张静中学高考生物专项第十单元五.docx

资源描述

张静中学高考生物专项第十单元五.docx

《张静中学高考生物专项第十单元五.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《张静中学高考生物专项第十单元五.docx（20页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

张静中学高考生物专项第十单元五.docx

张静中学高考生物专项第十单元五

酶技术

[考纲要求]　1.酶的存在与简单制作方法。

2.酶活力测定的一般原理和方法。

3.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。

4.制备和应用固相化酶。

考点一　果胶酶的制作方法、应用及果胶酶活力的检测

1．概念：

是能够分解果胶的多种酶的总称，除了含有果胶分解酶外，还含有少量的纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶和蛋白酶等。

工业上生产的果胶酶全部是复合酶。

国产的果胶酶多是利用黑曲霉菌种，经深层液体培养发酵后制得，含有酯酶、水解酶和裂解酶3个组分。

2．分布：

广泛存在于植物果实和微生物中。

3．果胶酶的制作：

制匀浆→过滤→离心→保存

4．应用：

在果蔬汁生产中，使用果胶酶的主要目的是提高果汁产量，降低果汁的黏度，有利于果汁的浓缩，同时还可改进果汁的透明度、可过滤性和稳定性。

5．酶活力的测定通常可用下列两种方法进行测定

一是测定完成一定量反应所需的时间，所需时间越短，说明酶活力越高；反之，酶活力越低。

二是测定单位时间内酶催化的化学反应量，单位时间内化学反应量越大，酶活力越高；反之，酶活力越低。

酶活力又叫酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力，酶活力的大小可以用在一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度来表示，酶催化的反应速度越大，酶的活力越高；反之酶活力越小。

6．探究温度和pH对酶活性的影响

（1）实验原理

①果胶酶活性受温度和pH的影响，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活性大小呈正相关。

（2）实验结果：

温度和pH在很大程度上对酶的空间结构会产生影响，过高或过低都会影响酶活性。

易错警示　

（1）酶活性不等同于酶促反应速度

同等条件下的酶促反应速度的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速度仍然是两个完全不同的概念，其影响因素也不完全相同，如酶的浓度、反应物的浓度可以影响反应速度，但不能影响酶的活性。

（2）在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，确保实验结果的可靠性。

（3）探究×××酶的最适条件（温度、pH）及最适用量时都需设置一系列浓度梯度，且不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间构成了相互对照，通过相互对照可确定果胶酶的最适温度或最适pH。

1．下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究的叙述，正确的是（　　）

A．探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果

B．果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等

C．探究温度对果胶酶活性的影响时，温度、苹果泥、果胶酶用量及反应时间等都是变量

D．可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量

答案　D

解析　探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶的成分；探究温度对果胶酶活性的影响实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。

1．探究影响果汁产量的因素

（1）探究温度对酶活性的影响时，可以选用10℃作为温度梯度，设置的具体温度为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃和60℃等，也可以根据酶的特点，尝试以5℃作为温度梯度。

（2）探究pH对酶活性的影响时，只需将温度梯度改成pH梯度，并在该酶的最适温度下进行。

反应液中的pH可以用质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液或盐酸进行调节。

（3）探究酶的用量是建立在探究最适温度和pH对酶活性影响的基础之上的。

此时，研究的变量是酶的用量，其他因素都应保持相同。

实验时可以配制不同浓度的酶溶液，也可以只配制一种浓度的酶溶液，然后使用不同的体积。

需要注意的是，反应液的pH和温度必须相同，否则将影响实验结果的准确性。

2．确定果胶酶最适用量的方法

如果随酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，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，这个值就是酶的最适用量。

考点二　酶在食品制作和洗涤方面的应用

1．酶在食品制作中的应用

（1）实验原理

①鸡蛋是一种高蛋白的营养食品。

以新鲜蛋液为原料，经过消毒灭菌，加入乳酸菌，在一定温度条件下，乳酸菌分泌的酶可以分解蛋液中的蛋白质、脂质等。

分解后的产物有利于机体吸收利用。

②制作过程中需要加入白砂糖和香精，作用分别是提高蛋液的热凝固温度和除去蛋液中的腥味，避免影响产品的口感。

（2）实验步骤

取蛋液→加料（牛奶、白砂糖）→消毒（70～80℃、调pH）→接种培养（乳酸菌）→分装（加香精、再次消毒）。

2．酶在洗涤方面的应用

（1）梳理加酶洗衣粉的去污机理

种类

洗涤原理

洗涤的物质种类

蛋白酶

蛋白质

小分子的肽＋氨基酸

血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢

脂肪酶

脂肪

甘油＋脂肪酸

食品的油渍、人体皮脂、口红

淀粉酶

淀粉

麦芽糖＋葡萄糖

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

棉纺织品的表面浮毛

（2）探究不同类型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

a．自变量：

加酶洗衣粉。

b．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

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

注入自来水

500mL

500_mL

加入物质（等量）

奶渍布

控制水温

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

用玻棒搅拌

5min

观察实验现象

颜色浅

已消失

颜色浅

易错警示　

（1）与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉洗涤效果更好，又由于不含磷元素，酶制剂进入无机环境中后可以被微生物分解，因此不会对环境造成污染。

（2）一般来说，丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤，是因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。

（3）酶的催化作用需要适宜的温度，用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时间，加快洗涤。

（4）人体皮肤细胞有蛋白质，如不彻底清洗双手，就会使手的皮肤受到腐蚀，而使人患过敏性皮炎、湿疹等。

因此，应避免与这类洗衣粉长时间地接触。

（5）加酶洗衣粉的酶制剂不含肽酶，因为肽本身易溶于水。

2．加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。

请回答下列问题：

（1）由下图推知，该实验的目的是____________________________________________。

50℃时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约是________%。

（2）下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的实验记录，请据表回答问题。

脸盆编号

洗涤物（等量）

洗涤温度

洗衣粉（等量）

水量

洗净所需时间

油污布

45℃

加酶

4min

油污布

45℃

普通

7min

油污布

5℃

加酶

9min

油污布

5℃

普通

8min

①该实验设计体现了______________________原则。

②若1号实验组洗净油污布所需时间接近7min，最可能的原因是______________

__________________________________________________________。

（3）下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有____________。

①棉织品　②毛织品　③腈纶织品　④蚕丝织品

（4）根据以上实验结果，请写出两项提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响　0.6　

（2）对照、单一变量　酶失活　（3）②④　（4）用温水浸泡；延长浸泡时间；增加洗衣粉的用量等（写出两项合理答案即可）

解析　

（1）由题图可知，实验中存在两个变量：

温度与碱性蛋白酶含量，即实验探究的是温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响。

在50℃时，洗衣粉的去污力在碱性蛋白酶含量为0.6%时达到最大。

（2）由表中数据可知，1、3号为实验组，2、4号为对照组，1、2号与3、4号中只有是否加酶一个变量，因此该实验设计体现了对照原则和单一变量原则。

若1号实验组洗净油污布所需时间接近7min，最可能的原因是酶已经失活。

（3）蛋白酶可分解蛋白质，故毛织品、蚕丝织品等以蛋白质为主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤。

（4）用温水浸泡（提高酶的活性），延长浸泡时间（增加酶的催化时间），增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗涤效果。

1．变量的分析和控制

影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的

用量和种类，衣物的材料、大小及浸泡时间和洗涤时间等。

在探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件实验中，水温是要研究的对象，实验自变量是水温；在探究加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果的实验中，实验自变量为洗衣粉的种类；在探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤效果的实验中，实验自变量为加酶洗衣粉的种类。

在设计实验时，应遵循单一变量原则和对照原则等。

2．洗涤方式和材料的选择

（1）采用全自动洗衣机比较好，并且应该尽量使用同一型号小容量的洗衣机，使其机械搅拌作用相同。

（2）洗涤材料的选择也有一些讲究。

选用布料作为实验材料比较可行。

在设置对照实验时，可以控制布料的大小、颜色及污物的量，使其相同；同时，也便于洗涤效果的比较。

3．水量、水质和洗衣粉用量的问题

（1）水量和布料的大小是成正比的。

做实验用的布料不宜过大，水量不宜过多，但应该让布料充分浸泡在水中。

（2）其他相关问题简述如下：

实验中可以用滴管控制污物的量，待污物干燥后再进行实验；布料应放在洗衣粉溶液中浸泡相同的时间；采用玻棒搅拌的方式模拟洗衣过程；模拟搅拌的时间、次数和力量应基本相同。

考点三　固定化酶的制备和应用

3．关于固定化乳糖酶的制备，说法不正确的是（　　）

A．乳糖酶的溶解中加入磷酸缓冲液是维持pH相对稳定，保证乳糖酶的活性

B．聚合过程中将混有各种物质的磷酸缓冲液迅速倒入乳糖酶的溶解液中，缓慢搅拌混匀

C．聚合过程中各种物质就放在40℃进行聚合反应30min

D．漂洗过程中用磷酸缓冲液洗涤4～6次，将其表面没有固定的酶冲洗掉，0～4℃保存备用

答案　C

解析　对于固定化乳糖酶的制备过程中始终都应该是用缓冲液来维持pH的相对稳定，从而保证酶不会变性失活，而对于聚合反应完成后形成凝胶应该在温度为4℃，而不是40℃。

1．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较

直接使用酶

固定化酶

固定化细胞

制作方法

化学结合法固

定化、物理吸

附法固定化　

包埋法固定化

是否需要

营养物质

否

是

催化反应

单一或多种

单一

一系列（或多种）

反应底物

各种物质（大

分子、小分子）

各种物质（大

分子、小分子）

小分子物质

缺点

①对环境条件非常敏感，易失活；　　　

②难回收，成本高，影响产品质量　　　

不利于催化一

系列酶促反应

反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降

优点

催化效率高、耗能低、低污染

①既能与反应物接触，又能与产物分离；

②可以重复利用

成本低、操作容易

2.固定化酶的优点

（1）同一批固定化酶能在工艺流程中重复多次地使用；

（2）固定化后，和反应物分开，有利于控制生产过程，同时也省去了热处理使酶失活的步骤；

（3）稳定性显著提高；

（4）可长期使用，并可预测衰变的速度；

（5）提供了研究酶动力学的良好模型。

1．（2012·江苏卷，16）下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是（　　）

A．先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度

B．实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度

C．相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉

D．衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果

答案　B

解析　由于温度会影响酶的活性，高温会导致加酶洗衣粉中的酶变性失活，A项错误；本实验的目的是探究两种洗衣粉的洗涤效果，所以观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度或达到同样洗涤效果所需时间的长短，B项正确；在适宜的pH下，加酶洗衣粉的洗涤效果好于普通洗衣粉，但pH过高或过低时酶都会变性失活，则两者洗涤效果相似，C项错误；酶具有专一性，加有蛋白酶的洗衣粉不能用于洗涤真丝、羊毛等衣料，适当增加洗衣粉的用量会使洗涤效果增强，D项错误。

2．（2012·江苏卷，17）下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是

（　　）

A．从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小

B．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药

C．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用

D．将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌

答案　C

解析　酶的固定方式有包埋法、化学结合法和物理吸附法，物理吸附的过程是利用吸附剂本身的表面张力，从而对附近的分子产生吸附，吸附剂不会与被吸附物质发生化学反应而使其发生性质改变，所以吸附法对酶活性影响很小，A项正确；消化酶在人体消化道内发挥作用，蛋白酶制剂一般在最外面加上糖衣后通过口服方式给药，B项正确；尿糖试纸是一种酶试纸，是将葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和某种无色化合物固定在纸条上，制成测试尿糖含量的酶试纸，这种酶试纸与尿液相遇时，很快会因为尿液中葡萄糖含量的多少而呈现一定的颜色，再次使用时颜色会有掩盖作用，所以不能反复使用，C项错误；制备固定化酵母细胞时，将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗的目的是洗去CaCl2和杂菌，防止凝胶珠硬度过大和杂菌的污染，D项正确。

3．（2012·广东理综，29）食品种类多，酸碱度范围广。

生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：

（1）pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。

据图可知，________________________更适宜作为食品添加剂，理由是________________________________________。

蛋白酶的活力可用________________________________的量来表示。

（2）该蛋白酶的提取工艺流程如下：

兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。

结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。

他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。

请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。

答案　

（1）木瓜蛋白酶　木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化　单位时间内、单位体积中底物减少（或产物增加）　

（2）课题名称：

探究酶保护剂的浓度和提取液的pH的最佳组合

解析　

（1）题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱度适应范围，由图可知，木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化，所以可以选作食品添加剂。

酶的活力可用单位时间内、单位体积中底物的减少量（或产物的增加量）来表示。

（2）由题中信息可知酶保护剂的适宜浓度范围和提取液pH的适宜范围，故实验的自变量是酶保护剂的浓度和提取液的pH，需在适宜范围内确定较小的梯度进行实验。

实验结果记录表要包含自变量酶保护剂的浓度和提取液的pH以及因变量底物的减少量（或产物的产生量）。

4．（2008·江苏卷，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：

水温/℃

组别

甲

乙

丙

甲

乙

丙

甲

乙

丙

甲

乙

丙

甲

乙

丙

清除血渍

时间/min

清除油渍

时间/min

（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、乙两组洗涤效果的差异，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　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。

1．如图表示某研究小组在探究果胶酶的用量时的实验结

果。

下列有关说法不正确的是（　　）

A．在ab段限制反应速率的主要因素是酶的用量

B．在bc段限制反应速率的因素是温度、pH、反应物浓

度等

C．在ac段增加反应物浓度，可以明显加快反应速率

D．在该实验给定条件下，果胶酶的最佳用量是b点对应的值

答案　C

解析　由曲线图可以看出，在ab段，随着酶的用量的增大，酶促反应速率加快，说明此阶段限制反应速率的主要因素是酶的用量，此时增加反应物浓度，反应速率不会明显加快。

在bc段，随着酶的用量的增大，酶促反应速率不再加快，此时反应物浓度成为限制反应速率的因素之一，增加反应物浓度，反应速率会加快。

2．在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是（　　）

A．加大果泥用量

B．加大果胶酶用量

C．进一步提高温度

D．用玻璃棒不时地搅拌反应混合物

答案　D

解析　用果胶酶处理果泥时，用玻璃棒不时地搅拌反应混合物，能使果胶酶与果胶充分接触，使果胶酶能够充分地催化反应。

3．在“探究不同温度条件下加酶洗衣粉的洗涤效果”的实验中，变量控制方法正确的是

（　　）

A．实验材料的污染程度属于本研究的无关变量，实验过程中不必考虑

B．若采用手洗法进行去污操作，需尽可能保证各组的洗涤用力程度、时间等基本相同

C．水温属于本研究的变量，实验过程中必须保证各组实验温度相同且恒定

D．水的用量和布料的大小是成正比的，实验用的布料越大、水量越多实验效果越好

答案　B

解析　根据实验设计的对照原则和单一变量原则，水温是本研究的自变量，要有温度梯度，各组实验温度不能相同，其他的无关变量要保持适宜且相同。

该实验用的布料大小、水量要适中，不是布料越大、水量越多实验效果越好。

4．酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经广泛地应用于各个领域，下列有关叙述错误的是

（　　）

A．90℃高温会使TaqDNA聚合酶失去催化活性

B．制备固定化酶的方法主要有包埋法、交联法和吸附法等

C．对酶进行固定时可能会造成酶的损伤而影响其活性

D．固定化细胞可以催化一系列酶促反应

答案　A

解析　TaqDNA聚合酶是从一种水生耐热菌株中分离提取的，具有耐高温的特性，在95℃仍具有酶活性。

5．假设你已经探究了果胶酶的最适温度（为45℃）和最适pH（为4.8），若还想进一步研究果胶酶的最适用量，此时，实验的自变量是______________________。

合理设置果胶酶用量的梯度后，可通过苹果泥出汁的多少来判断酶的用量是否合适。

请根据所给的材料和用具完成以下探究实验。

（1）材料用具：

制备好的苹果泥、恒温水浴装置、试管、漏斗、滤纸、量筒、试管夹、质量分数为2%的果胶酶溶液、质量分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸。

（2）实验步骤：

①取6支试管，编号为1～6，分别加入________________________，调节pH至4.8。

②向1～6号试管中分别加入________________________，然后放入45℃恒温水浴装置中____________。

③________________________________________________________________________。

（3）以上实验步骤的设计是否有不妥之处？

如果有，试分析原因。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　果胶酶的用量　

（2）①等量的苹果泥　②不同体积的pH为4.8的果胶酶溶液　保温相同时间　③过滤苹果泥并记录果汁体积　（3）有。

为了保证苹果泥与果胶酶混合前后的温度相同，应先将盛苹果泥和果胶酶的试管放在同一温度的水浴装置中恒温，再将两者混合

解析　在探究影响果汁产量的酶的用量时，除酶的用量是变量外，其他条件都应相同且适宜。

为了避免因混合导致温度变化而影响实验结果，应先将盛苹果泥的试管和盛不同量酶的试管放到相同温度下恒温，然后将两者混合。

6．洗衣粉是人们日常生活所必需的，有同学对加酶洗衣粉的作用很感兴趣，为此做了以下探究实验。

实验过程：

①用天平称取加酶洗衣粉若干份，每份5克。

②制作被牛奶（主要含蛋白质和脂肪）和蓝墨水[主要成分：

阿拉伯树胶（植物纤维）、鞣酸与硫酸亚铁]处理过的同一布料若干份（污渍大小以滴管滴数为准）。

③取2个500mL烧杯，依次编号为A、B，两烧杯中均加入200mL水和一份已称好的洗衣粉，放入10℃水浴锅中并搅拌。

④取2块被牛奶和蓝墨水处理过的布料各一份，分别同时放入烧杯中，用玻璃棒搅拌，并记录除去污渍所需时间。

展开阅读全文