《2019-2020學(xué)年高中生物 第3章 酶的應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐 第1節(jié) 酶的制備和應(yīng)用學(xué)案 蘇教版選修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中生物 第3章 酶的應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐 第1節(jié) 酶的制備和應(yīng)用學(xué)案 蘇教版選修1（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第一節(jié)　酶的制備和應(yīng)用 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.簡述酶的性質(zhì)和酶活力?！?.簡述果膠酶的作用、制備及應(yīng)用。(重難點(diǎn))　3.探究洗衣粉中的酶在洗滌中的作用。(重點(diǎn)) 知識點(diǎn)一| 制備果膠酶并觀察其作用 1．酶的性質(zhì)和活力 (1)性質(zhì) ①酶是兩性電解質(zhì)，能在電場中移動。 ②酶的水溶液具有親水膠體的性質(zhì)，不能通過半透膜。 ③酶分子易受一些物理因素(如高溫、紫外線等)和化學(xué)因素(如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑等)的作用而變性，從而喪失活力。 (2)酶活力 ①概念：酶活力也稱為酶活性，是指酶在催化一定的化學(xué)反應(yīng)時表現(xiàn)出來的能力。 ②表示方法：通常用酶促反應(yīng)的速率，即酶促反應(yīng)過程中單位時間內(nèi)底物

2、的減少量或產(chǎn)物的生產(chǎn)量來表示。 ③影響酶活力的因素：高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽或紫外線等都會影響酶的活力。 2．果膠與果膠酶 (1)果膠 ①分布：存在于所有高等植物細(xì)胞壁和細(xì)胞間隙中。 ②作用：與植物組織中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素以及蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽離子等相互交聯(lián)，使細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)堅固。 (2)果膠酶 ①概念：果膠酶是一個多酶復(fù)合體系，是所有能夠分解果膠的酶的總稱。 ②作用：果膠酶能分解果膠，促進(jìn)植物組織的分解，降低細(xì)胞內(nèi)容物的黏度。 ③應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于飼料、食品、紡織、造紙等行業(yè)中。 3．制備果膠酶并觀察其作用 (1)制備果膠酶 (2)觀察果膠酶對蘋果勻漿液的作用

3、 探討：某果汁公司生產(chǎn)的一種蜜棗汁鮮甜爽口、營養(yǎng)豐富，但是在試生產(chǎn)時，由于果汁中有一種果膠，造成果汁產(chǎn)量低且有沉淀，你如何解決這一問題？ 提示：在果汁生產(chǎn)中加入果膠酶把果膠分解。 探討：在提取果膠酶的過程中要注意哪些事項？ 提示：酶活力的高低受溫度、pH、激活劑等多種因素的影響。提取果膠酶要在低溫、偏酸性和用NaCl作激活劑的條件下進(jìn)行。 一、酶活性的影響因素 1．溫度 酶活力隨溫度的變化而變化的趨勢可用下圖表示 (1)溫度從t1到t時，隨著溫度的升高，酶活力逐漸增強(qiáng)。 (2)溫度從t到t2時，隨著溫度的升高，酶活力逐漸降低直到全部喪失。 (3)t3、t4

4、條件下，酶活力相同。 (4)溫度為t時酶的活力最高，即t為該酶的最適溫度。 2．pH 每種酶都有一定的最適pH范圍。例如，果膠酶最適pH范圍為3～4。過酸、過堿都會使酶發(fā)生不可逆失活。 3．酶的激活劑與抑制劑 (1)有時加入酶的激活劑可以提高酶活力。例如，NaCl可以提高果膠酶的活力。 (2)加入酶的抑制劑后可以降低酶活力，甚至使酶失去活力。例如，F(xiàn)e3＋、Ca2＋、Zn2＋等重金屬離子對果膠酶有抑制作用。 二、探究果膠酶活力因素的實(shí)驗(yàn)設(shè)計 1．探究溫度和pH對果膠酶活力的影響 (1)實(shí)驗(yàn)原理 ①當(dāng)酶處于最適溫度或最適pH時，酶的活力最高。 ②若溫度過高、過酸或過堿，

5、則導(dǎo)致酶變性失活。 ③在一定范圍內(nèi)，果肉的出汁率和果汁的澄清度與果膠酶的活力成正相關(guān)。 (2)實(shí)驗(yàn)操作流程 溫度或pH對果膠酶活力的影響 (3)結(jié)果分析 ①根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出溫度和pH對果膠酶活力(用酶反應(yīng)速度表示)影響的曲線圖(如圖a、b)；不同果膠酶用量對出汁率影響的曲線圖(在濃度和體積相同的條件下，如圖c)；并最終得到果膠酶最適溫度、pH以及果膠酶的最適用量。 ②由于初次實(shí)驗(yàn)的梯度變量選擇目的性不強(qiáng)，選擇的范圍有可能出現(xiàn)過高或過低的情況，這可以從畫出的曲線中反映出來，如圖所示，實(shí)驗(yàn)中可以根據(jù)出現(xiàn)的曲線進(jìn)一步選擇合適的梯度變量。 2．探究果膠酶的用量 (1)實(shí)驗(yàn)

6、原理：在一定的條件下，隨著酶濃度的增加，果汁的體積增加；當(dāng)酶濃度達(dá)到某一數(shù)值后，再增加酶的用量，果汁的體積不再改變，此值即是酶的最適用量。 (2)實(shí)驗(yàn)過程： 1．下列與酶的活性有關(guān)的說法，不正確的是(　　) A．酶的活性是由蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)決定的，不受外界條件的影響 B．酶的活性是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)時表現(xiàn)出來的能力 C．酶的活性受溫度、pH等因素的影響 D．酶活性的高低與反應(yīng)物的濃度無關(guān) A　[酶的活性是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)時表現(xiàn)出來的能力，由蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)決定，容易受到物理、化學(xué)因素的影響。] 2．果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠，分解植物的細(xì)胞壁

7、及胞間層。請你完成以下有關(guān)果膠酶和果汁生產(chǎn)中的問題： (1)在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高_(dá)_________和__________。 (2)某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了“探究果膠酶催化果膠水解最適pH”的課題研究。 (3)本課題的實(shí)驗(yàn)步驟中，在完成“燒杯中分別加入蘋果泥，試管中分別注入果膠酶溶液、編號、編組”之后，有下面兩種操作： 方法一：將試管中果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合，再把混合液的pH分別調(diào)至4、5、6、……10。 方法二：將試管中果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥pH分別調(diào)至4、5、6、……10，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。 ①請問哪一種方法更科學(xué)？________。理由是_

8、_______________________ ________________________________________________________________。 ②如果用曲線圖的方式記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，當(dāng)橫坐標(biāo)表示pH，縱坐標(biāo)表示________時，實(shí)驗(yàn)的操作和記錄是比較切實(shí)可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，分析圖中最可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖是________。若實(shí)驗(yàn)所獲得的最適pH＝m，請你在所選的曲線圖中標(biāo)出“m”點(diǎn)的位置。 [解析]　本題考查果膠酶的作用及pH對酶活性影響實(shí)驗(yàn)的分析能力。(1)果膠酶可以分解果膠，提高出汁率和澄清度，但果膠酶的作用需要一定的

9、條件，如溫度和pH等。(2)本題是探討pH對果膠酶活性的影響，實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵是分別將果膠酶溶液和蘋果泥調(diào)至一定的pH，然后把pH相等的這兩種溶液混合，否則，在達(dá)到預(yù)定pH之前就會發(fā)生酶的催化反應(yīng)。如題圖甲所示，果膠酶的活性隨pH增大而升高，達(dá)到最適pH之后，酶活性逐漸降低，若過酸或過堿，則酶活性喪失。 [答案]　(1)出汁率　澄清度　(3)①方法二　方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的pH環(huán)境(或方法一的操作會在達(dá)到預(yù)定pH之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng))?、诠w積　甲　如圖 知識點(diǎn)二| 探究洗衣粉中的酶在洗滌中的作用 1．加酶洗衣粉中一般添加了蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維

10、素酶等，洗衣粉的去污能力得到了很大的提高。 2．蛋白酶是洗滌劑中最常用的一類酶制劑，它能將蛋白質(zhì)分解成可溶性的多肽，因而對血漬、奶漬等蛋白質(zhì)類污垢的去除特別有效。 3．在人們衣物上的污垢中，脂肪類污垢所占的比例往往較大。因此，在洗滌劑中添加適量的脂肪酶，可以極大地提高洗滌劑的去污效果。 4．衣物上也常有淀粉類污垢，如土豆泥、粥等，含有淀粉酶的加酶洗衣粉對去除這類污垢效果良好。淀粉酶可將淀粉水解成糊精、麥芽糖等。 5．纖維素酶也被廣泛地應(yīng)用于洗滌劑。纖維素酶雖不能直接去除衣物上的污垢，但能使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松，從而使?jié)B入到纖維深處的塵土和污垢能夠與洗滌劑充分接觸，使洗滌劑的去污效果更好。

11、 探討：能用加蛋白酶的洗衣粉洗滌絲織物嗎？為什么？ 提示：不能。絲織物的主要成分是蛋白質(zhì)，蛋白酶可將其水解，降低絲織物的光滑度和強(qiáng)度。 探討：在任何條件下，使用加酶洗衣粉總比普通洗衣粉效果好嗎？為什么？ 提示：不是。酶活力易受溫度、pH、抑制劑等的影響，在適宜的條件下，加酶洗衣粉的去污效果可能好于普通洗衣粉，若條件不適宜，如溫度過高會使酶喪失活性，溫度過低也會大大降低加酶洗衣粉的洗滌效果。 探討：比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)自變量、因變量及無關(guān)變量分別是什么？ 提示：自變量為洗衣粉的種類(普通洗衣粉與加酶洗衣粉)，因變量為洗滌效果，無關(guān)變量應(yīng)保持不變，

12、如布料的種類、大小、顏色、污物的量與種類、水溫、水質(zhì)、水量、洗衣粉的用量、浸泡時間和攪拌時間等。 1．加酶洗衣粉和普通洗衣粉比較 項目 加酶洗衣粉 普通洗衣粉 成分 普通洗衣粉成分＋酶制劑 主要含有表面活性劑、聚磷酸鹽(水軟化劑)、堿劑、漂白劑、熒光增白劑等 種類 ①單一加酶洗衣粉：加入一種酶制劑； ②復(fù)合加酶洗衣粉：加入多種酶制劑 ①根據(jù)含磷量分為無磷洗衣粉和含磷洗衣粉； ②根據(jù)洗滌效果分為普通洗衣粉和濃縮洗衣粉 作用 將大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，小分子有機(jī)物易溶于水，使污染物與纖維分開 “親油基”與油污“抱成一團(tuán)”，相互融合，形成親水的微小膠團(tuán)，然后

13、油污與洗滌劑一起被清水沖掉 環(huán)境 影響 污染輕甚至無污染 多易導(dǎo)致水體發(fā)生富營養(yǎng)化，破壞水質(zhì)，污染環(huán)境 相同點(diǎn) 表面活性劑產(chǎn)生泡沫，將油脂分子分散開，水軟化劑可以分開污垢 2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計中的變量控制和對照實(shí)驗(yàn) (1)變量控制 影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素有水溫、水量、水質(zhì)、洗衣粉的用量、衣物的質(zhì)地、大小及浸泡時間和洗滌時間等，在這些因素中，如果水溫是我們研究的對象，那么應(yīng)設(shè)水溫為實(shí)驗(yàn)的自變量，其他因素(無關(guān)變量)都應(yīng)保持相同、適宜且不變。 (2)對照實(shí)驗(yàn) 探究的問題 變量 對照組 實(shí)驗(yàn)組 普通、加酶洗衣粉洗滌效果的區(qū)別 洗衣粉類型 普通洗衣粉＋污物 加酶洗衣粉

14、＋污物 加酶洗衣粉的最適溫度 溫度 溫度梯度下的洗滌效果互為對照 不同類型加酶洗衣粉的洗滌效果 加酶洗衣粉種類 不同加酶洗衣粉的洗滌效果互為對照 3.洗滌劑中常用的酶制劑及其洗滌原理歸納 種類 洗滌原理 洗滌實(shí)例 堿性蛋 白酶 可將蛋白質(zhì)水解為可溶性的多肽 血漬、奶漬及各種食品類的蛋白質(zhì)類污垢 脂肪酶 把脂肪水解為較易溶解的甘油和游離的脂肪酸 脂肪類污垢約占總污垢量的，如食品的油漬、人體皮脂、口紅等 淀粉酶 能使淀粉迅速分解為可溶性的麥芽糖、糊精等 面條、巧克力、土豆泥、粥等 纖維 素酶 使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松，從而使?jié)B入到纖維深處的塵土和污垢能夠與

15、洗滌劑充分接觸，達(dá)到更好的去污效果 去除棉紡織品表面的浮毛，平整織物表面 1．在驗(yàn)證某種加酶洗衣粉所需要的最適溫度的實(shí)驗(yàn)中，敘述正確的是(　　) A．取一系列不同溫度、其他條件相同的水，加入相同的污染物及等量加酶洗衣粉，看哪一個溫度中酶的效果最好 B．在不同溫度的水中，加入不等量洗衣粉，看哪種效果好 C．將加酶洗衣粉加入30 ℃水中發(fā)現(xiàn)不如加到45 ℃的水中洗滌效果好，說明45 ℃為最適溫度 D．將加酶洗衣粉與普通洗衣粉分別加入37 ℃的水中洗滌同樣的污物，發(fā)現(xiàn)加酶洗衣粉效果好，說明加酶洗衣粉的最適溫度為37 ℃ A　[在設(shè)計題述實(shí)驗(yàn)時要注意：(1)控制無關(guān)變量相同；(2)設(shè)

16、置溫度梯度，并且溫度梯度的設(shè)計應(yīng)遵循先大后小的原則。] 2．某興趣小組準(zhǔn)備開展“不同種類的加酶洗衣粉對同一污物的洗滌效果”的探究活動，下列說法中不正確的是(　　) A．該實(shí)驗(yàn)的原理是酶的高效性 B．自變量是不同種類的加酶洗衣粉 C．水質(zhì)、水量、適宜pH等屬于無關(guān)變量 D．因變量是加酶洗衣粉的洗滌效果 A　[探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果實(shí)驗(yàn)的原理是酶的專一性。] [課堂小結(jié)] 知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心語句歸納 1.酶活力通常用酶促反應(yīng)的速率，即酶促反應(yīng)過程中單位時間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的生成量來表示。 2.果膠在植物的細(xì)胞或組織間起黏合作用，其分解將會引起細(xì)胞之間的離

17、散。 3.果膠酶是一個多酶復(fù)合體系，是所有能夠分解果膠的酶的總稱。 4.影響酶活力的因素有溫度、pH、激活劑等。 5.加酶洗衣粉中常用的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶。 6.果膠酶將果汁中的果膠分解，果汁就會變得澄清。 7.洗衣粉是偏堿性的，加在洗衣粉中的蛋白酶都是堿性蛋白酶。 1．下列關(guān)于果膠酶的敘述，不正確的一項是(　　) A．在最適溫度時，酶的催化能力最高，高于或低于最適溫度，酶的催化能力下降，恢復(fù)到最適溫度，酶的活性也恢復(fù) B．果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶 C．果膠酶能提高水果的出汁率，并使果汁變得澄清 D．當(dāng)探究溫度對果膠酶活性的

18、影響時，應(yīng)控制果泥量、果膠酶的濃度和用量，水浴時間和混合物的pH等 A　[高溫條件下酶變性失活，即使恢復(fù)最適溫度，酶活性也不會恢復(fù)，A錯誤；果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶，B正確；果膠酶能提高水果的出汁率，并使果汁變得澄清，C正確；當(dāng)探究溫度對果膠酶活性的影響時，溫度屬于實(shí)驗(yàn)的自變量，果泥量、果膠酶的濃度和用量、水浴時間和混合物的pH等都屬于無關(guān)變量，無關(guān)變量要保持相同且適宜，D正確。] 2．下列關(guān)于果膠酶制備的敘述，錯誤的是(　　) A．制備水果或蔬菜勻漿時，加入NaCl是為了提高酶活力 B．離心時離心管內(nèi)濾液的高度不超過離心管長度的 C．過濾時要用5層紗布，以便

19、更好的保留濾渣，獲得更多的果膠酶 D．因?yàn)槊富盍κ艿綔囟?、pH等因素的影響，所以要將pH調(diào)到3～4，在0～4 ℃下保存 C　[勻漿液過濾后，果膠酶存在于濾液中，因此要收集濾液。] 3．下列各項能表示酶活性高低的是(　　) A．單位時間、單位體積內(nèi)反應(yīng)物的總量 B．一段時間后生成物的總量 C．一段時間后，一定體積中消耗的反應(yīng)物的量 D．單位時間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的生成量 D　[酶活性的高低可以用在一定條件下酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率表示，而酶促反應(yīng)速率是指單位時間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的生成量。] 4．我國水果生產(chǎn)發(fā)展迅速，由于收獲的季節(jié)性強(qiáng)，易造成水果積壓，腐爛變質(zhì)，為

20、了解決上述問題且滿足不同人群的需求，可以將水果加工成果汁、果酒、果醋等。在果汁生產(chǎn)中要用到果膠酶，某生物研究小組為了探究果膠酶的某些特性，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： (1)實(shí)驗(yàn)方法：按如圖所示的順序進(jìn)行操作。 (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：對照組與實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行了相同時間的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖中曲線甲所示： ①圖中自變量是溫度，除此之外此曲線橫坐標(biāo)還可表示______________。 A．酶的濃度　　　　　 B．蘋果泥的量 C．水的加入量 D．pH ②圖中的縱坐標(biāo)還可用________________來表示。 ③實(shí)驗(yàn)小組改變了實(shí)驗(yàn)條件后重復(fù)做實(shí)驗(yàn)，得到曲線乙，果汁的澄清度最高點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)是同一位置

21、的原因是 _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ __________________________

22、______________________________________。 ④步驟b中在果膠酶和蘋果泥混合前，將兩者分裝在不同試管中恒溫的目的是________________________________________________________________。 (3)假設(shè)下圖中的自變量為酶的濃度，請畫出果膠酶用量的曲線，并用a點(diǎn)標(biāo)出酶的最適用量。 [解析]　該題考查的是溫度、pH對果膠酶活性的影響。正確解答該題應(yīng)明確實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量及無關(guān)變量的內(nèi)容及三者之間的關(guān)系，還應(yīng)熟悉探究實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)流程及每一步操作的目的。 [答案]　(2)①D?、谔O果汁的體積?、弁环N酶的最適溫度是一定的，不會因酶的濃度、底物的量的不同而改變 ④保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免底物和果膠酶混合時因溫度變化而影響果膠酶活性 (3)如圖所示 - 11 -