1．直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较
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
制作方法
物理吸附法化学结合法包埋法
包埋法
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
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溶液中的酶不能回收利用，增加了生产成本
②反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量
一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的
固定后的细胞与反应物不容易接近，尤其是大分子物质，可能导致反应效率下降等
2.酶的存在、简单制作方法及酶活力的测定
(1)酶在生物体内的存在(或分布)部位
酶是在生物体活细胞中合成的。多数酶在细胞内直接参与生物化学反应，少数的酶要分泌到细胞外发挥作用。
(2)酶的制备
①胞内酶的制取：如果提取存在于细胞内的酶，需要破碎生物组织细胞，可用破碎仪、研磨器或匀浆器等机械将组织细胞破碎，使酶从活细胞中释放出来，进入细胞外的溶液中，经过滤、离心制备成粗酶液。
②胞外酶的制备：对于唾液淀粉酶、胰蛋白酶等分泌到细胞外的酶，可以直接从动物分泌物或细胞外的组织间隙中提取。
(3)酶活力测定的一般原理和方法
①酶活力的含义：酶的活性是指酶催化一定化学反应时表现出来的能力。
②酶活力测定的一般原理和方法：酶的活力通常以单位时间内底物的消耗量或者在单位时间内产物的生成量来表示。例如，通过测定单位时间内麦芽糖的生成量来检测淀粉酶的活力。由于麦芽糖与3,5-二硝基水杨酸试剂反应，能生成黄褐色产物，利用分光光度法进行比色，可以测出麦芽糖的生成量。另外，还可以通过测定单位时间内淀粉的消耗量来检测淀粉酶的活力。
3．果胶酶实验探究中的自变量、因变量及注意事项归纳
实验名称
(目的)
自变量
因变量
注意事项
探究温度对果胶酶活性的影响
温度
果汁量(澄清度)
①底物和酶在混合时的温度是相同的；②温度梯度越小，实验结果越精确；③各试管中苹果泥的用量相同，果胶酶的用量也相同；④pH为最适pH
探究pH对果胶酶活性的影响
pH
果汁量(澄清度)
①温度应为最适温度；②pH梯度可用NaOH和HCl调节；③用玻璃棒搅拌使反应充分进行
探究果胶酶的用量对酶活性的影响
果胶酶
的用量
果汁量(澄清度)
①制备苹果匀浆后迅速加热，使苹果匀浆中的果胶酶变性；②温度、pH应为最适宜，且保持不变
1．下列有关固定化酶和固定化细胞的说法，正确的是( )
A．某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应
B．固定化细胞技术只能固定一种酶
C．固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性迅速下降
D．固定化细胞常用包埋法，固定化酶常用物理吸附法
D [固定化酶固定的只是一种酶，因此只能催化一种反应或一类反应。由于一种活细胞中有多种酶，因此固定化细胞固定的是一系列酶。两者都能被反复使用，酶的活性不会迅速下降。由于细胞较大，酶较小，因此固定化细胞常用包埋法，固定化酶常用物理吸附法。]
2．图1是某有机物加入酶后，置于0 ℃至80 ℃环境中，有机物的分解总量与温度的关系图。根据该图判断，如果把这些物质置于80 ℃至0 ℃的环境中处理，在图2所示的A～D四图中，符合其关系的图是(注：纵坐标为有机物的分解总量)( )
B [本题考查温度对酶活性的影响，高温使酶变性失活，降低温度后，酶的活性也不能恢复，因此分解物质的量也就不再变化。]
3．下图横轴均表示酶的反应条件，纵轴为酶促反应速率，能正确反映温度和pH与酶促反应速率关系的是( )
A．甲和乙 B．乙和丙
C．甲和丙 D．都是甲
D [酶活力受温度和pH的影响，在一定温度或pH内，随温度或pH的升高而升高；当超过某一温度或pH后，随温度或pH升高而下降，即酶活力随温度或pH的变化为倒钟形。]
4．探究温度、pH、果胶酶用量对果胶酶活性的影响三个实验中，自变量依次为( )
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
D [实验一是探究温度对果胶酶活性的影响，温度为自变量。同理，实验二和实验三的自变量分别为pH和果胶酶用量。]
5．根据下列材料回答问题。
材料一 果胶是植物细胞壁和细胞间质的重要成分。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁和细胞间质。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和果汁澄清度。
材料二 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酸奶、冰淇淋、果冻等食品中，果粒的硬度、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：①果粒含量高；②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量少，且果粒硬度不够，这势必会影响下一步生产。果胶酯酶作为一种新型加工助剂，可将果粒的组织结构损坏减到最小，最大限度地提高成型果粒含量。
(1)工业上用针尾曲霉生产果胶酯酶，属__________________工程。
(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半乳糖醛酸，由酶的________特性可知，组成果粒的另一种成分________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 min～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的成分上的主要区别在于_____________________。
(5)在植物细胞融合过程中，首先在不破坏植物细胞原生质层的情况下，用__________和__________去除细胞壁。
[解析] 工业上生产果胶酯酶采用针尾曲霉发酵产生；果胶酶具专一性，能分解果胶为小分子的半乳糖醛酸，而不能分解纤维素；制作果粒时，要控制好温度，并不断搅拌，以使酶充分利用，然后高温灭菌，果粒中有纤维素，植物细胞壁的化学成分是纤维素和果胶，因此用纤维素酶和果胶酶能去除细胞壁，而原生质层不被破坏。
[答案] (1)发酵 (2)专一 纤维素
(3)控制好酶的用量一方面使反应快速进行，另一方面使果胶酶充分利用，节约成本 果胶酶在40 ℃～45 ℃温度下活力最高 灭菌
(4)果粒产品中有纤维素，果汁产品中不含纤维素(果汁生产中加入了纤维素酶)
(5)纤维素酶 果胶酶
6．如图A表示温度对果胶酶的影响，图B表示(一定量)果胶酶在催化苹果泥(足够量)水解为果汁时，温度对果汁累积量的影响(图中累积量表示在一段时间内生成果汁的总量)。
(1)在图A中，T0表示果胶酶催化反应的________温度。
(2)图A中在Ta和Tb两个温度下，果胶酶催化效率都很低，两者有什么区别？______________________________________________________________。
(3)如果图A中纵坐标表示果汁产生速率，横坐标表示温度，请在图A中画出温度对果汁产生速率的影响曲线图(所绘制的曲线大体符合事实即可)。
(4)请依据图A，在图B中画出T0位置。
(5)在图B中，标上T0后，对图B的曲线加以分段描述并说明。
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
[解析] (1)T0温度时酶的活性最高，所以T0为酶催化反应的最适温度。
(2)酶作为生物催化剂，有一个催化作用最强的最适温度，高于或低于这个温度，酶的活性都下降，但本质不同。低温条件下酶催化效率较低，是由于酶的活性受到抑制，当恢复到最适温度时，酶的活性仍可恢复。但高温使部分酶变性失活，酶的整体催化效率降低，即使温度再恢复到最适温度，酶的活性也不能恢复。
(3)果汁的产生速率与果胶酶的催化速率成正比，故其变化的趋势与果胶酶活性变化趋势相同。
(4)T0代表酶的最适反应温度，此温度时酶活性最高，果汁累积量的增加速率最快，故在B图中找出增加速率最快的点即为T0。
(5)描述图B所示曲线时要结合图A所给的信息，注意果汁累积量与酶活性之间的关系。
[答案] (1)最适 (2)Ta温度时温度低，酶活性较弱(酶空间结构未被破坏)，Tb温度时温度较高，酶活性降低(酶空间结构遭到破坏)
(3)如图甲。
甲
(4)如图乙。
乙
(5)Ta至T0段随温度升高，酶的活性逐渐升高，果汁累积量增加；T0至Tb段随温度升高，酶的活性逐渐降低，但苹果泥仍在分解，果汁累积量增加；Tb至Tc段温度过高，酶失活，果汁累积量不再增加
课件35张PPT。素能提升课酶的应用技术实践2345678910111213141516171819202122232425262728293031323334点击右图进入…Thank you for watching !章末综合测评(三)
(时间：45分钟，分值：100分)
一、选择题(共8小题，每小题5分，共40分)
1．下列关于酶的活性的叙述不正确的是( )
A．酶的数量越多，活性就越高
B．酶的活性可以用在一定条件下酶所催化的某一化学反应的反应速率来表示
C．酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力
D．在适宜的条件下，酶的活性最高
A [酶的作用是降低化学反应的活化能，从而使化学反应在常温常压下高效有序地进行，酶的活性是指酶降低反应活化能的能力，和酶的数量无关。]
2．下列关于果胶酶的作用的叙述错误的是( )
A．分解水果细胞壁中的果胶，从而瓦解细胞壁
B．可催化果胶分解，使果汁变清
C．分解水果细胞壁中的纤维素和果胶
D．可使果汁榨取变得容易，提高出汁率
C [果胶酶可将果胶分解为半乳糖醛酸，从而使果汁榨取的时候比较容易，并使果汁变清。要分解纤维素，需要纤维素酶。]
3．下列有关酶的叙述，错误的是 ( )
A．果胶酶是一类酶的总称，探究果胶酶的最适温度时，需将底物和酶分别在相同温度下处理后再混合
B．低温和高温对酶活性的影响是相同的，而过酸和过碱对酶活性的影响是不同的
C．探究果胶酶的最适温度和最适pH的实验中，应严格控制酶的作用时间，待酶作用完后立即煮沸使其失活
D．解旋酶作用于碱基对之间的氢键
B [低温抑制酶的活性，适宜温度条件下酶活性可以恢复；高温、过酸、过碱都能使酶变性失活，且酶活性不能恢复。]
4．有关加酶(碱性蛋白酶)洗衣粉使用注意事项的叙述，正确的是 ( )
①蛋白质类织物不能用加蛋白酶的洗衣粉来洗涤
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地接触
A．仅①② B．仅②③④
C．仅①③④ D．①②③④
D [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，一般酶的最适温度在35～50 ℃，高温会破坏酶的结构，使酶的活性丧失；酶存放太久，也会使酶丧失活性，所以加酶洗衣粉有保质期。]
5．下图表示某同学进行的澄清苹果汁生产实验，下列相关叙述正确的是( )
A．实验中所用的固定化果胶酶由海藻酸钠直接包埋获得
B．为防止杂菌污染，图示装置制作完毕后应瞬间高温灭菌
C．通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行
D．固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前应重新填装反应柱
C [酶的固定一般不用包埋法；瞬间高温灭菌会使固定化酶失去活性；加入苹果汁后可关闭控制阀一段时间，再通过减慢苹果汁流出的速率，让底物与酶充分接触，使反应充分进行；固定化果胶酶可重复使用。]
6．用固定化酵母进行葡萄糖的发酵，结果发现产生的酒精很少，可能的原因是( )
①干酵母未进行活化处理 ②CaCl2溶液浓度过高
③加入酵母细胞前海藻酸钠溶液未冷却
④活化酵母菌用的是蒸馏水
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．①②③④
A [利用酵母菌进行葡萄糖的发酵产生的酒精较少的主要原因是参与发酵的酵母较少，题中的①②③都会造成这一结果，而酵母菌活化时用的就是蒸馏水。]
7．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是( )
A．固定化酶可以实现对酶的重复利用
B．溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素
C．固定化细胞中的酶可催化一系列的化学反应
D．利用海藻酸钠固定酵母细胞的方法是包埋法
B [固定化酶可以实现对酶的重复利用，A正确；固定化酶可以与反应物充分接触，因此固定化酶应用过程中不存在溶解氧交换受阻，B错误；固定化细胞固定了一系列酶，因此其中的酶可催化一系列的化学反应，C正确；利用海藻酸钠固定酵母细胞的方法是包埋法，D正确。]
8．下表是加酶洗衣粉的部分说明：
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
据此判断下列相关叙述中，不正确的是( )
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
D [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。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。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。]
二、非选择题(共60分)
9．(12分)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配制硼酸-氯化钙溶液；
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硼酸-氯化钙溶液中，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硼酸-氯化钙溶液中浸泡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”)。
[解析] (1)③海藻酸钠的溶化应小火或间断加热，至完全溶化。溶化后冷却至45 ℃左右再加入已活化的酵母细胞，否则会杀死酵母细胞。(2)刚形成的凝胶珠要在硼酸-氯化钙溶液中浸泡30 min左右，目的是让凝胶珠形成稳定的结构。(3)凝胶珠颜色过浅，呈白色，说明海藻酸钠浓度过低。
[答案] (1)③海藻酸钠溶解应适当加热至完全溶化
④海藻酸钠溶液冷却至45 ℃左右再加入酵母细胞
(2)让凝胶珠形成稳定的结构
(3)过低
10．(18分)如下图所示，探究性实验装置甲、乙、丙、丁、戊中，葡萄糖溶液均是饱和的，5个装置中分别加入两粒凝胶珠，实验开始时，小液滴都在C点(刻度管足够长，瓶内氧气充足)。5个装置分别置于15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃的温度下，反应10 min后记录各个装置中的小液滴的位置并绘出坐标曲线图(如图b中的曲线甲)。
a．实验装置 b．坐标图
(1)实验的目的是_________________________，自变量是________。
(2)试管中NaOH溶液的作用是_____________________________________，
小液滴移动的距离表示____________________________________________。
(3)实践中，如果通过固定化醋酸菌来生产醋酸，那么制备的凝胶珠的大小与用固定化酵母菌生产酒精相比，应该注意什么问题？
________________________________________________________________。
为什么？________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(4)如果在制备固定化醋酸菌的实验中，海藻酸钠溶液的浓度过低，请在图b中画出实验开始10 min后的曲线乙。
(5)工业生产中常利用固定化细胞技术进行生产。从哪些方面可以延长利用固定化细胞的时间？(至少写出两点)______________ _____________________。
[解析] (1)本实验是探究温度与醋酸发酵速率的关系，温度是自变量。(2)NaOH溶液的作用是用来处理挥发的醋酸和二氧化碳，以免影响实验结果的准确性，保证小液滴移动的距离真实地表示有氧呼吸消耗的氧气量。(3)醋酸发酵为有氧发酵，而酵母菌产生酒精为无氧发酵，故醋酸菌凝胶珠要小一些，利于氧气的供应。(4)如果海藻酸钠溶液的浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的醋酸菌的数目就少。(5)利用固定化细胞技术进行生产时，要求无菌操作，同时要注意控制好温度、pH等。
[答案] (1)探究温度与醋酸发酵速率之间的关系 温度
(2)吸收CO2和防止产生的醋酸挥发而影响实验结果的准确性 有氧呼吸消耗的氧气量
(3)固定化醋酸菌的凝胶珠要小一些 因为醋酸菌发酵产生醋酸是一个有氧呼吸的过程，凝胶珠小有利于氧气的供应，从而增加醋酸的产量
(4)图形如原图曲线，但在原图的曲线下面(图略)
(5)无菌操作，控制好温度、pH等
11．(14分)某洗衣粉的包装袋上印有如下说明：
成分：含碱性蛋白酶等。
用法：洗涤前先将衣物浸于含洗衣粉的水内数分钟，使用温水效果更佳，注意：切勿用于丝质及羊毛衣料，用后彻底洗手。
请回答下列问题：
(1)质监局针对该洗衣粉设计了如下实验：
步骤
A组
B组
1
加入一定浓度的该洗衣粉溶液
加入经煮沸并冷却的相同浓度的该溶液(与A组等量)
2
加入相同的涂有蛋白膜的胶片
3
置于适宜且相同的温度条件下
质监局做该实验的目的是__________________________________________，
可通过观察____________________________________予以确认。
(2)某中学生为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，参考上表中的材料及方法时进行了有关实验，并把实验结果以下面曲线图A、B的形式表示了出来。
A B
①由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适温度约为_____________________。
②用语言描述从0 ℃升到45 ℃时酶催化效率变化趋势
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
③B图中温度从75 ℃降到45 ℃的催化效率变化曲线与横轴重合，这样画的理由是____________________________________________________________。
④该学生在实验过程中可通过直接测定不同温度下________________________来表示酶的催化效率的高低。
[解析] 依图示，在45 ℃时，酶的催化效率最高；在0 ℃和75 ℃时，酶活性为零，但0 ℃时酶并未失活，温度升高，酶活性恢复；从75 ℃降到45 ℃，酶活性不能恢复，说明此时酶已失活。
[答案] (1)检查该洗衣粉是否含有蛋白酶 一段时间后，A、B两组中胶片上蛋白膜的变化情况
(2)①45 ℃ ②从0 ℃升到45 ℃的过程中，随温度的升高，酶的催化效率逐渐增强 ③75 ℃酶的结构已被破坏(或酶的活性已丧失) ④胶片上蛋白膜完全消失所需时间的长短(或相同时间内胶片上蛋白膜消失的多少)
12．(16分)工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞的细胞壁以提高出汁率。为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如下图所示的实验：
A B C
①将果胶酶与苹果泥分装于不同的试管，在10 ℃水浴中恒温处理10 min(如图中A)。
②将步骤①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(如图中B)。
③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图中C)。
④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
果汁量/mL
8
13
15
25
15
12
11
10
根据上述实验，请分析并回答下列问题：
(1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中________________的水解。
(2)实验步骤①的目的是___________________________________________。
(3)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。
(4)实验结果表明，在上述8组实验中，当温度为________时果汁量最多，此时果胶酶的活性____________________________________________________。
当温度再升高时，果汁量降低，说明__________________________________。
(5)能不能确定该温度就是果胶酶的最适温度？如果不能，请设计出进一步探究果胶酶的最适温度的实验方案：______________________________________
________________________________________________________________。
[解析] 据表中数据分析得出：当温度为40 ℃时果汁量最多，此时果胶酶的活性相对最强。 当温度再升高时，果汁量降低，说明温度升高，降低了酶的活性。实验中要保证单一变量，探究温度对酶活性的影响时，必须保证各试管中在预设温度的反应时间一致。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。根据表格中数据可看出，在40 ℃时产生果汁量最多，比较接近酶的最适温度。要将温度确定得更加精确，可以40 ℃为中心，以更小的温差(如0.5 ℃)设置自变量。
[答案] (1)果胶
(2)使果胶酶与苹果泥处于同一温度条件下
(3)酶和反应物(果胶)充分地接触
(4)40 ℃ 相对最强 温度升高，降低了酶的活性
(5)不能。可以再设置多套装置，以40 ℃为中心，以更小的温差(如0.5 ℃)测量在更小范围内的温度内的果汁的产生量，果汁的产量最高的温度更接近酶的最适宜温度
