高中生物中图版(2023)生物技术实践第三单元酶的制备及应用 第3章第3节

第三节加酶洗衣粉的洗涤条件一、加酶洗涤剂的优点及酶的种类1．优点高性能、低成本、少能耗，利环保。2．酶的种类(1)碱性蛋白酶：温度范围是35～50_℃，pH范围9～11，原理是分解蛋白质成为肽和氨基酸。(2)纤维素酶：温度范围是50～60_℃，pH范围7～11，主要作用于纤维织物上的微纤维。(3)淀粉酶：温度范围是40～60_℃，pH范围8～10，可将淀粉水解成小分子物质。能用含碱性蛋白酶的洗衣粉洗真丝衣物吗？【提示】不能。真丝衣物主要成分是蛋白质，蛋白酶对其有水解作用。二、酶的特点和影响酶催化效率的因素1．酶的特性酶具有专一性、高效性，酶的活性受温度、pH等因素的影响。2．影响酶催化效率的因素(1)酶的种类和数量。(2)温度。(3)pH。预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3问题4一、加酶洗衣粉的种类及影响洗涤效果的因素1．种类名称所加酶的种类洗涤效果单一加酶洗衣粉只加一种酶对某种污渍效果好复合加酶洗衣粉加入多种酶对各种污渍效果都好2.影响洗涤效果的因素酶制剂的种类，污物的类型，水温、水量、水质，衣物的质料、大小，洗衣粉的用量，浸泡、洗涤时间等。3．使用时的注意事项(1)温度对酶制剂影响较大，温度低酶的活性受到抑制，不能充分发挥作用；温度高酶变性失活，温度以40℃～70(2)酶制剂有极强的选择性，应根据不同的污垢选用不同的酶。(3)加酶洗衣粉不宜长期储存，一般储存期为半年，超过一年酶的活性显著下降。(4)酶在强酸、强碱中活性降低以至失活，所以加酶洗衣粉不能与强酸、强碱同用。(5)蛋白酶、淀粉酶的粉尘有害健康，应将其溶解后使用。增白洗衣粉加入了增白剂，对白色、浅色织物有增白作用，增白剂不会破坏织物上的染料色素，但对黄斑或其他污渍色素没有去除作用，有时反而会使有色污渍更明显。二、探究加酶洗衣粉使用时的最适温度的实验设计1．实验变量温度，其他条件相同且适宜。2．实验原理温度影响酶的活性，从而影响加酶洗衣粉的洗涤效果。3．洗涤效果的判断比较洗涤后污染物的残留情况，如已消失、颜色变浅、面积缩小等。4．材料器具加酶洗衣粉、鸡血、新的白色棉布、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。5．实验准备(1)制取带有污染物的实验用布：将等量的鸡血滴到7块大小相同、质地相同的新布上。(2)称取加酶洗衣粉：用天平准确地称取等量的同种加酶洗衣粉。6．实验步骤(1)配制系列温度梯度水溶液取大烧杯7只，用量筒量取500mL的蒸馏水放入其中。然后将7只烧杯分别放入25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的恒温水浴锅中。(2)将制好的带有污染物的实验用布和称好的洗衣粉分别放入7只烧杯中。(3)用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。(4)经过相同的时间后观察洗涤效果。①当测出40℃②不同种类的加酶洗衣粉的最适温度不同。③当用滴管控制污染物的量相同后，需待污染物干燥后再进行实验。影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素某实验小组用实验探究影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素。实验情况如下表：(1)该实验探究了影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有________和________。(2)分析实验可知酶A是________________，酶B是__________________。(3)若要提高洗衣粉的去污能力，方法有__________和__________________。【审题导析】【精讲精析】实验中的自变量为温度和酶的种类，因此实验探究的影响因素是温度和酶的种类。若要提高去污能力应使用温水和加多种酶的洗衣粉。根据实验数据可以看出酶A对蛋白质有作用，酶B对脂肪有作用。【答案】(1)温度酶的种类(2)蛋白酶脂肪酶(3)使用温水使用复合加酶洗衣粉影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素(1)影响酶活力的因素：温度、pH等。(2)酶的种类及数量。(3)浸泡的时间。1．下图是围绕加酶洗衣粉洗涤效果进行的研究结果。下列有关叙述，不正确的是()A．本研究的自变量有温度和洗衣粉是否加酶B．本研究的因变量可能是污渍残留量C．两类洗衣粉的最佳使用温度都为t1D．温度超过t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活【解析】本题考查探讨加酶洗衣粉的洗涤效果。根据实验目的而人为改变的变量是自变量，随着自变量的变化而变化的变量是因变量。加入的洗衣粉不同，温度不同，都会造成洗涤效果的差异，故A正确。可用污渍的残留量来表示洗涤效果，故B正确。若纵坐标表示污渍残留量，则加酶洗衣粉的最适温度为t1，普通洗衣粉的最佳使用温度为t2，故C错误。温度过高，酶的活性降低甚至失活，故D正确。【答案】C有关加酶洗衣粉的实验设计分析某同学为探讨加酶洗衣粉的洗涤效果，按下表的步骤进行操作：步骤烧杯(1000mL)ⅠⅡⅢⅣ1.注入自来水500mL500mL500mL500mL2.放入含相同油渍、相同大小的白布一件一件一件一件3.控制不同水温10℃10min30℃10min50℃10min70℃10min4.加入等量加酶洗衣粉0.5g0.5g0.5g0.5g5.用玻璃棒搅拌5min5min5min5min6.观察现象(1)步骤3和步骤4顺序能否调换？说明理由。(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号试管加入的洗衣粉、衣服上的油渍及保温时间、搅拌速度和时间均相等，这是为了________________，以便得出科学的结论。(3)综合本题所研究的问题，你认为下列几项中哪些是使用加酶洗衣粉清洗衣物时应该注意的事项()A．用温水来溶化加酶洗衣粉B．用来溶化加酶洗衣粉的清水的pH越接近中性效果越好C．最好先把衣物放在含有加酶洗衣粉的水中浸泡片刻D．加酶洗衣粉一般只适宜用于清洗化纤衣物【审题导析】【精讲精析】(1)步骤3与4不能调换，因为调换后酶会提前分解油渍，使实验不准确。(2)在实验中应保持无关变量不变化，以保证单一变量。(3)使用加酶洗衣粉时应注意温度、pH要适宜，浸泡片刻是为了让酶将污渍分解。可用加酶洗衣粉洗涤的衣物包括化纤、棉纤维衣物等。【答案】(1)不能。因为调换后会使酶在保温前就分解油渍影响实验结果。(2)保证单一变量(3)ABC在进行酶的有关实验时，应注意实验顺序。实验顺序不同直接影响实验结果。如加酶若在保温处理前进行，结果不准确；在做pH影响酶的实验时也应先调节pH，再加酶。2．下列验证某种加酶洗衣粉需要的最适温度的实验，正确的是()A．取一系列不同温度、其他条件相同的水，加入相同的污物及等量加酶洗衣粉，看哪一个温度中去污的效果最好B．在不同温度的水中，加入不等量洗衣粉，看哪种效果好C．将加酶洗衣粉加入30℃水中，发现不如加到45℃水中洗涤效果好，说明D．将加酶洗衣粉与普通洗衣粉分别加入37℃的水中，洗涤同样的污物，发现加酶洗衣粉效果好，说明加酶洗衣粉的最适温度为【解析】该实验的自变量为温度，在对照实验中，除了要观察的变量之外，其他变量都应保持相同，则A正确，B错误。C选项可以说明加酶洗衣粉在45℃时比30℃时洗涤效果好，但不能说明45℃为最适温度，C错误。37℃的水中，加酶洗衣粉比普通洗衣粉洗涤效果好，不能得出加酶洗衣粉的最适温度，则D错误。【答案】A1．对各种污渍要考虑其不同情况选用不同的加酶洗衣粉，主要原因是()A．酶具有多样性 B．酶具有高效性C．酶具有专一性 D．酶易受环境影响【解析】各种污渍的成分不同，因此要选用不同的加酶洗衣粉，主要是由于酶具有专一性。【答案】C2．有工厂利用酶将废弃动、植物油脂与甲醇等反应生产生物柴油，最适用于该过程的酶是()A．胆碱酯酶 B．固醇酯酶C．脂肪酶 D．磷脂酶【解析】由题意可知，利用的是废弃的动、植物油脂(主要成分为脂肪)，因此应使用相应的酶——脂肪酶。【答案】C3．某生物学兴趣小组进行了“加酶洗衣粉最适温度的测定”实验。下表是他们记录的不同温度除去不同污渍所需时间的对照表，请依据表中数据作答。水温/℃冷水20304050607080植物油4839302012111720蓝墨水93868072686781105奶渍48432812641217(1)要达到最佳洗涤效果，使用加酶洗衣粉的最适宜温度范围是___________。(2)在适宜温度范围内，加酶洗衣粉对衣物上的________的洗涤效果最佳，对__________的洗涤效果最差，其原因是______________________________。(3)羊毛、蚕丝等织物________(填“能”或“不能”)用加酶洗衣粉洗涤，因为______________________________________________________________。【解析】考查图表分析能力，由表中数据可知，加酶洗衣粉在50～60℃条件下洗涤效果最好；加酶洗衣粉对奶渍有较强的去污力，说明加酶洗衣粉中有蛋白酶，而羊毛和蚕丝的主要成分是蛋白质，如果使用加酶洗衣粉洗涤，会对衣物造成破坏。【答案】(1)50～60℃(2)奶渍蓝墨水奶渍的主要成分是蛋白质和脂肪，加酶洗衣粉含有蛋白酶和脂肪酶，能使蛋白质和脂肪等有机物水解，而很难使蓝墨水的成分水解(3)不能羊毛、蚕丝等织物的主要成分是蛋白质，加酶洗衣粉中的蛋白酶能使蛋白质水解，从而使织物受到破坏学业达标测评(八)一、选择题1．(2023·江苏高考)下列关于加酶洗衣粉的叙述，正确的是()A．高温易使酶失活，因此冷水洗涤去污效果应该比温水好B．洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进作用C．在pH低于的自来水中，碱性蛋白酶依然能起作用D．洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用【解析】酶具有最适温度，温度升高或降低都会降低酶活性，所以冷水洗涤去污效果一般没有温水好；洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶的活性有一定的抑制作用；酶都有最适pH，低于或高于最适pH，酶活性降低，但仍能发挥催化作用；洗衣粉中的酶是用于除去衣物上的相应污垢，而不是分解溶于水中的污渍。【答案】C2．选择不同种类的加酶洗衣粉时，应注意()A．针对衣物上的污渍选择洗衣粉B．注意衣物的面料成分C．水温要适宜D．以上都是【解析】选择加酶洗衣粉时，应注意所加酶的种类，因为不同的酶分解的底物不同，最适温度也不同。【答案】D3．关于加酶洗衣粉的叙述中，正确的是()A．加酶洗衣粉是指仅加入蛋白酶的洗衣粉B．加酶洗衣粉里的酶制剂对人体有毒害作用C．加酶洗衣粉里的酶制剂会污染环境D．加酶洗衣粉是含有酶制剂的洗衣粉【解析】本题是对加酶洗衣粉基础知识的考查。加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂，如碱性蛋白酶制剂和碱性脂肪酶制剂等。这些酶制剂不仅可以有效地清除衣物上的污渍，而且对人体没有毒害作用，并且这些酶制剂及其分解产物能够被微生物分解，不会污染环境。【答案】D4．生物体内的酶很容易降解、失活。洗衣粉中的酶却能长时间保持活性的原因是()A．生物体内的酶活性受温度影响，洗衣粉中酶不受温度影响B．生物体内的酶是蛋白质，洗衣粉中的酶是RNAC．生物体内的酶是蛋白质，洗衣粉中的酶是无机物D．以上全部不正确【解析】洗衣粉中的酶的催化作用受温度影响，因此用加酶洗衣粉洗涤衣物时，水温要适宜；不论是生物体内的酶还是洗衣粉中的酶，都属于有机物，都是生物催化剂。【答案】D5．下列说法不正确的是()A．加酶洗衣粉中的酶能够长时间保持活性B．加酶洗衣粉能够有效去除油渍、汗渍或血渍C．衣服的洗涤只考虑洗涤效果就可以D．科学探究中研究变量的思路是一致的，只是在不同的问题情境下，具体做法不同【解析】加酶洗衣粉中的酶是通过基因工程产生的，具有较强的耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度的能力。在酶的作用下，能将污渍中的大分子物质分解为可溶性的小分子，因此能有效去除油渍、汗渍或血渍，同时也说明酶具有高效性。衣服的洗涤不能只考虑洗涤效果，还要考虑衣物的承受能力和洗涤成本等。【答案】C6．某种生物活性洗衣粉包装袋上印有以下资料(见框)，下列对资料表明的信息理解错误的是()eq\x(\a\al(成分,·蛋白酶%,·清洁剂15%,用法,·洗涤前先将衣服浸于溶有洗衣粉的水中数小时,·使用温水效果最佳,·切勿用60℃以上的水))①这种洗衣粉较易清除衣服上的蛋清污渍②在60℃③该洗衣粉可洗涤各种污渍的衣料④该蛋白酶能够水解各种蛋白质A．①② B．③④C．①④ D．②③【解析】该洗衣粉包装袋上印有蛋白酶%，说明这种洗衣粉较易清除衣服上的蛋清污渍，但是蛋白酶的种类较多，因此该蛋白酶不可能水解所有的蛋白质。该洗衣粉可洗涤含蛋白质污渍的衣料而不能洗涤各种污渍的衣料。每种蛋白酶的作用都有适宜的温度和pH，洗衣粉用法中提示使用温水效果最佳，若使用60℃以上的热水，则会因温度过高而使蛋白酶活性降低或失去活性。【答案】B7．下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是()A．先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度B．实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度C．相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉D．衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果【解析】由于温度会影响酶的活性，高温会导致加酶洗衣粉中的酶变性失活，A项错误；本实验的目的是探究两种洗衣粉的洗涤效果，所以观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度或达到同样洗涤效果所需时间的长短，B项正确；在适宜的pH下，加酶洗衣粉的洗涤效果高于普通洗衣粉，但pH过高或过低时酶都会变性失活，则两者洗涤效果相似，C项错误；酶具有专一性，加有蛋白酶的洗衣粉不能用于洗涤真丝、羊毛等衣料，适当增加洗衣粉的用量会使洗涤效果增强，D项错误。【答案】B8．某洗衣粉中有一生物活性物质，为验证其性质，进行了下述实验：对实验的有关叙述，不正确的是()A．该实验能证明洗衣粉中加入了蛋白酶B．甲组实验说明有蛋白酶在起作用C．乙组实验说明洗衣粉中的酶受温度影响D．该实验说明此加酶洗衣粉只加了一种酶【解析】此实验只能证明洗衣粉中含有蛋白酶，且其活力受温度影响，不能证明是否还含有其他的酶。【答案】D二、非选择题9．从土壤的嗜碱性短小芽孢杆菌中首先分离选育到一株产生低温型碱性蛋白酶的高产菌株。该菌株具有嗜碱性强、不易染菌、生产性状稳定等特点。该菌产碱性蛋白酶能力强，每毫升发酵活力达9000单位(28℃测定)、5000单位(20℃测定)和18000单位(40℃根据以上材料回答下列问题：(1)从土壤中分离嗜碱性短小芽孢杆菌应用________培养基。(2)为什么该菌株产的碱性蛋白酶在不同温度下活力不同？____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)试分析该产品在常温下对血渍、奶渍等蛋白质污垢有专一性的去污效果的原因。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若要比较添加该蛋白酶的洗衣粉与普通洗衣粉的洗涤效果，应注意控制实验变量，请列举控制无关变量的措施(至少三条)：①____________；②____________；③______________。(5)在日常生活中使用洗衣粉时，有人先用沸水