第三章 酶的应用技术实践 章末总结 学案（含答案）

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1、章末总结章末总结 知识建网 要语必背 1果胶酶是一个多酶复合体系，是所有能够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。 2 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， 所以蛋白质类纤维织 物不能用此种加酶洗衣粉洗涤。 3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。 4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。 5配制的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。 6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。 一、酶的相关探究实验中的操

2、作提示 1 探究温度对酶活性的影响时， 可以选用10 作为温度梯度， 设置的具体温度为10 、 20 、 30 、40 、50 和 60 等，也可以根据酶的特点，尝试以 5 作为温度梯度。 2探究 pH 对酶活性的影响时，只需将温度梯度改成 pH 梯度，并选定一个适宜的温度进行 水浴加热。反应液中的 pH 可以通过体积分数为 0.1%的氢氧化钠溶液或盐酸进行调节。 3探究酶的用量是建立在探究最适温度和 pH 对酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变 量是酶的用量，其他因素都应适宜且保持不变。实验时可以配制不同浓度的酶溶液，也可以 只配制一种浓度的酶溶液，然后使用不同的体积即可。需要注意的是，反

3、应液的 pH 必须相 同，否则将影响实验结果的准确性。 4在混合反应物和酶之前，一定要让两者分别达到相应的条件。这样可以避免底物和酶在混 合时条件变化而影响实验结果。 5将酶加入反应物后，应不时地用玻璃棒搅拌，使酶能更充分地催化反应。 6探究温度、pH 及果胶酶的用量对酶活性的影响实验的归纳总结 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) 底物和酶在混合时的温度是相同 的；温度梯度越小，实验结果越 精确；各试管中苹果泥的用量相 同，果胶酶的用量也相同；pH 为 最适 pH 探究 pH 对果胶 酶活性的影响 pH 果汁量(澄清度) 温度应为最

4、适温度；pH 梯度可 用0.1%的氢氧化钠溶液和盐酸调节； 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) 制备苹果匀浆后迅速加热，使苹 果匀浆中的果胶酶变性；温度、 pH 应为最适宜且保持不变 例 1 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。 课题一 验证果胶酶在果汁生产中的作用 实验

5、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，编号为 1、2，按相应程序进行操作，请把下表中未填写的内 容填上。 操作顺序 项目 烧杯 1 2 在烧杯中加入苹果泥 20 mL 20 mL A. 2 mL / 注入蒸馏水 / B. 在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不时搅拌 10 min 10 min (3)取两个大烧杯，同时进行过滤。观察(比较) ，并记录结果。 (4)实验结果的预测及结论：如果 ，则 说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。 课题二 探究果胶酶催化果胶水解的最适 pH 本课题实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥

6、，试管中分别注入果胶酶溶液，编号、 编组”之后，有下面两种操作。 方法一： 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、7、8、9、10。 方法二：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、7、8、9、10， 再把 pH 相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。 (1)请问上述哪种方法更科学？ 。理由是 。 (2)该实验步骤中也有用玻璃棒搅拌的操作，其目的是使 。 (3)如果用曲线图记录实验结果，在现有的条件下，可用横坐标表示 pH，则纵坐标表示 (填“果汁体积”或“试管体积”)。根据你对酶特性的了解，下列最可能表示 实验结果的

7、曲线是 。 答案 课题一(2)注入果胶酶溶液 2 mL (3)相同时间内滤出的果汁体积和果汁澄清度 (4)相同时间内 l 号烧杯中滤出的果汁体积比 2 号烧杯中滤出的果汁体积大，且澄清度高 课题二(1)方法二方法二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 (2) 果胶酶和反应物充分接触 (3)果汁体积 A 解析 课题一中，依据实验目的确定单一变量是果胶酶的有无。因为是验证性实验，预测的 结果应与实验目的相对应，即相同时间内 1 号烧杯中滤出的果汁体积比 2 号烧杯中滤出的果 汁体积大， 且澄清度高。 课题二中方法二是将苹果泥和果胶酶溶液的 pH 分别调至预设 pH 后 再把果胶

8、酶溶液和苹果泥相混合，这样能避免在达到预设 pH 前可能有部分果胶已被果胶酶 催化分解。用玻璃棒搅拌可使果胶酶充分地与苹果泥接触来催化反应的进行。 二、加酶洗衣粉使用时需要注意的问题 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，以免使纤维受到破坏。 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 3550 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。 4加酶洗衣粉不宜与三聚磷酸盐共存，否则酶的活性将会丧失。 5 添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质， 而使人患

9、过敏性皮炎、 湿疹等， 因此，应避免与这类洗衣粉长时间接触。 例 2 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，解释注意事项的原 因： 。 注意事项 请将本品置于阴凉、干燥处，避热、避湿、避光。 不慎溅入眼中，立即用水冲洗。 水温以 3050 为宜，切忌用 60 以上的热水。 答案 (1)(碱性)脂肪酶、淀粉酶、纤维

10、素酶小分子的肽(氨基酸) (2)酶的活性受温度影响，3050 是洗衣粉中酶的适宜温度范围 三、从酶到固定化酶再到固定化细胞的发展过程 例 3 下列对固定化酶和固定化细胞的说法，正确的是( ) A固定化细胞常用物理吸附法，固定化酶常用包埋法 B固定化细胞技术一次只能固定一种酶 C固定化酶和固定化细胞所固定的酶都可以反复使用，但酶的活性迅速下降 D固定化酶不溶于反应液中，易于回收，可以重复利用 答案 D 解析 固定化酶的优势是酶可以反复使用；固定化细胞技术一次能固定多种酶；固定化酶和 固定化细胞都能反复使用，酶的活性一段时间后会下降，但并不是迅速下降。 1在实验规定的条件下，一定量的果胶酶在 15

11、 分钟内催化 30 mol 的果胶彻底水解，请问 该果胶酶的酶活力为( ) A0.5 IU B2 IU C0.5 kat D2 kat 答案 B 解析 该果胶酶的酶活力30 mol 15 min 2 IU。 2下列关于探究果胶酶最适用量的实验，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在相同且适宜温度条件下进行实验 答案 C 解析 由于要探究果胶酶最适用量，故可配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量 的溶液，A 项正确；该实验中 pH、温度、搅拌加酶果泥的

12、时间均为无关变量，故应保持相同 而且处于适宜状态，B、D 项正确，C 项错误。 3下列进行探究温度对酶活性的影响的实验中，不正确的是( ) A实验的自变量是温度 B无关变量有 pH、底物浓度、酶浓度、反应时间等 C通过测定滤出的果汁的体积来判断果胶酶的最适温度 D温度过低时，酶空间结构改变，果胶酶活性变小，但是不会失活 答案 D 解析 温度过低时，酶的空间结构正常，但活性变小。 4在探究不同种类加酶洗衣粉洗涤效果的实验中，下列关于控制无关变量的说法正确的是 ( ) 使用两种洗衣粉的量相同 被洗涤的布料及污渍状态相同 洗涤所用的水量及水温 (一般为常温)应相同 浸泡和洗涤的时间相同 加入适量的复

13、合酶洗衣粉 A B C D 答案 A 解析 加酶洗衣粉分为单一型加酶洗衣粉与复合型加酶洗衣粉，不同种类的加酶洗衣粉为自 变量，其他条件如布料、污渍状态、洗衣粉用量、水量、水温、洗涤时间与方式等为无关变 量，设计实验时应该严格控制无关变量。 5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，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 答案 C 解析 根据实验目的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

14、成洗涤效果的差异，故 A 项正确；可用污渍的残留量 来表示洗涤效果，故 B 项正确；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 项错误；温度过高，酶的活性降低甚至失活，故 D 项 正确。 6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 答案 B 解析 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，使酶反复使用；溶解氧 交换受阻会影响细胞呼吸，是固定化细胞应用

15、的重要限制因素；固定化细胞常用于生产能分 泌到细胞外的产物，如固定化酵母菌细胞用于生产酒精；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。 7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菌细胞 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 答案 A 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，C 项错 误；固定化细胞固定的是一系列酶，可以催化一系列反

16、应，但不能催化各种反应底物的一系 列反应， D 项错误。 8下列关于酶和固定化酵母菌细胞的研究与应用的叙述，错误的是( ) A从酶的固定方式看，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，可以反复使用 D将海藻酸钠凝胶珠用蒸馏水冲洗，目的是洗去 CaCl2和杂菌 答案 C 解析 酶的固定方式有包埋法、化学结合法和物理吸附法，物理吸附法是利用吸附剂本身的 表面张力对附近的分子产生吸附，与化学结合法相比，不会使被吸附物质的性质发生改变， 所以吸附法对酶活性影响较小，A 项正确；消化酶在人体消化道内发挥作用，蛋白酶制剂一

17、 般在最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的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；制备 固定化酵母细胞时，将海藻酸钠凝胶珠用蒸馏水冲洗的目的是洗去 CaCl2和杂菌，防止凝胶 珠硬度过大和杂菌污染，D 项正确。 9我国水果生产发展迅速，由于收获的季节性强，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，可以将水果加工制作成果汁、果酒、果醋等。在果汁生产中要用 到果胶酶，某生物研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如下实验： (1)实验方法：按如图所示的顺序进行操作。 (2)实验结果：对照组与实验组

18、进行了相同时间的实验，结果如下图所示： 图中自变量是温度，除此之外还可用 来表示。 A酶的浓度 B苹果泥的量 C水的加入量 DpH 图中的纵坐标还可用 来表示。 实验小组改变了实验条件后重复做以上实验，得到曲线乙，苹果汁的澄清度最高点对应的 横坐标是同一位置的原因是 。 步骤 b 中在果胶酶和苹果泥混合前，将两者分装在不同试管中，恒温的目的是 。 答案 (2)D 苹果汁的体积 同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物 的量的不同而改变 保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免底物和果胶酶混合时影 响混合物的温度，从而影响果胶酶的活性 解析 果胶酶的活性受温度、pH 等条件的影响，而与底

19、物的量、酶的浓度和水的加入量没有 关系，所以每一种酶的最适 pH 和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两种，一个是 果汁的量，另一个是果汁的澄清度。为使实验达到相应的设计温度，必须使酶与底物分别保 温，达到要求后才能混合。 10某实验小组进行固定化酵母菌细胞的制备，并进行了游离酵母菌和固定化酵母菌发酵产 酒酒精度的比较，结果如下表所示。请回答下列问题： 时间(d) 游离酵母菌 固定化酵母菌 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)制备固定化酵母菌细胞的实验步骤：酵母菌细胞的活化 配 制海藻

20、酸钠溶液 固定化酵母菌细胞。 (2)影响实验成败的关键步骤： 。 (3)海藻酸钠起 的作用。 (4)该小组将制备好的固定化酵母菌与游离酵母菌分别放在一定的相同条件下发酵，定时记录 发酵液中酒精度的变化。 实验过程中的“在一定的相同条件下发酵”中的条件是 ， 要 求条件相同是为了确保 。 由表格可知，固定化酵母菌和游离酵母菌发酵都能产生酒精，但固定化酵母菌在发酵前期 的延迟期的时间比游离酵母菌发酵前期的延迟期的时间要 。 (5)为了保证酵母菌的正常发酵，发酵装置中应加入的营养物质是 。 (6)怎样检测发酵后发酵液的酒精度？ 。 答案 (1)配制 CaCl2溶液 海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合 (2

21、)配制海藻酸钠溶液 (3)包 埋酵母菌细胞(或载体) (4)适宜的温度、pH 等 单一变量 短 (5)葡萄糖溶液 (6)可以利用酸性重铬酸钾溶液检测 解析 (1)制备固定化酵母细胞的实验步骤为：酵母菌细胞的活化配制 CaCl2溶液配制海 藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合固定化酵母菌细胞。 (2)该实验的关键是海藻酸钠溶液的配制。 如果浓度过低， 则制作的凝胶珠颜色过浅， 呈白色； 若浓度过高，则形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，一般呈蝌蚪状。 (3)海藻酸钠起载体作用，用于包埋酵母菌细胞。 (4)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 条件下进行。两组 实验的条件相同，能够确保无关变量相同，遵循单一变量原则。从表中看出，在 12 d 的发酵 时间里，固定化酵母菌发酵产酒精的酒精度从 0 度到 6.4 度。而且固定化酵母菌在第 4 天即 达到 4.2 度，表明其延迟期短。