2017-2018學(xué)年高中生物 第三章 酶的應(yīng)用技術(shù)實踐 第一節(jié) 酶的制備和應(yīng)用教案 蘇教版選修1

1、第一節(jié)酶的制備和應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)1簡述酶的性質(zhì)和酶活力。2簡述果膠酶的作用、制備及應(yīng)用。(重難點)3探究洗衣粉中的酶在洗滌中的作用。(重點)制 備 果 膠 酶 并 觀 察 其 作 用1酶的性質(zhì)和活力(1)性質(zhì)：酶是兩性電解質(zhì)，能在電場中移動。酶的水溶液具有親水膠體的性質(zhì)，不能通過半透膜。酶分子易受一些物理因素(如高溫、紫外線等)和化學(xué)因素(如強酸、強堿、有機溶劑等)的作用而變性，從而喪失活力。(2)酶活力：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。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)底物的減少量或產(chǎn)物的生產(chǎn)量來表示。影響酶活力的因素：高溫、強酸、強

2、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：分布：存在于所有高等植物細(xì)胞壁和細(xì)胞間隙中。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：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。作用：果膠酶能分解果膠，促進植物組織的分解，降低細(xì)胞內(nèi)容物的黏度。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于飼料、食品、紡織、造紙等行業(yè)中。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

3、抑制作用。二、探究果膠酶活力因素的實驗設(shè)計1探究溫度和pH對果膠酶活力的影響(1)實驗原理：當(dāng)酶處于最適溫度或最適pH時，酶的活力最高。若溫度過高、過酸或過堿，則導(dǎo)致酶變性失活。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)實驗操作流程：溫度或pH對果膠酶活力的影響(3)結(jié)果分析：根據(jù)實驗數(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。由于初次實驗的梯度變量選擇目的性不強，選擇的范圍有可能出現(xiàn)過高或過低的情況，這可以

4、從畫出的曲線中反映出來，如圖所示，實驗中可以根據(jù)出現(xiàn)的曲線進一步選擇合適的梯度變量。2探究果膠酶的用量(1)實驗原理：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)實驗過程：1下列與酶的活性有關(guān)的說法，不正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：】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(tài)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)【解析】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?！敬鸢浮緼

5、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)某實驗小組進行了“探究果膠酶催化果膠水解最適pH”的課題研究。(3)本課題的實驗步驟中，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。請問哪一種方法更科學(xué)？_。理由是_。如

6、果用曲線圖的方式記錄實驗結(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，實驗的操作和記錄是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，分析圖中最可能是實驗結(jié)果的曲線圖是_。若實驗所獲得的最適pHm，請你在所選的曲線圖中標(biāo)出“m”點的位置?！窘馕觥勘绢}考查果膠酶的作用及pH對酶活性影響實驗的分析能力。(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，實驗關(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

7、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)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)到實驗預(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))果汁體積甲如圖探 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

8、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。合作探討探討1：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度。探討2：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

9、，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3：比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果的實驗中，實驗自變量、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，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。思維升華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、熒光增白劑等種類單一加酶洗衣粉：加入一種酶制劑；復(fù)合加

10、酶洗衣粉：加入多種酶制劑根據(jù)含磷量分為無磷洗衣粉和含磷洗衣粉；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物分解為小分子有機物，小分子有機物易溶于水，使污染物與纖維分開“親油基”與油污“抱成一團”，相互融合，形成親水的微小膠團，然后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.實驗設(shè)計中的變量控制和對照實驗(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)

11、水溫為實驗的自變量，其他因素(無關(guān)變量)都應(yīng)保持相同、適宜且不變。(2)對照實驗：探究的問題變量對照組實驗組普通、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

12、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在驗證某種加酶洗衣粉所需要的最適溫度的實驗中，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 【解析】在設(shè)計題述實驗時要注意：(1)控

13、制無關(guān)變量相同；(2)設(shè)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。【答案】A2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該實驗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【解析】探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果實驗的原理是酶的專一性?！敬鸢浮緼1下列說法不正確的是()A在探究果膠酶用量的實驗中，雖然實驗的變量發(fā)生了變化，但通過設(shè)置梯度來確定最適值的思想方法是不變的B植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶C通過測定濾出的蘋果汁的體積大小無法來判斷果膠酶活性的高

14、低D人們使用果膠酶、纖維素酶等來解決制作果汁面臨的問題【解析】果膠酶活性越高，果汁出汁率越高，故可通過測定濾出的蘋果汁的體積大小判斷果膠酶活性的高低?！敬鸢浮緾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，以便更好的保留濾渣，獲得更多的果膠酶D因為酶活力受到溫度、pH等因素的影響，所以要將pH調(diào)到34，在04 下保存【解析】勻漿液過濾后，果膠酶存在于濾液中，因此要收集濾液。【答案】C3下列各項能表示酶活性高低的是() 【導(dǎo)學(xué)號：】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

15、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【解析】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?！敬鸢浮緿4我國水果生產(chǎn)發(fā)展迅速，由于收獲的季節(jié)性強，易造成水果積壓，腐爛變質(zhì)，為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，進行了如下實驗：(1)實驗方法：按如圖所示的順序進行操作。(2)實驗結(jié)果：對照組與實驗組進行了相同時間的實驗，結(jié)果如圖中曲線甲所示：圖中自變量是溫度，除此之外此曲線橫

16、坐標(biāo)還可表示_。A酶的濃度B蘋果泥的量C水的加入量 DpH圖中的縱坐標(biāo)還可用_來表示。實驗小組改變了實驗條件后重復(fù)做實驗，得到曲線乙，果汁的澄清度最高點對應(yīng)的橫坐標(biāo)是同一位置的原因是_。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點標(biāo)出酶的最適用量?！窘馕觥吭擃}考查的是溫度、pH對果膠酶活性的影響。正確解答該題應(yīng)明確實驗的自變量、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)熟悉探究實驗的實驗流程及每一步操作的目的。【答案】(2)D蘋果汁的體積同一種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