第十一单元 第42讲Word格式.docx
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淀粉
麦芽糖+葡萄糖
来自面条、巧克力等的污垢
纤维素酶
使纤维的结构变得蓬松,从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触,达到更好的去污效果
棉纺织品的表面浮毛
2.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:
加酶洗衣粉。
②无关变量:
其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。
(3)实验步骤
步骤
烧杯编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
注入自来水
500mL
500_mL
加入物质(等量)
奶渍布
控制水温
37℃
37_℃
加入洗衣粉(等量)
洗衣粉
复合酶
用玻棒搅拌
5min
观察实验现象
颜色浅
已消失
易错警示
(1)与普通洗衣粉相比,加酶洗衣粉洗涤效果更好,又由于不含磷元素,酶制剂进入无机环境中后可以被微生物分解,因此不会对环境造成污染。
(2)一般来说,丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤,是因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。
(3)酶的催化作用需要适宜的温度,用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时间,加快洗涤。
(4)人体皮肤细胞有蛋白质,如不彻底清洗双手,就会使手的皮肤受到腐蚀,而使人患过敏性皮炎、湿疹等。
因此,应避免与这类洗衣粉长时间地接触。
(5)加酶洗衣粉的酶制剂不含肽酶,因为肽本身易溶于水。
1.加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。
请回答下列问题:
(1)由下图推知,该实验的目的是_________________________________。
50℃时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约是________%。
(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。
脸盆编号
洗涤物(等量)
洗涤温度
(等量)
水量
洗净所需时间
1
油污布
45℃
加酶
2L
4min
2
普通
7min
3
5℃
9min
4
8min
①该实验设计体现了______________________原则。
②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)下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有____________。
①棉织品 ②毛织品 ③腈纶织品 ④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:
________________
________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响 0.6
(2)对照、单一变量 酶失活 (3)②④
(4)用温水浸泡;
延长浸泡时间;
增加洗衣粉的用量等(写出两项合理答案即可)
解析
(1)由题图可知,实验中存在两个变量:
温度与碱性蛋白酶含量,即实验探究的是温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响。
在50℃时,洗衣粉的去污力在碱性蛋白酶含量为0.6%时达到最大。
(2)由表中数据可知,1、3号为实验组,2、4号为对照组,1、2号与3、4号中只有是否加酶一个变量,因此该实验设计体现了对照原则和单一变量原则。
若1号实验组洗净油污布所需时间接近7min,最可能的原因是酶已经失活。
(3)蛋白酶可分解蛋白质,故毛织品、蚕丝织品等以蛋白质为主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤。
(4)用温水浸泡(提高酶的活性),延长浸泡时间(增加酶的催化时间),增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗涤效果。
1.变量的分析和控制
影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量和种类,衣物的材料、大小及浸泡时间和洗涤时间等。
在探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件实验中,水温是要研究的对象,实验自变量是水温;
在探究加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果的实验中,实验自变量为洗衣粉的种类;
在探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤效果的实验中,实验自变量为加酶洗衣粉的种类。
在设计实验时,应遵循单一变量原则和对照原则等。
2.洗涤方式和材料的选择
(1)采用全自动洗衣机比较好,并且应该尽量使用同一型号小容量的洗衣机,使其机械搅拌作用相同。
(2)洗涤材料的选择也有一些讲究。
选用布料作为实验材料比较可行。
在设置对照实验时,可以控制布料的大小、颜色及污物的量,使其相同;
同时,也便于洗涤效果的比较。
3.水量、水质和洗衣粉用量的问题
(1)水量和布料的大小是成正比的。
做实验用的布料不宜过大,水量不宜过多,但应该让布料充分浸泡在水中。
(2)其他相关问题简述如下:
实验中可以用滴管控制污物的量,待污物干燥后再进行实验;
布料应放在洗衣粉溶液中浸泡相同的时间;
采用玻棒搅拌的方式模拟洗衣过程;
模拟搅拌的时间、次数和力量应基本相同。
考点二 酵母细胞的固定化
1.固定化细胞技术的概念
固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
2.固定化细胞技术常用的方法
包埋法、化学结合法和物理吸附法。
一般来说,酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化,细胞多采用包埋法固定化。
3.酵母细胞的固定化及发酵程序
酵母细胞的活化→配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞→冲洗→发酵。
易错警示 固定化实验中的易错总结
(1)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响
①海藻酸钠溶液浓度过高,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。
2.在20世纪50年代,酶已经大规模地应用于各个生产领域,到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞的技术。
(1)在实际生产中,固定化酶技术的优点是_____________________________________
与固定化酶技术相比,固定化细胞固定的是____________。
(2)制备固定化酵母细胞,常用的包埋材料是________,使用了下图中方法[ ]________(填出号码与名称)。
(3)制作固定化酵母细胞时,充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和________溶液中形成凝胶珠。
部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形,其主要原因是____________。
答案
(1)酶既容易与反应物接触,又容易与产物分离,固定在载体上的酶能反复利用 多酶系统(或一系列酶、多种酶)
(2)海藻酸钠 ③ 包埋法 (3)CaCl2 海藻酸钠溶液浓度过高(或针筒口离液面过近,高度不够)
解析 将酶固定化后,可使酶在催化反应之后不随产物流走,可以反复利用;
将细胞固定化后,可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定。
海藻酸钠一般不能参与化学反应,同时,在高温下容易溶化,温度降低时又形成多孔性固体颗粒,是包埋酵母菌的好材料。
图①为化学结合法,图②为物理吸附法,图③为包埋法。
凝胶珠是高温下溶化的海藻酸钠与酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的,若海藻酸钠浓度过高或制凝胶珠时离液面太近,可能形成片状或长条形,而不是圆形的凝胶珠。
1.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
制作方法
化学结合法固定化、物理吸附法固定化
包埋法固定化
是否需要营养物质
否
是
催化反应
单一或多种
单一
一系列(或多种)
反应底物
各种物质(大分子、小分子)
小分子物质
缺点
①对环境条件非常敏感,易失活;
②难回收,成本高,影响产品质量
不利于催化一系列酶促反应
反应物不易与酶接近,尤其是大分子物质,反应效率下降
优点
催化效率高、耗能低、低污染
①既能与反应物接触,又能与产物分离;
②可以重复利用
成本低、操作容易
2.酵母细胞的固定化方法
1.(2012·
江苏卷,16)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
答案 B
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。
2.(2012·
江苏卷,17)下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述,错误的是
( )
A.从酶的固定方式看,吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B.作为消化酶使用时,蛋白酶制剂以口服方式给药
C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶,可以反复使用
D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗,目的是洗去CaCl2和杂菌
答案 C
解析 酶的固定方式有包埋法、化学结合法和物理吸附法,物理吸附的过程是利用吸附剂本身的表面张力,从而对附近的分子产生吸附,吸附剂不会与被吸附物质发生化学反应而使其发生性质改变,所以吸附法对酶活性影响很小,A项正确;
消化酶在人体消化道内发挥作用,蛋白酶制剂一般在最外面加上糖衣后通过口服方式给药,B项正确;
尿糖试纸是一种酶试纸,是将葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和某种无色化合物固定在纸条上,制成测试尿糖含量的酶试纸,这种酶试纸与尿液相遇时,很快会因为尿液中葡萄糖含量的多少而呈现一定的颜色,再次使用时颜色会有掩盖作用,所以不能反复使用,C项错误;
制备固定化酵母细胞时,将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗的目的是洗去CaCl2和杂菌,防止凝胶珠硬度过大和杂菌的污染,D项正确。
3.(2008·
江苏卷,34A)为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果,将一种无酶洗衣粉分成3等份,进行3组实验。
甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶,丙组不加酶,在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍,其他实验条件均相同,下表为实验记录。
请回答下列问题。
水温/℃
10
20
30
40
50
组别
甲
乙
丙
清除血渍时间/min
67
66
88
52
51
83
36
34
77
11
12
68
9
清除油渍时间/min
93
78
95
87
63
91
82
46
85
75
27
69
8
(1)提高洗衣粉去污能力的方法有__________________,甲组在洗衣粉中加入了____________,乙组在洗衣粉中加入了______________________。
(2)甲、乙两组洗涤效果的差异,说明酶的作用具有________。
(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80℃时洗涤同一种污渍,请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由:
(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的,遇水后包裹层很快溶解,释放出来的酶迅速发挥催化作用。
请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由:
______________。
答案
(1)加酶和适当提高温度 蛋白酶 蛋白酶和脂肪酶
(2)专一性 (3)没有差异,因为高温使酶失活 (4)未运用酶的固定化技术,因为酶未固定在不溶于水的载体上,也不能重复利用
解析 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。
既然是酶制剂,就具备酶的特性,需要适宜的温度和pH,具有专一性;
温度过高时,酶变性失活,三者几乎没有差别。
固定化后的酶在保持原有催化活性的同时,又可以同一般催化剂一样能回收和反复使用,可在生产工艺上实现连续化和自动化,更适应工业化生产的需要。
1.下列是“探究某种加酶洗衣粉使用的最适温度”的实验设计,最合理的是( )
A.加酶洗衣粉在30℃的水中洗涤效果没有45℃的好,说明45℃为最适温度
B.在不同温度的水中,加入相同的污物及不等量洗衣粉,看哪种效果好
C.取一系列不同温度、其他条件相同的水,加入等量相同的污物及等量加酶洗衣粉,看哪一个温度下洗衣粉的洗涤效果最好
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,发现加酶洗衣粉洗涤效果好,说明加酶洗衣粉的最适温度为37℃
答
案 C
解析 探究某种加酶洗衣粉使用的最适温度时,应该遵循单一变量原则,除了温度不同外(取一系列不同温度),其他条件都应相同。
2.在“探究不同温度条件下加酶洗衣粉的洗涤效果”的实验中,变量控制方法正确的是
A.实验材料的污染程度属于本研究的无关变量,实验过程中不必考虑
B.若采用手洗法进行去污操作,需尽可能保证各组的洗涤用力程度、时间等基本相同
C.水温属于本研究的变量,实验过程中必须保证各组实验温度相同且恒定
D.水的用量和布料的大小是成正比的,实验用的布料越大、水量越多实验效果越好
解析 根据实验设计的对照原则和单一变量原则,水温是本研究的自变量,要有温度梯度,各组实验温度不能相同,其他的无关变量要保持适宜且相同。
该实验用的布料大小、水量要适中,不是布料越大、水量越多实验效果越好。
3.酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经广泛地应用于各个领域,下列有关叙述错误的是(多选)( )
A.90℃高温会使TaqDNA聚合酶失去催化活性
B.制备固定化酶的方法主要有包埋法、交联法和吸附法等
C.对酶进行固定时不会影响酶的活性
D.固定化细胞可以催化一系列酶促反应
答案 AC
解析 TaqDNA聚合酶是从一种水生耐热菌株中分离提取的,具有耐高温的特性,在
95℃仍具有酶活性;
对酶进行固定时可能会造成酶的损伤而影响其活性。
4.洗衣粉是人们日常生活所必需的,有同学对加酶洗衣粉的作用很感兴趣,为此做了以下探究实验。
实验过程:
①用天平称取加酶洗衣粉若干份,每份5克。
②制作被牛奶(主要含蛋白质和脂肪)和蓝墨水[主要成分:
阿拉伯树胶(植物纤维)、鞣酸与硫酸亚铁]处理过的同一布料若干份(污渍大小以滴管滴数为准)。
③取2个500mL烧杯,依次编号为A、B,两烧杯中均加入200mL水和一份已称好的洗衣粉,放入10℃水浴锅中并搅拌。
④取2块被牛奶和蓝墨水处理过的布料各一份,分别同时放入烧杯中,用玻璃棒搅拌,并记录除去污渍所需时间。
然后,分别在20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃的水浴锅中,重复步骤③④,记录除去污渍所需时间,结果如表所示。
水温(℃)
时间(min)
污渍种类
60
70
80
奶渍
48
43
28
6
17
蓝墨水
86
72
81
105
(1)请以温度为横坐标,酶促反应速率为纵坐标画出除去奶渍实验的大致情况图。
(2)解释在同一水温下除去两种污渍时间不同的可能原因:
(3)请你为上述探究实验命名:
_______________________________________________。
(4)上述实验涉及两项对照关系,一项是针对____________的成分对照,另一项是针对____________的条件对照。
这里的条件对照与一般实验空白对照的区别是____________________________。
答案
(1)如图所示
(2)加酶洗衣粉含蛋白酶和脂肪酶,而酶有专一性且不同酶的活性受温度的影响不同
(3)不同温度条件下洗衣粉对不同污渍去污率的影响
(4)不同底物 不同温度 条件对照组互为对照(或互为实验组)
解析
(1)用描点法就可以绘出曲线的大致走势。
(2)根据表中数据,在相同温度下,同一种酶除去两种污渍所用的时间不同,说明同一种酶对不同污渍的处理效果不同,体现了酶的专一性;
处理不同污渍的酶的最适温度不同,所以在同一温度下,两种酶的活性不同。
(4)由表可知,每一列的数据反映的是同一种酶对不同污渍的作用效果,实验变量为污渍的种类(即底物的种类);
每一行的数据反映的是不同温度下同一种酶对同一污渍的作用效果,实验变量为温度的高低。
5.下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤,请回答:
活化酵母细胞→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。
(1)在____________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____________状态。
活化前应选择足够大的容器,因为酵母细胞活化时________________________。
(2)如果海藻酸钠溶液浓度过低,形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目____________,影响实验效果。
(3)观察形成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________________________________________________________________________
(4)固定化细胞技术一般采用包埋法,原因是____________________________。
答案
(1)缺水 正常的生活 体积会增大
(2)少
(3)海藻酸钠溶液浓度偏低 海藻酸钠溶液浓度偏高,制作失败
(4)细胞个大,不易从包埋材料中漏出
解析
(1)酵母菌在干燥时,处于休眠状态,需加水活化,否则制成的固定化酵母细胞在发酵时酶活性较低且酵母菌增殖缓慢。
(2)如果海藻酸钠溶液的浓度过低,则形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少,影响实验效果。
(3)如果制作的凝胶珠颜色过浅或呈白色,说明海藻酸钠溶液的浓度偏低;
如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,说明海藻酸钠溶液的浓度偏高,制作失败,需要再尝试。
(4)由于细胞个大,不易从包埋材料中漏出,故细胞的固定化一般采用包埋法。
6.固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。
东北农业大学科研人员利用双重固定法,即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接),海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶,研究固定化酶的性质,并对其最佳固定条件进行了探究。
如图所示是部分研究结果(注:
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),分析回答:
(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析,甲图所示结果可以得出的结论是________________________________________________________________________
___________________
_____________________________________________________。
(2)乙图曲线表明浓度为______的海藻酸钠包埋效果最好,当海藻酸钠溶液浓度较低时,酶活力低的原因是___________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________。
(3)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降,由丙图可知,固定化酶一般可重复使用______次,之后酶活力明显下降。
(4)固定小麦酯酶采用双重固定法,这是因为____________________________________。
答案
(1)固定化酶比游离酶对温度变化的适应性更强且应用范围较广
(2)3% 海藻酸钠溶液浓度较低时包埋不紧密,酶分子容易漏出,数量不足 (3)3
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- 第十一单元 第42讲 第十一 单元 42