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1、專題4 酶的研究與應(yīng)用專題整合 1探討加酶洗衣粉的洗滌效果時(shí)，要有效地控制變量(如下表)有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)自變量因變量無(wú)關(guān)變量探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果洗衣粉種類(普通和加酶)洗滌效果探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果加酶洗衣粉中酶的種類水的用量，污物的量，實(shí)驗(yàn)用布的質(zhì)地與大小，不同洗衣粉的 用量，攪拌、洗滌時(shí)間等 探討加酶洗衣粉最適溫度的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)際生活中的情況，溫度梯度可進(jìn)一步設(shè)置為20 、25 、30 、35 、40 、45 、50 、55 ，若測(cè)出40 時(shí)洗滌效果較好，應(yīng)設(shè)置更細(xì)的實(shí)驗(yàn)組，如35 、36 、37 、38 、39 、40 、41 、42 、43 、44 、
2、45 ，直至測(cè)出具體的最適溫度。 2有關(guān)酶的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路在保證無(wú)關(guān)變量相同的前提下，在一恒定溫度下設(shè)置pH梯度，可確定酶催化作用的最適pH；在一恒定pH條件下，通過(guò)設(shè)置溫度梯度，可確定酶催化作用的最適溫度；在溫度和pH都相同的條件下，通過(guò)設(shè)置酶的用量梯度可以確定酶的最適用量。 設(shè)計(jì)遵循單一變量原則，有效地控制其他變量(如水質(zhì)、水溫等)，具體實(shí)驗(yàn)程序分析(如下表)：探究加酶洗衣粉洗滌效果的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)要素梳理知識(shí)要點(diǎn)加酶洗衣粉種類蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶探究加酶洗衣粉與普通洗衣粉的洗滌效果實(shí)驗(yàn)流程制備污漬物設(shè)置對(duì)照加入洗衣粉加入污漬物攪拌觀察洗滌效果實(shí)驗(yàn)變量(自變量)洗衣粉
3、種類(是否加酶)實(shí)驗(yàn)結(jié)果加酶洗衣粉的洗滌效果比普通洗衣粉好 探究不同種類的加酶洗衣粉的洗滌效果實(shí)驗(yàn)變量加酶洗衣粉中酶的種類實(shí)驗(yàn)流程三等份各類污漬物燒杯中各加入等量的不同類型的洗衣粉和水將污漬物分別放入燒杯中攪拌觀察實(shí)驗(yàn)效果 【典例1】 有人設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并優(yōu)于普通洗衣粉。實(shí)驗(yàn)分為兩組，一組衣物用加酶洗衣粉洗滌，一組衣物用普通洗衣粉洗滌。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)缺少()。 A用加酶洗衣粉洗滌和適量普通洗衣粉洗滌的對(duì)照 B既不用加酶洗衣粉洗滌也不用普通洗衣粉洗滌的對(duì)照 C用普通洗衣粉洗滌和少量加酶洗衣粉洗滌的對(duì)照 D用少量普通洗衣粉洗滌和大量加酶洗衣粉洗滌的對(duì)照解析本探究實(shí)驗(yàn)為定性探究實(shí)
4、驗(yàn)，不涉及量的變化，缺乏空白對(duì)照，補(bǔ)充空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具說(shuō)明力。 答案B 酶的固定化技術(shù) 名稱原理圖示包埋法將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中化學(xué)結(jié)合法利用共價(jià)鍵、離子鍵將酶分子或細(xì)胞相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上物理吸 附法通過(guò)物理吸附作用，把酶固定在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃和離子交換樹脂等載體上 【典例2】 在上個(gè)世紀(jì)50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，到了70年代又發(fā)明了固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)，大大降低了生產(chǎn)成本，請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題。 (1)在實(shí)際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是_。與固定化酶技術(shù)相比，固定化細(xì)胞固定的是_。 (2)制備固定化酵母細(xì)胞，常用的包埋材料
5、是_ _ _ _ _ _ _ _，使用了下圖中方法_(填出號(hào)碼及名稱)。 (3)制作固定化酵母菌細(xì)胞時(shí)，充分混合均勻的酵母細(xì)胞膠液可在飽和_溶液中形成凝膠珠。部分同學(xué)實(shí)驗(yàn)制得的凝膠珠不是圓形或橢圓形，其主要原因是_。 解析(1)固定化酶使酶與反應(yīng)物易接觸，與產(chǎn)物易分離，并且能反復(fù)利用，降低了生產(chǎn)成本。固定化酶固定的是純凈的酶，酶會(huì)失活。固定化細(xì)胞能固定一系列酶。(2)制備固定化酵母細(xì)胞，由于細(xì)胞比酶分子體積大，難以被吸附或結(jié)合，多采用包埋法，常用的載體是海藻酸鈉。(3)酵母細(xì)胞膠液能在飽和的CaCl2溶液中形成凝膠珠。若海藻酸鈉濃度過(guò)高或針筒距離液面過(guò)近，得到的凝膠珠可能不是圓形。 答案(1)
6、酶既能與反應(yīng)物接觸，又容易與產(chǎn)物分離，固定在載體上的酶能反復(fù)利用多酶系統(tǒng)(一系列酶、多種酶)(2)海藻酸鈉包埋法(3)CaCl2海藻酸鈉濃度過(guò)高(或針筒口離液面距離過(guò)近，高度不夠) 【例1】 (2011江蘇單科，15)下列有關(guān)酶的制備和應(yīng)用的敘述，正確的是()。 A酶解法和吸水漲破法常用于制備微生物的胞內(nèi)酶 B透析、電泳和酸解等方法常用于酶的分離與純化 C棉織物不能使用添加纖維素酶的洗衣粉進(jìn)行洗滌 D多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的核心層 解析利用酶解法和吸水漲破法使細(xì)胞解體，用于制備胞內(nèi)酶；酶的純化和分離的方法有透析法、離心沉降法和電泳法；纖維素酶能去除棉紡織品表面浮毛，平整織物表面，故可用添加
7、纖維素酶的洗衣粉洗滌棉織物；多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的最外層，保持其他酶在胃中不被破壞。答案A 【例2】 (2011上海單科，五)回答下列關(guān)于微生物和酶的問(wèn)題。環(huán)境污染物多聚聯(lián)苯難以降解，研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)苯降解菌內(nèi)的聯(lián)苯水解酶是催化多聚聯(lián)苯降解的關(guān)鍵酶。 (1)下列培養(yǎng)基中能有效分離聯(lián)苯降解菌的是_ _ _ _ _ _ _ _，原因是_。 A培養(yǎng)基(g/L)：某生長(zhǎng)因子2.0，(NH 4)2SO4 2.0，K2HPO4 3.0，MgSO4 1.0，pH7.4，多聚聯(lián)苯50 mL B培養(yǎng)基(g/L)：牛肉膏10.0，蛋白胨20.0，葡萄糖20.0，NaCl 5.0，pH 7.4 C培養(yǎng)基(g/L)：
8、某生長(zhǎng)因子2.0，淀粉20.0，NH4NO3 2.5，MgCl2 0.5，K2HPO4 3.0，多聚聯(lián)苯50 mL，pH 7.4進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，不同的金屬離子對(duì)聯(lián)苯水解酶的活性有一定影響，結(jié)果見下表： (2)依據(jù)表中結(jié)果，金屬離子_對(duì)該酶的活性有一定的促進(jìn)作用。金屬離子對(duì)酶的活性有促進(jìn)或抑制作用，可能的原因是_。(3)通過(guò)酶工程可將聯(lián)苯水解酶用于生產(chǎn)實(shí)踐。酶工程通常包括酶的生產(chǎn)、_、酶的固定化和酶的應(yīng)用等方面。酶固定化的好處是_。(4)下圖實(shí)線表示聯(lián)苯水解酶催化的反應(yīng)速度與酶濃度的關(guān)系，虛線表示在其他條件不變的情況下，底物濃度增加一倍，反應(yīng)速度與酶濃度的關(guān)系，能正確表示兩者關(guān)系的是_。 (5)
9、紅球菌和假單孢菌都能降解多聚聯(lián)苯，但研究發(fā)現(xiàn)以每克菌體計(jì)算，兩種菌降解多聚聯(lián)苯的能力有所不同，對(duì)此現(xiàn)象合理的假設(shè)是_或_。 解析(1)A培養(yǎng)基中只有多聚聯(lián)苯一種碳源，只有聯(lián)苯降解菌可以利用這一種碳源而生存。因此，A培養(yǎng)基可以作為分離聯(lián)苯降解菌的選擇培養(yǎng)基。(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，當(dāng)培養(yǎng)基中添加Mn2時(shí)，能使聯(lián)苯水解酶的活性升高。金屬離子是通過(guò)與酶結(jié)合后，改變酶的空間結(jié)構(gòu)來(lái)影響酶活性的。(3)酶具有專一性、高效性，酶催化后，酶分子結(jié)構(gòu)不改變，如果能利用酶工程將酶固定下來(lái)，便可以重復(fù)利用，使酶的催化反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。酶工程的操作包括酶的生產(chǎn)、酶的分離純化、酶的固定化和酶的應(yīng)用等幾個(gè)方面。 (4)影響酶促反
10、應(yīng)速度的因素有酶濃度、底物濃度和溫度、pH等反應(yīng)條件。在反應(yīng)條件適宜，酶量不足的情況下，增加底物量，酶促反應(yīng)速度不增加，此時(shí)酶促反應(yīng)速度的限制因子是酶濃度。隨著酶濃度的增加，當(dāng)酶濃度不是酶促反應(yīng)速度的限制因子時(shí)，底物量增加，酶促反應(yīng)速度增加。(5)紅球菌和假單孢菌降解多聚聯(lián)苯的能力不同的原因可能是兩種菌內(nèi)酶量不同，或者是兩種菌內(nèi)酶結(jié)構(gòu)的不同致使酶活性不同。 答案(1)A該培養(yǎng)基中多聚聯(lián)苯為唯一碳源(2)Mn2金屬離子與酶結(jié)合可以改變酶的空間結(jié)構(gòu)(尤其是活性部位的結(jié)構(gòu))(3)酶的分離純化便于重復(fù)利用，能連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)(4)B(5)兩種菌內(nèi)酶量不同兩種菌內(nèi)酶基因的結(jié)構(gòu)(酶結(jié)構(gòu))不同 考情分析本專題內(nèi)容在高考中考查頻率較高，考查點(diǎn)包括果膠酶在果汁生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，固定化酶、固定化細(xì)胞技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用及加酶洗衣粉洗滌效果與影響因素探究等。聯(lián)系果汁加工生產(chǎn)、加酶洗衣粉等生產(chǎn)生活實(shí)際，考查酶特性探究的實(shí)驗(yàn)分析與設(shè)計(jì)題特別多，是近三年新課標(biāo)高考的最大熱點(diǎn)。
專題4酶的研究與應(yīng)用專題整合
