第51课时 酶的研究与应用 高频考点突破 考点一 影响果汁产量的物质及处理方法 1.影响果汁产量的物质 纤维素和果胶是组成水果的重要物质，这两种物质的存在使制作果汁时存在两个问题：一是果肉 的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏 度高，容易发生沉淀。,2.处理方法酶解法 常用的酶及其作用特点如下：,提醒 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。 如果随着酶用量的增加，过滤到的果汁的体积也 增加，说明酶的用量不足；当酶的用量增加到某个 值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再 改变，说明酶的用量已经足够，那么这个值就是酶 的最适用量。,对位训练 1.下列说法不正确的是 （ ） A.酸碱度和温度是通过影响酶来影响果汁产量的 B.酶的数量越多，果汁产量越多 C.酶的催化反应时间能够影响果汁的产量 D.苹果泥的数量也能够影响果汁的产量,B,考点二 探究温度（或pH）对果胶酶活性的影响 1.原理 （1）果胶酶的活性受温度（或pH）影响。处于最适温度（或pH）时活性最高。 （2）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.流程,30、35、40、45、50、55、60、 65、70的恒温水浴中加热（或各取一支，分 5组分别调节苹果泥和果胶酶的pH为5、6、7、8、9， 置于同一恒温水浴中） 将果胶酶加入相同温度 （或pH）的苹果泥内 恒温保持10 min 过滤果汁，用量筒测量果汁的量，并记录,记录结果： 或,知识延伸 （1）注意事项：在苹果泥和果胶酶混合 之前，一定要保证底物和酶达到相应的条件（温度 或pH），避免混合后条件变化，确保实验结果的准 确性。 （2）衡量实验结果的指标 在相同时间内，滤出苹果汁的体积多少。 观察苹果汁的澄清度。,对位训练 2.下图横轴均表示酶的反应条件，纵轴为酶促反应 速度，能正确反映温度、pH与酶反应速度关系的 是 （ ） A.甲和乙 B.乙和丙 C.甲和丙 D.都是甲,D,考点三 探究果胶酶的最适用量 1.原理 在压榨果汁时，我们可以加入适量的果胶酶来获 取澄清的果汁。但不同浓度的果胶酶对果汁得率 是有直接关系的。 不同pH、温度条件下酶活性不同，所需果 胶酶的最适量也不相同，故酶的最适用量应标明 pH和温度。,提醒,2.流程及结果记录 （1）准确称取纯的果胶酶1 mg、2 mg、3 mg、4 mg、 5 mg、6 mg、7 mg、8mg、9 mg配制成相等体积的 酶的水溶液，取等量放入9只试管中依次编号为19 号，制取苹果泥并称取45 g，分装入9只试管中，每 只试管中分装5 g，依次编号为19号。 （2）将上述试管放入37恒温水浴中平衡内外温度。 （3）一段时间后将不同浓度的果胶酶分别迅速与各 试管的苹果泥混合，然后再放入恒温水浴中。记录 反应时间，约20分钟。,（4）过滤后测量果汁体积，并记录： 3.结果分析 计算澄清苹果汁得率（R） R=V1/V2100% 式中：V1为澄清苹果汁体积，V2为处理前苹果汁 体积。,对位训练 3.下图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关 系，从图中不能获得的信息是 （ ） A.酶反应的最适温度 B.酶因热而失活 C.酶反应生成物量与时间的关系 D.酶反应速度和酶量的关系,D,考点四 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,洗衣时，水温控制过高过低都会影响酶活 性，进而影响洗涤效果。,提醒,4.实验时注意事项 （1）在比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的 实验中，自变量为洗衣粉的种类，设计时应遵循单 一变量原则、对照原则，有效控制其他变量，如水 的用量、污染物的量、所用实验的布的质地和大小、 两种洗衣粉的用量、搅拌及洗涤时间等。 （2）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 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。,（3）该实验探究多种加酶洗衣粉对同一污渍的洗 涤效果，也可以探究同一种加酶洗衣粉对于不同 污渍的洗涤效果。,对位训练 4.有人设计实验探究加酶洗衣粉是否能提高去污力 并优于普通洗衣粉。实验分为两组，一组衣物用 加酶洗衣粉洗涤，一组衣物用普通洗衣粉洗涤。 该实验设计缺少 ( ) A.用加酶洗衣粉洗涤和适量普通洗衣粉洗涤的对照 B.既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的 对照 C.用普通洗衣粉洗涤和少量加酶洗衣粉洗涤的对照 D.用少量普通洗衣粉洗涤和大量加酶洗衣粉洗涤的 对照,B,考点五 固定化酶技术及应用实例 1.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.将酶或细胞固定化的方法 （1）包埋法：将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中。 （2）化学结合法：将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上。 （3）物理吸附法：将酶分子吸附在载体的表面上。,提醒 酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固 定，而细胞多采用包埋法固定。这是因为细胞个 大，而酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结 合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。 3.固定化细胞常用的载体材料 常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤 维素和聚丙烯酰胺等。 4.固定化酶的优点：（1）易接触；（2）易分离；（3）反复利用。,5.固定化酶的应用实例 （1）固定化酶的反应柱示意 图：将酶固定在一种颗粒状 的载体上，再将这些酶颗粒 装到一个反应柱内，柱子底 端装上分布着许多小孔的筛 板。酶颗粒无法通过筛板的 小孔，而反应溶液却可以自由出入。 （2）利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例： 高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，它能将 葡萄糖转化成果糖。生产过程中，将葡萄糖溶液 从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱， 与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反 应柱的下端流出。,对位训练 5.下列关于固定化酶技术说法中，正确的是（ ） A.固定化酶技术就是固定反应物，让酶围绕反应 物旋转的技术 B.固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应 C.固定化酶中的酶无法重复利用 D.固定化酶是将酶固定在一定空间的技术,D,考点六 固定化酵母细胞的制备和应用 1.操作流程 酵母细胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸钠 溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合固定化酵 母细胞冲洗发酵。 2.实验结果 （1）观察凝胶珠的颜色和形状：如果制作的凝胶珠 颜色过浅，呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固 定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆 形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失 败，需要再做尝试。,（2）观察发酵的葡萄糖溶液：利用固定的酵母细胞 发酵产生酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会 闻到酒味。 3.注意事项 （1）酵母细胞的活化：酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.51 h。此外，酵母细胞活化时 体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容 器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器。 （2）加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环， 关系到实验的成败。海藻酸钠的浓度关系到固定化 细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成 凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵 母细胞的数目少，影响实验效果。,（3）刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间， 以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格， 可以使用下列方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放 在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没 有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功；二是在实 验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起， 也能表明制备的凝胶珠是成功的。,对位训练 6.下面制备固定化酵母细胞的正确步骤是（ ） 配制CaCl2溶液 海藻酸钠溶化 海藻酸钠 溶液与酵母细胞混合 酵母细胞活化 固定 化酵母细胞 A. B. C. D.,D,解题思路探究 思维误区警示 易错分析 忽视酶使用时温度的控制 酶的活性易受温度影响而失活，所以使用时必 须控制好温度。,纠正训练 （2009广东文基，72）嫩肉粉是以蛋白酶为主 要成分的食品添加剂，就酶的作用特点而言， 下列使用方法中最佳的是 ( ) A.炒肉的过程中加入 B.肉炒熟后起锅前加入 C.先用沸水溶解后与肉片混匀，炒熟 D.室温下与肉片混匀，放置一段时间，炒熟,解析 本题考查酶的使用方法。酶的活性容易受到 温度、酸碱度影响而失活，所以要保持酶的活性， 才能使之发挥作用。A、B、C在反应之前都经高温 处理了，所以酶失去活性，只有D，先让酶反应， 后炒熟，不影响酶的作用发挥。 答案 D,知识综合应用 重点提示 通过“探究不同温度下加酶洗衣粉洗涤效果” 的考查，提升“验证简单生物学事实及对实验现象 和结果进行解释、分析和处理”的能力。,典例分析 （2008江苏，34A）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。,（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。 。 解析 加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂，如碱性蛋 白酶制剂和碱性脂肪酶制剂等。这些酶制剂不仅可 以有效地清除衣物上的污渍，而且对人体没有毒害 作用，并且这些酶制剂及其分解产物能够被微生物 分解，不会污染环境。既然是酶制剂，就具备酶的 特性，需要适宜的温度和pH，具有专一性；温度过 高时，酶变性失活，三者几乎没有差别；固定化后 的酶在保持原有催化活性的同时，又可以同一般催 化剂一样能回收和反复使用，可在生产工艺上实现 连续化和自动化，更适应工业化生产的需要。,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,定时检测 组题说明 特别推荐 实践应用题1、3；实验探究能力题 5、7。,1.某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如 下部分说明： 成分：含碱性蛋白酶等。 用法：洗涤前先将衣物浸于含洗衣粉的水中数小时， 使用温水效果更佳。 注意：切勿用于丝质及羊毛衣料；用后彻底清洗 双手。 请回答下列问题：,（1）质检局针对该洗衣粉设计了如下装置进行实验：,该实验的目的是 。,（2）一学生为探索该洗衣粉中酶催化作用的最适温 度，参考上述（1）的实验材料及方法进行了有关实 验，并把结果用下列曲线图A、B表示（如下图）： 由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适温度约为 。 在0和75时，酶的催化效率基本都降为零， 但温度再度回到45时，后者的催化作用已不能 恢复，这是因为 。,该学生在实验过程中可通过直接测定 来 表示酶的催化效率。 （3）该加酶洗衣粉的去污原理是 。 （4）大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉， 有利于生态环境保护，这是因为 。 （5）除加酶外，很多洗衣粉中还加有香精，高档 洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的，