高中生物高考解密24 酶的应用（讲义）-【高频考点解密】2021年高考生物二轮复习讲义+分层训练

这是一份高中生物高考解密24 酶的应用（讲义）-【高频考点解密】2021年高考生物二轮复习讲义+分层训练，文件包含23预测卷丨风向卷丨老教材理科数学答案解析pdf、23预测卷丨风向卷丨老教材理科数学pdf等2份试卷配套教学资源，其中试卷共14页， 欢迎下载使用。

解密24 酶的应用

高考考点
考查内容
三年高考探源
考查频率
果胶酶在果汁生产中的作用
1．掌握果胶酶在果汁生产中的作用；
2．探究加酶洗衣粉的洗涤效果；
3．理解固定化酶和固定化细胞的区别。
2020·山东卷·13
2020·全国Ⅲ卷·11
2018·江苏卷·21
2018·江苏卷·14
2017江苏卷·12
2017江苏卷·20

★★★☆☆
探究加酶洗衣粉的洗涤效果
★★★☆☆
固定化酶和固定化细胞
★★★☆☆


核心考点一 果胶酶在果汁生产中的作用
一、果胶与果胶酶的作用
1．果胶
果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。
2．果胶酶
（1）组成：果胶酶是指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。
（2）作用：果胶酶能够瓦解植物细胞的细胞壁及胞间层，把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，从而使果汁变得澄清，并提高水果的出汁率。
【通关秘籍】影响果汁产量的物质和处理方法
（1）影响果汁产量的物质：纤维素、果胶。
（2）榨取果汁过程中存在的问题：出汁率低，耗时长，果汁混浊，黏度高，易发生沉淀。
（3）处理方法——酶解法

组成
本质
作用
果胶酶
多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶
蛋白质
催化果胶分解成为可溶性的半乳糖醛酸
纤维素酶
C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶.
蛋白质
维纤素葡萄糖苷、葡萄糖
二、酶的活性及其影响因素
1．酶的活性：酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。
2．表示方法：酶的活性可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速率来表示。
3．酶促反应速度：酶促反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
4．影响酶促反应速率的因素：温度、pH、酶浓度、底物浓度和酶的抑制剂等。
三、探究影响果胶酶活性的因素（温度或pH）的实验
1．实验原则：单一变量原则、对照原则。要严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。
2．实验原理：果胶酶的活性受温度、pH和酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时，其活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性成正比。
3．实验流程

【通关秘籍】实验注意事项
（1）在混合苹果泥和果胶酶之前，要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中，每组进行同温（或同pH）处理，其目的是保证底物和酶在混合时的温度（或pH）相同，避免苹果泥与果胶酶混合时因二者温度（或pH）不同而影响混合物的温度（或pH），进而影响果胶酶的活性。
（2）在探究温度或pH对酶活性的影响时，需要设置对照实验，不同的温度之间或不同的pH之间可以作为对照，这种对照称为相互对照。除自变量（温度或pH）以外，各无关变量（如底物总量、酶量、反应时间等）必须一致。
（3）探究最适温度时，pH为不变量，而且最好是最适pH；探究最适pH时，温度为不变量，最好为最适温度。
（4）在探究不同pH对果胶酶活性影响时，可以用体积分数为0.1%的盐酸或NaOH溶液进行调节。
四、探究果胶酶的最适用量
1．实验流程

2．实验结果分析
如果随着酶浓度的增加，过滤到的果汁体积也增加，说明酿的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量过滤到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值就是酶的最适用量。
【通关秘籍】
（1）这里所说的酶的最适用量是指在本实验特定温度、pH等条件下所测出的最适用量。如果无关变量改变，酶的最适用量也会随之改变。
（2）如果设定的酶的浓度梯度无法满足实验要求，即出现过高或过低现象，应及时调整。


考法一
（2020·全国高考真题）水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题：
（1）制作果汁时，可以使用果胶酶、纤维素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、________（答出2种即可）。纤维素酶可以分解植物______________（填细胞膜或细胞壁）中的纤维素。
（2）用果胶酶处理果泥时，为了提高出汁率，需要控制反应的温度，原因是__________________。
（3）现有甲乙丙三种不同来源的果胶酶，某同学拟在果泥用量、温度、pH等所有条件都相同的前提下比较这三种酶的活性。通常，酶活性的高低可用_____________来表示。
（4）获得的果汁（如苹果汁）可以用来制作果酒或者果醋，制作果酒需要__________________菌，这一过程中也需要O2，O2的作用是__________________。制作果醋需要醋酸菌，醋酸菌属于_____________（填好氧或厌氧）细菌。
【答案】（1）果胶分解酶、果胶酯酶 细胞壁 （2）温度对果胶酶活性有影响，在最适温度下酶活性最高，出汁率最高 （3）在一定条件下，单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量 （4）酵母 促进有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖 好氧
【分析】
1、果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水，在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁混浊。果胶酶能分解果胶，使榨取果汁变得更容易，也使得浑浊的果汁变得澄清。果胶酶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。
2、果酒的制作离不开酵母菌。酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。
3、醋酸菌是一种好氧细菌，只有当氧气充足时才能进行旺盛的生理活动。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。
【详解】
（1）由分析可知，果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。植物细胞壁由纤维素和果胶构成，故可用纤维素酶分解细胞壁。
（2）酶发挥催化作用需要适宜的温度和pH条件，在最适温度下，果胶酶的活性最高，出汁率最高。
（3）酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力，酶活性的高低可以用在一定条件下，单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量来表示。
（4）由分析可知，果酒的制作离不开酵母菌，在初期通入氧气，可以促进酵母菌的有氧呼吸，使其大量繁殖；醋酸菌是一种好氧细菌。

考法二
（2019·浙江高考真题）回答下列（一）小题：
（一）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______。
【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 【解析】
【分析】
（一）果胶是植物细胞壁的主要成分，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；果胶不溶于乙醇，是鉴别果胶的一种简易方法。
【详解】
（一）
（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，本题中两种方式均可；
（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；果胶不溶于酒精，故提取回收果胶需要使用95%乙醇，使果胶形成絮状物回收；
（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。

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澄清。回答下列问题：
(1)果胶是由______聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、__________________等。
(2)有同学做了以下实验：
①用搅拌器制苹果泥；②取6个烧杯编号1、2、3、4、5、6，依次注入适量30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的水，恒温水浴；③每一烧杯中放入分别装有等量苹果泥和果胶酶的试管，保温3min；④向每组烧杯的苹果泥中加入相应的等量果胶酶，振荡试管，反应一段时间；⑤过滤，比较获得苹果汁的体积。
a.此实验的实验目的是____________________________________________。
b.该实验____________（填“是”或“否”）需要一组果汁和蒸馏水相混合的对照实验。
c．若继续探究pH值对果胶酶活性的影响，则实验过程中的自变量是________，其中无关变量有__________________________(列举三条)等因素。
(3)由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量较大的酶制剂之一，可通过固定化霉菌细胞生产果胶酶。固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是__________。
【答案】（1）半乳糖醛酸 果胶分解酶、果胶酯酶 （2）探究温度对果胶酶活性影响 否 pH 温度、果胶酶的量、果胶酶浓度、果泥量等 （3）细胞体积大，不易从包埋材料中漏出
【分析】
果胶是植物细胞的细胞壁的主要组成成分；在果汁生存中，果胶不仅影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶的作用是能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得容易，也是果汁变得澄清；果胶酶并不特指某种酶，是能够分解果胶的一类酶的总称。酶活性的影响因素主要有温度、pH和酶的抑制剂等。
【详解】
（1）果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等。
（2）a.根据实验过程分析，该实验的自变量是温度，因变量果胶酶的催化效果，因此该实验的目的是探究温度对果胶酶活性影响。
b. 实验的不同温度梯度之间可形成相互对照，无需补充果汁和蒸馏水混合实验。
c．若继续探究pH值对果胶酶活性的影响，则pH是该实验的自变量，其他是无关变量，应加以控制，如温度、果胶酶的量、果胶酶浓度、果泥量等。
（3）由于细胞体积大，不易从包埋材料中漏出，所以固定化细胞技术一般采用包埋法固定化。
果粒是将苹果等水果采用一定的方法加工制成的小颗粒，其生产在中国尚属起步阶段。果粒除了可直接食用外还可作为配料加入酸奶、冰淇淋、果冻等食品中。果粒的硬度形状直接影响着最终产品的质量，但大部分果粒经高温处理或机械泵出后成型果粒量少。果胶酶作为一种新型加工助剂，可将果粒的组织结构损坏减到最小，最大限度地提高成型果粒的含量。请回答：
（1）果胶酶作为一种果粒加工助剂，它能将果胶分解成可溶性的_______，根据酶的_______（特性）可知组成果粒细胞壁的另一成分__________不会被分解。
（2）__________________等条件会影响果胶酶的活性。若以苹果泥为材料，在实验室里可以通过测定等量苹果泥经果胶酶作用相同时间后所滤出的__________________来判断果胶酶在不同条件下的活性。
（3）在果粒制作时按2 mL酶/kg水果的量加入酶制剂，加热至40～45℃缓慢搅拌处理10～15 min，最后加热到90～92℃再冷却罐装。搅拌处理要在40～45℃温度下进行的原因是_______________________________________；最后加热到90～92℃后再冷却灌装的目的是_____________________________。
【答案】（1）半乳糖醛酸 专一 纤维素 （2）温度、PH、酶的抑制剂 苹果汁的体积 （3）果胶酶在此温度下活性最高 灭菌、将酶灭活
【分析】
果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等，可将果胶分解成半乳糖醛酸；酶具有高效性和专一性的特点；果粒中有纤维素，而果汁中不含纤维素酶，因此果胶酶只能将果粒中的果胶分解为小分子的半乳糖醛酸，而不能分解果粒中的纤维素；影响酶促反应速率的因素除PH、温度外还有底物浓度和酶浓度。
【详解】
（1）根据以上分析已知，果胶酶可以将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸；酶具有专一性，只能催化细胞壁成分中的果胶分解，而不能催化细胞壁成分中的纤维素分解。
（2）酶的活性受温度、PH、酶的抑制剂等条件的影响；果胶酶的活性越高，催化苹果泥反应的速率越快，因此在实验室里可以通过测定等量苹果泥经果胶酶作用相同时间后所滤出的苹果汁的体积来判断果胶酶在不同条件下的活性。
（3）根据题意分析，搅拌处理要在40～45℃温度下进行，因为该温度条件下果胶酶的活性最高；最后升温到90~92℃再冷却灌装的目的是灭菌并将酶灭活。

核心考点二 探究加酶洗衣粉的洗涤效果
一、加酶洗衣粉中的酶制剂
1．常用酶制剂的种类及洗涤原理
种类
洗涤原理
洗涤实例
蛋白酶
可将蛋白质水解为易溶解或分散于洗涤液中的小分子肽或氨基酸
血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢
脂肪酶
把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸
油渍、人体皮脂、口红等的污垢
淀粉酶
能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等
面条、巧克力、土豆泥等的污垢
纤维素酶
使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果

2．复合酶：实际上污渍的组成十分复杂，如果只用一种酶制剂，一般达不到彻底清除污渍的作用。这时，复合酶往往可以发挥其独特的“协同效应”。经实验测定，单独使用蛋白酶或淀粉酶，其洗涤效果远不如把每种酶用量减半后放在一起使用的效果。有此结果是因为淀粉酶分解了污渍表面的淀粉，使蛋白酶能更有效地分解蛋白质污渍。
二、探究加酶洗衣粉的洗涤效果
1．探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
（1）材料器具：市售加酶洗衣粉（含有复合酶）、鸡血、白棉布、蒸馏水、烧杯、滴管、温度计、恒温水浴锅、玻璃棒、量筒、直尺、天平等。
（2）实验流程
①添加污物：取3块大小相同的白棉布，在每块白棉布上分别滴一滴鸡血，待血渍扩散停止时，记录血渍面积（cm2）。将3块白棉布分别放入3个烧杯中，依次标记为10 ℃、45 ℃、80 ℃，各注入50 mL蒸馏水，用玻璃棒搅动使白棉布湿透。
②控制温度：将3只烧杯分别放入10 ℃、45 ℃、80 ℃的恒温水浴锅中，使烧杯内水温与恒温水浴锅水温一致。
③加酶洗涤：称取1g加酶洗衣粉3份，分别放入上述3只烧杯中，用玻璃棒充分搅拌，继续保温10 min。
④记录结果：取出白棉布，观察并记录白棉布的洗涤效果。
加酶洗衣粉在不同温度下的洗涤效果
烧杯序号
温度
洗涤效果（血渍大小及颜色深浅）
1
10 ℃
洗涤前
洗涤后
2
45 ℃


3
80 ℃


2．探究比较蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉的洗涤效果市场上销售的加酶洗衣粉主要有蛋白酶洗衣粉和复合酶衣粉两类。请设计实验观察两类洗衣粉的洗涤效果。
3．探究加酶洗衣粉的使用量对洗涤效果的影响洗衣粉的使用量直接影响洗涤效果。选用同一种洗衣粉，并设置不同用量的实验组相互对照，探究洗衣粉的最佳使用量。
【通关秘籍】
洗涤过程中使用的酶通常在50 ℃左右时洗涤效果最好。pH为7.0~9.5之间去污效果较好，对于不同污渍要选择使用相对应的洗衣粉。


考法一
（2019·江苏高考真题）下列关于加酶洗涤剂的叙述，错误的是
A．加酶洗衣粉中一般都含有酸性脂肪酶
B．用加酶洗涤剂能减少洗涤时间并节约用水
C．含纤维素酶洗涤剂可以洗涤印花棉织物
D．加酶洗衣粉中的蛋白酶是相对耐高温的
【答案】A
【分析】
加酶洗衣粉指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
【详解】
加酶洗衣粉中应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶，A错误；加酶洗衣粉含酶制剂，酶具有高效性，故可以节约洗涤时间、节约用水，B正确；棉织物的主要成分是纤维素，纤维素酶可以使织物更蓬松，有利于洗去污渍，C正确；科学家通过基因工程生产出了耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度的酶，制作加酶洗衣粉，D正确。故选A。
考法二
（2018·江苏高考真题）（多选）下列关于加酶洗衣粉的叙述，错误的是
A．洗衣粉中添加的酶通常是由微生物发酵生产而来
B．洗衣粉中的蛋白酶通常会将添加的其他酶迅速分解
C．在50 ℃热水中用加酶洗衣粉洗衣时，其中的酶会迅速失活
D．加酶洗衣粉受潮后重新晾干保存，不会影响其中酶的活性
【答案】BCD
【分析】
阅读题干可知，该题的知识点是加酶洗衣粉常用的酶制剂，加酶洗衣粉的使用在环境保护方面的意义，影响加酶洗衣粉的洗涤效果的因素，先梳理相关的教材知识点，然后分析选项进行解答。
【详解】
加酶洗衣粉中加入的酶多是微生物发酵产生的,其本质与生物体内的酶无明显差异，A正确；
洗衣粉中的蛋白酶通常不会将添加的其他酶迅速分解，这是因为加酶洗衣粉中的酶经过了特殊的化学物质的包裹，使之与其他成分隔离，这些酶在遇水后，包裹层分解，酶才能发挥作用，B错误；
加酶洗衣粉中酶的活性一般在40℃左右适宜，50℃热水中用加酶洗衣粉洗衣时，酶没有迅速失活，C错误；
加酶洗衣粉受潮后重新晾干保存，会导致其中酶的活性降低，D错误。




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问题：
（1）腐乳又称豆腐乳，是中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，将豆腐中的蛋白质和脂肪分解为小分子物质。
（2）酶提取和分离原理：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 蛋白酶和脂肪酶 （2）凝胶色谱 电泳（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溶液中发挥作用（或若嚼碎服用，肠溶衣包裹的酶释放后会在酸性的胃液中失活，无法发挥作用）
【分析】
1、腐乳的生产是利用毛霉产生的蛋白酶和脂肪酶将豆腐中的蛋白质和脂肪分解成小分子物质。洗衣粉中加入酶制剂可提高洗涤效果，多酶片中含多种消化酶可以帮助消化。
2、酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA。
3、酶的活性受温度、PH等因素的影响。
【详解】
（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的原理：是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的，相对分子质量大的蛋白质先洗脱，从而达到分离的目的；而电泳法的原理：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、性状不同，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）有实验题目“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。实验时需要设置不同温度，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。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溶液中发挥作用，而嚼碎服用时，肠溶衣包裹的酶释放会后在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。
枯草芽孢杆菌产生的蛋白酶在医药和化工等领域具有重要的价值。为筛选蛋白酶产量高的枯草芽孢杆菌菌株，分别将浸过不同菌株的提取液(a -e)及无菌水(f)的无菌圆纸片置于平板培养基表面，在37℃恒温箱中放置2-3天，结果如图1。请回答问题：
(l)在筛选枯草芽孢杆菌蛋白酶高产菌株时，培养基营养成分应包括水、无机盐、生长因子、葡萄糖、____。培养枯草芽孢杆菌时，常用摇床进行振荡培养，目的是______。
(2)a-e中蛋白酶产量最高的菌株是____（用字母回答），判断依据是____。

(3) 利用凝胶色谱法分离提取到的部分蛋白质时，等样品完全进入凝胶层后，加入pH为7.0、浓度为20mmol/L的____________到适当高度进行洗脱，结果先洗脱出来的是_________的蛋白质。
(4)质监局为了检验标有含该蛋白酶的加酶洗衣粉质量，设计了如图2所示实验。如果实验结果是____，则说明该洗衣粉中含有蛋白酶。若用该实验来判断此酶活性大小可通过观察____实现。
【答案】（1）蛋白质（酪蛋白） 增加培养液中的溶氧量并使菌株与培养液充分接触，有利于目的菌的生长繁殖 （2） a a周围的透明圈最大，说明其产生的蛋白酶数量多或活性高 （3）磷酸缓冲液 相对分子质量较大 （4）A组胶片上的蛋白膜消失，B组胶片上的蛋白膜未消失 胶片上的蛋白膜消失所需时间的长短（相同时间内蛋白膜消失的面积）
【分析】
培养基的成分：水、碳源、氮源、无机盐、生长因子。
分离蛋白质的方法：凝胶色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部，路程较短，移动速度较快。
加酶洗衣粉指含有酶制剂的洗衣粉，常见的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。
【详解】
(l)蛋白酶高产菌株可以分解蛋白质，在筛选枯草芽孢杆菌蛋白酶高产菌株时，培养基营养成分应包括水、无机盐、生长因子、葡萄糖、蛋白质。培养枯草芽孢杆菌时，为了增加培养液中的溶氧量并使菌株与培养液充分接触，有利于目的菌的生长繁殖，常用摇床进行振荡培养。
(2)由图1可知，菌株a的透明圈最大，说明其蛋白酶含量高或活性高，故a的蛋白酶的产量最高。
(3) 利用凝胶色谱法分离提取到的部分蛋白质时，等样品完全进入凝胶层后，加入pH为7.0、浓度为20mmol/L的磷酸缓冲液到适当高度进行洗脱，由于相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部，路程较短，移动速度较快，故最先洗脱出来。
(4)图2中，自变量是洗衣粉是否煮沸，因变量是观察蛋白膜的消失时间。若洗衣粉中含有蛋白酶，加热煮沸后会导致蛋白酶变性失活，蛋白膜不会消失，故结果是A组胶片上的蛋白膜消失，B组胶片上的蛋白膜未消失。本实验可以通过观察胶片上的蛋白膜消失所需时间的长短来判断酶活性的大小，酶活性越强，蛋白膜消失所需的时间越短。
[选修1——生物技术实践]
回答下列问题：
（1）蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常，用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，不应该使用开水，原因是_______________________。若要去除衣服上的血渍，应选择含有_____________________（填“蛋白酶甲”、“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”）的碱性洗衣粉，理由是___________________。

（2）某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同学的做法___________________（填“合理”或“不合理”），理由是_________________________。
（3）已知溶液的pH可以影响酶的活性，请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中_________________（填“羧基和氨基”、“氨基和甲基”、“羧基和甲基”或“甲基和甲基”）等基团的解离状态。
【答案】（1）开水使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗 蛋白酶丙 碱性条件下只有蛋白酶丙有活性 （2）不合理 蛋白酶会降解脂肪酶 （3）羧基和氨基
【解析】
（1））用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，如果使用开水，会使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗。由图可知，碱性条件下只有蛋白酶丙有活性，故应选择含有蛋白酶丙的碱性洗衣粉去除衣服上的血渍。
（2）脂肪酶的化学成分为蛋白质，会被洗衣液中的蛋白酶水解。
（3）蛋白酶和其作用的蛋白质类污渍的氨基和羧基均会发生解离，pH会影响其解离状态。
【考点定位】酶的研究
【名师点睛】“四步法”分析酶促反应曲线
（1）识标：“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标（自变量）和纵坐标（因变量）的含义。
（2）析线：“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。
（3）明点（特殊点）：“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。
（4）判断：“先分后合巧辨析”。对于多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义（有的曲线直接标出），首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。
与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉能更有效地清除顽渍，同时减少对环境的污染，因此非常受人们的欢迎。请分析回答下列有关问题：
（1）使衣物上的血渍、奶溃容易脱落主要是加酶洗衣粉中的_______酶起作用，原因___________。
（2）目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的。某大型洗涤公司为降低成本，他们采用一种技术将酶固定在不溶于水的某种载体上，经这种方法制成的酶叫_________。该方法的优点是_____________。
（3）加酶洗衣粉中的淀粉酶可以从霉菌中提取，用___________（物理性质）培养基分离、纯化，常用的接种方法是_________。土壤中有很多微生物能分泌淀粉酶，在分离这些微生物的过程中，培养基应该以_________作为唯一碳源。
（4）洗衣粉除了可以加酶外，还可加入香精。高档洗衣粉中的香精是由植物芳香油制成的，从植物中提取易挥发且化学性质稳定的芳香油，常用的提取方法是__________________。
【答案】（1）碱性蛋白酶 碱性蛋白酶能将血渍、奶渍中的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子肽 （2）固定化酶 容易与产物分离，可重复利用 （3）固体 平板划线法（或稀释涂布平板法） 淀粉 （4）蒸馏法
【解析】
【分析】
加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使洗衣粉具有更好的去污能力。
【详解】
（1）血渍、奶溃中有很多蛋白质，加酶洗衣粉中的碱性蛋白酶可以起到水解作用，原因碱性蛋白酶能将血渍、奶渍中的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子肽。
（2）将酶固定在不溶于水的某种载体上，经这种方法制成的酶叫固定化酶技术，该方法的优点是容易与产物分离，可重复利用。
（3）分离纯化菌种一般用固体培养基，常用的接种方法是平板划线法（或稀释涂布平板法）。提取可以分解某种物质的微生物时，要以该物质作为碳源或N源，土壤中有很多微生物能分泌淀粉酶，在分离这些微生物的过程中，培养基应该以淀粉作为唯一碳源。
（4）从植物中提取易挥发且化学性质稳定的芳香油，常用的提取方法是蒸馏法。

核心考点三 固定化酶和固定化细胞
一、固定化酶
1．概念：固定化酶是指通过物理或化学的方法，将水溶性的酶与不溶性的载体结合，使酶固定在载体上，并在一定的空间范围内进行反应的酶。
2．方法
名称
原理
图示
包埋法
将酶或微生物细胞均匀地包埋在细微网格中

化学交联法
利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互连接起来

物理吸附法
通过物理吸附作用，把酶或细胞固定在载体表面

3．固定化酶的应用实例
使用固定化酶技术生产高果糖浆需要将葡萄糖异构酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装入一个反应柱内，如图，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应液却可以糖十以自由通过。在生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，这样葡萄糖就转化成果糖，然后从反应柱的下端流出。
二、固定化细胞
1．概念：固定化细胞是指固定在一定空间范围内的、能够进行生命活动并且可以反复使用的活细胞，又叫作固定化活细或固定化增殖细胞。
2．固定化酶与固定化细胞的比较

3．固定化酵母细胞的制备流程及发酵
（1）酵母细胞的活化：使酵母细胞从休眠状态重新恢复到正常的生活状态。
（2）配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液：称取0.83 g无水CaCl2溶于150 mL蒸馏水中。
（3）配制海藻酸钠溶液：称取0.7g海藻酸钠，放入50 mL小烧杯中，加入10 mL水，用酒精灯加热，边加热，边搅拌，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10 mL。
（4）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充分搅拌，混合均匀后，再转移至注射器中。
（5）固定化酵母细胞：将注射器中的溶液滴在配制好的CaCl2溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右。
（6）冲洗：将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2~3次。
（7）发酵：将150 mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200 mL的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25 ℃下发酵24 h。
【通关秘籍】实验注意事项
（1）酵母细胞的活化；酵母细胞需要的活化时间一般为1 h，因此需要提前做好准备。此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器。
（2）海藻酸钠溶液的浓度：海藻酸钠溶液的配制是制备固定化酵母细胞的关键，如果海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果其浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，两种情况都会影响实验效果。
（3）配制海藻酸钠溶液的注意事项：海藻酸纳溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊；将溶化后的海藻酸钠溶液先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温的海藻酸钠溶液杀死酵母细胞；固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠溶液和酵母细胞的混合液用注射器以恒定的速度缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。
（4）凝胶珠的颜色和形状：如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要重新尝试。


考法一
（2020·浙江高考真题）下列关于淀粉酶的叙述，错误的是
A．植物、动物和微生物能产生淀粉酶
B．固相淀粉酶比水溶液中的淀粉酶稳定性更高
C．枯草杆菌淀粉酶的最适温度比唾液淀粉酶的高
D．淀粉被淀粉酶水解形成的糊精遇碘-碘化钾溶液不显色
【答案】D
【分析】
1.酶
(1)作用:酶是生物体内各种化学反应的催化剂。
(2)特点:它有高度的专一性和高效性、酶的作用受多种因素的影响。
2.固定化酶
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。
【详解】
A、淀粉酶可以分解淀粉，植物、动物和微生物都能产生淀粉酶，A正确；
B、固相淀粉酶不溶于水，比水溶液中的淀粉酶稳定性更高，可以反复利用，B正确；
C、枯草杆菌淀粉酶的最适温度为50～75℃，比唾液淀粉酶的高，C正确；
D、淀粉水解时一般先生成糊精（遇碘显红色），再生成麦芽糖（遇碘不显色），最终生成葡萄糖，D错误。
故选D。

考法二
（2018·江苏高考真题）下列关于酵母细胞固定化实验的叙述，正确的是
A．用温水使海藻酸钠迅速溶解，待其冷却到室温后用于包埋细胞
B．进行包埋时，用于悬浮细胞的CaCl2溶液浓度要适宜
C．注射器(或滴管)出口应尽量贴近液面以保证凝胶珠成为球状
D．包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性
【答案】D
【分析】
本题主要考查固定化细胞的相关知识点，回忆制作过程中的注意事项：（1）配制海藻酸钠溶液：小火、间断加热、定容，如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊；（2）海藻酸钠溶液与酶母细胞混合：冷却后再混合，注意混合均匀，不要进入气泡；（3）制备固定化酵母细胞：高度适宜，并匀速滴入；（4）刚溶化的海藻酸钠应冷却后再与酵母菌混合，否则温度过高会导致酵母菌死亡。
【详解】
A、在酵母细胞固定化实验中，应该用小火、间断加热的方式使海藻酸钠缓慢溶解，A错误；
B、进行包埋时, CaCl2溶液浓度要适宜，是用于凝胶柱的聚沉，B错误；
C、注射器(或滴管)出口应与液面保持适当的距离，以保证凝胶珠成为球状，C错误；
D、包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性，D正确。
故选D。


爱玉是台湾特有的一种植物，爱玉子经搓洗于水中后可制成好吃的爱玉冻，爱玉冻的主要成分为果胶爱玉子也含有淀粉。请回答下列有关问题：
(1)爱玉子制爱玉冻后的剩余物可制作果汁。在将汁液用蛋白酶和纤维素酶处理后，发现汁液仍浑浊，同时还含有少量沉淀，此时可添加___________使果胶分解成可溶性的___________，再使用___________，使爱玉子中的淀粉分解，使果汁更加澄清。在生产过程中，须严格控制好______________________(答出2点即可)等条件。
(2)在生产中通过一种专门技术，能使α-淀粉酶被反复多次利用。已知α-淀粉酶的最适温度为50℃，某同学为探究使用这种专门技术后，a-淀粉酶的最适温度是否发生了改变，进行了如下实验。
实验原理：
①海藻酸钠在CaCl2溶液中可以交联为网状大分子，使酶被包埋于微格形成凝胶珠(可回收的酶)。
②α-淀粉酶活性的测定：直链淀粉遇Ⅰ-KI溶液后会呈现蓝色，可以采取比色法(比色法是利用被测溶液本身的颜色，或加入试剂后呈现的颜色，比较溶液颜色深度)定量测定______________________，以表示酶活性大小。
③比较凝胶珠与游离酶活性时，将二者在___________℃条件下进行。
实验步骤：
①将α-淀粉酶制成凝胶珠并初步检测。结果发现制成的凝胶珠并未改变游离酶的活性。
②取试管若干分为两组，每组再取若干试管分别放在30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃温度条件下。向同一温度条件下的试管中分别加入等量的___________进行水浴保温5min。
③把凝胶珠倒入相应温度的淀粉溶液中，充分混匀，在相应的温度下反应5mm。
④取出凝胶珠中止反应并在4℃冰箱中储存，以备下次使用。
⑤用___________法测定淀粉酶的活性。并以蒸馏水代替凝胶珠作为空白对照组。
实验结果：以50℃时反应测得的颜色为标准，测定各温度条件下酶的相对活性，结果如下图。

实验结论：_______________________________________________________。
【答案】（1）果胶酶 半乳糖醛酸 淀粉酶 酶的含量、温度、pH和反应时间 （2）单位时间内底物淀粉的水解量 50 淀粉溶液和凝胶珠 比色 使用这种专门技术后,α -淀粉酶的最适温度没有发生改变
【解析】
【分析】
果胶是植物细胞壁以及胞层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分解果胶，分解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。
【详解】
(1)若用蛋白酶和纤维素酶处理汁液后，发现汁液仍浑浊，同时还含有少量沉淀，说明汁液中含有果胶和淀粉，此时可添加果胶使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，再使用淀粉酶催化淀粉分解，使果汁更加澄清。酶促反应的速率与温度、 pH、酶浓度、底物浓度等有密切关系，因此在生产过程中，须严格控制好温度、pH等条件。
(2) 实验原理：②α-淀粉酶活性的测定：直链淀粉遇Ⅰ-KI溶液后会呈现蓝色，可以采取比色法定量测定单位时间内底物淀粉的水解量，以表示酶活性大小。
③由题意可知，α-淀粉酶的最适温度为50℃，比较凝胶珠与游离酶活性时，应在最适温度（50℃）下进行。
实验步骤：②取试管若干分为两组，每组再取若干试管分别放在30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃温度条件下。向同一温度条件下的试管中分别加入等量的淀粉溶液和凝胶珠进行水浴保温5min。
⑤用比色法测定淀粉酶的活性，并以蒸馏水代替凝胶珠作为空白对照组。
实验结论：由曲线图可知，在50℃下酶的活性最高，说明使用这种专门技术后，α-淀粉酶的最适温度没有发生改变。
某研究小组利用包埋法固定α-淀粉酶，并探究不同温度条件(0℃、50℃和100℃)对α-淀粉酶活性的影响。回答下列问题：
(1)包埋α-淀粉时，海藻酸钠作用是___________，CaCl2的作用是___________。在酶促反应前要用蒸馏水冲洗凝胶珠2～3次，目的是___________。
(2)用固定化的α-淀粉酶进行以下实验：
①称取等质量的固定化酶凝胶珠，分别置于___________；
②量取等体积淀粉溶液放入试管中，也分别置于相应水浴保温5min；
③把凝胶珠倒入相应试管中，充分混匀，在相应的温度下反应5min；
④取出凝胶珠，以___________酶促反应，并用蒸馏水冲洗凝胶珠2~3次，于4℃冰箱中储存以备下次使用。
⑤测定α-淀粉酶活性，结果50℃时酶活性最高，0℃、100℃时酶活性都很低。在进一步的实验中，为证明0℃、100℃对酶活性的影响是不同的，将___________重新置于50℃水浴保温5min，再分别与___________充分混匀，反应5min后测定酶活性。
【答案】（1）包埋a-淀粉酶 与海藻酸钠反应形成凝胶珠 洗去凝珠表面的游离酶和CaCl2 （2）0℃、50℃、100℃温度水浴保温5 min 终止 原置于0℃、100℃下的凝胶珠 等体积的50℃预热的淀粉溶液
【解析】
【分析】
固定α-淀粉酶实验中用到的包埋剂是海藻酸钠，CaCl2的作用是与海藻酸钠反应形成凝胶珠，如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠，海藻酸钠浓度较低时，凝胶的孔径较大，固定化酶容易流失；实验是探究不同温度条件对α-淀粉酶活性的影响，故实验自变量是温度；根据题意，实验设置的温度为0℃、50℃、100℃，固定化酶优点是酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用，据此分析。
【详解】
（1）包埋α-淀粉时，海藻酸钠作用是包埋α-淀粉酶，CaCl2的作用是与海藻酸钠反应形成凝胶珠。在酶促反应前要用蒸馏水冲洗凝胶珠2～3次，目的是洗去凝珠表面的游离酶和CaCl2。
（2）①根据题意，自变量是温度，故操作步骤应为；称取等质量的固定化酶凝胶珠，分别置于0℃、50℃、100℃温度水浴保温5 min；
④取出凝胶珠，以终止酶促反应，并用蒸馏水冲洗凝胶珠2~3次，于4℃冰箱中储存以备下次使用。
⑤测定α-淀粉酶活性，结果50℃时酶活性最高，0℃、100℃时酶活性都很低。在进一步的实验中，为证明0℃、100℃对酶活性的影响是不同的，将原置于0℃、100℃下的凝胶珠重新置于50℃水浴保温5min，再分别与等体积的50℃预热的淀粉溶液充分混匀，反应5min后测定酶活性。
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。下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），请分析回答下列问题

（1）测定酶活力时可以用单位时间内、单位体积中反应物的__________或产物的________来表示。
（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，酶活力较低原因是______________________________________________________________。
（4）固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用______________次，酶活力明显下降。
（5）固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，同时用戊二醛作交联剂，这是因为______________________________________________________________。
（6）分离纯化特定的酶，常使用的方法是凝胶色谱法和电泳法。使用凝胶色谱法分离酶，最先分离出来的是分子量________(大或小)的酶分子。使用电泳法分离酶，影响酶电泳速度的因素有____________________________________________________________________。
【答案】（1）减少量 增加量 （2）固定化酶比游离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）酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出 （6）大 分子带电的性质的差异、分子本身的大小和形状不同等
【分析】
由图甲可知，固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强且应用范围较广；由图乙可知，浓度为3％时，酶活力最好；由图丙可知，固定化酶使用三次之后，曲线明显下降。
【详解】
（1）酶活力通常用底物的消耗量或产物的生成量表示。
（2）由甲图可知，当温度变化时，游离酶的酶活力比固定化酶变化明显，说明固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广。
（3）由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好．当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低原因是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）由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后若继续使用则酶活力明显下降。
（5）由于小麦酯酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出来，因此固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，而是采用双重固定法。
（6）凝胶色谱法中分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快，所以最先分离出来的是分子量大的酶分子。电泳法是根据不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同分离蛋白质，所以酶电泳速度的因素有分子带电的性质的差异、分子本身的大小和形状不同等。