酶的研究与应用(新人教版)

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2010、2009年江苏2008年江苏、宁夏卷酶的应用2010年山东、2009江苏卷酶的特性•1．(2010·江苏高考，3)某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质，下列叙述正确的是()•A．该蛋白酶分子结构中至少含有129个氨基和129个羧基•B．该蛋白酶溶液与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应•C．利用透析法纯化该蛋白酶时，应以蒸馏水作为透析液•D．用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好•答案B•解析本题考查与蛋白质的组成、结构及有关理化性质。A由多个氨基酸通过脱水缩合形成的蛋白质，至少含有一个氨基和一个羧基，因此A错误；B双缩脲试剂与肽键作用，形成紫色络合物，这是鉴定蛋白质的原理；C透析法纯化蛋白质时，应该以食盐水作为透析液，该方法称作盐析法；酶具有专一性，蛋白酶只分解蛋白质污渍，对油渍的洗涤效果不强。•2．(2010·江苏高考，25)下图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述正确的是()•A．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•B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠•C．图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触•D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中•答案BCD•解析考查固定化酵母细胞的制备。固定化细胞技术常用的方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法，图示所用方法为包埋法。刚溶化的海藻酸钠必须冷却至室温才能与酵母细胞混合制备混合液，并充分搅拌使酵母细胞和海藻酸钠混合均匀后才能转移至注射器中；在海藻酸钠和酵母细胞的混合液中加入CaCl2溶液的目的是使其中的海藻酸钠形成凝胶珠；将制备好的凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次，然后即可转移至发酵装置中进行发酵，发酵过程中就用搅拌器进行搅拌，以使培养液与固定化酵母细胞充分接触。•3．(2009·江苏高考)加工橘子罐头，采用酸碱处理脱去中果皮(橘络)，会产生严重污染。目前使用酶解法去除橘络，可减少污染。下列生长在特定环境中的4类微生物，可以大量产生所用酶的有•()•A．生长在麦麸上的黑曲霉•B．生长在酸奶中的乳酸菌•C．生长在棉籽壳上的平菇•D．生长在木屑上的木霉•答案ACD•解析橘络的主要成分是纤维素，要将其分解需要纤维素酶，麦麸、棉籽壳、木屑的主要成分也是纤维素，所以生长在上述三种成分上的黑曲霉、平菇、木霉能产生纤维素酶。而乳酸菌的培养基为牛奶，其主要成分是蛋白质、乳糖等，不含纤维素，所以乳酸菌不能产生纤维素酶。•要点归纳•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•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•表二实验温度30℃35℃40℃45℃50℃55℃60℃65℃70℃果汁量(mL)pH5.05.56.06.57.07.58.08.59.0果汁量(mL)•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。•典例导悟•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。•要点归纳•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。•典例导悟•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。•要点归纳•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•感悟拓展•1．固定化细胞技术•(1)概念：固定化酶和固定化细胞是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)主要方法名称原理图示包埋法将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中化学结合法利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上物理吸附法通过物理吸附作用，把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体上•典例导悟•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．有利于酶发挥作用•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