高三生物总结酶的研究与应用含相关练习.docx
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高三生物总结酶的研究与应用含相关练习
“酶的研究与应用”知识归纳及试题例析
一、知识归纳
1、果胶酶在果汁生产中的作用
（1）果胶酶的作用：
分解细胞壁及胞间层的主要成分——果胶，使其变成可溶性的半乳糖醛酸，易于榨取果汁。
（2）酶的活性与影响酶活性的因素
①酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。
酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
②影响酶活性的因素有温度、pH和酶的抑制剂等。
2、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
（1）加酶洗衣粉中含有的常用酶制剂：
蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶等。
（2）实验过程要遵循单一变量原则和对照原则，严格控制无关变量。
同时还要考虑到酶的专一性和洗涤成本等问题。
3、酵母细胞的固定化
（1）固定化酶和固定化细胞技术是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，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。
（2）配制海藻酸钠溶液时要用酒精灯加热，加热时要用小火间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。
4、直接使用酶、固定化酶及固定化细胞的比较
类型
优点
不足
直接使用酶
催化效率高，低耗能，低污染
对环境非常敏感，易失活；难回收，不能再次利用，易与产物混在一起，可能影响产物质量
固定化酶
酶与产物分开，可反复利用
一种酶只能催化一种或一类化学反应，生产实践中，很多产物的形成是通过一系列的酶促反应得到的
固定化细胞
成本低，操作更容易，能产生一系列酶
固定化后的细胞不易与反应物接近，可能导致反应效果下降等
5、影响酶活性的因素、酶的用量及应用实验探究时注意的问题
（1）实验设计时要遵循单一变量和对照两大原则，严格控制无关变量。
（2）探究不同温度（或pH）对酶活性的影响时，温度（或pH）作为自变量， 通常通过设置合理的梯度来确定最适值。
最适值是通过比较相同时间内获得的产量或效果来确定的。
温度和pH在很大程度上对酶的构象会产生巨大的影响，温度过高或pH过高或过低都会使其失去活性，其曲线如图：
（3）探究最适温度时，pH为无关变量，探究最适pH时，温度最好为最适温度。
（4）探究果胶酶的最适用量时，所测出的最适用量指在本实验的温度、pH等条件下测出的，因而果胶酶的最适用量应标明温度和pH。
（5）探讨加酶洗衣粉的最适温度要根据生活中的实际情况，合理设置温度梯度。
（6）在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果条件，还要考虑到酶的专一性和洗涤成本的问题。
二、相关试题
1．下图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，此曲线不能说明的是 （ ）
A．在B点之前，果胶酶的活性和温度成正比；之后，接近成反比
B．当温度到达B点时，果胶酶的活性最高，酶的催化作用最高
C．A点时，果胶酶的活性很低，但随着温度升高，果胶酶的活性可以上升
D．C点时，果胶酶的活性也很低，当温度降低时，酶的活性也可以上升
2．在探究加酶洗衣粉对不同污渍的洗涤效果的实验时，往往采用同一型号的小容量自动洗衣机洗涤衣物，其主要原因是 （ ）
A．便于更好地控制实验变量 B．洗涤时间短
C．洗涤时更省力 D．可洗涤的衣物多
3．（2010·江苏生物，3）某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质，下列叙述正确的是 （ ）
A．该蛋白酶分子结构中至少含有129个氨基和129个羧基
B．该蛋白酶溶液与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应
C．利用透析法纯化该蛋白酶时，应以蒸馏水作为透析液
D．用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好
4．下列为探究某种加酶洗衣粉所需要的最适温度实验方案，其中正确的是 （ ）
A．取一系列不同温度、其他条件相同的水，加入相同的污物及等量加酶洗衣粉，看哪一个温度中酶的效果最好
B．在不同温度的水中，加入不等量洗衣粉，看哪种效果好
C．将加酶洗衣粉加入30℃水中不如加到45℃的水中洗涤水中洗涤效果好，说明45℃为最适温度
D．将加酶洗衣粉与普通洗衣粉分别加入37℃的水中洗涤同样的污物，发现加酶洗衣粉效果好，说明加酶洗衣粉的最适温度为37℃
5．（2010·江苏生物，25）图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述错误的是 （ ）
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
6．关于固定化酶技术说法正确的是（双选） （ ）
A．固定化酶技术就是固定反应物，使酶依附着载体围绕反应物旋转的技术
B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应
C．固定化酶中的酶可以重复利用
D．固定化酶是将酶固定在一定空间的技术
7．为了进一步增强洗衣粉对血渍、奶渍、油污、土豆泥等衣物上常见污垢的去除能力，洗衣粉中常常会添加各种酶类。
请回答有关问题：
（1）根据衣物上常见的污垢，加酶洗衣粉中添加的酶类有碱性蛋白酶、 。
（2）碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的 。
注意事项
①请将本品置于阴凉、干燥处，避热、避湿、避光。
②不慎溅入眼中，立即用水冲洗。
③水温以30～50℃为宜，切忌用70℃以上的热水。
（3）右图为加酶洗衣粉的包装袋上的产品说明，根据你所学习的有关知识，解释注意事项②③的原因：
②
③
（4）下面是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的有关探究实验，请据表回答：
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
2L
4min
2
油污布
45℃
普通
2L
7min
3
油污布
5℃
加酶
2L
9min
4
油污布
5℃
普通
2L
8min
①该实验设计体现了 原则。
②若1号实验组，洗净所需时间接近7分钟，请分析最可能的原因 。
8．（2007·山东理综，34）乙醇等“绿色能源”的开发备受世界关注。
利用玉米秸秆生产燃料酒精的大致流程为：
（1）玉米秸秆经预处理后，应该选用 酶进行水解，使之转化为发酵所需的葡萄糖。
（2）从以下哪些微生物中可以提取上述酶（双选） （ ）
A．酿制果醋的醋酸菌 B．生长在腐木上的霉菌
C．制作酸奶的乳酸菌 D．反刍动物瘤胃中生存的某些微生物
（3）若从土壤中分离产生这种酶的微生物，所需要的培养基为 （按功能分），培养基中的碳源为
。
（4）从生物体提取出的酶首先要检测 ，以便更好地将酶用于生产实践。
在生产糖液的过程中，为了使酶能够被反复利用，可采用 技术。
（5）发酵阶段需要的菌种是 ，在产生酒精时要控制的必要条件是 。
9．在日常洗涤中，普通洗衣粉已经逐渐被加酶洗衣粉所代替，加酶洗衣粉中的碱性蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、淀粉酶等可以将粘附在衣物上的奶渍、汗渍、血渍等快速、彻底地清除掉，因此非常受人们的欢迎。
（1）某班同学为探究某种复合加酶洗衣粉的最佳洗涤温度，设计了一个探究实验，该实验的自变量应为 。
实验过程中，不同的小组选用了含不同污染物的衣物作为实验材料，最终结果汇总如下表：
不同温度下除去不同污渍所需的时间（t）
用 水温
时 ℃
污染物
5
15
25
35
45
55
65
75
85
植物油
225
110
98
78
49
35
22
46
109
牛奶
200
103
70
42
11
34
49
91
100
浆湖
143
99
65
31
21
6
34
97
148
由上表可知，在洗涤不同污染物的衣服时要 。
（2）目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某大型洗涤公司为降低生产成本研制了一种能多次重复使用加酶洗衣粉的设备，他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，洗涤完衣物后，经过简单处理，这些酶还可以多次重复利用，这种处理酶的方法 技术。
（3）从生物体中提取出的酶首先要检测 ，以便更好地将酶应用于实践。
（4）加酶洗衣粉中的淀粉酶可以从霉菌中提取。
用固体培养基分离、纯化霉菌的方法是和 ；对培养基进行灭菌，应该采用的方法是 ；提取到较纯净菌种后，常采用 方法进行长期保存。
（5）土壤中有很多微生物能分泌纤维素酶，在分离这些微生物的过程中应该以 作为唯一碳源，为鉴定分离得到的是否是纤维素分解菌采用 法。
10．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20世纪70年代，人们又发明了固定化酶和固定化细胞技术。
请回答下列有关固定化酶和固定化细胞方面的问题：
（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 ，使用了如下图所示的方法[ ] （填图号及名称）。
（3）酶活性一般用酶催化某一化学反应的速率来表示。
在酶活性测定过程中，酶促反应速率用单位时间内或单位体积中 来表示。
（4）使用纤维素酶和化学方法都能分解纤维素，请指出使用酶处理的优点：
。
（5）为什么一般不能用加酶洗衣粉洗涤丝绸及羊毛衣物？
。
三、答案及解析
1．答案：
D
解析：
从图中可以看出，随着温度的不断升高，果胶酶的活性在上升，等达到B点时，酶的活性达到最高；随后，随着温度的继续上升，酶的活性迅速下降。
但是A点和C点相比，虽然酶的活性都很低，但是A点是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其活性也会不断上升，而C点是高温条件，当温度过高时，会破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化。
2．答案：
A
解析：
在探究加酶洗衣粉对不同污渍的洗涤效果的实验中，自变量是不同的污渍，其他无关变量应相同且适宜，故采用同一型号的小容量自动洗衣机，便于更好地控制变量。
3．答案：
B
解析：
一个蛋白质分子中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基；该蛋白酶属于蛋白质，与双缩脲试剂作用，产生紫色反应；利用透析法纯化该蛋白酶时，应以磷酸缓冲液作为透析液；蛋白酶催化水解蛋白质，而油渍属于脂质，用含该蛋白酶的洗衣粉无法去除油渍，用含该蛋白酶的洗衣粉去除血渍、奶渍时，效果比其他类型加酶洗衣粉好。
4．答案：
A
解析：
探究某种加酶洗衣粉所需要的最适温度，需要以温度为实验变量设置对照实验，观察指标为不同温度环境中洗衣粉的去污效果，其他的无关变量均需控制相同；B中洗衣粉不等量；C中温度变化太少，只能说明45℃比37℃酶活性高，而不能说明就是最适温度；D中实验变量为酶的有无，实验结论是加酶洗衣粉比普通洗衣粉有较强的去污能力，而不能得到酶的最适温度。
5．答案：
A
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2～3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。
6．答案：
CD
解析：
固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术，其优点是酶被固定在一定装置内可重复利用，不足是无法同时解决一系列酶促反应。
7．答案：
（1）（碱性）脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶
（2）多肽（氨基酸）
（3）②洗衣粉中含有碱性蛋白酶，溅入眼中会损伤眼角膜 ③酶的催化效果受温度影响，30～50℃是洗衣粉中的酶适宜温度范围
（4）①单一变量、对照原则 ②洗衣粉中酶变性或失效等
解析：
（1）根据酶的催化作用的专一性特点，血渍、奶渍的主要成分是蛋白质，油污的主要成分是脂肪，土豆泥的主要成分是淀粉和纤维素。
因此，洗衣粉中需要加入的酶类有碱性蛋白酶、碱性脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶。
（2）血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质在蛋白酶的作用下水解成多肽（氨基酸）。
（3）由于洗衣粉中含有碱性蛋白酶，能催化水解眼角膜上的蛋白质，因此，溅入眼中会损伤眼角膜。
酶的催化效果受温度影响，30～50℃是洗衣粉中的酶适宜温度范围，温度过高则会使酶变性而失去活性，因此切忌用70℃以上的热水。
（4）实验1、2为一组对照，探究加酶洗衣粉的洗涤效果；实验1、3为一组对照，探究温度对酶活性的影响，这体现了实验的对照原则和单一变量原则，如果1号实验组洗净所需时间接近7min，即与普通洗衣粉洗涤效果一样，这说明洗衣粉中的酶失效。
8．答案：
（1）纤维素
（2）BD
（3）选择培养基 纤维素
（4）酶的活力（活性） 固定化酶（固定化细胞）
（5）酵母菌 无氧（密闭、密封）
解析：
（1）玉米的秸秆中含有大量的多糖——纤维素，酶具有专一性，要想使之水解获得葡萄糖就应该选用相应的酶——纤维素酶。
（2）提取酶要从含有纤维素丰富的环境中获取：
腐木含有丰富的纤维素，反刍动物的食物主要是秸秆（其主要成分是纤维素）。
（3）从各种微生物中选出特定的微生物需要的培养基，从功能上分是选择培养基，培养基中的碳源是纤维素。
（4）用于生产实践的酶要具有较高的活性，有利于降低成本，提高效益。
酶是催化剂，为了可以反复利用，降低成本，可以采用固定化酶技术。
（5）发酵生产酒精一般利用的菌种是酵母菌，但是酵母菌发酵的必要条件是无氧，因为在有氧条件下，酵母菌大量增殖，产生CO2和H2O而不是酒精。
9．答案：
（1）温度 使用不同的温度的水
（2）固定化酶
（3）酶的活性
（4）平板划线法 稀释涂布平板法 高压蒸汽灭菌 甘油管藏
（5）纤维素 刚果红染色
解析：
（1）探究温度对酶活性的影响时，自变量应为温度。
由表格可知，清除不同污染物时，所需的最适温度不同，因此洗涤时要加以区别，选用不同温度的水。
（2）将酶固定在一定的载体上，使酶既能与反应物接触，又能和产物分离，从而使酶重复利用的技术叫做固定化酶技术。
（3）用固体培养基分离、纯化微生物时，常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布法。
菌种一般采用甘油管藏法在－20℃长期保存。
（4）分离能分解纤维素的微生物时，应使纤维素为培养基中的唯一碳源，这样，只有能利用纤维素的微生物才能在上面生长繁殖。
10．答案：
（1）酶既能与反应底物接触，又容易与产物分离，且能反复利用 多酶系统（一系列、多种酶）
（2）海藻酸钠 [C]包埋法
（3）反应物的减少量或产物的增加量
（4）处理效率高、反应条件温和、不污染环境、成本低
（5）加酶洗衣粉中的蛋白酶会将丝绸及羊毛衣物中的蛋白质成分分解，损坏衣物
解析：
（1）固定化酶技术的优点：
酶既能与反应底物接触，又容易与产物分离，且能反复利用；由于细胞中含有多种酶，所以固定化细胞固定的是多酶系统。
（2）制备固定化酵母细胞时常用的方法是包埋法，如题图C所示，其包埋材料是海藻酸钠。
（3）在酶活性测定过程中，酶促反应速率可用单位时间内或单位体积内反应物的减少量或产物的增加量来表示。
（4）使用酶处理有机物，具有处理效率高、反应条件温和、不污染环境、成本低等优点。
（5）由于丝绸及羊毛衣物的成分以蛋白质为主，加酶洗衣粉中的蛋白酶会分解丝绸及羊毛衣物中的蛋白质，从而损坏衣物。
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