高中生物 专题4 酶的研究与应用教 新人教版选修1精编版

专题4酶的研究与应用复习教学设计

复习要点

1.果胶酶在果汁生产中的作用 2. 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 3. 固定化酶和固定化细胞 复习过程

一、果胶酶在果汁生产中的作用 【知识点讲解】

1．果胶酶与纤维素酶的比较 种类 果胶酶 酯酶等 纤维素酶 C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶 2．探究影响果胶酶活性因素实验的分析

（1）实验原则：单一变量原则、对照性原则。严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。

（2）实验原理：果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。

（3）设计实验：

①探究最适温度时，pH为无关变量，最好是最适pH；探究最适pH时，温度为无关变量，最好是最适温度。

②探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH等适宜条件下测出来的，如果无关变量改变，最适用量也会发生变化。

3．探究果胶酶的用量

(1)无关变量的控制：本实验中要严格控制温度、pH、反应时间和底物用量等无关变量对实验的影响。 (2)实验设计：探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH等最适宜条件下测出来的。 (3)实验分析：

①如果随着酶浓度的增加，过滤得到的果汁体积也增加，说明酶量不足；

②当酶浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁体积不再改变，说明酶的用量已经足

组成 多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶催化水解果胶成为可溶性半乳糖醛酸 作用 1

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够，这个值即为酶的最适用量。

【特别提醒】

（1）在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，确保实验结果的可靠性。

（2）同等条件下的酶促反应速率的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速率仍然是两个完全不同的概念，其影响因素也不完全相同，如酶的浓度、反应物的浓度可以影响酶促反应速率，但不能影响酶的活性。

【例题讲解】

下列说法不正确的是 ( )

A．在探究果胶酶用量实验中，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 【答案】C

【解析】在探究果胶酶的用量实验中，参照研究温度和pH对酶活性的影响实验，采用梯度测定法，只是将原实验中的pH梯度和温度梯度改成酶的用量梯度而已，基本实验思路不变，即A正确；植物、霉菌、酵母菌和细菌在其生活过程中，都会发生分解果胶的过程，因此，它们都可产生果胶酶，故B正确；在制作果汁过程中，由于果胶、纤维素的存在，影响榨出的果汁量及果汁的透明度，加入纤维素酶和果胶酶后，果汁榨出量及透明度均有提高，即D正确；在使用梯度测定酶的用量及活性时，可以通过榨出的苹果汁的体积大小来判断，因此C错误。

二、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 【知识点讲解】

1.酶制剂的种类与洗涤原理

种类 蛋白酶 脂肪酶 淀粉酶 纤维素酶 洗涤原理 蛋白质→氨基酸和小分子的肽 脂肪→甘油和脂肪酸 淀粉→麦芽糖、葡萄糖 使纤维的结构变得蓬松 洗涤的物质种类 血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢 食品的油渍、人体皮脂、口红 来自面条等的污垢 棉纺品的表面浮毛 2. 加酶洗衣粉洗涤效果的探究实验中三种变量的分析 实验 自变量 因变量 无关变量 2

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探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果 探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果 探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响 【特别提醒】

洗衣粉种类(普通和加酶) 加酶洗衣粉中酶的种类 温度 洗涤效果 水的用量，污物的量，实验用布的质地与大小，不同洗衣粉的用量，搅拌、洗涤时间等 在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果的条件，如最适温度、pH，还要考虑衣物的承受力，如蛋白酶洗衣粉不能洗涤丝绸类衣物；也要考虑洗涤成本问题，因污渍的成分比较复杂，一般选择复合加酶洗衣粉，以减少用量。

【例题讲解】

(2012·江苏卷，16)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是（ ） A．先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度 B．实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度 C．相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉 D．衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果 【答案】B

【解析】由于温度会影响酶的活性，高温会导致加酶洗衣粉中的酶变性失活，A项错误；本实验的目的是探究两种洗衣粉的洗涤效果，所以观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度或达到同样洗涤效果所需时间的长短，B项正确；在适宜的pH下，加酶洗衣粉的洗涤效果高于普通洗衣粉，但pH过高或过低时酶都会变性失活，则两者洗涤效果相似，C项错误；酶具有专一性，加有蛋白酶的洗衣粉不能用于洗涤真丝、羊毛等衣料，适当增加洗衣粉的用量会使洗涤效果增强，D项错误。

三、固定化酶和固定化细胞 【知识点讲解】

1.固定化酶和固定化细胞技术 (1)将酶或细胞固定化的方法：

①包埋法：将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中。 ②化学结合法：将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上。 ③物理吸附法：将酶分子吸附在载体的表面上。

一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。

(2)固定化细胞常用的载体材料：

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明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。 【方法点拨】

（1）海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响： ①海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠； ②浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。 (2)海藻酸钠溶液配制注意事项：

①海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊；

②将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞；

③固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。

【例题讲解】

1.下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（ ） A．固定化细胞在多步连续催化反应方面优势明显 B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧

C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件 D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物 【答案】A

【解析】固定化细胞技术固定的是一系列酶，所以在多步连续催化反应方面优势明显，A正确；固定化酶的应用中，酶不需要营养物质，要控制pH、温度，但与溶解氧无关，B错误；利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，是酶促反应，没有生物参与，所以不需提供营养条件，C错误；利用固定化酵母细胞进行发酵时，糖类除了作为反应底物外，还为酵母菌提供碳源，D错误。

2.下列有关固定化酵母技术的叙述中，正确的是（ ） A．实验中需要先利用蒸馏水消耗酵母细胞中的有机物

B．若制备的凝胶珠的颜色过浅，可能是由于海藻酸钠的浓度偏低 C．实验中使用CaCl2溶液处理的目的是提高酵母细胞发酵效率

D．固定化酵母细胞的常用方法是吸附法，这种方法对酵母细胞活性影响最小 【答案】B

【解析】固定化酵母技术中，需要先利用蒸馏水使酵母细胞活化，A错误；若制备的凝胶珠的颜色过浅，可能是由于海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数量过少，B正确；实验中使用CaCl2溶液处理的目的是

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形成凝胶珠，C错误；固定化酵母细胞的常用方法是包埋法，这种方法对酵母细胞活性影响最小，D错误。

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