學(xué)案56酶的研究與應(yīng)用

1、學(xué)案56酶的研究與應(yīng)用考綱要求1.酶在洗滌等方面的應(yīng)用。2.制備和應(yīng)用固相化酶。一、果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用1果膠酶2.二、加酶洗衣粉中的酶制劑1加酶洗衣粉：指含有_的洗衣粉。2常用酶制劑種類(lèi)：蛋白酶、_、淀粉酶和_，其中應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的是_和堿性脂肪酶。3酶的去污機(jī)理(1)堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性的_或小分子的肽，使污物容易從衣物上脫落。(2)脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶也能分別將大分子的_、_和_水解為小分子物質(zhì)。4酶制劑特點(diǎn)：能夠耐酸、耐堿、忍受_和較高_(dá)，并且通過(guò)特殊的化學(xué)物質(zhì)將酶層層包裹，與洗衣粉其他成分隔離。三、酵母細(xì)胞的固定化1固定化酶(1)應(yīng)

2、用原理：將酶固定在不溶于水的載體上，使酶既易催化反應(yīng)，又易于回收，可以重復(fù)使用。(2)固定化酶的實(shí)例高果糖漿的生產(chǎn)反應(yīng)機(jī)理：葡萄糖果糖。固定化酶反應(yīng)柱：酶固定在一種_載體上，再將這些酶顆粒裝到柱內(nèi)，柱子底端上分布著許多小孔的篩板，_無(wú)法通過(guò)篩板上的小孔，而_卻能自由出入。生產(chǎn)過(guò)程：將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的_注入，使葡萄糖溶液流過(guò)反應(yīng)柱，與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成果糖從反應(yīng)柱_流出。反應(yīng)柱優(yōu)點(diǎn)：能連續(xù)使用半年，大大降低了_，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。2固定化細(xì)胞技術(shù)(1)概念：固定化酶和固定化細(xì)胞是利用物理或化學(xué)的方法將_固定在_的技術(shù)。(2)方法：包埋法：將酶或細(xì)胞包埋在_的細(xì)微網(wǎng)格里化學(xué)結(jié)

3、合法：將酶分子或細(xì)胞相互_，或?qū)⑵浣Y(jié)合到_上。物理吸附法：將酶吸附到_。(3)固定化細(xì)胞優(yōu)點(diǎn)：與固定化酶相比，制備成本_，操作_，酶的活性高且穩(wěn)定。(4)應(yīng)用：固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵、固定化乳糖酶制備乳糖等。探究點(diǎn)一果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用完成探究不同濃度果膠酶對(duì)蘋(píng)果出汁率的影響實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：(1)原理：果膠是植物_和_的主要組成成分之一。在果汁加工中，果膠的存在易導(dǎo)致果汁出汁率_，果汁_。果膠酶分解果膠的作用是：瓦解植物的_及_，使榨取果汁更容易；把果膠分解為可溶性的_，使渾濁的果汁變得澄清。因此可以解決果汁加工中出現(xiàn)的問(wèn)題。(2)步驟制備蘋(píng)果汁：用榨汁機(jī)榨取蘋(píng)果汁勻漿，加熱至100，鈍化_，然后冷

4、卻至50。配制不同濃度酶液：依次配制質(zhì)量濃度為2 g/L、4 g/L、6 g/L、8 g/L、10 g/L的果膠酶溶液備用，編號(hào)為26號(hào)。降解蘋(píng)果汁：在16號(hào)燒杯中分別加入等量_，26號(hào)燒杯中加入等量相應(yīng)的_溶液，加入等量鈍化蘋(píng)果汁，45水浴中恒溫60 min。沉淀：向6只燒杯中加入等量的適量明膠、硅溶膠、膨潤(rùn)土、活性炭，混勻靜置60 min，充分沉淀，過(guò)濾。記錄結(jié)果：測(cè)澄清蘋(píng)果汁體積、記錄。結(jié)果分析：澄清蘋(píng)果汁得率RV1/V2×100%。(V1：澄清蘋(píng)果汁體積；V2：_蘋(píng)果汁體積。)思維拓展1影響果汁產(chǎn)量的物質(zhì)(1)種類(lèi)：纖維素、果膠。(2)存在問(wèn)題：出汁率低，耗時(shí)長(zhǎng)，果汁渾濁，黏

5、度高，易發(fā)生沉淀。2處理方法酶解法組成本質(zhì)作用果膠酶多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶蛋白質(zhì)催化果膠分解成為可溶性的半乳糖醛酸纖維素酶C1酶、Cx酶、纖維二糖酶蛋白質(zhì)纖維素纖維二糖葡萄糖探究示例1下列是有關(guān)酶的應(yīng)用問(wèn)題，請(qǐng)分析回答。工業(yè)生產(chǎn)果汁時(shí)，常常利用果膠酶破除果肉細(xì)胞壁以提高出汁率，為研究溫度對(duì)果膠酶活性的影響，某學(xué)生設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將果膠酶與蘋(píng)果泥分裝于不同試管，在10水浴中恒溫處理10 min(如圖A)。將步驟處理后的果膠酶和蘋(píng)果泥混合，再次在10水浴中恒溫處理10 min(如圖B)。將步驟處理后的混合物過(guò)濾，收集濾液，測(cè)量果汁量(如圖C)。在不同溫度條件下重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，并記

6、錄果汁量，結(jié)果如下表：溫度/1020304050607080果汁量/mL813152515121110根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：(1)果膠酶能破除細(xì)胞壁，是因?yàn)楣z酶可以促進(jìn)細(xì)胞壁中果膠的水解，產(chǎn)物是_。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溫度為_(kāi)附近時(shí)，果汁量最多，此時(shí)果膠酶的活性_。(3)為什么該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲ㄟ^(guò)測(cè)定過(guò)濾出的蘋(píng)果汁的體積大小來(lái)判斷果膠酶活性的高低？_。(4)果膠酶作用于一定量的某種物質(zhì)(底物)，保持溫度、pH在最適值，生成物量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖：在35 min后曲線變成水平是因?yàn)開(kāi)。若增加果膠酶濃度，其他條件不變，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出生成物量變化的示意曲線。聽(tīng)課記錄：探究點(diǎn)二探討加酶洗衣粉

7、的洗滌效果完成下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，掌握探討加酶洗衣粉的洗滌效果實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理及流程。1實(shí)驗(yàn)原理(1)加酶洗衣粉中含有酶制劑(蛋白酶、_、_、纖維素酶等)。(2)酶的催化作用具有_性，復(fù)合酶洗衣粉加入的酶制劑種類(lèi)較多，與單一加酶洗衣粉相比，對(duì)各種污漬都有較好的洗滌效果。2實(shí)驗(yàn)變量(1)自變量：_。(2)無(wú)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(lái)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373737加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉_洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻璃捧攪拌5 min5 min5 min觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思維拓展1實(shí)驗(yàn)變量控制(1)比較

8、普通洗衣粉與加酶洗衣粉洗滌效果；自變量為洗衣粉的種類(lèi)，其余變量為無(wú)關(guān)變量，應(yīng)嚴(yán)格控制，以免造成干擾。(2)探究加酶洗衣粉的最適溫度：水溫為自變量，水溫梯度應(yīng)較小。(3)不同種類(lèi)加酶洗衣粉的洗滌效果：洗衣粉種類(lèi)為自變量。2常用酶制劑的種類(lèi)及洗滌原理種類(lèi)洗滌原理洗滌實(shí)例蛋白酶可將蛋白質(zhì)水解為易溶解或分散于洗滌液中的小分子肽或氨基酸血漬、奶漬及各種食品類(lèi)的蛋白質(zhì)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食品的油漬、人體皮脂、口紅淀粉酶能使淀粉迅速分解為可溶性的麥芽糖、葡萄糖等 來(lái)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

9、的去污效果探究示例2某學(xué)生進(jìn)行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果”的課題研究。他的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)，分別使用蛋白酶洗衣粉和復(fù)合酶洗衣粉兩組實(shí)驗(yàn)的洗衣粉用量、被洗滌的衣物量、衣物質(zhì)地、污染物性質(zhì)和量、被污染的時(shí)間、洗滌時(shí)間、洗滌方式等全部設(shè)置為相同根據(jù)污漬去除程度得出結(jié)果對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)，正確的是()A對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置錯(cuò)誤B無(wú)關(guān)變量設(shè)置太多C沒(méi)有自變量 D因變量不能描述聽(tīng)課記錄：探究點(diǎn)三酵母細(xì)胞的固定化完成下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)填空：1實(shí)驗(yàn)原理(1)固定化酶_溶于反應(yīng)液中，易于回收，可以重復(fù)使用。(2)固定化酶和固定化細(xì)胞是利用_或_方法將酶或細(xì)胞固定于一定空間內(nèi)的技術(shù)。常用2實(shí)驗(yàn)流程固定化酵母細(xì)胞

10、沖洗應(yīng)用：發(fā)酵3成果評(píng)價(jià)(1)觀察凝膠珠的顏色和形狀：如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺、呈白色，說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏_，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較_；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏_，制作失敗，需要再作嘗試。(2)觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液：將凝膠珠加入用于發(fā)酵的葡萄糖溶液后發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生，同時(shí)有酒味散發(fā)，說(shuō)明凝膠珠制作_。思維拓展1直接使用酶、固定化酶、固定化細(xì)胞的比較項(xiàng)目直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞制作方法無(wú)化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法包埋法是否需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)否否是催化反應(yīng)單一或多種單一一系列缺點(diǎn)對(duì)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

11、近，反應(yīng)效率下降優(yōu)點(diǎn)催化效率高、耗能低、污染少可以重復(fù)利用成本低、操作容易2.制備固定化酵母細(xì)胞的具體操作中，需要注意的問(wèn)題(1)酵母細(xì)胞的活化。酵母細(xì)胞所需要的活化時(shí)間較短，一般需要0.51 h。(2)海藻酸鈉的濃度與制作凝膠珠的質(zhì)量有關(guān)。如果海藻酸鈉濃度過(guò)高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目較少，影響實(shí)驗(yàn)效果。(3)剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時(shí)間的目的是使形成的凝膠珠穩(wěn)定。探究示例3(2010·江蘇生物，25)下圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)操作，圖2是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖，下列敘述正確的是(多選)()A剛?cè)芑?/p>

12、的海藻酸鈉應(yīng)迅速與活化的酵母菌混合制備混合液B圖1中X溶液為CaCl2溶液，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠C圖2發(fā)酵過(guò)程中攪拌的目的是為了使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸D圖1中制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中題組一果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用1關(guān)于果膠酶的說(shuō)法正確的是()A果膠酶可以分解細(xì)胞壁的主要成分纖維素B果膠酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物C果膠酶不特指某種酶，而是分解果膠的一類(lèi)酶的總稱D果膠酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA2下列關(guān)于果膠酶的說(shuō)法不正確的是()A雖然實(shí)驗(yàn)的變量發(fā)生了變化，但通過(guò)設(shè)置梯度來(lái)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(guò)測(cè)定濾

13、出的蘋(píng)果汁的體積大小無(wú)法來(lái)確定果膠酶活性的高低D人們使用果膠酶、纖維素酶等來(lái)解決制作果汁面臨的問(wèn)題3如圖曲線表示的是溫度和果膠酶活性之間的關(guān)系，此曲線能說(shuō)明的是(多選)()A在B點(diǎn)之前，果膠酶的活性和溫度成正比；之后，成反比B當(dāng)溫度到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，果膠酶的活性最高，酶的催化作用最強(qiáng)CA點(diǎn)時(shí)，果膠酶的活性很低，但隨著溫度升高，果膠酶的活性可以上升DC點(diǎn)時(shí)，果膠酶的活性也很低，當(dāng)溫度降低時(shí)，酶的活性也可以恢復(fù)上升題組二探討加酶洗衣粉的洗滌效果4有人設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并優(yōu)于普通洗衣粉。實(shí)驗(yàn)分為兩組，一組衣物用加酶洗衣粉洗滌，一組衣物用普通洗衣粉洗滌。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)缺少()A用加酶洗衣粉洗

14、滌和適量普通洗衣粉洗滌的對(duì)照B既不用加酶洗衣粉洗滌也不用普通洗衣粉洗滌的對(duì)照C用普通洗衣粉洗滌和少量加酶洗衣粉洗滌的對(duì)照D用少量普通洗衣粉洗滌和大量加酶洗衣粉洗滌的對(duì)照5(2011·蘇州調(diào)研)與普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉能更有效地清除污漬。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A加酶洗衣粉是添加了固定化酶的洗衣粉B水質(zhì)、水量、水溫都會(huì)影響加酶洗衣粉的洗滌效果C探究加酶洗衣粉的洗滌效果，應(yīng)選擇同一品牌的普通洗衣粉作對(duì)照D加酶洗衣粉的使用，減少了磷的排放，降低了環(huán)境污染6某工廠生產(chǎn)了一種加酶洗衣粉，其包裝袋上印有如下說(shuō)明：成分：含堿性蛋白酶等。用法：洗滌前先將衣物浸于洗衣粉水內(nèi)數(shù)小時(shí)。使用溫水效果最佳

15、。注意：切勿用于絲質(zhì)及羊毛衣料。用后徹底清洗雙手。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)質(zhì)檢局針對(duì)該洗衣粉設(shè)計(jì)了如下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：該實(shí)驗(yàn)的目的是_。(2)一學(xué)生為探索該洗衣粉中酶催化作用的最適溫度，參考(1)的實(shí)驗(yàn)材料及方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并把結(jié)果用曲線圖A、B表示(如下圖)：由圖可知，使用該加酶洗衣粉的最適溫度約為_(kāi)。在0和75時(shí)，酶的催化效率基本都降為零，但溫度再度回到45，后者的催化作用已不能恢復(fù)，這是因?yàn)開(kāi)。該學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可通過(guò)觀察_來(lái)判斷酶的催化效率。(3)該加酶洗衣粉的去污原理是_。(4)大力推廣加酶洗衣粉，使之代替含磷洗衣粉，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，這是因?yàn)開(kāi)。(5)除加酶外，很多洗衣粉中還加

16、有香精，高檔洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的，目前從植物中提取芳香油的方法有_、_等。(寫(xiě)出兩種)題組三酵母細(xì)胞的固定化7(2011·連云港質(zhì)檢)下列有關(guān)制備固定化酵母細(xì)胞的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A可根據(jù)凝膠珠的顏色和形狀檢測(cè)凝膠珠的質(zhì)量B要將酵母細(xì)胞活化處理C制成的凝膠珠上不能出現(xiàn)小孔D配制的海藻酸鈉濃度是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵8下列說(shuō)法不正確的是()A固定化酶和固定化細(xì)胞的技術(shù)方法包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法B固定化酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法C由于細(xì)胞個(gè)大，而酶分子很小，因此細(xì)胞多采用物理吸附法固定D反應(yīng)物是大分子物質(zhì)應(yīng)采用固定化酶9下面是制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)步驟：酵母細(xì)胞

17、的活化配制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)胞請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)在_狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)_狀態(tài)?；罨皯?yīng)選擇足夠大的容器，因?yàn)榻湍讣?xì)胞活化時(shí)_。(2)影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是_。(3)如果海藻酸鈉濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目_。(4)觀察形成的凝膠珠的顏色和形狀，如果顏色過(guò)淺，說(shuō)明_；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說(shuō)明_。(5)固定化細(xì)胞技術(shù)一般采用包埋法固定化，原因是_。(6)該實(shí)驗(yàn)中CaCl2溶液的作用是_。學(xué)案56酶的研究與應(yīng)用課前準(zhǔn)備區(qū)一、1.果膠分解酶果膠脂酶出汁率澄清度2一定化學(xué)反

18、應(yīng)反應(yīng)速度反應(yīng)物產(chǎn)物酶的抑制劑二、1.酶制劑2.脂肪酶纖維素酶堿性蛋白酶3(1)氨基酸(2)脂肪淀粉纖維素4表面活性劑溫度三、1.(2)顆粒狀酶顆粒反應(yīng)溶液上端下端成本2(1)酶或細(xì)胞一定空間內(nèi)(2)多孔載體結(jié)合載體載體表面(3)更低更容易課堂活動(dòng)區(qū)探究點(diǎn)一(1)細(xì)胞壁胞間層低渾濁細(xì)胞壁胞間層半乳糖醛酸(2)細(xì)胞內(nèi)酶蒸餾水果膠酶處理前探究示例1(1)半乳糖醛酸(2)40最高(3)果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通過(guò)濾紙，因此蘋(píng)果汁的體積大小反映了果膠酶催化分解果膠的能力(4)底物消耗完畢如圖解析從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：在40附近時(shí)，果汁量最多，說(shuō)明此時(shí)的果膠酶催化活性最高。因?yàn)榈孜锏牧渴且?/p>

19、定的，所以底物消耗完時(shí)，生成物的量達(dá)到最大值，其后不再發(fā)生變化；增加酶的濃度可以使反應(yīng)更快地達(dá)到平衡點(diǎn)，即更早結(jié)束反應(yīng)，但生成物的總量不會(huì)發(fā)生變化。探究點(diǎn)二1(1)脂肪酶淀粉酶(2)專(zhuān)一2(1)加酶洗衣粉3復(fù)合酶探究示例2A實(shí)驗(yàn)課題是“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果”，因此設(shè)置的兩組實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是：一組用普通洗衣粉作對(duì)照組，另一組用加酶洗衣粉作實(shí)驗(yàn)組。如果設(shè)置三組也正確，一組用普通洗衣粉作對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組設(shè)置使用蛋白酶洗衣粉和復(fù)合酶洗衣粉。探究點(diǎn)三1(1)不(2)物理化學(xué)較大的細(xì)胞酶2CaCl2海藻酸鈉海藻酸鈉活化凝膠珠3(1)低少高(2)成功探究示例3BCD在酵母細(xì)胞的固定化過(guò)程中，剛?cè)芑玫暮?/p>

20、藻酸鈉溶液要冷卻至室溫才能加入已活化的酵母細(xì)胞，否則會(huì)影響酵母細(xì)胞的活性，A項(xiàng)錯(cuò)；將海藻酸鈉慢慢滴加到配制好的CaCl2溶液中，液滴在CaCl2溶液中形成凝膠珠，B項(xiàng)正確；在發(fā)酵過(guò)程中，攪拌的目的是使培養(yǎng)液與酵母細(xì)胞更充分地接觸，C項(xiàng)正確；將固定好的酵母細(xì)胞用蒸餾水沖洗23次后，再將葡萄糖溶液轉(zhuǎn)入錐形瓶，加入固定好的酵母細(xì)胞，置于適宜條件下發(fā)酵，D項(xiàng)正確。構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)多聚半乳糖醛酸酶果膠分解酶酶的抑制劑蛋白酶脂肪酶包埋物理吸附明膠海藻酸鈉課后練習(xí)區(qū)1C酶具有專(zhuān)一性，故果膠酶只分解果膠；果膠酶是一類(lèi)酶的總稱，而不特指某一種酶；果膠酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。2C果膠酶的活性可以通過(guò)測(cè)果汁體積大小來(lái)反映，也可通過(guò)觀察果