阶段质量检测(四) 酶的研究与应用
(A卷 学业水平达标)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．用加酶洗衣粉洗涤衣物时，下列说法正确的是( )
A．可用加入碱性蛋白酶的洗衣粉洗涤毛料衣服
B．一般先用热水浸开，然后调至适宜温度
C．水温太低使洗衣粉中的酶丧失活性后不能再恢复
D．使用添加了碱性蛋白酶的洗衣粉洗衣服后应立即冲洗双手
解析：选D 加酶洗衣粉含有蛋白酶，不能洗涤毛料衣服(含蛋白质)；在热水中，酶容易失活，使用时不能用热水浸开；水温太低使洗衣粉中的酶的活性降低，但还能再恢复；碱性蛋白酶会损伤皮肤。
2．啤酒等放久后易产生蛋白质沉淀而变浑浊，加入少量菠萝蛋白酶可以分解产生的蛋白质沉淀，防止变浑浊，而加入其他种类的酶则无济于事，这可作为验证什么的实例( )
A．酶的催化作用受环境的影响
B．酶的化学成分主要是蛋白质
C．酶的催化作用具有高效性
D．酶的催化作用具有专一性
解析：选D 菠萝蛋白酶可以分解蛋白质，防止浑浊，加入其他种类的酶则无济于事，说明酶的催化作用具有专一性。
3．下列说法正确的是( )
A．加酶洗衣粉就是将酶直接加到洗衣粉中
B．目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、蔗糖酶
C．温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶的活性
D．普通洗衣粉只是缺少酶，不会污染环境
解析：选C 加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶；普通洗衣粉中含有磷，含磷的污水排放可造成水体污染。
4．下列说法错误的是( )
A．在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的实验思路是不变的
B．植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶
C．通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低
D．人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题
解析：选C 在探究果胶酶的用量实验中，参照“探究温度和pH对酶活性的影响”实验，采用梯度测定法，只是将原实验中的pH梯度、温度梯度改成酶的用量梯度而已，基本实验思路不变；植物、霉菌、酵母菌和细菌在其生活过程中，都会有分解果胶的过程，因此，它们都能产生果胶酶；在制作果汁过程中，由于果胶、纤维素的存在，影响榨出的果汁量及果汁的透明度，加入纤维素酶和果胶酶后，果汁榨出量及透明度均有提高；在使用梯度测定法测定酶的用量及活性时，可以通过榨出的苹果汁的体积大小来判断。
5．市场上出售的加酶洗衣粉有多种，有去油污的，有去奶渍的，有去除棉纤起“毛”的，等等。因此，洗涤各种污渍要考虑不同情况，有针对性地选择加酶洗衣粉，其主要原因是( )
A．酶具有专一性
B．酶具有高效性
C．酶具有多样性
D．酶容易受环境条件影响
解析：选A 由题意可知，生活中的污渍有油污，可选用脂肪酶；有奶渍或血渍，可选用蛋白酶；若是淀粉污物，则可选用淀粉酶；若去除棉纤衣物的“毛刺”，可选用纤维素酶。
6．关于探究果胶酶最适用量的实验，下列叙述错误的是( )
A．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
B．调节pH，使各组中的pH相同而且处于适宜状态
C．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
解析：选C 探究果胶酶最适用量的实验是一个对照实验，必须遵循单一变量原则和等量原则。唯一的变量是果胶酶的用量，其余无关变量如pH、温度、搅拌时间、反应时间都应相同。
7．下列属于固定化酶在利用时的特点的是( )
A．有利于酶与产物分离
B．制成的加酶洗衣粉可以被反复利用
C．能自由出入依附的载体
D．能催化一系列的酶促反应
解析：选A 加酶洗衣粉不属于固定化酶的应用；固定化酶的主要优点是能够与产物分离、重复使用；固定化细胞才能催化一系列的酶促反应。
8．下列关于配制海藻酸钠溶液的叙述，错误的是( )
A．加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环
B．海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量
C．海藻酸钠的浓度越高，越易形成凝胶珠
D．海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠内包埋的细胞过少
解析：选C 海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。
9．下列叙述正确的是( )
A．一种固定化酶能催化一系列的化学反应
B．固定化细胞能产生一系列酶
C．固定化细胞产生的酶，其活性更容易受影响
D．固定化酶只有在细胞内才能发挥作用
解析：选B 固定化酶一般只能催化一种化学反应；而固定化细胞则能产生一系列酶，故能催化一系列化学反应；固定化细胞和固定化酶的作用原理是相同的，且固定化细胞能不断地产生酶和催化反应所需要的辅助因子，效果更好。固定化酶主要在细胞外发挥作用。
10．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的( )
A．温度
B．pH
C．水分
D．营养
解析：选D 酶的催化作用与微生物一样需要适宜的温度、pH，且需要水分，但固定化酶技术不需要适宜的营养。
11．在“探究不同温度条件下加酶洗衣粉的洗涤效果”的实验中，变量控制方法正确的是( )
A．实验材料的污染程度属于本研究的无关变量，实验过程中不必考虑
B．若采用手洗法进行去污操作，需尽可能保证各组的洗涤用力程度、时间等基本相同
C．水温属于本研究的因变量，实验过程中必须保证各组实验温度相同且恒定
D．水的用量和布料的大小是成正比的，实验用的布料越大、水量越多实验效果越好
解析：选B 根据实验设计的对照原则和单一变量原则，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。
12．下列有关酶的应用的叙述，正确的是( )
A．酶对重金属盐不敏感，但对低温、强酸、强碱非常敏感
B．加酶洗衣粉因为添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境
C．固定化酶可以反复利用，但反应物与酶接触受影响而会降低反应效率
D．酶的催化功能很强，但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用
解析：选C 酶对重金属、高温、强酸、强碱都非常敏感。加酶洗衣粉易分解，不易污染环境。
二、非选择题(共52分)
13．(16分)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：
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。此现象是否运用了酶的固定化技术，并说明理由。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)血渍中含有蛋白质，油渍中含有脂肪。为加速蛋白质和脂肪的分解，需要加入酶或适当提高温度。对比同一温度下的三组实验可知：甲加入了一种酶，乙加入了两种酶。(2)甲、乙两组洗涤效果的差异，说明酶具有专一性。(3)水温为80
℃时，酶失活，因此三组实验效果没有差异。(4)固定化酶是利用物理或化学的方法将酶固定在某种载体上，可以重复利用。
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。
14．(16分)某校生物兴趣小组为探究不同浓度果胶酶对苹果匀浆出汁率的影响，进行了如下实验。
实验步骤：
①制备苹果匀浆。将苹果洗净，切成小块，用榨汁机打碎成苹果匀浆。加热苹果匀浆到100
℃，再冷却至50
℃左右。
②配制不同浓度的酶液。取5支10
mL的试管，依次编号为2～6号。分别加入不同量的质量浓度为10
g/L的果胶酶溶液，再分别加入苹果酸定容至10
mL，获得质量浓度分别为2
g/L、4
g/L、6
g/L、8
g/L、10
g/L的果胶酶溶液，备用。
③降解苹果匀浆(如下图所示)。
④沉淀。向上述6只烧杯中添加明胶、活性炭等物质搅拌处理，充分混匀后静置，分别过滤。记录并处理结果：用量筒测量澄清滤液(即苹果汁)的体积，记入表格，并计算出汁率。请回答下列问题：
(1)果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)步骤①中，将苹果匀浆加热到100
℃的目的是________________________________________________________________________。
(3)步骤②中，在2～6号试管中加入10
g/L果胶酶溶液的量分别是____________________；步骤③中，在1号烧杯中加入1
mL________。
(4)根据预期结果，请在右图中绘制出苹果匀浆出汁率与果胶酶浓度之间大致的关系曲线，并在坐标轴上标出苹果匀浆最高出汁率所对应的果胶酶最佳浓度。
解析：(1)果胶酶能分解果胶，瓦解植物细胞壁及胞间层，使苹果出汁率提高，并使果汁澄清。(2)实验前先将苹果汁匀浆加热到100
℃，可以使苹果汁匀浆中原有的酶失去活性，防止对实验结果造成干扰。(3)步骤②中，要在2～6号试管中配制果胶酶质量浓度分别为2
g/mL、4
g/mL、6
g/mL、8
g/mL、10
g/mL的溶液，每支试管中溶液总量为10
mL，则相应的试管中加入的10
g/mL的果胶酶溶液的量分别为2
mL、4
mL、6
mL、8
mL、10
mL。(4)1号烧杯作为对照，加入的是不含果胶酶的苹果酸。(5)绘制曲线时，要注意曲线的起点不是原点，因为不加果胶酶时，也能得到苹果汁。在一定的果胶酶浓度范围内，随着酶浓度的升高，苹果的出汁率升高，超过一定范围后，即使酶浓度升高，出汁率也不再升高。达到最大出汁率的最低酶浓度就是所需的果胶酶的最佳浓度。
答案：(1)果胶酶能分解果胶，瓦解细胞壁及胞间层
(2)使苹果中的酶失活，防止对实验结果产生干扰
(3)2
mL、4
mL、6
mL、8
mL、10
mL 苹果酸
(4)如下图所示(要求标明坐标含义和最佳浓度)
15．(20分)为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响，以及固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验，流程及结果如下。请回答下列问题：
―→―→
图1
图2
(1)实验中的海藻酸钠作用是______________，CaCl2的作用是________________________。
(2)为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻活性，宜采用________洗涤。图1中1.0%海藻酸钠组培养24
h后，移动凝胶球，溶液呈绿色，原因是____________________。
(3)为探索固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，应选用浓度为________海藻酸钠制备凝胶球。
(4)图2中空白凝胶球组Zn2＋浓度下降的原因是____________________。结合图1和图2分析，固定化藻的实验组24～48
h间Zn2＋浓度下降速度较快的主要原因是________________________；72～96
h间Zn2＋浓度下降速度较慢的原因有________________________________________________________________________。
解析：(1)绿球藻为单细胞生物，可用包埋法固定化，实验中海藻酸钠的作用是包埋绿球藻。配制好的海藻酸钠和绿球藻混合溶液需要滴入CaCl2溶液中，与CaCl2反应形成凝胶球，刚形成的凝胶球应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，有利于形成稳定的结构。(2)将固定好的凝胶球用绿球藻的培养液(生理盐水)清洗2～3次，能够洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻的活性。如果包埋绿球藻用的海藻酸钠浓度过低，或形成的凝胶球孔径过大，在培养过程中会有绿球藻从包埋材料中漏出来，使溶液呈绿色。(3)分析图绿球藻数量变化曲线可知，浓度为2.0%的海藻酸钠对绿球藻的包埋效果最好，凝胶球中包埋的绿球藻数量最多，故应选用该浓度的海藻酸钠制备凝胶球。(4)由Zn2＋浓度变化曲线可知，空白凝胶球组Zn2＋浓度下降的原因是凝胶对Zn2＋有一定的吸附作用。培养初期，绿球藻生长(增殖)速度较快，导致Zn2＋浓度下降速度较快；培养后期，由于绿球藻生长(增殖)速度减慢、溶液中Zn2＋浓度较低等，Zn2＋浓度下降速度较慢。
答案：(1)包埋绿球藻(包埋剂) 与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂) (2)培养液(生理盐水) 海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大) (3)2.0% (4)凝胶吸附Zn2＋ 绿球藻生长(增殖)速度快 绿球藻生长(增殖)速度减慢，溶液中Zn2＋浓度较低
PAGE
-
1
-阶段质量检测(四) 酶的研究与应用
(B卷 能力素养提升)
(满分：100分 时间：40分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．对果胶酶作用的叙述，错误的是( )
A．果胶酶是一种催化剂，可以改变反应速度
B．果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层
C．在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清
D．果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸
解析：选D 果胶酶是一种生物催化剂，可以改变反应速度，缩短达到平衡的时间，并不改变化学平衡。由于酶具有专一性，在果胶酶的作用下，不溶性的果胶被分解为可溶性的半乳糖醛酸，因此用果胶酶处理细胞壁，可以使细胞壁瓦解，处理果汁可以使果汁变得澄清。
2．欲分离筛选出能分泌脂肪酶的细菌，应选择下列固体培养基(仅列出了碳、氮源)中的( )
A．蛋白胨、柠檬酸铁铵
B．橄榄油、硫酸铵
C．乳糖、酵母膏
D．葡萄糖、蛋白胨
解析：选B 分离筛选出能分泌脂肪酶的细菌，就要在培养基中加入特定的碳氮源，而分泌脂肪酶的细菌能在含橄榄油、硫酸铵的培养基上生长。
3．在设计生物实验时，往往要科学地设计对照实验，在研究温度和pH对果胶酶活性的影响时，是否设置了对照实验，是什么对照实验( )
A．不需要对照实验
B．有对照，空白对照
C．有对照，相互对照
D．有对照，自身对照
解析：选C 在探究温度和pH对果胶酶活性的影响实验中，分别设计了温度梯度或pH梯度的反应液对酶活性进行研究，其他条件相同，在各种实验中，只有一个变量(温度或pH)，因此在温度或pH梯度实验中各种条件的实验相互之间可以形成对照。
4．在探究pH对果胶酶活性的影响的实验中，需要制备pH梯度溶液，用来调节pH的溶液一般是( )
A．0.1
mol/L的冰乙酸
B．体积分数为0.1%的NaOH和盐酸
C．10%的NaCl
D．体积分数为95%的乙醇
解析：选B 在探究pH对酶活性的影响的实验中，制备pH梯度溶液需用体积分数为0.1%的NaOH和盐酸。
5．下列有关酶的制备和应用的叙述，正确的是( )
A．酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶
B．固定化细胞技术一次只能固定一种酶
C．棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤
D．多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层
解析：选A 利用酶解法和吸水涨破法使细胞解体，用于制备胞内酶；纤维素酶能去除棉纺织品表面的浮毛，平整织物表面，故可用添加纤维素酶的洗衣粉洗涤棉织物；多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的最外层，保证其他酶在胃中不被破坏。
6．下列关于酶的说法，正确的是( )
A．蛋白酶能催化淀粉酶和脂肪酶的水解
B．加酶洗衣粉需用不溶于水的化学物质将酶包裹起来
C．酶通过给反应物供能和降低活化能来提高反应速率
D．酶制剂作为药物时只能以注射的方式给药
解析：选A 淀粉酶和脂肪酶的本质都是蛋白质，酶具有专一性，蛋白酶能催化淀粉酶和脂肪酶的水解。
7．如果脂肪酶的产业化需要其活性在固定化处理时不受损失，且在多次重复使用后仍能维持稳定的酶活性，则应选择的固定化工艺是( )
解析：选C 由于需要其活性在固定化处理时不受损失，且在多次重复使用后仍能维持稳定的酶活性，图中只有C组符合要求。
8．下列说法中，不属于在应用酶的过程中常遇见的一些实际问题的是( )
A．酶与反应物混合，产品难以提纯
B．酶在生物化学反应中往往难以回收
C．酶遇强酸、强碱、高温等条件易失活
D．酶作为催化剂，绝大多数酶是蛋白质
解析：选D 酶的作用条件比较温和，易受温度、酸碱度的影响；酶在生物化学反应中与反应物、产物混合在一起，很难回收，影响产品质量。
9．在制备固定化酵母细胞的实验中，CaCl2溶液的作用是( )
A．用于调节溶液pH
B．用于进行离子交换
C．用于胶体聚沉
D．用于为酵母菌提供Ca2＋
解析：选C 海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质溶液的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，其作用机理是由于盐离子的电荷与胶体微粒电荷相互吸引，形成更大的胶体颗粒。
10.关于酶的应用的叙述，正确的是( )
A．果胶酶的主要作用是分解细胞壁中的果胶和纤维素，促使细胞中物质的释放
B．固定化酶的优势在于能催化一系列的反应
C．固定化细胞技术与固定化酶技术相比，成本更高，操作更难，但能连续性生产
D．图中AB段、BC段酶反应速度的主要限制因素分别是底物浓度、酶浓度(量)
解析：选D 果胶酶使细胞壁分离后，细胞中的物质并没有释放出来；固定化细胞的优点是成本低，操作更容易，能催化一系列的反应。
11．下列关于酶和固定化酶的研究与应用的叙述，正确的是( )
A．酶的固定化技术因改变了酶的空间结构而提高了酶的催化效率
B．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药
C．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶而可以反复使用
D．通过包埋法固定的酶的活性不再受温度和pH等因素的影响
解析：选B 酶的固定化不会改变酶的空间结构，A项错误；消化酶在人体消化道内发挥作用，蛋白酶制剂一般在外面加上糖衣后通过口服方式给药，B项正确；尿糖试纸是一种由葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和某种无色化合物固定于滤纸上制成的酶试纸，不能反复利用，C项错误。
12．下列有关固定化酶和固定化细胞的说法中错误的是( )
A．与普通酶相同，固定化酶活性的发挥需要适宜的温度和pH
B．固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、pH外，还需要有机营养的供应
C．固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都在细胞外起作用
D．固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性可能下降
解析：选C 固定化酶的活性受温度、pH等因素的影响，固定化细胞发挥作用受温度、pH和有机营养等因素的影响；固定化细胞所固定的酶是在细胞内起作用的；固定化酶和固定化细胞都能反复使用，原则上酶的活性不变，但在现实操作中，受环境等因素的影响，酶的活性可能下降。
二、非选择题(共52分)
13．(18分)在日常洗涤中，普通洗衣粉已经逐渐被加酶洗衣粉代替，加酶洗衣粉中的碱性蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、淀粉酶等可以将黏附在衣物上的奶渍、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
水温(℃)用时(min)
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
糨糊
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使用，这种方法制成的酶叫________________________________________________________________________。
(3)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________________________________________________________________________
________________________。
(4)土壤中有很多微生物能分泌纤维素酶，在分离这类微生物的过程中应该将________作为唯一碳源。
解析：(1)生物实验探究的基本原则是单一变量原则及对照原则，该实验的目的为探究某种复合加酶洗衣粉的最佳洗涤温度，很容易找出该实验的单一变量为温度。(2)固定化酶的优点是既能与反应物接触，又能与产物分离，可以反复利用。(3)微生物接种方法很多，如平板划线法、稀释涂布平板法，此外还有平面接种或穿刺接种等，但前两种是最常用的。最终目的是使聚集在一起的菌种分散到培养基表面，形成肉眼可见的细胞群体，即菌落。(4)若要分离纤维素分解菌，可以使用只含纤维素作为唯一碳源的选择培养基。
答案：(1)温度 使用不同温度的水 (2)固定化酶 (3)平板划线法、稀释涂布平板法(任选一种即可) (4)纤维素
14．(16分)工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出果汁率。为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如下实验：
Ⅰ：将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在10
℃水浴中恒温处理10
min(如图A)。
Ⅱ：将步骤Ⅰ处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10
℃水浴中恒温处理10
min(如图B)。
Ⅲ：将步骤Ⅱ处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图C)。
Ⅳ：在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：
温度(℃)
10
20
30
40
50
60
70
80
出汁量(mL)
8
13
15
25
15
12
11
10
根据上述实验，请分析回答下列问题：
(1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解，其产物是________。
(2)实验结果表明，当温度为________左右时，果汁量最多，此时果胶酶的活性________。
(3)为什么该实验能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？
解析：果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物，其水解产物为半乳糖醛酸。由表可知，在40
℃时出汁率最高。
答案：(1)半乳糖醛酸 (2)40
℃ 最大 (3)果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力。
15．(18分)下面是某同学所做的啤酒酿造实验，请根据其实验过程，回答相关的问题：
实验原理：利用固定化啤酒酵母分解麦芽汁，生成啤酒。
实验步骤：
(1)啤酒酵母细胞活化的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第二步中注意火候指的是________________________________________________________________________。
第三步中为什么要等海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入活化的酵母细胞？________________________________________________________________________
________________________。
(2)海藻酸钠的主要作用是________________________________________________________________________；
上述固定化细胞的方法称为________，形成的凝胶珠颜色为________色。
(3)与固定化酶相比，该方法的优点是________________________________________________________________________
______________________________________。
解析：活化是让处于休眠状态的酵母菌恢复生活状态。在配制海藻酸钠溶液时应用小火或间断加热。固定化酵母细胞常用包埋法。
答案：(1)让处于休眠状态的啤酒酵母细胞恢复到生活状态 用小火或间断加热，反复几次 防止高温杀死啤酒酵母细胞
(2)固定啤酒酵母细胞 包埋法 浅黄
(3)省去酶的分离、提纯等工序，同时酶的活性更稳定
PAGE
-
5
-课题2探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
加酶洗衣粉的基础知识
[自读教材·夯基础]
1．概念
加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。
2．酶制剂
(1)常用种类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶。
(2)应用最广泛、效果最明显的是：碱性蛋白酶、碱性脂肪酶。
(3)作用原理：难溶性大分子物质可溶性小分子物质。
(4)影响因素：温度、酸碱度和表面活性剂。
3．优点
降低了表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷无磷的方向发展，减少对环境的污染。
1．能否用丝绸作为实验材料，探讨含有蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果？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。
2．酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？科学家是如何解决这一难题的？
提示：不能。因为温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶活性，使酶失活，所以不能直接添加到洗衣粉中。科学家通过基因工程生产了能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和耐高温的酶，并且通过特殊方法将酶包裹，使之与其他成分隔离。
[跟随名师·解疑难]
1．加酶洗衣粉的洗涤原理及影响因素
(1)常用酶制剂的种类及洗涤原理和实例：
种类
洗涤原理
洗涤实例
蛋白酶
可将蛋白质分解为易溶解或分散于洗涤液中的多肽或氨基酸
血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢
脂肪酶
把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸
食品的油渍、人体皮脂、口红
淀粉酶
能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等
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
棉麻类衣物的洗剂
(2)加酶洗衣粉的类型：
根据加入洗衣粉中酶制剂的不同，将加酶洗衣粉分为以下两种：
①单一加酶洗衣粉：只加入一种酶制剂的洗衣粉。
②复合加酶洗衣粉：加入了多种酶制剂的洗衣粉。由于酶制剂之间可以发挥其独特的“协同效应”，因此与单一加酶洗衣粉相比对各种污渍都有较好的洗涤效果。
(3)影响洗涤效果的因素：
酶制剂的种类，污物的类型，水温、水量、水质，衣物的质料、大小，洗衣粉的用量，浸泡、洗涤时间等。
2．普通洗衣粉和加酶洗衣粉的比较
[特别提醒] 酶作为一种生物催化剂，具有一定的寿命，时间长了，酶的活性就会降低或丧失，因此加酶洗衣粉不能放置时间太久。
有关加酶洗衣粉的实验设计分析
[自读教材·夯基础]
1．遵循原则
单一变量原则和对照原则。
2．探究问题
(1)普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍洗涤效果的区别：
①单一变量：洗衣粉的类型。
(2)加酶洗衣粉的最适洗涤温度：
①单一变量：温度。
②对照实验：不同实验组之间形成相互对照。
(3)不同类型的加酶洗衣粉的洗涤效果：
①单一变量：加酶洗衣粉的种类。
②无关变量：污渍的种类、程度等。
1．阅读教材P47“[资料一]如何有效地控制变量”，探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉洗涤效果的不同。回答下列问题：
(1)分析：A同学的实验方案存在问题吗？若有问题，请说明存在什么问题。
提示：有问题。例如：①未说明控制相同的适宜温度；②玻璃棒搅拌的强度难以控制相同等。
(2)你同意B同学的观点吗？请说明理由。
提示：不同意。B同学忽略了实验中变量的控制问题，如水温、洗衣粉用量、洗涤时间等。
2．阅读教材P47“[资料二]考虑实际生活中的具体情况”，分析这个方案是否完善、妥当，并提出改进建议。
提示：选择什么样的水温进行实验，需要实验者根据当地一年中的实际气温变化来确定，通常情况下，冬季、春季、秋季和夏季可分别选取5
℃、15
℃、25
℃和35
℃的水温，因为这4个水温是比较符合实际情况的，对现实生活也有指导意义。
3．探究“在什么温度下使用加酶洗衣粉效果最好”的实验中，影响洗涤效果的因素除温度外还有哪些？如何控制这些因素？
提示：水质、水量、洗衣粉的用量、白棉布的质料和大小、植物油的类型和用量、浸泡时间和洗涤时间等。这些因素应控制相同且适宜。
4．在本课题中你打算使用什么方法和标准判断洗涤效果？
提示：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，最好能进行定量的比较。
[跟随名师·解疑难]
1．探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果
(1)实验原理：
生活中的各种污渍主要是蛋白质、脂肪、淀粉等大分子有机物，它们能在相应的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的作用下水解成易溶于水的小分子物质，进而与衣物分离。
(2)遵循原则：
实验设计时应遵循单一变量原则、对照原则、科学性原则，有效地控制其他变量，如水的用量，污染物的量，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。
(3)实验变量：洗衣粉的类型。
(4)实验准备：
①带有污染物的实验用布的制取：称取一定量的污染物制成溶液，取等量污染物滴加在大小相同、质地相同的新布上。
②称取等量的洗衣粉：用天平准确称取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉。
(5)实验步骤：
①取大烧杯两个，用量筒量取等量水放入其中。
②将制好的污染布块和洗衣粉(一组为污染布块与普通洗衣粉，一组为污染布块与加酶洗衣粉)分别放入两个烧杯中。
③用玻璃棒同时充分搅拌，一段时间后搅拌可重复进行。
④相同的时间后观察洗涤效果。
(6)实验结果：
加酶洗衣粉的洗涤效果比普通洗衣粉好。
(7)实验注意事项：
①加酶洗衣粉的种类较多，要注意实验用的加酶洗衣粉说明书，是单一加酶洗衣粉还是复合加酶洗衣粉，要用能分解污染物的加酶洗衣粉。
②搅拌的力度要尽可能保持一致，时间相等。
③水温保持自然温度。
2．探究加酶洗衣粉使用时的最适温度
(1)实验变量：温度，其他条件相同且适宜。
(2)实验原理：温度影响酶的活性，从而影响加酶洗衣粉的洗涤效果。
(3)洗涤效果的判断：比较洗涤后污染物的残留情况，如已消失、颜色变浅、面积缩小等。
(4)实验准备：
①制取带有污染物的实验用布：将等量的鸡血滴到7块大小相同、质地相同的新布上。
②称取加酶洗衣粉：用天平准确地称取等量的同种加酶洗衣粉。
(5)实验步骤：
①配制系列温度梯度水溶液。
取大烧杯7只，用量筒量取500
mL的蒸馏水放入其中。然后将7只烧杯分别放入25
℃、30
℃、35
℃、40
℃、45
℃、50
℃、55
℃的恒温水浴锅中。
②将制好的带有污染物的实验用布和称好的洗衣粉分别放入7只烧杯中。
③用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。
④经过相同的时间后观察洗涤效果。
3．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：加酶洗衣粉的种类。
(3)实验步骤：
步骤
烧杯编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
注入自来水
500
mL
500
mL
500
mL
加入物质(等量)
奶渍布
奶渍布
奶渍布
控制水温
37
℃
37
℃
37
℃
加入洗衣粉(等量)
蛋白酶洗衣粉
复合酶洗衣粉
脂肪酶洗衣粉
用玻璃棒搅拌
5
min
5
min
5
min
观察实验现象
[特别提醒] 该实验探究的是多种加酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果，依此方法也可以探究同一种加酶洗衣粉对于不同污渍的洗涤效果。
加酶洗衣粉的洗涤原理
[例1]
下表是加酶洗衣粉的部分说明，有关叙述错误的是( )
成分：碱性蛋白酶0.2%，清洁剂15%?
用法：洗涤前先将衣物浸于洗衣粉水中15
min，使用温水效果更佳
①这种洗衣粉较容易清除衣物上的奶渍、蛋清污渍等
②温水条件下蛋白酶的活性最强
③该洗衣粉可以洗涤各种污渍
④该碱性蛋白酶能够将蛋白质水解成氨基酸或小分子的肽
⑤羊毛、丝质类衣物可以用该洗衣粉洗涤
A．①②
B．①⑤
C．②③
D．③⑤
[解析] 奶渍、蛋清污渍的主要成分是蛋白质，用这种洗衣粉(成分中含碱性蛋白酶)较容易清除掉，①正确。这种洗衣粉不含有脂肪酶，对带有油渍的衣物洗涤效果不明显，③错误。羊毛、丝质类衣物中含蛋白质，不可以用该洗衣粉洗涤，⑤错误。
[答案] D
归纳拓展
加酶洗衣粉使用时应注意的问题
(1)碱性蛋白酶能使蛋白质水解，因此，蛋白质类纤维(羊毛、蚕丝等)织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤，以免使衣物受到损坏。
(2)使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度。碱性蛋白酶在35～50
℃时活性最强，在低温下或60
℃以上就会失效。
(3)加酶洗衣粉也不宜长期存放，存放时间过长会导致酶活力降低。
探究加酶洗衣粉的洗涤效果
[例2] 某同学为探讨加酶洗衣粉的洗涤效果，按下表的步骤进行操作：
步骤
项 目
烧杯(1
000
mL)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
1
注入自来水
500
mL
500
mL
500
mL
500
mL
2
放入带油迹的衣服
一件
一件
一件
一件
3
控制不同水温
10
℃10
min
30
℃10
min
50
℃10
min
70
℃10
min
4
加入等量加酶洗衣粉
0.5
g
0.5
g
0.5
g
0.5
g
5
用玻璃棒搅拌
5
min
5
min
5
min
5
min
6
观察现象
(1)该实验的目的是__________________________________。
(2)请分析该同学的实验设计中存在的问题，并提出改进措施。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)步骤3和步骤4能否调换？并说明理由。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(4)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号烧杯中加入的自来水、洗衣粉、含油渍的衣服及保温时间、搅拌速度和时间均相同，这是为了___________________________________________________
_________________________________________________________，以便得出科学结论。
[解析] 根据题干中的实验操作顺序，可以判断出该实验的自变量是温度，即探究不同温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响。其他条件应保持一致，如水量、水质、洗衣粉的量、衣物的质料、大小、污渍量、浸泡时间和洗涤时间等。在做实验时，应先让每一个实验组处于所设置的温度且恒温，再加入洗衣粉，以保证酶发挥作用时的温度，故步骤3与步骤4不能调换。
[答案] (1)探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响 (2)应选用大小相同的白布，分别滴加4滴同种的植物油，使油渍大小相同；选择的水温不合适，考虑洗涤成本，应根据当地一年中的实际气温变化来确定水温梯度，如选取5
℃、15
℃、25
℃、35
℃的水温 (3)不能调换，因为加酶洗衣粉中的酶在常温时会分解部分油渍 (4)避免因水量、水质、洗衣粉的量、衣物的质料、大小、污渍量及浸泡时间和洗涤时间不同给实验结果带来误差。
[随堂基础巩固]
1．下列关于加酶洗衣粉的叙述，正确的是( )
A．高温易使酶失活，因此冷水洗涤去污效果应该比温水好
B．洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进作用
C．在pH低于7.0的自来水中，碱性蛋白酶依然能起作用
D．洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用
解析：选C 酶有最适温度，加酶洗衣粉中的酶在温水中更能充分发挥洗涤效果；洗衣粉中的表面活性剂能影响碱性蛋白酶的活性，会使酶失活；加酶洗衣粉中的酶主要是通过分解衣物上的污渍发挥作用。
2．加酶洗衣粉能除去衣物上的奶渍和血渍，主要是因为它含有( )
A．脂肪酶
D．蛋白酶
C．淀粉酶
D．氧化酶
解析：选B 奶渍、血渍的主要成分是蛋白质，应用蛋白酶方能使其水解。
3．在探究“温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响”实验中不变因素是( )
①水量、水质 ②洗衣粉的用量 ③衣物的材料、大小及浸泡时间 ④洗涤方式和时间
A．①②
D．①②③
C．②③④
D．①②③④
解析：选D 在探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响时，根据单一变量原则，在设置的几组实验中，除温度变化外，影响洗涤效果的其他因素均应为不变因素。
4．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、____________。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_________。
(2)下表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③的原因：________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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60
℃以上的热水
(3)下面表格数据是洗衣粉洗涤效果的有关探究实验结果，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
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
该实验要探究的问题是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：从表格数据可以看出：本实验的自变量有两个，即洗衣粉的种类和温度；所以该实验要探究的问题也有两个：①温度对洗涤效果的影响；②洗衣粉的种类对洗涤效果的影响。
答案：(1)(碱性)脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶 多肽(氨基酸)
(2)酶的活性受温度影响，30～50
℃是洗衣粉中的酶适宜的温度范围，60
℃以上的热水会使酶变性失活
(3)温度对洗涤效果的影响；洗衣粉的种类对洗涤效果的影响
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下列关于加酶洗衣粉的说法，错误的是( )
A．加酶洗衣粉的洗涤效果总比普通洗衣粉的洗涤效果好
B．加酶洗衣粉洗涤效果的好坏受很多因素的影响
C．加酶洗衣粉中目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶
D．加酶洗衣粉相对普通洗衣粉更有利于环保
解析：选A 由于酶具有专一性，只有洗衣粉中的酶与污渍相对应时，其优势才能发挥出来；如果不对应，加酶洗衣粉的洗涤效果可能不如普通洗衣粉。
2．下列说法错误的是( )
A．通过基因工程可生产能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度的加酶洗衣粉
B．加入复合酶的洗衣粉能够有效去除油渍、汗渍和血渍
C．衣服的洗涤只需考虑洗涤效果
D．科学探究中，研究变量的思路是一致的，只是在不同的问题情境下，具体做法不同
解析：选C 衣物的洗涤，不仅要考虑洗涤效果，还要考虑衣物的承受能力、洗涤成本等因素。
3．下列有关加酶洗衣粉使用注意事项的叙述正确的是( )
①蛋白质类织物一般不能用加酶洗衣粉来洗涤
②加酶洗衣粉使用的水温一般在50
℃以下
③加酶洗衣粉不宜存放太久，加酶洗衣粉有保质期
④碱性蛋白酶洗衣粉会分解人体皮肤表面蛋白质，从而损伤人体皮肤，因此应避免与这类洗衣粉长时间接触
A．①②
B．②③④
C．①③④
D．①②③④
解析：选D 加酶洗衣粉一般含有碱性蛋白酶，能将蛋白质类织物及皮肤表面蛋白质分解；酶的活性受温度等因素影响，一般酶的活性在35～50
℃，高温会破坏酶的结构，使酶的活性丧失；酶存放太久，会使酶丧失活性，所以加酶洗衣粉有保质期。
4．下图是围绕加酶洗衣粉洗涤效果进行的研究结果，下列有关叙述错误的是( )
A．本实验的自变量有温度和洗衣粉是否加酶
B．本实验的因变量可能是污渍残留量
C．两类洗衣粉的最佳使用温度都为t1
D．温度超过t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活
解析：选C 该图示为多因子变量曲线，从图示可以看出本实验的自变量有温度和洗衣粉是否加酶，因变量可能是污渍残留量，温度超过t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活。从图示可以看出普通洗衣粉的最佳使用温度为t2，而加酶洗衣粉的最佳使用温度为t1。
5．某同学探究温度对加酶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．不能确定该酶的最适温度
解析：选D 探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响，该同学选择了10
℃、20
℃、30
℃、40
℃、50
℃、60
℃和70
℃的温度梯度，10
℃的温度梯度太大了，虽然40
℃时洗涤效果最好，但不能确定该酶的最适温度，还应再围绕40
℃为中心设置更小梯度的实验，进一步确定该酶的最适温度。
6．下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是( )
A．先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度
B．实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度
C．相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉
D．衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果
解析：选B 由于温度会影响酶的活性，高温会导致加酶洗衣粉中的酶变性失活；本实验的目的是探究两种洗衣粉的洗涤效果，所以观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度或达到同样洗涤效果所需时间的长短；在适宜的pH下，加酶洗衣粉的洗涤效果高于普通洗衣粉，但pH过高或过低时酶都会变性失活，两者洗涤效果相似；酶具有专一性，加有蛋白酶的洗衣粉不能用于洗涤真丝、羊毛等衣料，适当增加洗衣粉的用量会使洗涤效果增强。
7．下列有关探究某种加酶洗衣粉的最适温度的实验叙述，正确的是( )
A．取一系列不同温度、其他条件都相同的水，加入相同的污物及等量加酶洗衣粉，看哪一温度下的洗涤效果最好
B．在不同温度的水中，加入不等量洗衣粉，看哪种洗涤效果好
C．将加酶洗衣粉加入30
℃水中，发现不如加到45
℃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到37
℃的水中洗涤同样的污物，发现加酶洗衣粉洗涤效果好，说明加酶洗衣粉的最适温度为37
℃
解析：选A 本实验的自变量为温度，在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应保持相同；C选项可以说明加酶洗衣粉在45
℃时比30
℃时洗涤效果好，但不能说明45
℃为最适温度；D选项只能比较加酶洗衣粉与普通洗衣粉的洗涤效果，不能得出加酶洗衣粉的最适温度。
8．下面围绕加酶洗衣粉进行的探究实验中，最合理的是( )
A．探究加酶洗衣粉的最适使用温度时，设置0
℃、37
℃、100
℃三组自变量
B．探究加酶洗衣粉的洗涤效果时，设置不同种类加酶洗衣粉进行相互对照
C．探究加酶洗衣粉的最适用量时，要注意控制实验中衣物的污染程度、洗涤时间和洗涤方式等无关变量
D．探究不同水质对加酶洗衣粉洗涤效果的影响时，一定要设置蒸馏水这一实验组
解析：选C 探究加酶洗衣粉的最适温度应以40
℃为中心，设置更小梯度的实验，进一步确定该酶的最适温度；探究加酶洗衣粉的洗涤效果时，实验的对照组应用普通洗衣粉洗涤；在探究不同水质对加酶洗衣粉洗涤效果的影响实验中，不同种类的水形成相互对照即可，生活中没有使用蒸馏水洗衣的。
二、非选择题(共26分)
9．(10分)回答下列问题：
(1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常，用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，不应该使用开水，原因是________________________________________________________________________。
若要去除衣服上的血渍，应选择含有___________(填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”)的碱性洗衣粉，理由是________________________________________________________________________。
(2)某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同学的做法___________(填“合理”或“不合理”)，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)已知溶液的pH可以影响酶的活性，请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中_________________(填“羧基和氨基”“氨基和甲基”“羧基和甲基”或“甲基和甲基”)等基团的解离状态。
解析：(1)用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，如果使用开水，会使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗。使用碱性洗衣粉去除衣服上的血渍，碱性条件下只有蛋白酶丙有活性，应选择含有蛋白酶丙的碱性洗衣粉。(2)脂肪酶的化学成分为蛋白质，会被蛋白酶水解。(3)蛋白酶和其作用的蛋白质类污渍的氨基和羧基均会发生解离，pH会影响其解离状态。
答案：(1)开水使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗 蛋白酶丙 碱性条件下只有蛋白酶丙有活性 (2)不合理
蛋白酶会降解脂肪酶 (3)羧基和氨基
10．(16分)加酶洗衣粉是人们生活中所必需的，但如何使用加酶洗衣粉，尤其是水温多少才算合适，却不为人们所熟知。多数人认为用得越多，衣服洗得越干净、越快；有人看到洗衣粉袋上标有“冷水洗衣粉”的字样，便用冷水洗衣服，却洗不干净；还有人无论洗什么污渍都用同一种加酶洗衣粉，结果无法去除污渍。下面我们就对加酶洗衣粉的最适洗涤温度进行探究。
实验原理：略。
实验器材：烧杯(500
mL)、温度计、天平、加酶洗衣粉、植物油、蓝墨水、牛奶、玻璃棒、秒表、布料和水浴锅等。
实验过程：
(1)用天平称取加酶洗衣粉若干份，每份5
g。
(2)分别用植物油、蓝墨水、牛奶处理过的同种棉布料各若干份(污渍大小以滴管滴数为准)。
(3)_____________________________________________________________________。
(4)____________________________________________________________________。
(5)水浴锅中的水温依次为20
℃、30
℃、40
℃、50
℃、60
℃、70
℃、80
℃。在不同水温下再重复步骤(3)(4)，分别记录除去污渍所需要的时间。结果如下表：
不同温度下除去不同污渍所需要的时间(s)
水温
0
℃
20
℃
30
℃
40
℃
50
℃
60
℃
70
℃
80
℃
植物油
48
39
30
20
11
13
17
20
蓝墨水
93
86
80
72
67
68
81
105
牛奶
48
43
28
12
4
7
12
17
①请分析实验结果并得出结论：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③从以上实验可得出酶具有________________和____________。
解析：该题主要考查了影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素。洗衣粉中酶制剂的种类、污渍的类型、浸泡时间、洗涤时间、水温等都会影响洗涤效果。同时还考查了实验设计的原则：单一变量原则和对照性原则。
答案：实验过程：(3)在3个编号为甲、乙、丙的烧杯中分别注入200
mL水和一份称量好的加酶洗衣粉，放入0
℃水浴锅中并搅拌
(4)将3块分别用植物油、蓝墨水、牛奶处理过的同种布料各一份分别同时放入上述烧杯中，用玻璃棒搅拌，并用秒表记录除去污渍的时间
(5)①加酶洗衣粉必须在适宜温度下，即50
℃时才会达到最佳洗涤效果，在此温度下，对奶渍的洗涤效果最好，其次是油渍，对蓝墨水的洗涤效果最差
②奶渍的主要成分是蛋白质和脂肪，油渍的主要成分是脂肪，蓝墨水的主要成分是胶体，而加酶洗衣粉中主要含有蛋白酶和脂肪酶
③高效性 专一性
1．加酶洗衣粉常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。
2．洗衣效果最明显的酶制剂是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
3．碱性蛋白酶能将大分子蛋白质水解为可溶性的氨基酸或小分子的肽，所以蛋白类纤维织物不能用此种加酶洗衣粉洗涤。
4．温度、酸碱度和表面活性剂都会影响加酶洗衣粉的洗涤效果。
5．比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中，实验变量为不同的洗涤剂，设计时应遵循单一变量原则和对照原则，有效地控制其他变量，如水的用量、搅拌及洗涤时间等。
PAGE
-
11
-课题3酵母细胞的固定化
固定化酶和固定化细胞技术
[自读教材·夯基础]
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
(1)包埋法：多适于细胞的固定化；
(2)多适于酶的固定化。
3．载体
包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
4．优点
(1)固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，可以反复利用。
(2)固定化细胞技术制备的成本低，操作容易。
5．实例——高果糖浆的生产
(1)原理：葡萄糖果糖。
(2)生产过程：
①将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入。
②使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触。
③转化成的果糖，从反应柱的下端流出。
(3)反应柱：酶固定在一种颗粒状的载体上，再将其装入反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由通过。
(4)优点：反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。
1．酶能加快化学反应速率，但溶液中的酶难以回收，不能利用。要想既降低生产成本，又不影响产品质量，该如何解决这一问题？
提示：将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与反应物分离，还可重复利用。
2．固定化酶和固定化细胞一般采用什么方法？为什么？
提示：固定化酶常用化学结合法或物理吸附法。因酶分子小，易从包埋材料中漏出，故一般不用包埋法进行固定。固定化细胞常用包埋法，因个大的细胞难以被吸附或结合。
3．从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？
提示：固定化细胞技术。固定化细胞技术。
4．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？
提示：一系列酶；固定化细胞技术。
5．如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？为什么？
提示：固定化酶技术。因为大分子物质不容易进入细胞内，如果采用固定化细胞技术会使反应效率下降。
[跟随名师·解疑难]
直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
项目
直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
酶的种类
一种或几种
一种
一系列酶
常用载体
无
高岭土、皂土、硅胶、凝胶
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺
制作方法
无
化学结合固定化、物理吸附固定化
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
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
优点
催化效率高，低耗能、低污染等
被固定的酶可重复使用
成本低，操作更容易
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
不利于催化一系列的酶促反应
反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降
[特别提醒]
(1)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。
(2)由于被固定的细胞保证了完整性，酶的环境改变较小，所以对酶活性影响不大。
酵母细胞固定化的实验操作
[自读教材·夯基础]
1．制备固定化酵母细胞
2．用固定化酵母细胞发酵
(1)操作步骤：将用蒸馏水冲洗过的固定好的酵母细胞(凝胶珠)用于发酵的葡萄糖溶液中。
(2)现象
1．在配制海藻酸钠溶液时，用小火加热并不断搅拌的目的是什么？
提示：防止海藻酸钠焦糊。
2．为什么海藻酸钠溶液要冷却后才能加入酵母细胞？
提示：防止温度过高杀死酵母菌。
3．将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30
min的作用是什么？
提示：使胶体聚沉，以便形成稳定的结构。
[跟随名师·解疑难]
1．制备固定化酵母细胞的注意事项
(1)在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。酵母细胞需要的活化时间较短，一般为0.5～1
h，但实验时需要提前做好准备。
(2)酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出。
(3)加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，关系到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。
(4)海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。
(5)溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否则会因温度过高而导致酵母菌死亡。
(6)可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，用作对照。
(7)刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡30
min左右，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。
2．实验结果分析与评价
(1)如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；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，制作失败，需要再做尝试。
(2)利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味，而不含酵母菌的凝胶珠所做的对照实验则无此现象。
固定化酶和固定化细胞
[例1]
下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是( )
A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显
B．在固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧
C．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
D．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
[解析] 固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么高，耐受性也比较好，和溶解氧没什么关系；利用固定化酶降解水体中有机磷农药，不需要提供营养条件；利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类不仅是反应底物，同时也作为碳源来提供能量和营养。
[答案] A
归纳拓展
(1)固定化酶是指限制或固定于特定空间位置的酶，具体来说，是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂，不会比一般酶制剂的生物活性更强。
(2)固定化细胞仍能进行正常的生长、繁殖和代谢，可以像游离的细胞一样用于发酵生产。
制备固定化酵母细胞
[例2]
根据下面制备固定化酵母细胞实验的流程回答问题：
酵母细胞活化→配制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
(1)在________状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物恢复________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时________________。
(2)影响实验成败的关键步骤是________________________________________。
(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目________。
(4)观察形成的凝胶珠的颜色和形状：如果颜色过浅，说明______________；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明________________________________________。
(5)制备固定化酶不宜用包埋法，为什么？_________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] (1)酵母菌在干燥时，处于休眠状态，需加水活化，否则制成的固定化酵母菌在发酵时酶活性较低且酵母菌增殖缓慢。(2)该实验的关键是海藻酸钠溶液的配制。(3)如果海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞的数目减少，影响实验效果。(4)如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母菌数目较少；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，制作失败，需要再做尝试。(5)由于酵母菌细胞个体较大，不易从包埋材料中漏出，故细胞的固定化一般采用包埋法。
[答案] (1)缺水 正常的生活 体积增大 (2)配制海藻酸钠溶液 (3)减少 (4)固定的酵母细胞数目较少 海藻酸钠浓度偏高，制作失败 (5)因为酶分子很小，容易从包埋材料中漏出
易错提醒
(1)选用的干酵母要具有较强的活性，而且物种要单一。
(2)溶解CaCl2时勿用自来水，以免杂质离子影响实验结果。
(3)固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠与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。
[随堂基础巩固]
1．下列关于固定化酶技术的说法，正确的是( )
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．固定化酶中的酶无法重复利用
D．固定化酶是将酶固定在一定空间的技术
解析：选D 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，不足是无法催化一系列酶促反应。
2．分析下图，与用海藻酸钠作载体制备固定化酵母细胞相似的是( )
解析：选D A是吸附法，B是化学结合法，C、D是包埋法，C一般是将酶包埋在细微网格里，D是将酶包埋在凝胶中。制备固定化酵母细胞采用包埋法，即将酵母菌包埋在海藻酸钠制成的凝胶中，与D相似。
3．下列说法错误的是( )
A．固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法
B．固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法
C．由于细胞个大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定
D．反应物是大分子物质时应采用固定化酶
解析：选C 由于细胞个大，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。因此，细胞多采用包埋法固定，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定。
4．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是
( )
A．可用包埋法制备固定化酵母细胞
B．反应产物对固定化酶的活性没有影响
C．葡萄糖异构酶在固定前后专一性不同
D．固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应
解析：选A 细胞难以被吸附或结合，固定化细胞多采用包埋法；反应产物积累能影响酶的结构，从而使酶的活性下降；葡萄糖异构酶在固定前后专一性不变；固定化细胞固定的是一系列的酶，可以催化一系列的反应，但不能催化各种反应底物的一系列反应。
5．某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下：
①活化酵母细胞：称取定量干酵母与定量蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化。
②配制CaCl2溶液：将无水CaCl2溶解在定量蒸馏水中，配制成一定浓度的CaCl2溶液。
③配制海藻酸钠溶液：用定量的海藻酸钠直接溶解在定量的蒸馏水中，配制成溶液。
④海藻酸钠溶液和酵母细胞混合：将活化的酵母细胞迅速加入刚配制成的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混合均匀。
⑤固定化酵母细胞：用注射器以恒定的速度缓慢将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察凝胶珠的形成。
(1)请你改正其中两处错误的操作：
第一处：_________________________________________________________________
________________________。
第二处：________________________________________________________________
______________________。
(2)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30
min左右，目的是__________________。
(3)如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度________(填“过低”或“过高”)。
(4)研究发现，固定化强度强的酵母颗粒发酵效果好，且稳定性高、使用寿命长。某机构利用上述装置，将2%、2.5%、3%的海藻酸钠分别用2%、3%、4%的X溶液进行凝胶化处理，所得到的固定化酵母颗粒的强度及在28
℃下发酵48
h后的酒精产量见下表：
海藻酸钠(%)
2
2.5
3
2
2.5
3
2
2.5
3
X溶液(%)
2
2
2
3
3
3
4
4
4
固定化强度(g/30个)
930
950
990
1
030
1
100
1
140
1
170
1
170
1
160
酒精量(%)
6.7
6.5
6.5
6.7
6.4
6.2
6.7
6.4
6.3
可以看出，随着X溶液浓度的增加，__________增加；凝胶固定化效果较好的海藻酸钠与X溶液的浓度分别是__________、__________。
解析：溶解海藻酸钠时需注意用小火间断加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后，再加入酵母菌充分搅拌混合均匀，以防止高温杀死酵母菌。分析表格可知，随着X溶液浓度的增加，酵母细胞的固定化强度增加，固定化强度和产酒精量都较大的海藻酸钠与X溶液浓度分别是2%、4%。
答案：(1)③海藻酸钠溶解应小火或间断加热至完全溶化 ④海藻酸钠溶液应冷却至室温再加入已活化的酵母细胞 (2)让凝胶珠形成稳定的结构 (3)过低 (4)固定化强度 2% 4%
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下图中所示的固定化酶技术中属于包埋法的一组是( )
A．①②
B．①③④
C．①④
D．③④
解析：选D 包埋法即将酶包埋于网格或胶囊中(如图中③④所示)，图中①为吸附法，②为化学结合法。
2．下列关于固定化酶的说法正确的是( )
A．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用
B．酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去
C．酶由于被固定在载体上，所以丧失了高效性和专一性
D．被固定化的酶其活性部位完整，所以不受高温、强碱、强酸等条件影响
解析：选A 固定化酶可以被反复利用，但并非能永远利用下去；固定化酶是将酶分子结合在特定支持物上且不影响酶的功能，不会使酶丧失高效性和专一性；固定化酶的活性仍受温度、pH等环境条件的影响。
3．酶的固定化是将酶束缚或限制于一定区域内，使其进行酶促反应后可回收及重复利用的一类技术。下列关于固定化酶技术的叙述，错误的是( )
A．为使葡萄糖液与葡萄糖异构酶充分接触生产果糖，葡萄糖液应从固定化酶反应柱下端注入
B．制备固定化酶的方法主要有化学结合法和物理吸附法
C．固定化酶固定时可能会对酶造成损伤而影响其活性
D．用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆可以大幅度提高产量
解析：选A 葡萄糖液应从固定化酶反应柱的上端注入，使葡萄糖液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖。制备固定化酶的方法主要有化学结合法和物理吸附法。固定化酶固定时可能会对酶造成损伤而影响其活性。
4．下列关于固定化酶和一般酶制剂应用效果的说法中，错误的是( )
A．固定化酶生物活性强，可长久使用
B．一般酶制剂应用后和产物混在一起，产物的纯度不高
C．一般酶制剂参加反应后不能重复利用
D．固定化酶可以反复利用，以降低生产成本，并能提高产品的产量和质量
解析：选A 固定化酶是因为可回收重新利用而可以较长时间使用的，并不是因为生物活性强而长久使用。单纯从生物活性方面分析，固定化酶与一般酶制剂的活性差别不大。
5．下列关于使用固定化酶技术生产高果糖浆的说法正确的是( )
A．高果糖浆的生产需要使用果糖异构酶
B．在反应柱内的顶端装上分布着许多小孔的筛板，防止异物进入
C．将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，果糖从反应柱下端流出
D．固定化酶技术复杂，成本较高
解析：选C 生产高果糖浆时所用的酶应为葡萄糖异构酶，将这种酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由通过。生产过程中，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，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本。
6.右图为某同学利用海藻酸钠固定化酵母细胞的实验结果，出现此结果的原因不可能是( )
A．海藻酸钠溶液浓度过高
B．酵母细胞已经死亡
C．注射器推进速度过快
D．注射器距离CaCl2溶液液面太近
解析：选B 题图中把海藻酸钠与酵母细胞混合后注射到CaCl2中形成的凝胶珠大小不均匀，可能是由A、C、D选项中的原因造成的，但酵母细胞死亡不会导致此结果。
7．用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产生酒精，下列措施错误的是( )
A．向瓶内泵入氧气
B．应将装置放于适宜的条件下进行
C．瓶内应富含葡萄糖等底物
D．将瓶口密封，效果更好
解析：选A 在无氧条件下酵母细胞才能发酵产生酒精和CO2，保证无氧条件的措施是将瓶口密封。酵母细胞无氧发酵产生酒精时需要适宜的条件，如温度、pH以及底物葡萄糖等。
8．下图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：选A 在该实验中，将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞，否则高温会导致酵母细胞死亡；实验中氯化钙溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠；固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2～3次，再将其转移至10%的葡萄糖溶液中，并用搅拌器搅拌，目的是使培养液与固定化酵母细胞充分接触，有利于发酵的正常进行。
二、非选择题(共26分)
9．(14分)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。请回答下列问题：
(1)制备固定化酵母细胞的过程为：
①使干酵母与________混合并搅拌，使酵母菌活化；
②将无水CaCl2溶解在蒸馏水中，配成CaCl2溶液；
③用酒精灯加热配制海藻酸钠溶液；
④海藻酸钠溶液冷却至常温再加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀；
⑤用注射器将______________的混合物缓慢滴入CaCl2溶液中。
(2)该实验小组用右图所示的装置来进行葡萄糖发酵。a是固定化酵母，b是反应柱。
①从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是____________________________________。
②要想得到较多的酒精，加入反应液后的操作是________活塞1和________活塞2。(填“关闭”或“打开”)
③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。
④装置中的长导管起的作用是________________________________________________________________________
________________。
解析：活化即使干酵母恢复生活状态。可通过加入蒸馏水，使其活化。若溶液浓度过高，酵母细胞会发生渗透失水。酵母细胞固定化操作应在无菌条件下进行。
答案：(1)①蒸馏水 ⑤海藻酸钠和酵母细胞
(2)①葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡 ②关闭 关闭 ③无菌 ④释放CO2，防止空气中的杂菌进入反应柱
10．(12分)固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果(注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量)，分析回答下列问题：
(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，由甲图所示结果可以得出的结论是______________________________________________。
(2)乙图曲线表明浓度为____________的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用________次，之后酶活力明显下降。
(4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，而且用戊二醛作交联剂，这是因为________________________________________________。
解析：(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图反映了固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广。(2)乙图曲线表明浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足。(3)由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后酶活力明显下降。(4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，而且用戊二醛作交联剂，这是因为酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出。
答案：(1)固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广 (2)3% 海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足 (3)3 (4)酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出
1．固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而固定化细胞则常采用包埋法。
2．制备固定化酵母细胞的基本步骤是：酵母细胞的活化―→配制CaCl2溶液―→配制海藻酸钠溶液―→海藻酸钠与酵母细胞混合―→固定化酵母细胞。
3．配制海藻酸钠溶液浓度过高，则难以形成凝胶珠；若浓度过低，则固定的酵母细胞少，影响实验效果。
4．配制海藻酸钠溶液应小火加热或间断加热。
5．固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶的重复利用，降低了成本，又提高了产品质量。
PAGE
-
10
-课题1果胶酶在果汁生产中的作用
果胶酶的作用及酶活性
[自读教材·夯基础]
1．果胶
(1)作用：植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一；在果汁加工中，会影响出汁率，并使果汁浑浊。
(2)成分：是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。
(3)特点：不溶于水。
2.果胶酶
(1)来源：植物、霉菌、酵母菌和细菌等。
(2)组成：果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
(3)作用：
①分解果胶成可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变得澄清。
②瓦解植物细胞的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更加容易。
3．酶的活性
(1)概念：指酶催化一定化学反应的能力。
(2)表示方法：用一定条件下酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。
(3)酶反应速度的表示方法：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。
(4)酶活性的影响因素：温度、pH和酶的抑制剂等。
果胶酶是一种酶吗？它与纤维素酶有何不同？
提示：不是。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。纤维素酶是一种复合酶，它至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。果胶酶中的各种酶都可单独分解果胶，而纤维素酶必须三种组分同时发挥作用才能分解纤维素。
[跟随名师·解疑难]
1．纤维素与果胶的比较
项目
相同点
不同点
纤维素
①都是高分子化合物②都不溶于水③都参与细胞壁的组成
①组成的基本单位：葡萄糖②分解所需的酶：纤维素酶
果胶
①组成的基本单位：半乳糖醛酸②分解所需的酶：果胶酶
2．纤维素酶与果胶酶的比较
项目
组 成
作 用
纤维素酶
C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶
纤维素在C1酶、Cx酶的作用下分解生成纤维二糖，再在葡萄糖苷酶的作用下将纤维二糖分解为葡萄糖
果胶酶
多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等
将不溶性的果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸
3．果胶酶的应用范围
(1)水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于压榨并提高出汁率。
(2)在进行果汁沉降和离心时，能破坏果汁中悬浮物的稳定性，使其凝聚沉淀，果汁得到澄清。
(3)经果胶酶处理的果汁比较稳定，不再发生浑浊，在制备浓缩果汁时，果胶酶的作用显得尤为重要。
(4)在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起澄清作用，还可促进葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。
(5)果胶酶可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。
(6)果胶酶与纤维素酶、半纤维素酶等配合，可降解植物细胞壁中的果胶和纤维素，促使淀粉、脂质、维生素和蛋白质等释放出来，从而提高了饲料的营养价值。
(7)果胶酶可降低饲料的黏度，促进饲料在动物消化道内的消化吸收。
探究温度、pH对酶活性的影响及果胶酶的用量
[自读教材·夯基础]
1．探究温度和pH对果胶酶活性的影响
(1)实验流程：
(2)该实验的自变量是温度或pH，因变量是酶的活性，检测因变量是通过测定果汁的体积或澄清度来实现的。
2.探究果胶酶的用量
(1)影响因素：
该实验的自变量是酶的用量，除此之外，影响果汁产量的因素还有温度、pH、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。
(2)判断的思路：
①如果随着酶的用量增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；
②如果当酶的用量增加到某个数值后，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。
1．在探究温度或pH对酶活性的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？
提示：需要设置对照实验。不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。只有设置对照才能说明酶的最适温度或最适pH。
2．为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？
提示：将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，防止温度影响果胶酶活性。
3．阅读教材P44上部的内容思考：A同学将哪个因素作为自变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？B同学呢？
提示：A同学将温度或pH作为自变量，控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题。B同学对于变量的处理应该与A同学相同，只是观察因变量的角度不同。
4．想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？
提示：果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越高，苹果汁的体积就越大。
5．当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是自变量，哪些因素应该保持不变？
提示：温度是自变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。
[跟随名师·解疑难]
1．探究温度对果胶酶活性的影响
(1)实验原理：
果胶酶活性受温度影响。处于最适温度时，酶活性最高。在一定范围内，果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正相关。
(2)操作步骤：
实验温度
℃
30
35
40
45
50
55
60
65
70
果汁量(mL)
(3)操作提示：
①在混合苹果泥和果胶酶之前要进行恒温处理，目的是保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免混合后的温度变化，确保实验结果的准确性。
②通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的原因是果胶酶将果胶分解为小分子物质，这些小分子物质可通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶能力的大小。
③本实验的探究对象是酶的活性，温度作为自变量，属于探究的定量。自变量温度可设置梯度来确定最适值。温度梯度越小，实验结果越精确。
2．探究pH对果胶酶活性的影响
(1)实验原理：
果胶酶的活性受pH影响，其催化作用具有最适pH，在低于或高于此值时，酶活性都会减弱，过酸或过碱则导致酶变性失活。
(2)实验步骤：
(3)实验结果记录：
pH
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
果汁量/mL
(4)注意事项：
①本实验是对照实验，其变量是pH。每支试管中加入的苹果泥和果胶酶的量应相等，温度也应相同(可取上一实验测出的最适温度)。
②pH梯度调节时可用体积分数均为0.1%的NaOH溶液或HCl溶液。
③为了使果胶酶充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物。
④可通过比较果汁体积大小来判断酶活性的高低，也可以通过观察果汁的澄清度来判断果胶酶活性的强弱。
3．探究果胶酶的用量
(1)实验原理：
在一定的条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，再增加酶的用量，果汁的体积不再改变，此值即是酶的最适用量。
(2)实验方案：可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积。需要注意的是，反应液的pH必须相同，否则将影响实验结果的准确性。
(3)操作步骤：
影响果胶酶活性的因素
[例1]
如图曲线表示的是温度与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呈正相关；之后，呈负相关
B．当温度达到b′点时，果胶酶的活性最高、酶的催化作用最强
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，果胶酶的活性很低，当温度降低时，酶的活性可以恢复上升
[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，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。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。
[答案] D
有关果胶酶的实验设计分析
[例2]
在验证“果胶酶在果汁生产中的作用”的实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥、试管中分别加入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下列两种操作：
第一种：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的pH分别调至4,5,6……10。
第二种：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的pH分别调至4,5,6……10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。
请回答下列问题：
(1)哪一种方法更为科学？__________。请说明理由：________________________。
(2)实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使___________，以减少实验误差。
(3)如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示pH，纵坐标表示________，实验的操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图：________。
[解析] 方法二是将试管中的果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pH分别调至4,5,6，…，10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。这样操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的pH。否则，由于酶有高效性，在升高或降低pH过程中把果胶分解了，造成实验误差。实验中玻璃棒搅拌的目的，是使酶和果胶充分地接触，以减少实验误差。对于实验结果以坐标图的形式表示，以横坐标表示pH，纵坐标表示果汁体积较恰当。根据在一定范围内，随着pH的增加，酶的活性增强，果汁体积增大，当超过最适pH，随着pH的增加，酶的活性减弱，果汁体积减小。
[答案] (1)第二种 第二种的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的pH(或第一种操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应)
(2)酶和反应物(果胶)充分地接触
(3)果汁体积 甲
易错提醒 在探究温度、pH对果胶酶影响的实验中，易误操作为酶与底物混合后再保温或调pH。由于酶的催化具有高效性，酶与底物一旦接触便立即催化反应的进行。因此在混合前酶与底物的温度或pH应先达到实验预设的温度或pH，然后再混合。
[随堂基础巩固]
1．下列关于果胶酶的说法正确的是( )
A．果胶酶可以分解细胞壁的主要成分——纤维素
B．果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物
C．果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称
D．果胶酶的化学本质是蛋白质或RNA
解析：选C 果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。果胶酶的化学本质是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸。果胶酶作为酶的一种，具有一般酶的特性，即专一性、高效性、受温度与酸碱度的影响，因此它只能将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，而不能将纤维素分解成葡萄糖。
2．果胶酶的反应速度可用哪一项来表示( )
A．单位时间内果胶的减少量
B．单位体积内半乳糖醛酸的增加量
C．单位时间内半乳糖醛酸的增加量
D．单位时间内、单位体积中果胶的减少量或半乳糖醛酸的增加量
解析：选D 酶所催化的某一化学反应的反应速度可以表示酶活性的高低，而酶促反应速度可以用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
3．在探究温度对果胶酶活性影响的实验中，下列说法错误的是( )
A．可准备一组烧杯，分别盛有不同温度的水
B．将苹果泥和果胶酶混合后放在不同温度的烧杯中恒温水浴处理
C．不同温度之间可形成相互对照
D．温度过高时，果胶酶会变性失活
解析：选B 探究温度对酶活性的影响时，要分别把酶溶液和反应物的温度控制好，然后再将它们混合。否则，实验缺乏严密性，结果不可靠。
4．在探究pH对果胶酶活性影响的实验中，下列说法错误的是( )
A．自变量是不同的pH
B．控制不变的量有温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等
C．可通过测定滤出的果汁体积判断果胶酶的最适pH
D．pH过低时，果胶酶活性变小，但不失活
解析：选D 该实验中自变量为不同的pH，其他无关变量如温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等要控制相同，以排除无关变量对实验结果的影响。在某种pH下滤出的果汁体积最多，则该pH为最适pH。pH过低和pH过高，都能使酶变性失活。
5．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。
实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布等；苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。
实验目的：验证果胶酶在果汁生产中的作用。
实验方法及步骤：
(1)将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。
(2)取两个100
mL洁净的烧杯，编号1、2按相应程序进行操作，请把表中未填写的内容填上。
操作顺序
项目
烧杯
1
2
①
在烧杯中加入苹果泥
20
mL
20
mL
②
a.____________
2
mL
\
③
注入蒸馏水
\
b.______
④
在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不时搅拌
10
min
10
min
(3)取两个烧杯，同时进行过滤。观察(或比较)____________________，并记录结果。
(4)实验结果的预测及结论：如果是________________________________，则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。
解析：实验目的很明确，“验证果胶酶可以提高出汁率和澄清度”，不难找出对照实验的单一变量是“果胶酶溶液和蒸馏水”，且都为2
mL。由于是验证性实验，结果应与前面的实验目的相对应，即相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高。
答案：(2)a.注入果胶酶溶液
b．2
mL
(3)相同时间内滤出的果汁体积和果汁的澄清度
(4)相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．某物质常温下能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产出量，使果汁变得清亮。下列对该物质的叙述正确的是( )
A．该物质由氨基酸和核苷酸组成
B．该物质能分解果肉细胞壁中的纤维素
C．该物质在低温条件下会失去活性
D．该物质在蛋白酶作用下可能会被降解
解析：选D 果胶是细胞壁的主要组成成分，能水解果胶的物质应该是果胶酶，果胶酶的化学本质是蛋白质，蛋白质由氨基酸组成，具有专一性，不能分解纤维素，在低温下活性被抑制，能被蛋白酶水解。
2．果胶酶的作用底物是果胶，下列有关叙述正确的是( )
A．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一
B．果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖，使得浑浊的果汁变澄清
C．果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物
D．果胶酶就是果胶分解酶的简称
解析：选A 果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物；果胶被果胶酶分解后的产物是半乳糖醛酸；果胶酶是一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
3．下列说法错误的是( )
A．酸碱度和温度是通过影响酶活性来影响果汁产量的
B．只要温度适宜，酶的活性一定高
C．酶的催化反应时间能够影响果汁的产量
D．苹果泥的数量也能够影响果汁的产量
解析：选B 酶的活性受温度和酸碱度的影响，只有在最适温度和pH下，酶的催化效率才最高。另外，果汁的产量与原料的多少以及反应时间有关。酶的活性不只与温度有关，还与pH等因素有关。
4．探究温度对果胶酶活性的影响、pH对酶活性的影响、果胶酶的用量三个实验中，实验变量依次为( )
A．温度、酶活性、酶用量
B．苹果泥用量、pH、果汁量
C．反应时间、酶活性、酶用量
D．温度、pH、果胶酶用量
解析：选D 首先要明确实验变量、反应变量等基本概念，在此基础上，针对三个探究实验进行分析。实验一为探究果胶酶的最适温度，实验二为探究果胶酶的最适pH，实验三为探究果胶酶的最适用量。
5．下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究有关的叙述正确的是( )
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．应将果泥与果胶酶先混合均匀后再放置预设定温度的水浴锅中
D．可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来定量表示果胶酶的活性
解析：选D 探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果，pH、温度应相同且适宜；果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等；应将果泥与果胶酶分装在不同试管中放置预设定温度的水浴锅中，几分钟后再混合均匀。
6．在“探究果胶酶的用量”实验中，下列说法错误的是( )
A．实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液
B．底物浓度一定时，酶用量越大，滤出的果汁越多
C．本实验应控制在适宜温度和pH条件下
D．反应液和pH必须相同
解析：选B 本实验中的实验变量是酶的用量，温度和pH属于无关变量，因此实验应控制在适宜的温度和pH条件下。实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以配制一种浓度的果胶酶溶液，使用不同体积的酶溶液进行实验。在其他条件固定不变的情况下，在一定范围内，随着酶用量的增多，酶促反应速率加快，滤出的果汁也增多，当酶的用量达到一定值，底物成为限制因素时，再增加酶的用量，反应速率也不再增大，滤出的果汁也不再增多。
7．在观察果胶酶对苹果匀浆的作用的实验中，将苹果匀浆放在90
℃恒温水中保温4
min的目的是( )
A．杀灭苹果匀浆中的微生物
B．使果胶分解，从而提高出汁率
C．使苹果中的果胶酶变性失活，以排除对实验的干扰
D．果胶酶的最适温度为90
℃
解析：选C 本实验属于对照实验，其实验目的是证明果胶酶能将果胶分解。因此，首先对苹果匀浆进行加热处理，使苹果匀浆中的果胶酶变性失活，排除干扰，然后再分别加入果胶酶和等量的蒸馏水，观察实验现象。
8．下列关于果胶酶的叙述正确的是( )
①是由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．③④⑤⑦
解析：选C 所有活细胞都能产生酶，但不同细胞产生的酶不一定相同，产生果胶酶的生物有植物、霉菌、酵母菌和细菌等，所以①②不正确；果胶酶的作用是将果胶分解成半乳糖醛酸；植物细胞壁由纤维素和果胶组成，可用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，所以③④⑥正确。果胶酶的成分是蛋白质，其组成单位只能是氨基酸，所以⑦不正确。果胶酶特指分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等，所以⑤不正确。
二、非选择题(共26分)
9．(12分)下图是果胶酶在不同温度条件下的酶活性变化曲线，请回答下列问题：
(1)在35
℃时，果胶酶的活性________。
(2)在________和________时，果胶酶的活性都降为0，但恢复至35
℃时，________图的催化活性可望恢复，请在图中画出恢复曲线，由此表明______图中所示酶的结构已受到破坏。
解析：从图中看出，果胶酶在35
℃时催化效率最高，当温度降至0
℃或升高至100
℃时，催化效率均降至0。果胶酶的化学本质是蛋白质，当温度升高至100
℃时，果胶酶的分子结构发生改变，从而使酶变性失活，当温度再恢复到35
℃时，酶也不会恢复活性。而温度降至0
℃时，酶的结构并没有发生变化，再恢复到35
℃时，活性还会恢复。
答案：(1)最高
(2)0
℃ 100
℃ 甲 曲线如右图中虚线所示 乙
10．(14分)生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁率。回答下列相关问题：
(1)某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶的活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是____________________________。
(2)现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取试管16支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为4组，分别置于0
℃、5
℃、10
℃、40
℃下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。该实验温度设置的不足之处有______________和______________。
(3)某同学取5组试管(A～E)分别加入等量的同种果泥，在A、B、C、D
4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同；E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后，测定各组的出汁量。通过A～D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中，若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，E组设计________(填“能”或“不能”)达到目的，其原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)根据题意，用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶的
活性的平均值并进行比较，可见实验的自变量是果胶酶的来源不同，因变量是果胶酶的活性，所以该实验目的是探究不同来源果胶酶的活性。
(2)根据实验设计可知，该实验是探究果胶酶的最适温度，所以自变量是温度，因变量是果胶酶的活性，用出汁量进行衡量，出汁量越多则果胶酶活性越高。该实验方案中，温度应该在常温范围内设置系列温度梯度且梯度差值相等，所以4组的温度应分别设置为15
℃、20
℃、25
℃、30
℃；另外探究温度对酶活性的影响时，应保证酶促反应只能在设定的温度下进行，同一实验组的反应温度只能是一个，所以实验操作应该是将各组盛有果胶酶的试管与盛有果泥的试管分别在设定温度下处理一定时间后再将两只试管混合，才能保证实验在设定的温度下进行。
(3)根据题意，本实验的自变量是果胶酶的量，因变量是出汁量，对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则，根据实验设置，通过A～D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，则E组应加入缓冲液而不是蒸馏水，使试管中液体体积与实验组相同，才符合实验设计应遵循的单一变量原则。
答案：(1)探究不同来源果胶酶的活性 (2)4组的温度设置不合适 各组的酶促反应受两个不同温度影响(每一设定温度的两只试管应先达到预定温度，然后再混合)(其他答案合理也可)
(3)不能 E组加入蒸馏水而不是缓冲液违背了单一变量原则
1．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，在果汁生产中，果胶会影响出汁率和澄清度。
2．果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
3．酶活性可用一定条件下酶所催化的化学反应的反应速度来表示。
4．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。
5．影响果胶酶活性的因素有温度、pH和酶的抑制剂等。
6．探究温度对果胶酶活性的影响时，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件相同。
PAGE
-
12
-
