第39講　酶的應(yīng)用和蛋白質(zhì)的提取和分離
[考綱明細(xì)]　1.酶活力測定的一般原理和方法　2.酶在食品制造和洗滌等方面的應(yīng)用　3.制備和應(yīng)用固相化酶　4.蛋白質(zhì)的提取和分離
考點(diǎn)1　酶的應(yīng)用

1．果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用
(1)果膠
①作用：植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一；在果汁加工中，會影響出汁率并使果汁渾濁。
②成分：是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物。
③特點(diǎn)：不溶于水。
(2)果膠酶
①組成：果膠酶是指分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。
②作用：果膠酶能夠瓦解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁及胞間層，把果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，從而使果汁變得澄清，并提高水果的出汁率。
1．(選修1 P43資料卡片)植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶。由霉菌發(fā)酵生產(chǎn)的果膠酶是食品加工業(yè)中使用量最大的酶制劑之一，被廣泛地應(yīng)用于果汁加工業(yè)。
(3)酶的活性及影響酶活性的因素
①酶的活性：指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。
②表示方法：可以用在一定條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示。
③酶反應(yīng)速度：用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。
④影響酶活性的因素：溫度、pH和酶的抑制劑等。
2．探究影響果膠酶活性因素實(shí)驗(yàn)的分析
(1)實(shí)驗(yàn)原則：單一變量原則、對照性原則。嚴(yán)格控制變量，盡量減少無關(guān)變量的影響。
(2)實(shí)驗(yàn)原理：果膠酶活性受溫度、pH或酶抑制劑的影響，在最適溫度或pH時(shí)，酶的活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都與果膠酶的活性大小成正比。
(3)實(shí)驗(yàn)流程

(4)分析：該實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度或pH，因變量是酶的活性，檢測因變量是通過測定果汁的體積或比較澄清度來實(shí)現(xiàn)的。
(5)無關(guān)變量
探究最適溫度時(shí)，pH為無關(guān)變量；探究最適pH時(shí)，溫度為無關(guān)變量。
3．探究果膠酶的最適用量
(1)實(shí)驗(yàn)流程

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
如果隨著酶濃度的增加，過濾到的果汁體積增加，說明酶的用量不足；當(dāng)酶的濃度增加到某個(gè)值后，再增加酶的用量，過濾到的果汁的體積不再改變，說明酶的用量已經(jīng)足夠，這個(gè)值就是酶的最適用量。
(3)無關(guān)變量
探究果膠酶的最適用量時(shí)，最適用量是在溫度、pH等適宜條件下測出來的，如果無關(guān)變量改變，最適用量也會發(fā)生變化。
4．加酶洗衣粉在洗滌中的作用
(1)加酶洗衣粉和酶制劑
加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉，常用的酶制劑有四類：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶。
(2)加酶洗衣粉的去污機(jī)理

種類
洗滌原理
洗滌的物質(zhì)種類
蛋白酶
蛋白質(zhì)　小分子肽＋氨基酸
血漬、奶漬及各種食品類的蛋白質(zhì)污垢
脂肪酶
脂肪甘油＋
　脂肪酸
食品的油漬、人體皮脂、口紅
淀粉酶
淀粉麥芽糖＋葡萄糖
來自面條、巧克力等的污垢
纖維
素酶
纖維素
棉紡織品的表面浮毛

2．(選修1 P46資料卡片)普通洗衣粉中含有磷。含磷污水的排放可能導(dǎo)致微生物和藻類的大量繁殖，造成水體的污染。加酶洗衣粉可以降低表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，使洗滌劑朝低磷無磷的方向發(fā)展，減少對環(huán)境的污染。
5．酵母細(xì)胞的固定化
(1)固定化酶的應(yīng)用實(shí)例：高果糖漿的生產(chǎn)
①反應(yīng)機(jī)理：葡萄糖果糖。
②固定化酶的反應(yīng)柱示意圖

③生產(chǎn)過程
將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上
↓
放入底部有許多小孔的反應(yīng)柱內(nèi)
(酶顆粒不能通過，反應(yīng)液能通過)
↓
葡萄糖溶液從反應(yīng)柱上端注入
↓
流經(jīng)反應(yīng)柱，與葡萄糖異構(gòu)酶接觸
↓
果糖從反應(yīng)柱下端流出
④固定化葡萄糖異構(gòu)酶的優(yōu)點(diǎn)：使生產(chǎn)成本大大降低，同時(shí)提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。
(2)固定化細(xì)胞技術(shù)
①概念：利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。
②方法

名稱
原理
圖示
包埋法
將酶或微生物細(xì)胞均勻地包埋在細(xì)微網(wǎng)格中

化學(xué)
結(jié)合法
利用共價(jià)鍵、離子鍵將酶分子或細(xì)胞相互連接起來

物理
吸附法
通過物理吸附作用，把酶或細(xì)胞固定在載體表面


(3)制備固定化酵母細(xì)胞
①酵母細(xì)胞的固定化方法



3．(選修1 P50資料卡片)在缺水狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。
②實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
a．酵母細(xì)胞的活化：酵母細(xì)胞需要的活化時(shí)間一般為1 h，因此需要提前做好準(zhǔn)備。此外，酵母細(xì)胞活化時(shí)體積會變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細(xì)胞的活化液溢出容器。
b．海藻酸鈉溶液的濃度：海藻酸鈉溶液濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果其濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)量少，兩種情況都會影響實(shí)驗(yàn)效果。
c．配制海藻酸鈉溶液的注意事項(xiàng)：海藻酸鈉溶化時(shí)要用酒精燈小火或間斷加熱，避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊；將溶化后的海藻酸鈉溶液先冷卻至室溫，再與酵母細(xì)胞混合，避免高溫的海藻酸鈉溶液殺死酵母細(xì)胞；固定化酵母細(xì)胞時(shí)，應(yīng)將海藻酸鈉溶液和酵母細(xì)胞的混合液用注射器以恒定的速度緩慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影響凝膠珠的形成。CaCl2溶液的作用是使海藻酸鈉膠體發(fā)生聚沉，形成凝膠珠。
d．凝膠珠的顏色和形狀：如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要重新嘗試。

1.(選修1 P44旁欄思考)(1)為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理？
提示　將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理，可以保證底物和酶在混合時(shí)的溫度是相同的，避免了果泥和果膠酶混合時(shí)影響混合物的溫度，從而影響果膠酶活性的問題。
(2)在探究溫度或pH對酶活性的影響時(shí)，是否需要設(shè)置對照？如果需要，又應(yīng)該如何設(shè)置？為什么？
提示　需要設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間就可以作為對照，這種對照稱為相互對照。
(3)想一想，為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低？
提示　果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反應(yīng)了果膠酶的催化分解果膠的能力。在不同的溫度和pH下，果膠酶的活性越大，蘋果汁的體積就越大。
(4)當(dāng)探究溫度對果膠酶活性的影響時(shí)，哪個(gè)因素是變量，哪些因素應(yīng)該保持不變？
提示　溫度是變量，應(yīng)控制果泥量、果膠酶的濃度和用量、水浴時(shí)間和混合物的pH等所有其他條件不變。只有這樣才能保證只有溫度一個(gè)變量對果膠酶的活性產(chǎn)生影響。
2．(選修1 P48課后習(xí)題)比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的異同？
提示　

普通洗衣粉
加酶洗衣粉
相同點(diǎn)
表面活性劑可以產(chǎn)生泡沫，可以將油脂分子分散開；水軟化劑可以分散污垢；等等。
不同點(diǎn)
酶可以將大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，小分子有機(jī)物易于溶于水，從而與纖維分開。


1．探究溫度、pH對果膠酶活性的影響實(shí)驗(yàn)及探究果膠酶的最適用量實(shí)驗(yàn)中的變量分析

實(shí)驗(yàn)名稱
(目的)
自變量
因變量
注意事項(xiàng)
探究溫度對果膠酶活性的影響
溫度
果汁量(澄清度)
①底物和酶在混合時(shí)的溫度是相同的；②溫度梯度越小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果越精確；③蘋果泥和果膠酶用量在各個(gè)試管中應(yīng)相同；④pH應(yīng)為最適pH
探究pH對果膠酶活性的影響
pH
①溫度應(yīng)為最適溫度；②pH梯度可用NaOH溶液和鹽酸調(diào)節(jié)；③用玻璃棒攪拌使反應(yīng)充分進(jìn)行
探究果膠酶的最適用量
果膠酶的用量
①制備蘋果泥后迅速加熱，使蘋果泥中的果膠酶變性；②溫度、pH應(yīng)為最適且保持不變

2．加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法
(1)判斷加酶洗衣粉洗滌效果的方法：可在洗滌后比較污物殘留狀況，如已消失、顏色變淺、面積縮小等。
(2)加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的原則是對照原則和單一變量原則，如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果有何不同時(shí)，以洗衣粉的種類為自變量，其他條件完全一致；同時(shí)，普通洗衣粉處理污物與加酶洗衣粉處理污物形成對照。
(3)變量分析

實(shí)驗(yàn)
自變量
因變量
無關(guān)變量
探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果
洗衣粉的種類(普通和加酶)
洗滌效果
水的用量，污物的量，實(shí)驗(yàn)用布的質(zhì)地與大小，不同洗衣粉的用量，攪拌、洗滌時(shí)間等
探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果
加酶洗衣粉中酶的種類
探究不同溫度對加酶洗衣粉洗滌效果的影響
溫度

3．使用加酶洗衣粉要注意的問題
(1)對于絲綢等主要成分為蛋白質(zhì)的面料，若使用含有堿性蛋白酶的洗衣粉，衣物會受到損傷，因此蛋白質(zhì)類絲織物不能用含蛋白酶的洗衣粉來洗滌。
(2)使用加酶洗衣粉要注意洗滌用水的溫度。堿性蛋白酶在35～50 ℃的范圍內(nèi)活性最高，在低溫或60 ℃以上時(shí)就會失效。
(3)衣服的洗滌，不僅要考慮洗滌效果，還要考慮衣物的承受能力、洗滌成本等因素。
(4)人體皮膚細(xì)胞有蛋白質(zhì)，使用加酶洗衣粉后如不徹底清洗雙手，就會使手的皮膚受到腐蝕，而使人患過敏性皮炎、濕疹等。
(5)酶制劑中的蛋白酶、淀粉酶等并非是單一酶，而是復(fù)合酶，如蛋白酶制劑實(shí)際包括蛋白酶和某些肽酶，可將蛋白質(zhì)水解成小分子肽和氨基酸。
(6)酶作為一種生物催化劑，有一定的使用壽命，不能長時(shí)間使用。


　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　

題組一　果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)分析
1．(2015·海南高考)生產(chǎn)果汁時(shí)，用果膠酶處理果泥可提高果汁的出汁量?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題：
(1)某同學(xué)用三種來源的果膠酶進(jìn)行三組實(shí)驗(yàn)，各組實(shí)驗(yàn)除酶的來源不同外，其他條件都相同，測定各組的出汁量，據(jù)此計(jì)算各組果膠酶活性的平均值并進(jìn)行比較。這一實(shí)驗(yàn)的目的是__________________。
(2)現(xiàn)有一種新分離出來的果膠酶，為探究其最適溫度，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：取試管16支，分別加入等量的果泥、果膠酶、緩沖液，混勻，平均分為4組，分別置于0 ℃、5 ℃、10 ℃、40 ℃下保溫相同時(shí)間，然后，測定各試管中的出汁量并計(jì)算各組出汁量平均值。該實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)置的不足之處有________________和________________。
(3)某同學(xué)取5組試管(A～E)分別加入等量的同種果泥，在A、B、C、D 4個(gè)實(shí)驗(yàn)組的試管中分別加入等量的緩沖液和不同量的同種果膠酶，然后，補(bǔ)充蒸餾水使4組試管內(nèi)液體體積相同；E組加入蒸餾水使試管中液體體積與實(shí)驗(yàn)組相同。將5組試管置于適宜溫度下保溫一定時(shí)間后，測定各組的出汁量。通過A～D組實(shí)驗(yàn)可比較不同實(shí)驗(yàn)組出汁量的差異。本實(shí)驗(yàn)中，若要檢測加入酶的量等于0而其他條件均與實(shí)驗(yàn)組相同時(shí)的出汁量，E組設(shè)計(jì)________(填“能”或“不能”)達(dá)到目的，其原因是________________________。
答案　(1)比較不同來源果膠酶的活性
(2)溫度范圍設(shè)置不合理　溫度梯度設(shè)置不合理
(3)不能　未加入緩沖液
解析　(1)利用不同來源的果膠酶處理果泥，檢測各組出汁量，據(jù)此可以比較不同來源的果膠酶的活性大小。
(2)探究果膠酶的最適溫度時(shí)，一般在20～70 ℃范圍內(nèi)，每隔5 ℃進(jìn)行梯度設(shè)計(jì)。顯然題中溫度范圍設(shè)置過低，溫度梯度設(shè)置不合理。
(3)本實(shí)驗(yàn)的目的是檢測不同量的同種果膠酶下的出汁量的差異，為保證單一變量，A～E組都應(yīng)加入等量緩沖溶液。
2．我國水果生產(chǎn)發(fā)展迅速，但由于收獲的季節(jié)性強(qiáng)，易造成積壓、腐爛變質(zhì)，為了解決上述問題且滿足不同人群的需求，可以將水果加工制作成果汁、果酒、果醋等。在果汁生產(chǎn)中要用到果膠酶，某生物研究小組為了探究溫度對果膠酶活性的影響，進(jìn)行了如圖所示實(shí)驗(yàn)。

(1)請將圖中所示的操作進(jìn)行排序：________。
(2)對照組與實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行了相同時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖中曲線所示：

①圖中自變量是溫度，除此之外還可以是________。
A．酶的濃度 B．蘋果泥的量
C．水的加入量 D．pH
②圖中的縱坐標(biāo)還可用________來表示。
③實(shí)驗(yàn)組改變實(shí)驗(yàn)條件后重復(fù)做實(shí)驗(yàn)，得到曲線乙，兩次實(shí)驗(yàn)中蘋果汁的體積的最高點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)是同一位置的原因是__________________________________________________________。
④步驟c中，將兩者分裝在不同試管中進(jìn)行恒溫處理的目的是____________________________________。

(3)如表所示是某實(shí)驗(yàn)小組的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

溫度/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
蘋果汁的
產(chǎn)量/mL
8
13
15
25
15
12
11
10

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)溫度為________時(shí)蘋果汁的產(chǎn)量最多，能不能確定該溫度就是果膠酶的最適溫度？如果不能，請?jiān)O(shè)計(jì)出進(jìn)一步探究果膠酶的最適溫度的實(shí)驗(yàn)方案。
答案　(1)acdb
(2)①D　②蘋果汁的澄清度?、弁环N酶的最適溫度是一定的，不會因底物量不同而改變　④保證底物和酶在混合時(shí)的溫度是相同的
(3)40 ℃　不能，再設(shè)置多套裝置，在30 ℃到50 ℃范圍內(nèi)，以更小的溫差測量在更小范圍的溫度內(nèi)的果汁的產(chǎn)量，果汁的產(chǎn)量最高的溫度更接近酶的最適溫度。
解析　(1)實(shí)驗(yàn)順序是準(zhǔn)備蘋果泥和配制果膠酶、蘋果泥和果膠酶分別水浴保溫、蘋果泥和果膠酶混合保溫、過濾果汁后用量筒計(jì)量。
(2)①溫度和pH可以影響酶的活性，從而改變蘋果汁的體積，最適溫度和最適pH時(shí)，酶的活性最大，蘋果汁體積最大；酶的濃度只影響反應(yīng)速率，隨酶或果汁量的增加，果汁的體積會先增加后穩(wěn)定，不符合題圖變化規(guī)律；②衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的指標(biāo)有兩個(gè)：一是果汁的量，另一個(gè)是果汁的澄清度。③圖中乙曲線改變的實(shí)驗(yàn)條件應(yīng)為減少底物量，而甲、乙兩曲線實(shí)驗(yàn)中蘋果汁的體積的最高點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)相同，說明酶的最適溫度不會因?yàn)榈孜锪康牟煌淖?。④為了保證實(shí)驗(yàn)在相應(yīng)溫度下進(jìn)行，必須使酶和底物分別保溫達(dá)到要求后再混合。在相同溫度條件下，pH、酶的濃度和底物濃度也會改變反應(yīng)速率。
(3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可看出，在40 ℃時(shí)產(chǎn)生的果汁量最多。要將溫度確定得更加精確，在30 ℃到50 ℃范圍內(nèi)，以更小的溫差設(shè)置自變量。
3．食品種類多，酸堿度范圍廣。某生物興趣小組擬探究在食品生產(chǎn)中應(yīng)用范圍較廣的蛋白酶，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，得知：

(1)pH對不同蛋白酶的活力影響有差異。據(jù)圖可知，________________更適宜作為食品添加劑，理由是__________________。蛋白酶的活力可用__________________________來表示。
(2)該蛋白酶的提取工藝流程如下：

興趣小組分別對酶保護(hù)劑濃度、提取液pH進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，酶保護(hù)劑濃度在0.02～0.06 mol/L范圍內(nèi)，酶活力較高；提取液pH在6.0～8.0范圍內(nèi)，酶活力較高。他們認(rèn)為，要進(jìn)一步提高粗酶制劑的酶活力，以達(dá)到最佳提取效果，還需對酶保護(hù)劑濃度和提取液pH進(jìn)行優(yōu)化，并確定以此為探究課題進(jìn)行探究。請分析回答：
①本實(shí)驗(yàn)的課題是_____________________________________________
____________________________________________________________。
②本實(shí)驗(yàn)的自變量為________________________________________
______________________________________________________________，
因變量為___________________________________________________。
答案　(1)木瓜蛋白酶　木瓜蛋白酶的活力基本不受pH的影響　單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量
(2)①探究酶保護(hù)劑的最適濃度和提取液的最適pH
②酶保護(hù)劑的濃度和提取液的pH　單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量
解析　(1)結(jié)合圖形和文字可知，在題目中已經(jīng)提供了信息“食品種類多，酸堿度范圍廣”，所以選擇的食品添加劑應(yīng)該有較廣的酸堿適應(yīng)范圍，從圖中可以看出木瓜蛋白酶的適應(yīng)范圍最廣，所以可以選作食品添加劑。酶的活力一般用單位時(shí)間內(nèi)底物消耗量或者產(chǎn)物的生成量來表示。
(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，這里的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄棵副Ｗo(hù)劑的最適濃度和提取液的最適pH，所以我們可以將酶保護(hù)劑的濃度和提取液的pH作為自變量，因變量為單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量。
題組二　探究加酶洗衣粉的洗滌效果的實(shí)驗(yàn)分析
4．(2019·江蘇高考)下列關(guān)于加酶洗滌劑的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)
A．加酶洗衣粉中一般都含有酸性脂肪酶
B．用加酶洗滌劑能減少洗滌時(shí)間并節(jié)約用水
C．含纖維素酶洗滌劑可以洗滌印花棉織物
D．加酶洗衣粉中的蛋白酶是相對耐高溫的
答案　A
解析　加酶洗衣粉中含有的是堿性脂肪酶，A錯(cuò)誤；加酶洗滌劑中的酶具有高效性，故能減少洗滌時(shí)間并節(jié)約用水，B正確；含纖維素酶洗滌劑中的纖維素酶能使棉織物中的纖維變得蓬松，污物容易脫落，C正確；加酶洗衣粉中的蛋白酶是通過基因工程生產(chǎn)的，能夠耐酸、耐堿、耐受表面活性劑和較高溫度，D正確。
5．(2017·江蘇高考)為了探究一種新型堿性纖維素酶的去污效能，研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖。由圖中實(shí)驗(yàn)結(jié)果能直接得出的結(jié)論是(　　)

A．堿性纖維素酶對污布類型2的去污力最強(qiáng)
B．不同類型洗衣粉影響堿性纖維素酶的去污力
C．堿性纖維素酶對污布類型2、3的去污力不同
D．加大酶用量可以顯著提高洗衣粉的去污力
答案　C
解析　由于污布1、2所用的酶量和洗衣粉類型不同，污布2、4所用洗衣粉類型不同、酶量相同，污布2、3所用酶量和洗衣粉類型相同，只能說明堿性纖維素酶對污布類型2的去污效果比對污布類型3強(qiáng)，但不能確定對污布類型2的去污力最強(qiáng)，A錯(cuò)誤，C正確；本實(shí)驗(yàn)中沒有對同一類型的污布用不同的洗衣粉處理，因此不能確定不同類型洗衣粉對堿性纖維素酶去污力的影響，B錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)中沒有對同一污布用相同類型洗衣粉在不同酶用量情況下進(jìn)行處理，不能確定加大酶用量可以顯著提高洗衣粉的去污力，D錯(cuò)誤。
6．為探究洗衣粉加酶后的洗滌效果，將一種無酶洗衣粉分成3等份，進(jìn)行3組實(shí)驗(yàn)。甲、乙組在洗衣粉中加入1種或2種酶，丙組不加酶，在不同溫度下清洗同種化纖布上的2種污漬，其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，下表為實(shí)驗(yàn)記錄。請回答下列問題。

水溫/℃
10
20
30
40
50
組別
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
清除血漬
時(shí)間/min
67
66
88
52
51
83
36
34
77
11
12
68
9
11
67
清除油漬
時(shí)間/min
93
78
95
87
63
91
82
46
85
75
27
77
69
8
68

(1)提高洗衣粉去污能力的方法有________________。甲組在洗衣粉中加入了________________。乙組在洗衣粉中加入了________________。
(2)甲、乙組洗滌效果的差異，說明酶的作用具有________。
(3)如果甲、乙和丙3組均在水溫為80 ℃時(shí)洗滌同一種污漬，請比較這3組洗滌效果之間的差異并說明理由。__________________________________________。
(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化學(xué)物質(zhì)包裹的，遇水后包裹層很快溶解，釋放出來的酶迅速發(fā)揮催化作用。請說明這是否運(yùn)用了酶的固定化技術(shù)及其理由______________________________________________________。
答案　(1)加酶和適當(dāng)提高溫度　蛋白酶　蛋白酶和脂肪酶
(2)專一性
(3)沒有差異，因?yàn)楦邷厥姑甘Щ?br /> (4)未運(yùn)用酶的固定化技術(shù)，因?yàn)槊肝垂潭ㄔ诓蝗苡谒妮d體上，也不能重復(fù)利用
解析　由表格數(shù)據(jù)知甲、乙組洗滌效果優(yōu)于丙組，且在10～50 ℃范圍內(nèi)隨溫度的增加，清除污漬時(shí)間逐漸縮短，說明提高洗衣粉去污能力的方法有加酶和適當(dāng)提高溫度。血漬中主要含蛋白質(zhì)，油漬中只含有脂肪，根據(jù)表格分析，對比同一溫度下的三組實(shí)驗(yàn)可知，甲加了一種酶，乙加了兩種酶。甲、乙組洗滌效果的差異，說明酶具有專一性。水溫為80 ℃時(shí)，酶失活，因而三組實(shí)驗(yàn)效果沒有差別。固定化酶是利用物理或化學(xué)的方法將酶固定在某種不溶于水的載體上，可以重復(fù)利用。
題組三　固定化酶和固定化細(xì)胞的比較
7．(2015·江蘇高考)下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)
A．固定化酶的主要目的是實(shí)現(xiàn)酶的重復(fù)利用
B．溶解氧交換受阻是固定化酶應(yīng)用的重要限制因素
C．固定化細(xì)胞用于生產(chǎn)能分泌到細(xì)胞外的產(chǎn)物
D．凝膠與被包埋細(xì)胞之間不是通過共價(jià)鍵結(jié)合
答案　B
解析　酶發(fā)揮催化作用時(shí)不需要消耗氧氣，溶解氧交換受阻不是固定化酶應(yīng)用的限制因素，B錯(cuò)誤。
8．下列有關(guān)固定化酶技術(shù)和固定化細(xì)胞技術(shù)的敘述，不正確的是(　　)
A．固定化酶和固定化細(xì)胞的方法包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法
B．因?yàn)槊阜肿颖容^大，所以固定化酶技術(shù)更適合采用包埋法
C．與固定化酶技術(shù)相比，固定化細(xì)胞制備的成本低，操作更容易
D．反應(yīng)物如果是大分子物質(zhì)，應(yīng)采用固定化酶技術(shù)
答案　B
解析　固定化酶和固定化細(xì)胞的方法包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，A正確；一般來說，酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化，而細(xì)胞多采用包埋法固定化，這是因?yàn)榧?xì)胞體積大，而酶分子很小，體積大的難以被吸附或結(jié)合，而體積小的酶容易從包埋材料中漏出，B錯(cuò)誤；固定化細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)是成本低，操作更容易，能固定一系列的酶，C正確；大分子難以通過細(xì)胞膜，應(yīng)采用固定化酶技術(shù)，D正確。
9．(2016·江蘇高考)為了探索海藻酸鈉固定化對綠球藻生長的影響，以及固定化藻對含Zn2＋污水的凈化作用，科研人員用篩選到的一株綠球藻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，流程及結(jié)果如下。請回答下列問題：
→→



(1)實(shí)驗(yàn)中的海藻酸鈉作用是________，CaCl2的作用是__________________________________。
(2)為洗去凝膠球上殘余的CaCl2和其他污染物，并保持綠球藻活性，宜采用________洗滌。圖1中1.0%海藻酸鈉組培養(yǎng)24 h后，移去凝膠球，溶液呈綠色，原因是____________________。
(3)為探索固定化藻對含Zn2＋污水的凈化作用，應(yīng)選用濃度為________海藻酸鈉制備凝膠球。
(4)圖2中空白凝膠球組Zn2＋濃度下降的原因是____________。結(jié)合圖1和圖2分析，固定化藻的實(shí)驗(yàn)組24～48 h間Zn2＋濃度下降速度較快的主要原因是________________；72～96 h間Zn2＋濃度下降速度較慢的原因有____________________________________________。
答案　(1)包埋綠球藻(包埋劑)　與海藻酸鈉反應(yīng)形成凝膠球(凝固劑)
(2)培養(yǎng)液(生理鹽水)　海藻酸鈉濃度過低(凝膠球孔徑過大)
(3)2.0%
(4)凝膠吸附Zn2＋　綠球藻生長(繁殖)速度快　綠球藻生長(增殖)速度減慢，溶液中Zn2＋濃度較低
解析　(2)利用培養(yǎng)液或生理鹽水等洗滌凝膠球不至于造成綠球藻過量吸水或失水，從而保持正常的活性狀態(tài)。1.0%海藻酸鈉組移去凝膠球，溶液呈綠色，說明綠球藻逸出了凝膠球，原因是制備凝膠球時(shí)，使用的海藻酸鈉濃度過低，導(dǎo)致凝膠球孔徑過大。
(3)圖1顯示，在不同濃度的海藻酸鈉的作用下，當(dāng)海藻酸鈉濃度為2.0%時(shí)，固定化的綠球藻數(shù)量最多，故探索固定化藻對含Zn2＋污水的凈化作用，應(yīng)選用濃度為2.0%的海藻酸鈉制備凝膠球。
(4)空白凝膠球中無綠球藻，故該組Zn2＋濃度下降是空白凝膠的吸附作用所致。圖1顯示，固定化藻的實(shí)驗(yàn)組24～48 h間綠球藻數(shù)量增加快，而72～96 h間綠球藻數(shù)量基本不變，這是導(dǎo)致兩個(gè)時(shí)間段Zn2＋濃度下降速度不同的原因。

直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的比較

直接使用酶
固定化酶
固定化細(xì)胞
酶的種數(shù)
一種或幾種酶
一種酶
一系列酶
常用
載體
無
高嶺土、皂土、硅膠、凝膠
明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺
固定方法
—
化學(xué)結(jié)合法固定化、物理吸附法固定化
包埋法固定化
是否需要
營養(yǎng)物質(zhì)
否
否
是
催化反應(yīng)
單一或多種
單一
一系列(或多種)
反應(yīng)底物
各種物質(zhì)(大分子、小分子)
各種物質(zhì)(大分子、小分子)
小分子物質(zhì)
缺點(diǎn)
①對環(huán)境條件非常敏感，易失活；
②難回收，成本高；
③酶會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量
不利于催化一系列酶促反應(yīng)
反應(yīng)物不易與酶接近，尤其是大分子物質(zhì)，反應(yīng)效率下降
優(yōu)點(diǎn)
催化效率高、耗能低、低污染
①既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；
②可以重復(fù)利用
成本低、操作容易、易與產(chǎn)物分離、可重復(fù)利用

考點(diǎn)2　蛋白質(zhì)的提取和分離

1．蛋白質(zhì)的分離方法
(1)凝膠色譜法
①概念：是根據(jù)相對分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)的有效方法。
②原理
a．凝膠
b．分離的方法

項(xiàng)目
蛋白質(zhì)類型
進(jìn)入凝膠內(nèi)部的難易程度　
路程
移動速度
相對分子質(zhì)量較小
容易
較長
較慢
相對分子質(zhì)量較大
無法進(jìn)入
較短
較快

(2)電泳法
①概念：是指帶電粒子在電場的作用下發(fā)生遷移的過程。
②原理：在一定的pH下，多肽、核酸等生物大分子的可解離基團(tuán)會帶上正電或負(fù)電，在電場的作用下，這些帶電分子會向著與其所帶電荷相反的電極移動。
③作用過程

④方法：常用的電泳方法有瓊脂糖凝膠電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳。測定蛋白質(zhì)分子量時(shí)通常使用SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳。
2．實(shí)驗(yàn)操作程序(以分離血紅蛋白為例)

3．操作提示
(1)紅細(xì)胞的洗滌
洗滌次數(shù)、離心速度與離心時(shí)間十分重要。洗滌次數(shù)過少，無法除去血漿蛋白；離心速度過高和時(shí)間過長會使白細(xì)胞等一同沉淀，達(dá)不到分離的效果。
(2)色譜柱填料的處理
商品凝膠是干燥的顆粒，使用前需直接放在洗脫液中膨脹。為了加速膨脹，可以將加入洗脫液的濕凝膠用沸水浴加熱，逐漸升溫至接近沸騰，通常只需1～2 h。這種方法不但節(jié)約時(shí)間，而且可以除去凝膠中可能帶有的微生物，排除膠粒內(nèi)的空氣。
(3)凝膠色譜柱的裝填
在色譜柱中裝填凝膠的時(shí)候要盡量緊密，以降低凝膠顆粒之間的空隙。在裝填凝膠柱時(shí)，不得有氣泡存在。氣泡會攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序，降低分離效果。在凝膠色譜操作過程中，不能發(fā)生洗脫液流干，露出凝膠顆粒的現(xiàn)象。一旦發(fā)生這種情況，凝膠色譜柱需要重新裝填。
(4)蛋白質(zhì)的分離
在蛋白質(zhì)分離過程中，仔細(xì)觀察紅色區(qū)帶在洗脫過程中的移動情況。如果紅色區(qū)帶均勻一致地移動，說明色譜柱制作成功。
(選修1 P67資料卡片)為防止血液凝固，在采血容器中要預(yù)先加入抗凝血?jiǎng)幟仕徕c，比例是每100 mL血液加入3.0 g檸檬酸鈉。
透析袋一般是用硝酸纖維素(又稱玻璃紙)制成的。透析袋能使小分子自由進(jìn)出，而將大分子保留在袋內(nèi)。透析可以去除樣品中分子量較小的雜質(zhì)，或用于更換樣品的緩沖液。

題組　蛋白質(zhì)的提取和分離
1．已知某樣品中存在甲、乙、丙、丁、戊五種蛋白質(zhì)分子，其分子大小、電荷的性質(zhì)和數(shù)量情況如圖所示，下列有關(guān)蛋白質(zhì)分離的敘述正確的是(　　)

A．若將樣品以2000 r/min的速度離心10 min，分子戊存在于沉淀中，則分子甲也存在于沉淀中
B．若用凝膠色譜柱分離樣品中的蛋白質(zhì)，則分子甲移動速度最快
C．將樣品裝入透析袋中透析12 h，若分子乙保留在袋內(nèi)，則分子丙也保留在袋內(nèi)
D．若用SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳分離樣品中的蛋白質(zhì)分子，則分子甲和分子戊形成的電泳帶相距最遠(yuǎn)
答案　C
解析　由題圖知分子量的大小依次為丙>丁>乙>戊>甲，分子甲的分子量小于分子戊，故分子戊存在于沉淀中，分子甲不一定存在于沉淀中，A錯(cuò)誤；甲的分子量最小，其在凝膠色譜柱中移動時(shí)會進(jìn)入凝膠內(nèi)部通道，導(dǎo)致移動速度最慢，B錯(cuò)誤；透析利用半透膜的半透性可除去分子量較小的雜質(zhì)，分子乙的分子量小于分子丙，若分子乙保留在透析袋內(nèi)，則分子丙也一定保留在袋內(nèi)，C正確；SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳時(shí)，其電泳遷移率完全取決于分子的大小，分子量相差越大，形成的電泳帶相距越遠(yuǎn)，則分子甲與分子丙形成的電泳帶相距最遠(yuǎn)，D錯(cuò)誤。

2．凝膠色譜技術(shù)是一種快速而又簡單的分離技術(shù)，對高分子物質(zhì)有很好的分離效果，目前已經(jīng)被多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，不但應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，而且已經(jīng)大規(guī)模地用于工業(yè)生產(chǎn)。據(jù)圖回答問題：
(1)a、b均為蛋白質(zhì)分子，其中先從層析柱中洗脫出來的是____________，原因是____________________________________________
____________________________________________________________。
(2)自己制作凝膠色譜柱時(shí)，在色譜柱底部d位置相當(dāng)于多孔板的結(jié)構(gòu)可由______________替代。
(3)裝填凝膠色譜柱時(shí)，色譜柱內(nèi)不能有氣泡存在，原因是________________________________________________________________________。
(4)洗脫用的液體應(yīng)盡量與浸泡凝膠所用的液體______(填“相同”或“不同”)，洗脫時(shí)，對洗脫液的流速要求是____________。
(5)若選用Sephadex G－75，則“G”表示___________________________
____________________，75表示_______________________________。
答案　(1)a'a相對分子質(zhì)量較大，無法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，只能在凝膠間隙移動，路程較短，移動速度較快
(2)尼龍網(wǎng)和尼龍紗
(3)氣泡會攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序，降低分離效果
(4)相同' 保持穩(wěn)定
(5)凝膠的交聯(lián)程度，膨脹程度及分離范圍'凝膠得水值，即每克凝膠膨脹時(shí)吸水7.5 g
解析　(1)用凝膠色譜技術(shù)分離各種不同蛋白質(zhì)時(shí)，大分子物質(zhì)由于直徑較大，只能分布于顆粒之間，所以向下移動的速度較快。小分子物質(zhì)除了可在凝膠顆粒間隙中擴(kuò)散外，還可以進(jìn)入凝膠顆粒的微孔，在向下移動的過程中，從一個(gè)凝膠顆粒內(nèi)擴(kuò)散到顆粒間隙后再進(jìn)入另一凝膠顆粒內(nèi)，如此不斷地進(jìn)入和擴(kuò)散，小分子物質(zhì)的下移速度落后于大分子物質(zhì)，所以大分子物質(zhì)先洗脫出來。
(3)在色譜柱中裝填凝膠的時(shí)候要使凝膠盡量緊密，以降低凝膠顆粒之間的空隙。一是在裝填凝膠柱時(shí)，不得有氣泡存在，因?yàn)闅馀輹噥y洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序，降低分離效果。二是凝膠色譜操作過程中，不能發(fā)生洗脫液流干、露出凝膠顆粒的現(xiàn)象。一旦發(fā)生上述兩種情況，凝膠色譜柱需要重新裝填。
(4)洗脫液應(yīng)與浸泡凝膠所用液體相同，且洗脫液流速要穩(wěn)定，以免干擾洗脫結(jié)果。
3．紅細(xì)胞含有大量血紅蛋白，紅細(xì)胞的機(jī)能主要是由血紅蛋白完成的，血紅蛋白的主要功能是攜帶O2和CO2，我們可以選用豬、牛、羊或其他脊椎動物的血液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，來提取和分離血紅蛋白。請回答下列有關(guān)問題：
(1)血紅蛋白的提取和分離一般可分為四步：________、粗分離、________和________。
(2)實(shí)驗(yàn)前取新鮮的血液，要切記在采血容器中預(yù)先加入檸檬酸鈉，取血回來，馬上進(jìn)行離心，收集血紅蛋白溶液。
①加入檸檬酸鈉的目的是__________________________________。
②以上所述的過程即是樣品處理，它包括紅細(xì)胞的洗滌、________、分離血紅蛋白溶液。
(3)收集的血紅蛋白溶液要進(jìn)行粗分離，其方法是__________________________________________________________________。
(4)然后通過________法將樣品純化，樣品純化的目的是____________________。最后經(jīng)____________________進(jìn)行純度鑒定。
(5)電泳利用了待分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子的________、形狀的不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速率，從而實(shí)現(xiàn)樣品中各種分子的分離。
答案　(1)樣品處理　純化　純度鑒定
(2)①防止血液凝固　②血紅蛋白的釋放
(3)透析
(4)凝膠色譜　去除大分子雜質(zhì)蛋白　SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳
(5)大小

比較瓊脂糖凝膠電泳和SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳
(1)從載體上看，利用瓊脂糖凝膠作為載體的是瓊脂糖凝膠電泳，利用SDS－聚丙烯酰胺凝膠作為載體的是SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳。
(2)從依據(jù)上看，利用了分子帶電性質(zhì)差異和分子大小的是瓊脂糖凝膠電泳，僅利用了分子大小的是SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳。
(3)從優(yōu)點(diǎn)上看，瓊脂糖凝膠電泳操作簡單，電泳速度快，樣品不需處理，電泳圖譜清晰，分辨率高，重復(fù)性好；SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳消除了凈電荷對遷移率的影響，使電泳遷移率完全取決于分子的大小。
高考熱點(diǎn)突破
1．(2018·江蘇高考)下列關(guān)于酵母細(xì)胞固定化實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是(　　)
A．用溫水使海藻酸鈉迅速溶解，待其冷卻到室溫后用于包埋細(xì)胞
B．進(jìn)行包埋時(shí)，用于懸浮細(xì)胞的CaCl2溶液濃度要適宜
C．注射器(或滴管)出口應(yīng)盡量貼近液面以保證凝膠珠成為球狀
D．包埋酵母細(xì)胞的凝膠珠為淡黃色半透明狀，并具有一定的彈性
答案　D
解析　在酵母細(xì)胞固定化實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該用小火、間斷加熱的方式使海藻酸鈉緩慢溶解，A錯(cuò)誤；將混合液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液進(jìn)行固定化酵母細(xì)胞，CaCl2的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠，B錯(cuò)誤；注射器(或滴管)出口應(yīng)與液面保持適當(dāng)?shù)木嚯x，以保證凝膠珠成為球狀，C錯(cuò)誤；包埋酵母細(xì)胞的凝膠珠為淡黃色半透明狀，并具有一定的彈性，D正確。
2．(2017·江蘇高考)固定化單寧酶應(yīng)用于茶飲料加工，可消除其中的苦澀味。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．在單寧酶純化時(shí)可采用透析法去除雜蛋白
B．化學(xué)結(jié)合法比吸附法對單寧酶活性影響更小
C．溫度、pH和重金屬離子都可能影響固定化單寧酶活性
D．酶的高效性決定固定化單寧酶不會降解茶飲料中的有益成分
答案　C
解析　透析法可除去相對分子質(zhì)量較小的雜質(zhì)，酶與雜蛋白都屬于生物大分子，用透析法無法分離，正確的分離方法是凝膠色譜法，A錯(cuò)誤；與吸附法相比，化學(xué)結(jié)合法對酶的活性影響更大，B錯(cuò)誤；溫度、pH和重金屬離子等因素都會對酶活性產(chǎn)生影響，C正確；酶的專一性決定固定化單寧酶不會降解茶飲料中的有益成分，D錯(cuò)誤。
3．(2016·江蘇高考)(多選)為了使牛仔褲呈現(xiàn)“穿舊”效果，在工業(yè)洗衣機(jī)中用酶洗代替?zhèn)鹘y(tǒng)的浮石擦洗，是目前重要的生產(chǎn)手段(工藝流程見下圖)。下列敘述中錯(cuò)誤的是(　　)

A．纖維素酶在仿舊中的作用機(jī)理與其在洗衣粉中去污的機(jī)理相似
B．在上述工藝中，為重復(fù)使用纖維素酶，可選用適當(dāng)?shù)陌駝┕潭ɑ?br /> C．在上述工藝中，通過調(diào)節(jié)溫度、酸堿度、處理時(shí)間可控制仿舊顏色的深淺
D．纖維素酶催化葡萄糖殘基間磷酸二酯鍵的水解分解纖維素
答案　BD
解析　纖維素酶在仿舊中的作用機(jī)理是適當(dāng)分解布料中的纖維素成分，洗衣粉中添加纖維素酶的作用機(jī)理是適當(dāng)分解布料中的纖維素成分使織物膨松，有利于去污，兩者作用機(jī)理相似，A正確；酶分子較小，容易從包埋材料中漏出，一般采用化學(xué)結(jié)合法或物理吸附法固定化酶，B錯(cuò)誤；溫度、酸堿度會影響酶的活性，處理時(shí)間會影響酶的作用效果，故通過調(diào)節(jié)溫度、酸堿度和處理時(shí)間可控制仿舊顏色的深淺，C正確；纖維素分子中不含磷酸二酯鍵，D錯(cuò)誤。
4．(2015·江蘇高考)下列關(guān)于酶的敘述，正確的是(　　)
A．發(fā)燒時(shí)，食欲減退是因?yàn)橥僖旱矸勖甘チ嘶钚?br /> B．口服多酶片中的胰蛋白酶可在小腸中發(fā)揮作用
C．用果膠酶澄清果汁時(shí)，溫度越低澄清速度越快
D．洗衣時(shí)，加少許白醋能增強(qiáng)加酶洗衣粉中酶的活性
答案　B
解析　發(fā)燒時(shí)食欲減退是因?yàn)轶w溫升高抑制了消化酶的活性，但還沒引起唾液淀粉酶失去活性，A錯(cuò)誤；口服的多酶片中胰蛋白酶往往在內(nèi)層，可到達(dá)小腸中發(fā)揮作用，B正確；低溫會使果膠酶的活性受到抑制，只有在最適溫度時(shí)酶的活性最高，果汁澄清的速度才最快，C錯(cuò)誤；加酶洗衣粉中含有堿性蛋白酶和堿性脂肪酶等，白醋呈酸性，會使pH降低，更加偏離酶的最適pH，因此，加白醋會降低酶的活性，D錯(cuò)誤。
5．(2015·山東高考)乳糖酶能夠催化乳糖水解為葡萄糖和半乳糖，具有重要應(yīng)用價(jià)值。乳糖酶的制備及固定化步驟如下：
―→―→―→
(1)篩選產(chǎn)乳糖酶的微生物L(fēng)時(shí)，宜用________作為培養(yǎng)基中的唯一碳源。培養(yǎng)基中瓊脂的作用是________。從功能上講，這種培養(yǎng)基屬于________。
(2)培養(yǎng)微生物L(fēng)前，宜采用________方法對接種環(huán)進(jìn)行滅菌。
(3)純化后的乳糖酶可用電泳法檢測其分子量大小。在相同條件下，帶電荷相同的蛋白質(zhì)電泳速度越快，說明其分子量越________。
(4)乳糖酶宜采用化學(xué)結(jié)合法(共價(jià)鍵結(jié)合法)進(jìn)行固定化，可通過檢測固定化乳糖酶的________確定其應(yīng)用價(jià)值。除化學(xué)結(jié)合法外，酶的固定化方法還包括________、________、離子吸附法及交聯(lián)法等。
答案　(1)乳糖　凝固劑　選擇培養(yǎng)基
(2)灼燒　(3)小
(4)(酶)活性[或：(酶)活力]　包埋法　物理吸附法(注：兩空可顛倒)
解析　(1)該培養(yǎng)基中的唯一碳源應(yīng)為乳糖，只有能利用乳糖的微生物能在該培養(yǎng)基上生存，而其他微生物將因缺乏碳源而無法生存，利用這個(gè)原理可以篩選產(chǎn)乳糖酶的微生物L(fēng)；固體培養(yǎng)基中瓊脂是很好的凝固劑；從功能上講這種培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基。
(2)接種環(huán)的滅菌宜采用灼燒法。
(3)電泳過程中若蛋白質(zhì)所帶電荷相同，則電泳速度只與蛋白質(zhì)的分子量大小有關(guān)，蛋白質(zhì)分子量越小，電泳速度越快。
(4)固定化酶常要通過測定其活性來確定其應(yīng)用價(jià)值；酶的固定化方法包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法等。
課時(shí)作業(yè)
1．(2019·浙江溫州模擬)現(xiàn)有磨漿機(jī)、燒杯、滴管、量筒、玻璃棒、漏斗、紗布、蘋果、試管、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的果膠酶溶液、蒸餾水、一定濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液，下面是某小組利用上述材料進(jìn)行的有關(guān)實(shí)驗(yàn)：(“/”表示不加)

操作
順序
項(xiàng)目
燒杯
甲
乙
丙
丁
1
在燒杯中
加入蘋果泥
20 mL
20 mL
20 mL
20 mL
2
①
2 mL
/
2 mL
2 mL
3
加入不同
的液體
2 mL
蒸餾水
4 mL
蒸餾水
2 mL
鹽酸
2 mL
氫氧化鈉
4
水浴恒溫，
玻璃棒攪拌
15分鐘
15分鐘
15分鐘
15分鐘

請回答下列問題：
(1)磨漿機(jī)的作用是______________。
(2)若要驗(yàn)證果膠酶的作用，應(yīng)把________兩個(gè)燒杯同時(shí)取出并____________，觀察并比較________________。預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果是____________________________。
(3)比較燒杯甲、丙、丁可知，________能影響酶的活性。
(4)表中①處的內(nèi)容是________________________。
(5)請?jiān)O(shè)計(jì)一表格，用來記錄利用上述材料“探究果膠酶的最適用量”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
答案　(1)制取蘋果泥　(2)甲與乙　過濾相同時(shí)間　果汁的體積與澄清度　甲果汁的體積多于乙，且比乙澄清
(3)pH(酸堿度)　(4)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的果膠酶溶液
(5)如下表：

組號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
…
加入蘋果泥的量(mL)











質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的
果膠酶溶液量(mL)











所得果汁的體積(mL)












解析　(2)乙燒杯中沒有加入果膠酶溶液，要驗(yàn)證果膠酶的作用，應(yīng)將甲、乙兩燒杯對照，觀察并比較濾出果汁的體積和澄清度，甲組果汁的體積多于乙且比乙澄清。
(3)甲、丙、丁組的自變量是pH。
(4)①應(yīng)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的果膠酶溶液。
(5)探究果膠酶最適用量的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)設(shè)置多次實(shí)驗(yàn)，分別加入不同量的果膠酶溶液。
2．某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)來探究pH對酶活性的影響。他準(zhǔn)備了5份含有等量果膠酶溶液的試管，用0.1%的鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至不同的pH，每支試管加5塊0.1 cm3的正方體蘋果塊，試管均置于25 ℃室溫條件下。
(1)請你幫助他選取pH梯度：________________________________。
(2)請用兩種方法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)在更短時(shí)間內(nèi)完成：_________________________________________________________________。
(3)生成果汁的量與酶活性強(qiáng)弱的關(guān)系是__________________________________________?？筛鶕?jù)__________________來判斷果膠酶的最適pH。
(4)為確認(rèn)澄清果汁的大量生成是由于果膠酶的作用，還應(yīng)對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行怎樣的設(shè)計(jì)？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
答案　(1)5、6、7、8、9
(2)方法一：將溫度由25 ℃提高到50 ℃；方法二：將正方體蘋果塊處理成蘋果泥
(3)酶活性越強(qiáng)，果膠分解越快，相同時(shí)間內(nèi)生成的果汁越多　相同時(shí)間內(nèi)生成果汁量的多少
(4)另增加一支試管，放入與其他試管內(nèi)的果膠酶溶液等量的清水和等量的蘋果泥，作為對照。
解析　設(shè)置梯度來確定最適值時(shí)，第一輪實(shí)驗(yàn)通常設(shè)置的梯度差較大，縮小范圍后，在第二輪實(shí)驗(yàn)中可設(shè)置較小的梯度差。結(jié)合題干中的內(nèi)容，要想縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，既可以提高溫度，也可以將蘋果塊處理成蘋果泥，以增大其與酶的接觸面積。
3．(2016·海南高考)回答下列問題：
(1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性隨pH的變化如圖所示。通常，用清水洗滌衣服上的新鮮血跡時(shí)，不應(yīng)該使用開水，原因是__________________。
若要去除衣服上的血漬，應(yīng)選擇含有________(填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”)的堿性洗衣粉，理由是______________________________。

(2)某同學(xué)為了洗去衣服上的油漬，洗衣時(shí)在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，該同學(xué)的做法________(填“合理”或“不合理”)，理由是______________________。
(3)已知溶液的pH可以影響酶的活性，請推測pH影響某種蛋白酶活性的原因可能是其影響了酶和底物分子中________(填“羧基和氨基”“氨基和甲基”“羧基和甲基”或“甲基和甲基”)等基團(tuán)的解離狀態(tài)。
答案　(1)開水使蛋白質(zhì)變性而沉淀，難以清洗　蛋白酶丙　堿性條件下只有蛋白酶丙有活性
(2)不合理　蛋白酶會降解脂肪酶
(3)羧基和氨基
解析　(1)新鮮血跡中富含蛋白質(zhì)，而開水溫度較高，會使蛋白質(zhì)變性沉淀，從而難以清洗。若要去除衣服上的血漬，應(yīng)選擇含有蛋白酶丙的堿性洗衣粉，因?yàn)轭}圖中顯示，堿性條件下只有蛋白酶丙有活性。
(2)在蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶的做法不合理，因?yàn)橹久傅幕瘜W(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，蛋白酶可降解脂肪酶。
(3)pH影響蛋白酶活性的原因可能是其影響了酶和底物分子中羧基和氨基的解離狀態(tài)。
4．(2019·江蘇鹽城模擬)某同學(xué)用含有不同種類酶制劑的洗衣粉進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。
組別
布料
污染物
水溫
A(蛋白酶洗衣粉)
6×6 cm
蛋白膜
40 ℃
B(脂肪酶洗衣粉)
6×6 cm
蛋白膜
40 ℃
C(蛋白酶洗衣粉)
6×6 cm
淀粉膜
40 ℃
請回答以下問題：
(1)該實(shí)驗(yàn)的目的是探究________________。該實(shí)驗(yàn)還應(yīng)控制的無關(guān)變量有__________________________。該實(shí)驗(yàn)中______________________分別構(gòu)成兩組對照實(shí)驗(yàn)。
(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中可通過觀察______________________來判斷酶的催化效率。
(3)蛋白酶洗衣粉的去污原理是_____________________________。
(4)大力推廣使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，這是因?yàn)開________________________________________________________。
答案　(1)酶的作用具有專一性　洗衣粉的用量、污染程度、水質(zhì)、水的pH等　A和B、A和C
(2)蛋白膜消失的時(shí)間長短
(3)在蛋白酶催化作用下蛋白質(zhì)水解，產(chǎn)物溶于水中
(4)酶蛋白進(jìn)入環(huán)境后容易被微生物分解，避免過多的磷進(jìn)入水體，造成水體富營養(yǎng)化
解析　(1)分析表格可知該實(shí)驗(yàn)的自變量有兩個(gè)，即酶的種類、污染物的種類，因變量為污染物是否消失，無關(guān)變量為洗衣粉的用量、污染程度、水質(zhì)、水的pH等，所以該實(shí)驗(yàn)的目的是探究酶的作用具有專一性；根據(jù)探究實(shí)驗(yàn)的對照原則和單一變量原則可知，該實(shí)驗(yàn)中A與B、A與C構(gòu)成兩組對照實(shí)驗(yàn)。
(2)該實(shí)驗(yàn)可根據(jù)蛋白膜消失時(shí)間的長短來判斷酶的催化效率，蛋白膜消失的時(shí)間越短，說明酶的催化效率越高。
(3)蛋白酶能夠催化污垢中蛋白質(zhì)的水解，水解產(chǎn)物溶于水中，所以蛋白酶洗衣粉能夠去污。
(4)加酶洗衣粉中酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其進(jìn)入環(huán)境后容易被微生物分解，大力推廣使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，可以避免過多的磷進(jìn)入水體，造成水體富營養(yǎng)化，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。
5．在應(yīng)用酶的過程中，采用固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)，可解決酶很難回收再利用等實(shí)際問題。
(1)在進(jìn)行酵母細(xì)胞固定化的過程中，稱取干酵母，放入內(nèi)有蒸餾水的小燒杯中攪拌至混合均勻，并放置1小時(shí)左右時(shí)間，其目的是________________。
(2)制作凝膠珠時(shí)，需用裝有酵母細(xì)胞與海藻酸鈉溶液混合物的注射器，以________的速度滴加到已配制好的________溶液中。
答案　(1)使酵母細(xì)胞活化　(2)恒定　CaCl2
解析　(1)由于干酵母處于休眠狀態(tài)，所以需將干酵母細(xì)胞活化，即放入內(nèi)有蒸餾水的小燒杯中攪拌至混合均勻，并放置1小時(shí)左右時(shí)間。
6．下面是制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)步驟，請回答：
活化酵母細(xì)胞→配制海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合→固定化酵母細(xì)胞
(1)在________狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)________狀態(tài)?；罨皯?yīng)選擇足夠大的容器，因?yàn)榻湍讣?xì)胞活化時(shí)________。
(2)影響實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟是_____________________________________。
(3)如果海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目________。
(4)觀察形成凝膠珠的顏色和形狀，如果顏色過淺，說明____________；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明____________________。
(5)固定化細(xì)胞技術(shù)一般采用包埋法固定化，原因是______________________________________________。
答案　(1)缺水　正常的生活　體積會增大
(2)配制海藻酸鈉溶液
(3)少
(4)海藻酸鈉濃度偏低　海藻酸鈉濃度偏高，制作失敗
(5)細(xì)胞個(gè)體大，不易從包埋材料中漏出
解析　(1)酵母菌在干燥時(shí)，處于休眠狀態(tài)，需加水活化，否則制成的固定化酵母菌在發(fā)酵時(shí)酶活性較低且酵母菌增殖緩慢。
7．20世紀(jì)50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，到了20世紀(jì)70年代又發(fā)明了固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)。請回答：
(1)在實(shí)際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是____________________。與固定化酶技術(shù)相比，固定化細(xì)胞技術(shù)固定的是________，與固定化酶相比，固定化細(xì)胞技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是__________________________________________
______________________________________________________________。
(2)制備固定化酵母細(xì)胞利用的方法是下圖中的[　　]________(填出號碼及名稱)。常用的載體是________。

(3)制備固定化酵母細(xì)胞時(shí)，充分混合均勻的酵母細(xì)胞溶液可在物質(zhì)的量濃度為0.05 mol/L的____________溶液中形成凝膠珠。
答案　(1)可以回收利用，提高產(chǎn)品品質(zhì)　活細(xì)胞　成本更低，操作更容易，且能催化一系列化學(xué)反應(yīng)
(2)③　包埋法　海藻酸鈉
(3)CaCl2
解析　(1)固定化酶技術(shù)將酶固定于不溶于水的載體上，實(shí)現(xiàn)了酶的回收利用，并且還能提高產(chǎn)品品質(zhì)(產(chǎn)品中不含酶)；固定化細(xì)胞技術(shù)是將活細(xì)胞固定起來，成本更低，操作更容易，且可以催化一系列化學(xué)反應(yīng)。
(2)制備固定化酵母細(xì)胞應(yīng)采用包埋法，圖中①②③依次表示化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法和包埋法。包埋法制備固定化酵母細(xì)胞常用的載體是海藻酸鈉。
8．(2019·江蘇如皋開學(xué)考)亞洲人體內(nèi)普遍缺乏乳糖酶，造成飲用牛奶后出現(xiàn)腸脹、腹脹、腹瀉等不良癥狀。某牛奶制品生產(chǎn)廠家致力于開發(fā)生產(chǎn)低乳糖新品，欲篩選出高產(chǎn)乳糖酶的微生物，制備乳糖酶并固定化，具體步驟如下：
―→―→―→―→
根據(jù)相關(guān)信息，回答下列問題：
(1)篩選產(chǎn)乳糖酶的微生物時(shí)，宜用________作為培養(yǎng)基中的唯一碳源。
(2)科研人員用海藻酸鈉作為包埋劑來固定乳糖酶，以研究固定化酶的相關(guān)性質(zhì)和最佳固定條件。研究結(jié)果如下圖所示。酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括________和________等方面，根據(jù)圖示信息，在__________________________的條件下固定化酶催化效果較好。

(3)實(shí)驗(yàn)者還進(jìn)行了海藻酸鈉固定化乳糖酶及化學(xué)結(jié)合法固定化乳糖酶的催化效果的比較研究，發(fā)現(xiàn)用________法固定化酶的效果更好，原因可能是________________________________________________。
(4)工業(yè)生產(chǎn)中，使用固定化酶和使用游離酶相比，優(yōu)點(diǎn)是______________________________。
答案　(1)乳糖
(2)酶活性　酶的數(shù)量　約35 ℃、海藻酸鈉濃度為3%
(3)化學(xué)結(jié)合　酶分子較小，容易從包埋物中漏出，從而降低酶活力
(4)可以重復(fù)使用；產(chǎn)物易純化
解析　(1)根據(jù)酶的專一性可知，乳糖酶可以催化乳糖分解，所以篩選產(chǎn)乳糖酶的微生物時(shí)，宜用乳糖作為培養(yǎng)基中的唯一碳源。
(2)酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶活性和酶數(shù)量等方面。分析甲、乙兩圖，甲圖中固定化酶在大約35 ℃時(shí)具有最高的酶活力，乙圖曲線表明濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好，此時(shí)的酶活力最高，酶活力越大，催化效果越好，故應(yīng)在約35 ℃，海藻酸鈉濃度為3%條件下固定化酶效果較好。
9．(2020·蘇常錫鎮(zhèn)模擬)血紅蛋白是人和其他脊椎動物紅細(xì)胞的主要組成成分，負(fù)責(zé)血液中O2的運(yùn)輸。請根據(jù)血紅蛋白的提取和分離流程圖回答問題。

(1)將實(shí)驗(yàn)流程補(bǔ)充完整。
(2)凝膠色譜法的基本原理是根據(jù)__________________________分離蛋白質(zhì)的有效方法。
(3)洗滌紅細(xì)胞的目的是去除________，洗滌干凈的標(biāo)志是______________________。
(4)分離血紅蛋白時(shí)，由上到下第________層是血紅蛋白水溶液。
(5)下面是凝膠色譜法分離血紅蛋白時(shí)樣品的加入示意圖，正確的加樣順序是__________________________。

(6)如果紅色區(qū)帶__________________，說明色譜柱制作成功。
答案　(1)血紅蛋白的釋放　凝膠色譜柱的裝填
(2)相對分子質(zhì)量的大小
(3)雜蛋白(或血漿蛋白)　離心后的上清液中沒有黃色
(4)三　 (5)④①②③　(6)均勻一致地移動
解析　(1)對樣品的處理及粗分離包括紅細(xì)胞的洗滌、血紅蛋白的釋放、分離血紅蛋白溶液、透析等步驟。凝膠色譜的操作包括凝膠色譜柱的制作，凝膠色譜柱的裝填和樣品的加入和洗脫等步驟。
(3)洗滌紅細(xì)胞的目的是去除雜蛋白，洗滌干凈的標(biāo)志是離心后的上清液中沒有黃色出現(xiàn)。
(4)分離血紅蛋白時(shí)，由上到下第一層是無色透明的有機(jī)溶劑，第二層是脂溶性物質(zhì)的沉淀層，第三層是血紅蛋白水溶液，第四層是其他雜質(zhì)的暗紅色沉淀物，即血紅蛋白位于第三層。
(5)正確的加樣順序可依據(jù)樣品在色譜柱及凝膠層中的滲入量進(jìn)行分析，可以得出的是④①②③。
10．下圖表示血紅蛋白提取和分離的部分實(shí)驗(yàn)裝置，請回答下列問題：

(1)血紅蛋白是人和其他脊椎動物紅細(xì)胞的主要組成成分，其在紅細(xì)胞中的作用體現(xiàn)了蛋白質(zhì)具有________功能。
(2)甲裝置中，B是血紅蛋白溶液，則A是__________；乙裝置中，C溶液的作用是________________。
(3)甲裝置用于________，目的是____________________________。用乙裝置分離蛋白質(zhì)的方法叫____________，是根據(jù)__________________分離蛋白質(zhì)的有效方法。
(4)用乙裝置分離血紅蛋白時(shí)，待________________________時(shí)，用試管收集流出液，每5 mL收集一管，連續(xù)收集。
答案　(1)運(yùn)輸　(2)磷酸緩沖液　洗脫血紅蛋白
(3)透析(粗分離)　去除樣品中相對分子質(zhì)量較小的雜質(zhì)　凝膠色譜法　相對分子質(zhì)量的大小
(4)紅色的蛋白質(zhì)接近色譜柱底端
解析　血紅蛋白能攜帶氧氣，體現(xiàn)了蛋白質(zhì)的運(yùn)輸功能。甲圖是透析(粗分離)裝置圖，將透析袋放入盛有300 mL的物質(zhì)的量濃度為20 mmol·L－1的磷酸緩沖液中(pH為7.0)，主要目的是去除樣品中相對分子質(zhì)量較小的雜質(zhì)。乙圖是凝膠色譜裝置圖，C中液體也是20 mmol·L－1的磷酸緩沖液，其作用是洗脫血紅蛋白。這種分離蛋白質(zhì)的方法叫凝膠色譜法，是根據(jù)相對分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)的有效方法。用凝膠色譜法分離各種大分子物質(zhì)時(shí)，相對分子質(zhì)量大的物質(zhì)先洗脫出來，然后是相對分子質(zhì)量小的物質(zhì)分子。待紅色的蛋白質(zhì)接近色譜柱底端時(shí)，用試管收集流出液。





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