高中生物中圖版(2023)生物技術(shù)實(shí)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(diǎn)及酶的種類(lèi)1．優(yōu)點(diǎn)高性能、低成本、少能耗，利環(huán)保。2．酶的種類(lèi)(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(duì)其有水解作用。二、酶的特點(diǎn)和影響酶催化效率的因素1．酶的特性酶具有專(zhuān)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(lèi)和數(shù)量。(2)溫度。(3)pH。預(yù)習(xí)完成后，請(qǐng)把你認(rèn)為難以解決的問(wèn)題記錄在下面的表格中問(wèn)題1問(wèn)題2問(wèn)題3問(wèn)題4一、加酶洗衣粉的種類(lèi)及影響洗滌效果的因素1．種類(lèi)名稱(chēng)所加酶的種類(lèi)洗滌效果單一加酶洗衣粉只加一種酶對(duì)某種污漬效果好復(fù)合加酶洗衣粉加入多種酶對(duì)各種污漬效果都好2.影響洗滌效果的因素酶制劑的種類(lèi)，污物的類(lèi)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(shí)間等。3．使用時(shí)的注意事項(xiàng)(1)溫度對(duì)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(qiáng)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(zhǎng)期儲(chǔ)存，一般儲(chǔ)存期為半年，超過(guò)一年酶的活性顯著下降。(4)酶在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中活性降低以至失活，所以加酶洗衣粉不能與強(qiáng)酸、強(qiáng)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(duì)白色、淺色織物有增白作用，增白劑不會(huì)破壞織物上的染料色素，但對(duì)黃斑或其他污漬色素沒(méi)有去除作用，有時(shí)反而會(huì)使有色污漬更明顯。二、探究加酶洗衣粉使用時(shí)的最適溫度的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1．實(shí)驗(yàn)變量溫度，其他條件相同且適宜。2．實(shí)驗(yàn)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(jì)、恒溫水浴鍋、玻璃棒、量筒、直尺、天平等。5．實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備(1)制取帶有污染物的實(shí)驗(yàn)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(chēng)取加酶洗衣粉：用天平準(zhǔn)確地稱(chēng)取等量的同種加酶洗衣粉。6．實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)用布和稱(chēng)好的洗衣粉分別放入7只燒杯中。(3)用玻璃棒同時(shí)充分?jǐn)嚢枰欢螘r(shí)間。(4)經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間后觀察洗滌效果。①當(dāng)測(cè)出40℃②不同種類(lèi)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)。影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素某實(shí)驗(yàn)小組用實(shí)驗(yàn)探究影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素。實(shí)驗(yàn)情況如下表：(1)該實(shí)驗(yàn)探究了影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素有________和________。(2)分析實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中的自變量為溫度和酶的種類(lèi)，因此實(shí)驗(yàn)探究的影響因素是溫度和酶的種類(lèi)。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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出酶A對(duì)蛋白質(zhì)有作用，酶B對(duì)脂肪有作用?！敬鸢浮?1)溫度酶的種類(lèi)(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(lèi)及數(shù)量。(3)浸泡的時(shí)間。1．下圖是圍繞加酶洗衣粉洗滌效果進(jìn)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(lèi)洗衣粉的最佳使用溫度都為t1D．溫度超過(guò)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(shí)驗(yàn)?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(huì)造成洗滌效果的差異，故A正確?？捎梦蹪n的殘留量來(lái)表示洗滌效果，故B正確。若縱坐標(biāo)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(cuò)誤。溫度過(guò)高，酶的活性降低甚至失活，故D正確?！敬鸢浮緾有關(guān)加酶洗衣粉的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jìn)行操作：步驟燒杯(1000mL)ⅠⅡⅢⅣ1.注入自來(lái)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(shuō)明理由。(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)試管加入的洗衣粉、衣服上的油漬及保溫時(shí)間、攪拌速度和時(shí)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(wèn)題，你認(rèn)為下列幾項(xiàng)中哪些是使用加酶洗衣粉清洗衣物時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)()A．用溫水來(lái)溶化加酶洗衣粉B．用來(lái)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?yàn)檎{(diào)換后酶會(huì)提前分解油漬，使實(shí)驗(yàn)不準(zhǔn)確。(2)在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持無(wú)關(guān)變量不變化，以保證單一變量。(3)使用加酶洗衣粉時(shí)應(yīng)注意溫度、pH要適宜，浸泡片刻是為了讓酶將污漬分解?？捎眉用赶匆路巯礈斓囊挛锇ɑw、棉纖維衣物等?！敬鸢浮?1)不能。因?yàn)檎{(diào)換后會(huì)使酶在保溫前就分解油漬影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(2)保證單一變量(3)ABC在進(jìn)行酶的有關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)順序。實(shí)驗(yàn)順序不同直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如加酶若在保溫處理前進(jìn)行，結(jié)果不準(zhǔn)確；在做pH影響酶的實(shí)驗(yàn)時(shí)也應(yīng)先調(diào)節(jié)pH，再加酶。2．下列驗(yàn)證某種加酶洗衣粉需要的最適溫度的實(shí)驗(yàn)，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(gè)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(shuō)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(shuō)明加酶洗衣粉的最適溫度為【解析】該實(shí)驗(yàn)的自變量為溫度，在對(duì)照實(shí)驗(yàn)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(cuò)誤。C選項(xiàng)可以說(shuō)明加酶洗衣粉在45℃時(shí)比30℃時(shí)洗滌效果好，但不能說(shuō)明45℃為最適溫度，C錯(cuò)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(cuò)誤?！敬鸢浮緼1．對(duì)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(zhuān)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(zhuān)一性?！敬鸢浮緾2．有工廠利用酶將廢棄動(dòng)、植物油脂與甲醇等反應(yīng)生產(chǎn)生物柴油，最適用于該過(guò)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(dòng)、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(jìn)行了“加酶洗衣粉最適溫度的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)。下表是他們記錄的不同溫度除去不同污漬所需時(shí)間的對(duì)照表，請(qǐng)依據(jù)表中數(shù)據(jù)作答。水溫/℃冷水20304050607080植物油4839302012111720藍(lán)墨水93868072686781105奶漬48432812641217(1)要達(dá)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(duì)衣物上的________的洗滌效果最佳，對(duì)__________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?yàn)開(kāi)_____________________________________________________________?！窘馕觥靠疾閳D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(duì)奶漬有較強(qiáng)的去污力，說(shuō)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(huì)對(duì)衣物造成破壞?！敬鸢浮?1)50～60℃(2)奶漬藍(lán)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(jī)物水解，而很難使藍(lán)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(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)(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(duì)堿性蛋白酶活性有一定的促進(jìn)作用C．在pH低于的自來(lái)水中，堿性蛋白酶依然能起作用D．洗衣粉中酶主要是通過(guò)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(huì)降低酶活性，所以冷水洗滌去污效果一般沒(méi)有溫水好；洗衣粉中表面活性劑對(duì)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(lèi)的加酶洗衣粉時(shí)，應(yīng)注意()A．針對(duì)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(shí)，應(yīng)注意所加酶的種類(lèi)，因?yàn)椴煌拿阜纸獾牡孜锊煌?，最適溫度也不同?！敬鸢浮緿3．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(duì)人體有毒害作用C．加酶洗衣粉里的酶制劑會(huì)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(duì)加酶洗衣粉基礎(chǔ)知識(shí)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(duì)人體沒(méi)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(huì)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(zhǎng)時(shí)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(wú)機(jī)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(shí)，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(jī)物，都是生物催化劑?！敬鸢浮緿5．下列說(shuō)法不正確的是()A．加酶洗衣粉中的酶能夠長(zhǎng)時(shí)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(wèn)題情境下，具體做法不同【解析】加酶洗衣粉中的酶是通過(guò)基因工程產(chǎn)生的，具有較強(qiáng)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(shí)也說(shuō)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(jiàn)框)，下列對(duì)資料表明的信息理解錯(cuò)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(shí),·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(shuō)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(lèi)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(huì)因溫度過(guò)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(shí)驗(yàn)的觀察指標(biāo)可以是相同洗滌時(shí)間內(nèi)污漬的殘留程度C．相同pH時(shí)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(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果【解析】由于溫度會(huì)影響酶的活性，高溫會(huì)導(dǎo)致加酶洗衣粉中的酶變性失活，A項(xiàng)錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)的目的是探究?jī)煞N洗衣粉的洗滌效果，所以觀察指標(biāo)可以是相同洗滌時(shí)間內(nèi)污漬的殘留程度或達(dá)到同樣洗滌效果所需時(shí)間的長(zhǎng)短，B項(xiàng)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(guò)高或過(guò)低時(shí)酶都會(huì)變性失活，則兩者洗滌效果相似，C項(xiàng)錯(cuò)誤；酶具有專(zhuān)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(huì)使洗滌效果增強(qiáng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽8．某洗衣粉中有一生物活性物質(zhì)，為驗(yàn)證其性質(zhì)，進(jìn)行了下述實(shí)驗(yàn)：對(duì)實(shí)驗(yàn)的有關(guān)敘述，不正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明洗衣粉中加入了蛋白酶B．甲組實(shí)驗(yàn)說(shuō)明有蛋白酶在起作用C．乙組實(shí)驗(yàn)說(shuō)明洗衣粉中的酶受溫度影響D．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明此加酶洗衣粉只加了一種酶【解析】此實(shí)驗(yàn)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?！敬鸢浮緿二、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(qiáng)、不易染菌、生產(chǎn)性狀穩(wěn)定等特點(diǎn)。該菌產(chǎn)堿性蛋白酶能力強(qiáng)，每毫升發(fā)酵活力達(dá)9000單位(28℃測(cè)定)、5000單位(20℃測(cè)定)和18000單位(40℃根據(jù)以上材料回答下列問(wèn)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(duì)血漬、奶漬等蛋白質(zhì)污垢有專(zhuān)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(shí)驗(yàn)變量，請(qǐng)列舉控制無(wú)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(shí)，有人先用沸水