生物生物技術(shù)實(shí)踐 3 酶的研究與應(yīng)用 選修1

《生物生物技術(shù)實(shí)踐 3 酶的研究與應(yīng)用 選修1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《生物生物技術(shù)實(shí)踐 3 酶的研究與應(yīng)用 選修1（60頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題3 酶的研究與應(yīng)用考綱內(nèi)容能力要求命題分析實(shí)驗(yàn)：(1) 酶活力測定的一般原理和方法(2) 酶在食品制造和洗滌等方面的應(yīng)用(3) 制備和應(yīng)用固相化酶實(shí)驗(yàn)與探究能力實(shí)驗(yàn)與探究能力實(shí)驗(yàn)與探究能力1.近幾年新課標(biāo)卷以綜合題形式考查了影響微生物代謝中酶的活性的影響因素等。2.命題趨勢：與酶的特性、種類、功能、酶的探究實(shí)驗(yàn)等知識相結(jié)合，綜合命題?？季V導(dǎo)讀一、果膠酶果膠分解酶霉菌1.定義：果膠酶并不特指某一種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、_和果膠酯酶等。2.來源：植物、_、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶。3.應(yīng)用：果膠酶能夠分解果膠成為可溶性的_，瓦解植物的_及胞間層，使榨取果汁變得

2、更容易且使果汁變得_。半乳糖醛酸細(xì)胞壁澄清二、加酶洗衣粉蛋白酶1.常用酶制劑：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶，其中應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的是堿性_和堿性脂肪酶。2.去污機(jī)制：蛋白質(zhì)氨基酸(1)堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子_水解成可溶性的_或小分子肽，使污跡容易從衣物上脫落。(2)脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶也能將大分子的_、淀粉和_水解為小分子物質(zhì)。脂肪纖維素3.酶制劑的特點(diǎn)：能夠耐酸、耐堿、耐受表面活性劑和較高_(dá)，并且通過特殊的化學(xué)物質(zhì)將酶層層包裹，與洗衣粉的其他成分隔離。溫度三、制備和應(yīng)用固定化酶1.固定化酶技術(shù)的產(chǎn)生強(qiáng)酸高溫(1)酶通常對_、強(qiáng)堿、_和有機(jī)溶劑等條件非常敏感，容易

3、_。失活溶液生產(chǎn)成本(2)由于酶促反應(yīng)一般是在_中進(jìn)行，酶與底物和產(chǎn)物混合在一起，很難回收利用，提高了_。2.固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)(1)固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)：利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。包埋法反復(fù)(2)一般來說，酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化，而細(xì)胞多采用_固定化。(3)固定化酶的優(yōu)點(diǎn)：酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以_利用，降低了生產(chǎn)成本。3.利用包埋法固定化酵母細(xì)胞(1)包埋法：將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中。(2)常用的載體：明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。不溶于水(

4、3)載體的特點(diǎn)：_。判斷正誤1.加酶洗衣粉中常加入的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶。()2.使用加酶洗衣粉時(shí)，應(yīng)注意水溫、水質(zhì)等問題。()3.固定化酶具有既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以反復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)。()答案：1.2.3.考點(diǎn)一探究果膠酶活性的影響及其最適用量考點(diǎn)梳理1.實(shí)驗(yàn)原理(1)酶活力的測定：酶的活力通常以單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量或單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的生成量來表示。(2)果膠酶的活性受溫度、pH 和酶抑制劑等的影響；在最適條件下，果膠酶的活性最高；果汁的出汁率、澄清度與果膠酶的活性大小成正比。果膠酶的用量建立在最適溫度和 pH 的基礎(chǔ)之上，此時(shí)研究的變量是果膠酶的用量，其他

5、因素都應(yīng)保持不變。(3)果膠在果膠酶的催化下形成半乳糖醛酸。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(1)探究果膠酶的最適溫度時(shí)，設(shè)計(jì)多個(gè)溫度梯度，其他條件應(yīng)保持一致(如 pH 應(yīng)保持一致，且最好是最適 pH)，通過比較出汁率或者澄清度，確定最適合的溫度。(2)同理，探究果膠酶的最適 pH 時(shí)，設(shè)計(jì)多個(gè) pH 梯度，其他條件保持一致。(3)探究果膠酶的最適用量時(shí)，可以配制不同濃度的果膠酶溶液，也可以只配制一種濃度的果膠酶溶液，然后使用不同的體積即可；其他條件(如溫度和 pH)應(yīng)保持一致且是最適合的條件。(1)實(shí)驗(yàn)中所用的果膠酶盡量使用純酶制劑或不含抑制物的粗酶制劑，以免影響對酶用量的估算。(2)確定最適用量的方法：若隨著

6、酶濃度的增加，過濾到的果汁的體積也增加，說明酶的用量不足；當(dāng)酶的濃度增加到某個(gè)值后，再增加酶的用量，過濾到的果汁的體積不再改變，說明酶的用量已經(jīng)飽和，這個(gè)值就是酶的最適用量。高考探究考向探究果膠酶活性的影響及其適用量典例 1(2015 年海南卷)生產(chǎn)果汁時(shí)，用果膠酶處理果泥可提高果汁的出汁率?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題：(1)某同學(xué)用三種不同的果膠酶進(jìn)行三組實(shí)驗(yàn)，各組實(shí)驗(yàn)除酶的來源不同外，其他條件都相同，測定各組的出汁量，據(jù)此計(jì)算各組果膠酶的活性的平均值并進(jìn)行比較。這一實(shí)驗(yàn)的目的是_。(2)現(xiàn)有一種新分離出來的果膠酶，為探究其最適溫度，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：取試管 16 支，分別加入等量的果泥、果膠酶、

7、緩沖液，混勻，平均分為 4 組，分別置于 0 、5 、10 、40 下保溫相同時(shí)間，然后測定各試管中的出汁量并計(jì)算各組出汁量平均值。該實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)置的不足之處有_和_。(3)某同學(xué)取 5 組試管(AE)分別加入等量的同種果泥，在A、B、C、D 4 個(gè)實(shí)驗(yàn)組的試管中分別加入等量的緩沖液和不同量的同種果膠酶，然后補(bǔ)充蒸餾水使 4 組試管內(nèi)液體體積相同；E 組加入蒸餾水使試管中液體體積與實(shí)驗(yàn)組相同。將 5 組試管置于適宜溫度下保溫一定時(shí)間后，測定各組的出汁量。通過 AD 組實(shí)驗(yàn)可比較不同實(shí)驗(yàn)組出汁量的差異。本實(shí)驗(yàn)中，若要檢測加入酶的量等于 0 而其他條件均與實(shí)驗(yàn)組相同時(shí)的出汁量，E 組設(shè)計(jì)_(填“能”

8、或“不能”)達(dá)到目的，其原因是_。解析(1)根據(jù)題意可知，用三種不同的果膠酶進(jìn)行三組實(shí)驗(yàn)，各組實(shí)驗(yàn)除酶的來源不同外，其他條件都相同，據(jù)此計(jì)算各組果膠酶的活性的平均值并進(jìn)行比較，說明該實(shí)驗(yàn)的自變量是果膠酶的來源，因變量是果膠酶的活性，所以該實(shí)驗(yàn)的目的是探究不同來源果膠酶的活性。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可知，該實(shí)驗(yàn)是探究果膠酶的最適溫度，所以自變量是溫度，因變量是果膠酶的活性，用出汁量進(jìn)行衡量，出汁量越多則果膠酶活性越高。該實(shí)驗(yàn)方案中，溫度應(yīng)該在常溫范圍內(nèi)設(shè)置系列溫度梯度且梯度差值相等，例如 4 組的溫度可分別設(shè)置為 15 、20 、25、30 ；另外探究溫度對酶活性的影響時(shí)，應(yīng)保證酶促反應(yīng)只能在設(shè)定的

9、溫度下進(jìn)行，同一實(shí)驗(yàn)組的反應(yīng)溫度只能是一個(gè)，所以實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)該是將各組盛有果膠酶的試管與盛有果泥的試管分別在設(shè)定溫度下處理一定時(shí)間后再將兩支試管混合，才能保證實(shí)驗(yàn)在設(shè)定的溫度下進(jìn)行。(3)根據(jù)題意，若要檢測加入酶的量等于 0 而其他條件均與實(shí)驗(yàn)組相同時(shí)的出汁量，則實(shí)驗(yàn)的自變量是果膠酶的量，因變量是出汁量。對照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循單一變量原則和對照原則，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)置，E 組應(yīng)加入緩沖液而不是蒸餾水，才符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循單一變量原則。答案(1)探究不同來源果膠酶的活性(2)溫度范圍設(shè)置不合理溫度梯度設(shè)置不合理(3)不能E 組加入蒸餾水而不是緩沖液違背了單一變量原則考向預(yù)測1.果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的

10、主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層。在果汁生產(chǎn)中使用果膠酶可以提高出汁率和澄清度。請你完成以下有關(guān)果膠酶和果汁生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)課題。實(shí)驗(yàn)用具和材料：磨漿機(jī)、燒杯、試管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、紗布、蘋果、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2%的果膠酶溶液、蒸餾水等。操作順序項(xiàng)目燒杯12向燒杯中加入蘋果泥20 mL20 mL_2 mL/注入蒸餾水/_在恒溫水浴中保溫，并用玻璃棒不斷攪拌10 min10 min課題一：驗(yàn)證果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用。實(shí)驗(yàn)方法及步驟：(1)將蘋果洗凈去皮，用磨漿機(jī)制成蘋果泥，加入適量蒸餾水備用。(2)取兩個(gè) 100 mL 潔凈的燒杯，編號為 1、2，按相應(yīng)程序進(jìn)行操作，

11、請把表中未填寫的內(nèi)容填上。(3)取出兩個(gè)燒杯，同時(shí)進(jìn)行過濾。觀察(或比較)_并記錄結(jié)果。預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：_ ，說明果膠酶對果膠的水解具有催化作用。課題二：探索果膠酶催化果膠水解適宜的 pH。(4)本課題實(shí)驗(yàn)步驟中，在完成“燒杯中分別加入蘋果泥，試管中分別注入果膠酶溶液，編號，編組”之后有下面兩種操作：方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合，再把混合液的 pH 分別調(diào)至 4、5、6、10。方法二：將試管中果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥的 pH 分別調(diào)至 4、5、6、10，再把 pH 相同的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。哪一種方法更科學(xué)？_，請說明理由：_。(5)實(shí)驗(yàn)步驟中也有玻璃棒攪拌的操

12、作，其目的是使_，以減少實(shí)驗(yàn)誤差。答案：(2)注入果膠酶溶液2 mL(3)相同時(shí)間內(nèi)濾出的果汁體積和果汁的澄清度預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：相同時(shí)間內(nèi) 1 號燒杯濾出的果汁體積比 2 號燒杯濾出的果汁體積大，澄清度高(4)方法二方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的 pH(或方法一的操作會(huì)在達(dá)到預(yù)設(shè) pH 之前就發(fā)生了酶的催化作用)(5)果膠酶與底物(果膠)充分接觸2.在果汁生產(chǎn)中需要用到果膠酶，某課題研究小組為了探究果膠酶的某些特性，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：(1)請將上圖所示的操作進(jìn)行排序：_。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：對照組與實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行了相同時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖中曲線甲所示：圖中自變量是溫度，除

13、此之外還可用_表示。A.酶的濃度 C.水的加入量B.蘋果泥的量D.pH圖中的縱坐標(biāo)還可用_來表示。實(shí)驗(yàn)步驟中，在果膠酶和蘋果泥混合前，將二者分裝在不同試管中并進(jìn)行恒溫處理的目的是_。溫度/ 1020304050607080果汁量/mL813152515121110實(shí)驗(yàn)小組改變了實(shí)驗(yàn)條件后重復(fù)做實(shí)驗(yàn)，得到曲線乙，蘋果汁的澄清度最高點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)是同一位置的原因是_。引起曲線乙下移的原因可能是_(至少答出兩條)。(3)下表是某實(shí)驗(yàn)小組的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：根據(jù)上述結(jié)果，說明當(dāng)溫度為_時(shí)果汁量最多，能不能確定該溫度就是果膠酶的最適溫度？_。如果不能，請?jiān)O(shè)計(jì)出進(jìn)一步研究果膠酶的最適溫度的實(shí)驗(yàn)方案：_。答案：

14、(1)acdb(2)D蘋果汁的體積保證底物和酶在混合時(shí)的溫度是相同的同一種酶的最適溫度是一定的，不會(huì)因酶的濃度、底物量不同而改變pH、酶的濃度和蘋果泥的量等因素(3)40 不能再設(shè)置多套裝置，以 40 為中心，以更小的溫差(如 0.5 )在更小溫度范圍內(nèi)記錄果汁的產(chǎn)生量，果汁的產(chǎn)量最高的溫度最接近酶的最適宜溫度考點(diǎn)二測定酶活力及不同類型的加酶洗衣粉的洗滌效果考點(diǎn)梳理1.酶活力的測定(1)通過測定單位時(shí)間內(nèi)麥芽糖的生成量來檢測淀粉酶的活力。由于麥芽糖與 3,5-二硝基水楊酸試劑反應(yīng)生成紅棕色的氨基化合物。在一定范圍內(nèi)，麥芽糖的量和紅棕色物質(zhì)的顏色深淺程度成一定比例關(guān)系，利用分光光度法進(jìn)行比色，可

15、以測出麥芽糖的生成量。(2)通過測定單位時(shí)間內(nèi)淀粉的消耗量來檢測淀粉酶的活力。種類洗滌原理洗滌實(shí)例蛋白酶可將蛋白質(zhì)水解為易溶解或分散于洗滌液中的小分子肽或氨基酸血漬、奶漬及各種食品類的蛋白質(zhì)污垢脂肪酶把脂肪水解為較易溶解的甘油和游離的脂肪酸食品的油漬、人體皮脂、口紅淀粉酶能使淀粉迅速分解為可溶性的麥芽糖、葡萄糖等來自面條、巧克力等的污垢纖維素酶使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松，從而使?jié)B入到纖維深處的塵土和污垢能夠與洗衣粉充分接觸，達(dá)到更好的去污效果衣服去污2.常用酶制劑的種類及其洗滌原理和實(shí)例3.探究加酶洗衣粉的洗滌效果(1)實(shí)驗(yàn)原理加酶洗衣粉中含有酶制劑(蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶)。污漬中的蛋白

16、質(zhì)、脂肪、淀粉、纖維素在酶制劑的分解下形成小分子物質(zhì)。溫度、pH、表面活性劑會(huì)影響酶的活性。酶具有專一性。實(shí)驗(yàn)名稱自變量因變量探究普通洗衣粉與加酶洗衣粉的洗滌效果洗衣粉的種類去污情況探究加酶洗衣粉的最適溫度水溫探究不同類型的加酶洗衣粉的洗滌效果不同類型的加酶洗衣粉(2)實(shí)驗(yàn)變量高考探究考向酶活力的測定典例 2(2015 年遼寧大連模擬)某化工廠生產(chǎn)的一種加酶洗衣粉，其包裝袋上印有如下說明：成分：含堿性蛋白酶等。用法：洗滌前先將衣物浸于洗衣粉溶液內(nèi)一段時(shí)間，使用溫水效果更佳。注意：切勿用于絲質(zhì)及羊毛衣料。某研究性學(xué)習(xí)小組為探究該洗衣粉中酶催化作用的最適溫度，設(shè)計(jì)了如圖 1 的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)

17、果用圖 2 的曲線圖表示。圖 1圖 2請回答以下各題：(1)由圖可知，使用該加酶洗衣粉的最適宜溫度為_。(2)在 0 和 75 時(shí)，酶的催化效率基本都為零。但當(dāng)溫度從 75 降到 45 時(shí)，酶的催化能力已不能恢復(fù)，這是因?yàn)開。(3)在實(shí)驗(yàn)過程中可通過直接測定_(指標(biāo))來表示該洗衣粉中酶的催化效率。(4)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某洗滌公司為降低生產(chǎn)成本研制了一種能多次重復(fù)使用加酶洗衣粉的設(shè)備，他們將酶固定在不溶于水的尼龍載體上，洗滌完衣物后，經(jīng)過簡單處理，這些酶還可以多次重復(fù)利用，這種方法制成的酶叫_。(5)除加酶外，很多洗衣粉中還加有香精，高檔洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的，目

18、前從植物中提取芳香油的方法有_。(6)加酶洗衣粉中的淀粉酶可以從霉菌中提取。用固體培養(yǎng)基分離、純化霉菌的方法有_、_。解析(1)由圖 1 及圖 2 可知，使用該加酶洗衣粉的最適宜溫度為 45 。(2)當(dāng)溫度從 75 降到 45 時(shí)，酶的催化能力已不能恢復(fù)，這是因?yàn)楦邷貤l件下酶的結(jié)構(gòu)已遭到破壞。(3)在實(shí)驗(yàn)過程中可通過直接測定膠片上的蛋白膜存在時(shí)間的長短(指標(biāo))來表示該洗衣粉中酶的催化效率。(4)將酶固定在不溶于水的尼龍載體上，洗滌完衣物后，這些酶經(jīng)過簡單處理，還可以多次重復(fù)利用，這種酶是固定化酶。(5)目前從植物中提取芳香油的方法有萃取法、蒸餾法、壓榨法等。(6)用固體培養(yǎng)基分離、純化霉菌的常

19、用方法有平板劃線法、稀釋涂布平板法。答案(1)45 (2)高溫條件下酶的結(jié)構(gòu)已遭破壞(3)膠片上的蛋白膜存在時(shí)間的長短(其他合理答案亦可)(4)固定化酶(5)萃取法、蒸餾法、壓榨法(6)平板劃線法稀釋涂布平板法考向預(yù)測3.(2016 年湖北武漢調(diào)研)為了進(jìn)一步增強(qiáng)洗衣粉對血漬、奶漬、油污、土豆泥等衣物上常見污漬的去除能力，洗衣粉中常常會(huì)添加各種酶類。請回答有關(guān)問題：(1)根據(jù)衣物上常見的污漬分析，加酶洗衣粉中應(yīng)添加的酶類有蛋白酶、_。蛋白酶能將血漬、奶漬等中含有的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性的_。(2) 加酶洗衣粉的包裝袋上的產(chǎn)品說明中標(biāo)明 “水溫以3050 為宜，切忌用 60 以上的熱水?！备鶕?jù)

20、你所學(xué)習(xí)的有關(guān)知識，解釋其原因： _。臉盆編號洗滌物(等量)洗滌溫度/%洗衣粉(等量)水量/L洗凈所需時(shí)間/min1油污布45加酶242油污布45普通273油污布5加酶294油污布5普通28(3)下面表格中的數(shù)據(jù)是探究洗衣粉洗滌效果的有關(guān)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，請據(jù)表回答問題：該實(shí)驗(yàn)要探究的問題是_。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了_原則。若 1 號實(shí)驗(yàn)組中洗凈所需時(shí)間接近 7 min，請分析最可能的原因是_。答案：(1)脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶多肽(或氨基酸)(2)酶的催化作用受溫度影響，30 50 是加酶洗衣粉中的酶的最適溫度范圍，60 以上的熱水可能會(huì)使酶的活性喪失(3)溫度對洗衣粉的洗滌效果的影響；洗衣粉的種類對

21、洗單一變量原則及對照加酶洗衣粉中的酶滌效果的影響變性或失效水溫/1020304050組別甲乙丙甲乙丙甲 乙 丙甲乙丙甲乙丙清除血漬時(shí)間/min67666852518336 34 7711126891167清除油漬時(shí)間/min93789587639182 46 85752777698684.(2017 年廣東興寧月考)為探究洗衣粉加酶后的洗滌效果，將一種無酶洗衣粉分成 3 等份，進(jìn)行 3 組實(shí)驗(yàn)。甲、乙組在洗衣粉中加入 1 種或 2 種酶，丙組不加酶，在不同溫度下清洗同種化纖布上的 2 種污漬，其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，下表為實(shí)驗(yàn)記錄。請回答下列問題：(1)提高洗衣粉去污能力的方法有_。甲組在洗衣粉中

22、加入了_。乙組在洗衣粉中加入了_。(2)甲、乙組洗滌效果的差異，說明酶的作用具有_。(3)如果甲、乙和丙 3 組均在水溫為 80時(shí)洗滌同一種污漬，請比較這 3 組洗滌效果之間的差異并說明理由：_。(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化學(xué)物質(zhì)包裹的，遇水后包裹層很快溶解，釋放出來的酶迅速發(fā)揮催化作用。請說明這是否運(yùn)用了酶的固定化技術(shù)及其理由：_。解析：(1)由表格數(shù)據(jù)可知提高洗衣粉去污能力的方法有加酶和適當(dāng)提高溫度。甲組去除血漬所需的時(shí)間相對較短，而血漬的主要成分是蛋白質(zhì)，說明甲組洗衣粉中加入了蛋白酶；乙組去除血漬和油漬的時(shí)間都相對較短，說明乙組洗衣粉中加入了蛋白酶和脂肪酶。(2)甲、乙組洗滌效果的

23、差異，主要原因是其中酶種類不同，說明酶具有專一性。(3)酶的作用條件溫和，高溫(80 )會(huì)使酶變性失活，因此 3 組之間沒有差異。(4)由于加酶洗衣粉中的酶未固定在不溶于水的載體上，也不能重復(fù)利用，所以沒有利用酶的固定化技術(shù)。答案：(1)加酶和適當(dāng)提高溫度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶(2)專一性(3)沒有差異，因?yàn)楦邷厥姑甘Щ?4)未運(yùn)用酶的固定化技術(shù)，因?yàn)槊肝垂潭ㄔ诓蝗苡谒妮d體上，也不能重復(fù)利用項(xiàng)目游離酶固定化酶固定化細(xì)胞與底物的接觸面積充分接觸部分接觸催化反應(yīng)催化某種酶促反應(yīng)催化一系列的酶促反應(yīng)催化效率最高較高回收與重復(fù)利用難可以固定方法物理吸附法、化學(xué)結(jié)合法包埋法固定理由酶分子小，容易從包埋材

24、料中漏出細(xì)胞大，難以被吸附或結(jié)合考點(diǎn)三制備和應(yīng)用固定化酶考點(diǎn)梳理1.游離酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的比較(1)物理吸附法(吸附法)是將酶吸附在載體表面的一種固定方法。特點(diǎn)是工藝簡便且條件溫和，應(yīng)用廣泛。實(shí)質(zhì)是利用酶與載體之間的范德華力實(shí)現(xiàn)吸附。(2)化學(xué)結(jié)合法(交聯(lián)法)是利用酶與載體之間形成的共價(jià)鍵將酶進(jìn)行固定的。操作過程理論依據(jù)注意事項(xiàng)成功標(biāo)記活化酵母細(xì)胞新陳代謝旺盛的細(xì)胞自由水含量多適宜的水溫，容器要足夠大出現(xiàn)大量泡沫配制CaCl2溶液CaCl2溶于水?dāng)嚢璩浞秩芙馀渲坪Ｔ逅徕c溶液海藻酸鈉難溶于水，固定需要適宜的濃度小火或間斷加熱，邊加熱邊攪拌；定容沒有焦糊并完全溶化2.酵母細(xì)胞的固定化操作過

25、程理論依據(jù)注意事項(xiàng)成功標(biāo)記混合溫度過高會(huì)殺死活化的酵母菌；溫度過低海藻酸鈉溶液會(huì)凝固，不能與活化的酵母菌混合冷卻至室溫，再加入活化的酵母菌，充分?jǐn)嚢瑁乐钩霈F(xiàn)氣泡沒有氣泡，液體狀固定化酵母細(xì)胞海藻酸鈉形成的凝膠能夠固定酵母細(xì)胞以恒定速率將海藻酸鈉溶液緩慢滴加到CaCl2溶液 中 ， 要 在CaCl2溶液中固定30 min左右凝膠珠的顏色較深，一般為乳白色或黃色，形狀為圓形或橢圓形。凝膠珠一般沉在CaCl2溶液的底部(續(xù)表)(1)加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一步。如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目少，影響實(shí)驗(yàn)效果。(2)剛形成的凝膠珠應(yīng)

26、在 CaCl2 溶液中浸泡一段時(shí)間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。(3)檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格，可以使用下列方法：一是用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功；二是在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。(4)如果制作的凝膠珠顏色過淺，呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。3.用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵(1)配制麥芽汁或葡萄糖溶液：注意濃度適宜，過高會(huì)造成固定的酵母細(xì)胞失水，甚至死亡。(2)固定化酵母凝膠珠的處

27、理：固定好的凝膠珠從 CaCl2 溶液取出后要用蒸餾水沖洗 23 次。洗去 CaCl2 溶液的目的是防止凝膠珠硬度過大，影響通透性。(3)發(fā)酵：開始時(shí)凝膠珠沉在發(fā)酵液的底部，一段時(shí)間后慢慢上浮且有氣泡產(chǎn)生，發(fā)酵液有酒味。高考探究考向固定化酶的應(yīng)用典例 3(2016 年江蘇卷)為了探索海藻酸鈉固定化對綠球藻員用篩選到的一株綠球藻進(jìn)行試驗(yàn)，流程及結(jié)果如下。請回答下列問題：生長的影響，以及固定化藻對含Zn2污水的凈化作用，科研人圖 1圖 2(1)實(shí)驗(yàn)中的海藻酸鈉作用是_，CaCl2 的作用是_。(2)為洗去凝膠球上殘余的 CaCl2 和其他污染物，并保持綠球藻活性，宜采用_洗滌。圖 1 中 1.0%

28、海藻酸鈉組培養(yǎng)24 h 后，移去凝膠球，溶液呈綠色，原因是_。(3)為探索固定化藻對含Zn2污水的凈化作用，應(yīng)選用濃度為_海藻酸鈉制備凝膠球。(4)圖 2 中空白凝膠球組 Zn2濃度下降的原因是_。結(jié)合圖 1 和圖 2 分析，固定化藻的實(shí)驗(yàn)組 2448 h 間 Zn2濃度下降速度較快的主要原因是_；7296 h 間 Zn2濃度下降速度較慢的原因有_。48 h 間綠球藻數(shù)量增加最快，使 Zn2解析(1)海藻酸鈉溶液在 CaCl2 溶液中形成凝膠球，包埋綠球藻。(2)可使用培養(yǎng)液或生理鹽水洗去凝膠球上殘余的 CaCl2和其他污染物，并保持綠球藻活性。溶液呈綠色，說明固定化的綠球藻數(shù)量少，原因是海藻

29、酸鈉濃度過低(或凝膠球孔徑過大)。(3)根據(jù)圖 1 可知，濃度為 2.0%的海藻酸鈉制備的凝膠球最有利于綠球藻的繁殖。(4)空白凝膠球可吸附 Zn2，導(dǎo)致溶液濃度下降速度較快，72中 Zn2 濃度下降；結(jié)合圖 1和圖2分析，固定化藻的實(shí)驗(yàn)組2496 h 間綠球藻數(shù)量基本不再增加，故 Zn2 濃度下降速度較慢。答案(1)包埋綠球藻與海藻酸鈉反應(yīng)形成凝膠球(2)培養(yǎng)液 ( 或生理鹽水 )海藻酸鈉濃度過低 ( 凝膠球孔徑過大 )(3)2.0% (4)凝膠球吸附 Zn2綠球藻生長(增殖)速度快綠球藻生長(增殖)速度減慢，溶液中 Zn2濃度較低時(shí)間/d游離酵母固定化酵母00021.02.542.14.2

30、63.25.083.95.4104.36.0124.66.4考向預(yù)測5.某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行固定化酵母細(xì)胞的制備，并進(jìn)行了游離酵母和固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)酒酒精度的比較，結(jié)果如下表所示。請回答下列問題：產(chǎn)酒酒精度的比較(1)制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)步驟是：酵母細(xì)胞的活化_配制海藻酸鈉溶液_固定化酵母細(xì)胞。(2)影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是_。(3)海藻酸鈉起_的作用。(4)該小組將制備好的固定化酵母與游離酵母分別放在一定的相同條件下發(fā)酵，定時(shí)記錄發(fā)酵液中酒精度的變化。實(shí)驗(yàn)過程中的“在一定的相同條件下發(fā)酵”的條件是_，要求條件相同是為了確保_。由表格可知，固定化酵母和游離酵母發(fā)酵都能產(chǎn)生酒精，但固定化酵母在發(fā)酵

31、前期的延遲期的時(shí)間比游離酵母發(fā)酵前期的延遲期的時(shí)間要_。解析：(1)制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)步驟：酵母細(xì)胞的活化配制 CaCl2 溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合固定化酵母細(xì)胞。(2)影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是配制海藻酸鈉溶液。(3)實(shí)驗(yàn)中鈣離子的作用是使膠體聚沉，海藻酸鈉起包埋酵母細(xì)胞(或載體)的作用。(4)由于酶活性受溫度和 pH 等的影響，因此實(shí)驗(yàn)過程中的“在一定條件下發(fā)酵”的條件是適宜的溫度、pH 等，其他條件相同是為了確保單一變量。由表格可知，固定化酵母和游離酵母發(fā)酵都能產(chǎn)生酒精，但固定化酵母在發(fā)酵前期的延遲期的時(shí)間比游離酵母的要短，并且固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)生酒精的速度比游離

32、酵母要快。海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合答案：(1)配制 CaCl2 溶液(2)配制海藻酸鈉溶液(3)包埋酵母細(xì)胞(或載體)(4)適宜的溫度、pH 等單一變量短6.固定化酶技術(shù)運(yùn)用于工業(yè)化生產(chǎn)前，需要獲得酶的有關(guān)參數(shù)。如下圖：曲線表示某種酶在各種溫度下酶活性相對最高酶活性的百分比；曲線是將該種酶在不同溫度下保溫足夠長的時(shí)間，再在酶活性最高的溫度下測其殘余酶活性，由此得到酶的熱穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。請回答下列問題：(1)與普通酶制劑相比，固定化酶在生產(chǎn)中的優(yōu)點(diǎn)是_。(2)曲線中，35 和 80 的數(shù)據(jù)點(diǎn)是在_時(shí)測得的。通過本實(shí)驗(yàn)，你對酶的最適溫度的認(rèn)識是_ 。該種酶固定化后運(yùn)用于生產(chǎn)，最佳溫度范圍是_。(3)研究發(fā)現(xiàn)有甲、乙兩種物質(zhì)能降低該種酶的催化效率，該酶催化的底物濃度變化會(huì)改變甲物質(zhì)對酶的影響，而不會(huì)改變乙物質(zhì)對酶的影響。下圖是降低酶活性的兩種機(jī)制模型，符合甲、乙物質(zhì)對酶影響的模型分別是_、_。(4)在酶的活性不受抑制時(shí)，起始反應(yīng)速率與底物濃度的關(guān)系如下圖所示。請畫出加入甲物質(zhì)時(shí)，起始反應(yīng)速率與底物濃度之間的關(guān)系曲線。答案：(1)可反復(fù)使用(2)80既能使酶具有高的催化活性，又能維持較長時(shí)間60 70 (3)A B(4)曲線如下圖所示：