溶于水的載體上，且固定化酶具有重復利用的特點。答案(1)加酶和適當提高溫度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶(2)專一性(3)沒有差異，因為高溫使酶失活(4)未運用酶的固定化技術，因為酶未固定在不溶于水的載體上，也不能重復利用固定化酶與固定化細胞固定化酶與固定化細胞 直接使用酶固定化酶固定化細胞酶的種數(shù)一種或幾種一種一系列酶常用載體高嶺土、皂土、硅膠、凝膠明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺制作方法化學結合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化是否需要營養(yǎng)物質否否是催化反應單一或多種單一一系列反應底物各種物質(大分子、小分子)各種物質(大分子、小分子)小分子物質
16、缺點對環(huán)境條件非常敏感，易失活；難回收，成本高，影響產品質量不利于催化一系列的酶促反應反應物不易與酶接近，尤其是大分子物質，反應效率下降優(yōu)點催化效率高、耗能低、低污染既能與反應物接觸，又能與產物分離；可以反復利用成本低、操作容易2.制備固定化酵母細胞的實驗注意事項(1)酵母細胞的活化酵母細胞需要的活化時間較長，一般需要0.51 h，需要提前做好準備。此外，酵母細胞活化時體積會變大，因此活化前應該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細胞的活化液溢出容器外。(2)海藻酸鈉溶液的濃度海藻酸鈉溶液的配制是固定化酵母細胞的關鍵，因為如果海藻酸鈉溶液濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋
17、的酵母細胞的數(shù)量少，都會影響實驗效果。(3)海藻酸鈉溶液配制注意事項對海藻酸鈉溶化時要小火或間斷加熱，避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊；將溶化后的海藻酸鈉先冷卻至室溫，再與酵母細胞混合，避免高溫殺死酵母細胞；固定化酵母細胞時，應將海藻酸鈉酵母細胞的混合液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影響凝膠珠的形成。(4)CaCl2溶液的作用CaCl2溶液的作用是使海藻酸鈉膠體發(fā)生聚沉，形成凝膠珠。本部分內容在江蘇高考中多有出現(xiàn)，有些省份不屬考試內容，復習中多關注考試說明。【典例3】固定化酶是從20世紀60年代迅速發(fā)展起來的一種技術?？蒲腥藛T用海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶，以研究固定化酶的相關性
18、質和最佳固定條件。酶活力為固定化酶催化化學反應的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量。圖甲、乙、丙為部分研究結果。下列有關敘述中，錯誤的是()。A由甲圖可知，固定化酯酶比游離酯酶對溫度變化適應性更強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，主要原因是增加了酶與底物的接觸面積解析由甲圖可知，固定化酯酶比游離酯酶對溫度變化的適應性更強；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構更穩(wěn)定
19、。答案D【訓練3】某校學生嘗試用瓊脂作載體，用包埋法固定淀粉酶來探究固定化酶的催化效果。實驗結果見下表(假設加入試管中的固定化淀粉酶量與普通淀粉酶量相同)。實驗表明1號試管中淀粉未被水解，你認為最可能的原因是()。1號試管2號試管固定化淀粉酶普通淀粉酶淀粉溶液60 保溫5分鐘，取出冷卻至室溫，滴加碘液現(xiàn)象變藍不變藍A.實驗中的溫度過高，導致固定化淀粉酶失去活性B淀粉是大分子物質，難以通過瓊脂與淀粉酶接觸C水浴保溫時間過短，固定化淀粉酶未將淀粉水解D實驗程序出現(xiàn)錯誤，試管中應先加入碘液后保溫解析本題考查酶的固定化，意在考查考生的理解和應用能力。由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物質，它
20、不能通過瓊脂與酶充分接觸，導致淀粉不能被水解而遇碘液呈現(xiàn)藍色。答案B1(2011江蘇卷)下列有關酶的制備和應用的敘述，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行洗滌D多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的核心層解析利用酶解法和吸水漲破法使細胞解體，用于制備胞內酶；酶的純化和分離的方法有透析法、離心沉降法和電泳法；纖維素酶能去除棉紡織品表面浮毛，平整織物表面，故可用添加纖維素酶的洗衣粉洗滌棉織物；多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的最外層，保持其他酶在胃中不被破壞。答案A2(2010江蘇生物，25)圖1表示制備固定
21、化酵母細胞的有關操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵的示意圖，下列敘述正確的是(多選)()。A剛溶化的海藻酸鈉應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，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠C圖2發(fā)酵過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移到圖2裝置中解析溶化的海藻酸鈉應冷卻至室溫后與活化的酵母菌混合，A項錯誤。海藻酸鈉與酵母菌混合液應滴入CaCl2溶液中，以制備凝膠珠；凝膠珠用蒸餾水沖洗23次后，再轉移到發(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)酵的順利進行，故B、C、D三個選項正確。答案BCD3(2010江蘇生物
22、，3)某種蛋白酶是由129個氨基酸脫水縮合形成的蛋白質，下列敘述正確的是()。A該蛋白酶分子結構中至少含有129個氨基和129個羧基B該蛋白酶溶液與雙縮脲試劑發(fā)生作用，產生紫色反應C利用透析法純化該蛋白酶時，應以蒸餾水作為透析液D用含該蛋白酶的洗衣粉去除油漬，效果比其他類型的加酶洗衣粉好解析一條多肽鏈中至少含有一個游離的氨基和一個游離的羧基；該蛋白酶屬于蛋白質，與雙縮脲試劑作用，產生紫色反應；利用透析法純化該蛋白酶時，應以磷酸緩沖液作為透析液；蛋白酶催化水解蛋白質，而油漬屬于脂質，用含該蛋白酶的洗衣粉無法去除油漬，用含該蛋白酶的洗衣粉去除血漬、奶漬時，效果比其他類型的加酶洗衣粉好。答案B4(2009江蘇，3)下列關于固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是()。A固定化細胞技術在多步連續(xù)催化反應方面優(yōu)勢明顯B固定化酶的應用中，要控制好pH、溫度和溶解氧C利用固定化酶降解水體中有機磷農藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件D利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應底物解析本題考查固定化細胞與固定化酶的優(yōu)點和利用條件。固定化細胞固定的是一系列酶，因此，在多步連續(xù)催化反應方面比固定化酶更有優(yōu)勢；酶屬于非生物，因此利用時不必提供氧氣、營養(yǎng)物質等；固定化酵母發(fā)酵液中葡萄糖等糖類，不僅是發(fā)酵作用的反應底物，也是酵母菌生長所需的碳源。答案A
高考生物一輪復習資料 專題三酶的應用課件 新人教版選修1
