1、单元提升课 专题4 知识体系思维导图【答案速填】A.果胶分解酶 B.减少量 C.增加量 D.温度、pH E.温度、pH F.最适用量 G.酶制剂 H.蛋白酶、脂肪酶 I.控制变量 J.具体情况 K.化学结合法 L.包埋法 M.固定化酵母细胞 命题研析深化提升【典例示范】(2019浙江高考)回答与果胶和果胶酶有关的问题:(1)通常从腐烂的水果上分离产果胶酶的微生物,其原因除水果中果胶含量较高外,还因为_。(2)为了获得高产果胶酶微生物的单菌落,通常对分离或诱变后的微生物悬液进行_。(3)在某种果汁生产中,用果胶酶处理显著增加了产量,其主要原因是果胶酶水解果胶使_。果汁生产中的残渣、果皮等用于果胶
2、生产,通常将其提取液浓缩后再加入_使之形成絮状物,然后通过离心、真空干燥等步骤获得果胶制品。(4)常用固定化果胶酶处理含果胶的污水,其主要优点有_和可连续处理等。在建立和优化固定化果胶酶处理工艺时,除考虑果胶酶的活性和用量、酶反应的温度、pH、作用时间等环境因素外,还需考虑的主要有_和_。【解析】(1)腐烂的水果通常细胞壁被分解较多,所以含有能产生果胶酶的微生物较多。(2)获取单菌落的方式有划线分离法和涂布分离法两种,本题中两种方法均可。(3)果胶酶的作用是水解果胶,果胶位于植物细胞壁中,故水解果胶会使得水果组织软化疏松及使细胞受损;果胶不溶于乙醇,故提取回收果胶需要使用95%乙醇,使果胶形成
3、絮状物回收。(4)固定化的果胶酶在处理含果胶的污水时,可提高果胶酶的稳定性并可连续处理;在建立和优化固定化果胶酶处理工艺时,除考虑果胶酶的活性和用量、酶反应的温度、pH、作用时间等环境因素外,还需考虑的因素有固定化的方法和固定化所用的介质。答案(1)腐烂的水果中含产果胶酶的微生物较多(2)涂布分离(或划线分离)(3)水果组织软化疏松及细胞受损 95%乙醇(4)提高果胶酶的稳定性 固定化的方法 固定化所用的介质 【交汇分析】(1)果胶是植物细胞壁的主要成分之一,果胶起着将植物细胞粘合在一起的作用,去掉果胶,就会使植物组织变得松散。该考点联系必修1中细胞的结构。(2)考查酶的特性。该考点联系必修1
4、中酶的影响因素。【知识深化】交汇点1 细胞的结构,联系必修1中细胞的结构的考查。(1)细胞壁:植物细胞的结构成分,由纤维素和果胶构成。具有支持保护植物细胞的功能。(2)纤维素和果胶:都是多糖类物质,纤维素的基本组成单位是葡萄糖,果胶的成分比较复杂,由多种单糖组成。交汇点2 酶的特性,联系必修1中酶促反应速率的影响因素。(1)酶促反应速率的影响因素:酶的用量及温度、pH等。(2)酶的作用:酶具有催化能力,每一种酶只能催化一种或一类化合物的反应。【类题精练】1.生产果汁时,用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁率。据此回答下列相关问题:(1)某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验,各组实验除酶的来源不同外
5、,其他条件都相同,测定各组的出汁量,据此计算各组果胶酶的活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是_。(2)现有一种新分离出来的果胶酶,为探究其最适温度,某同学设计了如下实验:取试管16支,分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液,混匀,平均分为4组,分别置于0、5、10、40 下保温相同时间,然后,测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量的平均值。该实验温度设置的不足之处有_和 _。(3)某同学取5组试管(AE)分别加入等量的同种果泥,在A、B、C、D 4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶,然后,补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同;E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将5组
6、试管置于适宜温度下保温一定时间后,测定各组的出汁量。通过AD 组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中,若要检测加入酶的量等于0,而其他条件均与实验组相同时的出汁量,E组设计_(填“能”或“不能”)达到目的,其原因是_。【解析】(1)根据题意可知,实验的自变量是果胶酶的来源,因变量是果胶酶的 活性,所以该实验的目的是探究不同(来源)果胶酶的活性。(2)根据实验设计可 知,该实验是探究果胶酶的最适温度,所以自变量是温度,因变量是果胶酶的活 性,用出汁量进行衡量,出汁量越多,则果胶酶活性越高。该实验方案中,应该在 常温范围内设置一系列温度梯度且梯度差值相等,所以4组的温度应分别设置为 15、2
7、0、25、30;另外探究温度对酶活性的影响时,应保证酶促反 应只能在设定的温度下进行,同一实验组的反应温度只能是一个,所以实验操作 应该是将各组盛有果胶酶的试管与盛有果泥的试管分别在设定温度下处理一定 时间后再将两支试管混合,才能保证实验在设定的温度下进行。(3)根据题意,本实验的自变量是果胶酶的量,因变量是出汁量,对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则,根据实验设置,通过AD组实验可比较不同实验组出汁量的差异。若要检测加入酶的量等于0,而其他条件均与实验组相同时的出汁量,则E组应加入等量的缓冲液并补充蒸馏水,使试管中液体体积与实验组相同,才符合实验设计应遵循的单一变量原则。答案:(1)探
8、究不同(来源)果胶酶的活性(2)4组的温度设置梯度不合适 各组的酶促反应受两个不同温度影响(每一设定温度的酶与反应物应先达到设定温度,然后再混合)(其他答案合理也可)(3)不能 E组未加入等量缓冲液,违背了单一变量原则 2.加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉,可以水解掉衣物中的蛋白质等有机污渍。请回答下列问题:(1)构成碱性蛋白酶的基本单位是_,碱性蛋白酶的合成场所是细胞中的_。(2)由图可知,该实验的目的是探究_。50 时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量是_%。(3)根据以上实验结果,写出两项提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施:_。(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
9、实验变量,请列举控制无关变量的措施(至少三条)_ _。(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,该方法能否用于题目中所说的加酶洗衣粉?为什么?_ _。【解析】(1)碱性蛋白酶的本质是蛋白质,其基本单位为氨基酸,在核糖体上合成。(2)本实验的自变量有碱性蛋白酶含量和温度,分析曲线,50 时碱性蛋白酶的含量为0.6%时去污力最强。(3)从以上实验结果分析可知,适当提高温度、适当增加洗衣粉的用量都可以提高加酶洗衣粉的洗涤效果。(4)要比较添加蛋白酶的洗衣粉与普通洗衣粉的洗涤效果,实验的自变量为洗衣粉的种类,无关变量应保持相同且适宜,如布料的种类、大小,污物的量与种类,洗衣粉的
10、用量,水温、水质、水量,浸泡时间与洗涤时间等。(5)碱性蛋白酶的化学本质为蛋白质,高温、强酸、强碱都会破坏蛋白质的空间结构,使酶丧失活性。答案:(1)氨基酸 核糖体(2)温度、碱性蛋白酶的含量对去污力的影响 0.6(3)用温水浸泡、增加洗衣粉的用量等(写出两项合理答案即可)(4)两种洗衣粉的用量相同;被洗涤的布料及污渍状态相同;洗涤时所用水量及温度(一般为常温)相同;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,其遇高温会变性失活,失去催化功能 3.固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法,即采用戊二醛作交联剂(使酶
11、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)。分析回答:(1)酶的固定化技术的应用最主要的目的是_。(2)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析,甲图所示结果可以得出的结论是_。(3)乙图曲线表明浓度为_的海藻酸钠包埋效果最好,当海藻酸钠浓度较低时,酶活力较低的原因可能是_。(4)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降,由丙图可知,固定化小麦酯酶一般重复使用_次后酶活力明显下降。(5)研究人员固定小麦酯酶不采用海藻酸钠直接包埋,而是同时用戊二醛作交联剂,这
12、是因为_。(6)根据介绍,科研人员所采用的固定化技术可用图示中的_表示。【解析】(1)固定化酶可以解决酶的回收和再利用困难的问题。(2)通过分析甲图可知,固定化小麦酯酶与游离小麦酯酶相比,固定化小麦酯酶对温度变化的适应性更强且应用范围较广。(3)乙图曲线表明浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好,此时的酶活力最高。当海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密,酶分子容易漏出,数量不足,因此酶活力较低。(4)由丙图可知,固定化酶的活力随使用次数的增多而下降,且在使用3次以后,酶活力显著下降。(5)由于小麦酯酶分子很小,很容易从包埋材料中漏出,因此固定小麦酯酶不采用海藻酸钠直接包埋,而是采用双重固定法。(6)双重固定法是指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,可见科研人员所采用的固定化技术是化学结合法和包埋法,可用图中的B、C表示。答案:(1)解决酶的回收和再利用困难的问题(2)固定化小麦酯酶比游离小麦酯酶对温度变化适应性更强,且应用范围较广(3)3%海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密,酶分子容易漏出,数量不足(4)3(5)酶分子过小,很容易从包埋材料中漏出(6)B、C