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1、走向高考走向高考 生物生物路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 高考总复习高考总复习生物技术实践生物技术实践选修一选修一第三讲酶的研究与应用第三讲酶的研究与应用选修一选修一基基 础础 回回 顾顾2考考 点点 突突 破破3课课 时时 作作 业业4考考 纲纲 要要 求求1考考 纲纲 要要 求求1酶的存在与简单制作方法()。2酶活力测定的一般原理和方法()。3酶在食品制造和洗涤等方面的作用()。4制备和应用固定化酶()。基基 础础 回回 顾顾果胶酯酶果胶酯酶一类酶一类酶半乳糖醛酸半乳糖醛酸 植物细胞壁和胞间层植物细胞壁和胞间层澄清澄清 2酶的活性与影响酶活性的因素(
2、1)酶的活性：指酶催化一定化学反应的能力，可用_来表示。(2)影响酶活性的因素：温度、pH和_等。反应速度反应速度酶的抑制剂酶的抑制剂3探究温度和pH对酶活性的影响(1)实验原理果胶酶活性受温度和pH的影响，处于最适温度和最适pH时，活性_。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小呈_。(2)实验结果：温度和pH在很大程度上对酶的_会产生影响，过高或过低都会影响酶活性。最高最高正相关正相关空间结构空间结构增加增加不变不变酶的用量酶的用量出汁率出汁率果汁的澄清度果汁的澄清度 (3)实验结果榨出的果汁量与果胶酶用量的关系(或反应速率与酶用量的关系)画出坐标曲线。答案：酶制剂酶制剂表面活性剂表面活
3、性剂蛋白质蛋白质多肽多肽甘油甘油脂肪酸脂肪酸淀粉淀粉纤维纤维2探究不同加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果(1)实验原理：酶的催化作用具有_，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类_，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。(2)实验变量自变量：_种类。无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。专一性专一性 较多较多加酶洗衣粉加酶洗衣粉(3)实验步骤(4)实验结论：复合酶洗衣粉的洗涤效果比单一加酶洗衣粉洗涤效果好。步骤步骤烧杯编号烧杯编号注入自来水注入自来水500 mL500 mL500 mL加入物质加入物质(等量等量) )_奶渍布奶渍布奶渍布奶渍布控制水温控制水温37 37_加入洗衣粉加入
4、洗衣粉(等量等量) )蛋白酶蛋白酶洗衣粉洗衣粉复合酶复合酶洗衣粉洗衣粉脂肪酶脂肪酶洗衣粉洗衣粉用玻璃棒搅拌用玻璃棒搅拌5 min5 min5 min观察实验现象观察实验现象颜色浅颜色浅_颜色浅颜色浅奶渍布奶渍布37已消失已消失 载体载体回收回收 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶果糖果糖酶颗粒酶颗粒酶颗粒酶颗粒反应溶液反应溶液2固定化细胞技术(1)概念：是利用_或_的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。(2)常用方法(连线)物理物理化学化学蒸馏水蒸馏水活化活化冷却冷却 CaCl2溶液溶液30 minCaCl2溶液溶液10%的葡萄糖的葡萄糖气泡气泡酒酒 人体为什么不能从食物纤维中获得能量？提示人体内缺乏
5、消化纤维素的纤维素酶和果胶酶，所以人体不能从食物纤维中获得能量。答案A解析理解实验过程中的对照性原则是解题关键。比较加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果，设计对照实验时，应该用蛋白酶洗衣粉和普通洗衣粉进行对照。答案B解析理解实验过程中控制无关变量应该适宜并相同是解题关键。根据实验设计的对照原则和单因子变量原则，水温是本研究的自变量，要有温度梯度，各组实验温度不能相同，其他的无关变量要保持适宜且相同。该实验用的布料大小、水量要适中，不是布料越大、水量越多实验效果越好。答案B解析由于温度会影响酶的活性，所以不能先用热水溶解洗衣粉，A项错误；该实验的目的是探究两种洗衣粉的洗涤效果，所以观察指标是相同洗涤
6、时间内污渍的残留程度，B项正确；酶具有适宜的pH值，在适宜的pH下，加酶洗衣粉的洗涤效果高于普通洗衣粉，但高于或低于适宜pH时结果相反，C项错误；酶具有专一性，所以衣物质地和洗衣粉的用量都会影响实验结果，D项错误。考考 点点 突突 破破1果胶酶与纤维素酶的比较酶在果汁生产和洗涤方面的应用酶在果汁生产和洗涤方面的应用种类种类组成组成作用作用果胶酶果胶酶 多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶酶和果胶酯酶 分解果胶为可溶性的半分解果胶为可溶性的半乳糖醛酸乳糖醛酸纤维纤维素酶素酶 C1酶、酶、CX酶、酶、葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶纤维素纤维素 C1酶酶 CX酶酶纤维二糖纤维二糖
7、葡萄糖葡萄糖 苷酶苷酶葡萄糖葡萄糖2探究影响果胶酶活性的因素(1)实验原则：对照原则、单一变量原则，严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。(2)实验原理：果胶酶活性受温度、pH和酶活性抑制剂的影响。在最适温度和最适pH时，酶的活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。(3)设计实验：探究最适温度时，pH为无关变量，最好是最适pH；探究最适pH时，温度为无关变量，最好是最适温度。3探究果胶酶的用量(1)本实验中要严格控制温度、pH、反应时间和底物用量等无关变量对实验的影响。(2)实验设计：探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH等最适宜条件下测出来的。(3)实验分析如
8、果随着酶浓度的增加，过滤得到的果汁体积也增加，说明酶量不足。当酶浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值即为酶的最适用量。4探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果(1)实验原理：酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。(2)实验变量的控制自变量：加酶洗衣粉(酶种类)。无关变量：其他条件(如温度、pH等)相同且适宜。(3)实验步骤(4)实验结论复合酶洗衣粉的洗涤效果比单一加酶洗衣粉洗涤效果好。步骤步骤烧杯编号烧杯编号注入自来水注入自来水500 mL500 mL500 mL加入物质加
9、入物质(等量等量) )奶渍布奶渍布奶渍布奶渍布奶渍布奶渍布控制水温控制水温373737加入洗衣粉加入洗衣粉(等量等量) )蛋白酶蛋白酶洗衣粉洗衣粉复合酶复合酶洗衣粉洗衣粉脂肪酶脂肪酶洗衣粉洗衣粉用玻璃棒搅拌用玻璃棒搅拌 5 min5 min5 min观察实验现象观察实验现象颜色浅颜色浅已消失已消失颜色浅颜色浅高考警示(1)在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，确保实验结果的可靠性。(2)同等条件下的酶促反应速率的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速率仍然是两个完全不同的概念，其影响因素也不完全相同，如酶的浓度、反应物的浓度可以
10、影响酶促反应速率，但不能影响酶的活性。解析果胶酶是一种复合酶。答案C实际生活中，用加酶洗衣粉的水温在2535之间较适宜温度过高或过低均不宜用加酶洗衣粉使用加酶洗衣粉时应注意衣服的承受能力ABC D解析依据加酶洗衣粉特点分析回答。答案B技巧点拨有关加酶洗衣粉的三点提醒(1)比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中，实验变量为洗涤剂，设计时应遵循单一变量原则、对照性原则，有效地控制其他变量，如水的用量、污物的量、实验用布的质地大小、两种洗衣粉的用量、搅拌及洗涤时间等。(2)探究加酶洗衣粉最适温度的实验中，根据实际生活中的情况，温度梯度可进一步设置为20、25、30、35、40、45、50、55
11、，若测出40时洗涤效果较好，应设置更细的实验组，如35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45，直至测出具体的最适温度。(3)在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果的条件，如最适温度、pH，还要考虑衣物的承受能力，如蛋白酶洗衣粉不能洗涤丝绸类衣物；也要考虑洗涤成本问题；因为污渍的成分比较复杂，一般选择复合加酶洗衣粉，以减少用量。1固定化酶和固定化细胞技术(1)将酶或细胞固定化的方法包埋法：将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中。化学结合法：将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上。固定化酶与固定化细胞技术固定化酶与固定化细胞技术物理吸附法：将酶分子吸附在载体的表面上。一
12、般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。(2)固定化细胞常用的载体材料常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。2直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞酶的种数酶的种数一种或几种一种或几种一种一种一系列酶一系列酶制作方法制作方法化学结合固定化、物化学结合固定化、物理吸附固定化理吸附固定化包埋法固定化包埋法固定化是否需要是否需要营养物质营养物质 否否 否否 是是反应底物反应底物各种物质各种物质(大分子、大分子、小分子小分
13、子) )各种物质各种物质(大分子、大分子、小分子小分子) )小分子物质小分子物质直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞缺点缺点对环境条件非常敏感，对环境条件非常敏感，易失活易失活难回收，成本高，影难回收，成本高，影响产品质量响产品质量不利于催化一系列的不利于催化一系列的酶促反应酶促反应反应物不易与酶接触，反应物不易与酶接触，尤其是大分子物质，尤其是大分子物质，反应效率下降反应效率下降优点优点催化效率高、耗能低、催化效率高、耗能低、低污染低污染既能与反应物接触，既能与反应物接触，又能与产物分离又能与产物分离可以反复利用可以反复利用成本低、操作容易成本低、操作容易实例实例果胶酶果
14、胶酶固定化葡萄糖异构酶固定化葡萄糖异构酶固定化酵母细胞固定化酵母细胞高考警示固定化实验中的易错点总结(1)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠。浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。(2)海藻酸钠溶液配制注意事项海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊。将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞。固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。A刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液B图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用
15、是使海藻酸钠形成凝胶珠C图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触D图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中解析溶化的海藻酸钠应冷却至室温后与活化的酵母菌混合，A项错误。海藻酸钠与酵母菌混合液应滴入CaCl2溶液中，以制备凝胶珠；凝胶珠用蒸馏水冲洗23次后，可转移到发酵装置中；搅拌可使酵母菌与培养液充分接触，有利于发酵的顺利进行，故B、C、D三个选项正确。答案A解析将酶固定化后，可使酶在催化反应之后不随产物流走，可以反复利用；将细胞固定化后，可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定。海藻酸钠一般不能参与化学反应，同时，在高温下容易溶化，温度降低时又形成多孔性固体颗粒，是包埋酵
16、母菌的好材料。图为化学结合法，图为吸附法，图为包埋法。凝胶珠是高温下溶化的海藻酸钠与酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸钠浓度过高或制凝胶珠时离液面太近，可能形成片状或长条形，而不是圆形的凝胶珠。答案(1)酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用多酶系统(或一系列酶、多种酶)(2)海藻酸钠包埋法(3)CaCl2海藻酸钠溶液浓度过高(或针筒口离液面过近，高度不够)思维导图要点强记1果胶酶在果汁生产中的作用：(1)果胶酶的组分：果胶酶是催化果胶分解的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。(2)酶活性的影响因素：影响酶活性的因素：温度、pH和酶
17、的抑制剂等。影响酶促反应速度的因素：酶的活性、底物的浓度和酶的用量等。2影响加酶洗衣粉的洗涤效果的因素：温度、酸碱度和表面活性剂等。3酶的固定化：(1)酶的固定化技术的优点：主要解决了酶的回收利用问题。(2)常用的方法：物理吸附法、化学结合法和包埋法等。答案C解析用玻璃棒搅拌加酶的果泥的时间属于无关变量，各组必须保持相同。答案A解析加酶洗衣粉中的酶是完全游离状态的，不是固定化酶，A错误；温度影响酶的活性，不同温度必将影响加酶洗衣粉的洗涤效果，B正确；普通洗衣粉中含磷相对较多，含磷的污水排放到水体中，可导致水体的富营养化而污染水体，而加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷
18、无磷的方向发展，减少对环境的污染，C正确；加酶洗衣粉中纤维素酶的作用主要是使纤维素的结构变得蓬松，从而使得渗入纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉接触，最终达到更好的去污效果，D正确。答案B解析制作固定化酶的目的：一是能够顺利从发酵产物中把酶分离出来；二是使酶反复利用。从题目中看出，选项B是正确的。水温水温/1020304050组别组别甲甲乙乙丙丙甲甲乙乙丙丙甲甲乙乙丙丙甲甲乙乙丙丙甲甲乙乙丙丙清除血清除血渍渍时间时间/min67668852518336347711126891167清除油清除油渍渍时间时间/min93789587639182468575277769868(1)提高洗衣粉去污能力的
19、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用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，也不能重复利用解析加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂，如碱性蛋白酶制剂和碱性脂肪酶制剂等。这些
20、酶制剂不仅可以有效地清除衣物上的污渍，而且对人们没有毒害作用，并且这些酶制剂及其分解产物能够被微生物分解，不会污染环境。既然是酶制剂，就具备酶的特性，需要适宜的温度和pH，具有专一性；温度过高时，酶变性失活，三者几乎没有差别；固定化后的酶在保持原有催化活性的同时，又可以同一般催化剂一样能回收和反复使用，可在生产工艺上实现连续化和自动化，更适应工业化生产的需要。(1)某实验小组利用海藻酸钠制备固定化酵母细胞，应使用图甲中方法_(填出号码及名称)。而制备固定化酶不宜用此方法，原因是_。部分同学实验制得的凝胶珠如图乙，其原因可能有_ _、_等。(2)某实验小组用图丙所示的装置来进行葡萄糖发酵。a是_
21、，b是_。从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是_。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。装置中长导管的作用是_。答案(1)包埋法酶分子很小，容易从包埋材料中漏出海藻酸钠浓度过高注射器中的溶液推进速度过快(或针筒口离CaCl2液面距离过近，高度不够)(2)固定化酵母反应柱葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡无菌释放CO2并防止空气中的杂菌进入反应柱解析酶的固定化适宜用化学结合法、物理吸附法；酵母细胞的固定化适宜用包埋法。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高或注射器中的溶液推进速度过快(或针筒口离CaCl2液面距离过近，高度不够)。课课 时时 作作 业业
