苏教版选修1 第三章 第一节 酶的制备和应用 学案.doc

第一节酶的制备和应用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。 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少量或产物的生成量来表示。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：a在饲料中添加果胶酶，可改善饲料品质，提高可利用的能源物质含量，同时补充动物体内不分泌或者分泌很少的酶。b在果蔬汁加工中，果胶酶不仅能提高果蔬汁的出汁率，增加饮料产量，还能使果蔬汁澄清，保留果蔬汁中的营养成分。3制备果胶酶并观察其作用(1)制备果胶酶：(2)观察果胶酶对苹果匀浆的作用：1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。2果胶酶样品a和果胶酶样品b的主要区别是什么？提示：果胶酶样品a中的酶具有生物活性，而果胶酶样品b中的酶已在高温下丧失活性。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。特别提醒(1)高温、强酸和强碱都会破坏酶的空间结构，从而使酶丧失活性，即使恢复最适温度或最适ph，酶的活性也不会恢复。但低温不会破坏酶的空间结构，只是使酶的活性降低，当恢复到最适温度时，酶的活性能够恢复。(2)虽然底物浓度及用量、酶的浓度及用量会影响酶促反应速率，但不会影响酶的活性。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、cu2、zn2等重金属离子对果胶酶有抑制作用。探究洗衣粉中的酶在洗涤中的作用洗涤剂中常用的酶制剂及其洗涤原理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食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶能使淀粉水解为可溶性的麦芽糖、糊精等面条、土豆泥、粥等纤维素酶使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入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。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。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。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果加酶洗衣粉种类不同加酶洗衣粉的洗涤效果互为对照 以具体探究实验为背景，考查有关果胶酶的实验设计分析例1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、610。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、610，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。思路点拨精讲精析本题考查果胶酶的作用及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)果汁体积甲如图在探究温度、ph对果胶酶影响的实验中，易误操作为酶与底物混合后再保温或调ph。由于酶的催化具有高效性，酶与底物一旦接触便立即催化反应的进行。因此在混合前酶与底物的温度或ph应先达到实验预设的温度或ph，然后再混合。探讨加酶洗衣粉的洗涤效果例2目前市场上出售的洗衣粉有多种，如加蛋白酶洗衣粉、加复合酶洗衣粉、普通洗衣粉等。为了探究不同洗衣粉的洗涤效果，某同学按下表的顺序进行操作：实验步骤烧杯(1 000 ml)一二三四1注入自来水500 ml500 ml500 ml500 ml2放入含血迹的衣服1件1件1件1件3控制水温与时间5 100 min5 100 min5 100 min5 100 min4加入等量洗衣粉0.5 g蛋白酶洗衣粉0.5 g复合酶洗衣粉0.5 g普通洗衣粉5用玻璃棒搅拌5 min5 min5 min5 min6观察洗涤效果(1)该实验的目的是_。(2)该同学在实验设计中存在两个问题，请你分析后，找出问题，并提出改进措施。问题：_。改进措施：_。问题：_。改进措施：_。(3)在上述4组实验中，你认为对照组是第_组烧杯。设置该组的目的是_。(4)某同学想用丝绸作为实验材料，探究上述洗衣粉的洗涤效果，你认为他这样做是否合适？并说明理由：_。精讲精析各组实验的洗衣粉种类不同，说明本实验的自变量为洗衣粉的种类，因此本实验的目的为探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果。探究不同洗衣粉的洗涤效果，必须在最适温度条件下进行实验，还要考虑对照原则和等量原则。实验中第四组烧杯为空白对照，可以排除干扰，使实验结果更加准确。丝绸中含有蛋白质，可能被洗衣粉中的蛋白酶水解，因此丝绸不能作为实验材料。答案(1)探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果(2)含血迹衣服选用有相同血迹、同样质地与大小的白布水温(5 )选择适合酶发挥催化作用的温度(适宜温度)(3)四判断洗涤结果是由单一变量(不同洗衣粉)造成的，不是由其他因素造成的(4)不合适，因为洗衣粉中的蛋白酶能水解丝绸中的蛋白质课堂回扣练习1下列有关果胶和果胶酶的叙述不正确的是()a果胶是植物细胞壁以及细胞间隙中的一种结构多糖b果胶酶可催化果胶分解，使浑浊的果汁变澄清c果胶是一种高分子化合物d果胶酶就是果胶分解酶的简称解析：选d果胶是存在于所有高等植物细胞壁和细胞间隙中的一种结构多糖；果胶是一种高分子化合物；果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。2下图表示酶活性与温度的关系。相关叙述正确的是()a当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降b当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升c酶活性在t2时比t1时高，故t2时更适合酶的保存d酶活性在t1时比t2时低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重解析：选b在最适温度时，酶的活性最高。温度偏高或偏低，酶活性都会明显降低。当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升；温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，0 左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定，在最适温度下酶的活性还可以恢复，故酶适于在低温下保存。3某同学为了验证果胶酶的作用，设计了如下实验：(1)取两个100 ml 的洁净烧杯，编号为1号、2号；(2)向两个烧杯中分别加入20 ml的苹果泥，向1号烧杯内加入2 ml的蒸馏水，向2号烧杯内加入2 ml的果胶酶。(3)把这两个烧杯放在水浴中保温，并用玻璃棒搅拌。下面分析中正确的是()a1号烧杯为实验组，2号烧杯果汁变澄清b2号烧杯为实验组，1号烧杯果汁变澄清c1号烧杯为对照组，2号烧杯果汁变澄清d2号烧杯为对照组，1号烧杯果汁变澄清解析：选c由于该实验是研究果胶酶的作用，所以加入果胶酶的烧杯为实验组，加入蒸馏水的烧杯为对照组，果胶酶能够把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的溶液变澄清。4某学生进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的课题研究。他的实验设计如下：设置2组实验，分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉2组实验的洗衣粉用量、被洗涤的衣物量、衣物质地、污染物性质和量、被污染的时间、洗涤时间、洗涤方式等全部设置相同根据污渍去除程度得出结果对这个实验的评价关于此实验的下列说法，正确的是()a未设置对照实验b无关变量设置太多c没有自变量 d因变量不能描述解析：选a实验课题是“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”，因此设置的2组实验应该是：一组用普通洗衣粉作对照组，另一组用加酶洗衣粉作实验组。如果设置3组也正确，一组用普通洗衣粉作对照组，实验组设置使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉。5(广东高考)食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：(1)ph对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图可知，_更适宜作为食品添加剂，理由是_，蛋白酶的活力可用_的量来表示。(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下：兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液ph进行了探究实验，结果显示，酶保护剂浓度在0.020.06 mol/l范围内，酶活力较高；提取液ph在6.08.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液ph进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。解析：(1)由图可知，在一定范围内木瓜蛋白酶的活力不受ph的影响，适宜作为食品添加剂。蛋白酶的活力可用单位时间内底物的减少量或产物的增加量来表示。(2)由题意可知，为了进一步确定酶保护剂的最适浓度和提取液的最适ph，可以在题干提供的范围内缩小梯度差，进一步进行实验。答案：(1)木瓜蛋白酶在ph 49范围内，木瓜蛋白酶的活力高且稳定单位时间内产物增加(单位时间内反应底物减少)(2)课题：探究酶保护剂的最佳浓度和提取液的最适ph实验结果记录表提取液的ph底物的减少量(或产物的产生量)酶保护剂浓度(mol /l)6.06.57.07.58.00.020.030.040.050.06课下综合检测一、选择题1关于果胶酶的说法正确的是()a果胶酶只存在于植物果实中b果胶酶可以分解细胞壁的主要成分纤维素c果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称d果胶酶的化学本质是蛋白质或rna解析：选c果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。果胶酶的化学本质是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸。果胶酶广泛分布于高等植物和微生物中；果胶酶具有专一性，只能分解果胶，不能分解纤维素。2下列不能表示酶活性高低的是()a一定条件下所催化的某一化学反应的反应速率b单位时间内、单位体积中反应物的减少量c单位时间内、单位体积中酶的变化量d单位时间内、单位体积中产物的增加量解析：选c酶活性的高低用在一定条件下，酶所催化某一化学反应的反应速率来表示。酶促反应的速率通常用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或生成物的增加量来表示。3探究ph对果胶酶活性影响的实验中，下列说法不正确的是()a自变量是不同的phb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断果胶酶的最适phdph过低时，果胶酶活性变小，但不失活解析：选d该实验中自变量为不同的ph，其他无关变量如温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等要控制相同，以排除无关变量对实验结果的影响。在某种ph下滤出的果汁体积最多，则该ph为最适ph。ph过低和ph过高一样，都能使酶变性失活。4在观察果胶酶对苹果匀浆的作用的实验中，加入果胶酶前，将苹果匀浆放在90 恒温水中保温4 min，其目的是()a杀灭苹果匀浆中的微生物b使果胶分解，从而提高出汁率c使苹果匀浆中原有的果胶酶变性失活，以排除其对实验的干扰d果胶酶的最适温度为90 ，此时酶的活性最高解析：选c该实验中首先对苹果匀浆进行加热处理，使苹果匀浆中的果胶酶变性失活，以排除其对实验的干扰。然后再分别加入果胶酶和等量的煮沸过的果胶酶，观察实验现象，加入果胶酶的匀浆澄清度高且澄清时间短，证明果胶酶能将果胶分解。5探究温度对果胶酶活性影响的实验中，下列说法不正确的是()a可准备一组烧杯，分别盛有不同温度的水b将苹果泥和果胶酶混合后放在不同温度的烧杯中恒温水浴处理c不同温度之间可形成相互对照d可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来定量表示果胶酶的活性解析：选b探究温度对酶活性的影响时，要分别把酶溶液和反应物的温度控制在预设的相同温度下，然后再将它们混合。否则，实验缺乏严密性，结果不可靠。6下列关于加酶洗衣粉的说法不正确的是()a直接将酶加到洗衣粉中制成加酶洗衣粉b加酶洗衣粉效果的好坏受很多因素影响c加酶洗衣粉目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶d加酶洗衣粉相对普通洗衣粉来说有利于环保解析：选a加酶洗衣粉是指含酶制剂的洗衣粉，酶制剂通过特殊的化学物质将酶层层包裹，与洗衣粉的其他成分分开；加酶洗衣粉效果的好坏受水温、水质等很多因素影响；加酶洗衣粉中添加的酶包括纤维素酶、脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶四类；加酶洗衣粉相对普通洗衣粉来说，降低了表面活性剂三聚磷酸钠的用量，使洗衣粉朝低磷无磷方向发展，有利于环保。7(江苏高考)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解析：选b高温会导致加酶洗衣粉中酶变性失活，所以不能用热水溶解洗衣粉；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；在酶作用的适宜条件下，加酶洗衣粉的洗涤效果好于普通洗衣粉；酶具有专一性，加有蛋白酶的洗衣粉不能用于真丝、羊毛等衣料衣物的洗涤，适当增加洗衣粉的用量会增强洗涤效果。8某同学在探究果胶酶的最适温度时，将得到的实验数据转换成如下曲线图。关于该曲线图，以下说法错误的是()a该同学的实验数据中有错误b该同学设置的温度梯度不合理c从该曲线中判断不出果胶酶的最适温度d从曲线中可判断出果胶酶的最适温度应为40 解析：选d从该曲线3540 的温度变化趋势分析，判断不出果汁量最大值的点对应的温度，因此，从该曲线中判断不出果胶酶的最适温度。二、非选择题9我国水果生产发展迅速，由于收获的季节性强，易造成积压、腐烂变质，为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将水果加工制作成果汁、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：请将图1中所示的操作进行排序_。(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2所示：图中自变量是温度，除此之外还可用_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，苹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c中在果胶酶和苹果泥混合前，将两者分装在不同试管中恒温的目的是_。解析：(1)实验顺序是：准备水果泥和配制果胶酶、水果泥和果胶酶分别水浴保温、水果泥和果胶酶混合保温、过滤果汁后用量筒计量。(2)果胶酶的活性受温度、ph等条件的影响，而与底物的量、酶的浓度和水的加入量没有关系，所以每一种酶的最适ph和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两种，一是果汁的量，另一个是果汁的澄清度。为使实验达到相应的设计温度，必须使酶与底物分别保温达到要求温度后才能混合。在相同温度条件下，ph、酶的浓度和底物浓度也会改变反应