高中生物2022年高考生物一輪復(fù)習(xí) 第11單元 第39講　酶的研究及應(yīng)用

大一輪復(fù)習(xí)講義酶的研究及應(yīng)用第39講【目標要求】1.酶活力測定的一般原理和方法。2.酶在食品制造和洗滌等方面的應(yīng)用。3.制備和應(yīng)用固相化酶?？键c一酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用考點二探討加酶洗衣粉的洗滌效果考點三酵母細胞的固定化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建要語必背重溫高考真題演練課時精練內(nèi)容索引考點一

酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用1.果膠植物細胞壁知識自主梳理夯實基礎(chǔ)強化要點出汁率半乳糖醛酸2.果膠酶果膠酯酶3.酶的活性與影響酶活性的因素(1)酶的活性是指酶

一定化學(xué)反應(yīng)的能力，其高低用一定條件下酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的

來表示。(2)酶的反應(yīng)速度是指

、

中反應(yīng)物的

或產(chǎn)物的

。半乳糖醛酸催化反應(yīng)速度單位時間內(nèi)單位體積減少量增加量4.實驗設(shè)計(1)探究溫度和pH對果膠酶活性的影響①實驗原則：單一變量原則、對照原則，嚴格控制變量，盡量減少無關(guān)變量的影響。②實驗原理：果膠酶的活性受

、

或酶抑制劑和激活劑的影響，在最適溫度或pH時，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都與果膠酶的活性大小成正比。溫度pH③實驗流程制備果泥↓設(shè)置一系列具有梯度的pH或溫度↓加入果膠酶反應(yīng)一段時間↓過濾果汁④分析：該實驗的自變量是

或

，因變量是

，檢測因變量是通過測定果汁的體積或比較澄清度來實現(xiàn)的。(2)探究果膠酶的最適用量①實驗思路：如果隨著酶濃度的增加，過濾得到的果汁體積也增加，說明酶的用量

；當酶的濃度增加到某個值后，再增加酶的用量，過濾得到的果汁的體積

，說明酶的用量已經(jīng)足夠，這個值就是酶的

。溫度pH酶的活性不足不再改變最適用量②實驗流程果膠酶蘋果泥果汁量教材中的隱性知識源于選修1P44“旁欄思考”：在探究溫度或pH對酶活性的影響時，

(填“需要”或“不需要”)設(shè)置對照實驗。如果需要，如何設(shè)置？

。需要不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間相互對照(1)果膠酶常用于果汁生產(chǎn)中，可提高出汁率和澄清度(

)(2)酶活性即為酶促反應(yīng)速度(

)(3)在探究果膠酶用量實驗中，雖然實驗的變量發(fā)生了變化，但通過設(shè)置梯度來確定最適值的思路方法是不變的(

)√

診斷?？颊Z句，澄清易錯易混

×√(源于選修1P44“旁欄思考”)在混合蘋果泥和果膠酶之前，將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理的目的是___________________________________________________________________________________________________________。

闡述基本原理，突破長句表達

保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免了蘋果泥和果膠酶混合時影響混合物的溫度，從而影響果膠酶的活性問題1.果膠酶與纖維素酶的比較重點剖析歸納點擊重點攻克難點名稱組成作用果膠酶多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等將不溶性的果膠分解為可溶性的半乳糖醛酸纖維素酶C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶纖維素

纖維二糖葡萄糖2.果膠酶在果汁生產(chǎn)中作用的相關(guān)實驗分析實驗名稱(目的)探究溫度對果膠酶活性的影響探究pH對果膠酶活性的影響探究果膠酶的最適用量自變量溫度pH果膠酶的用量因變量果汁的體積(澄清度)無關(guān)變量pH、果泥的用量、果膠酶的濃度和用量、水浴時間和過濾時間等溫度、果泥的用量、果膠酶的濃度和用量、水浴時間和過濾時間等溫度、pH、果膠的濃度和用量、水浴時間和過濾時間等注意事項①底物和酶在混合時的溫度是相同的；②蘋果泥和果膠酶用量在各個試管中應(yīng)相同；③pH應(yīng)為最適pH①溫度應(yīng)為最適溫度；②pH梯度可用NaOH溶液和鹽酸調(diào)節(jié)；③用玻璃棒攪拌使反應(yīng)充分進行①制備蘋果泥后迅速加熱，使蘋果泥中的果膠酶變性；②溫度、pH應(yīng)為最適且保持不變考向酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用1.下列有關(guān)果膠酶及與果膠酶實驗探究有關(guān)的敘述正確的是A.探究果膠酶的最適用量時，pH、溫度不影響實驗結(jié)果B.果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和葡萄糖異構(gòu)酶等C.應(yīng)將果泥與果膠酶先混合均勻后再放置預(yù)設(shè)定溫度的水浴鍋中D.可以用相同時間內(nèi)過濾得到的果汁體積來定量表示果膠酶的活性√考向逐一突破預(yù)測考向總結(jié)方法解析探究果膠酶的最適用量時，pH、溫度會影響實驗結(jié)果，pH、溫度要相同且適宜，A錯誤；果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等，B錯誤；應(yīng)將果泥與果膠酶分裝在不同試管中放置在預(yù)設(shè)定溫度的水浴鍋中，幾分鐘后再混合均勻，C錯誤。2.果膠是植物細胞壁以及胞間層的主要組成成分之一。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細胞壁及胞間層。請完成以下有關(guān)果膠酶和果汁生產(chǎn)中的問題：(1)在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高________和________。出汁率澄清度(2)某實驗小組進行了“探究果膠酶催化果膠水解最適pH”的課題研究。本課題的實驗步驟中，在完成“燒杯中分別加入蘋果泥，試管中分別注入果膠酶溶液、編號、分組”之后，有下面兩種操作：第一種：將試管中果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合，再把混合液的pH分別調(diào)至4、5、6……10。第二種：將試管中果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥pH分別調(diào)至4、5、6……10，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。①請問哪一種操作更科學(xué)？________。

理由是_____________________________________________________________________________________________________________________。

第二種

第二種操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達到實驗預(yù)設(shè)的pH環(huán)境(或第一種操作會在達到預(yù)定pH之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng))解析探究果膠酶催化果膠分解最適pH實驗的關(guān)鍵是分別將果膠酶溶液和蘋果泥調(diào)至一定的pH，然后把pH相等的這兩種溶液混合，否則，在達到預(yù)定pH之前就會發(fā)生酶的催化反應(yīng)導(dǎo)致實驗結(jié)果不準確?？梢姷诙N操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達到實驗預(yù)設(shè)的pH環(huán)境，因此第二種操作更科學(xué)。②如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，當橫坐標表示pH，縱坐標表示__________時，實驗的操作和記錄是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，分析圖中最可能是實驗結(jié)果的曲線圖是____。

若實驗所獲得的最適pH＝m，請你在所選的曲線圖中標出“m”點的位置。果汁體積甲答案如圖所示解析本實驗自變量是pH的不同，因變量是果汁體積。如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果，則橫坐標表示pH，縱坐標表示果汁體積。在一定pH范圍內(nèi)，酶的活性隨著pH的升高而逐漸增強，達到最適pH后，酶的活性隨pH繼續(xù)升高而逐漸減弱，過酸或過堿會使酶永久失活，據(jù)此可推知，圖甲最可能是實驗結(jié)果的曲線圖。經(jīng)過圖甲曲線的峰值畫一條與縱坐標相平行的線，該線與橫坐標的交點即為m。考點二

探討加酶洗衣粉的洗滌效果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＋_______血漬、奶漬及各種食品類的蛋白質(zhì)污垢脂肪酶脂肪

＋______食品的油漬、人體皮脂、口紅1.加酶洗衣粉：指含

的洗衣粉。2.酶制劑的種類與洗滌原理酶制劑知識自主梳理夯實基礎(chǔ)強化要點氨基酸甘油脂肪酸淀粉酶淀粉

＋______來自面條、巧克力等的污垢纖維素酶使

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麥芽糖葡萄糖纖維(1)相同pH時加酶洗衣粉效果好于普通洗衣粉(

)(2)用含蛋白酶的洗衣粉去除油漬，效果比其他類型加酶洗衣粉好(

)(3)棉織物不能使用添加纖維素酶的洗衣粉進行洗滌(

)(4)人體皮膚細胞有蛋白質(zhì)，應(yīng)避免與加酶洗衣粉長時間接觸(

)(5)加酶洗衣粉的酶制劑不含肽酶，因為肽本身易溶于水(

)×

診斷?？颊Z句，澄清易錯易混

××√√(源于選修1P48“練習(xí)2”)某同學(xué)打算用絲綢作實驗材料，探討含蛋白酶洗衣粉的洗滌效果，不合適的原因是__________________________________________________________________。使用加酶洗衣粉時宜用溫水是因為____________________________________________________________________________。

闡述基本原理，突破長句表達

絲綢的主要成分是蛋白質(zhì)，它會被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，損壞衣物

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1.加酶洗衣粉洗滌效果的探究方法(1)判斷加酶洗衣粉的洗滌效果可在洗滌后比較污垢殘留狀況，如已消失、顏色變淺、面積縮小等。(2)加酶洗衣粉的洗滌效果的探究實驗設(shè)計應(yīng)遵循對照原則和單一變量原則，如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果有何不同時，以洗衣粉的種類為自變量，其他條件完全一致；同時，普通洗衣粉處理污物與加酶洗衣粉處理污物形成對照。重點剖析歸納點擊重點攻克難點(3)變量分析實驗自變量因變量無關(guān)變量探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果洗衣粉的種類(普通和加酶)洗滌效果水的用量，污物的量，實驗用材料的質(zhì)地與大小，不同洗衣粉的用量，浸泡時間，洗滌時間等探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果加酶洗衣粉中酶的種類探究不同溫度對加酶洗衣粉洗滌效果的影響溫度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(fù)合酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多，與加單一酶洗衣粉相比，對各種污漬都有較好的洗滌效果。(2)實驗變量①自變量：加酶洗衣粉的種類。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ⅠⅡⅢ注入自來水500mL500mL500mL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(fù)合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻璃棒攪拌5min5min5min觀察實驗現(xiàn)象顏色淺顏色消失顏色淺考向探究加酶洗衣粉的洗滌效果3.(2019·江蘇，13)下列關(guān)于加酶洗滌劑的敘述，錯誤的是A.加酶洗衣粉中一般都含有酸性脂肪酶B.用加酶洗滌劑能減少洗滌時間并節(jié)約用水C.含纖維素酶洗滌劑可以洗滌印花棉織物D.加酶洗衣粉中的蛋白酶是相對耐高溫的√考向逐一突破預(yù)測考向總結(jié)方法解析加酶洗衣粉中一般含有堿性蛋白酶、堿性脂肪酶等，A錯誤；加酶洗滌劑比傳統(tǒng)洗滌劑的去污能力更強，所以用加酶洗滌劑能減少洗滌時間并節(jié)約用水，B正確；含纖維素酶洗滌劑中的纖維素酶能使棉織物中的纖維變得蓬松，污物容易脫落，C正確；加酶洗衣粉中所添加的酶，通常是科學(xué)家通過基因工程生產(chǎn)出的能夠耐酸、耐堿、忍受表面活性劑和較高溫度的酶，D正確。4.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)水量洗凈所需時間1油污布45℃加酶2L4min2油污布45℃普通2L7min3油污布5℃加酶2L9min4油污布5℃普通2L8min(1)該實驗設(shè)計體現(xiàn)了_______________原則。對照、單一變量(2)若1號實驗組洗凈油污布所需時間接近7min，最可能的原因是___________________。溫度過高使酶失活解析若1號實驗組洗凈油污布所需時間接近7min，最可能的原因是溫度過高，酶已經(jīng)變性失活。(3)下列衣料不適宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗滌的有_______(填序號)，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________。①棉織品②毛織品③腈綸織品④蠶絲織品②④

毛織品、蠶絲織品衣料主要成分都是蛋白質(zhì)，會被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，從而破壞衣料；而棉織品和腈綸織品的主要成分不含有蛋白質(zhì)成分解析加酶洗衣粉含有生物催化劑酶，可以催化蛋白質(zhì)的分解反應(yīng)，因為毛織品、蠶絲織品的主要成分都是蛋白質(zhì)，所以毛織品、蠶絲織品不能用加酶洗衣粉洗滌；而棉織品的主要成分是纖維素，腈綸織品的主要成分是合成纖維。(4)請寫出兩項提高加酶洗衣粉洗滌效果的措施：___________________________________________________________________。

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)解析用溫水浸泡(提高酶的活性)、延長浸泡時間(延長酶的催化時間)、增加洗衣粉的用量(增加酶的用量)等都可以提高加酶洗衣粉的洗滌效果。酵母細胞的固定化考點三

1.固定化技術(shù)(1)概念：利用

方法將酶或細胞固定在

的技術(shù)。細胞中含有一系列酶，在細胞正常生命活動過程中，通過代謝產(chǎn)生所需要的

。物理或化學(xué)知識自主梳理夯實基礎(chǔ)強化要點一定空間代謝產(chǎn)物名稱原理圖示

法將酶或細胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中

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

法通過物質(zhì)吸附作用，把酶或細胞固定在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃或離子交換樹脂等載體上

(2)常用的固定化方法包埋化學(xué)結(jié)合吸附(3)包埋法常用的載體材料：明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。2.固定化酶母細胞的實驗流程活化海藻酸鈉海藻酸鈉小火或間斷恒定沖洗蒸餾水(1)固定化酶常采用化學(xué)結(jié)合法和包埋法(

)(2)固定化細胞可以催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng)(

)(3)從酶的固定方式看，物理吸附法比化學(xué)結(jié)合法對酶活性影響小(

)(4)將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗，目的是洗去CaCl2和雜菌(

)×

診斷常考語句，澄清易錯易混

×√√(源于選修1P49“課題背景”)與固定化酶技術(shù)相比，固定化細胞制備的成本更低，操作更容易。固定化細胞的優(yōu)勢是_________________________________________。

闡述基本原理，突破長句表達

易于保持酶的活性，固定的是一系列的酶1.直接使用酶、固定化酶與固定化細胞的比較重點剖析歸納點擊重點攻克難點項目直接使用酶固定化酶固定化細胞酶的種數(shù)一種或幾種一種一系列酶適用方法

化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法包埋法營養(yǎng)物質(zhì)不需要不需要需要反應(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)優(yōu)點催化效率高、耗能低、污染低酶既能與反應(yīng)物結(jié)合，又能與產(chǎn)物分離；還可以被反復(fù)利用成本更低、操作更容易缺點①對環(huán)境條件敏感，易失活；②酶難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量不利于催化一系列的酶促反應(yīng)反應(yīng)物不易與酶接觸，尤其是大分子物質(zhì)，可能導(dǎo)致反應(yīng)效率下降實例果膠酶固定化葡萄糖異構(gòu)酶固定化酵母細胞2.制備固定化酵母細胞的注意事項(1)在缺水狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。酵母細胞需要的活化時間較短，一般為0.5～1h，實驗時需要提前做好準備。(2)酵母細胞活化時體積會變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細胞的活化液溢出。(3)加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)。加熱時要用小火或間斷加熱，且邊加熱邊攪拌。(4)海藻酸鈉的濃度關(guān)系到固定化細胞的質(zhì)量。如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數(shù)目少，影響實驗效果。(5)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導(dǎo)致酵母菌死亡。(6)可利用海藻酸鈉制成不含酵母菌的凝膠珠，用作對照。(7)海藻酸鈉膠體在CaCl2這種電解質(zhì)的作用下，發(fā)生聚沉，形成凝膠珠，需在CaCl2溶液中浸泡30min左右。(8)細胞的固定化要在嚴格無菌的條件下進行；反復(fù)使用固定化酵母細胞時，酵母菌菌種要純，用具和材料要嚴格消毒，注意控制溫度，營養(yǎng)全面，還需要避免其他微生物的污染?？枷蛞幻傅墓潭ɑ夹g(shù)及應(yīng)用5.(2019·廣東佛山二檢改編)某研究小組利用包埋法固定α-淀粉酶，并探究不同溫度條件(0℃、50℃和100℃)對α-淀粉酶活性的影響?；卮鹣铝袉栴}：(1)包埋α-淀粉酶時，海藻酸鈉的作用是____________，CaCl2的作用是_________________________。在酶促反應(yīng)前要用蒸餾水沖洗凝膠珠2～3次，目的是______________________________?？枷蛑鹨煌黄祁A(yù)測考向總結(jié)方法包埋α-淀粉酶與海藻酸鈉反應(yīng)形成凝膠珠洗去凝膠珠表面的游離酶和CaCl2(2)用固定化的α-淀粉酶進行以下實驗：①稱取等質(zhì)量的固定化酶凝膠珠，分別置于________________________________________；②量取等體積淀粉溶液放入試管中，也分別置于相應(yīng)水浴中保溫5min；③把凝膠珠倒入相應(yīng)試管中，充分混勻，在相應(yīng)的溫度下反應(yīng)5min；④取出凝膠珠，以_______酶促反應(yīng)，并用蒸餾水沖洗凝膠珠2～3次，于4℃冰箱中儲存以備下次使用；0℃、50℃、100℃溫度水浴中保溫5min終止⑤測定α-淀粉酶活性，結(jié)果表明50℃時酶活性最高，0℃、100℃時酶活性都很低。在進一步的實驗中，為證明0℃、100℃對酶活性的影響是不同的，將__________________________重新置于50℃水浴中保溫5min，再分別與____________________________充分混勻，反應(yīng)5min后測定酶活性。(3)與一般酶制劑相比，固定化酶的突出優(yōu)點是既能與反應(yīng)物______，又能與產(chǎn)物______，還能被反復(fù)利用。原置于0℃、100℃的凝膠珠等體積的50℃預(yù)熱的淀粉溶液接觸分離6.亞洲人體內(nèi)普遍缺乏乳糖酶，造成飲用牛奶后出現(xiàn)腸脹、腹脹、腹瀉等不良癥狀。某牛奶制品生產(chǎn)廠家致力開發(fā)新產(chǎn)品，生產(chǎn)低乳糖新品，欲篩選出高產(chǎn)乳糖酶的微生物，制備乳糖酶并固定化，具體步驟如圖1所示：圖1根據(jù)相關(guān)信息，回答下列問題：(1)篩選產(chǎn)乳糖酶的微生物時，宜用______作為培養(yǎng)基中的唯一碳源。(2)科研人員用海藻酸鈉作為包埋劑來固定乳糖酶，以研究固定化酶的相關(guān)性質(zhì)和最佳固定條件。研究結(jié)果如圖2所示，酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括________和__________等方面，根據(jù)圖示信息，在_____________________________的條件下固定化酶催化效果較好。乳糖酶活性酶的數(shù)量約35℃、海藻酸鈉濃度約為3%圖1(3)實驗者還進行了海藻酸鈉固定化乳糖酶及化學(xué)結(jié)合法固定化乳糖酶的催化效果的比較研究，發(fā)現(xiàn)用__________法固定化酶的效果更好，原因可能是__________________________________________________。(4)工業(yè)生產(chǎn)中，使用固定化酶和使用游離酶相比，優(yōu)點是____________________________?；瘜W(xué)結(jié)合酶分子較小，容易從包埋材料中漏出，從而降低酶活力可以重復(fù)使用；產(chǎn)物易純化圖1考向二酵母細胞的固定化及應(yīng)用7.某同學(xué)欲通過制備固定化酵母細胞進行葡萄糖溶液發(fā)酵實驗，圖1表示制備固定化酵母細胞的有關(guān)操作，圖2是進行葡萄糖發(fā)酵的裝置(a是固定化酵母細胞，b是反應(yīng)柱，c是分布著小孔的篩板)，下列敘述正確的是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.利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用僅是作為反應(yīng)底物C.圖1中X溶液為CaCl2溶液，將酵母細胞與海藻酸鈉溶液混勻后快速注入

CaCl2溶液中，會觀察到有凝膠珠形成D.圖2裝置中的長導(dǎo)管主要是排出CO2，防止空氣中的雜菌進入反應(yīng)柱√解析在制備固定化酵母細胞的實驗中，將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入已活化的酵母細胞，否則高溫會導(dǎo)致酵母細胞死亡；利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類除了作為反應(yīng)底物外，還為酵母菌提供營養(yǎng)和能量；圖1中X溶液為CaCl2溶液，將與酵母細胞混勻的海藻酸鈉溶液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液中，會觀察到有凝膠珠形成。8.(2019·太原4月一模)某實驗小組的同學(xué)制備固定化酵母細胞的過程如下：①活化酵母細胞：稱取定量干酵母與定量蒸餾水混合并攪拌，使酵母細胞活化。②配制CaCl2溶液：將無水CaCl2溶解在定量蒸餾水中，配制成一定濃度的CaCl2溶液。③配制海藻酸鈉溶液：用定量的海藻酸鈉直接溶解在定量的蒸餾水中，配制成溶液。④海藻酸鈉溶液和酵母細胞混合：將活化的酵母細胞迅速加入剛配制成的海藻酸鈉溶液中，充分攪拌混合均勻。⑤固定化酵母細胞：用注射器以恒定的速度緩慢地將海藻酸鈉和酵母細胞混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中，觀察凝膠珠形成。(1)請你改正其中兩處錯誤的操作：第一處是____________________________________________；第二處是________________________________________________。(2)剛形成的凝膠珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右，目的是________________________。(3)如果制作的凝膠球顏色過淺，呈白色，則說明海藻酸鈉濃度_____(填“過低”或“過高”)。③溶解海藻酸鈉時應(yīng)小火或間斷加熱至完全溶化④海藻酸鈉溶液需冷卻至室溫再加入活化的酵母細胞讓凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)過低(4)研究發(fā)現(xiàn)，固定化強度強的酵母顆粒發(fā)酵效果好，且穩(wěn)定性高、使用壽命長。某機構(gòu)利用上述裝置；將2%、2.5%、3%的海藻酸鈉分別利用2%、3%、4%的X溶液進行凝膠化處理，所得到的固定化酵母顆粒的強度及在28℃下發(fā)酵48h后的酒精產(chǎn)量如下表：海藻酸鈉(%)X溶液(%)固定化強度(g·30個－1)酒精量(%)229306.72.529506.5329906.52310306.7依照表格分析，隨著X溶液濃度的增加，____________增加；凝膠固定化效果最好時的海藻酸鈉與X溶液濃度分別是______、_____。2.5311006.43311406.22411706.72.5411706.43411606.3固定化強度2%4%網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建要語必背網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建要語必背1.核心概念(1)(選修1P42)酶的活性：指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。(2)(選修1P46)加酶洗衣粉：含有酶制劑的洗衣粉。(3)(選修1P50)固定化酶或細胞技術(shù)：是利用物理或化學(xué)方法將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。2.教材結(jié)論性語句(1)(選修1P44)比較蘋果汁的體積判斷果膠酶活性的高低時，獲得蘋果汁越多，說明果膠酶的活性越高；比較果汁的澄清度判斷果膠酶活性的高低時，果汁越澄清，說明果膠酶的活性越高。(2)(選修1P50)一般來說，酶更適合采用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定化，而細胞多采用包埋法固定化。重溫高考真題演練1.(2020·江蘇，16)甲、乙兩個實驗小組分別進行了“酵母細胞固定化技術(shù)”的實驗，結(jié)果如下圖所示。出現(xiàn)乙組實驗結(jié)果的原因可能為A.CaCl2溶液濃度過高B.海藻酸鈉溶液濃度過高C.注射器滴加速度過慢D.滴加時注射器出口浸入到CaCl2溶液中√123456解析標準的凝膠珠是圓形的(如甲組)，乙組中的凝膠珠呈蝌蚪狀，凝膠珠成形不好，主要有以下幾種原因：(1)海藻酸鈉與酵母活化液的混合液濃度過高(凝膠珠會呈蝌蚪狀)；(2)注射孔與CaCl2溶液液面距離太近(凝膠珠會呈蝌蚪狀)；(3)推注射器的力度過大，速度過快(凝膠珠會呈線形)；(4)CaCl2溶液濃度過大(凝膠珠硬度會變大，易開裂)。據(jù)此推知，B項正確。1234562.(2018·江蘇，21改編)下列關(guān)于加酶洗衣粉的敘述，正確的是A.洗衣粉中添加的酶通常是由微生物發(fā)酵生產(chǎn)而來B.洗衣粉中的蛋白酶通常會將添加的其他酶迅速分解C.在50℃熱水中用加酶洗衣粉洗衣時，其中的酶會迅速失活D.加酶洗衣粉受潮后重新晾干保存，不會影響其中酶的活性√123456解析洗衣粉中的酶往往通過特殊的化學(xué)物質(zhì)將酶層層包裹，因此蛋白酶不會將添加的其他酶迅速分解，B錯誤；加酶洗衣粉的使用過程中水溫以30～50℃為宜，其中的酶具有耐較高溫度的特點，C錯誤；加酶洗衣粉受潮后，酶表面的保護劑會被破壞，酶的活性會受到影響，D錯誤。1234563.(2020·全國Ⅱ，37)研究人員從海底微生物中分離到一種在低溫下有催化活性的α-淀粉酶A3，并對其進行了研究。回答下列問題：(1)在以淀粉為底物測定A3酶活性時，既可檢測淀粉的減少，檢測應(yīng)采用的試劑是______，也可采用斐林試劑檢測________的增加。12345碘液還原糖解析淀粉酶能催化淀粉水解，以淀粉為底物測定某種淀粉酶活性時，可利用淀粉遇碘變藍的特性，用碘液檢測淀粉的減少，也可利用斐林試劑來檢測淀粉水解后生成的還原糖的增加。6(2)在A3的分離過程中可采用聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測其純度，通常會在凝膠中添加SDS，SDS的作用是__________________________________和______________________。12345消除蛋白質(zhì)所帶凈電荷對遷移率的影響使蛋白質(zhì)完全發(fā)生變性6解析可通過聚丙烯酰胺凝膠電泳比較蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量來檢測A3的純度。蛋白質(zhì)在聚丙烯酰胺凝膠中的遷移率取決于其所帶凈電荷的多少以及分子的大小等因素，可以在凝膠中加入SDS，以消除蛋白質(zhì)所帶凈電荷對遷移率的影響。SDS能使蛋白質(zhì)發(fā)生完全變性，因為蛋白質(zhì)變性后能與SDS形成蛋白質(zhì)—SDS復(fù)合物，SDS所帶負電荷的量大大超過了蛋白質(zhì)分子原有的電荷量，因而掩蓋了不同蛋白質(zhì)間的電荷差別，使電泳遷移率完全取決于分子的大小。(3)本實驗中，研究人員在確定A3的最適pH時使用了三種組分不同的緩沖系統(tǒng)，結(jié)果如圖所示。某同學(xué)據(jù)圖判斷，緩沖系統(tǒng)的組分對酶活性有影響，其判斷依據(jù)是________________________________________________________。12345在pH相同時，不同緩沖系統(tǒng)條件下所測得的相對酶活性不同6解析在pH為7.5時，Tris－HCl緩沖系統(tǒng)和Na2HPO4－KH2PO4緩沖系統(tǒng)中A3的相對酶活性不同；在pH為9時，Tris－HCl緩沖系統(tǒng)和Gly－NaOH緩沖系統(tǒng)中A3的相對酶活性也不同，可見緩沖系統(tǒng)的組分對酶活性有影響。(4)在制備A3的固定化酶時，一般不宜采用包埋法，原因是_____________________________________(答出1點即可)。12345酶分子體積小，容易從包埋材料中漏出6解析酶分子體積小，容易從包埋材料中漏出，因此在制備固定化酶時，一般不宜采用包埋法。4.(2020·浙江7月選考)回答與柑橘加工與再利用有關(guān)的問題：(1)柑橘果實經(jīng)擠壓獲得果汁后，需用果膠酶處理，主要目的是提高果汁的________。為確定果膠酶的處理效果，對分別加入不同濃度果膠酶的果汁樣品，可采用3種方法進行實驗：①取各處理樣品，添加相同體積的____________，沉淀生成量較少的處理效果好。②對不同處理進行離心，用比色計對上清液進行測定，OD值_____的處理效果好。③對不同處理進行______，記錄相同體積果汁通過的時間，時間較短的處理效果好。123456澄清度95%的乙醇較小抽濾解析果膠是植物細胞壁的主要成分，果膠酶可以催化果膠分解，使用果膠酶處理果汁可以提高果汁的澄清度。為鑒定果膠酶的處理效果，可以用3種方法來檢測，如果添加相同體積的體積分數(shù)為95%的乙醇，沉淀生成量少的效果好；如果采用離心法，需要用比色計對上清液進行測定，OD值較小的處理效果好；如果采用抽濾的方法，抽濾相同體積的果汁，時間較短的處理效果好。123456(2)加工后的柑橘殘渣含有抑菌作用的香精油及較多的果膠等。為篩選生長不被香精油抑制且能高效利用果膠的細菌，從腐爛殘渣中分離得到若干菌株，分別用無菌水配制成__________，再均勻涂布在LB固體培養(yǎng)基上。配制適宜濃度的香精油，浸潤大小適宜并已______的圓形濾紙片若干，再貼在上述培養(yǎng)基上。培養(yǎng)一段時間后，測量濾紙片周圍抑制菌體生長形成的透明圈的直徑大小。從直徑______的菌株中取菌接種到含有適量果膠的液體培養(yǎng)基試管中培養(yǎng)，若有果膠酶產(chǎn)生，搖晃試管并觀察，與接種前相比，液體培養(yǎng)基的_____下降。123456細菌懸液滅菌較小粘性解析為篩選目標細菌，需要用選擇培養(yǎng)基對菌株進行篩選，先用無菌水制成細菌懸液，均勻涂布在LB固體培養(yǎng)基上，然后把若干個浸潤過適宜濃度香精油的已滅菌的圓形濾紙片貼在培養(yǎng)基上，通過觀察透明圈的大小來判斷哪些細菌更符合要求。透明圈直徑越小說明香精油對其抑制作用越小，越符合要求，所以選取透明圈直徑較小的菌株接種到含有適量果膠的液體培養(yǎng)基中，若觀察到液體培養(yǎng)基的粘性下降，則可證明有果膠酶產(chǎn)生。1234565.(2020·全國Ⅲ，37)水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋等?；卮鹣铝袉栴}：(1)制作果汁時，可以使用果膠酶、纖維素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、______________________(答出2種即可)。纖維素酶可以分解植物________(填“細胞膜”或“細胞壁”)中的纖維素。果膠分解酶、果膠酯酶細胞壁解析果膠酶并不特指某一種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。植物細胞壁的主要成分是纖維素，可被纖維素酶催化分解。123456(2)用果膠酶處理果泥時，為了提高出汁率，需要控制反應(yīng)的溫度，原因是___________________________________________________________。溫度對果膠酶活性有影響，在最適溫度下酶活性最高，出汁率最高解析溫度等條件會影響酶的活性，果膠酶發(fā)揮催化作用需要適宜的溫度。溫度過低，果膠酶的活性受到抑制；溫度過高，會使果膠酶變性失活；在最適溫度下，酶活性最高，出汁率最高。123456(3)現(xiàn)有甲、乙、丙三種不同來源的果膠酶，某同學(xué)擬在果泥用量、溫度、pH等所有條件都相同的前提下比較這三種酶的活性。通常，酶活性的高低可用____________________________________________________________________來表示。在一定條件下，單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的消耗量或者產(chǎn)物的增加量解析酶的活性是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。酶活性的高低可以用在一定條件下，單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的消耗量或者產(chǎn)物的增加量來表示。123456(4)獲得的果汁(如蘋果汁)可以用來制作果酒或者果醋，制作果酒需要_____菌，這一過程中也需要O2，O2的作用是_________________________________。制作果醋需要醋酸菌，醋酸菌屬于______(填“好氧”或“厭氧”)細菌。酵母促進有氧呼吸，使酵母菌解析制作果酒需要的菌種是酵母菌，它是兼性厭氧菌，釀酒時酵母菌先進行有氧呼吸大量繁殖，然后在無氧條件下進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。制作果醋需要的菌種是醋酸菌，它是好氧細菌。123456大量繁殖好氧6.(2019·浙江4月選考)回答與果膠和果膠酶有關(guān)的問題：(1)通常從腐爛的水果上分離產(chǎn)果膠酶的微生物，其原因除水果中果膠含量較高外，還有___________________________________。(2)為了獲得高產(chǎn)果膠酶微生物的單菌落，通常對分離或誘變后的微生物懸液進行______________________。(3)在某種果汁生產(chǎn)中，用果膠酶處理顯著增加了產(chǎn)量，其主要原因是果膠酶水解果膠使_________________________________________________。果汁生產(chǎn)中的殘渣果皮用于果膠生產(chǎn)，通常將其提取液濃縮后再加入__________使之形成絮狀物，然后通過離心、真空干燥等步驟獲得果膠制品。123456腐爛的水果中含產(chǎn)果膠酶的微生物較多涂布分離(或劃線分離)植物的細胞壁及胞間層瓦解，使榨取果汁變得更容易95%乙醇(4)常用固定化果膠酶處理含果膠的污水，其主要優(yōu)點有_____________________和可連續(xù)處理等。在建立和優(yōu)化固定化果膠酶處理工藝時，除考慮果膠酶的活性和用量、酶反應(yīng)的溫度、pH、作用時間等因素外，還需考慮的主要有_____________和_________________。123456提高果膠酶的穩(wěn)定性固定化的方法固定化所用的介質(zhì)課時精練1.(2020·株洲市聯(lián)考)如圖表示利用“果膠酶—酵母菌聯(lián)合固定凝膠珠”生產(chǎn)紅葡萄酒的部分過程，請回答下列問題。1234567(1)海藻酸鈉能作為固定載體的特點是__________________，在聯(lián)合固定果膠酶和酵母菌之前，對海藻酸鈉所做的操作是_________________________________________________________________________________。不溶于水、多孔性1234567

配制一定濃度的海藻酸鈉溶液，用小火或間斷加熱的方法溶化海藻酸鈉，然后冷卻至室溫解析海藻酸鈉是一種天然多糖，它與淀粉、纖維素等不同，其特點是不溶于水、多孔，可在固定化技術(shù)中作為包埋材料；制備一定濃度的海藻酸鈉溶液時，要注意用小火或間斷加熱的方法使其溶化，冷卻至室溫再與細胞或酶混合。1234567(2)果膠酶在果汁生產(chǎn)中具有重要的作用，把果膠酶和酵母菌固定在一起生產(chǎn)紅葡萄酒的重要意義在于________________________________________________________________。解析植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，利用果膠酶能破壞細胞壁，提高果汁的產(chǎn)量和澄清度，從而提高紅葡萄酒的產(chǎn)量和品質(zhì)。1234567

果膠酶能提高果汁的產(chǎn)量和澄清度，從而提高紅葡萄酒的產(chǎn)量和品質(zhì)(3)果膠酶通常先與戊二醛交聯(lián)，然后與活化的酵母菌一起用海藻酸鈉包埋固定，這是因為______________________________________。果膠酶分子太小，容易從包埋材料中漏出解析固定化酶時不適宜直接用包埋法，因為酶分子小，容易從包埋材料里漏出來，所以需先與戊二醛交聯(lián)，然后與活化的酵母菌一起用海藻酸鈉包埋固定。1234567(4)在初級發(fā)酵時溫度一般控制在__________，在發(fā)酵過程中，尤其要隨時監(jiān)控和調(diào)整發(fā)酵罐中的溫度和pH，使其在適宜的范圍內(nèi)波動，其主要目的是_____________________________________________________。18～25℃解析酵母菌繁殖和發(fā)酵的適宜溫度是18～25℃，發(fā)酵過程中由于呼吸作用釋放熱量，代謝產(chǎn)物積累會使pH降低，而溫度和pH的變化可影響果膠酶的活性，所以發(fā)酵過程中要及時監(jiān)控、調(diào)節(jié)溫度和pH。1234567防止溫度和pH的變化影響果膠酶的活性甚至使果膠酶失活2.(2020·河南名校聯(lián)盟)某同學(xué)用含有不同種類酶制劑的洗衣粉進行了如下實驗。1234567組別布料污染物水溫A(蛋白酶洗衣粉)6×6cm2蛋白膜40℃B(脂肪酶洗衣粉)6×6cm2蛋白膜40℃C(蛋白酶洗衣粉)6×6cm2淀粉膜40℃請回答以下問題：(1)該實驗的目的是探究____________________。該實驗還應(yīng)控制的無關(guān)變量有________________________________________。該實驗中_____________分別構(gòu)成兩組對照實驗。(2)該同學(xué)在實驗過程中可通過觀察_____________________來判斷酶的催化效率。(3)蛋白酶洗衣粉的去污原理是_______________________________________________________________________________。酶的作用具有專一性1234567洗衣粉的用量、污染程度、水質(zhì)、水的pH等A和B，A和C蛋白膜消失的時間長短蛋白酶能催化污物中蛋白質(zhì)的水解，在蛋白酶催化作用下，蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物溶于水中3.(2019·安徽合肥二模)某研究性學(xué)習(xí)小組為探究市售一種含堿性蛋白酶的洗衣粉使用的最適溫度，設(shè)計了相關(guān)實驗，實驗裝置及實驗結(jié)果如圖所示。1234567請回答下列問題：(1)與普通洗衣粉相比，該洗衣粉可以很好地清除衣物的血漬和奶漬，主要是因為______________________________________。包裝袋上注明“切勿用于絲質(zhì)及羊毛衣料”，你認為原因是_______________________________________________________。堿性蛋白酶能水解血漬和奶漬中的蛋白質(zhì)絲質(zhì)及羊毛衣料的主要成分是蛋白質(zhì)，會被堿性蛋白酶破壞(2)由圖可知，在0℃和75℃時，酶的催化效率基本都為零。但當溫度回到最適溫度時，能恢復(fù)催化能力的溫度是0℃，原因是_____________________________________________________________。(3)在實驗過程中可通過直接測定________________________(填指標)來表示該洗衣粉中酶的催化效率。為縮短反應(yīng)的時間，你認為可以采用的方法是_____________________________________________________________________。0℃時酶活性很1234567低，但酶結(jié)構(gòu)沒有被破壞，75℃時酶結(jié)構(gòu)遭到破壞蛋白質(zhì)塊存在時間的長短提高酶的濃度(或?qū)⒌鞍讐K切得更小些，以增加蛋白酶和蛋白質(zhì)的接觸面積)(4)生產(chǎn)堿性蛋白酶成本較高，目前可以采用__________技術(shù)多次重復(fù)使用酶以降低成本。該技術(shù)常使用的方法是化學(xué)結(jié)合法和____________。固定化酶1234567物理吸附法4.(2020·河北衡水調(diào)研)為確定木瓜醋固定化發(fā)酵的最佳工藝?？蒲腥藛T以番木瓜為原料，選用優(yōu)良的醋酸菌，采用海藻酸鈉進行固定化醋酸菌發(fā)酵工藝，制備高產(chǎn)的木瓜醋，其簡化工藝流程如下，請回答下列問題：1234567解析根據(jù)木瓜醋制作流程可知，制作木瓜醋需要先制備果汁，由于去掉細胞壁能夠提高出汁率，而細胞壁可用果膠酶水解，果膠酶不是一種具體的酶而是一類酶的統(tǒng)稱，它包括半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶。(1)為提高木瓜出汁率，常采用在木瓜漿中添加______酶，該酶包括半乳糖醛酸酶、_____________________。果膠1234567果膠分解酶和果膠酯酶(2)木瓜醋發(fā)酵過程中可以用木瓜酒做底物的原理是____________________________________________________________________。在酒精發(fā)酵旺盛時，醋酸菌不能將果汁中的糖發(fā)酵成醋酸，理由是______________________________________________________________________。1234567

醋酸菌在氧氣充足的條件下，能夠?qū)⒁掖嫁D(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛轉(zhuǎn)化為醋酸

酒精發(fā)酵是在無氧條件下進行的，而醋酸菌為好氧菌，在無氧條件下無法生存解析果醋的制作原理是醋酸菌在氧氣充足，且糖源不足的情況下將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛轉(zhuǎn)為醋酸或者在糖源充足的條件下，直接將葡萄糖轉(zhuǎn)化為醋酸。酒精發(fā)酵是在無氧條件下，而果醋發(fā)酵需在氧氣充足條件下進行，因此在酒精發(fā)酵旺盛時，醋酸菌不能將果汁中的糖發(fā)酵成醋酸。1234567(3)本實驗最常采用的固定化細胞的方法是_______，該過程中海藻酸鈉的作用是____________。包埋法1234567固定醋酸菌(4)發(fā)酵條件工藝組合如表所示：1234567實驗組發(fā)酵溫度(℃)接種量(%)初始酒精度(%)最終酸度(g·100mL－1)1311374.02232.5157.54.123341784.614311584.48532.5177.53.796341374.35731177.54.11832.51374.769341583.57由表可知，當發(fā)酵的具體條件為___________________________________________________時產(chǎn)酸量最大，由此可確定木瓜醋固定化發(fā)酵的最佳工藝。發(fā)酵溫度為32.5℃、接種量為13%、解析酸度越高，說明果醋濃度越高，根據(jù)表格可知，在發(fā)酵溫度為32.5℃、接種量為13%、初始酒精度為7%的條件下，酸度最高即果醋發(fā)酵效果工藝最佳。1234567初始酒精度為7%5.(2019·河北唐山一中二模)圖1表示制備固定化酵母細胞的某步操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵的示意圖。請據(jù)圖分析回答下列問題：1234567(1)圖1中，將溶化好的海藻酸鈉溶液____________，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。冷卻至室溫解析在將海藻酸鈉溶液和酵母細胞混合時，應(yīng)將完全溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入已活化的酵母細胞，否則會因溫度過高而導(dǎo)致酵母細胞死亡。1234567(2)圖1中制備的凝膠珠用___________________后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中。蒸餾水洗滌2～3次1234567(3)下面制備固定化酵母細胞的步驟，正確的是______。(填字母)①配制CaCl2溶液②配制海藻酸鈉溶液③海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合④酵母細胞的活化⑤固定化酵母細胞A.①②③④⑤

B.④①③②⑤C.④⑤②①③

D.④①②③⑤D解析制備固定化酵母細胞的正確步驟是酵母細胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海