选修一1-3酶的研究与应用

项目内容要求考点1.果胶酶在果汁生产中的作用2.加酶洗衣粉的洗涤效果3.酵母细胞的固定化ⅡⅠⅠ重难点1.测定酶活性的方法。2.探讨酶在生产中的应用。3.研究影响酶活性的因素。年份及高考卷考查知识点2009年江苏2008年江苏、宁夏卷酶的应用2006年江苏卷酶的特性自主梳理一、果胶酶与纤维素酶的比较组成本质作用果胶酶多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶蛋白质催化水解果胶成为可溶性半乳糖醛酸纤维素酶C1酶CX酶葡萄糖苷酶蛋白质纤维素C1酶CX酶纤维二、探究温度和pH对酶活性的影响1．实验原理：果胶酶受温度或pH的影响，处于最适温度或pH时，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。2．实验操作各取一支分9组分别放入30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃恒温水浴箱中恒温加热(或pH梯度为5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0置于同一恒温水浴锅中)待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度(或pH)的苹果泥内反应一段时间，如10min过滤果汁，并且用量筒测量各试管中果汁量，记录。3．记录结果表一实验温度30℃35℃40℃45℃50℃55℃60℃65℃70℃果汁量(mL)表二pH5.05.56.06.57.07.58.08.59.0果汁量(mL)特别提示：①制取苹果泥时，可先将苹果切成小块放入榨汁机中，加入适量的水后再进行搅拌。②探究最适温度时，pH为不变量，探究最适pH时，温度为不变量，最好为最适温度。③在探究不同pH对果胶酶活性影响时，可以用体积分数为0.1%的NaOH和盐酸进行调节。4．实验分析(1)本实验的实验对象是酶的活性，温度或pH作为自变量，属于探究性的定量实验。这类实验的自变量通常是通过设置梯度来确定最适值。第一轮实验通常设置的梯度差较大，缩小范围后在第二轮实验中可设置较小的梯度差。(2)自变量与因变量及其之间的关系变量名称含义实例(上述实验为例)关系实验变量(自变量)实验中实验者所操纵的因素或条件温度或pH实验变量为原因，反应变量是结果，二者是因果关系反应变量(因变量)由于实验变量而引起的变化和结果果汁量(3)实验结果温度和pH在很大程度上对酶的构象会产生巨大的影响，过高或过低都会使其失去活性，其曲线如图：感悟拓展1．果胶酶和纤维素酶都是复合酶，并不特指某一种酶，而是一类酶的总称。2．制取苹果泥时，可先将苹果切成小块放入榨汁机中，加入适量的水后再进行搅拌。3．探究最适温度时，pH为不变量，探究最适pH时，温度为不变量，最好为最适温度。4．在探究不同pH对果胶酶活性影响时，可以用体积分数为0.1%的NaOH和盐酸进行调节。1下列关于果胶酶说法正确的是()A．果胶酶可以分解细胞壁的主要成分纤维素B．果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物C．果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称D．果胶酶的化学本质是蛋白质或RNA解析果胶酶是一种复合酶。答案C如下图所示，下列4支试管内加入3mL糨糊。另外A、C内分别注入2mL清水，B、D内分别注入2mL新鲜的唾液淀粉酶。甲、乙两水槽水温分别为35℃、55℃。保温5min，再向4支试管内分别滴入碘液，不变蓝的是()答案B解析该题考查的是温度对酶活性的影响，利用碘遇淀粉变蓝色的特征来鉴定酶是否将淀粉水解。A、C两支试管中没有淀粉酶，所以淀粉还存在，加碘后会变蓝色；D试管中虽然有酶，但由于唾液淀粉酶催化的最佳温度在35℃左右，温度55℃太高，已经使唾液淀粉酶失去了活性，不能水解淀粉，所以D试管也会变蓝色。自主梳理1．常用酶制剂的种类及洗涤原理种类洗涤原理洗涤实例蛋白酶可将蛋白质水解为易溶解或分解于洗涤液中的小分子肽或氨基酸血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢脂肪酶把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等来自面条、巧克力等的污垢纤维素酶使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果2.探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果(1)实验原理：酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。(2)实验变量①自变量：加酶洗衣粉。②无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。(3)实验步骤步骤烧杯编号ⅠⅡⅢ注入自来水500mL500mL500mL加入物质(等量)奶渍布奶渍布奶渍布控制水温37℃37℃37℃加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉复合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻璃棒搅拌5min5min5min观察实验现象感悟拓展1．比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中，实验变量为洗涤剂，设计时应遵循单一变量原则，对照性原则，有效地控制其他变量，如水的用量、污物的量、所用实验用布的质地大小、两种洗衣粉的用量、搅拌及洗涤时间等。2．探究加酶洗衣粉最适温度的实验中，根据实际生活中的情况，温度梯度可进一步设置为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃，若测出40℃时洗涤效果较好，应设置更细的实验组，如35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃，直至测出具体的最适温度。3．在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果的条件，如最适温度、pH，还要考虑衣物的承受能力，如蛋白酶洗衣粉不能洗涤丝绸类衣物；也要考虑洗涤成本问题；因为污渍的成分比较复杂，一般选择复合加酶洗衣粉，以减少用量。2加酶洗衣粉中的“酶”有多种，对各种污渍要考虑其不同情况选用不同的加酶洗衣粉，主要原因是()A．酶具有多样性B．酶具有高效性C．酶具有专一性D．酶易受环境影响解析生活中各种污渍其成分有很大差别，如油渍主要是脂质，血渍主要为蛋白质，从酶的专一性出发，购买时应有所区别。答案C下列关于加酶洗衣粉的叙述正确的是()①加酶洗衣粉能将衣服上的蛋白质、脂肪等水解成溶于水的小分子物质②加酶洗衣粉最常用的酶制剂是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶③使用加酶洗衣粉时一般先用开水浸开，然后调至适宜温度④使用加酶洗衣粉可减少对环境的污染⑤加酶洗衣粉中的酶被特殊的化学物质层层包裹，遇水后溶解⑥实际生活中，用加酶洗衣粉的水温在25℃～35℃之间较适宜⑦温度过高或过低均不宜用加酶洗衣粉⑧使用加酶洗衣粉时应注意衣服的承受能力A．①②③④⑤⑥⑦⑧B．①②④⑤⑥⑦⑧C．①②③④⑤⑥⑦D．①②③④⑤⑦⑧答案B解析依据加酶洗衣粉特点分析回答。自主梳理直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化优缺点的比较类型优点不足直接使用酶催化效率高，低耗能，低污染等对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量固定化酶酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用一种酶只能催化一种或一类化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的固定化细胞成本低、操作更容易固定后的细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等3研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶被固定到尼龙膜上制成制剂。可用于降解土壤中的有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的()A．温度B．pHC．水分D．营养解析微生物是有生命的，最基本特征是新陈代谢，营养是微生物生活不可缺少的条件，酶有活性，但不是生物，酶降解与微生物降解相比不需要的是营养。答案D固定化酶的优点是()A．有利于提高酶活性B．有利于产物的纯化C．有利于提高反应速度D．有利酶发挥作用答案B解析制作固定化酶的目的一是能够顺利从发酵产物中把酶分离出来，二是使酶反复利用。从题目中看出，选项B是正确的。命题热点1关于实验考查【例1】我国水果生产发展迅速，由于收获的季节性强，易造成积压，腐烂变质，为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将水果加工制作成果汁、果酒、果醋等。在果汁生产中要用到果胶酶，某生物研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如下实验：(1)实验方法：按如图所示的顺序进行操作。(2)实验结果，对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如下图所示：①图中自变量是温度，除此之外还可用______表示。A．酶的浓度B．苹果泥的量C．水的加入量D．pH②图中的纵坐标还可用________来表示。③实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙，苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是________________________________________________________________________。④步骤b中在果胶酶和苹果泥混合前，将两者分布在不同试管中，恒温的目的是____________________。答案(2)①D②苹果汁的体积③同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物的量的不同而改变④保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免底物和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性解析果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响，而与底物的量、酶的浓度和水的加入量没有关系，所以每一种酶的最适pH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标中有两种，一是果汁的量，另一个是果汁的澄清度。为使实验中达到相应的设计温度，必须使酶与底物分别保温达到要求后才能混合。1．(2008·江苏高考)为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。水温/℃1020304050组别甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血渍时间/min67668852518336347711126891167清除油渍时间/min93789587639182468575277769868(1)提高洗衣粉去污能力的方法有____________。甲组在洗衣粉中加入了____________。乙组在洗衣粉中加入了____________。(2)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有____________________________。(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80℃时洗涤同一种污渍，请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。______________________________________________________。(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由。________________________________________________________。答案(1)加酶和适当提高温度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶(2)专一性(3)没有差异，因为高温使酶失活(4)未运用酶的固定化技术，因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用解析丙组为对照实验，为排除无关因素干扰。消除污渍所用时间越短，说明酶的去污能力越强。通过表格数据可以看出，适当提高温度可以提高酶的催化能力。加酶后，去污效果也有明显提高。甲组能消除血渍而不能消除油渍，因此，甲组洗衣粉中加入了蛋白酶。乙组能消除血渍和油渍，说明乙组在洗衣粉中加入蛋白酶和脂肪酶。根据甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有专一性。由于高温使酶变性而失活，所以甲、乙、丙三组均在水温80℃时洗涤同一种污渍，洗涤效果无差异。因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用，因此加酶洗衣粉中的生产未运用酶的固定化技术。