江苏省吴江市高中化学 专题1 第2单元 研究物质的实验方法（第2课时）导学案（无答案）苏教版必修1（通用）

酶的研究与应用 一、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果（一）加酶洗衣粉和普通洗衣粉的区别1、普通洗衣粉主要成分：表面活性剂，水软化剂，碱剂，漂白剂等成分2、加酶洗衣粉（1）定义：指含有酶制剂的洗衣粉（2）成分：蛋白酶种类：洗衣粉中添加的酶最主要的是碱性蛋白酶作用：碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的氨基酸或小分子的肽应用：有助于去除例如汗渍、血渍、奶渍，以及各种食品类的蛋白质污垢脂肪酶种类：碱性脂肪酶作用：碱性脂肪酶能使脂肪水解成甘油、脂肪酸应用：可以催化水解各类动植物油脂和人体皮脂腺分泌物及化妆品污垢淀粉酶作用：淀粉酶能使淀粉水解成麦芽糖应用：可以去除例如来自面条、巧克力和婴儿食品中含有淀粉的污垢纤维素酶种类：碱性纤维素酶作用：纤维素酶能使纤维素水解成葡萄糖应用：去除棉纺织品表面的浮毛，使洗涤后的棉纺织品柔软蓬松，织纹清晰，色泽更加鲜艳，穿着更加舒适复合酶实际污垢组成复杂，往往蛋白污垢被脂肪污垢或淀粉污垢覆盖，单一酶的作用一般达不到彻底清除污垢的作用。而复合酶可以发挥其独特的“协同效应”（二）探究加酶洗衣粉的洗涤效果实验操作1、探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果实验原理生活中的各种污渍主要是蛋白质、脂质、淀粉等多种不溶于水的有机物，这些有机物能在相应的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的作用下水解成易溶于水的小分子有机物实验过程：（1）取两只大烧杯并编号A、B，用量筒分别量500ml蒸馏水放入其中（2）将滴加等量污染物的相同大小、质地的两块新布分别放入两只烧杯中，再分别加入等量的普通洗衣粉和加酶洗衣粉（3）用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。一段时间后搅拌可重复进行（4）过相同的时间后观察洗涤效果实验结论： 2、探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果实验原理：不同种类的加酶洗衣粉所加的酶不同，而酶具有专一性，所以对不同污渍洗涤效果不同实验步骤：取30块大小相同的白棉布，分成6组，每组5块，依次编号1a、1b、1c、1d、1e、2a、2b6a、6b、6c、6d、6e制取带有污染物的实验用布给第一组白布滴加鸡血，待血渍扩散停止后，记录血渍面积按同样的方法给第26组分别滴加牛奶、菜油、番茄汁、墨水、颜料，并记录污渍面积将上述白棉布分别放入30个已编号的烧杯中，各注入500ml蒸馏水，用玻璃棒搅拌使白棉布湿透温度控制烧杯均放入温度为45度的水浴锅洗衣粉洗涤给1a6a号烧杯中加入等量的蛋白酶洗衣粉，给1b6b号烧杯中加入等量的脂肪酶洗衣粉，给1c6c号烧杯中加入等量的淀粉酶洗衣粉，给1d6d号烧杯中加入等量的复合酶洗衣粉，给1e6e号烧杯中加入等量的普通酶洗衣粉，各烧杯均搅拌洗涤10分钟后，用清水漂洗3次，晾干记录实验结果实验结论： （三）探究加酶洗衣粉使用时的最适温度1、实验原理酶的活性受温度的影响，最适温度时酶的活性最大，去污力最强，高于或低于此温度酶的活性降低，去污力下降自变量： 因变量： 无关变量： 观察现象： 2、实验步骤（1）配制系列温度梯度水溶液 取大烧杯5只，用量筒量分别取500ml的蒸馏水放入其中。然后将5只烧杯分别放入50C、150C、250C、350C、450C的恒温水箱加热（2）将滴加了等量鸡血的5块大小相同的、质地相同的新布分别放入5只烧杯中，再分别加入等量的同种加酶洗衣粉（3）用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。一段时间后搅拌可重复进行，持续保持各自的温度（4）过相同的时间后观察洗涤效果二、酵母细胞的固定化（一）固定化酶和普通酶的区别酶：优点：催化效率高，低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。 实际问题：对环境条件敏感，易失活；溶液中的酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品质量。 设想： 固定化酶：优点 实际问题：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成 都是通过一系列的酶促反应才能得到的 设想： 固定化细胞：优点 1、常用的固定化技术： 、 （前两种适合酶的固定）、 （适合细胞的固定）。2、固定化酵母细胞固定化细胞常用的载体： 、 、 、 和 。3、注意事项（1）细胞的固定化要在严格 的条件下进行。（2） 的配制是固定化酵母细胞的关键，浓度过高过低，都会影响实验效果。对海藻酸钠溶化时要 加热。（3）CaCl2的作用是 ，形成凝胶珠。（二）实验操作1、实验原理：包埋法固定化细胞即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。常用的载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等，本实验选用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞。2、实验材料：器材 ：烧杯；玻璃棒；天平；滴管；容量瓶；酒精灯；注射器 ；三角架；石棉网等。试剂：干酵母；无水CaCl2；海藻酸钠；葡萄糖，蒸馏水等。3、实验步骤：(1)制备固定化酵母细胞1）酵母细胞的活化称取1g干酵母，加入蒸馏水ml。用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置1h左右，使其活化。2）配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液3）配制质量分数为10%的葡萄糖溶液4）配制海藻酸钠溶液称取0.7g海藻酸钠，加入10ml水，用酒精灯 ，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10ml。加热溶化海藻酸钠时要注意： 5）海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合将溶化好的海藻酸钠溶液 ，加入，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至中。6）固定化酵母细胞以 的速度 地将注射器中的溶液滴加到配制好的 溶液中，形成凝胶珠，并在CaCl2溶液中浸泡30min左右。(2)用固定化酵母细胞发酵1）将固定好的酵母细胞用 冲洗2-3次。2）将葡萄糖溶液转移至锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于 C下发酵h。4、实验现象及结果分析 （1）观察凝胶珠的颜色和形状如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明 ；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明 ，制作失败，需要再作尝试。（2）观察发酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多 ，同时会闻到 工业生产中，细胞的固定化技术是在 条件下进行的三、巩固习题：1目前，酶已经大规模地应用于各个领域，下列属于酶应用中面临的实际问题的是 A酶对有机溶剂不敏感，但对高温、强酸、强碱非常敏感 B加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境 C固定化酶可以反复利用，但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性 D酶的催化功能很强，但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用2下列有关制备固定化酵母细胞叙述错误的是A在向溶化好的海藻酸钠溶液中加入的必须是已活化的酵母细胞B溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，才能加入细胞C溶解海藻酸钠，最好采用小火，或者持续加热的方法D在固定化酵母过程中，要以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中3下列描述中不正确的是 A固定化的细胞与反应物不容易接近，反应效果下降B固定化细胞的优点：成本低，操作更容易C固定化细胞使用的都是处在正常生活状态的活细胞D固定化细胞作用的底物往往是大分子物质4（09江苏省高考）下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是A固定化细胞技术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5(09南通)下列有关制备固定化酵母细胞叙述错误的是A在向溶化好的海藻酸钠溶液中加入的必须是已活化的酵母细胞B溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，才能加入细胞C溶化好的海藻酸钠溶液的浓度不会影响凝胶珠的制备效果D在固定化酵母过程中，要以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中6. (多 选)右图为某同学的利用海藻酸钠固定化酵母细胞的实验结果，出现此结果的可能原因有A海藻酸钠浓度太高B酵母菌已经死亡C注射器距离氯化钙溶液液面太近D注射器中的溶液推进速度过快7(多 选)对配制海藻酸钠溶液的叙述正确的是 A加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环 B.海藻酸钠的浓度影响固定化细胞的质量 C海藻酸钠的浓度过高，易形成凝胶珠 D海藻酸钠的浓度过低，形成凝胶珠内包埋细胞过少8（多 选）下列有关叙述，属于酶固定化的原因A酶对酸、碱、温度敏感，易失活 B在溶液中直接使用酶，难以回收，成本高C固定化酶使酶既可催化反应物，又易与产物分离D使用物理、化学等方法，将酶固定在一定的空间内9.阅读材料： 材料一：“温度对唾液淀粉酶活性影响”的实验：将盛有2mL唾液淀粉酶溶液的试管和盛有2mL可溶性淀粉溶液的试管编为一组，共四组。在O、20、37和100水浴中各放入一组，维持各自的温度5min。然后，将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后继续 放回原来的温度下保温。 材料二：在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构时，可催化底物发生变化，如下图I所示。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，从而抑制酶的活性，如下图、所示。材料三：科研人员通过蛋白质工程来设计改变酶的构象。在研究溶菌酶的过程中，得到了多种突变酶，测得酶50发生变性时的温度(Tm)，部分结果见下表： 酶 半胱氨酸(Cys)的位置和数目 二硫键数目 Tm野生型T。溶菌酶 Cys51，Cys97 无 41.9 突变酶1 Cys21，Cys143 1 52.9 突变酶2Cys3，Cys9，Cys21，Cys142，Cys164 3 65.5 (注：Cys上角的数字表示半胱氨酸在肽链的位置)(1)根据材料一回答下列问题： 记录实验的起始时间从_开始。再每隔一分钟，取一滴混合液滴在盛有碘液的点滴板上进行观察，记录每种混合液蓝色消失的时间。通过比较混合液中_ (物质)消失所需时间的长短来推知酶的活性。 温度对酶活性的影响主要体现在两个方面。其一，随温度的升高会使反应物和酶接触的机会增多，反应速率变快。其二，因为大多数酶是蛋白质，本身随温度升高而发生分子结构(空间结构)的改变，温度升到一定