第3讲　酶的应用.docx

第3讲　酶的应用 考纲要求 核心素养 1.酶活力测定的一般原理和方法 2．酶在食品制造和洗涤等方面的应用 3．制备和应用固相化酶 科学探究 通过理解实验测定酶活力、制备和应用固相化酶的方法。培养学生针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。 科学思维 通过分析培养基的成分及其作用，比较固定化酶和固定化细胞的异同，培养比较分析和分析综合的能力。 　　　　 　　　　　　　　　酶活力测定的一般原理和方法及酶在食品制造中应用 授课提示：对应学生用书第190页 [基础突破——抓基础，自主学习] 1．果胶酶的组成和作用 (1)组成：多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。 (2)作用：分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层。 2．酶的活性及其影响因素 (1)酶的活性：酶催化一定化学反应的能力。酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。 (2)影响酶活性的因素：温度、pH、酶的抑制剂等。 3．探究温度和pH对酶活性的影响 (1)实验原理 ①果胶酶活性受温度和pH的影响，处于最适温度或pH时，活性最高。 ②果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小呈正相关。 (2)实验结果：温度和pH在很大程度上对酶的空间结构会产生影响，过高或过低都会影响酶活性。 4．探究果胶酶的最适用量 配制不同浓度的果胶酶溶液和制备苹果泥→37_℃恒温水浴加热→将果胶酶溶液与苹果泥混合→37_℃恒温水浴中反应20 min左右→过滤果汁，测量果汁量并记录 [重难突破——攻重难，名师点拨] 1．果胶酶与纤维素酶的比较 种类 组成 作用 果胶酶 多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等 催化水解果胶成为可溶性半乳糖醛酸 纤维 素酶 C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶 纤维素纤维二糖葡萄糖 2.探究影响果汁产量的因素 (1)探究温度对酶活性的影响时，可以选用10 ℃作为温度梯度，设置的具体温度为10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃等，也可以根据酶的特点，尝试以5 ℃作为温度梯度。 (2)探究pH对酶活性的影响时，只需将温度梯度改为pH梯度，并在该酶的最适温度下进行。反应液中的pH可以用质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液或盐酸进行调节。 (3)探究酶的用量是建立在探究最适温度和pH对酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是酶的用量，其他因素都应保持相同。实验时可以配制不同浓度的酶溶液，也可以只配制一种浓度的酶溶液，然后使用不同的体积。需要注意的是，反应液的pH和温度必须相同，否则将影响实验结果的准确性。 3．确定果胶酶最适用量的方法 如果随酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值就是酶的最适用量。 [特别提醒]　 (1)酶活性不等同于酶促反应速度 同等条件下的酶促反应速度的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速度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、反应物的浓度可以影响反应速度，但不能影响酶的活性。 (2)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。 (3)探究×××酶的最适条件(温度、pH)及最适用量时都需设置一系列浓度梯度，且不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间构成了相互对照，通过相互对照可确定果胶酶的最适温度或最适pH。 [题型突破——练题型，夯基提能] 1．下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究的叙述，正确的是(　　) A．探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果 B．果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等 C．探究温度对果胶酶活性的影响时，温度、苹果泥、果胶酶用量及反应时间等都是变量 D．可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量 解析：探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶的成分；探究温度对果胶酶活性的影响实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。 答案：D 2．下列与酶的活性有关的说法不准确的是(　　) A．酶的活性从根本上说是由蛋白质结构决定的，不受外界条件的影响 B．酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力 C．酶的活性受温度、pH和酶抑制剂等因素的影响 D．酶活性高低与反应物浓度无关 解析：酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力，这种能力与蛋白质的结构有关，受温度、pH和酶抑制剂等因素的影响。 答案：A 3．下列关于果胶酶的叙述正确的是(　　) ①是具有分泌功能的细胞产生的　②凡是活细胞都能产生果胶酶　③果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸　④植物、霉菌、酵母菌和细菌均可能产生果胶酶　⑤果胶酶特指分解果胶的一种酶　⑥纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁　⑦组成果胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸 A．①②⑤ B．②③⑦ C．③④⑥ D．③④⑤ 解析：果胶酶并非分泌到细胞外的酶，并非所有的细胞均可产生果胶酶；果胶酶是一种复合酶，它包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶及果胶酯酶，是一类酶的总称。 答案：C 4．果粒生产在中国尚属起步阶段。果粒除了可直接食用外还可作为配料加入到酸奶、冰淇淋、果冻等食品中。果粒的硬度和形状直接影响着最终产品的质量。如酸奶用果粒必须符合以下质量标准：a果粒含量高；b相同的果粒分布和正确的黏稠度。但大部分果粒经高温处理或机械泵出后成型果粒量少，且果粒硬度不够，这势必会影响下一步的生产。果胶酶作为一种新型加工助剂，可将果粒的组织结构损坏程度减到最小，最大限度地提高成型果粒的含量。 根据以上内容回答下列问题。 (1)果胶酶是指_________________，包括_____________________________等。 (2)果胶酶作为一种果粒加工助剂，它能将果胶分解成可溶性的______________，由酶的________性可知，组成果粒的另一成分__________不会被分解。 (3)在果粒制作时按“2 mL酶/kg水果”的量加入酶制剂，加热至40～45 ℃，缓慢搅拌处理10～15 min。最后加热到90～92 ℃，再冷却罐装。在此过程中按“2 mL酶/kg水果”的量加入酶的意义在于__________________________________ ________________________________________；在40～45 ℃温度下搅拌处理的原因是________________；最后升温到90～92 ℃再冷却罐装的目的是________。 (4)果粒产品与果汁产品在成分上的主要区别在于______________________。 (5)如图甲表示温度对果胶酶活性的影响，如果纵坐标表示果粒的生成速率，横坐标表示温度，请在图乙中画出果粒生成速率的曲线图(所绘制的曲线大体符合事实即可)。 答案：(1)分解果胶的一类酶　多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶　(2)半乳糖醛酸　专一　纤维素 (3)控制好酶的用量，一方面使果胶酶充分利用，节约成本，另一方面不能多用，以免造成浪费　此温度下果胶酶活性最高　灭菌　(4)果粒产品中有纤维素，果汁中不含纤维素　(5)如图 　　　　　　　　　　　　　酶在洗涤产品等方面的应用 授课提示：对应学生用书第192页 [基础突破——抓基础，自主学习] 1．加酶洗衣粉常用酶的去污机理 种类 洗涤原理 洗涤的物质种类 蛋白酶 蛋白质小分子的肽＋氨基酸 血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢 脂肪酶 脂肪甘油＋脂肪酸 食品的油渍、人体皮脂、口红 淀粉酶 淀粉麦芽糖＋葡萄糖 来自面条、巧克力等的污垢 纤维 素酶 使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果 棉纺织品的表面浮毛 2.实验探究不同类型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 ①自变量：加酶洗衣粉。 ②无关变量：其他条件相同且适宜(如温度和pH等)。 (3)实验步骤和现象(以奶渍为例) [重难突破——攻重难，名师点拨] 实验变量的分析和控制 (1)影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量和种类，衣物的材料、大小及浸泡时间和洗涤时间等。 (2)在探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件实验中，水温是要研究的对象，实验自变量是水温；在探究加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果的实验中，实验自变量为洗衣粉的种类；在探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤效果的实验中，实验自变量为加酶洗衣粉的种类。在设计实验时，应遵循单一变量原则和对照原则等。 [特别提醒]　 (1)与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉洗涤效果更好，又由于不含磷元素，酶制剂进入无机环境中后可以被微生物分解，因此不会对环境造成污染。 (2)一般来说，丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤，是因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。 (3)酶的催化作用需要适宜的温度，用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时间，加快洗涤。 (4)人体皮肤细胞有蛋白质，如不彻底清洗双手，就会使手的皮肤受到腐蚀，而使人患过敏性皮炎、湿疹等。因此，应避免与这类洗衣粉长时间地接触。 (5)加酶洗衣粉的酶制剂不含肽酶，因为肽本身易溶于水。 [题型突破——练题型，夯基提能] 1．某同学探究温度对洗衣粉洗涤效果的影响，选择了10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃和70 ℃的温度梯度，在其他条件都一致的情况下，发现40 ℃时洗涤效果最好，由此可以得出(　　) A．40 ℃为该酶的最适温度 B．40 ℃不是该酶的最适温度 C．40 ℃酶活性最高 D．不能确定该酶最适温度 解析：该同学在其他条件都一致的情况下做实验，符合实验设计原则。由于本题设置的温度梯度过大，因而只能说在该条件下40 ℃时洗涤效果最好。至于最适温度，应围绕40 ℃再设置较小梯度差进一步测定。 答案：D 2．有人设计实验探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并优于普通洗衣粉。实验分为两组，一组衣物用加酶洗衣粉洗涤，一组衣物用普通洗衣粉洗涤。该实验设计缺少(　　) A．用加酶洗衣粉洗涤和适量普通洗衣粉洗涤的对照 B．既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照 C．用普通洗衣粉洗涤和少量加酶洗衣粉洗涤的对照 D．用少量普通洗衣粉洗涤和大量加酶洗衣粉洗涤的对照 解析：实验设计应分为三组，其中实验组有两组：一组用加酶洗衣粉，一组用普通洗衣粉；另外还应有一个空白对照组：既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤。 答案：B 3．对衣物洗涤的效果受________的影响。(　　) A．加酶洗衣粉酶制剂的类型 B．洗涤剂的用量 C．手洗还是机洗 D．包括以上各项因素在内的各种因素的综合影响 解析：酶制剂的类型、洗涤剂的用量、洗涤的方式(手洗还是机洗)、水质、衣物的材质等因素综合作用共同影响洗涤的效果。 答案：D 4．加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。请回答下列问题： (1)由曲线图推知，该实验的目的是________________________________。50 ℃时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约为________%。 (2)如表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的实验记录，请据表回答问题。 脸盆 编号 洗涤物 (等量) 洗涤 温度 洗衣粉 (等量) 水量 洗净所 需时间 1 油污布 45 ℃ 加酶 2 L 4 min 2 油污布 45 ℃ 普通 2 L 7 min 3 油污布 5 ℃ 加酶 2 L 9 min 4 油污布 5 ℃ 普通 2 L 8 min ①该实验设计体现了______________________原则。 ②若1号实验组洗净油污布所需时间接近7 min，最可能的原因是___________。 (3)下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有____________。 ①棉织品　②毛织品　③腈纶织品　④蚕丝织品 (4)根据以上实验结果，请写出能提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施：_______________________________________________________________(写出两项即可)。 解析：(1)由题图可知，实验中存在两个变量：温度与碱性蛋白酶含量，即实验探究的是温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响。在50 ℃时，洗衣粉的去污力在碱性蛋白酶含量为0.6%时达到最大。(2)由表中数据可知，1、3号为实验组，2、4号为对照组，1、2号与3、4号中只有是否加酶一个变量，因此该实验设计体现了对照原则和单一变量原则。若1号实验组洗净油污布所需时间接近7 min，最可能的原因是酶已经失活。(3)蛋白酶可分解蛋白质，故毛织品、蚕丝织品等以蛋白质为主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤。(4)用温水浸泡(提高酶的活性)，延长浸泡时间(增加酶的催化时间)，增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗涤效果。 答案：(1)探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响　0.6　(2)对照和单一变量　酶失活　(3)②④　(4)用温水浸泡；延长浸泡时间；增加洗衣粉的用量等 　　　　　　　　　　　　　制备和应用固相化酶 授课提示：对应学生用书第193页 [基础突破——抓基础，自主学习] 1．固定化酶 (1)应用原理：将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既易催化反应，又易于回收，可以重复使用。 (2)应用实例——高果糖浆生产 ①反应机理：葡萄糖果糖。 ②固定化酶反应柱：酶固定在一种颗粒状载体上，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筛板，酶颗粒无法通过小孔，而反应溶液却能自由出入。 ③生产过程：将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，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，从反应柱下端流出。 ④反应柱优点：能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。 2．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学的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。 (2)方法 ①包埋法：将酶或细胞包埋在多孔载体的细微网格里。 ②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。 ③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，制备成本更低，操作更容易，酶的活性高且稳定。 (4)应用：固定化酵母细胞发酵、固定化乳糖酶制备乳糖等。 3．酵母细胞的固定化及发酵程序 酵母细胞的活化→配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞→冲洗→发酵。 [重难突破——攻重难，名师点拨] 1．固定化酶和固定化细胞技术 (1)概念：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。 (2)方法及适用对象 一般来讲，酶更适合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，而个小的酶则易从包埋材料中漏出。 2．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞 制作方法 — 化学结合法固定化、物理吸附法固定化 包埋法固定化 是否需要 营养物质 否 否 是 催化反应 单一或多种 单一 一系列 (或多种) 反应底物 各种物质(大分子、小分子) 各种物质(大分子、小分子) 小分子物质 缺点 ①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高，影响产品质量 不利于催化一系列酶促反应 反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降 优点 催化效率高、耗能低、低污染 ①既能与反应物接触，又能与产物分离； ②可以重复利用　 成本低、操作容易 3.酵母细胞的固定化方法 [特别提醒]　 固定化实验中的易错总结 (1)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响 ①海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠。 ②浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。 (2)海藻酸钠溶液配制的注意事项 ①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。 ②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。 ③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。 [题型突破——练题型，夯基提能] 1．固定化细胞技术用到的载体不应具有的特点是(　　) A．能溶解于水 B．具有多孔性 C．不能被细胞分解利用 D．对细胞是无害的 解析：固定化细胞技术的载体对细胞具有固定作用，不应溶解于水，但应该具有多孔性，以满足反应物进入载体颗粒被细胞利用和加工的要求，以转化成符合生产需要的物质。固定细胞的载体也不应该被细胞分解利用，否则难以起到固定细胞的作用；对细胞应该是无害的，否则，细胞难以发挥应有的作用。 答案：A 2．在制备固定化酵母细胞的操作中，正确的是(　　) A．制备好海藻酸钠后，需立即将其与酵母细胞混合以防凝固 B．制备固定化酵母细胞的过程中应用注射器 C．以恒定的速度把混合液注射到硫酸钙溶液中 D．凝胶珠在溶液中应浸泡10分钟左右 解析：高温会使酵母菌死亡；固定化酵母细胞时需以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴到氯化钙溶液中，以形成凝胶珠；凝胶珠在溶液中应浸泡30分钟左右，以使凝胶珠强化，不易破碎。 答案：B 3．在20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞的技术。 (1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是___________________________________________________________________。与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是________________________。 (2)制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是________，使用了图中方法[　]________(填出编号与名称)。 (3)制作固定化酵母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和________溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是________________________________。 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，是包埋酵母菌的好材料。图①为化学结合法，图②为物理吸附法，图③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)酶既容易与反应物接触，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　③　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) [随堂巩固·达标检测]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 三级训练　提速提能　 授课提示：对应学生用书第194页 [练小题—提速度] 判断下列说法是否正确 1．固定化酶生物活性强，可长久使用。(×) 2．固定化酶可以反复利用，降低生产成本，提高产量和质量。(√) 3．果胶酶常用于果汁生产中，可提高出汁率和澄清度。(√) 4．固定化酶常采用化学结合法和包埋法。(×) 5．固定化细胞常采用包埋法。(√) [练真题—明方向] [命题分析]　 1．考查特点：全国卷对本部分内容考查主要以非选择题的形式考查，本专题的生物技术与人类生活密切相关，但近几年全国卷考查较少。从近年江苏卷试题来看，本专题侧重基本技术和基本原理的考查，涉及的重要考点是酵母细胞的固定化、加酶洗衣粉的应用等。 2．命题趋势：预计高考会以非选择题形式直接考查果胶酶在生产中的应用，探究加酶洗衣粉的洗涤效果等，固定化酶和固定化细胞的方法和两者比较、制备固定细胞的操作步骤及注意事项，用固定化酵母细胞进行发酵等。 1．(2018·高考江苏卷)下列关于酵母细胞固定化实验的叙述，正确的是(　　) A．用温水使海藻酸钠迅速溶解，待其冷却到室温后用于包埋细胞 B．进行包埋时，用于悬浮细胞的CaCl2溶液浓度要适宜 C．注射器(或滴管)出口应尽量贴近液面以保证凝胶珠成为球状 D．包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性 解析：在酵母细胞固定化实验中，应该用小火、间断加热的方式使海藻酸钠缓慢溶解，A错误；将混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，CaCl2的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠，B错误；注射器(或滴管)出口应与液面保持适当的距离，以保证凝胶珠成为球状，C错误；包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性，D正确。 答案：D 2．(2018·高考江苏卷)下列关于加酶洗衣粉的叙述，正确的是(　　) A．洗衣粉中添加的酶通常是由微生物发酵生产而来 B．洗衣粉中的蛋白酶通常会将添加的其他酶迅速分解 C．在50 ℃热水中用加酶洗衣粉洗衣时，其中的酶会迅速失活 D．加酶洗衣粉受潮后重新晾干保存，不会影响其中酶的活性 解析：加酶洗衣粉中加入的酶多是微生物发酵产生的，其本质与生物体内的酶无明显差异，A正确；洗衣粉中的蛋白酶通常不会将添加的其他酶迅速分解，这是因为加酶洗衣粉中的酶经过了特殊的化学物质的包裹，使之与其他成分隔离，这些酶在遇水后，包裹层分解，酶才能发挥作用，B错误；加酶洗衣粉的pH值一般不大于10，在水温45～60℃时，能充分发挥洗涤作用，因此在50℃热水中用加酶洗衣粉洗衣时，其中的酶不会失活，C错误；加酶洗衣粉受潮后重新晾干保存，会导致其中酶的活性降低，D错误。 答案：A 3．(2017·高考江苏卷)固定化单宁酶应用于茶饮料加工，可消除其中的苦涩味。下列有关叙述正确的是(　　) A．在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白 B．化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小 C．温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性 D．酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分 解析：透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜，而大分子物质不能通过半透膜的性质，达到分离目的的，蛋白质分子是大分子物质，所以透析法不能去除杂蛋白，A项错误；吸附法处理单宁酶不会影响其活性，而化学结合法会影响酶的结构，肯定会影响其活性，B项错误；温度、pH过高或过低都会影响酶的活性，重金属离子会破坏蛋白质分子的空间结构从而影响单宁酶的活性，C项正确；酶的高效性指的是酶能显著降低化学反应所需的活化能从而加快反应速率，和单宁酶是否会降解茶饮料中的有益成分无关，D项错误。 答案：C [填网络—串线索] 填充：①温度、pH等　②单一变量原则　③可反复使用，降低成本　④包埋法 [课时作业·知能提升]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 单独成册　 单独成册：对应学生用书第314页 1．某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验材料及用具齐全。 (1)酵母细胞的固定采用的方法是________。 (2)请完善该实验小组的同学在制备固定化酵母细胞过程的步骤： ①配制氯化钙溶液时应用蒸馏水。 ②海藻酸钠溶液应用________加热。 ③海藻酸钠溶液必须________才能加入酵母细胞。 ④注射器中的海藻酸钠和酵母细胞的混合物应滴入________中形成________。 (3)该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵。 ①为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，实验过程中，一定要在________条件下进行。 ②加入反应液后的操作是关闭________________。 ③装置的长导管起到什么作用？_______________________________________________________________ _______________________________________________________________。 解析：由于细胞过大，难以被吸附或结合，因此多采用包埋法进行固定化。操作过程中，必须等海藻酸钠溶液冷却后才能将其与酵母细胞混合，否则酵母细胞会在高温下死亡。酵母菌利用葡萄糖的发酵过程中会产生CO2，为减小装置中的压力，应及时将其排出。 答案：(1)包埋法　(2)②小火或间断　③冷却至室温　④氯化钙溶液　凝胶珠　(3)①无菌　②活塞1和活塞2 ③释放CO2，减小反应柱内压力并可防止其他微生物污染 2．食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知： (1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图可知，__________________________更适宜作为食品添加剂，理由是________________________________________________________________________。 蛋白酶的活力可用______________________的量来表示。 (2)该蛋白酶的提取工艺流程如图： 兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06 mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。 解析：(1)由图可知，木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化，所以可以作为食品添加剂。酶的活力可用单位时间内、单位体积中底物的减少量(或产物的增加量)来表示。(2)由题中信息可知酶保护剂的适宜浓度范围和提取液pH的适宜范围，故实验的自变量是酶保护剂的浓度和提取液的pH，需在适宜范围内确定较小的梯度进行实验。实验结果记录表要包含自变量酶保护剂的浓度和提取液的pH以及因变量底物的减少量(或产物的产生量)。 答案：(1)木瓜蛋白酶　木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化　单位时间内、单位体积中底物减少(或产物增加)　(2)课题名称：探究酶保护剂的浓度和提取液的pH的最佳组合 3.为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，实验记录如表所示。请回答下列问题。 水温/℃ 10 20 30 40 50 组别 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 清除血渍 时间/min 67 66 88 52 51 83 36 34 77 11 12 68 9 11 67 清除油渍 时间/min 93 78 95 87 63 91 82 46 85 75 27 77 69 8 68 (1)提高洗衣粉去污能力的方法有__________________，甲组在洗衣粉中加入了____________，乙组在洗衣粉中加入了______________________。 (2)甲、乙两组洗涤效果的差异，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：_______________________________________________________________ _______________________________________________________________。 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。 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 4．某实验小组进行固定化酵母细胞的制备，并开展游离酵母和固定化酵母发酵产酒酒精度的比较。请回答下列问题： 产酒酒精度的比较 时间/d 游离酵母 固定化酵母 0 0 0 2 1.0 2.5 4 2.1 4.2 6 3.2 5.0 8 3.9 5.4 10 4.3 6.0 12 4.6 6.4 (1)制作凝胶珠的具体实验步骤是：酵母细胞的活化→________________________________________→配制海藻酸钠溶液→_____________________________________→固定化酵母细胞。 (2)影响实验成败的关键步骤是________________________________ _______________________________。 (3)图中钙离子的作用是使胶体聚沉，海藻酸盐起________________的作用。 (4)该小组将制备好的固定化酵母与游离酵母分别放在一定的条件下发酵，定时记录发酵液中酒精度的变化。 ①实验过程中的“在一定的条件下发酵”的条件是______________________________，要求条件相同是为了确保__________。 ②由表可知，固定化酵母和游离酵母发酵都能产生酒精，但固定化酵母在发酵前期的延迟期的时间比游离酵母发酵前期的延迟期的时间要________。 解析：由表可知，在12 d的发酵时间里，固定化酵母发酵产酒酒精度从0度到6.4度，游离酵母发酵产酒酒精度从0度到4.6度，而且固定化酵母发酵产酒酒精度在第4天即达到4.2度，表明其延迟期短。 答案：(1)配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合　(2)配制海藻酸钠溶液　(3)包埋酵母细胞(或载体)　(4)①适宜的温度、pH等　单一变量　②短