选修① 专题四 酶的研究与应用

专题四酶的研究与应用

果胶酶的作用

例1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，可以加工制作果汁、果酒、果醋等。在果汁生产中用到果胶酶，某课题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：如图中所示的顺序进行操作。

（2）实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图所示：

①图中自变量是温度，除此之外还可用表示。

A.酶的浓度

B.苹果泥的量

C.水的加入量

D.pH

②图中的纵坐标还可用来表示。

③实验小组改变了实验条件后重复做实验，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。

④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）①D ②苹果汁的体积③同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物量不同而改变④保证底物和酶在混合时的温度是相同的

探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响

例2（2008年潍坊模拟）某生物学兴趣小组进行了“加酶洗衣粉最适温度的测定”实验。下表是他们记录的不同温度除去不同污渍所需时间的对照表，请依据表中数据作答。

水温/℃冷水20 30 40 50 60 70 80 植物油48 39 30 20 17 11 12 20 蓝墨水93 86 80 72 68 67 81 105 奶渍48 43 28 12 6 4 12 17 （1）要达到最佳洗涤效果，使用加酶洗衣粉的最适宜温度范围是。

（2）在适宜温度范围内，加酶洗衣粉对衣物上的的洗涤效果最佳，对的洗涤效果最差，其原因是。（3）羊毛、蚕丝等织物（填“能”或“不能”）用加酶洗衣粉洗涤，因为

。

答案（1）50～60℃

（2）奶渍蓝墨水奶渍的主要成分是蛋白质和脂肪，加酶洗衣粉主要含有蛋白酶和脂肪酶，能使蛋白质和脂肪等有机物分解，而很难使蓝墨水的成分分解

（3）不能羊毛、蚕丝等织物的主要成分是蛋白质，加酶洗衣粉中的蛋白酶能使蛋白质分解，从而使织物受到破坏

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，瓦解植物的细胞壁及胞间层。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、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，分别编号1、2，按相应程序进行操作，请把表中未填写的内容填上。

操作顺序项目

烧杯

1 2

①在烧杯中加入苹果泥20 mL 20 mL

② 2 mL

③注入蒸馏水

④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（或比较），并记录结果。

实验结果的预测及结论：

如果是，则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。

课题二：探索果胶酶催化果胶水解的最适pH

（1）本课题的实验步骤中，在完成“向烧杯中分别加入苹果泥、向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 (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……、10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。

请问上述哪一种方法更为科学：，并说明理由：

。（2）实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使以减少实验误差。（3）如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，横坐标表示pH，纵坐标表示，实验操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图：。若实验所获得的最适pH=m，请你在所选的曲线图中标出“m”点的位置。

答案课题一：（2）②注入果胶酶溶液③2 mL

（3）相同时间内滤出的果汁体积和果汁的澄清度

实验结果的预测及结论：相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高

课题二：（1）方法二此方法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）酶和反应物（果胶）充分地接触

（3）果汁体积甲如下图

2.从土壤的嗜碱性短小芽孢杆菌中首先分离选育到一株产生低温型碱性蛋白酶的高产菌株。该菌株具有嗜碱性强、不易染菌、生产性状稳定等特点。该菌产碱性蛋白酶能力强，每毫升发酵活力达9 000单位（28℃测定）、5 000单位（20℃测定）和18 000单位（40℃测定），在全国五种碱性蛋白酶的性能比较中，该蛋白酶在28℃下所占有酶活力比例高于国内同类产品，表明具有低温型酶的特性。该产品用于加酶洗衣粉，可提高去污力1～2倍，特别在常温下对血渍、奶渍等蛋白污垢有专一性的去污效果。

根据以上材料回答下列问题：

（1）从土壤中分离嗜碱性短小芽孢杆菌应用（功能）培养基，从物理形态上应选用培养基。（2）为什么该菌株产的碱性蛋白酶的活力在不同温度下发酵活力不同？

。（3）试分析该产品在常温下对血渍、奶渍等蛋白质污垢有专一性的去污效果的原因。

。（4）若要比较添加该蛋白酶的洗衣粉与普通洗衣粉的洗涤效果，应注意控制实验变量，请列举均衡无关变量的措施（至少三条）：

①；②；

③。

（5）在日常生活中使用洗衣粉时，有人先用沸水溶解洗衣粉再浸泡衣物，该种方法能否用于题目中所说的加酶洗衣粉？为什么？

。

答案（1）选择固体（2）酶作为生物催化剂，其活力受温度影响，在最适温度下酶的活性最强（3）酶具有专一性的特点，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，所以蛋白酶只能将血渍、奶渍等蛋白质污垢分解，对其他类型污垢不起作用

（4）①使用两种洗衣粉的量相同②被洗涤的布料及污渍状态相同③洗涤时所用水量及温度（一般为常温）相同

④浸泡和洗涤的时间相同（答出三条即可）

（5）不能。因为碱性蛋白酶的成分为蛋白质，遇高温会变性失活而失去催化功能

3.酶是生物体内细胞合成的生物催化剂，没有酶，生物体内的所有代谢反应都不能进行。随着生物科学技术的发展，酶已经

走出实验室走进人们的生产和生活。果胶酶能够分解果胶，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更加澄清。请回答下列有关酶的问题：

（1）每当到了丰收的季节，苹果堆满了仓库，如果交通不便，就会有很多苹果因保存不当或不能及时运出，而渐渐腐烂变质，苹果腐烂的原因是：

①；

②。

其中能使苹果腐烂的微生物的同化作用类型是，为了减少损失，提高产品的经济效益，人们想到了榨取果汁，要想使果汁尽可能多的榨出来，应加入果胶酶，在该物质的作用下，果胶分解成可溶性的。（2）探究温度对果胶酶活性影响的实验步骤：a.用搅拌器制苹果泥，并适量且等量注入到6支试管中；同时另取6支试管各注入适量且等量的果胶酶溶液；b.取6个烧杯分别编号1、2、3、4、5、6，依次注入适量30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的水，恒温水浴；c.每一烧杯中分别放入装有等量苹果泥和果胶酶的试管，保温3 min；d.将各组烧杯中试管