2014年高考生物大一輪復(fù)習(xí) 第十一單元 第44講 酶的應(yīng)用教案

1、第44講酶的應(yīng)用考綱要求1.酶的存在與簡單制作方法。2.酶活力測定的一般原理和方法。3.酶在食品制造和洗滌等方面的應(yīng)用。4.制備和應(yīng)用固相化酶?？键c(diǎn)一影響果汁產(chǎn)量的物質(zhì)、因素及探究方法1果膠酶的組成和作用(1)組成：多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。(2)作用：分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層。2酶的活性及其影響因素(1)酶的活性：酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。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)速度來表示。(2)影響酶活性的因素：溫度、pH、酶的抑制劑等。3探究溫度和pH對酶活性的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理果膠酶活性受溫度和pH的影響，處于最適溫度或pH時(shí)，活性最高。果

2、肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶活性大小呈正相關(guān)。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：溫度和pH在很大程度上對酶的空間結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生影響，過高或過低都會(huì)影響酶活性。4探究果膠酶的最適用量37_恒溫水浴加熱將果膠酶溶液與蘋果泥混合37_恒溫水浴中反應(yīng)20 min左右過濾果汁，測量果汁量并記錄易錯(cuò)警示(1)酶活性不等同于酶促反應(yīng)速度同等條件下的酶促反應(yīng)速度的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性與酶促反應(yīng)速度仍然是兩個(gè)完全不同的概念，其影響因素也不完全相同，如酶的濃度、反應(yīng)物的濃度可以影響反應(yīng)速度，但不能影響酶的活性。(2)在蘋果泥和果膠酶混合之前，一定要保證底物和酶達(dá)到所要求的溫度或pH條件，以避免混合后條件的變化，確保實(shí)

3、驗(yàn)結(jié)果的可靠性。(3)探究×××酶的最適條件(溫度、pH)及最適用量時(shí)都需設(shè)置一系列濃度梯度，且不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間構(gòu)成了相互對照，通過相互對照可確定果膠酶的最適溫度或最適pH。1下列有關(guān)果膠酶及與果膠酶實(shí)驗(yàn)探究的敘述正確的是()A探究果膠酶的用量時(shí)，pH、溫度不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果B果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和葡萄糖異構(gòu)酶等C探究溫度對果膠酶活性的影響時(shí)，溫度、蘋果泥、果膠酶用量及反應(yīng)時(shí)間等都是變量D可以用相同時(shí)間內(nèi)過濾得到的果汁體積來確定果膠酶的用量答案D解析探究果膠酶的用量時(shí)，pH、溫度會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；葡萄糖異構(gòu)酶不屬于果膠酶的成分；探

4、究溫度對果膠酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，溫度為單一變量，其他因素保持不變。1果膠酶與纖維素酶的比較種類組成作用果膠酶多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等催化水解果膠成為可溶性半乳糖醛酸纖維素酶C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶纖維素纖維二糖葡萄糖2探究影響果汁產(chǎn)量的因素(1)探究溫度對酶活性的影響時(shí)，可以選用10 作為溫度梯度，設(shè)置的具體溫度為10 、20 、30 、40 、50 和60 等，也可以根據(jù)酶的特點(diǎn)，嘗試以5 作為溫度梯度。(2)探究pH對酶活性的影響時(shí)，只需將溫度梯度改成pH梯度，并在該酶的最適溫度下進(jìn)行。反應(yīng)液中的pH可以用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氫氧化鈉溶液或鹽酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。(3)探究酶的用量

5、是建立在探究最適溫度和pH對酶活性影響的基礎(chǔ)之上的。此時(shí)，研究的變量是酶的用量，其他因素都應(yīng)保持相同。實(shí)驗(yàn)時(shí)可以配制不同濃度的酶溶液，也可以只配制一種濃度的酶溶液，然后使用不同的體積。需要注意的是，反應(yīng)液的pH和溫度必須相同，否則將影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。3確定果膠酶最適用量的方法如果隨酶濃度的增加，過濾到的果汁的體積也增加，說明酶的用量不足；當(dāng)酶的濃度增加到某個(gè)值后，再增加酶的用量，過濾到的果汁的體積不再改變，說明酶的用量已經(jīng)足夠，這個(gè)值就是酶的最適用量?？键c(diǎn)二探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果1梳理加酶洗衣粉的去污機(jī)理種類洗滌原理洗滌的物質(zhì)種類蛋白酶蛋白質(zhì)小分子的肽氨基酸血漬、奶漬及各種食品類

6、的蛋白質(zhì)污垢脂肪酶脂肪甘油脂肪酸食品的油漬、人體皮脂、口紅淀粉酶淀粉麥芽糖葡萄糖來自面條、巧克力等的污垢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衣粉充分接觸，達(dá)到更好的去污效果棉紡織品的表面浮毛2探究不同類型加酶洗衣粉的洗滌效果(1)實(shí)驗(yàn)原理：酶的催化作用具有專一性，復(fù)合酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多，與單一加酶洗衣粉相比，對各種污漬都有較好的洗滌效果。(2)實(shí)驗(yàn)變量自變量：加酶洗衣粉。無關(guān)變量：其他條件相同且適宜(如溫度、pH等)。(3)實(shí)驗(yàn)步驟步驟燒杯編號(hào)注入自來水500 mL500 mL500_mL加入物質(zhì)(等量)奶漬布奶漬布奶漬布控制水溫37 37 37_加

7、入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉復(fù)合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻棒攪拌5 min5 min5 min觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顏色淺已消失顏色淺易錯(cuò)警示(1)與普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉洗滌效果更好，又由于不含磷元素，酶制劑進(jìn)入無機(jī)環(huán)境中后可以被微生物分解，因此不會(huì)對環(huán)境造成污染。(2)一般來說，絲綢類的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗滌，是因?yàn)榈鞍酌笗?huì)水解蛋白質(zhì)類的絲綢。(3)酶的催化作用需要適宜的溫度，用溫水浸泡衣物可以縮短衣物的浸泡時(shí)間，加快洗滌。(4)人體皮膚細(xì)胞有蛋白質(zhì)，如不徹底清洗雙手，就會(huì)使手的皮膚受到腐蝕，而使人患過敏性皮炎、濕疹等。因此，應(yīng)避免與這類洗衣粉長時(shí)間地接觸。(5)加酶洗衣粉的酶制劑不含肽酶，

8、因?yàn)殡谋旧硪兹苡谒?加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉。請回答下列問題：(1)由下圖推知，該實(shí)驗(yàn)的目的是_。50 時(shí)加酶洗衣粉中堿性蛋白酶的最適含量約是_%。(2)下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗滌效果的實(shí)驗(yàn)記錄，請據(jù)表回答問題。臉盆編號(hào)洗滌物(等量)洗滌溫度洗衣粉(等量)水量洗凈所需時(shí)間1油污布45 加酶2 L4 min2油污布45 普通2 L7 min3油污布5 加酶2 L9 min4油污布5 普通2 L8 min該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了_原則。若1號(hào)實(shí)驗(yàn)組洗凈油污布所需時(shí)間接近7min，最可能的原因是_。(3)下列衣料不適宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗滌的有_。棉織品毛織品腈綸織品蠶絲織

9、品(4)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，請寫出兩項(xiàng)提高加酶洗衣粉洗滌效果的措施：_。答案(1)探究溫度、堿性蛋白酶含量對去污力的影響0.6(2)對照、單一變量酶失活(3)(4)用溫水浸泡；延長浸泡時(shí)間；增加洗衣粉的用量等(寫出兩項(xiàng)合理答案即可)解析(1)由題圖可知，實(shí)驗(yàn)中存在兩個(gè)變量：溫度與堿性蛋白酶含量，即實(shí)驗(yàn)探究的是溫度、堿性蛋白酶含量對去污力的影響。在50 時(shí)，洗衣粉的去污力在堿性蛋白酶含量為0.6%時(shí)達(dá)到最大。(2)由表中數(shù)據(jù)可知，1、3號(hào)為實(shí)驗(yàn)組，2、4號(hào)為對照組，1、2號(hào)與3、4號(hào)中只有是否加酶一個(gè)變量，因此該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了對照原則和單一變量原則。若1號(hào)實(shí)驗(yàn)組洗凈油污布所需時(shí)間接近7 min，最

10、可能的原因是酶已經(jīng)失活。(3)蛋白酶可分解蛋白質(zhì)，故毛織品、蠶絲織品等以蛋白質(zhì)為主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗滌。(4)用溫水浸泡(提高酶的活性)，延長浸泡時(shí)間(增加酶的催化時(shí)間)，增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗滌效果。1變量的分析和控制影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素有水溫、水量、水質(zhì)、洗衣粉的用量和種類，衣物的材料、大小及浸泡時(shí)間和洗滌時(shí)間等。在探究用加酶洗衣粉洗滌的最佳溫度條件實(shí)驗(yàn)中，水溫是要研究的對象，實(shí)驗(yàn)自變量是水溫；在探究加酶洗衣粉與普通洗衣粉洗滌效果的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)自變量為洗衣粉的種類；在探究不同種類的加酶洗衣粉洗滌效果的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)自變量為加酶洗衣粉的種類。在設(shè)計(jì)

11、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)遵循單一變量原則和對照原則等。2洗滌方式和材料的選擇(1)采用全自動(dòng)洗衣機(jī)比較好，并且應(yīng)該盡量使用同一型號(hào)小容量的洗衣機(jī)，使其機(jī)械攪拌作用相同。(2)洗滌材料的選擇也有一些講究。選用布料作為實(shí)驗(yàn)材料比較可行。在設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以控制布料的大小、顏色及污物的量，使其相同；同時(shí)，也便于洗滌效果的比較。3水量、水質(zhì)和洗衣粉用量的問題(1)水量和布料的大小是成正比的。做實(shí)驗(yàn)用的布料不宜過大，水量不宜過多，但應(yīng)該讓布料充分浸泡在水中。(2)其他相關(guān)問題簡述如下：實(shí)驗(yàn)中可以用滴管控制污物的量，待污物干燥后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；布料應(yīng)放在洗衣粉溶液中浸泡相同的時(shí)間；采用玻棒攪拌的方式模擬洗衣過程；模擬攪拌

12、的時(shí)間、次數(shù)和力量應(yīng)基本相同?？键c(diǎn)三酵母細(xì)胞的固定化1固定化細(xì)胞技術(shù)的概念固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。2固定化細(xì)胞技術(shù)常用的方法包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。一般來說，酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化，細(xì)胞多采用包埋法固定化。3酵母細(xì)胞的固定化及發(fā)酵程序酵母細(xì)胞的活化配制物質(zhì)的量濃度為0.05 mol/L的CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合固定化酵母細(xì)胞沖洗發(fā)酵。易錯(cuò)警示固定化實(shí)驗(yàn)中的易錯(cuò)總結(jié)(1)海藻酸鈉溶液的濃度對包埋酵母細(xì)胞數(shù)量的影響海藻酸鈉溶液濃度過高，將很難形成凝膠珠。濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母

13、細(xì)胞的數(shù)量少。(2)海藻酸鈉溶液配制注意事項(xiàng)海藻酸鈉溶化時(shí)要用小火或間斷加熱，避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊。將溶化后的海藻酸鈉先冷卻至室溫，再與酵母細(xì)胞混合，避免高溫殺死酵母細(xì)胞。固定化酵母細(xì)胞時(shí)，應(yīng)將海藻酸鈉酵母細(xì)胞的混合液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影響凝膠珠的形成。3在20世紀(jì)50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，到了70年代又發(fā)明了固定化酶與固定化細(xì)胞的技術(shù)。(1)在實(shí)際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是_。與固定化酶技術(shù)相比，固定化細(xì)胞固定的是_。(2)制備固定化酵母細(xì)胞，常用的包埋材料是_，使用了下圖中方法_(填出號(hào)碼與名稱)。(3)制作固定化酵母細(xì)胞時(shí)，充分混合均

14、勻的酵母細(xì)胞溶液可在飽和_溶液中形成凝膠珠。部分同學(xué)實(shí)驗(yàn)制得的凝膠珠不是圓形或橢圓形，其主要原因是_。答案(1)酶既容易與反應(yīng)物接觸，又容易與產(chǎn)物分離，固定在載體上的酶能反復(fù)利用多酶系統(tǒng)(或一系列酶、多種酶)(2)海藻酸鈉包埋法(3)CaCl2海藻酸鈉溶液濃度過高(或針筒口離液面過近，高度不夠)解析將酶固定化后，可使酶在催化反應(yīng)之后不隨產(chǎn)物流走，可以反復(fù)利用；將細(xì)胞固定化后，可以將一種細(xì)胞內(nèi)的多種酶同時(shí)進(jìn)行固定。海藻酸鈉一般不能參與化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)，在高溫下容易溶化，溫度降低時(shí)又形成多孔性固體顆粒，是包埋酵母菌的好材料。圖為化學(xué)結(jié)合法，圖為物理吸附法，圖為包埋法。凝膠珠是高溫下溶化的海藻酸鈉與酵

15、母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸鈉濃度過高或制凝膠珠時(shí)離液面太近，可能形成片狀或長條形，而不是圓形的凝膠珠。1直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的比較直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞制作方法化學(xué)結(jié)合法固定化、物理吸附法固定化包埋法固定化是否需要營養(yǎng)物質(zhì)否否是催化反應(yīng)單一或多種單一一系列(或多種)反應(yīng)底物各種物質(zhì)(大分子、小分子)各種物質(zhì)(大分子、小分子)小分子物質(zhì)缺點(diǎn)對環(huán)境條件非常敏感，易失活；難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量不利于催化一系列酶促反應(yīng)反應(yīng)物不易與酶接近，尤其是大分子物質(zhì)，反應(yīng)效率下降優(yōu)點(diǎn)催化效率高、耗能低、低污染既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；可以重復(fù)利用成本低、操作容易2

16、酵母細(xì)胞的固定化方法1(2012·江蘇卷，16)下列關(guān)于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果”的敘述，合理的是()A先用熱水溶解洗衣粉，再將水溫調(diào)節(jié)到最適溫度B實(shí)驗(yàn)的觀察指標(biāo)可以是相同洗滌時(shí)間內(nèi)污漬的殘留程度C相同pH時(shí)加酶洗衣粉洗滌效果好于普通洗衣粉D衣物質(zhì)地和洗衣粉用量不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果答案B解析由于溫度會(huì)影響酶的活性，高溫會(huì)導(dǎo)致加酶洗衣粉中的酶變性失活，A項(xiàng)錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)的目的是探究兩種洗衣粉的洗滌效果，所以觀察指標(biāo)可以是相同洗滌時(shí)間內(nèi)污漬的殘留程度或達(dá)到同樣洗滌效果所需時(shí)間的長短，B項(xiàng)正確；在適宜的pH下，加酶洗衣粉的洗滌效果高于普通洗衣粉，但pH過高或過低時(shí)酶都會(huì)變性失活，則

17、兩者洗滌效果相似，C項(xiàng)錯(cuò)誤；酶具有專一性，加有蛋白酶的洗衣粉不能用于洗滌真絲、羊毛等衣料，適當(dāng)增加洗衣粉的用量會(huì)使洗滌效果增強(qiáng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2(2012·江蘇卷，17)下列關(guān)于酶和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是()A從酶的固定方式看，吸附法比化學(xué)結(jié)合法對酶活性影響小B作為消化酶使用時(shí)，蛋白酶制劑以口服方式給藥C尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過氧化氫酶，可以反復(fù)使用D將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗，目的是洗去CaCl2和雜菌答案C解析酶的固定方式有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，物理吸附的過程是利用吸附劑本身的表面張力，從而對附近的分子產(chǎn)生吸附，吸附劑不會(huì)與被吸附物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反

18、應(yīng)而使其發(fā)生性質(zhì)改變，所以吸附法對酶活性影響很小，A項(xiàng)正確；消化酶在人體消化道內(nèi)發(fā)揮作用，蛋白酶制劑一般在最外面加上糖衣后通過口服方式給藥，B項(xiàng)正確；尿糖試紙是一種酶試紙，是將葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶和某種無色化合物固定在紙條上，制成測試尿糖含量的酶試紙，這種酶試紙與尿液相遇時(shí)，很快會(huì)因?yàn)槟蛞褐衅咸烟呛康亩嗌俣尸F(xiàn)一定的顏色，再次使用時(shí)顏色會(huì)有掩蓋作用，所以不能反復(fù)使用，C項(xiàng)錯(cuò)誤；制備固定化酵母細(xì)胞時(shí)，將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗的目的是洗去CaCl2和雜菌，防止凝膠珠硬度過大和雜菌的污染，D項(xiàng)正確。3(2012·廣東理綜，29)食品種類多，酸堿度范圍廣。生物興趣小組擬探究在食品生

19、產(chǎn)中應(yīng)用范圍較廣的蛋白酶，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，得知：(1)pH對不同蛋白酶的活力影響有差異。據(jù)圖可知，_更適宜作為食品添加劑，理由是_。蛋白酶的活力可用_的量來表示。(2)該蛋白酶的提取工藝流程如下：興趣小組分別對酶保護(hù)劑濃度、提取液pH進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，酶保護(hù)劑濃度在0.020.06 mol/L范圍內(nèi)，酶活力較高；提取液pH在6.08.0范圍內(nèi)，酶活力較高。他們認(rèn)為，要進(jìn)一步提高粗酶制劑的酶活力，以達(dá)到最佳提取效果，還需對酶保護(hù)劑濃度和提取液pH進(jìn)行優(yōu)化，并確定以此為探究課題。請擬定該課題名稱，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表。答案(1)木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶的活力不隨pH的變化而變化單位時(shí)間內(nèi)、單位體積

20、中底物減少(或產(chǎn)物增加)(2)課題名稱：探究酶保護(hù)劑的濃度和提取液的pH的最佳組合 提取液的pH底物的減少量(或產(chǎn)物的產(chǎn)生量)酶保護(hù)劑濃度(mol/L)6.06.57.07.58.00.020.030.040.050.06解析(1)題目中已經(jīng)提供了信息“食品種類多，酸堿度范圍廣”，所以選擇的食品添加劑應(yīng)該有較廣的酸堿度適應(yīng)范圍，由圖可知，木瓜蛋白酶的活力不隨pH的變化而變化，所以可以選作食品添加劑。酶的活力可用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中底物的減少量(或產(chǎn)物的增加量)來表示。(2)由題中信息可知酶保護(hù)劑的適宜濃度范圍和提取液pH的適宜范圍，故實(shí)驗(yàn)的自變量是酶保護(hù)劑的濃度和提取液的pH，需在適宜范圍內(nèi)確定較小的梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表要包含自變量酶保護(hù)劑的濃度和提取液的pH以及因變量底物的減少量(或產(chǎn)物的產(chǎn)生量)。4(2008·江蘇卷，34A)為探究洗衣粉加酶后的洗滌效果，將一種無酶洗衣粉分成3等份，進(jìn)行3組實(shí)