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2019年高考生物 專題3 酶的應(yīng)用教學案 新人教版選修3 xx備考、最新考綱 1．酶在食品制造和洗滌等方面的應(yīng)用?！?.制備和應(yīng)用固相化酶。 考點1　果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用(5年1考)　 (xx江蘇卷) 1．果膠酶的組成和作用 (1)組成：多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。 (2)作用：分解果膠，瓦解植物的細胞壁及胞間層。 (3)影響酶活性的因素：溫度、pH、酶的抑制劑等條件。 (4)果膠酶的應(yīng)用 ①水果加工業(yè)：水果中的果膠經(jīng)果膠酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于壓榨；在葡萄酒釀造中加入果膠酶能起到澄清作用，還可促使葡萄汁中的酒石酸發(fā)生沉淀；果膠酶可用于橘子脫囊衣，制造果粉和低糖果凍。 ②飼料工業(yè)：果膠酶與纖維素酶、半纖維素酶等配合，可降解植物細胞壁中果膠和纖維素，促使淀粉、脂質(zhì)、維生素和蛋白質(zhì)等釋放出來，從而提高了飼料的營養(yǎng)價值；果膠酶可降低飼料的黏度，促進飼料在動物消化道內(nèi)的消化吸收。 2．探究果膠酶活性最適條件的實驗 (1)酶的活性 (2)實驗原理 ①果膠酶活性受溫度和pH的影響，處于最適溫度或pH時，活性最高。 ②果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶活性大小呈正相關(guān)。 (3)實驗流程 (4)實驗結(jié)果：溫度和pH在很大程度上對酶的空間結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生影響，過高或過低都會影響酶活性。 3．探究果膠酶的最適用量 (1)實驗流程 37__℃加熱―→將果膠酶溶液與蘋果泥混合―→恒溫水浴中反應(yīng)20 min左右―→過濾果汁，測量果汁量并記錄 (2)實驗分析 ①若隨著酶的用量增加，過濾到的果汁的體積也增加，說明酶的用量不足。 ②當酶的濃度增加到某個值后，再增加酶的用量，過濾的果汁體積不再改變，說明酶的用量已經(jīng)足夠，那么這個值為酶的最適值(如下圖所示M為最適用量)。 特別提醒 (1)酶活性不等同于酶促反應(yīng)速度同等條件下的酶促反應(yīng)速度的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性與酶促反應(yīng)速度仍然是兩個完全不同的概念，其影響因素也不完全相同，如酶的濃度、反應(yīng)物的濃度可以影響反應(yīng)速度，但不能影響酶的活性。 (2)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(jié)果的可靠性。 (3)探究酶的最適條件(溫度、pH)及最適用量時都需設(shè)置一系列濃度梯度，且不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間構(gòu)成了相互對照，通過相互對照可確定果膠酶的最適溫度或最適pH。 　果膠酶探究實驗的拓展應(yīng)用 (經(jīng)典高考)酶解法制備原生質(zhì)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??；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，切成相同大小的小片，等量放入6支試管中，試劑用量和實驗結(jié)果列于下表。請回答有關(guān)問題。 　　　試管編號 項目　　　 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 蒸餾水/mL 2 0 1 1 1 1 緩沖水/mL 0 2 1 0.5 0.5 0.5 果膠酶液/mL 0 0 0 0.5 0 0 蝸牛酶液/mL 0 0 0 0 0.5 0 纖維素酶液/mL 0 0 0 0 0 0.5 實驗結(jié)果 (綠色深淺程度) － － － ＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋ (注：“＋”越多表示綠色越深，“－”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(zhì)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(shè)置意義是_________________________________________________________________。 (3)用網(wǎng)篩過濾原生質(zhì)體到離心管內(nèi)，離心后收集沉淀物，并用________洗滌。 (4)原生質(zhì)體是否符合要求還需要進行檢驗，其檢驗的方法是________________。 解析　(1)底物與酶接觸的越充分，反應(yīng)速率越大，從而可提高酶解效果。(2)植物細胞壁的成分為纖維素和果膠，蝸牛酶液酶解效果最好，則其必含纖維素酶和果膠酶。空白對照實驗中，沒有實驗處理的為對照組。此實驗中無酶處理的為對照組，目的是為了排除無關(guān)變量對實驗的干擾。(3)離心管內(nèi)的沉淀物為原生質(zhì)體，為防止洗滌時被破壞，可用等滲溶液洗滌。(4)原生質(zhì)體是否獲得成功，即看植物細胞的細胞壁是否被去凈?？梢酝ㄟ^低滲漲破法，把獲得的材料放到低滲溶液中，檢測材料是否吸水漲破。 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?、?、Ⅱ、Ⅲ　排除無關(guān)變量的干擾　(3)等滲溶液　(4)低滲漲破法 歸納總結(jié) 1．果膠酶與纖維素酶的比較 種類 組成 作用 果膠酶 多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等 催化水解果膠成為可溶性半乳糖醛酸 纖維素酶 C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶 纖維素纖維二糖葡萄糖 2.探究影響果汁產(chǎn)量的因素 (1)探究溫度對酶活性的影響時，可以選用10 ℃作為溫度梯度，設(shè)置的具體溫度為10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃等，也可以根據(jù)酶的特點，嘗試以5 ℃作為溫度梯度。 (2)探究pH對酶活性的影響時，只需將溫度梯度改成pH梯度，并在該酶的最適溫度下進行。反應(yīng)液中的pH可以用質(zhì)量分數(shù)為0.1%的氫氧化鈉溶液或鹽酸進行調(diào)節(jié)。 (3)探究酶的用量是建立在探究最適溫度和pH對酶活性影響的基礎(chǔ)之上的。此時，研究的變量是酶的用量，其他因素都應(yīng)保持相同。實驗時可以配制不同濃度的酶溶液，也可以只配制一種濃度的酶溶液，然后使用不同的體積。需要注意的是，反應(yīng)液的pH和溫度必須相同，否則將影響實驗結(jié)果的準確性。 [對點強化] (xx臨沂一模)下圖為某工廠設(shè)計的蘆柑加工工藝流程，請分析回答： (1)為提高出汁率，過程②可使用________酶處理，該酶是一類酶的總稱，包括半乳糖醛酸酶、________酶，為提高該酶的利用率常采用________技術(shù)；過程③常常接種的菌種是________，并且需要嚴格控制氧分壓。 (2)蘆柑果皮可用來提取香精油，過程④最好采用的方法是________法。為提高出油率，材料需經(jīng)過石灰水________處理，然后漂洗。 (3)現(xiàn)獲得一株無子突變蘆柑，研究人員要在較短時間內(nèi)獲得大量突變植株，最好采用________的方法，該過程中需要對外植體進行________處理。在上述過程中，所用到的培養(yǎng)基及器材都需要嚴格滅菌，工作臺需要用________擦拭。培養(yǎng)基中除基本營養(yǎng)成分之外，還需要添加________。 答案　(1)果膠　果膠分解酶和果膠酯　固定化酶　酵母菌　(2)壓榨　浸泡　(3)植物組織培養(yǎng)　消毒　(4)70%的酒精　植物激素 考點2　探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果(5年4考) (xx江蘇卷、2011江蘇、xx廣東、江蘇) 1．梳理加酶洗衣粉的去污機理 種類 洗滌原理 洗滌的物質(zhì)種類 蛋白酶 蛋白質(zhì)小分子的肽＋氨基酸 血漬、奶漬及各種食品類的蛋白質(zhì)污垢 脂肪酶 脂肪甘油＋脂肪酸 食品的油漬、人體皮脂、口紅 淀粉酶 淀粉麥芽糖＋葡萄糖 來自面條、巧克力等的污垢 纖維素酶 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與洗衣粉充分接觸，達到更好的去污效果 棉紡織品的表面浮毛 2.探究不同類型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 ①自變量：加酶洗衣粉。 ②無關(guān)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 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 注入自來水/mL 500 500 500 加入物質(zhì)(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/min 5 5 5 觀察實驗現(xiàn)象 顏色淺 已消失 顏色淺 特別提醒 (1)與普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉洗滌效果更好，又由于不含磷元素，酶制劑進入無機環(huán)境中后可以被微生物分解，因此不會對環(huán)境造成污染。 (2)一般來說，絲綢類的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗滌，是因為蛋白酶會水解蛋白質(zhì)類的絲綢。 (3)酶的催化作用需要適宜的溫度，用溫水浸泡衣物可以縮短衣物的浸泡時間，加快洗滌。 (4)人體皮膚細胞有蛋白質(zhì)，如不徹底清洗雙手，就會使手的皮膚受到腐蝕，而使人患過敏性皮炎、濕疹等。因此，應(yīng)避免與這類洗衣粉長時間地接觸。 (5)加酶洗衣粉的酶制劑不含肽酶，因為肽本身易溶于水。 　加酶洗衣粉與普通洗衣粉洗滌效果的 探究實驗 (經(jīng)典高考)為探究洗衣粉加酶后的洗滌效果，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/℃ 10 20 30 40 50 組別 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 清除血漬 時間/min 67 66 88 52 51 83 36 34 77 11 12 68 9 11 67 清除油漬時間/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________，甲組在洗衣粉中加入了________，乙組在洗衣粉中加入了________。 (2)甲、乙兩組洗滌效果的差異，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(zhì)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(shù)及其理由。________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 解析　本題考查酶的相關(guān)知識。通過表格比較容易得出：在10～50 ℃范圍內(nèi)，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(zhì)，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組實驗效果沒有差別。酶的固定化技術(shù)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(shù)，因為酶未固定在不溶于水的載體上，也不能重復利用 規(guī)律總結(jié) 1．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(zhì)、洗衣粉的用量和種類，衣物的材料、大小及浸泡時間和洗滌時間等。 在探究用加酶洗衣粉洗滌的最佳溫度條件實驗中，水溫是要研究的對象，實驗自變量是水溫；在探究加酶洗衣粉與普通洗衣粉洗滌效果的實驗中，實驗自變量為洗衣粉的種類；在探究不同種類的加酶洗衣粉洗滌效果的實驗中，實驗自變量為加酶洗衣粉的種類。在設(shè)計實驗時，應(yīng)遵循單一變量原則和對照原則等。 2．洗滌方式和材料的選擇 (1)采用全自動洗衣機比較好，并且應(yīng)該盡量使用同一型號小容量的洗衣機，使其機械攪拌作用相同。 (2)洗滌材料的選擇也有一些講究。選用布料作為實驗材料比較可行。在設(shè)置對照實驗時，可以控制布料的大小、顏色及污物的量，使其相同；同時，也便于洗滌效果的比較。 3．水量、水質(zhì)和洗衣粉用量的問題 (1)水量和布料的大小是成正比的。做實驗用的布料不宜過大，水量不宜過多，但應(yīng)該讓布料充分浸泡在水中。 (2)其他相關(guān)問題簡述如下：實驗中可以用滴管控制污物的量，待污物干燥后再進行實驗；布料應(yīng)放在洗衣粉溶液中浸泡相同的時間；采用玻棒攪拌的方式模擬洗衣過程；模擬攪拌的時間、次數(shù)和力量應(yīng)基本相同。 [對點強化] 加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉。請回答下列問題。 (1)由下圖推知，該實驗的目的是______________________________________。 50 ℃時加酶洗衣粉中堿性蛋白酶的最適含量約是________%。 (2)下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗滌效果的實驗記錄，請據(jù)表回答問題： 臉盆編號 洗滌物(等量) 洗滌溫度/℃ 洗衣粉(等量) 水量/L 洗凈所需時間/min 1 油污布 45 加酶 2 4 2 油污布 45 普通 2 7 3 油污布 5 加酶 2 9 4 油污布 5 普通 2 8 ①該實驗設(shè)計體現(xiàn)了________________原則。 ②若1號實驗組洗凈油污布所需時間接近7 min，最可能的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)下列衣料不適宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗滌的有________。 ①棉織品　②毛織品?、垭婢]織品?、苄Q絲織品 (4)根據(jù)以上實驗結(jié)果，請寫出兩項提高加酶洗衣粉洗滌效果的措施：________________________________________________________________。 解析　(1)由題圖可知，實驗中存在兩個變量：溫度與堿性蛋白酶含量，即實驗探究的是溫度、堿性蛋白酶含量對去污力的影響。在50 ℃時，洗衣粉的去污力在堿性蛋白酶含量為0.6%時達到最大。(2)由表中數(shù)據(jù)可知，1、3號為實驗組，2、4號為對照組，1、2號與3、4號中只有是否加酶一個變量，因此該實驗設(shè)計體現(xiàn)了對照原則和單一變量原則。若1號實驗組洗凈油污布所需時間接近7 min，最可能的原因是酶已經(jīng)失活。(3)蛋白酶可分解蛋白質(zhì)，故毛織品、蠶絲織品等以蛋白質(zhì)為主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗滌。(4)用溫水浸泡(提高酶的活性)，延長浸泡時間(增加酶的催化時間)，增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗滌效果。 答案　(1)探究溫度、堿性蛋白酶含量對去污力的影響　0.6 (2)①對照、單一變量?、诿甘Щ睢?3)②④ (4)用溫水浸泡；延長浸泡時間；增加洗衣粉的用量等(寫出兩項合理答案即可) 考點3　酵母細胞的固定化(必考點5年6考)　 (xx江蘇，xx江蘇、上海卷、2011江蘇卷、xx江蘇卷、浙江理綜) 1．固定化酶 (1)概念：固定化酶是指通過物理或化學的方法，將水溶性酶與非水溶性的載體結(jié)合，使酶固定在載體上，并在一定的空間范圍內(nèi)進行反應(yīng)的酶。 (2)固定化酶的應(yīng)用實例——高果糖漿的生產(chǎn) ①反應(yīng)機理：葡萄糖果糖。 ②固定化酶反應(yīng)柱：將酶固定在一種顆粒狀載體上，再將這些酶顆粒裝到柱內(nèi)，柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板，酶顆粒無法通過小孔，而反應(yīng)溶液卻能自由出入。 ③生產(chǎn)過程：將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入，使葡萄糖溶液流過反應(yīng)柱，與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成果糖，從反應(yīng)柱下端流出。 ④反應(yīng)柱的優(yōu)點：能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。 2．固定化細胞技術(shù) 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(nèi)的技術(shù)。 3．固定化細胞技術(shù)常用的方法 名稱 原理 圖示 包埋法 將酶或細胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中 化學結(jié)合法 利用共價鍵、離子鍵將酶分子或細胞相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上 物理吸附法 通過物理吸附作用，把酶或細胞固定在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃和離子交換樹脂等載體上 一般來說，酶更適合采用化學結(jié)合法和物理吸附法固定化，細胞多采用包埋法固定化。 4．酵母細胞的固定化及發(fā)酵程序 注意問題 (1)海藻酸鈉溶液的濃度對包埋酵母細胞數(shù)量的影響 ①海藻酸鈉溶液濃度過高，將很難形成凝膠珠。 ②濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數(shù)量少。 (2)海藻酸鈉溶液配制注意事項 ①海藻酸鈉溶化時要用小火或間斷加熱，避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊。 ②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。 ③固定化酵母細胞時，應(yīng)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。 　固定化酶和固定化細胞的理解考查 1．(xx江蘇單科，6)下列有關(guān)固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是(　　)。 A．可用包埋法制備固定化酵母細胞 B．反應(yīng)產(chǎn)物對固定化酶的活性沒有影響 C．葡萄糖異構(gòu)酶固定前后專一性不同 D．固定化細胞可以催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng) 解析　酵母細胞體積較大，不會從包埋材料中漏出，A項正確；反應(yīng)產(chǎn)物的積累會影響酶與底物分子的結(jié)合，進而降低酶的活性，B項錯誤；葡萄糖異構(gòu)酶被固定前后的專一性相同，都只能將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，C項錯誤；固定化細胞保留了細胞內(nèi)原有的多酶系統(tǒng)，利于多步催化的連續(xù)反應(yīng)，并非可以催化各種不同的反應(yīng)底物，D項錯誤。 答案　A 　固定化技術(shù)在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用 2．(xx浙江自選，17)某同學進行蘋果汁制作實驗，工藝如下圖所示： (1)圖中用KMnO4速溶液浸泡蘋果的目的是________________。黑曲霉提取液中含有的________可水解果膠，從而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通過________方式將酶固定化，酶被固定后用蒸餾水洗滌固定化柱是為了除去________________。 (2)實驗中，操作流程A和B的先后順序為________。在蘋果汁澄清過程中，應(yīng)關(guān)閉的流速調(diào)節(jié)閥是________。要測定從固定化柱流出的蘋果汁中是否還含有果膠，可取一定量的果汁與等量的________混合，如果出現(xiàn)________現(xiàn)象，說明果膠還沒有被完全水解。為使果膠完全水解，應(yīng)將流速調(diào)________。 (3)實驗后，將洗滌過的固定化柱在低溫環(huán)境中保存若干天，該固定化柱仍可用于蘋果汁制作實驗，說明固定化酶可被________使用。 答案　(1)消毒　果膠酶　吸附　未被固定的酶等 (2)A、B　閥1　乙醇　渾濁(沉淀)　慢　(3)重復 歸納總結(jié) 直接使用酶、固定化酶和固定化細胞的比較 直接使用酶 固定化酶 固定化細胞 制作方法 化學結(jié)合法固定化、物理吸附法固定化 包埋法固定化 是否需要營養(yǎng)物質(zhì) 否 否 是 催化反應(yīng) 單一或多種 單一 一系列(或多種) 反應(yīng)底物 各種物質(zhì)(大分子、小分子) 各種物質(zhì)(大分子、小分子) 小分子物質(zhì) 缺點 ①對環(huán)境條件非常敏感，易失活；②難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量 不利于催化一系列酶促反應(yīng) 反應(yīng)物不易與酶接近，尤其是大分子物質(zhì)，反應(yīng)效率下降 優(yōu)點 催化效率高、耗能低、低污染 ①既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；②可以重復利用 成本低、操作容易 1．(xx江蘇卷，17)下列關(guān)于酶和固定化酵母細胞的研究與應(yīng)用的敘述，錯誤的是 (　　)。 A．從酶的固定方式看，吸附法比化學結(jié)合法對酶活性影響小 B．作為消化酶使用時，蛋白酶制劑以口服方式給藥 C．尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過氧化氫酶，可以反復使用 D．將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗，目的是洗去CaCl2和雜菌 解析　酶的固定方式有包埋法、化學結(jié)合法和物理吸附法，物理吸附的過程是利用吸附劑本身的表面張力，從而對附近的分子產(chǎn)生吸附，與化學結(jié)合法相比，不會使吸附物質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生改變，所以吸附法對酶活性影響較小，A項正確；消化酶在人體消化道內(nèi)發(fā)揮作用，蛋白酶制劑一般在最外面加上糖衣后通過口服方式給藥，B項說法正確；尿糖試紙是一種將葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶和某種無色的化合物固定于濾紙上制成的酶試紙，不能反復利用，C項說法錯誤；制作固定化酵母細胞時，將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗的目的是洗去CaCl2和雜菌，防止凝膠珠硬度過大和雜菌污染，D項說法正確。 答案　C 2．在20世紀50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域，到了70年代又發(fā)明了固定化酶與固定化細胞的技術(shù)。 (1)在實際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點是_____________________________。 與固定化酶技術(shù)相比，固定化細胞固定的是 ___________________________。 (2)制備固定化酵母細胞，常用的包埋材料是________，使用了下圖中方法[　]________(填出號碼與名稱)。 (3)制作固定化酵母細胞時，充分混合均勻的酵母細胞溶液可在飽和________溶液中形成凝膠珠。部分同學實驗制得的凝膠珠不是圓形或橢圓形，其主要原因是___________________________________________________________。 解析　將酶固定化后，可使酶在催化反應(yīng)之后不隨產(chǎn)物流走，可以反復利用；將細胞固定化后，可以將一種細胞內(nèi)的多種酶同時進行固定。海藻酸鈉一般不能參與化學反應(yīng)，同時，在高溫下容易溶化，溫度降低時又形成多孔性固體顆粒，是包埋酵母菌的好材料。圖①為化學結(jié)合法，圖②為物理吸附法，圖③為包埋法。凝膠珠是高溫下溶化的海藻酸鈉與酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸鈉濃度過高或制凝膠珠時離液面太近，可能形成片狀或長條形，而不是圓形的凝膠珠。 答案　(1)酶既容易與反應(yīng)物接觸，又容易與產(chǎn)物分離，固定在載體上的酶能 反復利用　多酶系統(tǒng)(或一系列酶、多種酶)　(2)海藻酸鈉?、郯穹ā? (3)CaCl2　海藻酸鈉溶液濃度過高(或針筒口離液面過近，高度不夠) (時間：30分鐘) 一、選擇題 1．(xx江蘇卷，16)下列關(guān)于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果”的敘述，合理的是 (　　)。 A．先用熱水溶解洗衣粉，再將水溫調(diào)節(jié)到最適溫度 B．實驗的觀察指標可以是相同洗滌時間內(nèi)污漬的殘留程度 C．相同pH時加酶洗衣粉洗滌效果好于普通洗衣粉 D．衣物質(zhì)地和洗衣粉用量不會影響實驗結(jié)果 解析　由于溫度會影響酶的活性，高溫會導致加酶洗衣粉中的酶變性失活，A項錯誤；本實驗的目的是探究兩種洗衣粉的洗滌效果，所以觀察指標可以是相同洗滌時間內(nèi)污漬的殘留程度或達到同樣洗滌效果所需時間的長短，B項正確；在適宜的pH下，加酶洗衣粉的洗滌效果高于普通洗衣粉，但pH過高或過低時酶都會變性失活，則兩者洗滌效果相似，C項錯誤；酶具有專一性，加有蛋白酶的洗衣粉不能用于洗滌真絲、羊毛等衣料，適當增加洗衣粉的用量會使洗滌效果增強，D項錯誤。 答案　B 2．(經(jīng)典高考)酶在大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中的核心問題是固定化技術(shù)，而酶固定化所依據(jù)的基本原理在于酶具有 (　　)。 A．熱穩(wěn)定性 B．催化高效性 C．催化特異性 D．可反復使用性 解析　固定化酶指通過物理或化學的方法，將水溶性酶與非水溶性載體結(jié)合，既能與反應(yīng)物接觸又能與產(chǎn)物分離，與直接使用酶相比，除催化效率高、特異性強外，還可反復使用；酶的熱穩(wěn)定性一般都不強。 答案　D 3．(2011江蘇單科，15)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(nèi)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的浮毛，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，保護其他酶在胃中不被破壞。 答案　A 4．(xx江蘇單科，25改編)圖1表示制備固定化酵母細胞的有關(guān)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，下列敘述不正確的是 (　　)。 A．剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)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(zhuǎn)移到圖2裝置中 解析　在酵母細胞的固定化過程中，剛?cè)芑玫暮Ｔ逅徕c溶液要冷卻至室溫才能加入已活化的酵母細胞，否則會影響酵母細胞的活性，A項錯誤；將海藻酸鈉慢慢滴加到配制好的CaCl2溶液中，液滴在CaCl2。溶液中形成凝膠珠，B項正確；在發(fā)酵過程中，攪拌的目的是使培養(yǎng)液與酵母細胞更充分地接觸，C項正確；將固定好的酵母細胞用蒸餾水沖洗2～3次后，再將葡萄糖溶液轉(zhuǎn)入錐形瓶，加入固定好的酵母細胞，置于適宜條件下發(fā)酵，D項正確。 答案　A 5．(xx北京海淀期末檢測，30)下列關(guān)于探究果膠酶最適用量的實驗的敘述，不正確的是 (　　)。 A．各組需加入等量不同濃度的果膠酶溶液 B．要保證各組適宜并相同的pH和溫度等條件 C．需要檢測不同反應(yīng)時間條件下的生成物量 D．幾組實驗之間可形成相互對照，不需單設(shè)空白對照 解析　探究果膠酶最適用量的實驗中自變量是不同濃度的果膠酶溶液，A項正確；實驗中要遵循單一變量原則，控制無關(guān)變量處于相同且適宜的狀態(tài)，如要保證各組適宜并相同的pH和溫度，B項正確；需要檢測相同反應(yīng)時間條件下的生成物量，C項錯誤；不同實驗組之間可構(gòu)成相互對照，D項正確。 答案　C 6．(xx南京質(zhì)檢)關(guān)于固定化酶技術(shù)的說法，正確的是 (　　)。 A．固定化酶技術(shù)就是固定反應(yīng)物，將酶依附著載體圍繞反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)的技術(shù) B．固定化酶的優(yōu)勢在于能催化一系列的酶促反應(yīng) C．固定化酶中的酶無法重復利用 D．固定化酶是將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù) 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(nèi)或?qū)⒚腹潭ㄔ诓蝗苡谒妮d體上，使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以使酶能夠被反復利用，這樣既可以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，還可以減少對環(huán)境的污染。由于固定化酶只能固定一種酶，不可能催化一系列的酶促反應(yīng)。 答案　D 7．(xx浙江調(diào)研)在用果膠酶處理果泥時，為了使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng)，應(yīng)采取的措施是 (　　)。 A．加大果泥用量 B．加大果膠酶用量 C．進一步提高溫度 D．用玻璃棒不時地攪拌反應(yīng)混合物 解析　用果膠酶處理果泥時，用玻璃棒不時地攪拌反應(yīng)混合物，能使果膠酶與果泥充分接觸，使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng)。 答案　D 8．(xx南昌模擬)下列有關(guān)固定化酵母技術(shù)的敘述正確的是 (　　)。 A．實驗中需要先利用蒸餾水消耗酵母細胞中的有機物 B．固定化酵母細胞的常用方法是吸附法，這種方法對酵母細胞活性影響最小 C．實驗中使用CaCl2溶液處理的目的是使酵母細胞處于感受態(tài)，提高發(fā)酵效率 D．若最終凝膠珠的顏色泛白，可能是由于海藻酸鈉溶液的濃度偏低 解析　采用包埋法制備固定化酵母細胞的主要步驟：酵母菌的活化(利用蒸餾水使干酵母菌恢復正常生活狀態(tài))―→海藻酸鈉、CaCl2溶液的配制(在溶解海藻酸鈉的過程中使用小火或間斷加熱，防止溶液焦糊)―→海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合(注意冷卻海藻酸鈉溶液至室溫，防止高溫破壞酵母菌的活性)―→固定化酵母細胞。實驗中CaCl2溶液的作用是使凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。若海藻酸鈉溶液的濃度過低，會導致固定的細胞數(shù)目較少，觀察到的凝膠珠顏色淺。 答案　D 9．(xx溫州五校聯(lián)考)在“探究不同溫度條件下加酶洗衣粉的洗滌效果”的實驗中，控制變量的方法正確的是 (　　)。 A．實驗材料的污染程度屬于本研究的無關(guān)變量，實驗過程中不必考慮 B．若采用手洗法進行去污操作，需盡可能保證各組的洗滌用力程度、時間等基本相同 C．水溫屬于本研究的變量，實驗過程中必須保證各組實驗溫度相同且恒定 D．水的用量和布料的大小是成正比的，實驗用的布料越大、水量越多實驗效果越好 解析　根據(jù)實驗設(shè)計的對照原則和單因子變量原則，水溫是本研究的自變量，要有溫度梯度，各組實驗溫度不能相同，其他的無關(guān)變量要保持適宜且相同。該實驗用的布料大小、水量要適中，不是布料越大、水量越多實驗效果越好。 答案　B 10．(xx保定調(diào)研)回答下列有關(guān)酵母菌的問題。 (1)在葡萄酒的自然發(fā)酵過程中，酵母菌的來源是________________________， 發(fā)酵溫度一般控制在________。在缺氧、________的發(fā)酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物受到抑制。為了提高果酒品質(zhì)，可利用________法或________法對菌種進行純化，然后將純凈的酵母菌菌種直接加入果汁。 (2)固定酵母細胞時要將干酵母放入________中活化，并將溶化好的________溶液冷卻至室溫，加入已活化的酵母細胞，進行充分攪拌，使其混合均勻，再轉(zhuǎn)移至注射器中。以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的________溶液中，觀察凝膠珠的形成。 答案　(1)附著在葡萄皮上的野生型酵母菌　18～25 ℃　呈酸性　平板劃線　稀釋涂布平板　(2)蒸餾水　海藻酸鈉　CaCl2 11．(xx濟寧二模)某同學用新鮮蘋果榨取果汁并制作果酒，其簡要流程如下： (1)實驗過程中，該小組同學發(fā)現(xiàn)榨取的果汁非常渾濁，解決的方法是________。 (2)分離酵母菌應(yīng)使用________培養(yǎng)基，固定化酵母細胞常采用________法，若想使這些醉母細胞能反復使用，實驗過程中一定要注意_____________。 (3)在酸性條件下，可用________來檢測發(fā)酵產(chǎn)物中是否有酒精產(chǎn)生。若想進一步檢測所得果酒中酵母菌的密度，可采用________法。 (4)發(fā)酵完成后，該班同學制作的果酒品質(zhì)非常好，為方便后續(xù)年級使用，可將菌液________保存。 (5)另一個班的同學用葡萄制作的果酒酒味醇正，放置一段時間后，發(fā)現(xiàn)果酒帶有明顯的酸味，請分析出現(xiàn)酸性的原因： ________________________。 答案　(1)用果膠酶處理　(2)選擇　包埋　無菌條件(避免微生物的污染)　 (3)重鉻酸鉀　稀釋涂布平板　(4)與甘油充分混勻后放在－20 ℃的冷凍箱中　(5)密封不嚴，其他微生物進行有氧呼吸，將乙醇轉(zhuǎn)變成醋酸 12．(xx南京調(diào)研)某生物實驗小組進行了固定化酵母細胞的制備，并進行了游離酵母和固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)酒酒精度的比較，結(jié)果如表所示。請回答下列問題。  項 目 酒 精 度 / 時 間 /d 項目 酒精度 時間d 游離酵母 固定化酵母 0 0 0 2 1.0 2.5 4 2.1 4.2 6 3.2 5.0 8 3.9 5.4 10 4.3 6.0 12 4.6 6.4 (1)制作固定化酵母細胞的實驗步驟：酵母細胞的活化―→________―→配制海藻酸鈉溶液―→________―→固定化酵母細胞。 (2)影響制作固定化酵母細胞的實驗成敗的關(guān)鍵是________________。 (3)固定化酵母細胞實驗中鈣離子的作用是使膠體聚沉，海藻酸鈉起________的作用。 (4)該小組將制備的固定化酵母與游離酵母分別放在一定的條件下發(fā)酵，定時記錄發(fā)酵液的酒精度的變化。 ①實驗過程中的“在一定條件下發(fā)酵”的條件是________，要求條件相同是為了確保________相同。 ②由表格可知，固定化酵母和游離酵母發(fā)酵都能產(chǎn)生酒精，但固定化酵母在發(fā)酵前期的延遲期時間比游離酵母的要________，并且固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)生酒精的速度比游離酵母要____________。 答案　(1)配制CaCl2溶液　海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合　(2)海藻酸鈉溶液的配制　(3)包埋酵母細胞(或載體)　(4)①適宜的溫度、pH等　無關(guān)變量　②短　快 13．(xx廣東理綜，29)食品種類多，酸堿度范圍廣。生物興趣小組擬探究在食品生產(chǎn)中應(yīng)用范圍較廣的蛋白酶，查閱相關(guān)文獻，得知： (1)pH對不同蛋白酶的活力影響有差異。據(jù)圖可知，________更適宜作為食品添加劑，理由是____________________________。蛋白酶的活力可用________的量來表示。 (2)該蛋白酶的提取工藝流程如下： → 沉淀物(粗酶制劑)→測酶活力(單位：U) 興趣小組分別對酶保護劑濃度、提取液pH進行了探究實驗。結(jié)果顯示，酶保護劑濃度在0.02～0.06 mol/L范圍內(nèi)，酶活力較高；提取液pH在6.0～8.0范圍內(nèi)，酶活力較高。他們認為，要進一步提高粗酶制劑的酶活力，以達到最佳提取效果，還需對酶保護劑濃度和提取液pH進行優(yōu)化，并確定以此為探究課題。請擬定該課題名稱，設(shè)計實驗結(jié)果記錄表。 解析　(1)題目中已經(jīng)提供了信息“食品種類多，酸堿度范圍廣”，所以選擇的食品添加劑應(yīng)該有較廣的酸堿度適應(yīng)范圍，由圖可知，木瓜蛋白酶的活力不隨pH的變化而變化，所以可以選作食品添加劑。酶的活力可用單位時間內(nèi)、單位體積中底物的減少量(或產(chǎn)物的增加量)來表示。(2)由題中信息可知酶保護劑的適宜濃度范圍和提取液pH的適宜范圍，故實驗的自變量是酶保護劑的濃度和提取液的pH，需在適宜范圍內(nèi)確定較小的梯度進行實驗。實驗結(jié)果記錄表要包含自變量酶保護劑的濃度和提取液的pH以及因變量底物的減少量(或產(chǎn)物的產(chǎn)生量)。 答案　(1)木瓜蛋白酶　木瓜蛋白酶的活力不隨pH的變化而變化 單位時間內(nèi)、單位體積中底物減少(或產(chǎn)物增加)　(2)課題名稱：探究酶保護劑的濃度和提取液的pH的最佳組合 提取液的pH 底物的減少量 (或產(chǎn)物的產(chǎn)生量) 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06