高考生物一輪復(fù)習(xí) 用書 專題三酶的應(yīng)用 新人教版選修1

專題三酶的應(yīng)用最新考綱1．酶的存在與簡單制作方法2．酶活力測定的一般原理和方法3．酶在食品制作和洗滌等方面的應(yīng)用4．制備和應(yīng)用固定化酶考綱解讀1．酶在食品制造和洗滌劑生產(chǎn)等方面的應(yīng)用2．固定化酶、固定化細胞制備的優(yōu)缺點和在生產(chǎn)中的應(yīng)用知識點一果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用看一看：果膠酶和纖維素酶各有什么作用？知識點二探討加酶洗衣粉的洗滌效果看一看：普通酶應(yīng)用時有哪些缺點？知識點三酵母細胞固定化加酶洗衣粉的洗滌效果的探究(1)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。(2)加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法：實驗設(shè)計遵循的原則是對照原則和單一變量原則，如探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果有何不同時，以控制洗衣粉的種類為變量，其他條件完全一致；同時，普通洗衣粉處理污物與加酶洗衣粉處理污物形成對照實驗。(3)變量的分析和控制：影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素有水溫、水量、水質(zhì)、洗衣粉的用量、衣物的材質(zhì)、衣物大小、浸泡時間、洗滌的方式和洗滌的時間等。在選擇適宜的變量作為探究課題的時候，應(yīng)注意切合實際，如選擇水溫時，我們可以選擇一年中冬季、春季、秋季和夏季的實際常溫5℃、15℃、25℃和35℃進行實驗。在混合反應(yīng)物和酶之前，一定要讓兩者分別達到相應(yīng)的條件。這樣可以避免底物和酶在混合時條件變化而影響實驗結(jié)果。自我校對：①可溶性的半乳糖醛酸②果膠③多聚半乳糖醛酸酶④果膠酯酶⑤霉菌⑥細菌⑦細胞壁⑧胞間層⑨澄清eq\o(○,\s\up1(10))脂肪酶?纖維素酶?蛋白酶?脂肪酶?蛋白質(zhì)?氨基酸?表面活性劑?溫度?異構(gòu)?顆粒狀?篩板eq\o(○,\s\up1(21))上端eq\o(○,\s\up1(22))反應(yīng)柱eq\o(○,\s\up1(23))下端eq\o(○,\s\up1(24))生產(chǎn)成本eq\o(○,\s\up1(25))酶或細胞eq\o(○,\s\up1(26))一定空間內(nèi)eq\o(○,\s\up1(27))多孔載體eq\o(○,\s\up1(28))結(jié)合eq\o(○,\s\up1(29))載體eq\o(○,\s\up1(30))載體表面eq\o(○,\s\up1(31))更低eq\o(○,\s\up1(32))更容易看一看：①果膠酶能催化果膠水解為可溶性半乳糖醛酸。②纖維素酶能催化纖維素水解為纖維二糖，進一步水解為葡萄糖。看一看：①容易失活，通常對強酸、強堿、高溫和有機溶劑非常敏感。②很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本。③會影響產(chǎn)物的純度，降低產(chǎn)品質(zhì)量。,果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用eq\a\vs4\al(\x(高考地位：5年1考)\b\lc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(（江蘇卷）))))1．影響果汁產(chǎn)量的物質(zhì)及處理方法(1)影響果汁產(chǎn)量的物質(zhì)纖維素和果膠是組成水果的重要物質(zhì)，這兩種物質(zhì)的存在使制作果汁時存在兩個問題：一是果肉的出汁率低，耗時長；二是榨取的果汁渾濁、黏度高、容易發(fā)生沉淀。(2)處理方法——酶解法常用的酶及其作用特點如下：組成本質(zhì)作用果膠酶多聚半乳糖醛酸酶果膠分解酶果膠酯酶蛋白質(zhì)催化果膠水解為可溶性半乳糖醛酸纖維素酶C1酶Cx酶葡萄糖苷酶蛋白質(zhì)纖維素eq\o(→,\s\up7(C1酶),\s\do5(Cx酶))纖維二糖eq\o(→,\s\up7(葡萄糖苷酶))葡萄糖2.探究酶活性最適條件和用量的實驗設(shè)計(1)探究酶活性最適條件的實驗設(shè)計①思路方法探究不同溫度(或pH)對果膠酶活性的影響時，溫度(或pH)作為自變量，有效地控制其他無關(guān)變量，通過設(shè)置合理的溫度(或pH)梯度來確定最適值。②注意事項在蘋果泥和果膠酶混合之前，一定要保證底物和酶達到所要求的溫度或pH條件，以避免混合后條件的變化，確保實驗結(jié)果的可信度和可靠性。③衡量實驗結(jié)果的指標(biāo)以果汁澄清度與果汁產(chǎn)量的多少確認果膠酶活性的高低。(2)探究果膠酶的用量①原理提示本實驗是一個探究性的定量實驗，所測出的最適用量是在本實驗的溫度、pH條件下測出的，因而果膠酶的最適用量應(yīng)標(biāo)明溫度和pH。②確定最適用量的方法如果隨酶濃度的增加，過濾到的果汁的體積也增加，說明酶的用量不足；當(dāng)酶的濃度增加到某個值后，再增加酶的用量，過濾到的果汁的體積不再改變，說明酶的用量已經(jīng)足夠，那么，這個值就是酶的最適用量。提醒在探究溫度或pH的影響時，不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間構(gòu)成了相互對照，通過相互對照可確定果膠酶活性的溫度或pH的最適值。eq\a\vs4\al(本考點在單科試卷多有出現(xiàn)，理綜較少出現(xiàn)。)【典例1】?(·江蘇，22)加工橘子罐頭，采用酸堿處理脫去中果皮(橘絡(luò))，會產(chǎn)生嚴(yán)重污染。目前使用酶解法去除橘絡(luò)，可減少污染。下列生長在特定環(huán)境中的4類微生物，可以大量產(chǎn)生所用酶的有(多選)()。A．生長在麥麩上的黑曲霉B．生長在酸奶中的乳酸菌C．生長在棉籽殼上的平菇D．生長在木屑上的木霉解析本題考查考生對“生物的生活習(xí)性、形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能與環(huán)境相適應(yīng)”思想的理解。橘絡(luò)的主要成分是纖維素(植物細胞壁的主要成分)，因此，能以死亡植物體為營養(yǎng)來源的微生物細胞中一定含有分解細胞壁成分的酶。答案ACD【訓(xùn)練1】?下列說法不正確的是()。A．在探究果膠酶用量實驗中，雖然實驗的變量發(fā)生了變化，但通過設(shè)置梯度來確定最適值的思想方法是不變的B．植物、霉菌、酵母菌和細菌均能產(chǎn)生果膠酶C．通過測定濾出的蘋果汁的體積大小無法來判斷果膠酶活性的高低D．人們使用果膠酶、纖維素酶等來解決制作果汁面臨的問題解析在探究果膠酶的用量實驗中，參照研究溫度和pH對酶活性的影響實驗，采用梯度測定法，只是將原實驗中的pH梯度和溫度梯度改成酶的用量梯度而已，基本實驗思路不變，即A正確；植物、霉菌、酵母菌和細菌在其生活過程中，都會發(fā)生分解果膠的過程，因此，它們都可產(chǎn)生果膠酶，故B正確；在制作果汁過程中，由于果膠、纖維素的存在，影響榨出的果汁量及果汁的透明度，加入纖維素酶和果膠酶后，果汁榨出量及透明度均有提高，即D正確；在使用梯度測定酶的用量及活性時，可以通過榨出的蘋果汁的體積大小來判斷，因此C錯誤。答案C,探究加酶洗衣粉的洗滌效果eq\a\vs4\al(\x(高考地位：5年2考)\b\lc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(（江蘇，江蘇卷……）))))1．常用酶制劑的種類及洗滌原理種類洗滌原理洗滌實例蛋白酶可將蛋白質(zhì)水解為易溶解或分散于洗滌液中的小分子肽或氨基酸血漬、奶漬及各種食品類的蛋白質(zhì)污垢脂肪酶把脂肪水解為較易溶解的甘油和游離的脂肪酸油漬、人體皮脂、口紅淀粉酶能使淀粉迅速分解為可溶性的麥芽糖、葡萄糖等來自面條、巧克力等的污垢纖維素酶使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松，從而使?jié)B入到纖維深處的塵土和污垢能夠與洗衣粉充分接觸，達到更好的去污效果2.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物上污漬的洗滌效果(1)實驗過程①取大燒杯兩只，用量筒量取等量水放入其中。②將制好的污染布塊和洗衣粉(一組為污染布塊與普通洗衣粉，一組為污染布塊與加酶洗衣粉)分別放入兩只燒杯中。③用玻璃棒同時充分?jǐn)嚢?。一段時間后再攪拌，可重復(fù)進行。④相同的時間后觀測洗滌效果。(2)結(jié)果分析與注意事項①加酶洗衣粉有很多種，注意實驗用的加酶洗衣粉的說明，是單一加酶洗衣粉，還是復(fù)合加酶洗衣粉。②所滴加的污染物種類與實驗結(jié)果有著密切的關(guān)系。③洗滌材料可選用純棉制品。3．探究不同溫度對加酶洗衣粉的洗滌效果根據(jù)不同季節(jié)的溫度設(shè)置水溫——確認適于不同季節(jié)使用的洗衣粉，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)匾荒曛械膶嶋H氣溫變化來確定水溫，通常情況下，冬季、春季、秋季和夏季可分別選取5℃、15℃、25℃和35℃的水溫，因為這4個水溫較符合實際情況，對現(xiàn)實也具指導(dǎo)意義。4．探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果(1)實驗原理：酶的催化作用具有專一性，復(fù)合酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多，與單一加酶洗衣粉相比，對各種污漬都有較好的洗滌效果。(2)實驗變量①自變量：加酶洗衣粉的種類。②無關(guān)變量：其他條件相同且適宜(如溫度、pH等)。(3)實驗步驟步驟燒杯編號ⅠⅡⅢ注入自來水500mL500mL500mL加入物質(zhì)(等量)奶漬布奶漬布奶漬布控制水溫37℃37℃37℃加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉復(fù)合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻璃棒攪拌5min5min5min觀察實驗現(xiàn)象本部分內(nèi)容與生產(chǎn)生活實際密切相關(guān)，是高考命題的熱點，復(fù)習(xí)中應(yīng)重點掌握實驗技能?！镜淅?】?(·江蘇生物，31)酶解法制備原生質(zhì)體的原理是利用酶溶液對細胞壁成分的降解作用。蝸牛酶液從蝸牛(以植物為食)消化腺中提??；果膠酶、纖維素酶從微生物中提取。為了研究不同酶液的酶解效果，某實驗小組取無菌煙草幼葉，切成相同大小的小片，等量放入6支試管中，試劑用量和實驗結(jié)果列于下表。請回答有關(guān)問題。試管編號項目ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ蒸餾水/mL201111緩沖液/mL0210.50.50.5果膠酶液/mL0000.500蝸牛酶液/mL00000.50纖維素酶液/mL000000.5實驗結(jié)果(綠色深淺程度)－－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋(注：“＋”越多表示綠色越深，“－”表示顏色無顯著變化)(1)實驗過程中，需要輕搖試管，其目的是________________，使原生質(zhì)體從葉小片中游離出來，以便觀察懸浮液綠色的深淺。(2)從綠色的深淺可推測：蝸牛酶液酶解效果最好，原因是蝸牛酶液含有________________等多種酶。該實驗中________是空白對照組，其設(shè)置意義是_________________________。(3)用網(wǎng)篩過濾原生質(zhì)體到離心管內(nèi)，離心后收集沉淀物，并用________洗滌。(4)原生質(zhì)體是否符合要求還需進行檢驗，其檢驗的方法是________________。解析(1)實驗過程中，需要輕搖試管，可以使細胞壁與酶充分接觸，提高酶解效果。(2)蝸牛以植物為食，所以蝸牛酶液中含有果膠酶和纖維素酶，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ沒有添加酶溶液為空白對照組。其設(shè)置意義是排除無關(guān)變量的干擾。(3)離心后收集沉淀物，并用等滲溶液清洗，目的是保持細胞正常形態(tài)。(4)要用低滲漲破法來檢驗原生質(zhì)體是否符合要求，若沒有細胞壁則可以漲破，有則不能漲破。答案(1)為了使細胞壁與酶充分接觸，提高酶解效果(2)果膠酶和纖維素酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ排除無關(guān)變量的干擾(3)等滲溶液(4)低滲漲破法【訓(xùn)練2】?為探究洗衣粉加酶后的洗滌效果，將一種無酶洗衣粉分成3等份，進行3組實驗。甲、乙兩組在洗衣粉中加入1種或2種酶，丙組不加酶，在不同溫度下清洗同種化纖布上的2種污漬，其他實驗條件均相同，下表為實驗記錄。請回答下列問題。水溫/℃1020304050組別甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血漬時間/min67668852518336347711126891167清除油漬時間/min93789587639182468575277769868(1)提高洗衣粉去污能力的方法有________。甲組在洗衣粉中加入了________。乙組在洗衣粉中加入了________。(2)甲、乙組洗滌效果的差異，說明酶的作用具有________________________________________________________________________。(3)如果甲、乙和丙3組均在水溫為80℃時洗滌同一種污漬，請比較這3組洗滌效果之間的差異并說明理由。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化學(xué)物質(zhì)包裹的，遇水后包裹層很快溶解，釋放出來的酶迅速發(fā)揮催化作用。請說明這是否運用了酶的固定化技術(shù)及其理由。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析本題考查酶的相關(guān)知識。通過表格比較容易得出：在10～50℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶的去污能力增強；加入酶的洗衣粉去污能力比未加酶的強。血漬中主要成分是蛋白質(zhì)，油漬中主要成分是脂肪。根據(jù)甲、乙兩組去除血漬和油漬的能力比較，能夠得出甲組加入了蛋白酶，乙組加入了蛋白酶和脂肪酶。甲、乙兩組洗滌效果的差異，說明酶具有專一性。酶在高溫條件下會變性失活，水溫為80℃時酶失活，因而3組實驗效果沒有差別。酶的固定化技術(shù)是要把酶固定在不溶于水的載體上，且固定化酶具有重復(fù)利用的特點。答案(1)加酶和適當(dāng)提高溫度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶(2)專一性(3)沒有差異，因為高溫使酶失活(4)未運用酶的固定化技術(shù)，因為酶未固定在不溶于水的載體上，也不能重復(fù)利用,固定化酶與固定化細胞eq\a\vs4\al(\x(高考地位：5年3考)\b\lc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(（江蘇卷，江蘇卷……）))))1．直接使用酶、固定化酶、固定化細胞的比較直接使用酶固定化酶固定化細胞酶的種數(shù)一種或幾種一種一系列酶常用載體高嶺土、皂土、硅膠、凝膠明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺制作方法化學(xué)結(jié)合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化是否需要營養(yǎng)物質(zhì)否否是催化反應(yīng)單一或多種單一一系列反應(yīng)底物各種物質(zhì)(大分子、小分子)各種物質(zhì)(大分子、小分子)小分子物質(zhì)缺點①對環(huán)境條件非常敏感，易失活；②難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量不利于催化一系列的酶促反應(yīng)反應(yīng)物不易與酶接近，尤其是大分子物質(zhì)，反應(yīng)效率下降優(yōu)點催化效率高、耗能低、低污染①既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；②可以反復(fù)利用成本低、操作容易2.制備固定化酵母細胞的實驗注意事項(1)酵母細胞的活化酵母細胞需要的活化時間較長，一般需要0.5～1h，需要提前做好準(zhǔn)備。此外，酵母細胞活化時體積會變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細胞的活化液溢出容器外。(2)海藻酸鈉溶液的濃度海藻酸鈉溶液的配制是固定化酵母細胞的關(guān)鍵，因為如果海藻酸鈉溶液濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數(shù)量少，都會影響實驗效果。(3)海藻酸鈉溶液配制注意事項對海藻酸鈉溶化時要小火或間斷加熱，避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊；將溶化后的海藻酸鈉先冷卻至室溫，再與酵母細胞混合，避免高溫殺死酵母細胞；固定化酵母細胞時，應(yīng)將海藻酸鈉酵母細胞的混合液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影響凝膠珠的形成。(4)CaCl2溶液的作用CaCl2溶液的作用是使海藻酸鈉膠體發(fā)生聚沉，形成凝膠珠。本部分內(nèi)容在江蘇高考中多有出現(xiàn)，有些省份不屬考試內(nèi)容，復(fù)習(xí)中多關(guān)注考試說明?！镜淅?】?固定化酶是從20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)?？蒲腥藛T用海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶，以研究固定化酶的相關(guān)性質(zhì)和最佳固定條件。酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量。圖甲、乙、丙為部分研究結(jié)果。下列有關(guān)敘述中，錯誤的是()。A．由甲圖可知，固定化酯酶比游離酯酶對溫度變化適應(yīng)性更強B．由乙圖可知，濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好C．由丙圖可知，固定化酯酶一般可重復(fù)使用3次，之后若繼續(xù)使用則酶活力明顯下降D．固定化酶的酶活力較高，主要原因是增加了酶與底物的接觸面積解析由甲圖可知，固定化酯酶比游離酯酶對溫度變化的適應(yīng)性更強；由乙圖可知，濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好；由丙圖可知，固定化酯酶一般可重復(fù)使用3次，之后若繼續(xù)使用則酶活力明顯下降；固定化酶的酶活力較高，主要原因是固定化酶的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。答案D【訓(xùn)練3】?某校學(xué)生嘗試用瓊脂作載體，用包埋法固定α-淀粉酶來探究固定化酶的催化效果。實驗結(jié)果見下表(假設(shè)加入試管中的固定化淀粉酶量與普通α-淀粉酶量相同)。實驗表明1號試管中淀粉未被水解，你認為最可能的原因是()。1號試管2號試管固定化淀粉酶√普通α-淀粉酶√淀粉溶液√√60℃保溫5分鐘，取出冷卻至室溫，滴加碘液現(xiàn)象變藍不變藍A.實驗中的溫度過高，導(dǎo)致固定化淀粉酶失去活性B．淀粉是大分子物質(zhì)，難以通過瓊脂與淀粉酶接觸C．水浴保溫時間過短，固定化淀粉酶未將淀粉水解D．實驗程序出現(xiàn)錯誤，試管中應(yīng)先加入碘液后保溫解析本題考查酶的固定化，意在考查考生的理解和應(yīng)用能力。由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物質(zhì)，它不能通過瓊脂與酶充分接觸，導(dǎo)致淀粉不能被水解而遇碘液呈現(xiàn)藍色。答案B1．(·江蘇卷)下列有關(guān)酶的制備和應(yīng)用的敘述，正確的是()。A．酶解法和吸水漲破法常用于制備微生物的胞內(nèi)酶B．透析、電泳和酸解等方法常用于酶的分離與純化C．棉織物不能使用添加纖維素酶的洗衣粉進行洗滌D．多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的核心層解析利用酶解法和吸水漲破法使細胞解體，用于制備胞內(nèi)酶；酶的純化和分離的方法有透析法、離心沉降法和電泳法；纖維素酶能去除棉紡織品表面浮毛，平整織物表面，故可用添加纖維素酶的洗衣粉洗滌棉織物；多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的最外層，保持其他酶在胃中不被破壞。答案A2．(·江蘇生物，25)圖1表示制備固定化酵母細胞的有關(guān)操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵的示意圖，下列敘述正確的是(多選)()。A．剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)迅速與活化的