2023年老高考生物一轮复习第35讲　酶的研究与应用

2023

/

\，01＼强基础增分策眉

内

容

\O2)增素能精准突破

索

弓

/,03;悟考情演练真题

知考向明考情提素养重考能

1．理解酶的活力与其空间结构的关系，

运用比较法理解

以及影响酶活力的因素

全国卷科学记忆固定化酶和

2．理解酶活力测定的一般原理和方法

内容要求思维固定化细胞的内

3．关注酶在食品加工业及洗涤方面的

合六

应用

探究影响果胶酶

近五年全科学

2021全国甲(37)、2020全国II(37)活性的因素；制备

国卷考情探究

和应用固定化酶

／罹基福增分策眉／

一、酶在果汁生产中的应用

1果胶酶在果汁生产中的作用

(1)果胶

作用）－植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一；

在果汁加工中，会影响出汁率并使果汁浑浊

由半乳糖醉酸聚合而成的一种高分子化合物

不溶于水

(2)果胶酶

是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳

糖醋酸酶、果胶分解酶和果胶酷酶等

果胶覂腔巴可溶性半乳糖醒酸

(3)酶的活性及其影响因素

含义：指酶催化一定化学反应的能力

反应物的减少量或产物的增加量

＠影响酶活性的因素通常有温度、pH和酶的抑制剂等。

2探究影响果胶酶活性的因素（温度或pH)的实验

(1)实验原则：遵循单一变量原则、对照原则，严格控制无关变量，尽量减少无关变

对实验结果的影响。量

(2)实验原理：果胶酶的活性受温度、pH和酶抑制剂的影响，在最适温度或pH下，

活性最高。，、，、果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶活性的大小呈

正相关。搅拌器搅拌均分装入

制成苹果泥声5支试管—设置一系列具有一定梯

一度的pH或温度环境，分

等量果胶酶一分别装入—别处理苹果泥和果胶酶

水溶液5支试管

过滤果汁，用量将果胶酶加入相

--卜<-

筒测晕果汁的量恒温保持同温度（或pH)的

IOmin

并记录苹果泥中

(3)分析：该实验的自变噩是温度或pH，因变噩是酶的活性，检测因

变量是通过测定果汁的体积或比较果汁的澄清度来实现的。

3探究果胶酶的最适用量

配制不同浓度的果胶酶溶液制备苹果泥

37°C恒温水浴

将果胶酶溶液与苹果泥混合

37°C恒温水浴中反应20mi辽E右

过滤果汁，测量果汁量并记录

旁栏边角

（选修1P44“旁栏思考”)在探究温度或pH对酶活性的影响时，是否需要设置

对照？如果需要，是如何设置的？

提示需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可

以作为对照，这种对照称为相互对照。

易错辨析

(1)果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖，使浑浊的果汁变澄清。

(X)

果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖醒酸，使浑浊的果汁变澄清。

(2)果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物。(X)

果胶是由半乳糖醉酸聚合而成的一种高分子化合物。

(3)果胶酶就是果胶分解酶的简称。(X)

果胶酶是分解果胶的一类酶的总称。

二、加酶洗衣粉在洗涤中的作用

1加酶洗衣粉：指含酶制剂的洗衣粉。

2酶制剂的种类与洗涤原理

广一一一一一勹r一，～:~~-气一一一，

；洗涤原理：___,.._,-••,_____...

l洗涤实例！

千．,,...卢一一，．气一,...,咖岫尸一---

蛋白质血渍、奶渍及各

三+弓种食品类的蛋白

＼分子质污垢

脂肪

食品的油渍、人

脂肪酶一体的皮脂、口红

甘油＋脂肪酸

I-IIII洗涤实例

：洗涤原理：__________

淀粉面条、饼干等留

淀粉酶-－在衣物上的污垢

麦芽糖、葡萄糖

将纤维素最终分解为葡萄糖，

洗涤含棉织物时

除去纤维上的微毛和小绒球，

具有若干有益的

纤维卜使纤维的结构变得蓬松从而-

素酶性能，如增自、

使渗入到纤维深处的尘土和

增艳、去污垢等

污垢能够与洗衣粉充分接触，

达到更好的去污效果

3对加酶洗衣粉洗涤效果的探究方法

(1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法可在洗涤后比较污物的残留状况如

已消失、颜色变浅、面积缩小等。

(2)加酶洗衣粉洗涤效果的探究方法

实验设计应遵循单一变晕原则，需有效地控制其他变晕（如水质、水温、布

料质地、污渍类型、污染程度、洗涤方法和力度等），具体实验的实验变量

如下表。

项目原理自变量因变量

加酶洗衣粉与普通洗加酶洗衣粉中含有酶

酶的有无

衣粉洗涤效果的比较制剂洗涤效

低温使酶活性受抑制，果（单位

温度对加酶洗衣粉洗高温使酶失活，均使时间内

温度

涤效果的影响加酶洗衣粉的优势不污渍去

能充分发挥除快慢

不同种类的加酶洗衣酶的催化作用具有专加酶洗衣粉中酶等）

粉洗涤效果的比较一性的种类

旁栏边角

（选修1P48`练习＇2”)某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，你认为他这样做合适吗？为什么？

提示不合适。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋

白酶分解，损坏衣物。

易错辨析

(1)高温易使酶失活，因此冷水洗涤去污效果应该比温水好。(X)

酶有最适温度，加酶洗衣粉中的酶在温水中更能充分发挥洗涤效果。

(2)洗衣粉中的表面活性剂对碱性蛋臼酶活性有一定的促进作用。(X)

洗衣粉中的表面活性剂能影响碱性蛋臼酶的活性，会使酶失活。

(3)在pH低千7.0的自来水中，碱性蛋臼酶依然能起作用。(✓)

(4)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。(X)

加酶洗衣粉中的酶主要通过分解衣物上的污渍发挥作用。

(5)酶制剂中的酶，指的都是单一酶。(X)

酶制剂中的蛋臼酶、淀粉酶等并非是单一酶，而是复合酶，如蛋臼酶制剂实

际包括蛋白酶和某些肤酶，可将蛋白质水解成小分子肤和氨基酸。

(6)加酶洗衣粉应用温水来进行清洗衣物。(V)

(7)用加酶洗衣粉后，应再用清水彻底清洗双手。(V)

三、固定化酶和固定化细胞

1固定化酶和固定化细胞

(1)固定化酶

叩形成将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成

为不溶千水而又有酶活性的制剂。

＠特性：与游离酶相比较，稳定性好，与底物和产物容易分离易千控

制，能反复多次使用；便千运输和贮存，有利千自动化生产。

(2)固定化细胞：是指固定在一定空间范围内的、能够进行生命活动并且

可以反复使用的活细胞，又叫做固定化活细胞或固定化增殖细胞。

(3)固定方法及适用对象

化学结合法包埋法包埋法

二物理吸附法'

将酶相互将酶吸附在将酶包埋在将酶包埋千

连接起来载体表面上细微网格里微球体中

一般来讲，酶更适合用化学结合法和物理吸附法固定化，而细胞多

采用包埋法固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而

个小的酶则易从包埋材料中漏出。

2固定化酵母细胞的实验流程

lg干酵母＋10mL蒸熘水一50mL烧杯中，

声的活化混合均匀，放置lh左右，使其活化

无水

配制CaCl2CaC120.83g+150mL蒸熘水_.200mL

溶液烧杯中

0.7g海藻酸钠＋lOmL水--..50mL烧杯中一

配制迤蓬

小火或间断

酸钠溶液加热，完全溶化-用蒸熘水定

容至lOmL

溶化好的海藻酸钠冷却至室温后，再

加入已活化的酵母细胞，充分搅拌使

其混合均匀，然后转移至注射器中

以恒定的速度缓慢地将注射器中的

溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，形

成凝胶珠，使其在CaCI2溶液中浸泡约

30min

将固定好的酵母细胞~胶珠）用生己对I

冲洗

洗2~3次，除去表面的CaCli溶掖

将150叫质量分数为1忱的葡萄糖溶浓

[发酵转移至200mL的锥形瓶中，加入固定

好的酵母细胞，置千25OC下发酵24h

旁栏边角

1.（选修lP50“旁栏思考”)为什么要对酵母细胞进行活化？

提示在缺水状态下，微生物处于休眠状态。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。

2.（选修lP51“结果分析与评价”)如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其原

因可能是什么？

提示海藻酸钠溶液浓度过高（或针简口离液面过近，高度不够）。

易错辨析

(1)一般来说酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化。(J)

(2)如果希望反复使用固定化酵母细胞就需要避免其他微生物的污染。

(J)

(3)细胞的固定化操作中用到的CaC12溶液及注射器无需进行严格灭菌，只

做一般消毒即可。(X)

细胞的固定化要在严格无菌条件下进行，对制备的海藻酸钠溶液、CaC12

溶液以及注射器等器材进行严格灭菌。

(4)海藻酸钠溶液浓度过低，很难形成凝胶珠；浓度过高凝胶珠包埋的细胞

数量少。(X)

海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；浓度过低，凝胶珠所包埋的酵

母细胞数量少。

长句应答

加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一个环节，应如何操作？

提示溶化海藻酸钠时采用小火间断加热法，防止海藻酸钠发生焦糊。

／增素倘精准突破／

r能力解读4`

原理曰酶活力及测定曰特点

酶制剂的种类

酶的尸望寸加酶洗:::及作用

应用衣粉III探究加酶洗衣

实1例1粉的洗涤效果

探究影响果胶

果胶酶的作用曰果胶酶曰

酶活性的因索

.

r命题解读』｀

酶活力及其测定方法

lll"'lll”“”“',,"'lll,,"'ll”“'l,"'H•l'”“',lll'”“'lll”',J

关注老教材三果胶酶的作用及影响果胶酶活性因素的

高频考向探究

加酶洗衣粉洗涤效果探究

强化影响果胶酶活性因素的探究及实验

链接新高考Ir+1方案设计

衍生考向IW关注加酶洗衣粉使用与环境污染

.

角度一、果胶酶应用及相关探究

考向探究

考向1果胶酶在果汁生产中的应用及探究

1.(2020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，包括多聚半乳糖醉酸酶、

（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，某同学拟在果泥用晕、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02,02的作用

是。制作果醋需要醋酸菌，醋酸

菌属千（填“好氧”或＇厌氧”)细菌。

.

答案(1)果胶分解酶、果胶酷酶细胞壁(2)温度对果胶酶的活性有影

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，

使酵母菌大晕繁殖好氧

.

考向2果胶酶特性探究

2我国水果生产发展迅速，由于收获的季节性强易造成积压，腐烂变质，为了解

决上述问题且满足不同人群的需求，可以加工制作果汁、果酒、果醋等。

在果汁生产中用到果胶酶，某课题研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行

了如下实验。

(1)实验方法芒廿八召｀下图所示廿勺顺序进41一丁操作

、

。

温度计苹果泥

--lHJI-----

\_卫骂:厂巨五

b

a.cd

(2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如下图所示。

心图中自变量是温度，除此之外还可用表示。

A酶的浓度昙

B苹果泥的量皇／了--－户~-·•·--..`～`｀

联--...-...-4..

c

．水的加入量掛卢-，，

D.pHo15202530354045温度／0c

＠图中的纵坐标还可用来表示。

＠实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙，苹果汁的澄清度最

高点对应的横坐标是同一位置的原因是。

＠实验步骤中，在果胶酶和苹果泥混合前，将二者分装在不同试管中并进行

恒温处理的目的是.

答案(2)也D＠苹果汁的体积＠同一种酶的最适温度是一定的，不会

因酶的浓度、底物量不同而改变＠保证底物和酶在混合时的温度是相

同的

.

方法突破

果胶酶在果汁生产中作用的相关实验分析

实验

pH对果胶酶活性的探究果胶酶的最适用量

名称探究温度对果胶酶活探究

性的影响影响

目的）

百尔亘文里温度pH果胶酶的用虽

因变呈果汁的体积（澄清度）

pH、果泥的用量、果温度、果泥的用量、果温度、pH、果泥的用晕

无关

亦亘胶酶的浓度和用、量、、胶酶的浓度和用量、水水浴时间和过滤时间等

文里水浴时间和过滤时间浴时间和过滤时间等

等

.

实验1

探究温度对果胶酶活探究pH对果胶酶活性的

1名称I凇究果胶酶的最适用量

性的影响影响

K目的）1

心底物和酶在混合时1

团温度应为最适温度；＠厄）制备苹果泥后迅速加

的温度是相同的；＠苹

注意pH梯度可用NaOH溶液热，使苹果泥中的果胶酶

果泥和果胶酶用量在

事项和盐酸调节；＠用玻璃棒变性；＠温度、pH应为

各个试管中应相同；@I

搅拌使反应充分进行最适且保持不变

pH应为最适pH

.

角度二、加酶洗衣粉在洗涤中的应用及探究

考向探究

1.(2021全国甲）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。

、一王主

户丐．，贝加酶洗衣粉A加酶洗衣粉B加酶洗衣粉C无酶洗衣粉（对照）

血渍++++++++

油渍++++++++

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)表中不宜用千洗涤蚕丝织物的洗衣粉有,

原因是

(3)相对千无酶洗衣粉加酶洗衣粉去渍效果好的原因

是

(4)关千酶的应用，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千高果糖浆生产。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）。

.

答案(1)蛋臼酶脂肪酶蛋臼酶和脂肪酶(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

物理或化学的方法将酶固定在一定空间内的技术固定化酶能够反复利

用，从而能降低生产成本

.

2加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。回答下列问题。

(1)由下图推知，该实验的目的

是。50°C时加酶洗

衣粉中碱性蛋臼酶的最适含量约为％。

去污力／％

70

6050°C

5040°c

40

30

20

00.20.40(60“81.0

碱性蛋白酶含量凡

.

(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。

洗涤物洗涤温洗衣粉洗净所需

编号水量／L

（等量）度／oc（等量）时间／min

1油污布45加酶24

2油污布45普通27

3油污布5加酶29

4油污布5普通28

团该实验设计体现了（至少写出2点）原则。

＠若1号实验组洗净油污布所需时间接近7min最可能的原因

是

.

(3)下列衣料中不适宜用添加蛋臼酶的加酶洗衣粉洗涤的有（填序号）。

团棉织品＠毛织品＠腊纶织品＠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：

。

(5)大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利千生态环境保护，这是

因为

答案(1)探究温度、碱性蛋臼酶含噩对加酶洗衣粉去污力的影响

0.6(2)也对照、单一变量＠酶失活（或酶的活性低）(3)®@(4)用温

水浸泡；延长浸泡时间；增加洗衣粉的用量等(5)酶可被分解，避免了水体

富营养化.

主题二1脸l

r能力解读4`

固定化酶II

::固定方法及应用实例

固定化酶技术

与固定化

细胞固定化细l

：酵母细胞的固定化

胞技术l

.

r命题解读』｀

酶与细胞的固定化技术及比较判定

关注老教材

高频考向

固定化酶技术在实践中的应用

链接新高考关注固定化酶技术的原理分析

衍生考向强化固定化酶的应用优势及实例分析

.

考向探究

考向1酶的固定化技术及实验分析

1如今酶已经大规模应用千食品、医药等领域但在应用过程中发现了一些实际

问题易失活且不能回收利用。千是有人设想并实现了对酶或细胞进行固定化

的操作，在一定程度上解决了出现的问题。图甲是将葡萄糖异构酶的固定化酶

和游离酶进行实验的结果，图乙是固定化酶或固定化细胞的常用方法。回答下

列问题。

芦

谧

JU\.JU，心IL

丘游离酶三言

ABC

205060

3。甲4。乙

温度心.

(1)葡萄糖异构酶的作用是催化。

(2)由图甲可知，固定化酶与游离酶相比，优点

是

(3)研究人员固定葡萄糖异构酶时往往不使用图乙中的方法（填

“A”“B”或'C”)，其原因是。

(4)如果研究人员再想进行酵母细胞的固定往往采用图乙中的方法

（填“A”“B”或'C”)固定。在利用此方法固定时，使用CaC12溶液的作

用是。

(5)如果反应物是蛋臼质，则最好选择（填＇固定化酶”或＇固定

化细胞”)。.

答案(1)葡萄糖转化为果糖(2)固定化酶的热稳定性更高(3)C酶分

子较小，容易从包埋材料中漏出(4)C促进海藻酸钠形成凝胶珠(5)固

定化酶

.

考向2细胞固定化流程分析

2.(2021四川南充三诊）细胞固定化技术是现代生物工程领域的重要技术之一。

酵母细胞固定化工艺流程如下：

酿酒干酵母一活化一海藻酸钠溶液~caC12溶液一凝胶一无菌水洗涤一平衡、

固化一固定化酵母

科研人员对固定化酵母细胞的实验条件进行分析，结果如下：

表1CaC12溶液浓度对固定化酵母特性的影响

CaC12溶液浓度／（mol·L订

项目

0.20.81.42.02.6

发酵液残糖量／％2.62.62.52.42.5

发酵液酒精度／％6.56.46.46.76.1

固定化酵母强度++++++.++++++

表2海藻酸钠溶液浓度对固定化酵母特性的影响

海藻酸钠溶液浓度／％

项目

2.03.04.05.06.0

发酵液残糖量／％2.52.42.83.23.8

发酵液酒精度／％6.56.76.36.35.9

固定化酵母强度+++++++++++++++

注：（凝胶球的硬度）＋软，＋＋硬，＋＋＋较硬；发酵温度为28°C，发酵pH=3。

(1)酵母细胞活化的作用是；由表l可

知，随着C砫浓度的增大，固定化酵母强度（填“增强”或＇减弱”)，而发

酵液的残糖量及酒精度无明显变化；由表2可知，随着海藻酸钠溶液浓度的增大，

发酵液残糖量升高，酒精度下降，固定化酵母强度无明显变化；由此表明

是决定糖液渗透到固定化酵母细胞的重要因素。.

(2)当海藻酸钠溶液浓度较低时，凝胶相对渗透性增强，有利千底物的进入

和产物的排出，但浓度过低会导致。

(3)海藻酸钠在水中溶解速度较慢需要通过加热促进其溶解，溶解海藻酸

钠时最好采用的方法原因

是。

(4)一般来说酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，而细胞常采用

包埋法固定原因是

(5)如果想要反复使用固定化酵母细胞，细胞固定化要在严格无菌条件下进

行，原因是

.

答案(1)让休眠状态的酵母细胞恢复到正常生活状态增强海藻酸钠

溶液的浓度(2)包埋的酵母细胞数量少(3)小火间断加热如果加热太

快，容易造成海藻酸钠焦糊(4)细胞体积大，而酶分子很小；体积大的细胞

难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出(5)避免其他微

生物污染

.

方法突破

酶与细胞的固定方法归纳

I-l．一一一一一一一一一一一一一一一一----------------

I：包埋法：：物理吸附法：

..l！化学结合法i

一－

--------

将酶或微生利用共价键、离通过物理吸

物细胞均匀子键将酶分子或附作用，把

西地包埋在细细胞相互结合，酶或细胞固

微网格中或将其结合到载定在载体上

体上

三岱/忔爪4岁札三

.

切一'-,遍一一五一--一勹一一一一句芦一一一一-....＿＿＿三沪一一兰＿＿＝一一一一浊蛔一一一

i'

｝包埋法｝i化学结合法｝i物理吸附法｝,

沁...,_,_＿；------,..,;;

--,------．一女，_，一1_,...、＿___.户-－一一'....严一．一俨-~~t.-(_

适用尸多用于细多用于酶多用于酶

范围胞的固定的固定的固定

用的通常是不溶千可能影响酶

水的多孔性载体，的活性部位不影响酶的

特点尸>如明胶、琼脂糖、进而影响反分子结构

海藻酸钠、醋酸纤应效果

维素和聚丙烯酰胺

.

／悟考情演练真题／

1.(2016江苏）为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响，以及固定化藻对含

Zn2十污水的净化作用，科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验，流程及结果如

下。请回答下列问题。取适量

凝胶球

制备固定化绿球藻凝胶球一清洗2~3次一培养液中培养寸宁檬酸钠溶液

溶解凝胶球测定藻数量

(I50403020100

」

海藻酸钠浓度1.3m)l