高三生物大一輪總復(fù)習(xí)酶的應(yīng)用

1、考點(diǎn)一酶在果汁生產(chǎn)、洗滌等方面的應(yīng)用1果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用(1)果膠作用：植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一；在果汁加工中，會(huì)影響出汁率并使果汁渾濁。成分：由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物。特點(diǎn)：不溶于水。(2)果膠酶成分：是分解果膠的一類(lèi)酶的總稱(chēng)，包括聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。(3)果膠酶的應(yīng)用水果加工業(yè)：水果中的果膠經(jīng)果膠酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于壓榨；在葡萄酒釀造中加入果膠酶能起到澄清作用，還可促使葡萄汁中的酒石酸發(fā)生沉淀；果膠酶可用于橘子脫囊衣，制造果粉和低糖果凍。飼料工業(yè)：果膠酶與纖維素酶、半纖維素酶等配合，可降解植物細(xì)胞壁中的果膠和纖維素，促使淀

2、粉、脂質(zhì)、維生素和蛋白質(zhì)等釋放出來(lái)，從而提高了飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；果膠酶可降低飼料的黏度，促進(jìn)飼料在動(dòng)物消化道內(nèi)的消化吸收。(4)探究溫度和pH對(duì)果膠酶活性的影響實(shí)驗(yàn)原則：遵循單一變量原則、對(duì)照原則，嚴(yán)格控制變量，盡量減少無(wú)關(guān)變量的影響。實(shí)驗(yàn)原理：果膠酶的活性受溫度、pH和酶抑制劑的影響，在最適溫度或pH時(shí)，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。實(shí)驗(yàn)流程制備果泥設(shè)置一系列具有梯度的pH和溫度加入果膠酶反應(yīng)一段時(shí)間過(guò)濾果汁分析：該實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度或pH，因變量是酶的活性，檢測(cè)因變量是通過(guò)測(cè)定果汁的體積或比較澄清度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2加酶洗衣粉在洗滌中的作用(1)加酶洗衣粉：指含酶

3、制劑的洗衣粉。(2)酶制劑的種類(lèi)與洗滌原理(3)對(duì)加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法判斷加酶洗衣粉洗滌效果的方法：可在洗滌后比較污物的殘留狀況，如已消失、顏色變淺、面積縮小等。加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的原則是對(duì)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(duì)衣物污漬的洗滌效果有何不同時(shí)，以洗衣粉的種類(lèi)為自變量，其他條件完全一致；同時(shí)，普通洗衣粉處理污物與加酶洗衣粉處理污物形成對(duì)照。變量分析【誤區(qū)警示】(1)探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響時(shí)，一定要先將蘋(píng)果泥和果膠酶分別保溫，而不能先將蘋(píng)果泥和果膠酶混合后再保溫。(2)探究pH對(duì)果膠酶活性的影響時(shí)，一定要先將蘋(píng)果泥和果膠酶的pH

4、調(diào)節(jié)為實(shí)驗(yàn)設(shè)定的pH，再將蘋(píng)果泥和果膠酶混合，而不能先將蘋(píng)果泥和果膠酶混合后再調(diào)節(jié)pH。(3)果膠酶活性喪失時(shí)也能得到果汁，果膠酶只是增加了果汁的體積和澄清度。1工業(yè)生產(chǎn)果汁時(shí)，常常利用果膠酶破除果肉細(xì)胞壁以提高水果的出汁率，為研究溫度對(duì)果膠酶活性的影響，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將果膠酶與蘋(píng)果泥分裝于不同試管，在10 水浴中恒溫處理10分鐘(如圖甲)。：將步驟處理后的果膠酶和蘋(píng)果泥混合，再次在10 水浴中恒溫處理10分鐘(如圖乙)。：將步驟處理后的混合物過(guò)濾，收集濾液，測(cè)量果汁量(如圖丙)。：在不同溫度條件下重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，并記錄果汁量，結(jié)果如下表：果汁量/mL813152515121110溫

5、度/ 1020304050607080根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：(1)果膠酶能破除細(xì)胞壁，是因?yàn)楣z酶可以分解細(xì)胞壁中的果膠，產(chǎn)物是_。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溫度為_(kāi)左右時(shí)，果汁量最多，此時(shí)果膠酶的活性_。(3)為什么該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲ㄟ^(guò)測(cè)定濾出的蘋(píng)果汁的體積大小來(lái)判斷果膠酶活性的高低？_。(4)下列A、B、C圖依次表示果膠酶濃度一定時(shí)，果膠酶的反應(yīng)速度與反應(yīng)物濃度、溫度、pH之間的關(guān)系，據(jù)圖完成下列問(wèn)題：圖A中，反應(yīng)物達(dá)到某一濃度時(shí)反應(yīng)速度不再上升的原因是_。圖B中，曲線ab段表明_，曲線bc段表明_。將裝有果膠酶與反應(yīng)物的甲、乙兩支試管分別放入12 和90 水浴鍋中，20分鐘后取出轉(zhuǎn)入4

6、0 的水浴鍋中保溫，兩支試管內(nèi)的反應(yīng)是：甲_，乙_。圖C表示果膠酶濃度、反應(yīng)物濃度、溫度等一定時(shí)，果膠酶催化反應(yīng)的速率隨pH變化的曲線，實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)_來(lái)判定果膠酶的最適pH。【解析】(1)果膠酶催化植物細(xì)胞壁中的果膠分解成為半乳糖醛酸。(2)由題干中的表格可知，40 時(shí)果汁量最多，說(shuō)明此溫度下酶活性最強(qiáng)。(3)該實(shí)驗(yàn)中衡量結(jié)果的指標(biāo)有兩項(xiàng)，一是觀察在相同的時(shí)間內(nèi)，濾出蘋(píng)果汁的體積的多少。體積多說(shuō)明果膠酶活性高，將果膠分解得多，使果汁更好地流出。二是觀察果汁的澄清度。(4)酶是生物體內(nèi)具有催化能力的有機(jī)物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，其催化效率受反應(yīng)物濃度、溫度、pH的影響。圖A中，當(dāng)反應(yīng)物在低濃度范圍內(nèi)

7、增加時(shí)，反應(yīng)速度迅速上升；當(dāng)反應(yīng)物達(dá)到一定濃度時(shí)，隨反應(yīng)物濃度增加，反應(yīng)速度不再增加。這是因?yàn)槊鸽m然有高效性，但催化能力也有一定限度，當(dāng)所有酶都發(fā)揮了最高效能后，反應(yīng)物濃度再增加，反應(yīng)速度也不增加，這時(shí)受酶濃度影響。從a點(diǎn)到b點(diǎn)曲線上升，這是因?yàn)闇囟壬撸富钚陨?。曲線bc下降，因?yàn)闇囟瘸^(guò)最適溫度，酶變性失活。由于甲試管溫度較低，所以酶活性較低，反應(yīng)速度很慢，當(dāng)轉(zhuǎn)入40 (酶反應(yīng)的適宜溫度)在水浴鍋中加熱時(shí)，其反應(yīng)速度迅速增加。乙試管在90 高溫下，酶結(jié)構(gòu)被破壞，酶變性失活，當(dāng)轉(zhuǎn)入40 的水浴鍋中保溫時(shí)，酶活性也不再恢復(fù)，故無(wú)催化反應(yīng)。圖C表示果膠酶濃度、反應(yīng)物濃度、溫度等一定時(shí)，果膠酶催

8、化反應(yīng)的速率隨pH變化的曲線，實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)果汁的量來(lái)判定果膠酶的最適pH?！敬鸢浮?1)半乳糖醛酸(2)40 最大(3)果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通過(guò)濾紙，因此蘋(píng)果汁的體積大小反映了果膠酶催化果膠分解的能力(4)受反應(yīng)物中酶濃度的限制果膠酶的活性隨溫度升高而升高果膠酶的活性隨溫度的繼續(xù)升高而下降反應(yīng)速度加快無(wú)催化反應(yīng)果汁的量2(2019江蘇鹽城阜寧中學(xué)模擬)某同學(xué)用含有不同種類(lèi)酶制劑的洗衣粉進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。組別布料污染物水溫A(蛋白酶洗衣粉)66 cm蛋白膜40 B(脂肪酶洗衣粉)66 cm蛋白膜40 C(蛋白酶洗衣粉)66 cm淀粉膜40 請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)該實(shí)驗(yàn)的目的

9、是探究_。該實(shí)驗(yàn)還應(yīng)控制的無(wú)關(guān)變量有_。該實(shí)驗(yàn)中_分別構(gòu)成兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可通過(guò)觀察_來(lái)判斷酶的催化效率。(3)蛋白酶洗衣粉的去污原理是_。(4)大力推廣使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，這是因?yàn)開(kāi)。(5)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化學(xué)物質(zhì)層層包裹的，遇水后包裹層很快溶解，釋放出來(lái)的酶迅速發(fā)揮催化作用，請(qǐng)說(shuō)明這是否應(yīng)用了酶的固定化技術(shù)及其理由是_?！窘馕觥?1)分析表格可知該實(shí)驗(yàn)的自變量有兩個(gè)，即酶的種類(lèi)、污染物的種類(lèi)，因變量為污染物是否消失，無(wú)關(guān)變量為洗衣粉的用量，污染程度，水質(zhì)，水的pH等。所以該實(shí)驗(yàn)的目的是探究酶的作用具有專(zhuān)一性；根據(jù)探究實(shí)驗(yàn)的對(duì)照原

10、則和單一變量原則可知，該實(shí)驗(yàn)中A與B、A與C構(gòu)成兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。(2)該實(shí)驗(yàn)可根據(jù)蛋白膜消失時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)判斷酶的催化效率，即蛋白膜消失的時(shí)間越短，說(shuō)明酶的催化效率越高。(3)蛋白酶能夠催化污垢中蛋白質(zhì)的水解，水解產(chǎn)物溶于水中所以蛋白酶洗衣粉能夠去污。(4)加酶洗衣粉中酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其進(jìn)入環(huán)境后容易被微生物分解，大力推廣使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，可以避免過(guò)多的磷進(jìn)入水體，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。(5)加酶洗衣粉中的酶沒(méi)有固定在不溶于水的載體上，不能重復(fù)利用，因此加酶洗衣粉中的酶不是固定化酶。【答案】(1)酶的作用具有專(zhuān)一性洗衣粉的用量，污染程度，水質(zhì)，水的pH等A和B、A

11、和C(2)蛋白膜消失的時(shí)間長(zhǎng)短(3)在蛋白酶催化作用下蛋白質(zhì)的水解，產(chǎn)物溶于水中(4)酶蛋白進(jìn)入環(huán)境后容易被微生物分解，避免過(guò)多的磷進(jìn)入水體，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化(5)否，加酶洗衣粉中的酶沒(méi)有固定在不溶于水的載體上，也不能重復(fù)使用【解題歸納】定量探究某實(shí)驗(yàn)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響的三個(gè)步驟第一步：通過(guò)設(shè)置一系列具有一定梯度的自變量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。第二步：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響分析實(shí)驗(yàn)自變量的取值范圍是否合適(即是否出現(xiàn)最適值)。(1)如果出現(xiàn)最適值，說(shuō)明自變量的范圍設(shè)置合理。(2)如果不出現(xiàn)最適值，說(shuō)明自變量的范圍設(shè)置不合理，可將此實(shí)驗(yàn)作為預(yù)實(shí)驗(yàn)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果重新設(shè)置自變量的梯度和范圍。第三步：如果要提高實(shí)

12、驗(yàn)的精度，應(yīng)減小實(shí)驗(yàn)自變量的梯度，且梯度差越小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果越精確。考點(diǎn)二固定化酶和固定化細(xì)胞1固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)(1)概念：利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。(2)方法(3)適用對(duì)象一般來(lái)講，酶更適合用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定化，而細(xì)胞多采用包埋法固定化，這是因?yàn)轶w積大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，而體積小的酶則易從包埋材料中漏出。2固定化酶與固定化細(xì)胞的比較3制備固定化酵母細(xì)胞及用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵【誤區(qū)警示】(1)細(xì)胞的固定化要在嚴(yán)格無(wú)菌條件下進(jìn)行；對(duì)制備的海藻酸鈉溶液、CaCl2溶液以及注射器等器材進(jìn)行嚴(yán)格滅菌。(2)溶化海藻酸鈉時(shí)采用小火或間斷加熱法，防止海藻酸鈉焦糊。

13、(3)海藻酸鈉溶液濃度過(guò)高，將很難形成凝膠珠；濃度過(guò)低，凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)量少。3(2019安徽安慶模擬)下圖為制備固定化酵母細(xì)胞用于葡萄酒生產(chǎn)的流程圖。(1)本實(shí)驗(yàn)采用的包埋法，而制備固定化酶則不宜用此方法，原因是_。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用CaCl2溶液處理的目的是_。(2)在利用葡萄酒制作葡萄醋時(shí)，除控制好溫度等條件外，還要注意控制氣體條件，因?yàn)榇姿峋莀(好氧/厭氧/兼性厭氧)型細(xì)菌。(3)為篩選出能高效利用淀粉的轉(zhuǎn)基因釀酒酵母菌，將該工程菌接種在_的固體平板培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一定時(shí)間后，加入碘液，選擇_的菌落進(jìn)一步純化培養(yǎng)。【解析】(1)酶分子很小，容易從包埋材料中漏出，因此固定化酶的制作一般

14、不使用包埋法。Ca2與海藻酸鈉反應(yīng)形成不溶于水的海藻酸鈣凝膠，故制備固定化酵母細(xì)胞時(shí)常用CaCl2溶液處理。(2)醋酸菌是好氧型細(xì)菌，在利用醋酸菌制作萄萄醋時(shí)，除控制好溫度等條件外，還要注意控制氣體條件。(3)利用淀粉作為唯一碳源的固體平板培養(yǎng)基可以篩選出能高效利用淀粉的轉(zhuǎn)基因釀酒酵母菌，篩選時(shí)，加入碘液，能分解淀粉的細(xì)菌處會(huì)出現(xiàn)透明圈，其他部分則呈藍(lán)色?！敬鸢浮?1)酶分子很小，容易從包埋材料中漏出Ca2與海藻酸鈉反應(yīng)形成不溶于水的海藻酸鈣凝膠(2)好氧(3)淀粉作為唯一碳源透明圈大4(2019江蘇南通中學(xué)檢測(cè))下圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的某步操作，圖2是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示

15、意圖，請(qǐng)據(jù)圖分析回答：(1)圖1中，將溶化好的海藻酸鈉溶液_，加入已活化的酵母細(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使其混合均勻，再轉(zhuǎn)移至注射器中。(2)圖1中X溶液為_(kāi)，其作用是_。(3)某同學(xué)在圖1步驟結(jié)束后得到圖3所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，出現(xiàn)此結(jié)果的可能原因有海藻酸鈉濃度過(guò)_(“高”或“低”)或注射器中的混合液推進(jìn)速度過(guò)_(“快”或“慢”)。(4)圖1中制備的凝膠珠用_后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中，發(fā)酵過(guò)程中攪拌的目的是_?！窘馕觥?1)剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c要冷卻至室溫，才能與活化的酵母細(xì)胞混合，以免高溫使酵母細(xì)胞失活。(2)將海藻酸鈉與酵母菌混合液加入CaCl2溶液中，形成凝膠珠，故圖1中X溶液為CaCl2溶液，CaCl2

16、溶液的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠。(3)圖3中所示的凝膠珠不是圓形或橢圓形，可能原因是海藻酸鈉濃度偏高或注射器中的混合液推進(jìn)速度過(guò)快。(4)制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵過(guò)程中攪拌的目的是使培養(yǎng)液與酵母細(xì)胞充分接觸，以利于發(fā)酵過(guò)程的順利進(jìn)行。【答案】(1)冷卻至室溫(2)CaCl2溶液使海藻酸鈉形成凝膠珠(3)高快(4)蒸餾水洗滌使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸 構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)必背答題語(yǔ)句1果膠的作用是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一；成分是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物；特點(diǎn)是不溶于水。2果膠酶是分解果膠一類(lèi)酶的總稱(chēng)。果膠在果膠酶的作用下，可生成可溶性半乳糖醛

17、酸。3加酶洗衣粉是含酶制劑的洗衣粉。4固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。練真題感悟高考展示規(guī)律1(2019海南單科)生產(chǎn)果汁時(shí)，用果膠酶處理果泥可提高果汁的出汁量?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問(wèn)題：(1)某同學(xué)用三種不同的果膠酶進(jìn)行三組實(shí)驗(yàn)，各組實(shí)驗(yàn)除酶的來(lái)源不同外，其他條件都相同，測(cè)定各組的出汁量，據(jù)此計(jì)算各組果膠酶活性的平均值并進(jìn)行比較。這一實(shí)驗(yàn)的目的是_。(2)現(xiàn)有一種新分離出來(lái)的果膠酶，為探究其最適溫度，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：取試管16支，分別加入等量的果泥、果膠酶、緩沖液，混勻，平均分為4組，分別置于0 、5 、10 、40 下保溫相同時(shí)間，然后，測(cè)定各試

18、管中的出汁量并計(jì)算各組出汁量平均值。該實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)置的不足之處有_和_。(3)某同學(xué)取5組試管(AE)分別加入等量的同種果泥，在A、B、C、D 4個(gè)實(shí)驗(yàn)組的試管中分別加入等量的緩沖液和不同量的同種果膠酶，然后，補(bǔ)充蒸餾水使4組試管內(nèi)液體體積相同；E組加入蒸餾水使試管中液體體積與實(shí)驗(yàn)組相同。將5組試管置于適宜溫度下保溫一定時(shí)間后，測(cè)定各組的出汁量。通過(guò)AD組實(shí)驗(yàn)可比較不同實(shí)驗(yàn)組出汁量的差異。本實(shí)驗(yàn)中，若要檢測(cè)加入酶的量等于0而其他條件均與實(shí)驗(yàn)組相同時(shí)的出汁量，E組設(shè)計(jì)_(填“能”或“不能”)達(dá)到目的，其原因是_。解析：(1)利用不同來(lái)源的果膠酶處理果泥，檢測(cè)各組出汁量，據(jù)此可以比較不同來(lái)源的果膠酶

19、的活性大小。(2)探究果膠酶的最適溫度時(shí)，一般在2070 范圍內(nèi)，每隔5 進(jìn)行梯度設(shè)計(jì)。顯然題中溫度設(shè)置過(guò)低，溫度梯度設(shè)置不均。(3)本實(shí)驗(yàn)的目的是檢測(cè)不同量的同種果膠酶下的出汁量的差異，為保證單一變量，AE組都應(yīng)加入等量緩沖溶液。答案：(1)比較不同來(lái)源果膠酶的活性(2)溫度范圍設(shè)置不合理溫度梯度設(shè)置不合理(3)不能未加入緩沖液2(2019山東理綜)乳糖酶能夠催化乳糖水解為葡萄糖和半乳糖，具有重要應(yīng)用價(jià)值。乳糖酶的制備及固定化步驟如下：(1)篩選產(chǎn)乳糖酶的微生物L(fēng)時(shí)，宜用_作為培養(yǎng)基中的唯一碳源。培養(yǎng)基中瓊脂的作用是_。從功能上講，這種培養(yǎng)基屬于_。(2)培養(yǎng)微生物L(fēng)前，宜采用_方法對(duì)接種環(huán)

20、進(jìn)行滅菌。(3)純化后的乳糖酶可用電泳法檢測(cè)其分子量大小。在相同條件下，帶電荷相同的蛋白質(zhì)電泳速度越快，說(shuō)明其分子量越_。(4)乳糖酶宜采用化學(xué)結(jié)合法(共價(jià)鍵結(jié)合法)進(jìn)行固定化，可通過(guò)檢測(cè)固定化乳糖酶的_確定其應(yīng)用價(jià)值。除化學(xué)結(jié)合法外，酶的固定化方法還包括_、_、離子吸附法及交聯(lián)法等。解析：(1)產(chǎn)乳糖酶的微生物可以利用乳糖，故宜選用以乳糖作為唯一碳源的培養(yǎng)基篩選獲得產(chǎn)乳糖酶的微生物，這類(lèi)培養(yǎng)基為選擇培養(yǎng)基。培養(yǎng)基中常用瓊脂作為凝固劑。(2)接種環(huán)常用灼燒滅菌法進(jìn)行滅菌。(3)電泳法檢測(cè)蛋白質(zhì)分子量大小的原理是電荷相同的蛋白質(zhì)，分子量越小，其電泳速度越快。(4)酶的固定化方法有化學(xué)結(jié)合法、包埋法和物理吸附法等。固定化