專題3酶的研究與應(yīng)用 考綱導(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(lái)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 并且通過(guò)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(duì) 強(qiáng)堿 和有機(jī)溶劑等條 件非常敏感 容易 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(lái)說(shuō) 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 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(wèn)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(cè)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(lái)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(guò)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(duì)酶用量的估算 2 確定最適用量的方法 若隨著酶濃度的增加 過(guò)濾到的果汁的體積也增加 說(shuō)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(guò)濾到的果汁的體積不再改變 說(shuō)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 回答下列相關(guān)問(wèn)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(lái)源不同外 其他條件都相同 測(cè)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(lái)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 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(cè)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 A E 分別加入等量的同種果泥 在A B C D4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(cè)定各組的出汁量 通過(guò)A D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(cè)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 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(lái)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(shuō)明該實(shí)驗(yàn)的自變量是果膠酶的來(lái)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(lái)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(duì)酶活性的影響時(shí) 應(yīng)保證酶促反應(yīng)只能在設(shè)定的溫度下進(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(cè)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(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循單一變量原則和對(duì)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(lái)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(cè) 1 果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要成分之一 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(qǐng)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 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)100mL潔凈的燒杯 編號(hào)為1 2 按相應(yīng)程序 進(jìn)行操作 請(qǐng)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(guò)濾 觀察 或比較 并記錄結(jié)果 預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論 說(shuō)明果膠酶對(duì)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(hào) 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(qǐng)說(shuō)明理由 5 實(shí)驗(yàn)步驟中也有玻璃棒攪拌的操作 其目的是使 以減少實(shí)驗(yàn)誤差 答案 2 注入果膠酶溶液 2mL 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(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論 相同時(shí)間內(nèi)1號(hào)燒杯濾出的果汁體積比2號(hào)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(qǐng)將上圖所示的操作進(jìn)行排序 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 對(duì)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(lái)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 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(duì)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(shuō)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(qǐng)?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 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(cè)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(cè)定 1 通過(guò)測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)麥芽糖的生成量來(lái)檢測(cè)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 可以測(cè)出麥芽糖的生成量 2 通過(guò)測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)淀粉的消耗量來(lái)檢測(cè)淀粉酶的活力 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 2 實(shí)驗(yàn)變量 高考探究 考向 酶活力的測(cè)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(shuō)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)果用圖2的曲線圖表示 圖1 圖2 請(qǐng)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)?3 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可通過(guò)直接測(cè)定 指標(biāo) 來(lái)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(guò)簡(jiǎn)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(guò)程中可通過(guò)直接測(cè)定膠片上的蛋白膜存在時(shí)間的長(zhǎng)短 指標(biāo) 來(lái)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(guò)簡(jiǎn)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(zhǎng)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(cè) 3 2016年湖北武漢調(diào)研 為了進(jìn)一步增強(qiáng)洗衣粉對(duì)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(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)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(shuō)明中標(biāo)明 水溫以30 50 為宜 切忌用60 以上的熱水 根據(jù)你所學(xué)習(xí)的有關(guān)知識(shí) 解釋其原因 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(qǐng)據(jù)表回答問(wèn)題 該實(shí)驗(yàn)要探究的問(wèn)題是 該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了 原則 若1號(hào)實(shí)驗(yàn)組中洗凈所需時(shí)間接近7min 請(qǐng)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(duì)洗衣粉的洗滌效果的影響 洗衣粉的種類對(duì)洗 單一變量原則及對(duì)照 加酶洗衣粉中的酶 滌效果的影響變性或失效 4 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(wú)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(qǐng)回答下列問(wèn)題 1 提高洗衣粉去污能力的方法有 甲組在洗衣粉中加入了 乙組在洗衣粉中加入了 2 甲 乙組洗滌效果的差異 說(shuō)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(qǐng)比較這3組洗滌效果之間的差異并說(shuō)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(lái)的酶迅速發(fā)揮催化作用 請(qǐng)說(shuō)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(duì)較短 而血漬的主要成分是蛋白質(zhì) 說(shuō)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(duì)較短 說(shuō)明乙組洗衣粉中加入了蛋白酶和脂肪酶 2 甲 乙組洗滌效果的差異 主要原因是其中酶種類不同 說(shuō)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 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(jiǎn)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 2 酵母細(xì)胞的固定化 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(guò)高 將很難形成凝膠珠 如果濃度過(guò)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)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(guò)淺 呈白色 說(shuō)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(shuō)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(guò)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理 固定好的凝膠珠從CaCl2溶液取出后要用蒸餾水沖洗2 3次 洗去CaCl2溶液的目的是防止凝膠珠硬度過(guò)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(duì)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(qǐng)回答下列問(wèn)題 生長(zhǎng)的影響 以及固定化藻對(duì)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 海藻酸鈉組培養(yǎng)24h后 移去凝膠球 溶液呈綠色 原因是 3 為探索固定化藻對(duì)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24 48h間Zn2 濃度下降速度較快的主要原因是 72 96h間Zn2 濃度下降速度較慢的原因有 48h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(shuō)明固定化的綠球藻數(shù)量少 原因是海藻酸鈉濃度過(guò)低 或凝膠球孔徑過(guò)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24 96h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(guò)低 凝膠球孔徑過(guò)大 3 2 0 4 凝膠球吸附Zn2 綠球藻生長(zhǎng) 增殖 速度快 綠球 藻生長(zhǎng) 增殖 速度減慢 溶液中Zn2 濃度較低 考向預(yù)測(cè) 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(qǐng)回答下列問(wèn)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(guò)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(guò)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(duì)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(zhǎng)的時(shí)間 再在酶活性最高的溫度下測(cè)其殘余酶活性 由此得到酶的熱穩(wěn)定性數(shù)據(jù) 請(qǐng)回答下列問(wèn)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(cè)得的 通過(guò)本實(shí)驗(yàn) 你對(duì)酶的最適溫度的認(rèn)識(shí)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(duì)酶的影響 而不會(huì)改變乙物質(zhì)對(duì)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(duì)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(qǐng)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(zhǎng)時(shí)間 60 70 3 AB 4 曲線如下圖所示