專題4酶的研究和應用知識點

1、專題4幅的研究與應用知識點課題1果膠酶在果汁生產中的作用由水果制作果汁要解決兩個主要問題：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。1、植物細胞壁以及胞間層的主要組成成分有纖維素和一果膠。并且兩者不溶于水，在果汁加工中，既影響出汁率，又使果汁渾濁。2、果膠是植物細胞壁以及胞間層的主要組成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物，不溶于水。在果汁加工中，果膠不僅會影響出汁率，還會使果汁渾濁。果膠酶的作用是能夠將果膠分解成可溶性的半乳醛酸,瓦解植物的細胞壁及胞間層，并且使果汁變得澄清。3、果膠酶是一類酶總稱，包括果膠分解酶、多聚半乳糖醛酸酶、果膠酯酶等。4、

2、酶的活性是指酶催化一定化學反應的的能力。酶活性的高低可以用在一定條件下，酶所催化的某一化學反應的反應速度來表示。在科學研究與工業(yè)生產中，酶反應速度用單位時間內、單位體積中反應物的減小量或產物的增加量來表示。5、影響酶活性的因素包括：溫度、PH、酶的抑制劑等。（二）.實驗設計設計一探究溫度對酶活性的影響當酶處于最適溫度或最適pH時，酶的活性最高；若溫度過高、過酸或過堿，則導致酶變性失活。在一定范圍內，果肉的出汁率和果汁的澄清度與果膠酶的活性成正比。此實驗的自變量是溫J_；根據單一變量原則，你應確彳各實驗組相同的變量有一PH底物濃度底物量實驗器材酶的用量等等。設計二探究PH對酶活性的影響探究pH對

3、果膠酶活性的影響，只須將溫度梯度改成pH梯度，并選定一個適宜的溫度進行水浴加熱。反應液中的pH可以通過體積分數為0.1%的氫氧化鈉或鹽酸溶液進行調節(jié)。設計三探究果膠酶的用量探究果膠酶的用量是建立在探究最適溫度和pH對果膠酶活性影響的基礎之上的。此時，研究的變量是果膠酶的用量，其他因素都應保持不變。實驗時可以配制不同濃度的果膠酶溶液，也可以只配制一種濃度的果膠酶溶液，然后使用不同的體積即可。需要注意的是，反應液的pH必須相同，否則將影響實驗結果的準旁欄思考題1 .為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理？提示：將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理，可以保證底

4、物和酶在混合時的溫度是相同的，避免了果泥和果膠酶混合時影響混合物的溫度，從而影響果膠酶活性的問題。2 .在探究溫度或pH的影響時，是否需要設置對照？如果需要，又應該如何設置？為什么？提示：需要設置對照實驗，不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間就可以作為對照，這種對照稱為相互對照。3 .A同學將哪個因素作為變量，控制哪些因素不變？為什么要作這樣的處理？B同學呢？提示：A同學將溫度或pH作為變量，控制不變的量有蘋果泥的用量、果膠酶的用量、反應的時間和過濾的時間等。只有在實驗中保證一個自變量，實驗結果才能說明問題。B同學對于變量的處理應該與A同學相同，只是觀察因變量的角度不同。4 .想一想，為什么

5、能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低？提示：果膠酶將果膠分解為小分子物質，小分子物質可以通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反應了果膠酶的催化分解果膠的能力。在不同的溫度和pH下，果膠酶的活性越大，蘋果汁的體積就越大。5 .當探究溫度對果膠酶活性的影響時，哪個因素是變量，哪些因素應該保持不變？提示：溫度是變量，應控制果泥量、果膠酶的濃度和用量、水浴時間和混合物的pH等所有其他條件不變。只有這樣才能保證只有溫度一個變量對果膠酶的活性產生影響。實驗變量與反應變量(如表)實驗變量(自變量)反應變量(因變量)含義實驗中實驗者所操縱的因素或條件由于實驗變量改變們引起的變化和結果實例溫度或p

6、H果汁量聯(lián)系實驗變量為原因，反應變量是結果，二者是因果關系課題2探討加酶洗衣粉的洗滌效果1、酶絕大多數是蛋白質，少數為RNA;酶具有生物催化作用:酶具有高效性、專一性特點,但易受溫度、PH、表面活性劑等因素的影響。(1)加酶洗衣粉是指含酶制劑的洗衣粉,目前常用的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶四類。普通洗衣粉中含磷，含磷的污水排放可能導致微生物和藻類大量繁殖，造成水體污染，加酶洗衣粉可以降低表面活性劑和三聚磷酸鈉，使洗滌劑朝無磷的方向發(fā)展,減少對環(huán)境的污染。(2)脂肪酶可以將脂肪分解成甘油和脂肪酸，蛋白酶可以將蛋白質分解成多肽，然后在肽酶作用下分解成氨基酸；淀粉酶可以將淀粉分解成可溶性

7、麥芽糖和葡萄糖，纖維素酶可以將纖維素分解成葡萄糖，以達到去污的目的，因此，蛋白類纖維織物(羊毛、蠶絲等)不能用加酶洗衣粉來洗滌。(3)應用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有大分子蛋白質水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽,使污跡容易從衣物上脫落。(4) .衣物的洗滌，不僅要考慮到洗滌效果，還要考慮衣物的承受能力、洗滌成本等因素。(5)加酶洗衣粉可以降低表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量,使洗衣粉朝低磷無磷的方向發(fā)展，減少對環(huán)境的污染。2、實驗設計遵循原則：是單一變量原則、對照原則和等量原則，比如探究普通濟衣粉和加酶濟衣粉對衣物污漬的洗滌效果有何不同時，用捽制使用

8、不同種類濟衣粉為變量,其他條件完全一致；同時普通洗衣粉處理污漬物與加酶洗衣粉處理污漬物形成對照實驗。3.不同種類的酶洗衣粉對同一污漬的洗滌效果(1)實驗原理：不同種類的加酶洗衣粉所加的酶不同，而酶具有專一性，所以對不同污漬的洗滌效果不同。4、比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的異同普通洗衣粉加酶洗衣粉相同點表面活性劑可以產生泡沫，將油脂分子分散開，水軟化劑可以分散污垢，等小同點酶可以將大分子有機物分解為小分子有機物，小分子有機物易溶于水，從而與纖維分開課題3酵母細胞的固定化(一)、固定化酶的應用實例高果糖漿是指果糖含量為42%的糖漿能將葡萄糖轉化為果糖的酶是葡萄糖異構酶。使用固定化酶技術，將這

9、種酶固定在一種顆粒狀的載體上，再將這些酶顆粒裝到一個反應柱內，柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板。酶顆粒無法通過篩板的小孔，而反應溶液卻可以自由出入。生產過程中，將葡萄糖溶液從反應柱的上端注入，使葡萄糖溶液流過反應柱工接觸，轉化成果糖，從反應柱的下端流出。反應柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產成本，提高了果糖的產量和質量。(二)固定化細胞技術固定化酶和固定化細胞是利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間內的技術，包括包埋、化學結合法和物理吸附法。一般來說,酶更適合采用化學結合法和物理吸附也固定，而細胞多采用包埋法固定化。這是因為細胞個大，而酶分子很??；個大的難以被化學結合或吸附，而個小的酶容易從

10、包埋材料中漏出。包埋法法固定化細胞即將微生物細胞均勻包埋在不溶于水的多孔性載體中。常用的載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。(三)實驗操作(1)制備固定化酵母細胞制備固定化酵母細胞需要的材料是干酵母、CaCl2和海藻酸鈉溶液1 .酵母菌的活化(1)在缺水狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)；活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復正常的生活狀態(tài)。(2)酵母細胞所需要的活化時間較短，一般需要0.5h1h,需要提前做好準備；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 .配制物質的量為0.05mol/L的Cacl2溶液溶解物質要徹底，要用蒸儲水溶解，不要用自來水溶解

11、，以防止自來水中各種離子影響實驗結果3 .配制海藻酸鈉溶液(1)加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)，加熱溶化海藻酸鈉時要注意：微火加熱并不斷攢拌.防1上海藻酸南焦糊(2)海藻酸鈉溶液的濃度涉及固定化細胞的質量，如果海藻酸鈉濃度過高，很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數目就少，影響實驗效果。4 .海藻酸鈉溶液與酵母菌細胞混合(1)溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，否則會因溫度過高而殺死酵母菌。(2)攪拌要徹底、充分，使兩者混合均勻。5 .固定化酵母細胞以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的CaC?溶液中，并浸泡30分鐘(時間)。(2)用固定化酵母細胞發(fā)酵

12、1 .將固定好的酵母細胞用蒸儲水沖洗2-3次。2 .發(fā)酵時的溫度就為25c,時間24h。R思考13加熱溶化海藻酸鈉時微火加熱并不斷攪拌的目的是什么？防止海藻酸南焦糊R思考21為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細胞？防止高溫殺死酵母細胞R思考33發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封？酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件R思考43錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？酵母菌進行無氧呼吸產生的R思考53在利用固定化酶或固定化細胞進行生產的過程中，需要無菌操作嗎？需要從操作角度考慮，固定化酶和固定化細胞哪一種方法對酶活性的影響更?。抗潭ɑ毎潭ǖ氖且灰环N酶還是一系列酶？提示：固定化細胞操作更容易，對酶活性影響更小。

13、固定化細胞可以催化系列反應，故固定的是一系列酶。比如固定化酵母細胞將葡萄糖轉化形成酒精的過程就是一系列酶催化反應的結果。如何檢驗凝膠珠的質量是否合格？提示：一是用鐐子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，如果凝膠珠不破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功。二是在實驗桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也表明制備的凝膠珠是成功的(四)結果分析與評價(1)觀察凝膠珠的顏色和形狀如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細胞數目較少;如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗識。(2)觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母細胞發(fā)酵產

14、生酒精，可以看到產生了很多氣泡,同時會聞到迺蛻。二.練習題1.下圖曲線表示的是溫度和果膠酶活性之間的關系，此曲線不能說明的是()0溫/。A.在B點之前，果膠酶的活性和溫度成正比；之后，接近成反比B.當溫度到達B點時，果膠酶的活性最高，酶的催化作用最高C. A點時，果膠酶的活性很低，但隨著溫度升高，果膠酶的活性可以上升D. C點時，果膠酶的活性也很低，當溫度降低時，酶的活性也可以上升2 .在探究加酶洗衣粉對不同污漬的洗滌效果的實驗時，往往采用同一型號的小容量自動洗衣機洗滌衣物，其主要原因是()A.便于更好地控制實驗變量B.洗滌時間短C.洗滌時更省力D.可洗滌的衣物多3 .（2010江蘇生物，3）

15、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個竣基B.該蛋白酶溶液與雙縮月尿試劑發(fā)生作用，產生紫色反應C.利用透析法純化該蛋白酶時，應以蒸儲水作為透析液D.用含該蛋白酶的洗衣粉去除油漬，效果比其他類型加酶洗衣粉好4.下列為探究某種加酶洗衣粉所需要的最適溫度實驗方案，其中正確的是（）A.取一系列不同溫度、其他條件相同的水，加入相同的污物及等量加酶洗衣粉，看哪一個溫度中酶的效果最好B.在不同溫度的水中，加入不等量洗衣粉，看哪種效果好C.將加酶洗衣粉加入30c水中不如加到45c的水中洗滌水中洗滌效果好，說明45c為最適溫度D

16、.將加酶洗衣粉與普通洗衣粉分別加入37c的水中洗滌同樣的污物，發(fā)現加酶洗衣粉效果好，說明加酶洗衣粉的最適溫度為37C5.（2010江蘇生物，25）圖1表示制備固定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，下列敘述錯誤的是（）注射群涮薰酸用與常附菌混含液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8 .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儲水洗滌后再轉移到圖2裝置中9 .關于固定化酶技術說法正確的是（雙選）（）A.固定化酶技術就是固定反應物，使酶依附著載體

17、圍繞反應物旋轉的技術B.固定化酶的優(yōu)勢在于能催化一系列的酶促反應C.固定化酶中的酶可以重復利用D.固定化酶是將酶固定在一定空間的技術10 為了進一步增強洗衣粉對血漬、奶漬、油污、土豆泥等衣物上常見污垢的去除能力，洗衣粉中常常會添加各種酶類。請回答有關問題：（1）根據衣物上常見的污垢，加酶洗衣粉中添加的酶類有堿性蛋白酶、（2）堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質水解成可溶性的注意事項請將本品置于陰涼、 干燥處，避熱、避濕、避光。不慎濺入眼中，立即用水沖洗。水溫以3050c為宜，切忌用 70c以上的熱水。（3）右圖為加酶洗衣粉的包裝袋上的產品說明，根據你所學習的有關知識，解釋注意事項的原因

18、：(4)下面是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗滌效果的有關探究實驗，請據表回答:臉盆編號洗滌物(等量)洗滌溫度洗衣粉(等量)水量洗凈所需時間1油污布45C加酶2L4min2油污布45C普通2L7min3油污布5C加酶2L9min4油污布5C普通2L8min該實驗設計體現了原則。若1號實驗組，洗凈所需時間接近7分鐘，請分析最可能的原因8.(2007山東理綜，34)乙醇等綠色能源”的開發(fā)備受世界關注。利用玉米秸稈生產燃料酒精的大致流程為：玉米削預處理、水解瞰衷酢，(1)玉米秸稈經預處理后，應該選用酶進行水解，使之轉化為發(fā)酵所需的葡萄糖。(2)從以下哪些微生物中可以提取上述酶(雙選)()A.釀制

19、果醋的醋酸菌B.生長在腐木上的霉菌C.制作酸奶的乳酸菌D.反芻動物瘤胃中生存的某些微生物(3)若從土壤中分離產生這種酶的微生物，所需要的培養(yǎng)基為(按功能分)，培養(yǎng)基中的碳源為。(4)從生物體提取出的酶首先要檢測,以便更好地將酶用于生產實踐。在生產糖液的過程中，為了使酶能夠被反復利用，可采用技術。(5)發(fā)酵階段需要的菌種是,在產生酒精時要控制的必要條件9.在日常洗滌中，普通洗衣粉已經逐漸被加酶洗衣粉所代替，加酶洗衣粉中的堿性蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶、淀粉酶等可以將粘附在衣物上的奶漬、汗?jié)n、血漬等快速、徹底地清除掉，因此非常受人們的歡迎。(1)某班同學為探究某種復合加酶洗衣粉的最佳洗滌溫度，設計了

20、一個探究實驗，該實驗的自變量應為。實驗過程中，不同的小組選用了含不同污染物的衣物作為實驗材料，最終結果匯總如下表：不同溫度下除去不同?漬所需的時間(t)用水溫污染物51525354555657585植物油|22511109878r4935221461109牛奶2001037042113449191100漿湖1439965312163497148由上表可知，在洗滌不同污染物的衣服時要。22)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某大型洗滌公司為降低生產成本研制了一種能多次重復使用加酶洗衣粉的設備，他們將酶固定在不溶于水的尼龍載體上，洗滌完衣物后，經過簡單處理，這些酶還可以多次重復利用，這種處理酶的方

21、法技術。(3)從生物體中提取出的酶首先要檢測,以便更好地將酶應用于實踐。(4)加酶洗衣粉中的淀粉酶可以從霉菌中提取。用固體培養(yǎng)基分離、純化霉菌的方法是和;對培養(yǎng)基進行滅菌，應該采用的方法是;提取到較純凈菌種后，常采用方法進行長期保存。(5)土壤中有很多微生物能分泌纖維素酶,在分離這些微生物的過程中應該以作為唯一碳源，為鑒定分離得到的是否是纖維素分解菌采用法。10.在20世紀50年代，酶已經大規(guī)模地應用于各個生產領域，到了20世紀70年代，人們又發(fā)明了固定化酶和固定化細胞技術。請回答下列有關固定化酶和固定化細胞方面的問題：(1)在實際生產中，固定化酶技術的優(yōu)點是;與固定化酶技術相比，固定化細胞固

22、定的是。(2)制備固定化酵母細胞常用的包埋材料是,使用了如下圖所示的方法(填圖號及名稱)(3)酶活性一般用酶催化某一化學反應的速率來表示。在酶活性測定過程中，酶促反應速率用單位時間內或單位體積中(4)使用纖維素酶和化學方法都能分解纖維素，請指出使用酶處理的優(yōu)點:(5)為什么一般不能用加酶洗衣粉洗滌絲綢及羊毛衣物？三、答案及解析1 .答案：D解析：從圖中可以看出，隨著溫度的不斷升高，果膠酶的活性在上升，等達到B點時，酶的活性達到最高；隨后，隨著溫度的繼續(xù)上升，酶的活性迅速下降。但是A點和C點相比，雖然酶的活性都很低，但是A點是低溫條件，對酶的分子結構無影響，所以，隨著溫度的上升，其活性也會不斷上

23、升，而C點是高溫條件，當溫度過高時，會破壞酶的分子結構，使酶的活性發(fā)生不可逆的變化。2 .答案：A解析：在探究加酶洗衣粉對不同污漬的洗滌效果的實驗中，自變量是不同的污漬，其他無關變量應相同且適宜，故采用同一型號的小容量自動洗衣機，便于更好地控制變量。3 .答案：B解析：一個蛋白質分子中至少含有一個游離的氨基和一個游離的竣基；該蛋白酶屬于蛋白質，與雙縮月尿試劑作用，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，效果比其他類型加酶洗衣粉好。4 .答案：A解析：探究某種加

24、酶洗衣粉所需要的最適溫度，需要以溫度為實驗變量設置對照實驗，觀察指標為不同溫度環(huán)境中洗衣粉的去污效果，其他的無關變量均需控制相同；B中洗衣粉不等量；C中溫度變化太少，只能說明45c比37c酶活性高，而不能說明就是最適溫度；D中實驗變量為酶的有無，實驗結論是加酶洗衣粉比普通洗衣粉有較強的去污能力，而不能得到酶的最適溫度。5 .答案：A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，合液應滴入CaCl 2溶液中，以制備凝膠珠；凝膠珠用蒸餾水沖洗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A項錯誤。海藻酸鈉與酵母菌混23次后，可轉移到發(fā)酵裝置中;B、C、D三個選項正確。6答案：CD

25、解析：固定化酶是利用物理或化學方法將酶固定在一定空間內的技術，其優(yōu)點是酶被固定在一定裝置內可重復利用，不足是無法同時解決一系列酶促反應。7答案：（ 1） （堿性）脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶（2）多肽（氨基酸）（3）洗衣粉中含有堿性蛋白酶，濺入眼中會損傷眼角膜酶的催化效果受溫度影響，3050是洗衣粉中的酶適宜溫度范圍（4）單一變量、對照原則洗衣粉中酶變性或失效等解析：（1）根據酶的催化作用的專一性特點，血漬、奶漬的主要成分是蛋白質，油污的主要成分是脂肪，土豆泥的主要成分是淀粉和纖維素。因此，洗衣粉中需要加入的酶類有堿性蛋白酶、堿性脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶。（2）血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質在蛋白

26、酶的作用下水解成多肽（氨基酸）。（3）由于洗衣粉中含有堿性蛋白酶，能催化水解眼角膜上的蛋白質，因此，濺入眼中會損傷眼角膜。酶的催化效果受溫度影響，3050c是洗衣粉中的酶適宜溫度范圍，溫度過高則會使酶變性而失去活性，因此切忌用70以上的熱水。（4）實驗1、2為一組對照，探究加酶洗衣粉的洗滌效果；實驗1、3為一組對照，探究溫度對酶活性的影響，這體現了實驗的對照原則和單一變量原則，如果1號實驗組洗凈所需時間接近7min，即與普通洗衣粉洗滌效果一樣，這說明洗衣粉中的酶失效。8答案：（1）纖維素（ 2） BD（3）選擇培養(yǎng)基纖維素（4）酶的活力（活性）固定化酶（固定化細胞）（5）酵母菌無氧（密閉、密封）解析：（1）玉米的秸稈中含有大量的多糖纖維素，酶具有專一性，要想使之水解獲得葡萄糖就應該選用相應的酶纖維素酶。（2）提取酶要從含有纖維素豐富的環(huán)境中獲?。焊竞胸S富的纖維素，反芻動物的食物主要是秸稈（其主要成分是纖維素）。（3）從各種微