(浙江选考)2019版高考生物一轮总复习第九单元生物技术实践第31讲酶的应用学案

第31讲 酶的应用考试标准 必考 加试 考试标准必考 加试 1.果汁中的果胶和果胶酶√2.α­淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测√考点一 果胶和果胶酶1．果胶(1)果胶的化学组成：由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成，是植物细胞壁的主要成分。

(2)果胶与果汁加工：果胶不仅影响出汁率，还会使果汁浑浊。

2．果胶酶(1)来源：黑曲霉、苹果青霉等。

(2)组成：果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，主要包括果胶酶和果胶甲酯酶。

(3)作用：将果胶分解成可溶性的分子，使出汁率提高，也使浑浊的果汁变得澄清。

3．探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验 (1)实验原理①果胶――-----→果胶酶、果胶甲酯酶半乳糖醛酸＋半乳糖醛酸甲酯。

②果胶酶的活性受温度(或pH)的影响，处于最适温度(或pH)时活性最高。

果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正相关。

③果胶不溶于乙醇。

(2)实验流程设计(3)实验结论：果胶酶能分解果胶，提高果汁的澄清度。

4．关于果胶酶的三个实验的变量分析实验名称(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果泥和果胶酶用量在各个试管中应相同；④pH应为最适pH探究p H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和盐酸调节；③用玻璃棒搅拌使反应充分进行探究果胶酶的用量果胶酶的用量果汁量(澄清度)①制备苹果匀浆后迅速加热，使苹果匀浆中果胶酶变性；②温度、pH应为最适且保持不变思考讨论1．探究温度、pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶用量的实验中，因变量都相同，该因变量是什么？提示三个实验的因变量都是果汁量或果汁的澄清度。

2．探究温度、pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶用量的实验中，都需要设置多组实验，相邻两组之间都有一定的“差值”(如“温差”、“pH差”)，该“差值”的大小与实验的误差大小有何联系？提示该差值大小与实验误差的大小成正相关，即差值越小则误差越小，差值越大则误差越大。

3．表格分析：下表是某小组利用部分材料进行的有关实验(“/”表示不加)，提供材料如下。

现有磨浆机、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水、一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液等实验材料及试剂。

请回答下列4个问题：编号项目试管甲乙丙丁1在试管中加入苹果泥2 mL 2 mL 2 mL 2 mL2 ① 2 mL / 2 mL 2 mL3加入不同的液体2 mL蒸馏水4 mL蒸馏水2 mL盐酸2 mL氢氧化钠4摇匀，恒温处理15分钟15分钟15分钟15分钟(1)表中①处的内容是加入质量分数为2%的果胶酶溶液。

(2)若要验证果胶酶的作用，应把甲与乙两个试管同时取出并过滤相同时间，观察并比较，预期的实验现象与结果是甲果汁比乙果汁澄清。

(3)比较试管甲、丙、丁可知，其实验目的是探究pH对果胶酶活性的影响。

为确保实验成功，请将表中的编号正确排序(用数字和箭头表示)：2→3→1→4。

(4)如果要用此实验做“探究果胶酶的最适用量”，请简要写出实验思路：配制不同浓度的果胶酶溶液，恒温下加入等量苹果泥，观察果汁的澄清度，果汁最澄清组对应的酶用量即为酶的最适用量。

1．(2016·温州中学测试)探究温度对果胶酶活性影响的实验中，得到如下实验结果。

据此分析其中不正确的是( )温度(℃)30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80果汁量(mL)3.54.6 8.6 10.9 12.3 11.7 10.15.4 3.9 4.8 5.6A.实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合B．为了实验结果的科学性，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同C．应在50～55 ℃设置更细温度梯度进行实验，探究果胶酶的最适温度D．该实验结果表明高温能使果胶酶失活，但高温也可能促进果胶分解答案 C解析实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合，A项正确；为了实验结果的科学性和控制单一变量，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同，B项正确；实验中的温度梯度跨度较大，要想确定最适温度，需要设置更细温度梯度进行实验，分析数据可知，应在45～55 ℃设置更细温度梯度进行实验，探究果胶酶的最适温度，C项错误；高温可以使酶失活，由表格数据可以看出，高温也可能促进果胶分解，D项正确。

2．(2017·湖州期末)果胶酶能够催化果胶分解，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，也使得浑浊的果汁变得澄清。

请回答下列有关果胶酶的问题：(1)探究温度对果胶酶活性影响的实验步骤：①用搅拌器制苹果泥；②取6个烧杯编号1、2、3、4、5、6，依次注入适量的30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃的水，恒温水浴；③每一烧杯中放入两支试管，分别装有等量苹果泥和果胶酶，保温3 min；④向每组烧杯中的苹果泥试管中加入相应的等量的果胶酶，振荡试管，反应一段时间；⑤过滤，比较获得苹果汁的体积。

a．③过程中将苹果泥和果胶酶分别装在不同试管中，用相同温度恒温处理后再混合，这样处理的目的是_____________________________________________________________________。

b．有人认为该实验缺乏对照，应补充一组果汁和蒸馏水相混合的实验，你认为有没有必要？原因是________________________________________________________________________。

c．若继续探究果胶酶的最适用量，则在实验过程中温度、________________________________等因素应保持不变(列举两例)。

(2)有关果胶酶和纤维素酶的叙述，错误的是________。

A．二者都是蛋白酶B．催化果胶酶水解的酶是淀粉酶C．二者都是在核糖体上合成的D．构成纤维素酶的基本单位是氨基酸答案(1)a.保证底物和酶在混合时的温度是相同的b．没有必要；实验的不同温度梯度之间可形成相互对照c．pH、果胶酶浓度、果泥量(2)B解析(1)a.苹果泥和果胶酶分别恒温处理再混合，目的是保证底物和酶混合时的温度是相同的，不会发生温度的变化。

b．实验的不同温度梯度之间可形成相互对照，无需补充果汁和蒸馏水混合的实验。

c．若探究果胶酶的最适用量，果胶酶的量是自变量，其他是无关变量，应加以控制，如 pH、温度、果泥量、果胶酶浓度等。

(2)果胶酶和纤维素酶的化学本质均为蛋白质，二者都是在核糖体上合成的，催化果胶酶水解的酶是蛋白酶，构成纤维素酶的基本单位是氨基酸。

有关果胶酶的2个易错点(1)果胶酶不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称。

(2)在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH 条件，以避免混合后条件发生变化，影响实验结果的可信度和可靠性。

考点二 α­淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测1．固定化酶的概念和方法(1)概念：将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。

(2)方法：吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。

2. α­淀粉酶的固定化、淀粉水解的测定实验 (1)α­淀粉酶的固定化原理①α­淀粉酶作用的最适条件：最适pH 为5.5～7.5，最适温度为50～75_℃。

②方法：吸附法。

③介质：石英砂。

(2)淀粉水解的检测原理淀粉――→α­淀粉酶糊精――→β­淀粉酶麦芽糖――→糖化淀粉酶葡萄糖 遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色 (3)实验过程固定化α­淀粉酶，装入注射器中 ↓以0.3 mL/min 的流速滴加淀粉溶液过柱 ↓流出5 mL 淀粉溶液后接收0.5 mL 流出液 ↓滴加KI －I 2溶液，观察颜色，用水稀释1倍后再观察颜色 ↓以10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱，放置在4 ℃冰箱中，几天后重复实验(4)实验结果对照组实验组0.5 mL淀粉溶液0.5 mL流出液几天后重复实验中0.5 mL流出液加KI－I2变蓝红色红色再加水稀释1倍浅蓝浅红色浅红色(5)实验结论：固定化α­淀粉酶能将淀粉水解成糊精。

思考讨论1．热图解读(1)图甲、乙、丙固定化酶的方法分别是包埋法、共价偶联法和交联法、吸附法。

(2)图甲的原理是：将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。

图乙的原理是：利用共价键、离子键将酶分子相互结合，或将其结合到载体上。

图丙的原理是：通过物理吸附作用，把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体上。

2．常见固定化方法及其优缺点方法优点缺点吸附法适用的酶范围广，酶活性高酶与载体的结合力较弱，酶容易脱落共价偶联法、交联法结合稳定，适用范围广制备条件不够温和，酶活性较低包埋法酶活性高，稳定性也较高适用范围窄固定化酶能够连续使用，但不是永久使用。

酶是具有生物活性的大分子，因此随着使用次数的增多，酶活性也会降低，如果酶活性降低到一定程度，就会失去使用价值。

3．科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。

如图显示的是部分研究结果(注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量)，请分析回答下列问题：(1)从对温度变化的适应性和应用范围的角度分析，图甲所示结果可以得出的结论是固定化酶对温度变化的适应性更强且应用范围更广。

(2)图乙曲线表明包埋效果最好时海藻酸钠溶液浓度是多少？当海藻酸钠溶液浓度较低时，酶活力低的原因是什么？提示3%；海藻酸钠溶液浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足。

1．某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定α­淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。

实验结果见下表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通α­淀粉酶量相同)。

实验表明1号试管中淀粉未被水解，最可能的原因是( )1号试管2号试管固定化淀粉酶√－普通α­淀粉酶－√淀粉溶液√√60 ℃保温5 min，取出冷却至室温，滴加碘—碘化钾溶液现象变蓝不变蓝A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性B．淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触C．水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解D．实验程序出现错误，试管中应先加入碘—碘化钾溶液后保温答案 B解析由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇碘－碘化钾溶液呈现蓝色。

2．(2017·杭州模拟)酶经过固定化后，不仅能提高酶的稳定性，而且容易与产物分开，具有可反复使用等优点。