江苏专用版高考生物总复习第36讲酶的应用技术教案选修1Word文档格式.docx
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纤维素酶
使纤维的结构变得蓬松
棉纺品的表面浮毛
（3）对加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法
①判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：
可在洗涤后比较污物的残留状况，如已消失、颜色变浅、面积缩小等。
②加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法：
实验设计遵循的原则是对照原则和单一变量原则，其变量分析如下表。
实验
自变量
因变量
无关变量
探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果
洗衣粉种类（普通和加酶）
洗涤效果
水的用量，污物的量，实验用布的质地与大小，不同洗衣粉的用量，搅拌、洗涤时间等
探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果
加酶洗衣粉中酶的种类
探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
温度
（1）使用加酶洗衣粉时宜用开水、温水还是凉水浸泡？
提示 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。
（2）（教材P48“练习·
2”解答）某同学打算用丝绸作实验材料探讨含蛋白酶洗衣粉的洗涤效果，合适吗？
为什么？
提示 不合适。
因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣物。
1.（2017·
江苏卷，12）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 单宁酶纯化需用电泳法去除杂蛋白，A错误；
吸附法对单宁酶活性影响更小，B错误；
温度、pH和重金属离子都能影响酶的空间结构进而影响酶的活性，C正确；
固定化单宁酶会不会降解茶饮料中的有益成分与酶的专一性有关，酶的高效性与酶的催化效率有关，D错误。
答案 C
2.（多选）（2016·
江苏卷，21）为了使牛仔裤呈现“穿旧”效果，在工业洗衣机中用酶洗代替传统的浮石擦洗，是目前重要的生产手段（工艺流程见下图）。
下列叙述中错误的是（ ）
A.纤维素酶在仿旧中的作用机理与其在洗衣粉中去污的机理相似
B.在上述工艺中，为重复使用纤维素酶，可选用适当的包埋剂固定化酶
C.在上述工艺中，通过调节温度、酸碱度、处理时间可控制仿旧颜色的深浅
D.纤维素酶催化葡萄糖残基间磷酸二酯键的水解分解纤维素
解析 在仿旧和去污中，纤维素酶均作用于衣物，二者作用相似，A正确；
由于纤维素酶较小，不能用包埋法固定化酶，B错误；
改变温度、酸碱度和处理时间会影响酶作用的结果，控制仿旧颜色的深浅，C正确；
纤维素酶催化葡萄糖残基之间的糖苷键水解分解纤维素，D错误。
答案 BD
考点二 固定化酶和固定化细胞
1.固定化酶和固定化细胞
（1）固定化酶
①形成：
将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
②特性：
与游离酶相比较，稳定性好，与底物和产物容易分离，易于控制，能反复多次使用；
便于运输和贮存，有利于自动化生产。
（2）固定化细胞：
是指固定在一定空间范围内的、能够进行生命活动并且可以反复使用的活细胞，又叫做固定化活细胞或固定化增殖细胞。
（3）固定技术
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（连线）
提示 A—b—Ⅰ B—a—Ⅱ C—c—Ⅲ
③适用对象
一般来讲，酶更适合采用化学结合法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.制备固定化酵母细胞及用固定化酵母细胞发酵
江苏卷，20）下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是（ ）
A.活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状
B.配制CaCl2溶液时，需要边小火加热边搅拌
C.将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出
D.海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状
解析 干酵母缺水处于休眠状态，需要加入蒸馏水混合并搅拌成糊状中使其活化，A正确；
配制CaCl2溶液时，直接取无水CaCl2加入蒸馏水，使其充分溶解即可，B错误；
将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时，凝胶珠成形后需要在CaCl2溶液中浸泡30min后取出，C错误；
海藻酸钠溶液浓度过低时凝胶珠呈白色，过高时凝胶珠不易成形，D错误。
答案 A
2.（2015·
江苏卷，11）下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是（ ）
A.固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用
B.溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素
C.固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物
D.凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合
解析 A项，固定化酶制作的目的是能够顺利从发酵产物中把酶分离出来，能够使酶反复使用；
B项，溶解氧交换受阻会影响细胞呼吸，是固定化细胞应用的重要限制因素；
C项，固定化细胞常用于生产能分泌到细胞外的产物如固定化酵母细胞用于生产酒精；
D项，将细胞包埋在多孔载体内部而制成固定化细胞，细胞并不与凝胶通过共价键结合。
答案 B
随堂·
真题&
预测
1.（2018·
高考江苏卷，21）（多选）下列关于加酶洗衣粉的叙述，错误的是（ ）
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 加酶洗衣粉中的酶是科学家通过基因工程生产的，即利用转基因技术、微生物发酵技术生产的，A正确；
加酶洗衣粉中的酶通过特殊的化学物质层层包裹，与洗衣粉的其他成分隔离，所以洗衣粉中的蛋白酶不会将其他的酶迅速分解，B错误；
加酶洗衣粉中的酶是科学家通过基因工程生产的能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度的酶，故在50℃热水中酶不会迅速失活，C错误；
加酶洗衣粉中的酶通过特殊的化学物质包裹，这些隔离层遇到水后，就会很快溶解，包裹在其中的酶就能迅速发挥催化作用，所以加酶洗衣粉受潮后，其中酶的活性会受到影响，D错误。
答案 BCD
2.（2018·
高考江苏卷，14）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 海藻酸钠溶解时要先加水，之后小火间断加热并不断搅拌，完全溶化后用蒸馏水定容，冷却至室温后，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再固定，A错误；
包埋时氯化钙溶液的作用是使胶体聚沉，B错误；
滴加溶液时注射器或滴管不能贴近液面，否则凝胶珠会呈蝌蚪状，C错误；
制作成功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
3.（2020·
高考预测）（多选）科研人员比较了单独固定云微藻和混合固定云微藻、芽孢杆菌后云微藻的增殖变化，结果如下图。
相关叙述正确的是（ ）
A.实验中单独固定和混合固定通常采用包埋法
B.可采用稀释涂布平板法对云微藻和芽孢杆菌计数
C.实验时间内固定后的云微藻数量均呈“J”型增长
D.混合固定时云微藻增殖快，与芽孢杆菌提供CO2有关
解析 细胞固定通常采用包埋法，A正确；
细胞已固定，可直接用显微镜观察计数，不宜用稀释涂布平板法，B错误；
有限环境中云微藻数量呈“S”型增长，C错误；
混合固定时云微藻增殖快，与芽孢杆菌提供CO2有关，D正确。
答案 AD
课后·
分层训练
（时间：
35分钟）
南京、盐城一模）下列有关酶的应用及固定化技术的叙述，错误的是（ ）
A.溶解氧不会影响固定化酶的活性
B.固定化酶和固定化细胞都可以被重复利用
C.使用加酶洗衣粉时，浸泡时间不足会影响洗涤效果
D.用海藻酸钠固定酵母细胞时，海藻酸钠溶液浓度越高，效果越好
解析 酶是催化剂，只需要适宜的反应条件，溶解氧不会影响固定化酶的活性；
固定化技术使酶和细胞可以重复利用；
使用加酶洗衣粉时，浸泡时间不足导致酶与底物作用时间短，影响洗涤效果；
用海藻酸钠固定酵母细胞时，海藻酸钠溶液浓度过高，会使凝胶珠不易成形，浓度过低会使凝胶珠颜色过浅，呈白色，包埋的酵母细胞数量少。
无锡一模）下列关于酶技术应用的叙述，正确的是（ ）
A.用包埋法将果胶酶固定化后，其活性明显增强
B.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用
C.较长时间保持酶活性，各种酶制剂都应保存在低温的条件下
D.加酶洗衣粉中加入表面活性剂，其目的是促进酶的活性
解析 包埋法固定化的果胶酶，可以重复使用，易与产物分离，但不会明显增强酶活性；
尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶、过氧化氢酶和无色物质，但不可以反复使用；
加酶洗衣粉中加入表面活性剂会影响酶的活性。
3.（2018·
南京、盐城、连云港二模）下列关于生物技术应用的叙述，正确的是（ ）
A.从酶的固定方式看，物理吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B.作为消化酶使用时，蛋白酶制剂只能以注射的方式给药
C.加酶洗衣粉中酶制剂可以被重复利用提高了酶的利用率
D.将海藻酸钠凝胶珠用自来水冲洗，可洗去多余的CaCl2和杂菌
解析 作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服的方式给药；
加酶洗衣粉中酶制剂不能重复利用；
将海藻酸钠凝胶珠用无菌水（蒸馏水）冲洗，可洗去多余的CaCl2和杂菌。
4.（2018·
通、泰、扬、徐、淮、宿二模）下面是研究人员以复合酶制剂为材料进行研究的结果，相关叙述错误的是（ ）
温度/℃
20
30
40
45
50
60
不加酶去污力/%
15
18
21
21.5
22
加酶去污力/%
48
37
A.本研究的主要目的是探究温度对复合酶制剂去污力的影响
B.实验所用污布上污染物种类、污染程度等均会影响实验结果
C.实验结果表明，加复合酶制剂后的洗涤温度以40～50℃为宜
D.当温度高于60℃时，加入的复合酶制剂会失去催化活性
解析 当温度高于60℃时，复合酶制剂活性有所下降，但没有失去催化活性。
5.（2018·
盐城三模）为了更合理地使用某品牌加酶洗衣粉，某兴趣小组在不同温度下测定了该品牌洗衣粉去除不同污渍所需的时间，其实验结果如图所示。
A.该实验的自变量是温度
B.该品牌洗衣粉中添加了蛋白酶、脂肪酶、蓝墨水酶
C.不同实验组的污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式应相同
D.实验结果表明，该品牌洗衣粉对蓝墨水的去污效果最好
解析 由图可知，该实验的自变量是温度和污渍的种类；
由图可知，该品牌洗衣粉去除植物油和奶渍所需时间较短，说明其对植物油和奶渍的去污效果最好，所以其中添加了蛋白酶和脂肪酶；
不同实验组的污渍含量、洗衣粉用量和洗涤方式是无关变量，应该保持相同且适宜。
6.（2018·
苏锡常镇三模）下列关于酶制剂和固定化酵母细胞的叙述，正确的是（ ）
A.从酶的固定方式看，吸附法比交联法对酶活性影响大
B.可用海藻酸钠包埋消化酶制成“多酶片”用于缓解消化不良症状
C.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，主要目的是防止杂菌污染
D.探究不同加酶洗衣粉洗涤效果实验中，水温和浸泡时间都属无关变量
解析 交联法是化学结合法，比物理吸附法对酶活性影响大；
“多酶片”是经特殊工艺制成的双层结构，外层含有胃蛋白酶，内层含有胰蛋白酶、胰淀粉酶等，不能用海藻酸钠包埋；
将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，主要目的是洗去CaCl2；
探究不同加酶洗衣粉洗涤效果实验中，不同加酶洗衣粉为自变量，水温和浸泡时间都属无关变量。
7.（2018·
苏锡常镇二模）（多选）研究人员以啤酒发酵的废酵母为材料，探究固定化酵母对工业废水中的重金属铬的吸附处理效果，获得实验结果如下图。
下列有关叙述错误的是（ ）
A.将废酵母加入到冷却至室温的海藻酸钠溶液后就可用注射器吸取固定
B.滴加到CaCl2溶液中的凝胶形成面条状是因为海藻酸钠溶液浓度过高
C.处理的工业废水适宜的起始铬浓度不宜超过60（mg·
L－1）
D.相同且适宜条件下该固定化酵母可以显著提高啤酒产量
解析 将废酵母加到冷却至室温的海藻酸钠溶液，后需充分搅拌，混合均匀后再用注射器吸取固定；
滴加到CaCl2溶液中的凝胶形成面条状可能是因为海藻酸钠溶液浓度过高，也可能是滴入速度过快造成的；
由图可知，工业废水中起始铬浓度若超过60（mg·
L－1），酵母的吸附率会下降，效果不佳；
该实验是探究固定化酵母对铬的吸附处理效果，与酵母菌发酵产生酒精无关。
答案 ABD
8.（2018·
扬州一模）（多选）某实验小组为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成三等份，在甲、乙两组中加入一种或两种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的血渍和油渍，其他实验条件适宜且相同，实验结果见下表。
下列关于实验结果的描述正确的是（ ）
水温/℃
10
组别
甲
乙
丙
清除血渍时间/min
67
66
88
52
51
83
36
34
77
11
12
68
清除油渍时间/min
93
78
95
87
63
91
82
46
85
75
27
A.甲组在洗衣粉中加入的是蛋白酶，乙组加入的是脂肪酶
B.通过表中的数据可知，实验记录中酶的较适宜温度是40℃
C.若将温度提升至90℃，则甲、乙、丙的实验结果无明显差别
D.实验结果表明，加酶和适当提高水温均能提高洗衣粉的去污能力
解析 由表格数据可知，乙组去除血渍和油渍的时间都相对较短，说明乙组洗衣粉中加入了蛋白酶和脂肪酶；
温度为40℃时甲组清除血渍所用时间与乙组清除血渍和油渍所需时间都明显缩短，说明实验记录中酶的较适宜温度是40℃；
酶的作用条件温和，高温（90℃）使酶变性失活，因此90℃时三组之间没有差异；
针对污渍的成分添加相应的酶或一定范围内适当提高温度，都能缩短清除污渍的时间。
9.（2018·
通、泰、淮、连、扬、徐、宿三模）（多选）下表是某校兴趣小组以某品牌洗衣粉为材料进行的实验探究，相关叙述正确的是（ ）
实验组
洗涤物（等量）
洗涤温度
洗衣粉（等量）
水量
洗净污渍所需时间
1
油污布
30℃
加酶
2L
4min
2
普通
7min
3
5℃
9min
4
8min
A.各组实验中洗涤物、水量相同可防止无关变量差异影响实验结果
B.本研究的课题之一是探究某品牌加酶洗衣粉的最适洗涤温度
C.在观察污渍是否洗净时，要先将洗涤物用清水漂洗几次，晾干后再观察
D.实验结果表明添加酶制剂和适当升高洗涤温度有利于提高去污效果
解析 无关变量是指除自变量以外能够影响实验结果的量，在题干实验中污渍类型、污染程度、洗涤用水量、加入洗衣粉量等均属于无关变量，无关变量相同且适宜可以防止影响实验结果的准确性；
从题干信息分析，实验只设置了两个不同的洗涤温度，因而仅凭第1组和第3组实验不能获得加酶洗衣粉的最适洗涤温度；
由于潮湿的洗涤物上不容易观察污渍残留情况，此外洗涤中使用的洗衣粉也会残留在洗涤物上，因此，在洗涤实验中，需要对洗涤物进行漂洗、晾干。
答案 ACD
10.（多选）下列有关用海藻酸钠作为载体固定酵母细胞实验的叙述，正确的是（ ）
A.溶化海藻酸钠应采用酒精灯小火或间断加热
B.海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠内包埋的细胞过少
C.在酵母细胞的活化或配制CaCl2溶液时，可使用自来水
D.利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用不只是作为反应底物
解析 配制海藻酸钠溶液时，应采用酒精灯小火或间断加热，促进溶解，若加热太快，海藻酸钠会发生焦糊，A正确；
如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠颜色过浅，所包埋的酵母细胞数目较少，B正确；
在酵母细胞的活化或配制CaCl2溶液时，为避免杂菌污染，应使用蒸馏水，C错误；
利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用不只是作为反应底物，同时也为酵母细胞提供碳源和能量，D正确。
11.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，下表为实验记录。
请回答下列问题。
9
69
8
（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
（1）由表格数据可知提高洗衣粉去污能力的方法有加酶和适当提高温度。
甲组去除血渍所用的时间相对较短，而血渍的主要成分是蛋白质，说明甲组洗衣粉中加入了蛋白酶；
乙组去除血渍和油渍所用的时间都相对较短，说明乙组洗衣粉中加入了蛋白酶和脂肪酶。
（2）甲、乙组洗涤效果的差异，主要原因是其中酶种类不同，说明酶具有专一性。
（3）酶的作用条件温和，高温（80℃）使酶变性失活，因此高温下这3组的洗涤效果之间没有差异。
（4）由于加酶洗衣粉中的酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用，所以没有利用酶的固定化技术。
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
12.固定化酶技术运用于工业化生产前，需要获得酶的有关参数。
如图：
曲线①表示某种酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比；
曲线②是将该种酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到酶的热稳定性数据，请回答下列问题：
（1）与普通酶制剂相比，固定化酶在生产中的优点是_______________________。
（2）曲线②中，35℃和80℃的数据点是在 ℃时测得的。
通过本实验，你对酶的最适温度的认识是 。
该种酶固定化后运用于生产，最佳温度范围是 。
（3）研究发现有甲、乙两种物质能降低该种酶的催化效率，该酶催化的底物浓度变化会改变甲物质对酶的影响，而不会改变乙物质对酶的影响。
如图是降低酶活性的两种机制模型，符合甲、乙物质对酶影响的模型分别是 、 。
（4）在酶的活性不受抑制时，起始反应速率与底物浓度的关系如图所示。
请画出加入甲物质时，起始反应速率与底物浓度之间的关系曲线。
答案
（1）可反复使用
（2）80 既能使酶具有高的催化活性，又能维持较长时间 60～70℃ （3）A B
（4）曲线如下图
13.为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如图。
请回答：
（1）与利用游离酵母生产啤酒相比，利用固定化酵母的优点有_____________________________________________________________________。
（2）本实验结果表明，随氯化钙浓度的增大，凝胶珠机械强度增大，完整率 。
（3）结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为 。
当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度升高，酒精度下降，发酵受到影响，原因是_____________________________________________________________________。
（4）用海藻酸钠作为载体包埋酵母细胞，溶解海藻酸钠时最好采用 的方法，以防发生焦糊。
溶化好的海藻酸钠溶液应 后，再与已活化的酵母细胞充分混合。
若海藻酸钠浓度过低，会导致 ，固定效果大大降低。
解析
（2）由曲线知，随着氯化钙浓度的增大，凝胶珠的完整率增加。
（3）氯化钙浓度为2.0mol/L时，发酵产生的酒精度最高；
当氯化钙浓度过高时会使凝胶珠机械强度过大，影响凝胶珠的通透性从而影响糖进入颗粒内部。
（4）为防止发生焦糊，溶解海藻酸钠时最好采用小火或间断加热的方法；
为保护活化的酵母细胞的活性，溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却到室温后再与已活化的酵母细胞混合。
答案
（1）可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等
（2）增加 （3）2.0mol/L 凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部 （4）小火或间断加热 冷却至室温 酵母细胞从颗粒中漏出
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