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考点二 酶的应用及蛋白质的提取与分离
1．图解酶的应用与固定化
特别提醒 与加酶洗衣粉有关的生活常识
(1)一般来说，丝绸类的衣物不可以使用加蛋白酶的洗衣粉洗涤，因为蛋白酶会水解丝绸中
的蛋白质，损坏衣物。
(2)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。
(3)人体皮肤细胞有蛋白质，使用加酶洗衣粉后如不彻底清洗双手，就会使手的皮肤受到腐
蚀，使人患过敏性皮炎、湿疹等。
(4)加酶洗衣粉的酶制剂不含肽酶，因为肽本身易溶于水。
2．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
项目 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞
酶的种类 一种或几种 一种 一系列
常用固
∕ 化学结合法、物理吸附法 包埋法
定方法
是否需要
否 否 是
营养物质
催化反应 单一或多种 单一 一系列反应
底物 各种物质(大、小分子) 各种物质(大、小分子) 小分子物质①对环境条件非常敏
反应物不易与酶接
感，易失活；②难回 不利于催化一系列的酶促
缺点 近，尤其是大分子物
收，成本高；③酶混在 反应
质，使反应效率下降
产物中，影响产品质量
①既能与反应物接触，又
催化效率高、耗能低、
优点 能与产物分离；②可以重 成本低、操作容易
污染低
复利用
3．血红蛋白的提取和分离
(1)样品处理与粗分离
(2)纯化与纯度鉴定
1．(2020·全国 Ⅱ，37)研究人员从海底微生物中分离到一种在低温下有催化活性的 α-淀粉
酶A3，并对其进行了研究。回答下列问题：
(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时，既可检测淀粉的减少，检测应采用的试剂是______，
也可采用斐林试剂检测________的增加。
(2)在A3的分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度，通常会在凝胶中添加SDS，
SDS的作用是__________________________________和______________________________。
(3)本实验中，研究人员在确定A3的最适pH时使用了三种组分不同的缓冲系统，结果如图
所示。某同学据图判断，缓冲系统的组分对酶活性有影响，其判断依据是_______________
_______________________________________________________________________________。
(4)在制备A3的固定化酶时，一般不宜采用包埋法，原因是________________________(答
出1点即可)。
答案 (1)碘液 还原糖 (2)消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响 使蛋白质发生完全变
性 (3)在pH相同时，不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同 (4)酶分子体积小，容
易从包埋材料中漏出
解析 (1)淀粉酶能催化淀粉水解，以淀粉为底物测定某种淀粉酶活性时，可利用淀粉遇碘
变蓝的特性，用碘液检测淀粉的减少，也可利用斐林试剂来检测淀粉水解后生成的还原糖的
增加。(2)可通过聚丙烯酰胺凝胶电泳比较蛋白质的相对分子质量来检测A3的纯度。蛋白质
在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于其所带净电荷的多少以及分子的大小等因素，可以在凝
胶中加入SDS，以消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响。SDS能使蛋白质发生完全变性，
因为蛋白质变性后能与SDS形成蛋白质—SDS复合物，SDS所带负电荷的量大大超过了蛋
白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同蛋白质间的电荷差别，使电泳迁移率完全取决于分
子的大小。(3)在pH为7.5时，Tris－HCl缓冲系统和NaHPO －KH PO 缓冲系统中A3的相
2 4 2 4
对酶活性不同；在pH为9时，Tris－HCl缓冲系统和Gly－NaOH缓冲系统中A3的相对酶
活性也不同，可见缓冲系统的组分对酶活性有影响。(4)酶分子体积小，容易从包埋材料中
漏出，因此在制备固定化酶时，一般不宜采用包埋法。
2．(2021·全国甲，37)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。
项目 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)表中不宜用于洗涤蚕丝织物的洗衣粉有________________________________，原因是
______________________________________________________________________________。(3)相对于无酶洗衣粉，加酶洗衣粉去渍效果好的原因是______________________________。
(4)关于酶的应用，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 于 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)蛋白酶 脂肪酶 蛋白酶和脂肪酶 (2)加酶洗衣粉A和加酶洗衣粉C 蚕丝织物
的主要成分是蛋白质，会被蛋白酶催化水解 (3)酶可以将大分子有机物分解为小分子有机
物，小分子有机物易溶于水，从而将污渍与洗涤物分开 (4)利用物理或化学方法将酶固定
在一定空间内的技术 固定在载体上的酶可以被反复利用，可降低生产成本(或产物容易分
离，可提高产品的产量和质量，或固定化酶稳定性好，可持续发挥作用)
解析 (1)从表格中信息可知，加酶洗衣粉A对血渍的洗涤效果比对照组的无酶洗衣粉效果
好，而血渍含有大分子蛋白质，因此，加酶洗衣粉 A中添加的酶是蛋白酶，同理，加酶洗
衣粉B中添加的酶是脂肪酶；加酶洗衣粉 C对血渍和油渍的洗涤效果比无酶洗衣粉好，油
渍中有脂肪，因此，加酶洗衣粉C中添加的酶是蛋白酶和脂肪酶。(2)蚕丝织物中有蛋白质，
因此，表中不宜用于洗涤蚕丝织物的洗衣粉有加酶洗衣粉A、加酶洗衣粉C，原因是蚕丝织
物主要成分是蛋白质，会被蛋白酶催化水解。
思维延伸——判断与填充
(1)甲、乙两个实验小组分别进行了“酵母细胞固定化技术”的实验，结果如下图所示。出
现乙组实验结果的原因可能为海藻酸钠溶液浓度过高(2020·江苏，16)( √ )
(2)含纤维素酶洗涤剂可以洗涤印花棉织物(2019·江苏，13)( √ )
(3)酵母细胞固定化实验中包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性
(2018·江苏，14)( √ )
(4)进行猪血红蛋白提纯时，在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移
动慢(经典高考题)( × )
(5)(2020·全国Ⅲ，37节选)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，
原因是温度对果胶酶活性有影响，在最适温度下酶活性最高，出汁率最高。现有某同学拟在
果泥用量、温度、pH等所有条件都相同的前提下比较甲、乙、丙三种不同来源的果胶酶的
活性。通常，酶活性的高低可用在一定条件下，单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或
者产物的增加量来表示。题组一 酶的应用
1．下列有关酵母细胞固定化实验的操作及结果分析的叙述，错误的是( )
A．干酵母细胞处于休眠状态，需置于蒸馏水中活化
B．配制海藻酸钠溶液时需要小火或间断加热，以防海藻酸钠焦糊
C．海藻酸钠溶液的浓度过低时凝胶珠呈白色，固定的细胞数目少
D．向CaCl 溶液中滴加海藻酸钠与酵母细胞混合液时要快速，防止凝固
2
答案 D
解析 干酵母细胞处于休眠状态，需加入蒸馏水后使其从休眠状态恢复到活跃状态，A正确；
向CaCl 溶液中滴加海藻酸钠与酵母细胞混合液时要高度适宜，并以恒定的速度缓慢地滴入，
2
D错误。
2．(2022·宁夏六盘山高级中学高三三模)果糖是一种具有较高甜度的单糖，可作为蔗糖的替
代品，已广泛应用于食品风味的改善。在葡萄糖异构酶的作用下，葡萄糖可转化为果糖。请
回答下列相关问题：
(1)用葡萄糖生产果糖时，欲监测反应过程中葡萄糖异构酶活性的变化，可通过检测单位时
间内_____________________________________________________________________来实现。
(2)大肠杆菌中存在葡萄糖异构酶，培养大肠杆菌时培养基中的蛋白胨为大肠杆菌提供了
________________，若菌种的数目不够，可使用特定的____________(填“液体”或“固
体”)培养基培养菌体，以获得足够数目的菌体。
(3)欲从该菌的裂解液中把相对分子质量较大的酶和相对分子质量较小的物质初步分离开，
常采用__________法，先收集到的是_______________________________________________。
(4)利用从大肠杆菌中分离提取的葡萄糖异构酶在适宜酸碱度和 70～80 ℃条件下进行果糖生
产时，发现果糖的产生比例很低，最可能的原因是____________________。
(5)葡萄糖异构酶溶解于溶液后，无法回收，可利用固定化酶技术来解决该问题。固定化酶
技术中，常将酶液、戊二醛(一种交联剂，能与葡萄糖异构酶通过化学键交联)溶液加入到海
藻酸钠溶液中搅拌均匀，用注射器将混合液注入到____________溶液中得到凝胶珠粒，该过
程 采 用 的 固 定 化 方 法 有
_____________________________________________________________。
答案 (1)葡萄糖的减少量(消耗量)或果糖的增加量(生成量) (2)碳源、氮源和维生素 液体
(3)凝胶色谱 酶 (4)高温使酶失活(或葡萄糖异构酶热稳定性较低) (5)CaCl 化学结合法、
2
包埋法
解析 (1)葡萄糖异构酶能将葡萄糖转变为果糖，检测酶活性可以用单位时间内葡萄糖的减
少量(消耗量)或果糖的增加量(生成量)表示。(2)蛋白胨为微生物的培养提供碳源、氮源和维
生素，可用液体培养基扩大培养，增加微生物的数量。(3)根据相对分子质量的大小从该菌
的裂解液中分离葡萄糖异构酶(蛋白质)的方法为凝胶色谱法。该方法中先收集到的是分子量大的蛋白质，原因是相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部
移动，路途较短，移动速度较快。(4)从大肠杆菌中分离提取的葡萄糖异构酶热稳定性较低
(或高温使酶失活)，70～80 ℃条件下温度过高，葡萄糖异构酶的空间结构会发生改变，导
致该酶的活性下降，果糖的产生比例很低。(5)CaCl 具有让海藻酸钠聚沉形成凝胶珠的特点，
2
用注射器将混合液注入到CaCl 溶液中得到凝胶珠粒。固定化酶技术中，常将酶液、戊二醛
2
(一种交联剂，能与葡萄糖异构酶通过化学键交联)溶液加入到海藻酸钠溶液中搅拌均匀，因
此该过程采用的固定化方法有化学结合法、包埋法。
题组二 蛋白质的提取与分离
3．图甲为凝胶色谱法分离蛋白质示意图，图乙为凝胶电泳示意图。下列叙述错误的是(
)
A．装填图甲凝胶色谱柱时若出现气泡，会搅乱蛋白质的洗脱次序
B．在凝胶色谱操作过程中，一定不能让洗脱液流干露出凝胶颗粒
C．电泳槽的①②处接通电源后，带电粒子在凝胶中发生定向移动
D．图乙的凝胶中加入SDS后，蛋白质的移动速率取决于电荷大小
答案 D
解析 在装填凝胶色谱柱时，凝胶装填在色谱柱内要均匀，不能有气泡存在，因为气泡会影
响蛋白质洗脱的次序，A正确；在凝胶色谱操作过程中，不能发生洗脱液流干、露出凝胶颗
粒的情况，一旦发生这种情况，需重新装填凝胶色谱柱，B正确；凝胶中的SDS带负电，
所以电泳槽的①处接电源负极，②处接电源正极后带电粒子在凝胶中发生定向移动，C正确；
SDS可以掩盖不同蛋白质间的电荷差别，消除净电荷对迁移率的影响，因此图乙凝胶中加
入的SDS可以使蛋白质迁移率完全取决于分子大小，D错误。
4．(2022·黑龙江大庆实验中学模拟预测)纤维素酶能将纤维素降解成葡萄糖，可用于处理造
纸厂排放的污水。研究人员从不同环境地表上采集土壤、腐烂的树枝等接种到MEA(用于真
菌培养)培养基上，经过一系列分离纯化，最终筛选出了高产纤维素酶的真菌。请回答下列
问题：
(1)接种后倒置培养一段时间，MEA培养基上会观察到菌落，菌落是指_______________的
肉眼可见的子细胞群体。
(2)实际生产中，通过培养真菌获取的纤维素酶蛋白往往与其他物质混合在一起。因此，得
到纤维素酶的粗提取物后，先要通过______________进行粗分离，再通过____________法进行纯化，最后通过________________________的方法鉴定纤维素酶的纯度。
(3)用于生产实践前，还需要测定纯化后的纤维素酶的活性。纤维素酶活性的高低可以用在
一定条件下，____________________________________来表示。为探究45 ℃时纤维素酶的
活性，在混合前，需对装有纤维素酶和纤维素的试管分别进行____________处理。
(4)游离的纤维素酶不易从产物中分离回收，为了提高纤维素酶的重复使用率，降低生产成
本，提高产品质量，依据所学可利用______________技术来解决这一问题。
(5)获取真菌后，若要长期保存，可以采用____________的方法。
答案 (1)在固体培养基上由一个细胞繁殖而来 (2)透析 凝胶色谱 SDS－聚丙烯酰胺凝
胶电泳 (3)纤维素酶所催化的某一化学反应(纤维素分解反应)的反应速度[或者单位时间、
单位体积中反应物(纤维素)的减少量或产物(葡萄糖)的增加量] 45 ℃恒温 (4)固定化(或固
定化纤维素酶) (5)甘油管藏
解析 (2)得到纤维素酶的粗提取物后，可以根据纤维素酶的相对分子质量，通过透析进行
粗分离，再通过凝胶色谱法进行纯化，最后通过SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定纤维素酶
的纯度。(3)酶的活性以单位时间反应物的减少量或产物的增加量来表示，则纤维素酶的活
性以酶所催化的化学反应速率来表示。为探究45 ℃时纤维素酶的活性，在混合前，需对装
有纤维素酶和纤维素的试管分别进行45 ℃恒温处理，使纤维素酶和纤维素都达到预设温度
再混合。
(4)为提高纤维素酶稳定性和利用率，可以利用固定化技术固定纤维素酶或真菌细胞。
