學案56酶的研究與應用考綱要求1.酶在洗滌等方面的應用。2.制備和應用固相化酶。一、果膠酶在果汁生產中的作用1．果膠酶eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①組成：包括多聚半乳糖醛酸酶、,和等,②作用：分解果膠為可溶性的半乳糖醛酸，提高,果汁的和,③來源：植物、霉菌、酵母菌和細菌均能產生果,膠酶))2.eq\a\vs4\al(酶活性及,影響因素)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①酶活性：是指酶催化的能力,酶活性的高低可以用在一定條件下酶所催,化的某一化學反應的來表示,②酶反應速度：用單位時間內、單位體積中,的減少量或的增加量來表示,③影響因素：溫度、pH和等))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：蛋白酶、______、淀粉酶和________，其中應用最廣泛、效果最明顯的是____________和堿性脂肪酶。3．酶的去污機理(1)堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質水解成可溶性的________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。4．酶制劑特點：能夠耐酸、耐堿、忍受____________和較高________，并且通過特殊的化學物質將酶層層包裹，與洗衣粉其他成分隔離。三、酵母細胞的固定化1．固定化酶(1)應用原理：將酶固定在不溶于水的載體上，使酶既易催化反應，又易于回收，可以重復使用。(2)固定化酶的實例——高果糖漿的生產①反應機理：葡萄糖eq\o(→,\s\up7(葡萄糖異構酶))果糖。②固定化酶反應柱：酶固定在一種________載體上，再將這些酶顆粒裝到柱內，柱子底端上分布著許多小孔的篩板，________無法通過篩板上的小孔，而____________卻能自由出入。③生產過程：將葡萄糖溶液從反應柱的________注入，使葡萄糖溶液流過反應柱，與固定化葡萄糖異構酶接觸，轉化成果糖從反應柱________流出。④反應柱優點：能連續使用半年，大大降低了________，提高了果糖的產量和質量。2．固定化細胞技術(1)概念：固定化酶和固定化細胞是利用物理或化學的方法將________固定在____________的技術。(2)方法：①包埋法：將酶或細胞包埋在________的細微網格里②化學結合法：將酶分子或細胞相互________，或將其結合到________上。③物理吸附法：將酶吸附到________。(3)固定化細胞優點：與固定化酶相比，制備成本______，操作________，酶的活性高且穩定。(4)應用：固定化酵母細胞發酵、固定化乳糖酶制備乳糖等。探究點一果膠酶在果汁生產中的作用完成探究不同濃度果膠酶對蘋果出汁率的影響實驗設計：(1)原理：果膠是植物________和________的主要組成成分之一。在果汁加工中，果膠的存在易導致果汁出汁率________，果汁________。果膠酶分解果膠的作用是：①瓦解植物的__________及________，使榨取果汁更容易；②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的問題。(2)步驟①制備蘋果汁：用榨汁機榨取蘋果汁勻漿，加熱至100℃，鈍化________，然后冷卻至50℃。②配制不同濃度酶液：依次配制質量濃度為2g/L、4g/L、6g/L、8g/L、10g/L的果膠酶溶液備用，編號為2～6號。③降解蘋果汁：在1～6號燒杯中分別加入等量______________，2～6號燒杯中加入等量相應的________溶液，加入等量鈍化蘋果汁，45℃水浴中恒溫60min。④沉淀：向6只燒杯中加入等量的適量明膠、硅溶膠、膨潤土、活性炭，混勻靜置60min，充分沉淀，過濾。⑤記錄結果：測澄清蘋果汁體積、記錄。⑥結果分析：澄清蘋果汁得率R＝V1/V2×100%。(V1：澄清蘋果汁體積；V2：________蘋果汁體積。)思維拓展1．影響果汁產量的物質(1)種類：纖維素、果膠。(2)存在問題：出汁率低，耗時長，果汁渾濁，黏度高，易發生沉淀。2．處理方法——酶解法組成本質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、纖維二糖酶蛋白質纖維素eq\o(→,\s\up7(C1酶),\s\do5(Cx酶))纖維二糖eq\o(→,\s\up7(纖維二糖酶))葡萄糖探究示例1下列是有關酶的應用問題，請分析回答。工業生產果汁時，常常利用果膠酶破除果肉細胞壁以提高出汁率，為研究溫度對果膠酶活性的影響，某學生設計了如下實驗：①將果膠酶與蘋果泥分裝于不同試管，在10℃水浴中恒溫處理10min(如圖A)。②將步驟①處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在10℃水浴中恒溫處理10min(如圖B)。③將步驟②處理后的混合物過濾，收集濾液，測量果汁量(如圖C)。④在不同溫度條件下重復以上實驗步驟，并記錄果汁量，結果如下表：溫度/℃1020304050607080果汁量/mL813152515121110根據上述實驗，請分析回答下列問題：(1)果膠酶能破除細胞壁，是因為果膠酶可以促進細胞壁中果膠的水解，產物是____________。(2)實驗結果表明，當溫度為________附近時，果汁量最多，此時果膠酶的活性________。(3)為什么該實驗能夠通過測定過濾出的蘋果汁的體積大小來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(底物)，保持溫度、pH在最適值，生成物量與反應時間的關系如圖：在35min后曲線變成水平是因為________。若增加果膠酶濃度，其他條件不變，請在圖中畫出生成物量變化的示意曲線。聽課記錄：探究點二探討加酶洗衣粉的洗滌效果完成下列實驗設計，掌握探討加酶洗衣粉的洗滌效果實驗設計原理及流程。1．實驗原理(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，復合酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多，與單一加酶洗衣粉相比，對各種污漬都有較好的洗滌效果。2．實驗變量(1)自變量：____________。(2)無關變量：其他條件相同且適宜(如溫度、pH等)。3．實驗步驟步驟燒杯編號ⅠⅡⅢ注入自來水500mL500mL500mL加入物質(等量)奶漬布奶漬布奶漬布控制水溫37℃37℃37℃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5min5min5min觀察實驗現象思維拓展1．實驗變量控制(1)比較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，其余變量為無關變量，應嚴格控制，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，水溫梯度應較小。(3)不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果：洗衣粉種類為自變量。2．常用酶制劑的種類及洗滌原理種類洗滌原理洗滌實例蛋白酶可將蛋白質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、奶漬及各種食品類的蛋白質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、葡萄糖等來自面條、巧克力等的污垢纖維素酶使纖維的結構變得蓬松，從而使滲入到纖維深處的塵土和污垢能夠與洗衣粉充分接觸，達到更好的去污效果探究示例2某學生進行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果”的課題研究。他的實驗設計如下：①設置兩組實驗，分別使用蛋白酶洗衣粉和復合酶洗衣粉②兩組實驗的洗衣粉用量、被洗滌的衣物量、衣物質地、污染物性質和量、被污染的時間、洗滌時間、洗滌方式等全部設置為相同③根據污漬去除程度得出結果對這個實驗的評價，正確的是()A．對照實驗設置錯誤 B．無關變量設置太多C．沒有自變量 D．因變量不能描述聽課記錄：探究點三酵母細胞的固定化完成下列實驗設計填空：1．實驗原理(1)固定化酶________溶于反應液中，易于回收，可以重復使用。(2)固定化酶和固定化細胞是利用________或________方法將酶或細胞固定于一定空間內的技術。常用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(包埋法：適合于,\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(化學結合法,物理吸附法))適用于的固定))2．實驗流程eq\a\vs4\al(酵母細胞,的活化)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(1g干酵母＋10mL蒸餾水→50mL燒杯中，,攪拌均勻，放置1h))eq\a\vs4\al(配制0.05mol/L,的CaCl2溶液)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(無水0.83g＋150mL蒸餾水→,200mL燒杯))eq\a\vs4\al(配制,溶液)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(0.7g＋10mL水放入50mL小,燒杯→小火加熱，完全溶化→加蒸餾水,定容至10mL))eq\a\vs4\al(海藻酸鈉溶液與,酵母細胞混合)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(將海藻酸鈉溶液冷卻至室溫后加入,的酵母細胞，充分攪拌使其混合,均勻，轉移至注射器中))固定化酵母細胞eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶,液滴加至配制好的CaCl2溶液中，形成,，使其在溶液中浸泡30min))沖洗eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(將固定好的酵母細胞凝膠珠用蒸餾水沖洗,2～3次))應用：發酵eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(將150mL10%的葡萄糖溶液轉移至200mL,的錐形瓶中，加入固定好的酵母細胞，25℃下,發酵24h))3．成果評價(1)觀察凝膠珠的顏色和形狀：如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏________，固定的酵母細胞數目較________；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏________，制作失敗，需要再作嘗試。(2)觀察發酵的葡萄糖溶液：將凝膠珠加入用于發酵的葡萄糖溶液后發現有氣泡產生，同時有酒味散發，說明凝膠珠制作________。思維拓展1．直接使用酶、固定化酶、固定化細胞的比較項目直接使用酶固定化酶固定化細胞制作方法無化學結合法、物理吸附法包埋法是否需要營養物質否否是催化反應單一或多種單一一系列缺點對環境條件非常敏感，易失活；難回收，成本高，影響產品質量不利于催化一系列酶促反應反應物不易與酶接近，反應效率下降優點催化效率高、耗能低、污染少可以重復利用成本低、操作容易2.制備固定化酵母細胞的具體操作中，需要注意的問題(1)酵母細胞的活化。酵母細胞所需要的活化時間較短，一般需要0.5～1h。(2)海藻酸鈉的濃度與制作凝膠珠的質量有關。如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數目較少，影響實驗效果。(3)剛形成的凝膠珠應在CaCl2溶液中浸泡一段時間的目的是使形成的凝膠珠穩定。探究示例3(·江蘇生物，25)下圖1表示制備固定化酵母細胞的有關操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發酵的示意圖，下列敘述正確的是(多選)()A．剛溶化的海藻酸鈉應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發酵過程中攪拌的目的是為了使培養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移到圖2裝置中題組一果膠酶在果汁生產中的作用1．關于果膠酶的說法正確的是()A．果膠酶可以分解細胞壁的主要成分——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酶的總稱D．果膠酶的化學本質是蛋白質或RNA2．下列關于果膠酶的說法不正確的是()A．雖然實驗的變量發生了變化，但通過設置梯度來確定最適值的思想方法是不變的B．植物、霉菌、酵母菌和細菌均能產生果膠酶C．通過測定濾出的蘋果汁的體積大小無法來確定果膠酶活性的高低D．人們使用果膠酶、纖維素酶等來解決制作果汁面臨的問題3．如圖曲線表示的是溫度和果膠酶活性之間的關系，此曲線能說明的是(多選)()A．在B點之前，果膠酶的活性和溫度成正比；之后，成反比B．當溫度到達B點時，果膠酶的活性最高，酶的催化作用最強C．A點時，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D．C點時，果膠酶的活性也很低，當溫度降低時，酶的活性也可以恢復上升題組二探討加酶洗衣粉的洗滌效果4．有人設計實驗探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并優于普通洗衣粉。實驗分為兩組，一組衣物用加酶洗衣粉洗滌，一組衣物用普通洗衣粉洗滌。該實驗設計缺少()A．用加酶洗衣粉洗滌和適量普通洗衣粉洗滌的對照B．既不用加酶洗衣粉洗滌也不用普通洗衣粉洗滌的對照C．用普通洗衣粉洗滌和少量加酶洗衣粉洗滌的對照D．用少量普通洗衣粉洗滌和大量加酶洗衣粉洗滌的對照5．(·蘇州調研)與普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉能更有效地清除污漬。下列有關敘述錯誤的是()A．加酶洗衣粉是添加了固定化酶的洗衣粉B．水質、水量、水溫都會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，應選擇同一品牌的普通洗衣粉作對照D．加酶洗衣粉的使用，減少了磷的排放，降低了環境污染6．某工廠生產了一種加酶洗衣粉，其包裝袋上印有如下說明：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數小時。使用溫水效果最佳。注意：切勿用于絲質及羊毛衣料。用后徹底清洗雙手。請回答下列問題：(1)質檢局針對該洗衣粉設計了如下圖所示裝置進行實驗：該實驗的目的是_______________________________________________________。(2)一學生為探索該洗衣粉中酶催化作用的最適溫度，參考(1)的實驗材料及方法進行了實驗，并把結果用曲線圖A、B表示(如下圖)：①由圖可知，使用該加酶洗衣粉的最適溫度約為_________________________________。②在0℃和75℃時，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，這是因為_________________________________________________________。③該學生在實驗過程中可通過觀察________________________來判斷酶的催化效率。(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，有利于生態環境保護，這是因為_______________________________________________________________________________。(5)除加酶外，很多洗衣粉中還加有香精，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。(寫出兩種)題組三酵母細胞的固定化7．(·連云港質檢)下列有關制備固定化酵母細胞的說法錯誤的是()A．可根據凝膠珠的顏色和形狀檢測凝膠珠的質量B．要將酵母細胞活化處理C．制成的凝膠珠上不能出現小孔D．配制的海藻酸鈉濃度是本實驗的關鍵8．下列說法不正確的是()A．固定化酶和固定化細胞的技術方法包括包埋法、化學結合法和物理吸附法B．固定化酶更適合采用化學結合法和物理吸附法C．由于細胞個大，而酶分子很小，因此細胞多采用物理吸附法固定D．反應物是大分子物質應采用固定化酶9．下面是制備固定化酵母細胞的實驗步驟：酵母細胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合→固定化酵母細胞請回答下列問題：(1)在________狀態下，微生物處于休眠狀態。活化就是讓處于休眠狀態的微生物重新恢復________狀態。活化前應選擇足夠大的容器，因為酵母細胞活化時______________________________________。(2)影響實驗成敗的關鍵步驟是____________________________________________。(3)如果海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞數目________。(4)觀察形成的凝膠珠的顏色和形狀，如果顏色過淺，說明____________________；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明____________________________________________。(5)固定化細胞技術一般采用包埋法固定化，原因是________________________________________________________________________________________________________。(6)該實驗中CaCl2溶液的作用是____________________________________________。學案56酶的研究與應用課前準備區一、1.①果膠分解酶果膠脂酶②出汁率澄清度2．①一定化學反應反應速度②反應物產物③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)②顆粒狀酶顆粒反應溶液③上端下端④成本2．(1)酶或細胞一定空間內(2)①多孔載體②結合載體③載體表面(3)更低更容易課堂活動區探究點一(1)細胞壁胞間層低渾濁①細胞壁胞間層②半乳糖醛酸(2)①細胞內酶③蒸餾水果膠酶⑥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，小分子物質可以通過濾紙，因此蘋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驗數據分析：在40℃附近時，果汁量最多，說明此時的果膠酶催化活性最高。因為底物的量是一定的，所以底物消耗完時，生成物的量達到最大值，其后不再發生變化；增加酶的濃度可以使反應更快地達到平衡點，即更早結束反應，但生成物的總量不會發生變化。探究點二1．(1)脂肪酶淀粉酶(2)專一2．(1)加酶洗衣粉3．復合酶探究示例2A[實驗課題是“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果”，因此設置的兩組實驗應該是：一組用普通洗衣粉作對照組，另一組用加酶洗衣粉作實驗組。如果設置三組也正確，一組用普通洗衣粉作對照組，實驗組設置使用蛋白酶洗衣粉和復合酶洗衣粉。]探究點三1．(1)不(2)物理化學較大的細胞酶2．CaCl2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[在酵母細胞的固定化過程中，剛溶化好的海藻酸鈉溶液要冷卻至室溫才能加入已活化的酵母細胞，否則會影響酵母細胞的活性，A項錯；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項正確；在發酵過程中，攪拌的目