2024高考生物一輪復(fù)習(xí)第11單元生物技術(shù)實(shí)踐第41講酶的應(yīng)用和蛋白質(zhì)的提取和分離學(xué)案新人教版選修1

PAGE20-第41講酶的應(yīng)用和蛋白質(zhì)的提取和分別[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)用固定化酶4.蛋白質(zhì)的提取和分別學(xué)問自主梳理一酶的應(yīng)用1．果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用(1)果膠①作用：eq\x(\s\up1(01))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eq\x(\s\up1(02))出汁率并使果汁渾濁。②成分：是由eq\x(\s\up1(03))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eq\x(\s\up1(04))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eq\x(\s\up1(05))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。(3)酶的活性及影響酶活性的因素①酶的活性：指酶催化肯定化學(xué)反應(yīng)的實(shí)力。②表示方法：酶的活性可以用在肯定條件下，酶所催化的eq\x(\s\up1(06))某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示。③酶反應(yīng)速度：酶反應(yīng)速度用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中eq\x(\s\up1(07))反應(yīng)物的削減量或產(chǎn)物的增加量來表示。④影響酶活性的因素：溫度、pH和eq\x(\s\up1(08))酶的抑制劑等條件都會影響酶的活性。(4)影響果汁質(zhì)量的物質(zhì)和處理方法①榨取果汁過程中存在的問題：出汁率低，耗時(shí)長，果汁混濁，黏度高，易發(fā)生沉淀。②影響果汁質(zhì)量的物質(zhì)：纖維素、果膠。③處理方法：酶解法。2．探究影響果膠酶活性因素試驗(yàn)的分析(1)試驗(yàn)原則：單一變量原則、比照性原則。嚴(yán)格限制變量，盡量削減無關(guān)變量的影響。(2)試驗(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)試驗(yàn)流程制備果泥↓設(shè)置一系列eq\x(\s\up1(09))具有梯度的pH或溫度↓加入果膠酶反應(yīng)一段時(shí)間↓過濾果汁(4)分析：該試驗(yàn)的自變量是eq\x(\s\up1(10))溫度或pH，因變量是eq\x(\s\up1(11))酶的活性，檢測因變量是通過eq\x(\s\up1(12))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①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。②探究果膠酶的最適用量時(shí)，最適用量是在溫度、pH等相宜條件下測出來的，假如無關(guān)變量變更，最適用量也會發(fā)生變更。1．(選修1P44旁欄思索)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，避開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．(選修1P44旁欄思索)在探究溫度或pH對酶活性的影響時(shí)，是否須要設(shè)置比照？假如須要，又應(yīng)當(dāng)如何設(shè)置？為什么？提示須要設(shè)置比照試驗(yàn)，不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間就可以作為比照，這種比照稱為相互比照。3．(選修1P44旁欄思索)想一想，為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來推斷果膠酶活性的凹凸？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實(shí)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．(選修1P44旁欄思索)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)當(dāng)保持不變？提示溫度是變量，應(yīng)限制果泥量、果膠酶的濃度和用量、水浴時(shí)間和混合物的pH等全部其他條件不變。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。3．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eq\x(\s\up1(13))酶制劑的洗衣粉，常用的酶制劑有四類：eq\x(\s\up1(14))蛋白酶、脂肪酶、eq\x(\s\up1(15))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eq\x(\s\up1(16))蛋白質(zhì)eq\o(→,\s\up7(蛋白酶))eq\x(\s\up1(17))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eq\o(→,\s\up7(脂肪酶))eq\x(\s\up1(18))甘油＋eq\x(\s\up1(19))脂肪酸食品的油漬、人體皮脂、口紅淀粉酶淀粉eq\o(→,\s\up7(淀粉酶))eq\x(\s\up1(20))麥芽糖＋eq\x(\s\up1(21))葡萄糖來自面條、巧克力等的污垢纖維素酶纖維素eq\o(→,\s\up7(纖維素酶))葡萄糖棉紡織品1．(選修1P46旁欄思索)查閱資料，看看一般洗衣粉中包含哪些化學(xué)成分？提示一般洗衣粉中通常包含有：表面活性劑、水軟化劑、堿劑、漂白劑等成分，有的洗衣粉中還含有增白劑、香精和色素，以及填充劑等。2．(選修1P48課后習(xí)題)比較一般洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的異同？提示一般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。4．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eq\o(→,\s\up7(葡萄糖異構(gòu)酶))eq\x(\s\up1(22))果糖。②固定化酶的反應(yīng)柱示意圖③生產(chǎn)過程將eq\x(\s\up1(24))葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上↓eq\o(\s\up7(放入底部有很多小孔的\x(\s\up1(25))反應(yīng)柱內(nèi)),\s\do5(酶顆粒不能通過，反應(yīng)液能通過))↓葡萄糖溶液從反應(yīng)柱eq\x(\s\up1(26))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eq\x(\s\up1(27))下端流出④固定化酶技術(shù)的特點(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eq\x(\s\up1(28))物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在肯定空間內(nèi)的技術(shù)，叫作固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)。②方法名稱原理圖示eq\x(\s\up1(29))包埋法將酶或微生物細(xì)胞勻稱地包埋在微小網(wǎng)格中eq\x(\s\up1(30))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eq\x(\s\up1(31))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②試驗(yàn)留意事項(xiàng)a．酵母細(xì)胞的活化：酵母細(xì)胞須要的活化時(shí)間一般為1h，因此須要提前做好打算。此外，酵母細(xì)胞活化時(shí)體積會變大，因此活化前應(yīng)當(dāng)選擇體積足夠大的容器，以避開酵母細(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；假如其濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)量少，兩種狀況都會影響試驗(yàn)效果。c．配制海藻酸鈉溶液的留意事項(xiàng)：海藻酸鈉溶化時(shí)要用小火或間斷加熱，避開海藻酸鈉發(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，避開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．凝膠珠的顏色和形態(tài)：假如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；假如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，須要重新嘗試。二蛋白質(zhì)的提取和分別1．蛋白質(zhì)的分別方法(1)凝膠色譜法①概念：是依據(jù)eq\x(\s\up1(01))相對分子質(zhì)量的大小分別蛋白質(zhì)的有效方法。②原理a．凝膠eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(形態(tài)：\x(\s\up1(02))微小的多孔球體,組成：大多數(shù)由\x(\s\up1(03))多糖類化合物構(gòu)成,結(jié)構(gòu)：內(nèi)部有很多貫穿的通道))b．分別項(xiàng)目內(nèi)容蛋白質(zhì)類型進(jìn)入凝膠內(nèi)部的程度路程移動速度相對分子質(zhì)量較小簡潔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eq\x(\s\up1(04))帶電粒子在電場的作用下發(fā)生遷移的過程。②原理：在肯定的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eq\x(\s\up1(05))相反的電極移動。③作用過程eq\a\vs4\al\co1(各種,分子)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(帶電性質(zhì)差異,分子本身大小不同,分子本身形態(tài)不同))eq\o(→,\s\up7(產(chǎn)生))eq\x(\a\al(不同的遷,移速度))eq\o(→,\s\up7(實(shí)現(xiàn)))eq\x(\a\al(各種分子,的分別))④方法：常用的電泳方法有eq\x(\s\up1(06))瓊脂糖凝膠電泳和eq\x(\s\up1(07))聚丙烯酰胺凝膠電泳。測定蛋白質(zhì)分子量時(shí)通常運(yùn)用eq\x(\s\up1(08))SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳。2．血紅蛋白提取和分別試驗(yàn)操作程序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)間特別重要。洗滌次數(shù)過少，無法除去eq\x(\s\up1(14))血漿蛋白；離心速度過高和時(shí)間過長會使eq\x(\s\up1(15))白細(xì)胞等一同沉淀，達(dá)不到分別的效果。(2)色譜柱填料的處理商品凝膠是干燥的顆粒，運(yùn)用前需干脆放在eq\x(\s\up1(16))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eq\x(\s\up1(17))沸水浴加熱，漸漸升溫至接近沸騰，通常只需1～2h。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eq\x(\s\up1(18))微生物，解除膠粒內(nèi)的eq\x(\s\up1(19))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eq\x(\s\up1(20))緊密，以降低eq\x(\s\up1(21))凝膠顆粒之間的空隙。在裝填凝膠柱時(shí)，不得有eq\x(\s\up1(22))氣泡存在。氣泡會攪亂eq\x(\s\up1(23))洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序，降低分別效果。在凝膠色譜操作過程中，不能發(fā)生eq\x(\s\up1(24))洗脫液流干，露出eq\x(\s\up1(25))凝膠顆粒的現(xiàn)象。一旦發(fā)生這種狀況，凝膠色譜柱須要重新裝填。(4)蛋白質(zhì)的分別在蛋白質(zhì)分別過程中，細(xì)致視察紅色區(qū)帶在洗脫過程中的移動狀況。假如紅色區(qū)帶勻稱一樣地移動，說明色譜柱制作勝利。考點(diǎn)題型突破考點(diǎn)1酶的應(yīng)用題型一果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用的試驗(yàn)分析1．(2024·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)行三組試驗(yàn)，各組試驗(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。這一試驗(yàn)的目的是__________________。(2)現(xiàn)有一種新分別出來的果膠酶，為探究其最適溫度，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下試驗(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℃(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、D4個(gè)試驗(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試驗(yàn)組相同。將5組試管置于相宜溫度下保溫肯定時(shí)間后，測定各組的出汁量。通過A～D組試驗(yàn)可比較不同試驗(yàn)組出汁量的差異。本試驗(yàn)中，若要檢測加入酶的量等于0而其他條件均與試驗(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，其緣由是________________________。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℃(3)本試驗(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)展快速，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意不同人群的需求，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，某生物探討小組為了探究溫度對果膠酶活性的影響，進(jìn)行了如圖所示試驗(yàn)。(1)請將圖中所示的操作進(jìn)行排序：________。(2)比照組與試驗(yàn)組進(jìn)行了相同時(shí)間的試驗(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．pH②圖中的縱坐標(biāo)還可用________來表示。③試驗(yàn)組變更試驗(yàn)條件后重復(fù)做試驗(yàn)，得到曲線乙，兩次試驗(yàn)中蘋果汁的體積的最高點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)是同一位置的緣由是__________________________________________________________。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)如表所示是某試驗(yàn)小組的具體試驗(yàn)結(jié)果：溫度/℃1020304050607080蘋果汁的產(chǎn)量/mL813152515121110依據(jù)上述試驗(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？假如不能，請?jiān)O(shè)計(jì)出進(jìn)一步探究果膠酶的最適溫度的試驗(yàn)方案。答案(1)acdb(2)①D②蘋果汁的澄清度③同一種酶的最適溫度是肯定的，不會因酶的濃度、底物量不同而變更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，以40℃為中心，以更小的溫差(如解析(1)試驗(yàn)依次是打算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)果膠酶的活性受溫度、pH等條件的影響，而與底物的量、酶的濃度和水的加入量沒有關(guān)系；每一種酶都有一個(gè)最適溫度和最適pH，且這兩個(gè)值恒定。衡量試驗(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。為了保證明驗(yàn)在相應(yīng)溫度下進(jìn)行，必需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變更反應(yīng)速率。(3)依據(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，須要以40℃為中心，以更小的溫差(如3．食品種類多，酸堿度范圍廣。某生物愛好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，________________更相宜作為食品添加劑，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：愛好小組分別對酶愛護(hù)劑濃度、提取液pH進(jìn)行了探究試驗(yàn)。結(jié)果顯示，酶愛護(hù)劑濃度在0.02～0.06mol/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，還需對酶愛護(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本試驗(yàn)的課題是________________________________________________________________________。②本試驗(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探究酶愛護(hù)劑的最適濃度和提取液的最適pH②酶愛護(hù)劑的濃度和提取液的pH粗酶制劑的活力解析(1)結(jié)合圖形和文字可知，在題目中已經(jīng)供應(yīng)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)當(dāng)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)試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)明確試驗(yàn)?zāi)康?，這里的試驗(yàn)?zāi)康氖翘骄棵笎圩o(hù)劑的最適濃度和提取液的最適pH，所以我們可以將酶愛護(hù)劑的濃度和提取液的pH作為自變量，因變量為粗酶制劑的活力。1.探究果膠酶的最適用量(1)試驗(yàn)流程(2)試驗(yàn)結(jié)果分析假如隨著酶濃度的增加，過濾到的果汁體積也增加，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變更，說明酶的用量已經(jīng)足夠，這個(gè)值就是酶的最適用量。2．三個(gè)試驗(yàn)的變量分析試驗(yàn)名稱(目的)自變量因變量留意事項(xiàng)探究溫度對果膠酶活性的影響溫度果汁量(澄清度)①底物和酶混合時(shí)的溫度是相同的；②溫度梯度越小，試驗(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pH①溫度應(yīng)為最適溫度；②pH梯度可用NaOH溶液和鹽酸調(diào)整；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制備蘋果泥后快速加熱，使蘋果泥中的果膠酶變性；②溫度、pH應(yīng)為最適且保持不變題型二探究加酶洗衣粉的洗滌效果的試驗(yàn)分析4．(2024·江蘇高考)(多選)下列關(guān)于加酶洗衣粉的敘述，錯誤的是()A．洗衣粉中添加的酶通常是由微生物發(fā)酵生產(chǎn)而來B．洗衣粉中的蛋白酶通常會將添加的其他酶快速分解C．在50℃D．加酶洗衣粉受潮后重新晾干保存，不會影響其中酶的活性答案BCD解析加酶洗衣粉中加入的酶多是微生物發(fā)酵產(chǎn)生的，其本質(zhì)與生物體內(nèi)的酶無明顯差異，A正確；洗衣粉中的蛋白酶通常不會將添加的其他酶快速分解，這是因?yàn)榧用赶匆路壑械拿附?jīng)過了特別的化學(xué)物質(zhì)的包袱，使之與其他成分隔離，這些酶在遇水后，包袱層分解，酶才能發(fā)揮作用，B錯誤；在水溫45～60℃時(shí)，加酶洗衣粉能充分發(fā)揮洗滌作用，因此在50℃5．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組試驗(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，其他試驗(yàn)條件均相同，下表為試驗(yàn)記錄。請回答下列問題。水溫/℃1020304050組別甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血漬時(shí)間/min67668852518336347711126891167清除油漬時(shí)間/min93789587639182468575277769868(1)提高洗衣粉去污實(shí)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)假如甲、乙和丙3組均在水溫為80℃(4)加酶洗衣粉中的酶是用特別的化學(xué)物質(zhì)包袱的，遇水后包袱層很快溶解，釋放出來的酶快速發(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?4)未運(yùn)用酶的固定化技術(shù)，因?yàn)槊肝垂潭ㄔ谳d體上，也不能重復(fù)利用解析(1)由表格數(shù)據(jù)可知，提高洗衣粉去污實(shí)力的方法有加酶和適當(dāng)提高溫度。(2)血漬的主要成分是蛋白質(zhì)，甲組去除血漬所用的時(shí)間相對較短，說明甲組洗衣粉中加入了蛋白酶；乙組去除血漬和油漬的時(shí)間都相對較短，說明乙組洗衣粉中加入了蛋白酶和脂肪酶。甲、乙組洗滌效果的差異，主要緣由是其中酶種類不同，說明酶具有專一性。(3)酶的作用條件溫柔，高溫(80℃(4)固定化酶是利用物理或化學(xué)的方法將酶固定在某種載體上，可以重復(fù)利用，加酶洗衣粉未運(yùn)用酶的固定化技術(shù)。1.加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法(1)推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，如已消逝、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：試驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的原則是比照原則和單一變量原則，如在探究一般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，其他條件完全一樣；同時(shí)，一般洗衣粉處理污物與加酶洗衣粉處理污物形成比照。(3)變量分析試驗(yàn)自變量因變量無關(guān)變量探究一般洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果洗衣粉的種類(一般和加酶)洗滌效果水的用量，污物的量，試驗(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2.運(yùn)用加酶洗衣粉要留意的問題(1)對于絲綢等主要成分為蛋白質(zhì)的面料，若運(yùn)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)運(yùn)用加酶洗衣粉要留意洗滌用水的溫度。堿性蛋白酶在35～50℃的范圍內(nèi)活性最高，在低溫或60(3)衣服的洗滌，不僅要考慮洗滌效果，還要考慮衣物的承受實(shí)力、洗滌成本等因素。(4)人體皮膚細(xì)胞有蛋白質(zhì)，運(yùn)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，有肯定的壽命，不能放置太久。題型三固定化酶和固定化細(xì)胞的比較6．下列關(guān)于制備固定化酵母細(xì)胞的操作，正確的是()A．制備好海藻酸鈉溶液后，要馬上將其與酵母細(xì)胞混合以防凝固B．制備固定化酵母細(xì)胞的過程中需用到注射器C．以恒定的速度把混合液注射到CaSO4溶液中D．凝膠珠在CaCl2溶液中應(yīng)浸泡10min左右答案B解析應(yīng)將海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入已活化的酵母細(xì)胞，否則會把酵母細(xì)胞殺死，A錯誤；應(yīng)以恒定的速度把混合液滴加到CaCl2溶液中，而不是CaSO4溶液中，C錯誤；凝膠珠在CaCl2溶液中應(yīng)浸泡30min左右，D錯誤。7．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)更適合采納包埋法C．與固定化酶技術(shù)相比，固定化細(xì)胞制備的成本低，操作更簡潔D．凝膠包埋常用的凝膠種類有瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、明膠和聚丙烯酰胺等答案B解析一般來說，酶更適合采納化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化，而細(xì)胞多采納包埋法固定化，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，而體積小的酶簡潔從包埋材料中漏出，B錯誤。8．(2024·江蘇高考)為了探究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)行試驗(yàn)，流程及結(jié)果如下。請回答下列問題：eq\x(\a\al(制備固定化綠,球藻凝膠球))→eq\x(\a\al(清洗,2～3次))→eq\x(\a\al(培育液,中培育))eq\o(→,\s\up7(取適量凝膠球))eq\x(\a\al(檸檬酸鈉溶液溶解,凝膠球，測定藻數(shù)量))(1)試驗(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，宜采納________洗滌。圖1中1.0%海藻酸鈉組培育24h后，移去凝膠球，溶液呈綠色，緣由是____________________。(3)為探究固定化藻對含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＋濃度下降的緣由是____________。結(jié)合圖1和圖2分析，固定化藻的試驗(yàn)組24～48h間Zn2＋濃度下降速度較快的主要緣由是________________；72～96h間Zn2＋濃度下降速度較慢的緣由有____________________________________________。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)培育液(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)速度減慢解析(1)海藻酸鈉在固定化綠球藻的過程中作為包埋劑。CaCl2可與海藻酸鈉反應(yīng)，促使海藻酸鈉形成凝膠球。(2)利用培育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，緣由是制備凝膠球時(shí)，運(yùn)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，故探究固定化藻對含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，固定化藻的試驗(yàn)組24～48h間綠球藻數(shù)量增加快，而72～96h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緣由。干脆運(yùn)用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的比較干脆運(yùn)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、物理吸附法包埋法是否須要養(yǎng)分物質(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)境條件特別敏感，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)物分別；②可以重復(fù)利用成本低、操作簡潔考點(diǎn)2蛋白質(zhì)的提取和分別題型蛋白質(zhì)的提取和分別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)量狀況如圖所示，下列有關(guān)蛋白質(zhì)分別的敘述正確的是()A．若將樣品以2000r/min的速度離心10min，分子戊存在于沉淀中，則分子甲也存在于沉淀中B．若用凝膠色譜柱分別樣品中的蛋白質(zhì)，則分子甲移動速度最快C．將樣品裝入透析袋中透析12h，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別樣品中的蛋白質(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，分子甲不肯定存在于沉淀中，A錯誤；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，移動速度最慢，B錯誤；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)，則分子丙也肯定保留在袋內(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錯誤。2．凝膠色譜技術(shù)是一種快速而又簡潔的分別技術(shù)，對高分子物質(zhì)有很好的分別效果，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)試驗(yàn)探討，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____________，緣由是________________________________________________________________________。(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，緣由是________________________________________________________________________。(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SephadexG－75，則“G”表示____________________，75表示______________________。答案(1)aa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，降低分別效果(4)相同保持穩(wěn)定(5)凝膠的交聯(lián)程度，膨脹程度及分別范圍凝膠得水值，即每克凝膠膨脹時(shí)吸水7.5g解析(1)用凝膠色譜技術(shù)分別各種不同蛋白質(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。(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)可由尼龍網(wǎng)和尼龍紗替代。(3)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。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，降低分別效果。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)生上述兩種狀況，凝膠色譜柱須要重新裝填。(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)行試驗(yàn)，來提取和分別血紅蛋白。請回答下列有關(guān)問題：(1)血紅蛋白的提取和分別一般可分為四步：________、粗分別、________和________。(2)試驗(yàn)前取簇新的血液，要切記在采血容器中預(yù)先加入檸檬酸鈉，取血回來，立刻進(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、________、分別血紅蛋白溶液。(3)收集的血紅蛋白溶液要進(jìn)行粗分別，其方法是______________。(4)然后通過________法將樣品純化，樣品純化的目的是____________________。最終經(jīng)____________________進(jìn)行純度鑒定。(5)電泳利用了待分別樣品中各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子的________、形態(tài)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別。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)大小解析(1)血紅蛋白提取和分別一般分為四步：樣品處理、粗分別、純化和純度鑒定。(2)①實(shí)行血液時(shí)要在采血容器中預(yù)先加入檸檬酸鈉，以防止血液凝固。②樣品處理包括紅細(xì)胞的洗滌、血紅蛋白的釋放、分別血紅蛋白溶液。(3)將收集的血紅蛋白溶液在透析袋中透析進(jìn)行樣品的粗分別。(4)通過凝膠色譜法將樣品純化，純化的目的是去除大分子雜質(zhì)蛋白，最終經(jīng)SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)行純度鑒定。(5)電泳利用了待分別樣品中各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子的大小、形態(tài)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別。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潔，電泳速度快，樣品不需處理，電泳圖譜清楚，辨別率高，重復(fù)性好；SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳消退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。方向真題體驗(yàn)1．(2024·江蘇高考)下列關(guān)于酵母細(xì)胞固定化試驗(yàn)的敘述，正確的是()A．用溫水使海藻酸鈉快速溶解，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溶液濃度要相宜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亮狀，并具有肯定的彈性答案D解析在酵母細(xì)胞固定化試驗(yàn)中，應(yīng)當(dāng)用小火、間斷加熱的方式使海藻酸鈉緩慢溶解，A錯誤；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