专题4 酶的研究和应用

专题4 酶的研究和应用

（一）基础知识回顾

1、探究加酶洗衣粉的洗涤效果

（1）加酶洗衣粉是指含有_______________的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：___________________________________。其中应用最广泛，效果最明显的是______________和________________。 （2）_______________能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的__________或_________________。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶分别能将大分子的_____________、________和_____________水解成小分子物质，这样洗衣粉就具有更好的去污能力。 （3）在本课题中，我们主要探究有关加酶洗衣粉的三个问题： 一是普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的________效果有什么不同；在探究此问题时，要控制_____________为变量，其它条件一致，同时普通洗衣粉处理污渍物与加酶洗衣粉处理污渍物形成_________实验。 二是探究在什么温度下使用加酶洗衣粉效果最好；在探究此问题时，_________是变量，不同实验组之间形成______________。 三是探究不同种类的加酶洗衣粉，其洗剂效果的区别。在探究此问题时，变量是_________，污渍应是完全相同的。 （4）.实验设计遵循_______________和________________原则 （5）.普通洗衣粉中含有_______。含磷污水的排放可能导致______________________________，造成水体的污染。加酶洗衣粉可以降低____________________的用量，使洗涤剂朝______________方向发展，减少__________________。 2、酵母细胞的固定化

（1）.固定化酶和固定化细胞是指利用________________将___________________固定在_________________内的技术，包括哪三种方法？___________________________________。 一般来说，酶更适合采用___________________，而细胞多采用________________方法。原因在于________________________________________________________________________。 其中包埋法固定化细胞是指将____________均匀地包摆在不溶于水的________________中，常用的载体有__________________________________________________________________。 （2）.固定化酶的应用实例――高果糖浆的生产：生产高果糖浆所需要的酶是_____________，所使用的反应柱上的孔应满足酶颗粒__________通过筛板上的小孔，而反应液却可以_______出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的________注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与________________接触，转化成___________，从反应柱_________流出。 （3）.固定化酶的优点是_____________________________________________________________ 固定化酶存在的实际问题是______________________________________________________ （4）.固定化细胞的应用实例 制备固定化酵母细胞的操作步骤：

①_________________________________②________________________________________

③_________________________________④___________________________ ____________

⑤_________________________________________________________________________ 用固定化酵母细胞发酵

①_________________________________________________________________________

②_________________________________________________________________________ （5）.固定化细胞的优点：___________________________________________________________ （二）典型例题

1．下列不属于酶制剂的是 A．蛋白酶 B．脂肪酶 C．淀粉酶 D．麦芽糖酶

2．酶制剂中的酶化学本质是 A．蛋白质 B．有机物 C．RNA D．核酸 3．当前生产酶制剂所需要的酶主要来自 A．动物的组织和器官 B．植物组织和器官 C．微生物 D．基因工程 4．关于使用加酶洗衣粉的好处，不正确的是 A.可有效去除衣服上的油渍、汗渍、血渍 B.使用加酶洗衣粉可减少对环境的污染 C.各种加酶洗衣粉的酶制剂对人体皮肤都没有伤害作用 D.水温过低时不宜使用加酶洗衣粉 5．下列关于影响酶反应速率（V）因素的研究中，条件控制和预期结果的关系合理的是 A．有足够的底物，温度、pH等条件适宜且恒定――V与酶浓度成正比

B．酶浓度恒定，温度、pH等条件适宜且恒定――V与底物浓度成反比 C．酶浓度和底物一定，在pH适宜的条件下――V与温度成反比 D．酶浓度和底物一定，在温度适宜的条件下――V与pH成正比 6．某兴趣小组准备开展“不同种类的加酶洗衣粉对同一污物的洗涤效果”的探究活动。对下列说法，你认为不正确的是 A．该实验的原理是酶的高效性 B．自变量是不同种类的加酶洗衣粉 C．水质、水量、适宜pH等属于无关变量 D．因变量是加酶洗衣粉的洗涤效果 7．探究温度和pH对酶活性的影响实验中，下列说法错误的是 A需要一系列的温度梯度和一系列的pH梯度 B要注意应用对照原则 C要注意应用单一变量原则 D在研究温度或pH时，都是温度和pH为变量，其他为常量 8．酵母细胞的活化是指 A.让酵母细胞恢复运动状态 B.让酵母细胞在缺水状态下更容易休眠 C.让酵母细胞内酶活性增强 D.让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态 9．右图是应用固定化酵母进行葡萄糖发酵的装置，下列说法中不正确的是

A．为使固定化酵母可以反复使用，实验过程一定要在无菌条件下进行

B．加入反应液后应保持活塞1始终打开，活塞2则必须关闭

C．装置的长导管主要是为了释放CO2并防止杂菌进入反应柱

D．加入反应液的浓度不能过高以免酵母细胞因失水过多而死亡

10．（多选题）下列有关固定化酶和固定化细胞的说法，错误的是

A.某种固定化酶的优势在于能催化系列生化反应

B.固定化细胞技术一次只能固定一种酶

C. 固定化酶和固定化细胞都能反复使用但酶的活性迅速下降

D. 固定化技术常用的方法有包埋法、交联法、吸附法

11．（多选题）下列有关生物技术的叙述正确的是 A．制作果醋时，必需向发酵装置不断地补充氧气，以保证醋酸菌的生长

B．制作腐乳时，加盐腌制可使豆腐块变硬且能抑制杂菌生长

C．固定化酵母细胞分解葡萄糖速度要比酵母细胞快 D．凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的方法

12．(6分)人类利用微生物发酵制作果酒、果醋的历史源远流长。请回答以下有关发酵的问题： (1)喝剩的葡萄酒放置时间过长后，酒味变酸的原因是___________________________。 (2)工业生产果酒时，为了使果酒清澈透明无沉淀，可加入___________酶。 (3)某研究学习小组同学用固定化的酵母细胞发酵无菌麦芽汁制作酒，发酵条件符合操作要求，10天后检查发酵瓶发现麦芽汁几乎无酒味，请分析发酵失败可能的原因： ①______________________________________________________________； ②_________________________________________________________________。 (4)某校学生用琼脂作载体，用包埋法固定o-淀粉酶来探究固定化酶催化效果。实验结果如下表(假设：加入试管中的固定化淀粉酶量与普通q-淀粉酶量相同)。

1号试管

2号试管

固定化淀粉酶

√

普通o-淀粉酶

√

淀粉溶液

√

√

60℃保温5分钟，取出冷却至室沮，滴加碘液

现象

变蓝

不变蓝

①该实验设计体现了_________________________原则。 ②分析1号试管变蓝的原因___________________________。 26．(6分)(1)醋酸菌发酵产生醋酸 (2)果胶酶、蛋白酶

(3)①海藻酸钠浓度太低，固定的酵母菌数量太少

②将海藻酸钠融化时未等冷却就将活化的酵母菌液倒入。

(4)①对照原则、单一变量原则(缺一不得分)

②因为淀粉分子太大难以通过琼脂扩散与淀粉酶接触而导致反应无法进行

13．如下是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：

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

（1）在 状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复 状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时 。

（2）影响实验成败的关键步骤是

（3）如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目

（4）观察形成凝胶珠的颜色和性状，如果颜色过浅，说明 ；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明 。

（5）固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是

（6）该实验中CaCl2溶液的作用是 。 （1）缺水 正常的生活 体积会增大 （2）配制海藻酸钠溶液 （3）少

（4）固定化酵母细胞数目较少 海藻酸钠浓度偏高，制作失败

(5)细胞个体大，不易从包埋材料中漏出 （6）使胶体聚沉

（三）变式训练

1.下列有关生物技术在实践中的应用的叙述，正确的是

A．制葡萄醋的温度要比制葡萄酒的温度高些

B．使用加酶洗衣粉在任何条件下洗衣效果都比普通的洗衣粉好

C．凝胶色谱法是一种根据不同蛋白质对光的吸收率不同而分离蛋白质的有效方法

D．固定化细胞比固定化酶的催化效率高，适用于所有生产过程

2．下列有关酶的叙述正确的是 A．所有酶用双缩脲试剂进行检验都可以呈现紫色反应 B．酶催化的专一性表现在它对底物的选择具有专一性

C．酶催化反应产物对酶的活性不具有调节作用 D．酶分子结构在高温、低温、过酸、过碱条件下均会受到破坏而使酶失去活性 3．关于酵母菌的叙述，正确的是 A．酵母菌在营养物质充足时、环境适宜时，依靠有性生殖进行繁殖 B．酵母菌的代谢类型时异养厌氧型

C．酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、各种的细胞器膜等膜

D．用酵母菌酿酒时，应先密封后通气 4．下列关于酶的活性叙述不正确的是 A．酶的数量越多，酶的活性越高 B．酶的活性可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示 C．是指酶催化一定化学反应的能力 D．在适宜的条件下，酶的活性最高 5．影响加酶洗衣粉的条件不包括 A．温度 B．pH C．表面活性剂 D．水量

6．普通洗衣粉与加酶洗衣粉的区别正确的是 A．普通洗衣粉中含磷，会污染环境 B．表面活性剂只存在于普通洗衣粉中，会产生泡沫，可以将油脂分子分散开 C．水软化剂只存在于普通洗衣粉中，可以分散污垢， D．加酶洗衣粉是将酶直接添加到洗衣粉中 7．多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，具有辅助消化的作用。其片剂是糖衣片，这样制作的目的是 A．补充体内糖类物质的供给 B．防止胃液的消化 C．经唾液消化后即可迅速起作用 D．使其中各种酶缓慢的起作用 8．下列有关固定化酶技术和固定化细胞技术的说法不正确的是　　　　　　 A．固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法 B．因为酶分子比较大，所以固定化酶技术更适合采用包埋法

C．与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本低，操作更容易 D．反应物如果是大分子物质应采用固定化酶技术 9．在制备固定化酵母细胞的实验中，CaCl2溶液的作用是 A．用于调节溶液的pH B．用于进行离子交换 C．用于胶体聚沉,使凝胶珠形成稳定结构 D．用于为酵母提供Ca2＋ 10．麦芽汁可以渗入到由海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中，啤酒酵母可以利用自身细胞内的一系列酶将可发酵性糖转化成乙醇。 下面是利用固定化酵母细胞发酵生产啤酒的实验过程： 步骤1：酵母细胞的活化。称取lg干酵母置于50mL烧杯中，加l0mL蒸馏水，搅拌，静置1h。 步骤2：配制物质的量浓度为0．05mol／L的氯化钙(CaCl2)溶液。 步骤3：配制海藻酸钠溶液。称取0．7g海藻酸钠置于50mI．烧杯中，加l0mL蒸馏水，由于海藻酸钠在水中溶解速度很慢，所以50mL的烧杯要放在酒精灯上用旺火持续加热，并用玻璃棒搅拌。 步骤4：? 步骤5：固定化酵母细胞。以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的氯化钙(CaCl2)溶液中形成凝胶珠，让凝胶珠在氯化钙(CaCl2)溶液中浸泡30分钟。 步骤6：固定化酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2～3次。 步骤7：将适量凝胶珠放人500mL锥形瓶中，加300mL已消毒的麦芽汁，封口于25℃下发酵。 仔细阅读上述过程，回答下列问题： (1)步骤4的正确操作是： 。 (2)找出上述步骤中的一处错误并改正 。 (3)步骤6用蒸馏水冲洗2～3次的目的是 。 (4)发酵产物酒精可用重铬酸钾进行检验，但需在 性条件下才呈现灰绿色。

11．某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验材料及用具齐全。

( 1 ）制备固定化酵母细胞常用 法。

( 2 ）制备固定化酵母细胞的过程为:

① 使干酵母与 混合并搅拌，使酵母菌活化； ② 将无水CaCl2溶解在蒸馏水中，配成 CaCl2溶液； ③ 用酒精灯加热配制海藻酸钠溶液； ④ 海藻酸钠溶液冷却至常温再加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀； ⑤ 用注射器将海藻酸钠和酵母细胞的混合物缓慢滴入氯化钙溶液中。

( 3 ）该实验小组用下图所示的装置来进行葡萄糖发酵：（a 是固定化酵母， b 是反应柱）

① 从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是：

______________________________。

② 要想得到较多的酒精，加入反应液后的操作是 活塞 1 和 活塞 2。

③ 为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复利用，实验过程一定要在 条件下进行。

④ 装置中的长导管起的作用是 。

（1）包埋法

（2）蒸馏水

（3）① 葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡 ② 关闭 关闭 ③ 无菌 ④ 释放CO2；防止空气中的杂菌进入反应柱。

12(6分)果胶酶能够催化果胶分解，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，也使得浑浊的果汁变得澄清。请回答下列有关果胶酶的问题：

（1）探究温度对果胶酶活性影响的实验步骤：

①用搅拌器制苹果泥；

②取6个烧杯编号1、2、3、4、5、6，依次注入适量的30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的水，恒温水浴；

③每一烧杯中放入两支试管，分别装有等量苹果泥和果胶酶，保温3min；

④向每组烧杯中的苹果泥试管中加入相应的等量的果胶酶，振荡试管，反应一段时间；

⑤过滤，比较获得苹果汁的体积。

a. ③过程中将苹果泥和果胶酶分别装在不同试管中，用相同温度恒温处理然后再混合，这样处理的目的是 。

b.有人认为该实验缺乏对照，应补充一组果汁和蒸馏水相混合的实验，你认为有没有必要？原因是 。

c.若继续探究果胶酶的最适用量，则在实验过程中温度、 等因素应保持不变。（列举两例）

（2）有关果胶酶和纤维素酶的叙述，错误的是（ ）

A．二者都是蛋白酶 B．催化果胶酶水解的酶是淀粉酶

C．二者都是在核糖体上合成的 D．构成纤维素酶的基本单位是葡萄糖

（3）由酵母菌发酵生产果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂之一，若通过固定化酵母菌细胞生产果胶酶，在配置海藻酸钠溶液时，要注意 ，否则可能出现焦糊。固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是 。

（1）a.保证底物和酶在混合时的温度是相同的 b.没有，实验的不同温度梯度之间可形成相互对照 c.pH、果胶酶浓度、果泥量(至少答出两点) w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

（2）浓度适宜 加热时用小火或间断加热 细胞个体大，不易从包埋材料中漏出

13.（08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/℃

10

20

30

40

50

组别

甲

乙

丙

甲

乙

丙

甲

乙

丙

甲

乙

丙

甲

乙

丙

清除血渍时间/min

67

66

88

52

51

83

36

34

77

11

12

68

9

11

67

清除油渍时间/min

93

78

95

87

63

91

82

46

85

75

27

77

69

8

68

（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。