新高考生物一轮复习学案：第34讲　酶的应用及生物成分的提取与分离

这是一份新高考生物一轮复习学案：第34讲　酶的应用及生物成分的提取与分离，共24页。

考点一 酶的研究与应用
1．果胶酶在果汁生产中的作用
(1)果胶
(2)果胶酶
(3)酶的活性及其影响因素
①酶的活性 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(含义：指酶催化一定化学反应的能力,表示方法：单位时间内，单位体积中反应物的减少量或生成物增加量))
②影响酶活性的因素通常有温度、pH和酶的抑制剂等。
(4)探究温度和pH对酶活性的影响
①实验原理
a．果胶酶活性受温度和pH的影响，处于最适温度或pH时，活性最高。
b．果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小呈正相关。
②实验结果：温度和pH在很大程度上对酶的空间结构会产生影响，过高或过低都会影响酶活性。
(5)探究果胶酶的最适用量
2．探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
(1)加酶洗衣粉的去污机理
(2)探究不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果
①实验原理：酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与加单一酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。
②实验变量
自变量：加酶洗衣粉的种类。
无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。
3．固定化酶和固定化细胞
(1)固定化细胞技术的概念
固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
(2)固定化酶或固定化细胞技术常用的方法
包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，细胞多采用包埋法固定化。
(3)酵母细胞的固定化及发酵程序
[基础诊断]
1．在果汁生产中，果胶酶只能提高果汁的出汁率，不能提高澄清度。(选修1 P42正文)(×)
2．加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷无磷的方向发展。(选修1 P46旁栏)(√)
3．酶更适合采用化学结合和包埋法固定化。(选修1 P50正文)(×)
4．活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。(选修1 P50旁栏)(√)
5．海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要通过大火加热促进其溶解。(选修1 P51正文)(×)
[深度拓展]
1．(选修1 P44旁栏思考)为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？
提示：保证反应物和酶在混合时的温度相同，避免混合温度影响实验准确性。
2．(选修1 P48课后练习2)有位同学打算用丝绸作为实验材料，探讨含有蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果，你认为合适吗？为什么？
提示：不合适，因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。
1．固定化技术的比较
2．固定化酶和固定化细胞的比较
eq \a\vs4\al(探究果胶酶在果汁生产中的作用)
1．下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究的叙述，正确的是( )
A．探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果
B．果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等
C．探究温度对果胶酶活性的影响时，温度、苹果泥、果胶酶用量及反应时间等都是变量
D．可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量
D [探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶的成分；探究温度对果胶酶活性的影响实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。]
eq \a\vs4\al(探讨加酶洗衣粉的洗涤效果)
2．加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。请回答下列问题：
(1)由下图推知，该实验的目的是_________________________________。50 ℃时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约是________%。
(2)下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的实验记录，请据表回答问题。
①该实验设计体现了______________________原则。
②若1号实验组洗净油污布所需时间接近7 min，最可能的原因是____________。
(3)下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有____________。
①棉织品 ②毛织品 ③腈纶织品 ④蚕丝织品
(4)根据以上实验结果，请写出两项提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施：________________
________________________________________________________________________。
解析： (1)由题图可知，实验中存在两个变量：温度与碱性蛋白酶含量，即实验探究的是温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响。在50 ℃时，洗衣粉的去污力在碱性蛋白酶含量为0.6%时达到最大。(2)由表中数据可知，1、3号为实验组，2、4号为对照组，1、2号与3、4号中只有是否加酶一个变量，因此该实验设计体现了对照原则和单一变量原则。若1号实验组洗净油污布所需时间接近7 min，最可能的原因是酶已经变性失活。(3)蛋白酶可分解蛋白质，故毛织品、蚕丝织品等以蛋白质为主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤。(4)用温水浸泡(提高酶的活性)、延长浸泡时间(延长酶的催化时间)、增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗涤效果。
答案： (1)探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响 0.6 (2)①对照、单一变量 ②酶失活 (3)②④ (4)用温水浸泡；延长浸泡时间；增加洗衣粉的用量等(写出两项合理答案即可)
eq \a\vs4\al(掌握固定化酶和固定化细胞的操作)
3．(2020·包头二模)苯氧基苯甲酸(3­PBA)是大多数拟除虫菊酯类农药降解的中间产物，毒性很大，科研人员研究了固定化3­PBA降解酶的固定条件，旨在为其工业应用提供参考。在本实验条件下，1 min内使3­PBA减少1.0 nml所需酶量为1个酶活力单位(U)。
(1)实验中科研人员选择海藻酸钠作为__________固定化酶，经过多次实验最终选择质量分数为2%的海藻酸钠溶液固定化酶，不选择浓度过低的海藻酸钠溶液的原因是____________________________________，在实验中还发现：如果海藻酸钠的浓度________将很难形成凝胶珠。
(2)用注射器吸取海藻酸钠和酶的混合液以恒定的速度滴加到________溶液中；根据如图结果显示固定化酶凝胶珠直径与针头型号成______相关；凝胶珠直径过大酶活力下降的原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)检验凝胶珠的质量是否合格可以采用以下两种方法，一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果____________________________________，就表明凝胶珠的制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果____________________，也能表明制备的凝胶珠是成功的。
解析： (1)实验中科研人员选择海藻酸钠做为包埋剂固定化酶，经过多次实验最终选择质量分数为2%的海藻酸钠溶液固定化酶，不选择浓度过低的海藻酸钠溶液的原因是海藻酸钠浓度过低包埋酶液易渗出，如果海藻酸钠的浓度过高，将很难形成凝胶珠。(2)用注射器吸取海藻酸钠和酶的混合液以恒定的速度滴加到氯化钙溶液中以形成凝胶珠；由图可知随着针头型号增大，凝胶珠的直径增大，故固定化酶凝胶珠直径与针头型号成正相关；当凝胶珠直径过大时，凝胶珠中心的酶难以接触底物，且反应产物难以排出，所以凝胶珠直径过大，酶活力下降。(3)检验凝胶珠的质量是否合格可以采用以下两种方法，一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。
答案： (1)包埋剂 海藻酸钠浓度过低包埋酶液易渗出 过高 (2)氯化钙 正 凝胶珠中心的酶难以接触底物，且反应产物难以排出 (3)凝胶珠不容易破裂，没有液体流出 凝胶珠很容易弹起
考点二 血红蛋白的提取与分离
1．血红蛋白的提取和分离原理及方法
(1)原理
蛋白质各种特征的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等，可以用来分离不同种类的蛋白质。
(2)常用分离方法：凝胶色谱法和电泳法。
①凝胶色谱法：也称做分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。
②电泳法：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。
在一定的pH下，多肽、核酸等生物大分子的可解离基团会带上正电或负电。在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。常用的电泳方法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。
2．实验操作程序
[基础诊断]
1．凝胶色谱法中，当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较大的蛋白质容易进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢。(选修1 P64正文)(×)
2．蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。(选修1 P66正文)(√)
3．在SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳中，电泳迁移率取决于不同蛋白质间的电荷差别和分子的大小。(选修1 P66正文)(×)
4．在蛋白质的提取与分离中，洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白。(选修1 P67正文)(√)
[深度拓展]
(选修1 P70结果分析与评价)
1．你装填的凝胶色谱柱中是否有气泡产生？你的色谱柱装填得成功吗？你是如何判断的？
提示：可以在凝胶柱旁放一支与凝胶柱垂直的日光灯，检查凝胶是否装填得均匀。还可以加入大分子的有色物质，观察色带移动的情况。如果色带均匀、狭窄、平整，说明性能良好，如果出现纹路或气泡，轻轻敲打柱体以消除气泡，消除不了时要重新装柱。
2．在蛋白质的分离过程中，你能观察到红色区带的移动吗？请描述红色区带的移动情况，并据此判断分离效果。
提示：如果红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出，则装填成功，分离效果良好；如果红色区带歪曲、散乱、变宽，说明装填不成功，分离效果不好。
1．常用的蛋白质分离方法
(1)凝胶色谱法
(2)电泳法原理
①在一定pH下，蛋白质分子的某些基团解离后带上正电或负电。在电场的作用下，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。
②由于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。
2．比较琼脂糖凝胶电泳和SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
(1)从载体上看，利用琼脂糖凝胶作为载体的是琼脂糖凝胶电泳，利用聚丙烯酰胺凝胶作为载体的是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
(2)从依据上看，利用了分子带电性质差异和分子大小的是琼脂糖凝胶电泳，仅利用了分子大小的是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
(3)从优点上看，琼脂糖凝胶电泳操作简单，电泳速度快，样品不需处理，电泳图谱清晰，分辨率高，重复性好；SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳消除了净电荷对迁移率的影响，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。
eq \a\vs4\al(明确血红蛋白的提取与分离的原理和方法)
1．将经处理破裂后的红细胞混合液以2 000 r/min的速度离心10 min后，离心管中的溶液分为四层，从上到下顺序依次是( )
A．血红蛋白、甲苯层、其他杂质的暗红色沉淀物、脂溶性物质的沉淀层
B．甲苯层、脂溶性物质的沉淀层、血红蛋白、其他杂质的暗红色沉淀物
C．其他杂质的暗红色沉淀物、血红蛋白、甲苯层、脂溶性物质的沉淀层
D．甲苯层、其他杂质的暗红色沉淀物、血红蛋白、脂溶性物质的沉淀层
B [分离血红蛋白时，将经处理破裂后的红细胞混合液以2 000 r/min的速度离心10 min后，可以明显看到试管中的溶液分为4层：第1层为无色透明的甲苯层；第2层为白色薄层固体，是脂溶性物质的沉淀层；第3层是红色透明液体，是血红蛋白的水溶液；第4层是其他杂质的暗红色沉淀物，故选B。]
2．(2020·运城月考)已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，其分子大小、电荷的性质和数量情况如右图所示。下列叙述正确的是( )
A．若将样品以2 000 r/min的速度离心10 min，若分子丁存在于沉淀中，则分子甲也存在于沉淀中
B．若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子甲的移动速度最快
C．将样品装入透析袋中透析12 h，若分子乙保留在袋内，则分子丙也保留在袋内
D．若用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质分子，则分子甲和分子戊形成的电泳带相距最远
C [据图可知，丁的相对分子质量大于甲，将样品以2 000 r/min的速度离心10 min，若丁存在于沉淀中，甲不一定存在于沉淀中，A错误；用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，分子量较小的可进入较多的凝胶颗粒内，移动距离较长，甲的移动速度最慢，B错误；丙的相对分子质量大于乙，将样品装入透析袋中透析12 h，透析袋只允许小分子通过，若分子乙保留在袋内，则分子丙也保留在袋内，C正确；用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质分子，蛋白质分子的移动距离完全取决于分子的大小，甲与丙之间分子量差别最大，因此二者之间的电泳带相距最远，D错误。]
eq \a\vs4\al(掌握血红蛋白的提取与分离的操作过程)
3．(2020·重庆市质检)猪、牛、羊或其他哺乳动物的红细胞中含有大量血红蛋白，可以选用这些动物的血液为实验材料来提取和分离血红蛋白。如图表示血红蛋白提取和分离的部分装置或操作方法，请回答下列问题：
(1)蛋白质的提取和分离一般分为四步，图甲代表其中的________。图乙代表向凝胶色谱柱中加样的操作，正确的操作顺序是________________(填图中数字序号)。
(2)对样品处理时，释放血红蛋白的操作中加入蒸馏水的作用是_________________；然后加入________体积的甲苯，作用是________________________。
(3)凝胶色谱法可以对提取的血红蛋白进行纯化，在对色谱柱填料进行处理时，为了加速凝胶的膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用________进行加热，这种方法不但节约时间，而且能除去凝胶中可能带有的微生物，排出胶粒内的________。在蛋白质分离过程中，如果红色区带在洗脱过程中____________________，说明色谱柱制作成功。
解析： (1)蛋白质的提取和分离步骤包括：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。其中粗分离的具体操作包括透析(图甲)。根据教材中向凝胶色谱柱中加样的顺序可知，正确的顺序为②③④①。(2)在一定体积的蒸馏水中，红细胞会吸水涨破；在血红蛋白释放的操作中，除加入一定体积的蒸馏水外，还需要加入40%体积的甲苯，其作用是溶解细胞膜，促进红细胞的破裂。(3)在对色谱柱填料进行处理时，为了加速凝胶的膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴进行加热，这种方法不但节约时间，而且能除去凝胶中可能带有的微生物，排出胶粒内的空气。在蛋白质分离过程中，仔细观察红色区带在洗脱过程中的移动情况，如果红色区带在洗脱过程中均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功。
答案： (1)粗分离 ②③④① (2)使红细胞吸水涨破 40% 溶解细胞膜，加速红细胞的破裂 (3)沸水浴 空气 均匀一致地移动
考点三 植物有效成分的提取
1．玫瑰精油的提取
(1)提取方法：常用水蒸气蒸馏法。
(2)提取原理：利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来。
(3)实验流程
(4)提取装置及注意事项
2．橘皮精油的提取
(1)提取方法：常采用压榨法。
(2)提取原理：通过机械加压，提取出果皮中的芳香油。
(3)实验流程
eq \x(\a\al(石灰水,浸泡)) → eq \x(\a\al(漂,洗)) → eq \x(\a\al(压,榨)) → eq \x(\a\al(过,滤)) → eq \x(\a\al(静,置)) → eq \x(\a\al(再次,过滤)) → eq \x(橘皮油)
3．胡萝卜素的提取
(1)提取方法：常采用萃取法。
(2)提取原理：胡萝卜素不溶于水，易溶于石油醚等有机溶剂。
(3)实验流程
eq \x(胡萝卜) → eq \x(\a\al(粉,碎)) → eq \x(\a\al(干,燥)) → eq \x(\a\al(萃,取)) → eq \x(\a\al(过,滤)) → eq \x(\a\al(浓,缩)) → eq \x(胡萝卜素)
(4)提取装置及注意事项
(5)鉴定方法：纸层析法。
[基础诊断]
1．水蒸气蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解下来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油。(选修1 P72正文)(×)
2．玫瑰精油的化学性质不稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏。(选修1 P73正文)(×)
3．油水混合物中加入无水NaCl吸水，放置过夜，再过滤除去固体NaCl就可以得到玫瑰油了。(选修1 P74正文)(×)
4．根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，可以考虑有机溶剂萃取的方法。(选修1 P77正文)(√)
5．一般来说，原料颗粒小，萃取温度高，时间长，萃取效果好，因此萃取应使用明火。(选修1 P78正文)(×)
[深度拓展]
(选修1 P74图6－2、P78图6－7)请根据以下装置图，回答关于植物有效成分提取的相关问题：
图A
图B
(1)A、B装置分别是__________、__________；图A中a为________，b为________；A加热时常向液体中加入几片碎石或瓷片的目的是______________；两组装置的冷凝回流装置的作用是________________________。
提示：蒸馏装置 萃取装置 出水口 进水口 防止液体暴沸 防止加热时有机溶剂挥发
(2)玫瑰精油适合用水中蒸馏法进行提取的理由是________________________________；柑橘和柠檬不适于水中蒸馏的原因是__________________________________。胡萝卜素提取用萃取法的原因是________________________________________。
提示：化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏 水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题 化学性质稳定，不溶于水，易溶于有机溶剂
(3)提取玫瑰精油时，用氯化钠促进分层的原因是________________________。萃取胡萝卜素的有机溶剂应具有______________________________________。
提示：氯化钠能增加水层的密度 较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶
(4)上述装置用水浴加热或隔石棉网加热的原因是____________________________，萃取液的浓缩________(填“能”或“否”)直接使用A装置。
提示：有机溶剂一般都是易燃物，直接明火加热容易引起燃烧、爆炸 能
1．植物有效成分的三种提取方法的比较
2．影响胡萝卜素萃取的因素及解决措施
eq \a\vs4\al(明确植物有效成分提取的原理和方法)
1．(2020·湖北八校联考)苦橙源于地中海国家。苦橙味道虽苦，但浑身是宝。苦橙的果皮、花朵、枝叶以及未成熟的果实均可用来提取芳香油。请回答下列问题：
(1)植物芳香油组成成分比较复杂，主要包括________________。苦橙中提取出来的橙皮油与其他芳香油一样，也具有较强的________性。
(2)水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法，根据蒸馏过程中原料放置的位置，可以将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、水上蒸馏和________________。
(3)苦橙皮精油的提取方法通常为____________，该法和水蒸气蒸馏法在制备精油过程中都用到的试剂是________，苦橙皮精油制备过程中使用该物质的目的是_________________
________________________________________________________________________。
(4)蒸馏和萃取都用到了蒸馏装置，蒸馏的产物随水蒸气蒸馏形成________收集在容器中，而萃取产物利用蒸馏装置将________蒸去。
解析： (1)植物芳香油的成分比较复杂，主要成分是萜类化合物及其衍生物。苦橙中提取出来的橙皮油与其他芳香油一样，也具有较强的挥发性。(2)根据蒸馏过程中原料放置的位置，可以将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏。(3)由于苦橙皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，因此采用压榨法。该方法与水蒸气蒸馏法中都用到Na2SO4，在压榨法中该试剂的作用是使苦橙皮精油与水更容易分离。(4)蒸馏过程中，蒸馏的产物随水蒸气一起出来形成油水混合物。
答案： (1)萜类化合物及其衍生物 挥发 (2)水气蒸馏 (3)压榨法 Na2SO4 使苦橙皮精油易于与水分离(或油水易于分离) (4)油水混合物 有机溶剂(或萃取剂)
eq \a\vs4\al(掌握植物有效成分提取的操作过程)
2．(2020·内江三模)偃松(又名马尾松、五针松)松塔精油富含萜烯类物质，其中具有抑菌活性的蒈烯、莰烯、β­蒎烯等物质相对含量较高。某兴趣小组分别采用了水蒸气蒸馏法(SD)、盐析辅助水蒸气蒸馏法(SOSD)、超声波辅助水蒸气蒸馏法(USD超声波具有很强的破碎能力)三种方式提取偃松松塔精油并比较其出油率。回答下列问题：
注：盐析辅助水蒸气蒸馏法是在基础物料中加入8 g氯化钠，混合均匀后浸泡3 h再进行蒸馏；超声波辅助水蒸气蒸馏法是将装有基础物料的圆底烧瓶在超声功率270 W、25 ℃条件下超声50 min后再进行蒸馏。
(1)偃松松塔精油适宜用水蒸气蒸馏法提取，可推测其具有的性质是________________；蒸馏过程中，当水和原料的用量一定时，影响其提取量的因素有____________________。
(2)实验结果表明，采用SOSD、USD提取偃松松塔精油的出油率均比SD更高，推测其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为探究不同方式提取得到的偃松松塔精油的抑菌能力大小，该兴趣小组继续进行了实验：取上述三种方式提取得到的等量精油分别滴在大小相同的滤纸小圆片上，再将滤纸小圆片平铺在长满大肠杆菌的平板上，并设置空白对照组，放在相同且适宜的条件下培养观察。
①设置空白对照组的作用是____________________________________，可通过测量____________________________来比较三种提取方式得到的偃松松塔精油的抑菌能力大小。
②实验结果表明，采用SOSD、USD提取得到的偃松松塔精油抑菌能力比SD更大，其原因可能是______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
③有研究表明，偃松松塔精油对多种病菌都有抑制作用，据此推测偃松松塔精油可应用于____________________等方面。
解析： (1)植物芳香油提取方法中蒸馏法常用于挥发性较强的植物芳香油的提取，在适宜的温度条件下，适当延长蒸馏时间，能够提高蒸馏物的品质，影响提取量的因素有蒸馏温度和蒸馏时间。(2)由题干信息“盐析辅助水蒸气蒸馏法是在基础物料中加入8 g氯化钠，混合均匀后浸泡3 h再进行蒸馏；超声波辅助水蒸气蒸馏法是将装有基础物料的圆底烧瓶在超声功率270 W、25 ℃条件下超声50 min后再进行蒸馏”分析可知，这是对提取样品进行前处理，进行过前处理的样品能够提高提取产品中有效组分的含量，故采用SOSD、USD提取偃松松塔精油的出油率均比SD更高，推测其原因是氯化钠(的盐析作用)可使得精油更容易被水蒸气携带出来，超声波的破碎作用使原料细胞充分破裂，可释放更多的松塔精油。(3)①设置空白对照组的作用是排除无关变量对实验结果的干扰，可通过测量抑菌圈的直径大小来比较三种提取方式得到的偃松松塔精油的抑菌能力大小。②实验结果表明，采用SOSD、USD提取得到的偃松松塔精油抑菌能力比SD更大，其原因可能是具有抑菌活性的蒈烯、莰烯、β­蒎烯等物质相对含量比SD更高。③有研究表明，偃松松塔精油对多种病菌都有抑制作用，据此推测偃松松塔精油可应用于防腐保鲜、消毒杀菌。
答案： (1)较强的挥发性 蒸馏时间、蒸馏温度 (2)氯化钠(的盐析作用)可使得精油更容易被水蒸气携带出来，超声波的破碎作用使原料细胞充分破裂，可释放更多的松塔精油 (3)①排除无关变量对实验结果的干扰 抑菌圈(透明圈、透明斑)的直径大小 ②具有抑菌活性的蒈烯、莰烯、β­蒎烯等物质相对含量比SD更高 ③防腐保鲜、消毒杀菌
1．(2021·全国甲卷)加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。某同学通过实验比较了几种洗衣粉的去渍效果(“＋”越多表示去渍效果越好)，实验结果见下表。
根据实验结果回答下列问题：
(1)加酶洗衣粉A中添加的酶是____________；加酶洗衣粉B中添加的酶是____________；加酶洗衣粉C中添加的酶是____________________。
(2)表中不宜用于洗涤蚕丝织物的洗衣粉有____________________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)相对于无酶洗衣粉，加酶洗衣粉去渍效果好的原因是___________________________
________________________________________________________________________。
(4)关于酶的应用，除上面提到的加酶洗衣粉外，固定化酶也在生产实践中得到应用，如固定化葡萄糖异构酶已经用于高果糖浆生产。固定化酶技术是指______________________
________________________________________________________________________。
固定化酶在生产实践中应用的优点是________________________(答出1点即可)。
解析： (1)分析表格可知，加酶洗衣粉A去除血渍效果好，加酶洗衣粉B去除油渍效果好，加酶洗衣粉C去除血渍和油渍效果都好，说明加酶洗衣粉A中添加的酶是碱性蛋白酶；加酶洗衣粉B中添加的酶是碱性脂肪酶；加酶洗衣粉C中添加的酶是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。(2)由于洗衣粉中的蛋白酶可能会分解蚕丝织物中的蛋白质而损伤衣物，因此不宜用加酶洗衣粉A和C洗涤蚕丝织物。(3)因为酶可以将污渍中的大分子物质分解为小分子物质，使污渍易从衣物上脱落，所以相对于无酶洗衣粉，加酶洗衣粉去渍效果好。(4)固定化酶技术是指利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术。固定化酶在生产实践中应用的优点是固定化酶能够反复利用，从而能降低生产成本。
答案： (1)碱性蛋白酶 碱性脂肪酶 碱性脂肪酶和碱性蛋白酶 (2)加酶洗衣粉A和C 洗衣粉中的蛋白酶可能会分解蚕丝织物中的蛋白质而损伤衣物 (3)酶可以将污渍中的大分子物质分解为小分子物质，使污渍易从衣物上脱落 (4)利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术 易于回收，可重复利用
2．(2020·新课标Ⅱ)研究人员从海底微生物中分离到一种在低温下有催化活性的 α­淀粉酶A3，并对其进行了研究。回答下列问题：
(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时，既可检测淀粉的减少，检测应采用的试剂是________，也可采用斐林试剂检测________________________的增加。
(2)在A3的分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度，通常会在凝胶中添加SDS，SDS的作用是______________________和____________________。
(3)本实验中，研究人员在确定A3的最适pH时使用了三种组分不同的缓冲系统，结果如图所示。某同学据图判断，缓冲系统的组分对酶活性有影响，其判断依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在制备A3的固定化酶时，一般不宜采用包埋法，原因是__________________(答出1点即可)。
解析： 本题考查蛋白质的分离和纯度鉴定方法以及影响酶活性的因素、固定化酶技术与固定化细胞技术的区别。(1)淀粉遇碘液显蓝色，还原糖与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀，故可用碘液和斐林试剂分别检测淀粉的减少和还原糖的增加。(2)鉴定蛋白质纯度常用方法是SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳。由于蛋白质的迁移率取决于它所带净电荷的多少以及分子的大小等因素，故在凝胶中加入SDS，以消除净电荷对迁移率的影响，使蛋白质发生完全变性从而解聚成单条肽链。(3)据题图可知，在相同的pH条件下，不同的缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同。(4)相对于细胞而言，酶分子体积小，容易从包埋材料中漏出，故更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化。
答案： (1)碘液 还原糖(或答：葡萄糖) (2)消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响 使蛋白质发生变性 (3)在pH相同时，不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同 (4)酶分子体积小，容易从包埋材料中漏出
1．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。
2．影响酶的活性和酶促反应速率的因素的辨析：
温度和pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的，而底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
3．酶和细胞的固定方法和特点
1．(2020·课标全国Ⅲ)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。
解析： 本题考查果胶酶、纤维素酶等在果汁生产中的应用及果酒和果醋的制作。(1)果胶酶为一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。纤维素酶可以分解纤维素，纤维素是植物细胞壁的组成成分之一。(2)温度影响酶的活性，最适温度下果胶酶活性最高，可以提高出汁率。(3)酶的作用是通过显著降低化学反应的活化能来加快反应速率，所以酶的活性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)用来生产果酒的微生物是酵母菌，为兼性厌氧型微生物，在有O2存在的条件下进行有氧呼吸，大量繁殖，没有O2存在的条件下进行无氧呼吸产生酒精和CO2。生产果醋使用的醋酸菌是一种好氧细菌。
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
2．生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。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，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(A～E)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A～D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)由题意可知三组实验的果胶酶来源不同，其他条件相同，最后测定是各组的出汁量，所以实验的单因子变量为不同来源的果胶酶，因变量为果泥的出汁量，即本实验的目的是探究不同来源果胶酶的活性。(2)由题意可知设置的温度为0 ℃、5 ℃、10 ℃、40 ℃，而探究酶的最适温度应该设置相等的温度梯度；设置的温度范围过于狭窄，缺少高温组，很可能40 ℃还没有达到最适温度。(3)由题意可知，A、B、C、D四组中均加入了等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，添加蒸馏水达到相同体积，E组果胶酶的量为0，且直接添加蒸馏水达到相同体积，未加入等量的缓冲液，实验中没有遵循单一变量原则，所以E组的设计不能达到目的。
答案： (1)探究不同来源果胶酶的活性 (2)温度梯度设置不合理 温度范围设置不合理 (3)不能 E组没有加入等量的缓冲液，违背了单一变量原则
一、网络构建
二、要语必记
1．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．加酶洗衣粉常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。其中应用最广泛、效果最明显的酶制剂是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
3．固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而固定化细胞则常采用包埋法。
4．凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的方法，相对分子质量大的先洗脱出来，相对分子质量小的后洗脱出来。
5．在电泳中，待分离样品中分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状都会影响分子的迁移速度。
6．植物芳香油提取的方法有水蒸气蒸馏法、压榨法和萃取法等。
7．提取胡萝卜素的实验流程为：
eq \x(胡萝卜) → eq \x(粉碎) → eq \x(干燥) → eq \x(萃取) → eq \x(过滤) → eq \x(浓缩) → eq \x(胡萝卜素)
8．萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取温度和时间等条件的影响。
种类
洗涤原理
洗涤的物质种类
蛋白酶
蛋白质 eq \(――→,\s\up7(蛋白酶)) 小分子的肽＋氨基酸
血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢
脂肪酶
脂肪 eq \(――→,\s\up7(脂肪酶)) 甘油＋脂肪酸
食品的油渍、人体皮脂、口红
淀粉酶
淀粉 eq \(――→,\s\up7(淀粉酶)) 麦芽糖＋葡萄糖
来自面条、巧克力等的污垢
纤维
素酶
使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到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
棉纺织品的表面浮毛
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
2 L
4 min
2
油污布
45 ℃
普通
2 L
7 min
3
油污布
5 ℃
加酶
2 L
9 min
4
油污布
5 ℃
普通
2 L
8 min
蛋白质
项目
相对分子质量大
相对分子质量小
凝胶内部
不能进入
能进入
运动方式
垂直向下
垂直向下和无规则扩散运动
经过路程
较短
较长
洗脱次序
先流出
后流出
影响因素
解决措施
萃取剂的性质
用水不溶性有机溶剂
原料的颗粒大小、紧密程度
粉碎
材料的含水量
干燥
萃取温度
探索最佳萃取温度，严格控制温度
萃取时间
适当延长萃取时间
加酶洗
衣粉A
加酶洗
衣粉B
加酶洗
衣粉C
无酶洗衣
粉(对照)
血渍
＋＋＋
＋
＋＋＋
＋
油渍
＋
＋＋＋
＋＋＋
＋
析个性
第1题本题考查加酶洗衣粉的实验原理和相关注意事项及固化酶技术；第2题考查酶的检测、影响因素及酶的固定等
找共性
两个题目都以酶为素材，考查了酶的应用及固定
固定对象
酶
细胞
适宜固定法
交联法、吸附法
包埋法
特点
体积小，固定一种酶，包埋法容易丢失
体积大，固定一系列酶，难以化学结合和吸附
发挥作用
需要的条件
适宜的温度、pH
适宜的温度、pH、还需要营养物质和氧气