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第2讲酶的应用与生物有效成分的提取[考纲要求]1.酶活力测定的一般原理和方法。2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。3.制备和应用固相化酶。4.蛋白质的提取和分离。5.从生物材料中提取某些特定的成分。1．探究影响果胶酶催化作用因素的实验设计思路(1)在一恒定的pH下，设置一系列的温度梯度，探究温度对酶活性的影响。(2)在一恒定温度下，设置一系列的pH梯度，探究pH对酶活性的影响。(3)在恒定的温度和pH下，设置不同浓度的果胶酶，探究果胶酶的最佳用量。2．酶和酵母细胞常用的几种固定方式(1)是包埋法，是将酶或者细胞包埋在细微的网格里。(2)是化学结合法，是将酶或者细胞相互结合或者结合到载体上。(3)是物理吸附法，是将酶或者细胞吸附到载体表面。3．物质分离的5种方法(1)分离油水混合物：分液法。(2)除去固体物和残渣：过滤法。(3)除去液体中质量较小的固体残留物：离心法。(4)除去芳香油中的残留水分：加入无水硫酸钠后过滤。(5)除去萃取液中的有机溶剂：蒸馏法。1．用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型的加酶洗衣粉好()2．棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤()3．CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠()4．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显()5．植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等，根据提取的芳香油的用途选择提取的方法()6．用柑橘和柠檬作为材料不适合用水中蒸馏的方法进行提取()7．萃取是利用了芳香油易溶于有机溶剂的特性进行提取的一种方法()8．由于胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂中，所以可以采用萃取的方法进行提取()9．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解出来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油()10．影响萃取效率的因素除了萃取剂的性质和使用量之外，还有原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等()答案1.×2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.√9.×10.√1．酶的活性指酶催化一定化学反应的能力，可用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。2．海藻酸钠的浓度影响固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。3．透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜，而大分子物质不能通过半透膜的性质，达到分离的目的。考点一酶的应用1．果胶酶与纤维素酶的比较种类组成作用果胶酶多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等催化果胶水解为可溶性半乳糖醛酸纤维素酶C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶纤维素――→C1酶CX酶纤维二糖――――→葡萄糖苷酶葡萄糖2.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较项目直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种类一种或几种一种一系列常用固定方法/化学结合法、物理吸附法包埋法是否需要营养物质否否是催化反应单一或多种单一一系列反应底物各种物质(大、小分子)各种物质(大、小分子)小分子物质缺点①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高；③酶混在产物中，影响产品质量不利于催化一系列的酶促反应反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，可使反应效率下降优点催化效率高、耗能低、污染低①既能与反应物接触，又能与产物分离；②可以重复利用成本低、操作容易3．固定化酵母细胞制备流程中的4个关键点(1)酵母细胞的活化：加入蒸馏水使酵母细胞从休眠状态重新恢复到正常的生活状态。此过程中酵母细胞体积增大，应选择容积足够大的容器，避免活化液溢出。(2)配制海藻酸钠溶液：宜采用小火或间断加热的方法以防其焦糊。(3)海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：混合之前，海藻酸钠溶液要冷却至室温，然后加入已活化的酵母细胞并进行充分搅拌，混合均匀后，再转移至注射器中。(4)固定化酵母细胞：以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。考向酶活性的影响因素与酶的应用1．(2019·吉林市第三次调研)酶是细胞合成的生物催化剂，已经从实验室走进人们的生产、生活。请结合酶在食品、医药方面的应用来回答下列问题：(1)腐乳又称豆腐乳，是我国流传数千年的特色传统民间美食，其营养丰富、易于消化吸收的原因是________________________________________________________________________等微生物富含____________________酶，能将豆腐中的蛋白质和脂肪分解为小分子物质。(2)需要用__________法去除相对分子质量大的杂质蛋白，以纯化酶；利用__________法对酶进行纯度鉴定。(3)“探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响”实验的自变量为____________________。(4)“多酶片”是经特殊工艺制成的双层药片，可用于治疗消化不良。内层是肠溶衣(不易溶于胃液，可溶于肠液)包裹的胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶，外层是糖衣(可溶于胃液)包裹的胃蛋白酶。为使药物充分发挥作用，使用时建议____________________(填“整片吞服”或“嚼碎服用”)，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)毛霉蛋白酶和脂肪(2)凝胶色谱电泳(或琼脂糖凝胶电泳法或聚丙烯酰胺凝胶电泳法或SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳法)(3)温度(或不同温度、系列温度梯度)(4)整片吞服整片吞服使肠溶衣在胃液中不被破坏，确保肠溶衣包裹的酶在肠液中发挥作用(或若嚼碎服用，肠溶衣包裹的酶释放后会在呈酸性的胃液中失活，无法发挥作用)解析(1)腐乳的制作主要是利用了毛霉等微生物，因为毛霉能产生蛋白酶和脂肪酶，将豆腐中的蛋白质和脂肪分解为小分子物质。(2)化学本质是蛋白质的酶，可用凝胶色谱法和电泳法进行分离和纯度鉴定。凝胶色谱法对蛋白质进行纯化利用的是蛋白质相对分子质量的大小，相对分子质量大的蛋白质先洗脱，从而达到分离的目的；而电泳法利用的是待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离，因此可以利用电泳法对蛋白质进行纯度鉴定。(3)由实验题目“探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响”可知，实验的自变量为温度。实验时需要设置一系列温度梯度，比较不同温度下加酶洗衣粉的洗涤效果。(4)由于“多酶片”中含有多种酶，所以“多酶片”可用于治疗消化不良、积食、食欲不振等病症。由于整片吞服使肠溶衣在胃液中不被破坏，确保肠溶衣包裹的酶在肠液中发挥作用，而嚼碎服用时，肠溶衣包裹的酶释放后会在呈酸性的胃液中失去活性，无法发挥作用，所以为充分发挥“多酶片”的作用，使用时应整片吞服。2．为了进一步增强洗衣粉对血渍、奶渍、油污、土豆泥等衣物上常见污渍的去除能力，洗衣粉中常常会添加各种酶类。请回答下列有关问题：(1)根据衣物上常见的污渍分析，加酶洗衣粉中应添加的酶类有蛋白酶、________________________。蛋白酶能将血渍、奶渍等中含有的大分子蛋白质水解成可溶性的____________________。(2)下表为加酶洗衣粉包装袋上的产品使用注意事项，根据你所学习的有关知识，解释其中③的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。注意事项①请将本品置于阴凉、干燥处，避热、避湿、避光。②不慎溅入眼中，立即用水冲洗。③水温以30～50℃为宜，切忌用60℃以上的热水。(3)下面表格中的数据是探究洗衣粉洗涤效果的有关实验及结果，请据表回答问题。脸盆编号洗涤物(等量)洗涤温度洗衣粉(等量)水量洗净所需时间1油污布45℃加酶2L4min2油污布45℃普通2L7min3油污布5℃加酶2L9min4油污布5℃普通2L8min①该实验要探究的问题是_________________________________________________________。②该实验设计体现了_________________________________________________________原则。③若1号实验组中洗净所需时间接近7min，请分析最可能的原因是_____________________________________________________________________________________________________。答案(1)脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶氨基酸或小分子的肽(2)酶的催化作用受温度影响，30～50℃是加酶洗衣粉中酶的最适温度范围，60℃以上的热水可能会使酶的活性丧失(3)①温度对洗衣粉的洗涤效果的影响；洗衣粉的种类对洗涤效果的影响②单一变量原则及对照③加酶洗衣粉中的酶变性或失活解析(1)从题中的污渍种类判断，加酶洗衣粉中应含蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶，此外，纤维素酶的作用是使衣物蓬松、顺滑。蛋白酶能将蛋白质分解为可溶性的氨基酸或小分子的肽。(2)酶需在适宜的温度范围内才能正常发挥作用，60℃以上的热水会使酶变性失活。(3)①从表格中的数据可以看出：本实验的自变量有两个，即温度和洗衣粉的种类。所以该实验要探究的问题也有两个：温度对洗衣粉的洗涤效果的影响；洗衣粉的种类对洗涤效果的影响。②1号和2号、3号和4号实验组的自变量为洗衣粉的种类，可以形成对照；1号和3号、2号和4号实验组的自变量为温度，也可以形成对照。该实验设计体现了单一变量原则和对照原则。③若1号实验组中洗净所需时间接近7min，则该加酶洗衣粉的洗涤效果和普通洗衣粉基本相同，可推测该加酶洗衣粉中的酶可能已经变性或失活。3．(2019·吉林长春二模)乳糖酶主要用于乳品工业，可使低甜度和低溶解度的乳糖转变为较甜的、溶解度较大的单糖。乳糖酶的制备及固定化流程如下图，请回答下列问题：产乳糖酶微生物L的筛选―→产乳糖酶微生物L的培养―→乳糖酶的提取和纯化―→乳糖酶的固定化(1)筛选产乳糖酶的微生物L时，宜用乳糖作为培养基的唯一________________，在此培养基上生长的菌落可以将乳糖水解为______________和半乳糖。(2)产乳糖酶微生物L的培养过程中需要将培养瓶放置在摇床上不停振荡培养，其目的是__________________、__________________。此培养基中__________________(填“有”或“无”)菌落生长。(3)在相同条件下，带电荷相同的蛋白质在特定的缓冲液中迁移的速度越快，说明其分子量越小，根据这一原理，纯化后的乳糖酶可用__________________法检测其分子量大小。(4)乳糖酶宜采用化学结合法进行固定化，可通过检测固定化乳糖酶的__________________确定其应用价值，而酵母细胞固定化宜采用__________________。答案(1)碳源葡萄糖(2)有利于微生物L与营养物质充分接触有利于氧气充分溶解在培养基中无(3)电泳(4)(酶)活性包埋法解析(1)乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，因此筛选产乳糖酶的微生物L时，宜用乳糖作为培养基中的唯一碳源。(2)培养产乳糖酶微生物L时，需要将培养瓶放置在摇床上不停振荡培养，这样有利于微生物L与营养物质充分接触、有利于氧气充分溶解在培养基中；在固体培养基上可以生长出菌落，而在该液体培养基中不能形成菌落。(3)根据题意分析，在相同条件下，带电荷相同的蛋白质在特定的缓冲液中迁移的速度越快，说明其分子量越小，因此纯化后的乳糖酶可用电泳法检测其分子量大小。(4)乳糖酶宜采用化学结合法进行