高中生物中圖版(2023)生物技術(shù)實踐第三單元酶的制備及應(yīng)用 第3章第3節(jié)

第三節(jié)加酶洗衣粉的洗滌條件一、加酶洗滌劑的優(yōu)點及酶的種類1．優(yōu)點高性能、低成本、少能耗，利環(huán)保。2．酶的種類(1)堿性蛋白酶：溫度范圍是35～50_℃，pH范圍9～11，原理是分解蛋白質(zhì)成為肽和氨基酸。(2)纖維素酶：溫度范圍是50～60_℃，pH范圍7～11，主要作用于纖維織物上的微纖維。(3)淀粉酶：溫度范圍是40～60_℃，pH范圍8～10，可將淀粉水解成小分子物質(zhì)。能用含堿性蛋白酶的洗衣粉洗真絲衣物嗎？【提示】不能。真絲衣物主要成分是蛋白質(zhì)，蛋白酶對其有水解作用。二、酶的特點和影響酶催化效率的因素1．酶的特性酶具有專一性、高效性，酶的活性受溫度、pH等因素的影響。2．影響酶催化效率的因素(1)酶的種類和數(shù)量。(2)溫度。(3)pH。預(yù)習(xí)完成后，請把你認為難以解決的問題記錄在下面的表格中問題1問題2問題3問題4一、加酶洗衣粉的種類及影響洗滌效果的因素1．種類名稱所加酶的種類洗滌效果單一加酶洗衣粉只加一種酶對某種污漬效果好復(fù)合加酶洗衣粉加入多種酶對各種污漬效果都好2.影響洗滌效果的因素酶制劑的種類，污物的類型，水溫、水量、水質(zhì)，衣物的質(zhì)料、大小，洗衣粉的用量，浸泡、洗滌時間等。3．使用時的注意事項(1)溫度對酶制劑影響較大，溫度低酶的活性受到抑制，不能充分發(fā)揮作用；溫度高酶變性失活，溫度以40℃～70(2)酶制劑有極強的選擇性，應(yīng)根據(jù)不同的污垢選用不同的酶。(3)加酶洗衣粉不宜長期儲存，一般儲存期為半年，超過一年酶的活性顯著下降。(4)酶在強酸、強堿中活性降低以至失活，所以加酶洗衣粉不能與強酸、強堿同用。(5)蛋白酶、淀粉酶的粉塵有害健康，應(yīng)將其溶解后使用。增白洗衣粉加入了增白劑，對白色、淺色織物有增白作用，增白劑不會破壞織物上的染料色素，但對黃斑或其他污漬色素沒有去除作用，有時反而會使有色污漬更明顯。二、探究加酶洗衣粉使用時的最適溫度的實驗設(shè)計1．實驗變量溫度，其他條件相同且適宜。2．實驗原理溫度影響酶的活性，從而影響加酶洗衣粉的洗滌效果。3．洗滌效果的判斷比較洗滌后污染物的殘留情況，如已消失、顏色變淺、面積縮小等。4．材料器具加酶洗衣粉、雞血、新的白色棉布、蒸餾水、燒杯、滴管、溫度計、恒溫水浴鍋、玻璃棒、量筒、直尺、天平等。5．實驗準備(1)制取帶有污染物的實驗用布：將等量的雞血滴到7塊大小相同、質(zhì)地相同的新布上。(2)稱取加酶洗衣粉：用天平準確地稱取等量的同種加酶洗衣粉。6．實驗步驟(1)配制系列溫度梯度水溶液取大燒杯7只，用量筒量取500mL的蒸餾水放入其中。然后將7只燒杯分別放入25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的恒溫水浴鍋中。(2)將制好的帶有污染物的實驗用布和稱好的洗衣粉分別放入7只燒杯中。(3)用玻璃棒同時充分攪拌一段時間。(4)經(jīng)過相同的時間后觀察洗滌效果。①當(dāng)測出40℃②不同種類的加酶洗衣粉的最適溫度不同。③當(dāng)用滴管控制污染物的量相同后，需待污染物干燥后再進行實驗。影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素某實驗小組用實驗探究影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素。實驗情況如下表：(1)該實驗探究了影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素有________和________。(2)分析實驗可知酶A是________________，酶B是__________________。(3)若要提高洗衣粉的去污能力，方法有__________和__________________。【審題導(dǎo)析】【精講精析】實驗中的自變量為溫度和酶的種類，因此實驗探究的影響因素是溫度和酶的種類。若要提高去污能力應(yīng)使用溫水和加多種酶的洗衣粉。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以看出酶A對蛋白質(zhì)有作用，酶B對脂肪有作用?！敬鸢浮?1)溫度酶的種類(2)蛋白酶脂肪酶(3)使用溫水使用復(fù)合加酶洗衣粉影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素(1)影響酶活力的因素：溫度、pH等。(2)酶的種類及數(shù)量。(3)浸泡的時間。1．下圖是圍繞加酶洗衣粉洗滌效果進行的研究結(jié)果。下列有關(guān)敘述，不正確的是()A．本研究的自變量有溫度和洗衣粉是否加酶B．本研究的因變量可能是污漬殘留量C．兩類洗衣粉的最佳使用溫度都為t1D．溫度超過t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活【解析】本題考查探討加酶洗衣粉的洗滌效果。根據(jù)實驗?zāi)康亩藶楦淖兊淖兞渴亲宰兞?，隨著自變量的變化而變化的變量是因變量。加入的洗衣粉不同，溫度不同，都會造成洗滌效果的差異，故A正確。可用污漬的殘留量來表示洗滌效果，故B正確。若縱坐標表示污漬殘留量，則加酶洗衣粉的最適溫度為t1，普通洗衣粉的最佳使用溫度為t2，故C錯誤。溫度過高，酶的活性降低甚至失活，故D正確。【答案】C有關(guān)加酶洗衣粉的實驗設(shè)計分析某同學(xué)為探討加酶洗衣粉的洗滌效果，按下表的步驟進行操作：步驟燒杯(1000mL)ⅠⅡⅢⅣ1.注入自來水500mL500mL500mL500mL2.放入含相同油漬、相同大小的白布一件一件一件一件3.控制不同水溫10℃10min30℃10min50℃10min70℃10min4.加入等量加酶洗衣粉0.5g0.5g0.5g0.5g5.用玻璃棒攪拌5min5min5min5min6.觀察現(xiàn)象(1)步驟3和步驟4順序能否調(diào)換？說明理由。(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號試管加入的洗衣粉、衣服上的油漬及保溫時間、攪拌速度和時間均相等，這是為了________________，以便得出科學(xué)的結(jié)論。(3)綜合本題所研究的問題，你認為下列幾項中哪些是使用加酶洗衣粉清洗衣物時應(yīng)該注意的事項()A．用溫水來溶化加酶洗衣粉B．用來溶化加酶洗衣粉的清水的pH越接近中性效果越好C．最好先把衣物放在含有加酶洗衣粉的水中浸泡片刻D．加酶洗衣粉一般只適宜用于清洗化纖衣物【審題導(dǎo)析】【精講精析】(1)步驟3與4不能調(diào)換，因為調(diào)換后酶會提前分解油漬，使實驗不準確。(2)在實驗中應(yīng)保持無關(guān)變量不變化，以保證單一變量。(3)使用加酶洗衣粉時應(yīng)注意溫度、pH要適宜，浸泡片刻是為了讓酶將污漬分解。可用加酶洗衣粉洗滌的衣物包括化纖、棉纖維衣物等。【答案】(1)不能。因為調(diào)換后會使酶在保溫前就分解油漬影響實驗結(jié)果。(2)保證單一變量(3)ABC在進行酶的有關(guān)實驗時，應(yīng)注意實驗順序。實驗順序不同直接影響實驗結(jié)果。如加酶若在保溫處理前進行，結(jié)果不準確；在做pH影響酶的實驗時也應(yīng)先調(diào)節(jié)pH，再加酶。2．下列驗證某種加酶洗衣粉需要的最適溫度的實驗，正確的是()A．取一系列不同溫度、其他條件相同的水，加入相同的污物及等量加酶洗衣粉，看哪一個溫度中去污的效果最好B．在不同溫度的水中，加入不等量洗衣粉，看哪種效果好C．將加酶洗衣粉加入30℃水中，發(fā)現(xiàn)不如加到45℃水中洗滌效果好，說明D．將加酶洗衣粉與普通洗衣粉分別加入37℃的水中，洗滌同樣的污物，發(fā)現(xiàn)加酶洗衣粉效果好，說明加酶洗衣粉的最適溫度為【解析】該實驗的自變量為溫度，在對照實驗中，除了要觀察的變量之外，其他變量都應(yīng)保持相同，則A正確，B錯誤。C選項可以說明加酶洗衣粉在45℃時比30℃時洗滌效果好，但不能說明45℃為最適溫度，C錯誤。37℃的水中，加酶洗衣粉比普通洗衣粉洗滌效果好，不能得出加酶洗衣粉的最適溫度，則D錯誤?！敬鸢浮緼1．對各種污漬要考慮其不同情況選用不同的加酶洗衣粉，主要原因是()A．酶具有多樣性 B．酶具有高效性C．酶具有專一性 D．酶易受環(huán)境影響【解析】各種污漬的成分不同，因此要選用不同的加酶洗衣粉，主要是由于酶具有專一性?！敬鸢浮緾2．有工廠利用酶將廢棄動、植物油脂與甲醇等反應(yīng)生產(chǎn)生物柴油，最適用于該過程的酶是()A．膽堿酯酶 B．固醇酯酶C．脂肪酶 D．磷脂酶【解析】由題意可知，利用的是廢棄的動、植物油脂(主要成分為脂肪)，因此應(yīng)使用相應(yīng)的酶——脂肪酶?！敬鸢浮緾3．某生物學(xué)興趣小組進行了“加酶洗衣粉最適溫度的測定”實驗。下表是他們記錄的不同溫度除去不同污漬所需時間的對照表，請依據(jù)表中數(shù)據(jù)作答。水溫/℃冷水20304050607080植物油4839302012111720藍墨水93868072686781105奶漬48432812641217(1)要達到最佳洗滌效果，使用加酶洗衣粉的最適宜溫度范圍是___________。(2)在適宜溫度范圍內(nèi)，加酶洗衣粉對衣物上的________的洗滌效果最佳，對__________的洗滌效果最差，其原因是______________________________。(3)羊毛、蠶絲等織物________(填“能”或“不能”)用加酶洗衣粉洗滌，因為______________________________________________________________。【解析】考查圖表分析能力，由表中數(shù)據(jù)可知，加酶洗衣粉在50～60℃條件下洗滌效果最好；加酶洗衣粉對奶漬有較強的去污力，說明加酶洗衣粉中有蛋白酶，而羊毛和蠶絲的主要成分是蛋白質(zhì)，如果使用加酶洗衣粉洗滌，會對衣物造成破壞?！敬鸢浮?1)50～60℃(2)奶漬藍墨水奶漬的主要成分是蛋白質(zhì)和脂肪，加酶洗衣粉含有蛋白酶和脂肪酶，能使蛋白質(zhì)和脂肪等有機物水解，而很難使藍墨水的成分水解(3)不能羊毛、蠶絲等織物的主要成分是蛋白質(zhì)，加酶洗衣粉中的蛋白酶能使蛋白質(zhì)水解，從而使織物受到破壞學(xué)業(yè)達標測評(八)一、選擇題1．(2023·江蘇高考)下列關(guān)于加酶洗衣粉的敘述，正確的是()A．高溫易使酶失活，因此冷水洗滌去污效果應(yīng)該比溫水好B．洗衣粉中表面活性劑對堿性蛋白酶活性有一定的促進作用C．在pH低于的自來水中，堿性蛋白酶依然能起作用D．洗衣粉中酶主要是通過快速分解溶在水里的污漬發(fā)揮作用【解析】酶具有最適溫度，溫度升高或降低都會降低酶活性，所以冷水洗滌去污效果一般沒有溫水好；洗衣粉中表面活性劑對堿性蛋白酶的活性有一定的抑制作用；酶都有最適pH，低于或高于最適pH，酶活性降低，但仍能發(fā)揮催化作用；洗衣粉中的酶是用于除去衣物上的相應(yīng)污垢，而不是分解溶于水中的污漬?！敬鸢浮緾2．選擇不同種類的加酶洗衣粉時，應(yīng)注意()A．針對衣物上的污漬選擇洗衣粉B．注意衣物的面料成分C．水溫要適宜D．以上都是【解析】選擇加酶洗衣粉時，應(yīng)注意所加酶的種類，因為不同的酶分解的底物不同，最適溫度也不同。【答案】D3．關(guān)于加酶洗衣粉的敘述中，正確的是()A．加酶洗衣粉是指僅加入蛋白酶的洗衣粉B．加酶洗衣粉里的酶制劑對人體有毒害作用C．加酶洗衣粉里的酶制劑會污染環(huán)境D．加酶洗衣粉是含有酶制劑的洗衣粉【解析】本題是對加酶洗衣粉基礎(chǔ)知識的考查。加酶洗衣粉中添加了多種酶制劑，如堿性蛋白酶制劑和堿性脂肪酶制劑等。這些酶制劑不僅可以有效地清除衣物上的污漬，而且對人體沒有毒害作用，并且這些酶制劑及其分解產(chǎn)物能夠被微生物分解，不會污染環(huán)境?！敬鸢浮緿4．生物體內(nèi)的酶很容易降解、失活。洗衣粉中的酶卻能長時間保持活性的原因是()A．生物體內(nèi)的酶活性受溫度影響，洗衣粉中酶不受溫度影響B(tài)．生物體內(nèi)的酶是蛋白質(zhì)，洗衣粉中的酶是RNAC．生物體內(nèi)的酶是蛋白質(zhì)，洗衣粉中的酶是無機物D．以上全部不正確【解析】洗衣粉中的酶的催化作用受溫度影響，因此用加酶洗衣粉洗滌衣物時，水溫要適宜；不論是生物體內(nèi)的酶還是洗衣粉中的酶，都屬于有機物，都是生物催化劑?！敬鸢浮緿5．下列說法不正確的是()A．加酶洗衣粉中的酶能夠長時間保持活性B．加酶洗衣粉能夠有效去除油漬、汗?jié)n或血漬C．衣服的洗滌只考慮洗滌效果就可以D．科學(xué)探究中研究變量的思路是一致的，只是在不同的問題情境下，具體做法不同【解析】加酶洗衣粉中的酶是通過基因工程產(chǎn)生的，具有較強的耐酸、耐堿、忍受表面活性劑和較高溫度的能力。在酶的作用下，能將污漬中的大分子物質(zhì)分解為可溶性的小分子，因此能有效去除油漬、汗?jié)n或血漬，同時也說明酶具有高效性。衣服的洗滌不能只考慮洗滌效果，還要考慮衣物的承受能力和洗滌成本等?！敬鸢浮緾6．某種生物活性洗衣粉包裝袋上印有以下資料(見框)，下列對資料表明的信息理解錯誤的是()eq\x(\a\al(成分,·蛋白酶%,·清潔劑15%,用法,·洗滌前先將衣服浸于溶有洗衣粉的水中數(shù)小時,·使用溫水效果最佳,·切勿用60℃以上的水))①這種洗衣粉較易清除衣服上的蛋清污漬②在60℃③該洗衣粉可洗滌各種污漬的衣料④該蛋白酶能夠水解各種蛋白質(zhì)A．①② B．③④C．①④ D．②③【解析】該洗衣粉包裝袋上印有蛋白酶%，說明這種洗衣粉較易清除衣服上的蛋清污漬，但是蛋白酶的種類較多，因此該蛋白酶不可能水解所有的蛋白質(zhì)。該洗衣粉可洗滌含蛋白質(zhì)污漬的衣料而不能洗滌各種污漬的衣料。每種蛋白酶的作用都有適宜的溫度和pH，洗衣粉用法中提示使用溫水效果最佳，若使用60℃以上的熱水，則會因溫度過高而使蛋白酶活性降低或失去活性?！敬鸢浮緽7．下列關(guān)于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果”的敘述，合理的是()A．先用熱水溶解洗衣粉，再將水溫調(diào)節(jié)到最適溫度B．實驗的觀察指標可以是相同洗滌時間內(nèi)污漬的殘留程度C．相同pH時加酶洗衣粉洗滌效果好于普通洗衣粉D．衣物質(zhì)地和洗衣粉用量不會影響實驗結(jié)果【解析】由于溫度會影響酶的活性，高溫會導(dǎo)致加酶洗衣粉中的酶變性失活，A項錯誤；本實驗的目的是探究兩種洗衣粉的洗滌效果，所以觀察指標可以是相同洗滌時間內(nèi)污漬的殘留程度或達到同樣洗滌效果所需時間的長短，B項正確；在適宜的pH下，加酶洗衣粉的洗滌效果高于普通洗衣粉，但pH過高或過低時酶都會變性失活，則兩者洗滌效果相似，C項錯誤；酶具有專一性，加有蛋白酶的洗衣粉不能用于洗滌真絲、羊毛等衣料，適當(dāng)增加洗衣粉的用量會使洗滌效果增強，D項錯誤?！敬鸢浮緽8．某洗衣粉中有一生物活性物質(zhì)，為驗證其性質(zhì)，進行了下述實驗：對實驗的有關(guān)敘述，不正確的是()A．該實驗?zāi)茏C明洗衣粉中加入了蛋白酶B．甲組實驗說明有蛋白酶在起作用C．乙組實驗說明洗衣粉中的酶受溫度影響D．該實驗說明此加酶洗衣粉只加了一種酶【解析】此實驗只能證明洗衣粉中含有蛋白酶，且其活力受溫度影響，不能證明是否還含有其他的酶。【答案】D二、非選擇題9．從土壤的嗜堿性短小芽孢桿菌中首先分離選育到一株產(chǎn)生低溫型堿性蛋白酶的高產(chǎn)菌株。該菌株具有嗜堿性強、不易染菌、生產(chǎn)性狀穩(wěn)定等特點。該菌產(chǎn)堿性蛋白酶能力強，每毫升發(fā)酵活力達9000單位(28℃測定)、5000單位(20℃測定)和18000單位(40℃根據(jù)以上材料回答下列問題：(1)從土壤中分離嗜堿性短小芽孢桿菌應(yīng)用________培養(yǎng)基。(2)為什么該菌株產(chǎn)的堿性蛋白酶在不同溫度下活力不同？____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)試分析該產(chǎn)品在常溫下對血漬、奶漬等蛋白質(zhì)污垢有專一性的去污效果的原因。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若要比較添加該蛋白酶的洗衣粉與普通洗衣粉的洗滌效果，應(yīng)注意控制實驗變量，請列舉控制無關(guān)變量的措施(至少三條)：①____________；②____________；③______________。(5)在日常生活中使用洗衣粉時，有人先用沸水