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典例突破第二部分酶的应用典例突破考纲要求四年考情(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2010浙江·非选择题2009浙江·非选择题典例突破考点一果汁中的果胶和果胶酶1.果胶和果胶酶(1)果胶是植物细胞壁的主要成分，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。(2)果胶酶和果胶甲酯酶可水解果胶，与制取果汁有关。典例突破(3)果胶酶的应用:①制作果汁，使细胞间的果胶分解成半乳糖醛酸，使组织细胞分散开，降低水果匀浆黏度。②澄清果酒。③作为洗衣粉添加剂，除去衣服上的果汁、果酱等污物。典例突破2.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比。③果胶不溶于乙醇。果胶酶、果胶甲酯酶典例突破(2)实验流程:典例突破(3)实验分析:①实验用的果胶酶溶液可用黑曲霉提取液或苹果青霉提取液代替。②制作果汁的最佳条件是在温和条件下，使最多的水果成分溶解或分散在果汁中，且对人体无害。典例突破【高考警示】果胶酶不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。典例突破考点二α–淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测1.固定化酶(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(1)介质:石英砂。(2)方法:吸附法。典例突破(3)操作步骤:固定化α–淀粉酶，装入注射器中以0.3mL/min的流速滴加淀粉溶液过柱流出5mL淀粉溶液后接收0.5mL流出液滴加KI–I2溶液，观察颜色，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，几天后重复实验典例突破3.淀粉水解作用的检测淀粉遇碘显蓝色α–淀粉酶糊精遇碘显红色麦芽糖遇碘不显色β–淀粉酶糖化淀粉酶葡萄糖典例突破4.直接使用酶和固定化酶比较类型直接使用酶固定化酶优点催化效率高，低耗能、低污染等a.酶既能与反应物接触，又能与产物分离;b.固定在载体上的酶还可以被反复利用典例突破类型直接使用酶固定化酶不足a.对环境条件非常敏感，容易失活b.溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本c.反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成是通过一系列的酶促反应得到的典例突破【思维拓展】(1)淀粉水解需要多种酶作用:α–淀粉酶只将淀粉水解为糊精，β–淀粉酶再将糊精水解成麦芽糖，最后糖化淀粉酶再将麦芽糖水解成葡萄糖。(2)α–淀粉酶的来源:使用的α–淀粉酶通常由枯草杆菌深度发酵制备，具有较强的分解淀粉的能力，可用于制备糊精，其最适pH为5.5～7.5，最适温度为50℃～75℃。典例突破类型一果汁中的果胶和果胶酶【典例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:典例突破(1)实验方法:请将图中所示的操作进行排序。(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:典例突破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.pH②图中的纵坐标还可用来表示。③步骤d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保存的目的是。典例突破④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。引起曲线乙下移的原因是(至少答出两条)。(3)下表是某实验小组的详细实验结果:温度/℃1020304050607080果汁量/mL813152515121110典例突破上述实验结果表明,当温度为时果汁量最多。能不能确定该温度就是果胶酶的最适温度,如果不能,请设计出进一步探究果胶酶的最适温度的实验方案:____________________________________________________________________。典例突破【解析】(1)实验顺序是:准备水果泥和配制果胶酶、水果泥和果胶酶分别水浴保温、水果泥和果胶酶混合保温、过滤果汁后用量筒计量。(2)果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响,而与底物的量、酶的浓度和水的加入量没有关系;每一种酶都有一个最适温度和最适pH且该值恒定。衡量实验结果的指标有两种:一是果汁的量,二是果汁的澄清度。为了保证实验在相应温度下进行,必须使酶和底物分别保温达到要求后再混合。在相同温度条件下,pH、酶的浓度和底物浓度也会改变反应速率。典例突破(3)根据表格中数据可看出,在40℃时产生果汁量最多,此时的温度比较接近酶的最适温度。要将温度确定得更加精确,应以40℃为中心,以更小的温差(如0.5℃)设置自变量。典例突破答案:(1)acdb(2)①D②苹果汁的体积③保证底物和酶在混合时的温度是相同的④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pH、酶的浓度和苹果泥的量等因素的改变(3)40℃不能。应再设置多套装置,以40℃为中心,以更小的温差(如0.5℃)测量在更小范围内的温度内的果汁的产生量,果汁产量最高的温度更接近酶的最适温度典例突破【变式训练】某同学用实验来探究pH对酶活性的影响。他准备了5支含有等量果胶酶溶液的试管,用0.1%的盐酸或氢氧化钠溶液调节至不同的pH,每支试管加五块0.1cm3的正方体苹果块,试管均置于25℃室温条件下。(1)请你帮助选取pH梯度。(2)为使实验在更短的时间内完成,请写出一处改进实验的方法。(3)生成果汁量与酶活性强弱的关系是,可根据来判断最适pH。典例突破【解析】(1)由于酶发挥作用的最适pH在7附近,故可选择5、6、7、8、9梯度。(2)反应温度和反应底物与酶的接触面积都会影响反应速度,故可将温度由25℃提高到大约50℃(或升高温度)或将正方体苹果块处理成苹果泥。(3)果汁量与酶活性呈正相关,酶活性越大,果胶分解越快,生成的果汁越多。典例突破答案:(1)5、6、7、8、9(说明:其他合理答案也可)(2)将温度由25℃提高到大约50℃(或升高温度)或将正方体苹果块处理成苹果泥(3)酶活性越大,果胶分解越快,生成的果汁越多生成果汁量的多少(果汁的澄清度)典例突破类型二α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测【典例2】(2013·杭州模拟)(1)在工业生产中,为提高酶的使用效率和产品纯度,一般需要将酶进行固定化处理。利用石英砂固定α-淀粉酶的方法属于。A.吸附法B.偶联法C.交联法D.包埋法典例突破(2)一定浓度的淀粉溶液流过α-淀粉酶固定化酶柱后,被水解成,遇碘显色。(3)α-淀粉酶可以通过枯草杆菌发酵生产,以下是利用诱变育种方法培育获得产生较多淀粉酶的菌株的主要实验步骤。(原理:菌株生长过程可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉,在菌落周围形成透明圈。)典例突破第一步:将枯草杆菌菌株接种到培养基上进行扩大培养。第二步:将枯草杆菌菌株分成两组,A组用处理,B组不处理(作对照)。第三步:制备多个含淀粉的固体培养基。第四步:将A、B组分别稀释后,分别在含淀粉的固体培养基上利用法分离,适宜条件下培养得到单菌落。第五步:观察A、B组各菌落周围的。实验结果预期:根据诱发突变率低的特点,预期。根据诱发突变不定向性的特点,预期。典例突破【解析】(1)以石英砂为介质,吸附固定α-淀粉酶的方法属于吸附法。(2)淀粉被α-淀粉酶催化水解成糊精,糊精遇碘显红色。(3)一般用液体培养基对微生物进行扩大培养。要诱导突变,实验组用诱变剂处理,对照组不进行处理。一般用涂布分离法分离细菌。α-淀粉酶催化淀粉水解,培养基周围出现透明圈,透明圈越大,细菌产生α-淀粉酶的能力越强;淀粉未分解的部位,典例突破不出现透明圈。因突变率低,实验组可能出现了产生较多淀粉酶的菌株,但因数量不多,故实验组中个别透明圈比对照组大。基因突变具有不定向性的特点,突变后的枯草杆菌产生α-淀粉酶的能力可能增加,也可能减弱,故实验组中有个别透明圈比对照组的大,也有个别透明圈比对照组的小,即实验组中透明圈大小不一致。典例突破答案:(1)A(2)糊精红(3)液体诱变剂涂布分离透明圈大小A组多数菌落周围的透明圈与B组差异不显著A组有少数菌落周围的透明圈比B组明显小,有少数菌落周围的透明圈比B组明显大(或A组透明圈大小不一,B组较一致)典例突破【变式训练】在20世纪50年代,酶已经大规模地应用于各个生产领域,到了60年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术。(1)在实际生产中,固定化酶技术的优点是__________________。与固定化酶技术相比,固定化细胞技术固定的是。(2)制备固定化酵母细胞,常用的包埋材料是,使用了图中方法[](填出号码及名称)。典例突破【解析】将酶固定化后,可使酶在催化反应之后不随产物流走,可以反复利用;将细胞固定化后,可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定。海藻酸钠一般不能参与化学反应,同时,在高温下容易溶化,温度降低时又形成多孔性固体颗粒,是包埋酵母菌的好材料。图①为交联法,图②为吸附法,图③为包埋法。典例突破答案:(1)酶既能与反应物接触,又容易与产物分离,固定在载体上的酶能反复利用多酶系统(或一系列酶、多种酶)(2)海藻酸钠[③]包埋法典例突破1.酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛(以植物为食)消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果，某实验小组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入6支试管中，试剂用量和实验结果如下表所示。请回答有关问题。典例突破试管编号项目ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ蒸馏水(mL)201111缓冲液(mL)0210.50.50.5果胶酶液(mL)0000.500蜗牛酶液(mL)00000.50纤维素酶液(mL)000000.55实验结果(绿色深浅程度)---+++++++++(注:“+”越多表示绿色越深，“-”表示颜色无显著变化)典例突破(1)实验过程中，需要轻摇试管，其目的是____________________________________，使原生质体从叶小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。(2)从绿色的深浅可推测:蜗牛酶液酶解效果最好，原因是蜗牛酶液含有_______等多种酶。该实验中______是空白对照组，其设置意义是___________。典例突破(3)用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀物，并用____________洗涤。(4)原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方法是__________________________。典例突破【解析】本题考查有关酶的催化效率的实验。(1)实验过程中，需要轻摇试管，使细胞壁与酶充分接触，可以提高酶解效果。(2)蜗牛以植物为食，所以消化腺酶中含有果胶酶和纤维素酶，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ没有添加酶溶液，为空白对照组。其目的是排除无关变量的干扰。(3)离心后收集沉淀物，并用等渗溶液清洗，目的是保持细胞的正常形态。(4)要用低渗胀破法来检验原生质体是否符合要求，若没有细胞壁则可以胀破，有则不能胀破。典例突破答案:(1)为了使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果(2)果胶酶和纤维素酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ排除无关变量的干扰(3)等渗溶液(4)低渗胀破法典例突破2.取甲、乙两支洁净的试管，分别注入3mL浆糊，然后在甲试管中注入2mL新鲜的小麦淀粉酶滤液，在乙试管中注入2mL清水。振荡两支试管，将其下半部浸在35℃左右的温水中，约5min，然后同时取出两试管，分别滴入1滴碘液。如图所示，请回答:典例突破(1)两试管中的现象是______________________，该实验的目的是证明_______________________。(2)该实验的自变量是____________，因变