高中生物第3章酶的应用技术实践第1节酶的制备和应用学案苏教版选修1.docx

1、高中生物第3章酶的应用技术实践第1节酶的制备和应用学案苏教版选修1第一节酶的制备和应用1简述酶的性质和酶活力。2简述果胶酶的作用、制备及应用。(重难点)3探究洗衣粉中的酶在洗涤中的作用。(重点)制 备 果 胶 酶 并 观 察 其 作 用1酶的性质和活力(1)性质：酶是两性电解质，能在电场中移动。酶的水溶液具有亲水胶体的性质，不能通过半透膜。酶分子易受一些物理因素(如高温、紫外线等)和化学因素(如强酸、强碱、有机溶剂等)的作用而变性，从而丧失活力。(2)酶活力：概念：酶活力也称为酶活性，是指酶在催化一定的化学反应时表现出来的能力。表示方法：通常用酶促反应的速率，即酶促反应过程中单位时间内底物的减

2、少量或产物的生产量来表示。影响酶活力的因素：高温、强酸、强碱、重金属盐或紫外线等都会影响酶的活力。2果胶与果胶酶(1)果胶：分布：存在于所有高等植物细胞壁和细胞间隙中。作用：与植物组织中的纤维素、半纤维素、木质素以及蛋白质、无机盐离子等相互交联，使细胞组织结构坚固。(2)果胶酶：概念：果胶酶是一个多酶复合体系，是所有能够分解果胶的酶的总称。作用：果胶酶能分解果胶，促进植物组织的分解，降低细胞内容物的黏度。应用：广泛应用于饲料、食品、纺织、造纸等行业中。3制备果胶酶并观察其作用(1)制备果胶酶上清液(含果胶酶)(2)观察果胶酶对苹果匀浆液的作用制作苹果匀浆液设置对照实验观察现象并得出结论合作探讨

3、探讨1：某果汁公司生产的一种蜜枣汁鲜甜爽口、营养丰富，但是在试生产时，由于果汁中有一种果胶，造成果汁产量低且有沉淀，你如何解决这一问题？提示：在果汁生产中加入果胶酶把果胶分解。探讨2：在提取果胶酶的过程中要注意哪些事项？提示：酶活力的高低受温度、pH、激活剂等多种因素的影响。提取果胶酶要在低温、偏酸性和用NaCl作激活剂的条件下进行。思维升华一、酶活性的影响因素1温度酶活力随温度的变化而变化的趋势可用下图表示：(1)温度从t1到t时，随着温度的升高，酶活力逐渐增强。(2)温度从t到t2时，随着温度的升高，酶活力逐渐降低直到全部丧失。(3)t3、t4条件下，酶活力相同。(4)温度为t时酶的活力最

4、高，即t为该酶的最适温度。2pH每种酶都有一定的最适pH范围。例如，果胶酶最适pH范围为34。过酸、过碱都会使酶发生不可逆失活。3酶的激活剂与抑制剂(1)有时加入酶的激活剂可以提高酶活力。例如，NaCl可以提高果胶酶的活力。(2)加入酶的抑制剂后可以降低酶活力，甚至使酶失去活力。例如，Fe3、Ca2、Zn2等重金属离子对果胶酶有抑制作用。二、探究果胶酶活力因素的实验设计1探究温度和pH对果胶酶活力的影响(1)实验原理：当酶处于最适温度或最适pH时，酶的活力最高。若温度过高、过酸或过碱，则导致酶变性失活。在一定范围内，果肉的出汁率和果汁的澄清度与果胶酶的活力成正相关。(2)实验操作流程：温度或p

5、H对果胶酶活力的影响(3)结果分析：根据实验数据绘制出温度和pH对果胶酶活力(用酶反应速度表示)影响的曲线图(如图a、b)；不同果胶酶用量对出汁率影响的曲线图(在浓度和体积相同的条件下，如图c)；并最终得到果胶酶最适温度、pH以及果胶酶的最适用量。由于初次实验的梯度变量选择目的性不强，选择的范围有可能出现过高或过低的情况，这可以从画出的曲线中反映出来，如图所示，实验中可以根据出现的曲线进一步选择合适的梯度变量。2探究果胶酶的用量(1)实验原理：在一定的条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，再增加酶的用量，果汁的体积不再改变，此值即是酶的最适用量。(2)实验过程：1下

6、列与酶的活性有关的说法，不正确的是() 【导学号：67850038】A酶的活性是由蛋白质结构决定的，不受外界条件的影响B酶的活性是指酶催化一定化学反应时表现出来的能力C酶的活性受温度、pH等因素的影响D酶活性的高低与反应物的浓度无关【解析】酶的活性是指酶催化一定化学反应时表现出来的能力，由蛋白质结构决定，容易受到物理、化学因素的影响。【答案】A2果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶，分解植物的细胞壁及胞间层。请你完成以下有关果胶酶和果汁生产中的问题：(1)在果汁生产中应用果胶酶可以提高_和_。(2)某实验小组进行了“探究果胶酶催化果胶水解最适pH”的课题研究。(3)本课

7、题的实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥，试管中分别注入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下面两种操作：方法一：将试管中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：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥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。请问哪一种方法更科学？_。理由是_。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_时，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，分析图中最可能是实验结果的曲线图是_。若实验所获得的最适pHm，请你在所选的曲线图中标出“m”点的位置。【解析】本题考

8、查果胶酶的作用及pH对酶活性影响实验的分析能力。(1)果胶酶可以分解果胶，提高出汁率和澄清度，但果胶酶的作用需要一定的条件，如温度和pH等。(2)本题是探讨pH对果胶酶活性的影响，实验关键是分别将果胶酶溶液和苹果泥调至一定的pH，然后把pH相等的这两种溶液混合，否则，在达到预定pH之前就会发生酶的催化反应。如题图甲所示，果胶酶的活性随pH增大而升高，达到最适pH之后，酶活性逐渐降低，若过酸或过碱，则酶活性丧失。【答案】(1)出汁率澄清度(3)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环境(或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)果汁体积甲如图探 究 洗

9、衣 粉 中 的 酶 在 洗 涤 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、纤维素酶等，洗衣粉的去污能力得到了很大的提高。2蛋白酶是洗涤剂中最常用的一类酶制剂，它能将蛋白质分解成可溶性的多肽，因而对血渍、奶渍等蛋白质类污垢的去除特别有效。3在人们衣物上的污垢中，脂肪类污垢所占的比例往往较大。因此，在洗涤剂中添加适量的脂肪酶，可以极大地提高洗涤剂的去污效果。4衣物上也常有淀粉类污垢，如土豆泥、粥等，含有淀粉酶的加酶洗衣粉对去除这类污垢效果良好。淀粉酶可将淀粉水解成糊精、麦芽糖等。5纤维素酶也被广泛地应用于洗涤剂。纤维素酶虽不能直接去除衣物上的污垢，但能使纤维的结构变得蓬松，从而

10、使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗涤剂充分接触，使洗涤剂的去污效果更好。合作探讨探讨1：能用加蛋白酶的洗衣粉洗涤丝织物吗？为什么？提示：不能。丝织物的主要成分是蛋白质，蛋白酶可将其水解，降低丝织物的光滑度和强度。探讨2：在任何条件下，使用加酶洗衣粉总比普通洗衣粉效果好吗？为什么？提示：不是。酶活力易受温度、pH、抑制剂等的影响，在适宜的条件下，加酶洗衣粉的去污效果可能好于普通洗衣粉，若条件不适宜，如温度过高会使酶丧失活性，温度过低也会大大降低加酶洗衣粉的洗涤效果。探讨3：比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中，实验自变量、因变量及无关变量分别是什么？提示：自变量为洗衣粉的种类(普通洗衣

11、粉与加酶洗衣粉)，因变量为洗涤效果，无关变量应保持不变，如布料的种类、大小、颜色、污物的量与种类、水温、水质、水量、洗衣粉的用量、浸泡时间和搅拌时间等。思维升华1加酶洗衣粉和普通洗衣粉比较项目加酶洗衣粉普通洗衣粉成分普通洗衣粉成分酶制剂主要含有表面活性剂、聚磷酸盐(水软化剂)、碱剂、漂白剂、荧光增白剂等种类单一加酶洗衣粉：加入一种酶制剂；复合加酶洗衣粉：加入多种酶制剂根据含磷量分为无磷洗衣粉和含磷洗衣粉；根据洗涤效果分为普通洗衣粉和浓缩洗衣粉作用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，使污染物与纤维分开“亲油基”与油污“抱成一团”，相互融合，形成亲水的微小胶团，然后油污与洗涤剂

12、一起被清水冲掉环境影响污染轻甚至无污染多易导致水体发生富营养化，破坏水质，污染环境相同点表面活性剂产生泡沫，将油脂分子分散开，水软化剂可以分开污垢2.实验设计中的变量控制和对照实验(1)变量控制：影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的质地、大小及浸泡时间和洗涤时间等，在这些因素中，如果水温是我们研究的对象，那么应设水温为实验的自变量，其他因素(无关变量)都应保持相同、适宜且不变。(2)对照实验：探究的问题变量对照组实验组普通、加酶洗衣粉洗涤效果的区别洗衣粉类型普通洗衣粉污物加酶洗衣粉污物加酶洗衣粉的最适温度温度温度梯度下的洗涤效果互为对照不同类型加酶洗衣粉的洗涤效

13、果加酶洗衣粉种类不同加酶洗衣粉的洗涤效果互为对照3.洗涤剂中常用的酶制剂及其洗涤原理归纳种类洗涤原理洗涤实例碱性蛋白酶可将蛋白质水解为可溶性的多肽血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质类污垢脂肪酶把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸脂肪类污垢约占总污垢量的，如食品的油渍、人体皮脂、口红等淀粉酶能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、糊精等面条、巧克力、土豆泥、粥等纤维素酶使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗涤剂充分接触，达到更好的去污效果去除棉纺织品表面的浮毛，平整织物表面1在验证某种加酶洗衣粉所需要的最适温度的实验中，叙述正确的是()A取一系列不同温度、其他条件相同的水，加入

14、相同的污染物及等量加酶洗衣粉，看哪一个温度中酶的效果最好B在不同温度的水中，加入不等量洗衣粉，看哪种效果好C将加酶洗衣粉加入30 水中发现不如加到45 的水中洗涤效果好，说明45 为最适温度D将加酶洗衣粉与普通洗衣粉分别加入37 的水中洗涤同样的污物，发现加酶洗衣粉效果好，说明加酶洗衣粉的最适温度为37 【解析】在设计题述实验时要注意：(1)控制无关变量相同；(2)设置温度梯度，并且温度梯度的设计应遵循先大后小的原则。【答案】A2某兴趣小组准备开展“不同种类的加酶洗衣粉对同一污物的洗涤效果”的探究活动，下列说法中不正确的是()A该实验的原理是酶的高效性B自变量是不同种类的加酶洗衣粉C水质、水量

15、、适宜pH等属于无关变量D因变量是加酶洗衣粉的洗涤效果【解析】探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果实验的原理是酶的专一性。【答案】A1下列说法不正确的是()A在探究果胶酶用量的实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的B植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶C通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低D人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题【解析】果胶酶活性越高，果汁出汁率越高，故可通过测定滤出的苹果汁的体积大小判断果胶酶活性的高低。【答案】C2下列关于果胶酶制备的叙述，错误的是()A制备水果或蔬菜匀浆时，加入NaCl是为了提高酶活力B

16、离心时离心管内滤液的高度不超过离心管长度的C过滤时要用5层纱布，以便更好的保留滤渣，获得更多的果胶酶D因为酶活力受到温度、pH等因素的影响，所以要将pH调到34，在04 下保存【解析】匀浆液过滤后，果胶酶存在于滤液中，因此要收集滤液。【答案】C3下列各项能表示酶活性高低的是() 【导学号：67850039】A单位时间、单位体积内反应物的总量B一段时间后生成物的总量C一段时间后，一定体积中消耗的反应物的量D单位时间内底物的减少量或产物的生成量【解析】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反应速率表示，而酶促反应速率是指单位时间内底物的减少量或产物的生成量。【答案】D4我国水果生产

17、发展迅速，由于收获的季节性强，易造成水果积压，腐烂变质，为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将水果加工成果汁、果酒、果醋等。在果汁生产中要用到果胶酶，某生物研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如下实验：(1)实验方法：按如图所示的顺序进行操作。(2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图中曲线甲所示：图中自变量是温度，除此之外此曲线横坐标还可表示_。A酶的浓度 B苹果泥的量C水的加入量 DpH图中的纵坐标还可用_来表示。实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙，果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是_。步骤b中在果胶酶和苹果泥混合前，将两者分装在不同试

18、管中恒温的目的是_。(3)假设下图中的自变量为酶的浓度，请画出果胶酶用量的曲线，并用a点标出酶的最适用量。【解析】该题考查的是温度、pH对果胶酶活性的影响。正确解答该题应明确实验的自变量、因变量及无关变量的内容及三者之间的关系，还应熟悉探究实验的实验流程及每一步操作的目的。【答案】(2)D苹果汁的体积同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物的量的不同而改变保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免底物和果胶酶混合时因温度变化而影响果胶酶活性(3)如图所示课堂小结： 网络构建核心回扣1.酶活力通常用酶促反应的速率，即酶促反应过程中单位时间内底物的减少量或产物的生成量来表示。2.果胶在植物的

19、细胞或组织间起黏合作用，其分解将会引起细胞之间的离散。3.果胶酶是一个多酶复合体系，是所有能够分解果胶的酶的总称。4.影响酶活力的因素有温度、pH、激活剂等。5.加酶洗衣粉中常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。6.果胶酶将果汁中的果胶分解，果汁就会变得澄清。7.洗衣粉是偏碱性的，加在洗衣粉中的蛋白酶都是碱性蛋白酶。学业分层测评(七)(建议用时：45分钟)学业达标1下列关于果胶酶作用的叙述，错误的是()A果胶酶是一种催化剂，可以改变反应速度B果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层C在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清D果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸【解析】果胶酶是催化剂，可

20、以改变反应速度；细胞壁和胞间层中含有果胶，在生产果汁时，加入果胶酶能提高出汁率，也能使果汁变得澄清；果胶酶能够将果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸，从而达到使果汁变澄清的目的。【答案】D2用加酶洗衣粉洗涤衣物时，下列说法正确的是()A可用添加碱性蛋白酶的洗衣粉洗涤毛料衣服B一般先用热水浸开，然后调至适宜温度C水温太低使洗衣粉的酶丧失活性D使用了添加碱性蛋白酶的洗衣粉后，应立即冲洗双手【解析】加酶洗衣粉中的蛋白酶会破坏毛料衣物结构；酶的作用需要适宜的条件，因此加酶洗衣粉不能用开水浸泡，否则会导致洗衣粉中的酶变性失活；低温能抑制酶的活性，但是不会使酶失活；由于皮肤的结构中有蛋白质成分，碱性蛋白酶洗衣粉也

21、会损伤皮肤，洗完衣物后需要及时用清水冲洗双手。【答案】D3在探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响实验时，往往采用同一型号的小容量自动洗衣机洗涤衣物，其原因是() 【导学号：67850040】A便于更好地控制变量B洗涤时间短C洗涤时更省力D可洗涤的衣物多【解析】采用小容量自动洗衣机洗涤衣物有利于更好地控制变量。【答案】A4某同学为了探究“温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响”提出如下实验思路，不合理的是()A实验自变量为水温，设置温度为0 、20 、40 、60 、80 、100 B实验因变量是污布的清洁程度，洗涤结束后应先用清水漂洗污布再晾干、比较C实验无关变量有水量、衣物的质料与大小、洗衣粉的用

22、量、浸泡与洗涤时间等D实验预期结果是某温度下洗涤后污布最干净，高于或低于这一温度污渍残留多【解析】A选项中对温度的设置，0 不合适，因为此时水的状态是冰水混合物，不适合做此实验。最低温度通常情况下设置为5 。【答案】A5下表是某同学探究温度对果胶酶活性的实验结果，该结果不能说明()温度/102030405060果汁量/mL234565A.温度影响果胶酶的活性B40 与60 时酶的活性相等C50 是该酶的最适温度D若温度从10 升高到40 ，酶的活性将逐渐增强【解析】温度影响酶的活性，果胶酶的最适温度在4060 之间，题表不能说明50 就是最适温度。在低于最适温度时，随温度的升高，酶的活性增强；

23、高于最适温度时，随温度的升高，酶的活性降低。温度对酶活性的影响曲线图是钟罩形的，故40 与60 时酶的催化效率相同。【答案】C6加酶洗衣粉的酶不易失活，原因不可能是()A通过基因工程生产出的特殊酶B用特殊化学物质将酶包裹，使其与洗涤剂隔离C加酶洗衣粉的酶是从耐酸、耐碱、耐高温的微生物中获得的D加酶洗衣粉的酶能耐酸、耐碱、耐高温【解析】加酶洗衣粉中的酶是科学家通过基因工程生产出来的特殊酶，不是从耐酸、耐碱、耐高温的微生物中直接获得的。【答案】C7在“探究pH对酶活性的影响”实验中，不正确的是()A自变量是不同的pH梯度B控制不变的量有温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等C可通过测定滤出的果汁体积判

24、断果胶酶的最适pHDpH过低时，果胶酶活性变小，但不失活【解析】过酸、过碱或温度过高，都会使酶变性，永久性失活。【答案】D8市场上有一种加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶，它的催化活性很强，衣物中的汗渍、血渍以及人体排放的蛋白质等遇到它，皆能被水解而除去。下列衣物中不能用该加酶洗衣粉洗涤的是()棉丝品毛织品腈纶织品蚕丝织品涤纶织品尼龙织品A BC D【解析】毛织品和蚕丝织品的主要成分是蛋白质，加酶洗衣粉中的蛋白酶能将其水解而破坏衣物。【答案】D9在探究不同种类加酶洗衣粉洗涤效果的实验中，关于控制无关变量的说法正确的是() 【导学号：67850041】使用两种洗衣粉的量相同被洗涤的布料

25、及污渍状态相同洗涤所用的水量及水温(一般为常温)应相同浸泡和洗涤的时间相同加入适量的复合加酶洗衣粉A BC D【解析】加酶洗衣粉分为单一加酶洗衣粉与复合加酶洗衣粉，不同种类的加酶洗衣粉为自变量，其他条件如布料、污渍状态、洗衣粉用量、水量、水温、洗涤时间与方式等为无关变量，设计实验时应该严格控制无关变量。【答案】A10下列是有关酶的应用问题，请分析回答。工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率，为探究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如下实验：将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在10 水浴中恒温处理10 min(如图A)。将步骤处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10 水浴中恒温处

26、理10 min(如图B)。将步骤处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图C)。在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：温度/1020304050607080果汁量/mL813152515121110根据上述实验，请分析回答下列问题：(1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解，产物是_。(2)实验结果表明，当温度为_左右时，果汁量最多，相比实验中其他温度条件下的反应，此时果胶酶的活性_。(3)为什么该实验能够通过测定过滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？_。(4)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，保持温度、pH在最适值，生成物量与反应

27、时间的关系如图：在35 min后曲线变成水平是因为_。若增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在图中画出生成物量变化的示意曲线。【解析】果胶酶催化植物细胞细胞壁中的果胶分解成为半乳糖醛酸。从实验数据分析：在40 左右时，果汁量最多，相比实验中其他温度条件下的反应，说明此时的果胶酶催化活性最高。该实验中衡量结果的指标有两项：一是观察在相同的时间内，滤出苹果汁的体积的多少，体积多说明果胶酶活性高，将果胶分解得多；二是观察果汁的澄清度。因为底物的量是一定的，所以底物消耗完毕时，生成物的量达到最大值，其后不再发生变化；增加酶的浓度可以使反应更快地达到平衡点，即更早结束反应，但生成物的总量不会发生变化。【答案】(1)半乳糖醛酸(2)40 最高(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力(4)底物消耗完毕如图能力提升11下图是围绕加酶洗衣粉洗涤效果进行的研究结果。下列有关叙述中，不正确的是()A本研究的自变量有温度和洗衣粉是否加酶B本研究的因变量可能是污渍残留量C两类洗衣粉的最佳使用温度都为t1D温度超过t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活【解析】由图可知，本实验的自变量有温度和洗衣粉种类，因变量可能是污渍残留量，温度超过t2后，加酶洗衣粉中的酶可能失活。从图示可知，普通洗衣粉的最佳使用温度为t2，而加酶洗衣粉的最佳使用