酶的应用考点突破
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生物选修1中“酶的应用”专题的考点是酶在洗涤方面的应用，包括课题研究，探究洗衣粉中酶制剂在洗涤中的作用；制备和应用固相化酶，包括边做边学酶母细胞的固定化技术。该专题是近几年高考的高频考点，下面就此专题考点配合典例进行归纳、分析，以供复习参考。
■ 一、 酶在洗涤方面的应用
加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，常用的酶制剂有四类：蛋白质酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。其中，常用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将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解成小分子物质。根据酶加入种类的数量，加酶洗衣粉可分为单一加酶洗衣粉和复合加酶洗衣粉。
■ 例1 下列关于加酶洗衣粉说法不正确的是（ ）
A. 加酶洗衣粉的效果总比普通洗衣粉的效果好
B. 加酶洗衣粉效果的好坏受很多因素影响
C. 加酶洗衣粉中目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶
D. 加酶洗衣粉比普通洗衣粉更有利于环保
■ 解析 加酶洗衣粉与普通洗衣粉相比，虽然表面活性剂和三聚磷酸钠的含量较少，但添加了一定量的酶制剂。在酶的作用下，构成污渍的一些生物大分子被分解为可溶性的小分子，使污迹容易从衣物上脱落。但是，由于酶具有专一性，只有洗衣粉中的酶与污渍相对应时，其优势才能发挥出来。如果不对应，加酶洗衣粉的洗涤效果可能并不如普通洗衣粉。
■ 答案 A
■ 二、 探究洗衣粉中的酶制剂在洗涤中的作用
1. 判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法
洗涤后，比较污物的残留状况，如是否消失、颜色变化、面积等。
2. 加酶洗衣粉洗涤效果的探究方法
实验设计要遵循对照原则和单一变量原则。在此探究中，以控制洗衣粉的种类为变量，其他条件完全一致。如：以各种单一加酶洗衣粉、复合加酶洗衣粉和普通洗衣粉为变量来探究洗衣粉的洗涤效果有何不同，普通洗衣粉与加酶洗衣粉处理污物形成对照实验。
3. 变量的分析和控制
影响加酶洗衣粉洗涤效果因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的质地、衣物大小、浸泡时间、洗涤的方式和洗涤的时间等。在选择适宜的变量作为探究课题时，应注意切合实际，如选择水温时，可选择一年中四季的实际常温5℃、15℃、25℃和35℃进行实验。
4. 使用加酶洗衣粉时注意事项
（1） 碱性蛋白酶能使蛋白质水解，羊毛、蚕丝等蛋白类纤维不能用加酶洗衣粉来洗涤。
（2） 注意洗涤时水的温度，碱性蛋白酶在35℃或50℃时活性最强，在低温或70℃以上就会失效。
（3） 碱性蛋白酶洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质，应避免与这类洗衣粉长时间接触。
（4） 长期存放会导致酶活力损失。
5. 探究加酶洗衣粉最适温度时，温度梯度可设置为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃，若测出40℃时洗涤效果较好，应设置温度梯度更细的实验组，直至测出具体最适温度。
■ 例2 某兴趣小组准备开展“不同种类的加酶洗衣粉对同一污物的洗涤效果”的活动。下列说法不正确的是（ ）
A. 该实验的原理是酶的专一性
B. 自变量是不同种类的加酶洗衣粉
C. 水质、水量、pH均可看做无关变量
D. 洗涤过程中水温只要保持相同即可
■ 解析 对于无关变量应该控制相同并且适宜，所以洗涤过程中，水温要保持相同且适宜，还要保持其他无关变量均相同。
■ 答案 D
■ 三、 固定化酶应用
对固定化酶在生产中的应用主要是通过高果糖浆生产实例来了解的。能将葡萄糖转化为果糖的酶是葡萄糖异构酶。使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，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的小孔，而反应溶液却可以自由出入。葡萄糖溶液在流经反应柱时，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化为果糖，实现了酶的连续使用，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。
■ 例3 下列关于固定化酶技术说法中，正确的是（ ）
A. 固定化酶技术就是固定反应物，将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术
B. 固定化酶的优势在于催化一系列的酶促反应
C. 固定化酶中的酶无法重复利用
D. 固定化酶是将酶固定在一定空间的技术
■ 解析 固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内，将酶固定在不溶于水的载体上，使酶与反应物接触，又能与产物分离，还可以使酶重复利用，这样既可以降低生产成本，提高产品的质量，还可以减少对环境的污染。由于固定化酶只能固定一种酶，不可能催化一系列的酶促反应。
■ 答案 D
■ 四、 固定化细胞技术
1. 酶和细胞的固定方法
一般来说，固定酶更适合采用化学结合和物理吸附法，通常使用的方法为交联法、吸附法、包埋法；而固定细胞多采用包埋法固定。原因是细胞体积大，酶分子很小，体积大的细胞难以吸附或结合，体积小的酶分子容易从包埋材料中漏出。固定化细胞使用的都是活细胞，在应用时要注意为其提供适宜的生存条件。固定化细胞由于保证了细胞的完整性，因而酶的环境改变小，所以对酶活性影响较小。
2. 固定化酶与固定化细胞比较（见下表）
3. 制备固定化酵母细胞应注意的问题
（1） 酵母细胞活化时间1 h左右，活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时体积会变大。
（2） 加热使海藻酸钠溶化，用小火或间断加热，若海藻酸钠浓度过高，很难形成凝胶珠，若浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目少，影响实验效果。
（3） 刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。
（4） 检查凝胶珠制作成功的方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，若凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠制作成功；二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠容易弹起，也表明凝胶珠制作成功。
■ 例4 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述中，正确的是（ ）
A. 固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显
B. 固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧
C. 利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，需提供适宜的营养条件
D. 利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只作为反应物
■ 解析 固定化酶的使用要控制好pH、温度，但与氧气无关。固定化酶的使用不需要适宜的营养条件，葡萄糖在固定化酵母细胞发酵中不仅作为底物，还可以为酵母细胞提供营养和能量。
■ 答案 A
■ 巩固训练
1. 用加酶洗衣粉洗涤衣物时，下列说法正确的是（ ）
A. 可用加酶洗衣粉洗涤毛料衣服
B. 一般先用热水浸开，然后调至适宜温度
C. 水温太低使洗衣粉中的酶丧失活性后不能再恢复
D. 使用添加了碱性蛋白酶的洗衣粉洗衣服后，应立即冲洗双手
2. 有人设计探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并优于普通洗衣粉的实验。实验分为两组：一组衣物用加酶洗衣粉洗涤；另一组衣物用普通洗衣粉洗涤。该实验设计缺少
（ ）
A. 用加酶洗衣粉洗涤和用适量普通洗衣粉洗涤的对照
B. 既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照
C. 用普通洗衣粉洗涤和用少量加酶洗衣粉洗涤的对照
D. 用少量普通洗衣粉洗涤和用大量加酶洗衣粉洗涤的对照
3. 科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定酯酶，以研究固定化酶的相关性质和最佳固定条件。酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量。下图甲、乙、丙为部分研究成果。下列有关叙述中，不正确的是（ ）
A. 由甲图可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强
B. 由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好
C. 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
D. 固定化酶的酶活力较高，主要原因是增加了酶与底物的接触面积
4. 下列制备固定化酵母细胞的正确步骤是（ ）
① 配制CaCl2溶液
② 配制海藻酸钠溶液
③ 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
④ 酵母细胞活化
⑤ 固定化酵母细胞
A. ①②③④⑤ B. ④①③②⑤
C. ④⑤②①③ D. ④①②③⑤
5. 加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。请回答下列问题
（1） 为了探究某加酶洗衣粉中碱性蛋白酶含量与洗涤效果关系，某同学通过实验获得如下图所示的结果。由图可知，加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量是_______%，本实验的自变量是______________。
（2） 下表是围绕加酶洗衣粉的一项研究结果：
从上述实验结果可以得出的结论有
① ______________________________；
② ______________________________。
（3） 在使用加酶洗衣粉过程中，对于特别脏的衣服、较大的洗衣量，写出两项提高洗涤效果的措施。
① ______________________________；
② ______________________________。
6. 某生物兴趣小组进行了固定化酵母细胞的实验研究，请根据他们的研究内容回答问题：
（1） 在制备固定化酵母细胞过程中，溶化好的海藻酸钠溶液要冷却到室温，才能加入已活化的酵母细胞，原因是____________。
（2） 影响实验成败的关键步骤是______
____________________。
（3） 如果海藻酸钠浓度过低，则形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目___________。
（4） 观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明____________________，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明_____________。
（5） 该实验中，CaCl2溶液的作用是_____________。
（6） 为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可反复运用，实验过程一定要在_______条件下进行。
■ 答案
1. D 2. B 3. D 4. D
5. （1） 0.6 碱性蛋白酶
（2） ① 在相同温度条件下，加酶洗衣粉的去污力比普通洗衣粉高
② 使用加酶洗衣粉时的适宜温度为40~50℃
（3） ① 用温水浸泡延长浸泡时间
② 增加洗衣粉的用量等
6. （1） 防止酵母细胞在高温下死亡
（2） 配制海藻酸钠溶液
（3） 较少
（4） 海藻酸钠浓度偏低 海藻酸钠浓度偏高
（5） 使胶体聚沉
（6） 无菌