专题4 酶的研究与应用
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填充：①单一变量原则 ②果胶分解酶 ③包埋法 ④物理吸附法 ⑤化学结合法
课题1 果胶酶在果汁生产中的作用
1．下列关于果胶酶的叙述，正确的是( )
①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．①②⑦ B．②③⑥
C．③④⑥ D．③④⑤
答案：C
2．啤酒等放久后易产生蛋白质沉淀而使其浑浊，加入少量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，这个事实说明( )
A．酶的催化作用受环境的影响
B．酶的化学本质主要是蛋白质
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：对蛋白质起水解作用的酶是蛋白酶，这是由酶的专一性决定的。
答案：D
3．葡萄收获的季节性较强，并且不易运输，易造成积压，腐烂变质。为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将其加工制作成果汁、果酒、果醋等。下面是简单的生产流程图，结合所学知识回答下列问题。
(1)果胶酶的使用过程①中，需要对酶的活性、酶的用量进行研究。在甲、乙两个曲线中，果胶酶活性受环境因素影响的变化曲线是________，纵轴还可以用______________来表示。自变量X可以代表________；自变量Y可代表________。
(2)果胶酶的最适用量是上图中的________点对应的量。
(3)③→⑤过程中不用灭菌一般也不会受到杂菌的污染，原因是
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(4)果酒和果醋的制作过程相比，从发酵条件来看，二者不同之处是____________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：(1)果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响，每一种酶的最适pH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两个，一个是果汁的量，另一个是果汁的澄清度。(2)果胶酶的最适用量是过滤得到果汁澄清度最高时对应的最小酶量，B点后酶量增加而澄清度不再增加，因此B点对应的量为最适用量。(3)缺氧条件不利于大多数细菌的生存，同时酒精有杀菌作用。(4)酒精发酵为厌氧发酵，醋酸发酵为需氧发酵。
答案：(1)甲 过滤到的果汁体积 温度、pH等 果胶酶的浓度(或用量) (2)B (3)培养液中缺氧环境及酵母菌产生的酒精能抑制绝大多数微生物的生长繁殖
(4)酒精发酵需要厌氧条件，醋酸发酵需要充足的氧气
A级 基础巩固
1．下列哪种说法不属于果胶酶的特点( )
A．是几种酶的统称
B．化学本质是蛋白质
C．降低了反应过程的活化能
D．催化过程中逐渐被消耗
答案：D
2．下列不能表示酶活性高低的是( )
A．一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度
B．单位时间内、单位体积中反应物的减少量
C．单位时间内、单位体积中酶的变化量
D．单位时间内、单位体积中产物的增加量
解析：酶作为催化剂，在反应前后量不变，因此单位时间内，单位体积中酶的变化量不能表示酶活性的高低。
答案：C
3．多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，具有辅助消化的作用。其片剂是糖衣片，这样制作的目的是( )
A．补充体内糖类物质的供应
B．防止胃液的消化作用
C．经唾液消化后即可迅速起作用
D．使其中各种酶缓慢地释放
解析：考查酶的化学本质主要是蛋白质类，糖衣可以防止胃液内胃蛋白酶对蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的消化作用。
答案：B
4．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，其目的是( )
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．使苹果匀浆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 ℃，酶的活性最高
解析：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，然后再分别加入果胶酶和等量的煮沸过的果胶酶，观察实验现象，加入果胶酶的匀浆澄清度高且澄清时间短，证明果胶酶能将果胶分解。
答案：C
5．下图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，下列叙述错误的是( )
A．在B点之前，果胶酶的活性和温度成正比；之后，成反比
B．当温度到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
解析：从图中可以看出，随着温度升高，果胶酶的活性在上升，当达到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。
答案：D
6．下表是某同学探究温度对果胶酶活性的影响的实验结果。该结果不能说明( )
温度/℃
10
20
30
40
50
60
果汁量/mL
2
3
4
5
6
5
A.温度影响果胶酶的活性
B．40℃与60 ℃时酶的活性相等
C．40 ℃是该酶的最适温度
D．若温度从10 ℃升高到40 ℃，酶的活性将逐渐增强
解析：温度影响酶的活性，酶都有一个最适温度，果胶酶的最适温度在40～50 ℃之间，题表不能说明40 ℃就是最适温度。在低于最适温度时，随温度的升高，酶的活性增强；高于最适温度时，随温度的升高，酶的活性降低。温度对酶活性的影响曲线图是钟罩形的，故40 ℃与60 ℃时酶的催化效率相同。
答案：C
B级 能力训练
7．下列说法不正确的是( )
A．在探究果胶酶用量的实验中，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思想方法是不变的
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：果胶酶活性越高，果汁的出汁量越高，故可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。
答案：C
8．实验研究pH对酶活性的影响，准备5支含有等量胃蛋白酶溶液，但pH各不相同的试管，每支试管加1块1 cm3的正方体凝固蛋白块，试管均置于25 ℃室温条件下，将各试管蛋白块消失的时间记录于下表：
酶溶液的pH
蛋白块消失的时间/min
1
13
2
9
3
11
4
45
5
＞60
(1)蛋白块消失的时间与酶活性强弱的关系是________________
____________________________________________________。
(2)酶活性最强时的pH是________。
(3)请以两种方法改进实验，使实验在更短的时间内完成。
方法Ⅰ：_____________________________________________。
方法Ⅱ：_____________________________________________。
(4)在人体消化道中，能分泌本实验中酶的部位是________。
(5)为确认蛋白块的消失是由于酶的作用，还应对实验进行什么设计？
答案：(1)酶活性越大，蛋白质分解越快，蛋白块消失的时间越短 (2)2
(3)将原题中温度25 ℃提高至大约37 ℃ 将原题中正方体蛋白块处理得更小(如切成0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm＝0.125 cm3)
(4)胃 (5)加一支试管，内加蛋白块和水，pH值为2.0，作为对照组。
9．果胶酶在果汁生产中具有重要作用，某课题研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如下实验：
实验方法：如图1中所示的顺序进行操作。
图1
实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图2中曲线甲所示。
图2
(1)图2中的纵坐标还可用__________来表示。
(2)实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙，苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标在同一位置的原因是___________。
(3)假设图2中自变量为酶的浓度，请画出苹果汁澄清度的变化曲线，并且用A点标出酶的最适用量。
解析：(1)苹果汁体积、苹果汁澄清度都可以是果胶酶活性的检测指标。(3)随酶浓度的增加果胶酶分子的总催化活性(用苹果汁澄清度来表示)增强直至达到最大值，酶活性开始达到最大值时对应的酶浓度即为酶的最适用量。
答案：(1)苹果汁的体积
(2)同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物的量等不同而改变
(3)如图
10．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形果粒量少，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降到最小，最大限度地提高成形果粒的含量。
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________________。
(3)在果粒制作时按“每千克水果2 mL酶”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“每千克水果2 mL酶”的量加入酶的意义在于_______________________________________________
_____________________________________________________。
在温度为40～45 ℃时搅拌处理的原因是___________________
_____________________________________________________。
最后升温到90～92 ℃再冷却罐装的目的是_________________
_____________________________________________________。
解析：本题通过分析材料，筛选和鉴别相关信息，建立已有知识与新信息之间的联系，考查知识的应用能力。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，不是特指一种酶。果胶酶的活性受温度、pH等因素影响，在果粒生产中，应该为果胶酶提供适宜的温度，以提高酶的活性。
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
(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 在温度为40～45 ℃时果胶酶活性最高 灭菌
11．果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，温度和pH保持在最适值，最适温度为50 ℃左右，生成物量与反应时间关系如下图。请完成下列问题：
(1)该酶包括__________________、____________、__________等，作用的底物是________，生成产物是______________。
(2)在35 min后，曲线变成水平，这是因为___________________
_____________________________________________________。
(3)若增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。
(4)若果胶酶浓度和其他条件不变，反应液pH由1逐渐升高到10，则酶催化反应的速度将_______________________________，
原因是________________________________________________
_____________________________________________________。
(5)下图中能正确表示果胶酶对底物的分解速度和温度关系的是________。
解析：果胶酶是分解果胶的一类酶的总称；随时间的延续，反应物消耗尽后，生成物不再增加；如增加酶的用量，会缩短化学反应达到平衡的时间，但不会增加生成物的量，因为反应物是一定的。果胶酶在pH为1时已经失活；在不同温度下，酶的催化效率不同，果胶酶的最适温度为50 ℃左右，在低于50 ℃时，酶的活性随温度升高而增大。
答案：(1)多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶 果胶酯酶 果胶 半乳糖醛酸 (2)底物消耗完毕 (3)略
(4)不变 pH为1时，酶已变性失去活性 (5)C
课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
1．下图是围绕加酶洗衣粉洗涤效果进行的研究结果。下列有关叙述中不正确的是( )
A．本研究的自变量有温度和洗衣粉是否加酶
B．本研究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：本题考查探讨加酶洗衣粉的洗涤效果。根据实验目的而人为改变的变量是自变量，随着自变量的变化而变化的变量是因变量。加入的洗衣粉不同，温度不同，都会造成洗涤效果的差异，故A正确。可用污渍的残留量来表示洗涤效果，故B正确。若纵坐标表示污渍残留量，则加酶洗衣粉的最适温度为t1，普通洗衣粉的最佳使用温度为t2，故C错误。温度过高，酶的活性降低甚至失活，故D正确。
答案：C
2．关于酶和加酶洗衣粉的描述正确的是( )
A．洗衣粉中的蛋白酶对皮肤有损伤，因为皮肤中含有蛋白质
B．加酶洗衣粉中的酶变性失活后，其洗涤效果也比普通洗衣粉好
C．加酶洗衣粉中的酶是从植物、霉菌、酵母菌、细菌等生物体内提取出来的
D．加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境
解析：根据酶的专一性，蛋白酶能水解蛋白质，因此对皮肤有损失，A正确；加酶洗衣粉中由于降低了表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，因此若酶变性失活后，其洗涤效果比普通洗衣粉差，B错误；加酶洗衣粉中的酶是科学家通过基因工程生产的，C错误；加酶洗衣粉中降低了磷含量，因此与普通洗衣粉相比，不易污染环境，D错误。
答案：A
3．市场上有一种加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶，它的催化活性很强，能迅速、彻底清除衣物上的汗渍、血迹及人体排放的蛋白质，下列衣料中不能用此加酶洗衣粉洗涤的是( )
①棉织品 ②毛织品 ③腈纶织品 ④蚕丝织品 ⑤涤纶织品 ⑥锦纶织品
A．②④ B．①②③
C．③④⑤ D．③⑤⑥
解析：这种加酶洗衣粉中含有蛋白酶，蛋白质在这种酶的催化作用下能被水解，所以不宜用此加酶洗衣粉洗涤含有蛋白质的衣料。①的主要成分是纤维素。②④的主要成分是蛋白质。③⑤⑥是合成纤维不含蛋白质。
答案：A
4．加酶洗衣粉中的“酶”有多种，对各种污渍要考虑其不同情况选用不同的加酶洗衣粉，主要原因是( )
A．酶具有多样性 B．酶具有高效性
C．酶具有专一性 D．酶易受环境影响
解析：生活中各种污渍的成分有很大差别，如油渍主要是脂质，血渍主要为蛋白质，从酶的专一性出发，使用时应有所区别。
答案：C
5．某生物学兴趣小组进行了“加酶洗衣粉最适温度的测量”实验，下表是他们记录的不同温度除去不同污渍所需时间对照表，请依据表中数据作答：
去除污渍时间/min
水温℃
5
20
30
40
50
60
70
80
植物油
48
39
30
20
17
11
12
20
蓝墨水
93
86
80
72
68
67
81
105
奶渍
48
43
28
12
6
4
12
17
(1)要达到最佳洗涤效果，使用加酶洗衣粉的最适温度范围是________。
(2)在适宜温度范围内，加酶洗衣粉对衣物上的________的洗涤效果最佳，对____________的洗涤效果最差，其原因是___________
_____________________________________________________。
(3)羊毛、蚕丝等织物________(填“能”或“不能”)用加酶洗衣粉洗涤，因为__________________________________________
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：由题表数据可知，加酶洗衣粉在50～60 ℃条件下洗涤效果最好；加酶洗衣粉对奶渍有较强的去污力，说明加酶洗衣粉中有蛋白酶，而羊毛和蚕丝的主要成分是蛋白质，如果使用加酶洗衣粉洗涤，会对衣物造成破坏。
答案：(1)50～60 ℃
(2)奶渍 蓝墨水 奶渍的主要成分是蛋白质和脂肪，加酶洗衣粉中含有碱性蛋白酶和碱性脂肪酶，能使蛋白质和脂肪等有机物水解，但很难使蓝墨水中的成分水解
(3)不能 羊毛、蚕丝等织物的主要成分是蛋白质，加酶洗衣粉中的蛋白酶能使蛋白质水解，从而使织物受到破坏
A级 基础巩固
1．和普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉( )
A．不含表面活性剂
B．三聚磷酸钠的含量减少
C．需要比较高的水温
D．洗涤效果优于普通洗衣粉
答案：B
2．在探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响实验时，往往采用同一型号的小容量自动洗衣机洗涤衣物，其原因是( )
A．便于更好地控制变量 B．洗涤时间短
C．洗涤时更省力 D．可洗涤的衣物多
解析：欲探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响，则将温度作为单一变量，其他条件应该保持一致，如洗衣机的型号要相同，这样有利于控制变量。
答案：A
3．“衣领净”属于( )
A．单一型加酶洗衣粉 B．复合型加酶洗衣粉
C．浓缩型普通洗衣粉 D．以上三种都不是
解析：“衣领净”是一种复合型加酶洗衣粉，其性能优异，且对衣物上的汗渍、奶渍、油渍、血渍、果汁等具有极强的清除功效。
答案：B
4．蛋白酶能分解其他蛋白质类的酶，但洗衣粉中，蛋白酶并没有将其他几种酶分解掉，以下解释正确的是( )
A．蛋白酶处于抑制状态
B．其他几类酶不是蛋白质类
C．蛋白酶具有识别作用，不分解具有酶作用的蛋白质
D．缺少水环境并且各种酶在添加前已作了保护性修饰
解析：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，才能发挥作用。
答案：D
5．使用加酶洗衣粉的好处，不正确的是( )
A．有效去除衣服上的油渍、汗渍和血渍
B．使用加酶洗衣粉可减少对环境的污染
C．各种加酶洗衣粉的酶制剂对人体皮肤都没有伤害作用
D．水温过低时不宜使用加酶洗衣粉
解析：常见的加酶洗衣粉中含有蛋白酶和碱性脂肪酶，可以有效去除衣服上的油渍、汗渍或血渍；温度、pH等都会影响加酶洗衣粉洗涤效果；加酶洗衣粉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；含碱性蛋白酶的洗衣粉会分解人体皮肤表面的蛋白质，对人体皮肤有伤害作用。
答案：C
6．在研究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响时的不变因素是( )
A．水量、水质
B．洗衣粉的用量和洗涤方式及时间
C．衣物的材料、大小和浸泡时间
D．以上都是不变因素
解析：在研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，除了温度变化之外，影响洗涤效果的其他因素均应为不变因素。
答案：D
B级 能力训练
7．下表是某生物兴趣小组为探究加酶洗衣粉的洗涤效果设计的实验流程，请据下表分析回答：
实验步骤
烧杯(1 000 mL)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
1.注入自来水
500 mL
500 mL
500 mL
500 mL
2.放入含油迹的衣服
一件
一件
一件
一件
3.控制不同水温
10 ℃水浴10 min
30 ℃水浴10 min
50 ℃水浴10 min
70 ℃水浴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.观察并比较洗涤效果
(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，并提出改造措施：
_______________________________________________________
____________________________________________________。
(3)步骤3和步骤4顺序能否调换？请说明理由。
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(4)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号试管加入洗衣粉的量、衣服上的油渍大小、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。
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，分别滴加等量同种植物油，使油渍大小相同；选用的水温不合适，应根据当地一年中的实际气温情况来确定水温，如选取5 ℃、15 ℃、25℃、35 ℃的水温
(3)不能调换。如果调换，达到设定温度前加酶洗衣粉中的酶已经分解了部分油渍
(4)避免因水温、水量(水质、洗衣粉的量、衣物的质料及浸泡的时间和洗涤时间等)不同，给实验结果带来误差
8．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。请回答下列相关问题：
(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________。
(3)下面是有关加酶洗衣粉洗涤效果的探究实验，请据表回答下列问题：
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号实验组洗净所需时间接近了7 min，请分析最可能的原因：____________________________________________________。
答案：(1)碱性脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶
(2)多肽
(3)①单一变量原则、对照 ②洗衣粉中酶失效
9．加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，可以水解掉衣物上的蛋白质等有机污渍。请回答下列问题：
(1)构成碱性蛋白酶的基本单位是__________，碱性蛋白酶的合成场所是细胞中的__________。
(2)由上图可知，该实验的目的是探究______________________
_____________________________________________________。
50 ℃时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量为__________%。
(3)如下所示为加酶洗衣粉包装袋上的产品说明：
注意事项
①请将本产品置于阴凉、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。
根据有关知识，解释注意事项③的原因：
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：(1)碱性蛋白酶的本质是蛋白质，其基本单位为氨基酸，在核糖体上将氨基酸合成蛋白质。
(2)本实验的自变量有碱性蛋白酶含量和温度两个。分析曲线可知，50 ℃时碱性蛋白酶的含量为0.6%时去污力最强。
(3)酶的活性受温度、pH影响，如果温度过高、过酸或过碱，酶将会变性失活。
答案：(1)氨基酸 核糖体 (2)温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响 0.6 (3)洗衣粉中所加酶的最适温度在30～50 ℃之间，70 ℃以上时酶会变性失活
10．为了保护环境，减少生活污水中磷元素的排放量，某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有以下说明：
成分：含碱性蛋白酶等。
用法：洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内数小时；使用温水效果最佳。请勿用60 ℃以上的热水。
注：切勿用于丝质及羊毛衣料；用后须彻底清洗双手。
请根据以上资料完成有关问题。
(1)质检局针对该洗衣粉设计了如下装置进行实验：
该实验的实验目的是___________________________________。
(2)某学生探索该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，结果如下列曲线图表示。
由图可知该加酶洗衣粉中所添加酶的最适温度是___________。
(3)试解释为什么此洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料的洗涤。
_____________________________________________________。
(4)大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生态环境的保护，请解释原因。
_____________________________________________________。
解析：(1)通过图中的信息可以看出，该实验的目的是检验洗衣粉中是否含有蛋白酶。(2)图中显示在45 ℃时，该洗衣粉中的酶催化效率最高。(3)丝质及羊毛衣料中含蛋白质，而该洗衣粉中含的蛋白酶会破坏蛋白质的结构。(4)酶效率高，用量少，无污染。普通洗衣粉中含磷，会污染环境。
答案：(1)检查该洗衣粉是否含有蛋白酶
(2)45 ℃ (3)丝质和羊毛衣料中含有蛋白质，使用该洗衣粉会损坏衣物 (4)酶无毒，含量少，又能被微生物分解，不会引起水质富营养化；而普通洗衣粉中含大量的磷元素，会导致水体富营养化，污染环境
11．(2016·海南卷)回答下列问题：
(1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如上图所示。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pH可以影响酶活性，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：本题主要考查加酶洗衣粉的洗涤原理与酶活性的影响因素。
(1)新鲜血迹中含有蛋白质，开水使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗；若要去除衣服上的血渍，应选择含有蛋白酶丙的碱性洗衣粉，因为碱性条件下只有蛋白酶丙具有活性。
(2)因为洗衣液中含有的蛋白酶会降解脂肪酶，所以添加脂肪酶无效。
(3)只有羧基和氨基可解离，pH通过影响酶和底物分子羧基和氨基的解离状态而影响酶的活性。
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
课题3 酵母细胞的固定化
1．下列关于使用固定化酶生产高果糖浆的说法，正确的是( )
①生产高果糖浆需要使用果糖异构酶 ②在反应柱的顶端装上分布着许多小孔的筛板，防止异物的进入 ③将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，果糖溶液从反应柱的下端流出 ④反应柱可以降低生产成本，提高果糖的产量和质量
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
解析：反应柱的底端装有分布着许多小孔的筛板，酶颗粒无法通过筛板上的小孔，葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，流经反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，使葡萄糖转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能够连续使用，大大降低了生产成本，有利于果糖的生产。
答案：C
2．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：细胞难以被吸附或结合，固定化细胞多采用包埋法，A项正确；反应产物积累能影响酶的结构，从而使酶的活性下降，B项错误；葡萄糖异构酶在固定前后专一性不变，都是催化葡萄糖转化为果糖，C项错误；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，D项错误。
答案：A
3．酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经广泛应用于生产实践的各个领域，下列有关叙述正确的是( )
A．用于治疗消化不良症的肠溶多酶片含有多种消化酶，但嚼服后会失去疗效
B．固定化酵母细胞的常用方法是吸附法，这种方法对酵母细胞活性影响最小
C．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度、溶解氧和营养条件
D．加酶洗衣粉中的酶常用特殊的化学物质层层包裹，这属于固定化酶
解析：肠溶多酶片中的酶在胃液内会被胃蛋白酶消化，因此嚼服会失去疗效，A正确；固定化酵母细胞通常采用包埋法，因为细胞体积较大，吸附法难以固定酵母细胞，B错误；固定化酶的应用中，要控制好pH、温度等条件，以保证酶的活性，但是不一定需要营养条件，C错误；加酶洗衣粉中的酶常用特殊的化学物质层层包裹，目的是将酶与洗衣粉的其他成分隔离，防止表面活性剂等影响酶的活性，这是直接使用酶制剂，不属于固定化酶，D错误。
答案：A
4．(2015·江苏卷)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：本题主要考查固定化酶和固定化细胞。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，并能够使酶反复使用，故A项正确；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，故B项错误；固定化细胞用于生产、获得细胞的代谢产物，故C项正确；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，故D项正确。
答案：B
5．如图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答：
(1)请在横线上填出各标号的名称。
①________，②________，③________。
(2)与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是_____________。
固定化细胞的优点是____________________________________。
(3)③的作用是_________________________________________
_____________________________________________________。
(4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方法有________、________或________。
解析：(1)使用固定化酶技术，用到反应柱，下端有分布着小孔的筛板，反应柱中填装固定化酶。(2)与一般的酶制剂相比，固定化酶不仅能与反应物充分接触，还能与产物分离，并且可以反复利用。但是与固定化细胞相比，固定化酶不能催化一系列的化学反应，并且固定化细胞成本更低，操作更容易。(3)酶颗粒无法通过筛板，而反应溶液却可以自由出入。(4)制作固定化葡萄糖异构酶的方法有将酶相互连接起来(化学结合法)，将酶吸附在载体表面上(物理吸附法)或将酶包埋在细微网格中(包埋法)。
答案：(1)反应柱 固定化酶 分布着小孔的筛板
(2)既能与反应物接触，又能与产物分离，能被反复利用 成本更低，操作更容易
(3)使反应溶液自由出入而阻碍酶颗粒通过
(4)化学结合法 物理吸附法 包埋法
[A级 基础巩固]
1．对固定化细胞的叙述，正确的是( )
A．催化效率高，低耗能，低污染
B．对环境的条件非常敏感，容易失活
C．既能与反应物充分接触，又能与产物分离
D．成本低，操作简单，但反应效果可能很低
解析：参照固定化细胞的优点。
答案：C
2．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是( )
A．酶具有多样性，固定化酶能够催化一系列酶促反应
B．CaCl2溶液能够使海藻酸钠形成凝胶珠
C．滴加酵母细胞与海藻酸钠混合液过快，会使凝胶珠带有尾巴
D．固定化细胞可重复利用的前提是防止其他微生物的污染
解析：固定化酶只能催化一种或一类酶促反应。
答案：A
3．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内的技术
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。
答案：D
4．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．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的有机磷农药，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：固定化细胞可连续催化多步反应；应用固定化酶需控制好温度和pH，无氧参与的反应不需控制溶解氧；利用固定化酶降解有机磷农药，农药是反应底物，不需另外提供营养；利用固定化酵母细胞发酵，糖类既作为反应底物，又作为酵母细胞生命活动的能源物质。
答案：A
5．大分子反应物应采用的固定化技术和理由是( )
A．固定化酶技术；可应用化学结合法或物理吸附法对酶固定，利于大分子和酶的接触
B．固定化酶技术；可应用包埋法对酶固定，利于大分子和酶的接触
C．固定化细胞技术；一般应用化学结合法或物理吸附法对细胞固定，利于大分子和细胞的接触
D．固定化细胞技术；一般应用包埋法对细胞固定，利于大分子和细胞的接触
解析：大分子反应物应采用的固定化技术是固定化酶技术，理由是：一般用化学结合法或物理吸附法对酶固定，和包埋法相比，化学结合法或物理吸附法有利于反应物与酶的接触。如采用固定化细胞技术，则一般用包埋法对细胞固定，由于大分子颗粒比较大，反应物难以进入包埋细胞的网格或颗粒，不利于反应的进行。
答案：A
6．下列关于固定化酶技术与固定化细胞技术之间关系的叙述中，正确的是( )
A．固定化酶技术是固定化细胞技术的基础
B．固定化细胞技术是固定化酶技术的基础
C．固定化酶技术与固定化细胞技术是同时发展起来的
D．固定化细胞技术先于固定化酶技术
解析：固定化细胞技术是在固定化酶技术的基础上发展起来的，解决了固定化酶不能催化一系列反应的问题，因此固定化酶技术先于固定化细胞技术。
答案：A
B级 能力训练
7．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：
(1)下图中钙离子的作用是使胶体聚沉，海藻酸盐起________的作用。
凝胶珠
(2)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。
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比游离酵母发酵前期的延迟期要________。
解析：(1)海藻酸盐起载体的作用，用于包埋酵母细胞。
(2)酵母菌酒精发酵过程是细胞内酶的催化过程，需要在适宜的温度、pH等条件下进行。两组实验的条件相同，才能够确保无关变量相同，即遵循单一变量原则。由表可知，在12天的发酵时间里，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精度在第4天即达到4.2度，这就表明固定化酵母的延迟期短。
答案：(1)包埋酵母细胞(或载体)
(2)适宜的温度、pH等 单一变量 短
8．下图甲表示制备固定化酵母细胞的某步操作，图乙是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，请据图分析回答：
图甲 图乙
(1)图甲中X溶液为________，其作用是__________________。
(2)某同学在图甲步骤结束后得到图丙所示的实验结果，出现此结果的可能原因有海藻酸钠浓度过________(填“高”或“低”)或注射器中的混合液推进速度过________(填“快”或“慢”)或注射器距离液面太________(填“远”或“近”)。
图丙
(3)图甲中制备的凝胶珠用________后再转移到图乙装置中，发酵过程中搅拌的目的是________。
答案：(1)CaCl2溶液 使海藻酸钠与酵母细胞混合液形成凝胶珠
(2)高 快 近
(3)蒸馏水洗涤 使培养液与酵母细胞充分接触
9．固定化酶是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___________________________________________
______________________________________________________。
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
10．下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：
酵母细胞的活化→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重新恢复____________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)固定化酶技术一般不采用包埋法固定化，原因是__________
______________________________________________________。
解析：微生物一般在缺水干燥环境中进入休眠状态，活化就是让处于休眠状态的微生物恢复正常生活状态。因为酵母细胞活化时体积会增大，所以活化前应选择足够大的容器。在此实验中，配制海藻酸钠溶液是影响实验成败的关键步骤。如果海藻酸钠浓度过低，形成凝胶珠包埋酵母细胞数目就会减少；观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明固定化酵母细胞数目较少，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明海藻酸钠浓度偏高，制作失败，需要重新配制；因为酶分子很小，容易从包埋材料中漏出，所以制备固定化酶一般不宜用包埋法。
答案：(1)缺水 正常的生活 体积增大 (2)配制海藻酸钠溶液 (3)少 (4)固定化酵母细胞数目较少 海藻酸钠浓度偏高，制作失败 (5)酶分子很小，容易从包埋材料中漏出
11．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CaCl2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？__________________________
____________________________________________________。
(4)试分析下图中，与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似的是( )
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 (4)D
