最重要的生物催化剂

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本专题的内容与必修1的相关知识联系密切，如影响酶活性的因素、有关酶实验的研究方法等，所以在高考中本专题的考题多与必修的一些相关知识结合起来进行考查，备考时可以根据该命题特点将必修和选修知识结合起来进行复习。

知识必备

一、酶的研究与应用

1.果胶酶与纤维素酶的比较

2.探究影响果胶酶活性的因素

（1）实验原则：对照原则、单一变量原则，严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。

（2）实验原理：果胶酶活性受温度、pH和酶活性抑制剂的影响。在最适温度和pH时，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。

（3）设计实验：探究最适温度时，pH为不变量，最好是最适pH；探究最适pH时，温度为不变量，最好是最适温度。

3.探究果胶酶的用量

（1）本实验中要严格控制温度、pH、反应时间和底物用量等无关变量对实验的影响。

（2）实验设计：探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH等最适宜条件下测出来的。

（3）实验分析。

①如果随着酶浓度的增加，过滤得到的果汁体积也增加，说明酶量不足。

②当酶浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值即为酶的最适用量。

4.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，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。

（2）实验变量。

①自变量：酶的种类。

②无关变量：其他条件（如温度、pH等）相同且适宜。根据单一变量原则和等量原则可知，自来水的量、加入物质及水温等应保持一致。

【特别警示】

（1）在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，确保实验结果的可靠性。

（2）同等条件下的酶促反应速率的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速率仍然是两个完全不同的概念，其影响因素也不完全相同，如酶的浓度、反应物的浓度可以影响酶促反应速率，但不能影响酶的活性。

二、固定化酶与固定化细胞技术

1.固定化酶和固定化细胞技术

（1）将酶或细胞固定化的方法。

【特别警示】

固定化实验中的易错点总结：

（1）海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响：①浓度过高，将很难形成凝胶珠；②浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。

（2）海藻酸钠溶液配制注意事项：①海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊；②将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞；③固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。

A.果酒和果汁的制备所用的微生物是酵母菌，醋酸的制备所用的微生物是醋酸菌

B.制备酒精和制备醋酸都需要持续通气和排气

C.为了提高酶的利用率和降低成本，可以将果胶酶或酵母菌进行固定

D.和其他酶一样，果胶酶在高温、低温、强酸和强碱等条件下均会失活

【命题分析】本题将必修1的相关内容，以及选修1中的第一专题和第四专题内容结合起来进行考查。考查的重点有三：一是实验材料（包括所用微生物）的选取，二是制备过程中对一些条件的控制，三是酶失活的环境条件。

【解析】制作果汁需要果胶酶，A项错误。制备酒精无须连续通气，但需要排气；制备果醋需要不断通气和排气，B项错误。果胶酶和酵母细胞都可以进行固定（固定化酶和固定化细胞），从而提高利用率并降低成本，C项正确。低温仅降低酶的活性，不能使酶失活，D项错误。

兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。

【命题分析】第（1）小题以酶活力为背景考查曲线识别能力。第（2）小题属于实验题，探究酶保护剂浓度和提取液pH的最佳组合。

【解析】（1）题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱度适应范围，由图可知，木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化，所以可以选作食品添加剂。酶的活力可用单位时间内、单位体积中底物的减少量（或产物的增加量）来表示。（2）由题中信息可知酶保护剂的适宜浓度范围和提取液pH的适宜范围，故实验的自变量是酶保护剂的浓度和提取液的pH，需在适宜范围内确定较小的梯度进行实验。实验结果记录表要包含酶保护剂的浓度和提取液的pH以及底物的减少量（或产物的产生量）。

【命题分析】本题考查的重点有二：一是固定酵母细胞的操作过程中的一些细节问题，如配制海藻酸钠溶液的加热方法、凝胶珠的制备成功与否的判断；二是结合表格中的实验结果进行分析，考查实验分析能力。尤其是第一点，是该部分内容考查的热点。

【解析】（1）③海藻酸钠的溶化应用小火或间断加热，至完全溶化。④海藻酸钠溶化后要冷却至室温再加入已活化的酵母细胞，否则高温会杀死酵母细胞。（2）刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右，目的是让凝胶珠形成稳定的结构。（3）凝胶珠颜色过浅，呈白色，说明海藻酸钠浓度过低。（4）从表中可以看出，随X溶液浓度的增加，酵母颗粒的固定化强度增加，且固定化效果较好的海藻酸钠的浓度是2%，X溶液的浓度是4%。

【答案】（1）③海藻酸钠溶化应用小火或间断加热至完全溶化④海藻酸钠溶液应冷却至室温再加入已活化的酵母细胞（2）让凝胶珠形成稳定的结构（3）过低（4）固定化强度2%4%

【当堂训练】