酶的研究及應(yīng)用

酶的研究及應(yīng)用課題1果膠酶在果膠生產(chǎn)中的作用一、基礎(chǔ)知識(shí)（一）果膠和果膠酶1果膠（1）成分：由______聚合而成的一種高分子化合物。（2）特點(diǎn)：不溶于水。（3）作用：組成植物______和胞間層的主要成分。2果膠酶（1）。由_____產(chǎn)生的果膠酶是食品加工業(yè)中使用量最大的酶制劑之一。一、基礎(chǔ)知識(shí)（一）果膠和果膠酶1果膠（1）成分：由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物。（2）特點(diǎn)：不溶于水。（3）作用：組成植物細(xì)胞壁和胞間層的主要成分。2果膠酶（1）。由霉菌發(fā)酵產(chǎn)生的果膠酶是食品加工業(yè)中使用量最大的酶制劑之一。（2）組成：多聚半乳糖醛酸酶、_______和果膠酯酶。（3）作用：①將果膠分解成可溶性的_______，使渾濁的果汁變得澄清。②瓦解植物細(xì)胞的_________，使榨取果汁變得更加容易。（2）組成：多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶。（3）作用：①將果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，使渾濁的果汁變得澄清。②瓦解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁及胞間層，使榨取果汁變得更加容易。（二）酶的活性與影響酶活性的因素1酶的活性（1）含義：酶催化一定_________的能力。（2）表示方法：用在一定條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的_________來表示。2酶反應(yīng)速度用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的_______來表示。3影響酶活性的因素溫度、pH和________等。（二）酶的活性與影響酶活性的因素1酶的活性（1）含義：酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。（2）表示方法：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酶反應(yīng)速度用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。3影響酶活性的因素溫度、pH和酶的抑制劑等。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（一）探究溫度和pH對(duì)酶活性的影響1設(shè)計(jì)思路（1）探究最適pH：在一恒定溫度下，通過設(shè)置______來確定。（2）探究最適溫度：在一恒定pH下，通過設(shè)置_______來確定。2判斷果膠酶活性高低的方法（1）通過測定單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生蘋果汁的體積來判斷，獲得的蘋果汁越多，說明_________。（2）比較果汁的_______來判斷果膠酶的活性。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（一）探究溫度和pH對(duì)酶活性的影響1設(shè)計(jì)思路（1）探究最適pH：在一恒定溫度下，通過設(shè)置pH梯度來確定。（2）探究最適溫度：在一恒定pH下，通過設(shè)置溫度梯度來確定。2判斷果膠酶活性高低的方法（1）通過測定單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生蘋果汁的體積來判斷，獲得的蘋果汁越多，說明果膠酶的活性越高。（2）比較果汁的澄清度來判斷果膠酶的活性。（二）探究果膠酶的用量1實(shí)驗(yàn)的變量分析（1）自變量：____________。（2）無關(guān)變量：pH、溫度、______、蘋果泥的用量等。2判斷方法（1）如果隨著酶的用量增加，過濾到的果汁的體積也增加，說明____________。（2）如果當(dāng)酶的用量增加到某個(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，那么，這個(gè)值就是__________。（二）探究果膠酶的用量1實(shí)驗(yàn)的變量分析（1）自變量：酶的用量。（2）無關(guān)變量：pH、溫度、酶催化反應(yīng)的時(shí)間、蘋果泥的用量等。2判斷方法（1）如果隨著酶的用量增加，過濾到的果汁的體積也增加，說明酶的用量不足。（2）如果當(dāng)酶的用量增加到某個(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，那么，這個(gè)值就是酶的最適用量。三、深挖教材（P44“旁欄思考題”）（1）為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理？

三、深挖教材（P44“旁欄思考題”）（1）為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理？提示：將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理，可以保證底物和酶在混合時(shí)的溫度是相同的，避免了果泥和果膠酶混合時(shí)影響混合物的溫度，從而影響果膠酶活性的問題。（2）在探究溫度或pH對(duì)酶活性的時(shí)，是否需要設(shè)置對(duì)照？如果需要，又應(yīng)該如何設(shè)置？為什么？

（2）在探究溫度或pH對(duì)酶活性的時(shí)，是否需要設(shè)置對(duì)照？如果需要，又應(yīng)該如何設(shè)置？為什么？提示：需要設(shè)置對(duì)照試驗(yàn)，不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間就可以作為對(duì)照，這種對(duì)照稱為相互對(duì)照。（3）A同學(xué)將哪個(gè)因素作為自變量，控制哪些因素不變？為什么要做這樣的處理？B同學(xué)呢？

（3）A同學(xué)將哪個(gè)因素作為自變量，控制哪些因素不變？為什么要做這樣的處理？B同學(xué)呢？提示：A同學(xué)將溫度或pH值作為變量，控制不變的量有蘋果泥的用量、果膠酶的用量、反應(yīng)的時(shí)間和過濾的時(shí)間等。只有在實(shí)驗(yàn)中保證一個(gè)自變量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果才能說明問題。B同學(xué)對(duì)于變量的處理應(yīng)該與A同學(xué)相同，只是觀察因變量的角度不同。（4）想一想，為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低？（4）想一想，為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低？提示：果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶的催化分解果膠的能力。在不同的溫度和pH下，果膠酶的活性越大，蘋果汁的體積就越大。（5）當(dāng)探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響時(shí)，哪個(gè)因素是變量，哪些因素應(yīng)該保持不變？

（5）當(dāng)探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響時(shí)，哪個(gè)因素是變量，哪些因素應(yīng)該保持不變？提示：溫度是變量，應(yīng)控制果泥量、果膠酶的濃度和用量、水浴時(shí)間和混合物的pH等所有其他條件不變。只有這樣才能保證只有溫度一個(gè)變量對(duì)果膠酶的活性產(chǎn)生影響。課題2探討加酶洗衣粉的洗滌效果一、基礎(chǔ)知識(shí)（一）加酶洗衣粉1概念：指含有______的洗衣粉。2酶制劑的種類：_____、______、_____和_______。其中應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和______。3洗滌原理：堿性蛋白酶可將大分子蛋白質(zhì)水解為可溶性的_______或小分子的肽。同樣的道理，脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶也能分別將大分子的脂肪、淀粉和纖維素水解為小分子物質(zhì)。一、基礎(chǔ)知識(shí)（一）加酶洗衣粉1概念：指含有酶制劑的洗衣粉。2酶制劑的種類：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶。其中應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。3洗滌原理：堿性蛋白酶可將大分子蛋白質(zhì)水解為可溶性的氨基酸或小分子的肽。同樣的道理，脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶也能分別將大分子的脂肪、淀粉和纖維素水解為小分子物質(zhì)。4優(yōu)點(diǎn)：加酶洗衣粉降低了表面活性劑和_______的用量，使洗滌劑朝________的方向發(fā)展，減少對(duì)環(huán)境的污染。（二）普通洗衣粉普通洗衣粉中含有磷，含磷污水的排放可能導(dǎo)致________的大量繁殖，造成水體的污染。4優(yōu)點(diǎn)：加酶洗衣粉降低了表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，使洗滌劑朝低磷無磷的方向發(fā)展，減少對(duì)環(huán)境的污染。（二）普通洗衣粉普通洗衣粉中含有磷，含磷污水的排放可能導(dǎo)致微生物和藻類的大量繁殖，造成水體的污染。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（一）加酶洗衣粉洗滌效果的影響因素1影響酶活性的因素：溫度、酸堿度和_______等，為此科學(xué)家通過_______生產(chǎn)出了能夠耐酸、耐堿、忍受表面活性劑和較高溫度的酶，并制成酶制劑，使其與洗衣粉的其他成分隔離。2探究溫度對(duì)加酶洗衣粉洗滌效果的影響時(shí)，____是自變量，不同實(shí)驗(yàn)組之間形成對(duì)照，變量的范圍應(yīng)考慮生活實(shí)際。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（一）加酶洗衣粉洗滌效果的影響因素1影響酶活性的因素：溫度、酸堿度和表面活性劑等，為此科學(xué)家通過基因工程生產(chǎn)出了能夠耐酸、耐堿、忍受表面活性劑和較高溫度的酶，并制成酶制劑，使其與洗衣粉的其他成分隔離。2探究溫度對(duì)加酶洗衣粉洗滌效果的影響時(shí)，溫度是自變量，不同實(shí)驗(yàn)組之間形成對(duì)照，變量的范圍應(yīng)考慮生活實(shí)際。（二）不同種類的加酶洗衣粉的洗滌效果1探究不同種的的加酶洗衣粉對(duì)同一污物的洗滌效果時(shí)，自變量是_____________，污物等其他條件應(yīng)該是完全相同的。2探究同一種加酶洗衣粉對(duì)不同污物的洗滌效果時(shí)，自變量是_________，使用同一種加酶洗衣粉。3探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果的區(qū)別時(shí)，_________為自變量，要控制其他條件相同，同時(shí)，在控制變量時(shí)需要將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與生活經(jīng)驗(yàn)區(qū)別開。（二）不同種類的加酶洗衣粉的洗滌效果1探究不同種的的加酶洗衣粉對(duì)同一污物的洗滌效果時(shí)，自變量是不同種的的加酶洗衣粉，污物等其他條件應(yīng)該是完全相同的。2探究同一種加酶洗衣粉對(duì)不同污物的洗滌效果時(shí)，自變量是不同污物，使用同一種加酶洗衣粉。3探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果的區(qū)別時(shí)，不同類型洗衣粉為自變量，要控制其他條件相同，同時(shí)，在控制變量時(shí)需要將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與生活經(jīng)驗(yàn)區(qū)別開。三、深挖教材（P48“練習(xí)”）1請(qǐng)比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的異同

三、深挖教材（P48“練習(xí)”）1請(qǐng)比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的異同種類普通洗衣粉加酶洗衣粉相同點(diǎn)表面活性劑可以產(chǎn)生泡沫、可以將油脂分子分散開；水軟化劑可以分散污垢；不同點(diǎn)酶可以將大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，小分子有機(jī)物易于溶于水，從而與纖維分開。

2有位同學(xué)打算用絲綢作為實(shí)驗(yàn)材料，探討含有蛋白酶的洗衣粉的洗滌效果，你認(rèn)為他這樣做合適嗎？為什么？

2有位同學(xué)打算用絲綢作為實(shí)驗(yàn)材料，探討含有蛋白酶的洗衣粉的洗滌效果，你認(rèn)為他這樣做合適嗎？為什么？答：不合適。因?yàn)榻z綢的主要成分是蛋白質(zhì)，它會(huì)被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，損壞衣物。課題3酵母細(xì)胞的固定化一、基礎(chǔ)知識(shí)（一）固定化酶的應(yīng)用實(shí)例1高果糖漿的生產(chǎn)原理：葡萄糖異構(gòu)酶能將______轉(zhuǎn)化成______。2葡萄糖異構(gòu)酶固定：將這種酶固定在一種顆粒狀的_____上，再將這些酶顆粒裝入反應(yīng)柱中。3生產(chǎn)操作：生產(chǎn)過程中，將________從反應(yīng)柱的上端注入，使其流過反應(yīng)柱，與固定化_________接觸，轉(zhuǎn)化成果糖，從反應(yīng)柱的下端流出。一、基礎(chǔ)知識(shí)（一）固定化酶的應(yīng)用實(shí)例1高果糖漿的生產(chǎn)原理：葡萄糖異構(gòu)酶能將葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖。2葡萄糖異構(gòu)酶固定：將這種酶固定在一種顆粒狀的載體上，再將這些酶顆粒裝入反應(yīng)柱中。3生產(chǎn)操作：生產(chǎn)過程中，將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入，使其流過反應(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)柱的下端流出。（一）固定化細(xì)胞技術(shù)1固定化酶和固定化技術(shù)的概念：利用物理或________將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。2固定化酶和固定化細(xì)胞常用的方法：_______、化學(xué)結(jié)合法和_________。1酶適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化，而細(xì)胞多采用________固定化。2包埋法固定化細(xì)胞是將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水的________中。常用的載體有明膠、瓊脂糖、_________、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。（一）固定化細(xì)胞技術(shù)1固定化酶和固定化技術(shù)的概念：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固定化酶和固定化細(xì)胞常用的方法：包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。1酶適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化，而細(xì)胞多采用包埋法固定化。2包埋法固定化細(xì)胞是將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中。常用的載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。二、實(shí)驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞1酵母細(xì)胞的活化：在缺水的狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)。活化就是讓處于______狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。2：配制物質(zhì)的量濃度為_______的CaCl2溶液。3配制海藻酸鈉溶液：配制時(shí)需用酒精燈加熱，加熱時(shí)要用_________，或者間斷加熱，直到完全熔化。要注意，邊加熱邊__________。二、實(shí)驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞1酵母細(xì)胞的活化：在缺水的狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)。活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。2：配制物質(zhì)的量濃度為的CaCl2溶液。3配制海藻酸鈉溶液：配制時(shí)需用酒精燈加熱，加熱時(shí)要用小火，或者間斷加熱，直到完全熔化。要注意，邊加熱邊攪拌。4海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合：將溶化好的海藻酸鈉溶液________，再加入已活化的酵母細(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁乐垢邷貧⑺澜湍讣?xì)胞。5固定化酵母細(xì)胞：以______的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的______溶液中，形成凝膠珠狀顆粒，浸泡________左右。（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵將凝膠珠加入用于發(fā)酵的葡萄糖溶液后，發(fā)現(xiàn)有______產(chǎn)生，同時(shí)有_____味散發(fā)。4海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合：將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入已活化的酵母細(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁乐垢邷貧⑺澜湍讣?xì)胞。5固定化酵母細(xì)胞：以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，形成凝膠珠狀顆粒，浸泡30min左右。（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵將凝膠珠加入用于發(fā)酵的葡萄糖溶液后，發(fā)現(xiàn)