选修1专题4酶的研究与应用学案2

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1、专题四 酶的研究与应用【学习导航】 酶是生物催化剂，具有高效、专一和所需反应条件温和的优点。目前，酶已广泛应用于食品、环保和化工等各个行业，取得了良好的经济效益。本专题是在必修课的基础上，通过实验研究影响酶活性的因素以及酶在日常生活和工业生产上的应用。通过本专题3各课题的学习，学生应该掌握测定酶活力的简单方法；能够研究酶活性的因素；理解固定化酶和固定化细胞的原理和方法；探讨酶在生产生活中的应用。课题1 果胶酶在果汁生产中的应用【导学诱思】1果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由 聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分

2、解 ，瓦解植物细胞的 及 ，使榨取果汁更容易，而果胶分解成可溶性的 ，也使得浑浊的果汁变得澄清。果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括 、 和 等。2酶的活性是指 的能力。酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的 来表示。在科学研究与工业生产中，酶反应速度用单位时间内、单位体积中 或 来表示。3 、 和 等条件会影响酶的活性。【疑难点拨】1为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？提示：将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性

3、的问题。2在探究温度或pH的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？提示：需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。3A同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？B同学呢？ 提示：A同学将温度或pH作为变量，控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题。B同学对于变量的处理应该与A同学相同，只是观察因变量的角度不同。4想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？提示：果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子

4、物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。5当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应该保持不变？提示：温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。【课堂演练】一、 选择题1同一个体内的各类活细胞所含的酶A种类有差异，数量相同B种类有差异，数量不同C种类无差异，数量相同D种类无差异，数量不同2果子酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶则无济于事，这说明A酶具有专一

5、性B酶的成分是蛋白质C酶的活性受环境影响D该沉淀的是氨基酸3下列说法不正确的是A酸碱度和温度是通过影响酶来影响果汁产量的B酶的数量越多，果汁产量越多C酶的催化反应时间能够影响果汁的产量D苹果泥的数量也能够影响果汁的产量4下图中，横轴表示酶的反应条件，纵轴表示酶的反应速度，能正确反映温度、pH、时间和底物浓度与酶反应速度关系的是A甲、乙、丙、丁 B甲、甲、丙、丁C甲、丁、乙、丙 D甲、甲、乙、丁5下列可表示酶反应速度的是A单位时间内反应物的减少量B单位体积内产物的增加量C单位时间内产物的增加量D单位时间、单位体积内反应物的减少量6下列不能产生果胶酶的是A植物 B霉菌 C酵母菌 D放线菌7下列不属

6、于果胶酶的是A多聚半乳糖醛酸酶 B果胶分解酶C果胶酯酶 D半乳糖醛酸酶8下列不能影响酶活性的是A温度 BpH C酶的抑制剂 D酶的数量9下列能影响酶的活性，但不会使酶的分子结构遭到破坏的是A低温 B高温 C过酸 D过碱10下列不是影响果汁产量的是ApH B温度 C酶的数量 D苹果的能用量二、 非选择题11果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物细胞壁及胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布等。苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水

7、等。实验一：果胶酶在果汁生产中的作用实验方法及步骤：将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。取两个100ml洁净的烧杯，编号为1、2号，按相应程序进行操作，请把表中未填写的内容填上。操作顺序项目烧杯12在烧杯中加入苹果泥20mL20mL 2mL注入蒸馏水 在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不时搅拌10min10min取出两个烧杯，同时进行过滤。观察或比较 ，并记录结果。实验结果的预测及结论：如果是 ，则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。实验二：验证果胶酶在果汁生产中的作用在课题实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥、试管中分别加入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下列两种操作：方法

8、一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的pH分别调至4、5、6、10。方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的pH分别调至4、5、6、10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。请问哪一种方法更为科学： ，并说明理由： 。实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使 ，以减少实验误差。如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示pH，纵坐标表示 ，实验的操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在图20中选择一个最可能是实验结果的曲线图： 。若实验所获得 的最适宜m，请你在所选的曲线图中标出“m”点的位置。1B 2A 3B 4D 5D 6D 7

9、D 8D 9A 10C11实验一：（2）注入果胶酶溶液；2ml （3）在相同时间内滤出的果汁体积和果汁的澄清度实验结果的预测及结论：相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高实验二：（1）方法二；方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的pH(或回答“方法一的操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应”)（2）酶和反应物（果胶）充分的接触（3）果胶体积：甲；课题2 探讨加酶洗衣粉的洗剂效果【导学诱思】1加酶洗衣粉是指含有 的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类： 、 、 和 。其中，应用最广泛广泛、效果最明显的是 和 。2碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分

10、子蛋白质水解成可溶性的 或小分子的 ，使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的 、 和 水解为小分子物质，使洗衣粉具有更 的去污能力。3在本课题中，我们主要探究有关加酶洗衣粉的三个问题：一是普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的 效果有什么不同；二是在什么温度下使用加酶洗衣粉 最好，三是 的洗衣粉，其洗剂效果有哪些区别。【疑难点拨】1普通洗衣粉中包含哪些化学成分？提示：普通洗衣粉中通常包含有：表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白剂等成分，有的洗衣粉中还含有增白剂、香精和色素，以及填充剂等。2在本课题中你打算使用什么方法和标准判断洗涤效果？提示：可在洗涤后比较污物的残留状况，如：已

11、消失、颜色变浅、面积缩小等，【典例解析】1下列不属于酶制剂的是A蛋白酶 B脂肪酶 C淀粉酶 D麦芽糖酶解析：目前常用的酶制剂有四大类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使洗衣粉具有更强的去污能力。答案;D2含有蛋白酶的洗衣粉的洗剂效果好，可以用丝绸作为实验材料吗？解析：不能。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣物。【课堂演练】一、选择题

12、1科学家通过 技术手段生产出了能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度的酶。A细胞工程 B基因工程 C发酵工程 D酶工程2蛋白酶不能洗去A油渍 B血渍 C奶渍 D果汁渍3下列不能影响加酶洗衣粉活性的是 A温度 B酸碱度 C表面活性剂 D水的数量4普通洗衣粉中含有 元素，会使环境污染？A氮 B磷 C铁 D镁5加酶洗衣粉可以降低 的数量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，减少对环境的污染。A表面活性剂 B碱剂 C漂白剂 D水软化剂6与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉的优点不包括A容易去汗渍 B容易去油污C容易除去奶渍 D可以重复使用7酶制剂中的酶化学本质是A蛋白质 B有机物 CRNA D核酸8当前生产酶制

13、剂所需要的酶主要来自A动物的组织和器官 B植物组织和器官C微生物 D基因工程二、非选择题9请你根据以下实验材料和条件写出探究复合酶的洗衣粉的最适温度的实验步骤。实验材料：添加了复合酶的洗衣粉，大小相同的白棉布4块（在上面分别滴加4滴同种的植物油，放置至干燥）。水温、水质及水量：水温的温度梯度为5、15、25和35（其中5可以通过冰箱冷藏室来控制，其他温度可以通过水浴控制）；水质为自来水；水量为500 mL。实验仪器：1000 mL的烧杯、玻璃棒等。实验步骤： 10比较 普通洗衣粉加酶洗衣粉相同点不同点答案1B 2A 3D 4B 5A 6D 7B 8C10 普通洗衣粉加酶洗衣粉相同点表面活性剂可

14、以产生泡沫，可以将油脂分子分散开，水软化剂可以分散污垢不同点酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易容于水，从而与纤维分开课题3 酵母细胞的固定化【导学诱思】1高果糖浆的生产需要使用 ，它能将葡萄糖转化成果糖。这种酶的 好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。2使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种 上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的 。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与 接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连

15、续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。3固定化酶和固定化细胞是利用 或 方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括 、 和 法。一般来说，酶更适合采用 和 法固定，而细胞多采用 法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被 或 ，而个小的酶容易从 中漏出。4包埋法法固定化细胞即将微生物细胞包埋在不溶于水的中。常用的载体有 、 、 、 和 等。【疑难点拨】1细胞的活化。提示：在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.51小时。2如何检验凝胶珠的质量是否合格。提示：检验凝胶珠的质

16、量是否合格，可以采用以下方法。一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也表明制备的凝胶珠是成功的。【典例解析】1酶和细胞分别适应哪种固定方法？提示：一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。【课堂演练】一、 选择题1酶的固定化常用的方式不包括A吸附 B包埋 C连接 D将酶加工成固体2溶解海藻酸钠，最好采用 加热的方法A小火间断 B小火持续 C大火间断 D大火持续3

17、高果糖浆生产需要的酶是A葡萄糖异构酶 B蔗糖酶 C麦芽糖酶 D果糖酶4关于酵母菌的叙述，正确的是A酵母菌在营养物质充足时、环境适宜时，依靠有性生殖进行繁殖B酵母菌的代谢类型时异养厌氧型C酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、各种的细胞器膜等膜D用酵母菌酿酒时，应先密封后通气5研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的A温度 B酸碱度 C水分 D营养6将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是ACO2的释放 B丙酮酸的氧化C葡萄糖的利用 DATP的形成7固

18、定化酶的优点是A有利于增加酶的活性B有利于产物的纯化C有利于提高反应速度D有利于酶发挥作用8下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是A琼脂糖 B醋酸纤维素C聚丙烯酰胺 D聚乙烯树脂二、 非选择题9在固定化细胞技术中，从操作角度考虑， 方法更容易； 方法对酶活性的影响小；如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应选择 方法；如果反应物是大分子，应选择 方法。10凝胶珠的颜色是 ；形状是 。11利用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液， （填有或无）气泡产生： （填有或无）酒精产生。12固定化酶和一般酶制剂的主要区别是 。1D 2A 3A 4B 5D 6C 7B 8D12能回收可以重复利用专题知识结构专题学

19、习检测一、 选择题1活细胞内合成酶的原料是A脂肪酸 B氨基酸 C核苷酸 D氨基酸和核苷酸2关于酶的叙述中，正确的是A酶只有在生物体内才能起催化作用B酶都有消化作用C调节新陈代谢的物质不一定是酶D酶都是在核糖体上合成的3要破除植物细胞的细胞壁，要用到的物质是A果胶酶 B盐酸 C氢氧化钠 D氯化钙4关于固定化细胞的叙述，正确的是A催化效率高，低耗能、低污染B对环境的条件非常敏感，容易失活C既能与反应物充分接触，又能与产物分离D成本低、操作简单，但反应效果可能很低5多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，具有辅助消化的作用。其片剂是糖衣片，这样制作的目的是A补充体内糖类物质的供给B防止胃液的消化C经唾液

20、消化后即可迅速起作用D使其中各种酶缓慢的起作用6下列关于酶的活性叙述不正确的是A酶的数量越多，酶的活性越高B酶的活性可以用在一定条件霞，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示C是指酶催化一定化学反应的能力D在适宜的条件下，酶的活性最高7在探究温度和pH对酶活性的影响实验中，不需要始终保持的思想方法是A设置梯度 B等量原则 C单因子变量原则 D重复性原则8下列关于果胶酶的叙述，不正确的是A是特指一种酶B是指一类酶的总称C能分解果胶，瓦解植物的细胞壁D果胶酯酶是果胶酶的一种9我国在洗衣粉中添加的酶最主要的是A碱性蛋白酶 B碱性脂肪酶 C酸性蛋白酶 D酸性脂肪酶10固定化细胞技术不包括A包埋法 B化

21、学结合化 C物理法 D生物法11影响加酶洗衣粉的条件不包括A温度 BpH C表面活性剂 D水量12普通洗衣粉与加酶洗衣粉的区别正确的是A普通洗衣粉中含磷，会污染环境B表面活性剂只存在于普通洗衣粉中，会产生泡沫，可以将油脂分子分散开C水软化剂只存在于普通洗衣粉中，可以分散污垢， D加酶洗衣粉是将酶直接添加到洗衣粉中13下列关于酶制剂的说法不正确的是：A它是含有酶的制品，可以分为液体和固体两大类B加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶等，就是固体的酶制剂C酶制剂可以反复使用D酶制剂是将某种酶的酶液进行干燥处理后，加入适量的稳定剂和填充剂14固定化酶的优点是A有利于酶的活性B有利于产物的纯化C有利于提高反应速

22、度D有利于酶发挥作用15通过酶工程生产的酶制剂中的酶的化学本质是A蛋白质 B有机物 CRNA D核酸二、非选择题16现在，市场上经常见到加酶洗衣粉，它的洗剂效果明显地优于不加酶的洗衣粉。请回答：（1）这种洗衣粉容易除去衣物上地奶渍和血渍，原因是 。（2）使用这种洗衣粉，使用温水地效果更好，原因是 。17实验研究pH对酶活性的影响。准备5支含有等量酶溶液但pH 各不相同的试管，每支试管加1块1cm3的正方体凝固蛋白质，试管均置于25摄氏度室温条件下，各试管蛋白块消失的时间记录于下表：酶溶液的pH12345蛋白块消失的时间/min139114560（1）蛋白块消失的时间与酶活性强弱有何关系？（2）

23、pH多大时酶的活性最强（3）如何根据蛋白块的性质制取实验所需的蛋白块？（4）提供3种方法使实验能在更短的时间内完成。（5）人体消化道哪一部分能够分泌本实验中的酶？（6）为确定蛋白块的消失是由于酶的作用而不是其他因素的作用，还应如何设计实验？18利用下列材料用具，验证固定化酵母细胞能发酵生产啤酒。实验原理：麦芽汁可以渗入到由海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中。啤酒酵母可以利用自身细胞内的一系列酶将可发酵性糖转化成乙醇。材料用具：麦芽汁液体培养基、新鲜斜面啤酒酵母、海藻酸钠、葡萄糖氯化钙混合液，无菌水；高压蒸汽灭菌锅、恒温培养箱、小烧杯、注射器、500ml三角瓶、天平、玻璃棒、pH试纸、纱布等。实验

24、步骤：（1） （2） （3） 专题学习检测1D 2C 3A 4C 5B 6A 7D 8A9A 10D 11D 12A 13C 14A 15B 16（1）奶渍和血渍中含有蛋白质，加酶的洗衣粉含有蛋白酶，能使其中的蛋白质分解（2）因为酶的催化效率与温度有关，温度过高或过低，都影响酶的活性。17（1）酶活性越强，蛋白块消失的时间越短（2）2 （3）如将鸡蛋煮熟，其蛋白部分则因蛋白质在高温下变性而凝固（4）适当提高温度以增加酶的催化活性；提高酶的浓度；将蛋白块切的更小些，以增加蛋白酶和蛋白质的接触面积 （5）胃 （6）另取若干试管注入不含酶的等量溶液，调节pH与原实验相同，每支试管中均加一块1cm3的

25、正方体凝固蛋白块。即给原来的每支试管都设计相应的对照实验。18实验步骤：（1）取新鲜斜面上的啤酒酵母，接种于10毫升麦芽汁液体培养基中，25摄氏度培养2430小时。（2）取1.6g海藻酸钠于无菌小烧杯中，加无菌水少许调成糊状，再加入无菌水至40ml，在98kpa条件下灭菌15min。冷却至45摄氏度左右后，与预热至35摄氏度左右的10ml酵母培养液混合搅拌均匀，立即倒入装有5号针头的注射器外套中，以恒定的速度滴入盛有葡萄糖氯化钙混合液的容器中，浸泡30min制成凝胶珠。（3）倒去葡萄糖氯化钙混合液，用无菌水洗剂凝胶珠三次后，将凝胶珠放入500ml三角瓶中，加入300ml无菌麦芽汁液体培养基，置于25摄氏度下封口发酵5d左右，倒出发酵后的麦芽汁即为生啤酒。探索创新 合作探究影响酶催化效率的因素设计实验，探究（酶浓度、温度、pH或底物）对酶催化效率的影响。尝试绘出以下各种不同因素影响酶催化效率的坐标曲线图。