1、专题专题4酶的研究与应用酶的研究与应用高频考点突破高频考点突破专专题题4酶酶的的研研究究与与应应用用基础自主梳理基础自主梳理命题视角剖析命题视角剖析即时达标训练即时达标训练基础自主梳理基础自主梳理一、酶的制备一、酶的制备1对于细胞内酶：用捣碎机、研磨器等机械将生对于细胞内酶：用捣碎机、研磨器等机械将生物组织细胞破碎，使酶从活细胞中释放出来，进物组织细胞破碎，使酶从活细胞中释放出来，进入细胞外的溶液中，经入细胞外的溶液中，经_、离心制备成、离心制备成_。2对于分泌到细胞外的酶：直接从分泌物或细胞对于分泌到细胞外的酶：直接从分泌物或细胞外的组织间隙中提取，提取过程中注意温度、外的组织间隙中提取，提
2、取过程中注意温度、_等多种环境因素对酶活性的影响。等多种环境因素对酶活性的影响。3酶活力测定的原理：通常以单位时间内，单位酶活力测定的原理：通常以单位时间内，单位体积中反应物的体积中反应物的_量量或产物的增加量来表示。或产物的增加量来表示。过滤过滤粗酶液粗酶液pH减少减少二、果胶酶二、果胶酶1作用：能够分解果胶为可溶性的半乳糖醛酸，作用：能够分解果胶为可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变得澄清。使浑浊的果汁变得澄清。2组成：并不特指某一种酶，而是分解组成：并不特指某一种酶，而是分解_的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶。胶分解酶和果胶
3、酯酶。3来源：植物、来源：植物、_、酵母菌和、酵母菌和_均能均能产生果胶酶。产生果胶酶。4应用：果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的应用：果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的_及胞间层，使榨取的果汁变得更容及胞间层，使榨取的果汁变得更容易易_和过滤。和过滤。果胶果胶霉菌霉菌细菌细菌细胞壁细胞壁澄清澄清三、加酶洗衣粉三、加酶洗衣粉1常用种类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤常用种类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，其中应用最广泛，效果最明显的是碱维素酶，其中应用最广泛，效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性性蛋白酶和碱性_。2去污机制去污机制(1)碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大
4、分子_水解成可溶性的水解成可溶性的_或小分子肽，或小分子肽，使污物从衣物上脱落。使污物从衣物上脱落。(2)脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能将大分子脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能将大分子_、淀粉和、淀粉和_水解为小分子物质。水解为小分子物质。3酶制剂特点：能够耐酸、耐碱、忍受酶制剂特点：能够耐酸、耐碱、忍受_和较高温度，并且通过特殊的化学和较高温度，并且通过特殊的化学物质将酶层层包裹，与洗衣粉其他成分隔离。物质将酶层层包裹，与洗衣粉其他成分隔离。脂肪酶脂肪酶蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸脂肪脂肪纤维素纤维素表面活性剂表面活性剂固定化酶反应柱：酶固定在一种固定化酶反应柱：酶固定在一种_载载体上，再将这些酶颗粒
5、装到柱内，柱子底端装体上，再将这些酶颗粒装到柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的上分布着许多小孔的_，酶颗粒无法通，酶颗粒无法通过小孔，而反应溶液却能自由出入。过小孔，而反应溶液却能自由出入。生产过程：将葡萄糖溶液从反应柱的生产过程：将葡萄糖溶液从反应柱的_注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱_流出。流出。反应柱优点：能连续使用半年，大大降低了反应柱优点：能连续使用半年，大大降低了_，提高了果糖的产量和质量。，提高了果糖的产量和质量。颗粒状颗粒状筛板筛板上端上端下端下端生产成本生产
6、成本2固定化细胞技术固定化细胞技术(1)概念：固定化酶和固定化细胞是利用物理或化概念：固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。学的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。(2)方法方法包埋法：将酶或细胞包埋在包埋法：将酶或细胞包埋在_的细微网的细微网格里。格里。化学结合法：将酶分子或细胞相互结合，或将化学结合法：将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到其结合到_上。上。物理吸附法：将酶吸附到载体表面。物理吸附法：将酶吸附到载体表面。(3)固定化细胞优点：与固定化酶相比，制备成本固定化细胞优点：与固定化酶相比，制备成本更低，操作更容易，酶的活性高且稳定。更低，操作更
7、容易，酶的活性高且稳定。(4)应用：固定化酵母细胞发酵、固定化乳糖酶制应用：固定化酵母细胞发酵、固定化乳糖酶制备乳糖等。备乳糖等。多孔载体多孔载体载体载体高频考点突破高频考点突破实验探究果胶酶活性影响因素及其用量实验探究果胶酶活性影响因素及其用量1实验原则：遵循单一变量原则、对照性原则，实验原则：遵循单一变量原则、对照性原则，严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。2实验原理：果胶酶受温度或实验原理：果胶酶受温度或pH的影响，在最的影响，在最适温度或适温度或pH时，活性最高，果肉的出汁率、果时，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。
8、汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。3设计实验设计实验(1)探究最适温度时，探究最适温度时，pH为无关变量，最好为无关变量，最好是最适是最适pH；探究最适；探究最适pH时，温度为无关变时，温度为无关变量，最好是最适温度。量，最好是最适温度。(2)探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、温度、pH等适宜条件下测出来的，如果无等适宜条件下测出来的，如果无关变量改变，最适用量也会发生变化。关变量改变，最适用量也会发生变化。【拓展深化拓展深化】果胶酶尽量使用纯酶制果胶酶尽量使用纯酶制剂，或不含抑制物的粗酶制剂。剂，或不含抑制物的粗酶制剂。如果随着酶用量增加，过滤
9、到的果汁体如果随着酶用量增加，过滤到的果汁体积也增加，这说明酶用量不足。积也增加，这说明酶用量不足。当酶用量增加到某个值后，增加酶用量，当酶用量增加到某个值后，增加酶用量，果汁体积不再变化，说明酶用量已经足够，果汁体积不再变化，说明酶用量已经足够，这个数值就是酶的最适用量。这个数值就是酶的最适用量。即时应用即时应用(随学随练，轻松夺冠随学随练，轻松夺冠)1关于探究果胶酶最适用量的实验，叙述错误的关于探究果胶酶最适用量的实验，叙述错误的是是()A配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液等量的该溶液B调节调节pH，使各组中的，使各组中的pH相同而
10、且处于适宜状相同而且处于适宜状态态C用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不同用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不同D在相同且适宜的温度条件下进行实验在相同且适宜的温度条件下进行实验答案：答案：C探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果探究不同种类的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酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。果。2实验变量实验变量(1)自变量：不同种类的加酶洗衣粉自变量：不同种类的加酶洗衣粉(2)无关变量
11、：其他条件相同且适宜无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、如温度、pH等等)(3)实验步骤实验步骤即时应用即时应用(随学随练，轻松夺冠随学随练，轻松夺冠)2某兴趣小组准备开展某兴趣小组准备开展“不同种类的加酶洗不同种类的加酶洗衣粉对同一污物的洗涤效果衣粉对同一污物的洗涤效果”的活动。下列说的活动。下列说法不正确的是法不正确的是()A该实验的原理是酶的专一性该实验的原理是酶的专一性B自变量是不同种类的加酶洗衣粉自变量是不同种类的加酶洗衣粉C水质、水量、水质、水量、pH均可看做无关变量均可看做无关变量D洗涤过程中水温只要保持相同即可洗涤过程中水温只要保持相同即可答案：答案：D直接使用酶、固定化酶、
12、固定化细胞三直接使用酶、固定化酶、固定化细胞三者的异同者的异同【易误警示易误警示】固定化细胞使用的都是活细固定化细胞使用的都是活细胞，在反应时需要适宜的生存条件；胞，在反应时需要适宜的生存条件；由于该由于该细胞保证了完整性，酶的环境改变较小，则对细胞保证了完整性，酶的环境改变较小，则对酶活性影响不大。酶活性影响不大。即时应用即时应用(随学随练，轻松夺冠随学随练，轻松夺冠)3(2009年高考江苏卷年高考江苏卷)下列关于固定化酶和固下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是定化细胞的叙述，正确的是()A固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显势明显B固定
13、化酶的应用中，要控制好固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶、温度和溶解氧解氧C利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件供适宜的营养条件D利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物只是作为反应底物解析：解析：选选A。固定化细胞可连续多步催化反应；。固定化细胞可连续多步催化反应；应用固定化酶需控制好温度和应用固定化酶需控制好温度和pH，不需控制溶，不需控制溶解氧；利用固定化酶降解有机磷农药，不需提解氧；利用固定化酶降解有机磷农药，不需提供营养；利用固定化酵母细胞发酵，糖类既作供营养；利用固定化
14、酵母细胞发酵，糖类既作为反应底物，又可作为酵母细胞生命活动的能为反应底物，又可作为酵母细胞生命活动的能源物质。源物质。命题视角剖析命题视角剖析紧扣教材重点紧扣教材重点探究洗衣粉的洗涤效果探究洗衣粉的洗涤效果 为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成种无酶洗衣粉分成3等份，进行等份，进行3组实验。甲、组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入乙组在洗衣粉中加入1种或种或2种酶，丙组不加酶，种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答
15、下列问题。答下列问题。(1)提高洗衣粉去污能力的方法有提高洗衣粉去污能力的方法有_。甲组在洗衣粉中加入了甲组在洗衣粉中加入了_，乙组，乙组在洗衣粉中加入了在洗衣粉中加入了_。(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、乙和丙如果甲、乙和丙3组均在水温为组均在水温为80 时洗涤同一时洗涤同一种污渍，请比较这种污渍，请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明组洗涤效果之间的差异并说明理由。理由。(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，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遇水后包裹层很快溶
16、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化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由。理由。【尝试解答尝试解答】(1)加酶和适当提高温度蛋加酶和适当提高温度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶白酶蛋白酶和脂肪酶(2)专一性专一性(3)没有差异，因为高温使酶失活。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。不溶于水的载体上，也不能重复利用。【解析解析】加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂，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。这些如碱性蛋白酶制剂和碱性脂肪酶制剂等
17、。这些酶制剂不仅可以有效地清除衣物上的污渍，而酶制剂不仅可以有效地清除衣物上的污渍，而且对人体没有毒害作用。并且这些酶制剂及其且对人体没有毒害作用。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。分解产物能够被微生物分解，不会污染环境。既是酶制剂，就具备酶的特性，需要适宜的温既是酶制剂，就具备酶的特性，需要适宜的温度和度和pH，具有专一性；温度过高时，酶变性失，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
18、实现连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。续化和自动化，更适应工业化生产的需要。洞察高考热点洞察高考热点固定化酶的应用固定化酶的应用关于固定化酶和固定化细胞技术的三种方法适用关于固定化酶和固定化细胞技术的三种方法适用范围不同，酶适合采用化学结合法和物理吸附法范围不同，酶适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，细胞多采用包埋法固定化，这是因为细固定化，细胞多采用包埋法固定化，这是因为细胞个大，而酶分子很小，个大的细胞难以被吸附胞个大，而酶分子很小，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。或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。(2010
19、年高考浙江卷年高考浙江卷)某同学进行苹某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。果汁制作实验，工艺如下图所示。请回答：请回答：(1)图中用图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是溶液浸泡苹果的目的是_。黑曲霉提取液中含有的。黑曲霉提取液中含有的_可可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过的石英砂通过_方式将酶固定化，酶被方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去_。(2)实验中，操作流程实验中，操作流程A和和B的先后顺序为的先后顺序为_。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流。在苹果汁澄清过程中，应关闭
20、的流速调节阀是速调节阀是_。要测定从固定化柱流出。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶，可取一定量的果汁的苹果汁中是否还有果胶，可取一定量的果汁与等量的与等量的_混合，如果出现混合，如果出现_现现象，说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完象，说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解，应将流速调全水解，应将流速调_。(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被实验，说明固定化酶可被_使用。使用。【尝试解答尝试解答】(1)消毒果胶酶吸附未被消毒果胶酶吸附
21、未被固定的酶等固定的酶等(2)AB阀阀1乙醇浑浊乙醇浑浊(沉淀沉淀)慢慢(3)重复重复【解析解析】(1)KMnO4有杀菌消毒的作用，可有杀菌消毒的作用，可将苹果表面的杂菌杀死。果汁中因含有果胶等将苹果表面的杂菌杀死。果汁中因含有果胶等而使苹果汁浑浊，用果胶酶处理可使果胶水解，而使苹果汁浑浊，用果胶酶处理可使果胶水解，使果汁澄清。固定化酶技术是将酶固定在固定使果汁澄清。固定化酶技术是将酶固定在固定化柱的载体上，固定化柱内填充的石英砂可以化柱的载体上，固定化柱内填充的石英砂可以起到很好的吸附作用。酶被固定后用蒸馏水冲起到很好的吸附作用。酶被固定后用蒸馏水冲洗是为了除去未被固定的酶。洗是为了除去未被
22、固定的酶。(2)具体操作时，先提取果胶酶，将果胶酶固具体操作时，先提取果胶酶，将果胶酶固定在固定化柱中，再将阀定在固定化柱中，再将阀2打开，使苹果汁打开，使苹果汁进入固定化柱，与酶接触，固定的果胶酶就进入固定化柱，与酶接触，固定的果胶酶就能将果汁中的果胶分解，而果胶酶不流失。能将果汁中的果胶分解，而果胶酶不流失。果胶中的果胶酸钙能与乙醇作用形成沉淀，果胶中的果胶酸钙能与乙醇作用形成沉淀，故可用乙醇鉴定果汁中的果胶，如有浑浊现故可用乙醇鉴定果汁中的果胶，如有浑浊现象，说明果汁中仍有果胶存在，此时应控制象，说明果汁中仍有果胶存在，此时应控制流速调节阀流速调节阀2的流量，调慢果汁流速。的流量，调慢果
23、汁流速。(3)酶酶被固定化后，便于与反应物和产物分离，可被固定化后，便于与反应物和产物分离，可重复利用，提高酶利用率。重复利用，提高酶利用率。突破易错疑点突破易错疑点忽略酵母细胞的固定化过程忽略酵母细胞的固定化过程(1)将海藻酸钠溶液冷却至室温后加入活化的酵母细将海藻酸钠溶液冷却至室温后加入活化的酵母细胞，充分搅拌使其混合均匀，转移至注射器中。胞，充分搅拌使其混合均匀，转移至注射器中。(2)以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加至配以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加至配制好的制好的CaCl2溶液中，形成凝胶珠，使其在溶液中溶液中，形成凝胶珠，使其在溶液中浸泡。浸泡。自我挑战自我挑战(201
24、1年江苏高三调研年江苏高三调研)酵母细胞固定化的酵母细胞固定化的实验中，下列实验操作与目的不相符的是实验中，下列实验操作与目的不相符的是()A干酵母加入蒸馏水搅拌均匀后，放置一段时间，干酵母加入蒸馏水搅拌均匀后，放置一段时间，使酵母细胞活化使酵母细胞活化B采用小火间断加热的方法，防止海藻酸钠发生采用小火间断加热的方法，防止海藻酸钠发生焦糊焦糊C将活化的酵母细胞加入海藻酸钠溶液，轻轻搅将活化的酵母细胞加入海藻酸钠溶液，轻轻搅拌，以免产生气泡拌，以免产生气泡D用注射器滴加溶液时要接近用注射器滴加溶液时要接近CaCl2溶液的液面，溶液的液面，防止凝胶珠出现防止凝胶珠出现“尾巴尾巴”【尝试解答尝试解答】_D_【解析解析】实验中，为了防止凝胶珠出现实验中，为了防止凝胶珠出现“尾尾巴巴”，注射器应离，注射器应离CaCl2溶液的液面远一些。溶液的液面远一些。
