《酶的制备和应用》教案

11/12第一节酶的制备和应用●学习目标1．结合酶的性质和酶活力的介绍加深对酶的认识。2．结合酶的相关知识重点掌握制备果胶酶并观察其作用。●课标解读1．验证酶的存在和学会简单的制备方法；2．探讨酶在食品制造和洗涤剂生产等方面的应用。●教学地位本节涉及酶的性质和酶活力、果胶和果胶酶、酶制剂的用途、制备果胶酶并观察其作用等内容，是本章的核心内容之一，是高考的常考点。●教法指导1．涉及酶的性质和酶的活力、果胶和果胶酶、酶制剂的用途可通过让学生阅读教材解决。2．涉及制备果胶酶并观察其作用可通过学生实际进行实验操作来实现。●新课导入建议本节可通过回顾必修教材酶的相关知识引入本课。课标解读重点难点1.验证酶的存在和学会简单的制备方法。2.探讨酶在食品制造和洗涤剂生产等方面的应用。1.制备果胶酶并观察其作用。2.探究洗衣粉中的酶在洗涤中的作用。一酶的性质和酶活力1．酶的性质(1)酶是两性电解质，能在电场中移动。(2)酶的水溶液具有亲水胶体的性质，不能通过半透膜。(3)酶分子易受一些物理因素和化学因素的作用而变性，从而丧失活力。2．酶活力(1)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，通常用酶促反应的速率来表示。(2)酶促反应速率是指酶促反应过程中，单位时间内底物的减少量或产物的生成量。3．度量酶活力的国际单为IU。思考交流1．酶的数量会因参与化学反应而变化吗？【提示】酶作为催化剂，其数量和性质在化学反应前后不变。二果胶与果胶酶1．果胶(1)存在所有高等植物细胞壁和细胞间隙中的一种结构多糖。(2)作用与植物组织中的纤维素、半纤维素、木质素以及蛋白质等相互交联，使细胞组织结构坚固。(3)性质具有水溶性2．果胶酶(1)组成：是所有能够分解果胶的酶的总称。(2)作用：分解果胶，促进植物组织的分解，降低细胞内容物的黏度。(3)应用：广泛应用于饲料、食品、纺织、造纸等行业中。思考交流2．某果汁公司生产的一种蜜枣汁鲜甜爽口、营养丰富，但是在试生产时，由于果汁中有一种果胶，造成果汁产量低且有沉淀，你如何解决这一问题？【提示】在果汁生产中加入果胶酶把果胶分解。三酶制剂的用途1.α淀粉酶可以迅速水解淀粉分子链中的α1,4葡萄糖苷键，可用于面包、馒头等食品加工。2．蛋白酶能把蛋白质水解成蛋白胨、多肽、氨基酸等，以改善食品的营养价值。3．纤维素酶适用于水果和蔬菜的果浆或果渣的处理。4．脂肪酶是能将脂肪水解为脂肪酸、甘油二脂、甘油单酯和甘油的水解酶类，可应用于面粉加工、酒类酿造、食品增香、饲料添加剂以及洗涤剂等领域。四制备果胶酶并观察其作用1．制备果胶酶50g新鲜水果或蔬菜，在预冷的研钵内迅速剪碎后研磨，同时加入10%的NaCl溶液50mL匀浆液过滤，滤液离心上清液(含果胶酶)2．观察果胶酶对苹果匀浆液的作用制作苹果匀浆液设置对照实验观察现象并得出结论正误判断1．底物浓度越高，酶活力越大。(×)【提示】底物浓度不影响酶活力。2．果胶酶是一种酶，借助酶的专一性水解果胶。(×)【提示】果胶酶是一个多酶复合体系。3．纤维素酶适于面包、馒头等食品的加工。(×)【提示】纤维素酶适于水果和蔬菜果浆或果渣的处理。4．酶的提取一般在低温、低pH下进行。(×)【提示】一般在低温、适宜pH下进行。一影响酶活力的因素【问题导思】①哪些因素影响酶的活力？②低温和高温两种情况下对酶结构的影响是否相同？1．温度酶活力随温度的变化而变化的趋势可用图示表示：(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。(3)温度高于t2时，酶活力全部丧失。(4)t3、t4条件下，酶活力相同。2．pH每种酶都有一定的最适pH范围。例如，果胶酶最适pH范围为3～4。过酸、过碱都会使酶发生不可逆失活。3．酶的激活剂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。4．酶的抑制剂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。名师点拨1．测定酶的活力，必须全面了解影响酶活力的因素，以确定合适的条件、来测定其最适条件和最大活力。2．温度对酶活力的影响具有双重性，即低温和高温都抑制酶活性，且温度过高会使酶发生不可逆变性，失去催化能力。3．强酸、强碱都会使酶结构发生不可逆破坏而失去活力。二探究果胶酶活力因素的实验设计【问题导思】①如何探究温度和pH对果胶酶活力的影响？②如何探究果胶酶的用量？1．探究温度和pH对果胶酶活力的影响(1)实验原理：①当酶处于最适温度或最适pH时，酶的活力最高。②若温度过高、过酸或过碱，则导致酶变性失活。③在一定范围内，果肉的出汁率和果汁的澄清度与果胶酶的活力成正相关。(2)实验操作流程：温度或pH对果胶酶活力的影响(3)结果分析：①根据实验数据绘制出温度和pH对果胶酶活力(用酶反应速度表示)影响的曲线图(如图a、b)；不同果胶酶用量对出汁率影响的曲线图(在浓度和体积相同的条件下，如图c)；并最终得到果胶酶最适温度、pH以及果胶酶的最适用量。②由于初次实验的梯度变量选择目的性不强，选择的范围有可能出现过高或过低的情况，这可以从画出的曲线中反映出来，如图所示，实验中可以根据出现的曲线进一步选择合适的梯度变量。2．探究果胶酶的用量(1)实验原理：在一定的条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，再增加酶的用量，果汁的体积不再改变，此值即是酶的最适用量。(2)实验过程：名师点拨1．每个探究实验的设计，都要遵循实验设计的一般原则，特别是单因子变量控制原则。2．每个探究实验的设计思路都是大梯度差值寻找最适范围，在小梯度差值选出最适温度、pH或酶用量。3．如果随酶浓度增加，果汁体积也增大，说明酶用量不足；当酶用量达一定值时，再增加酶用量，果汁体积不变，则说明这个值就是酶的最适用量。4．如果变量(温度、pH、酶浓度)梯度无法满足实验，即出现过高、过低等现象，则应及时调整实验。三探究洗衣粉中的酶在洗涤中作用的实验设计【问题导思】①如何在加酶洗衣粉的探究实验中控制单一变量？②在该探究实验中应注意哪些问题？1．探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果(1)实验准备①带有污染物的实验用布的制取：称取一定量的污染物制成溶液，取等量污染物滴加在相同大小、质地的新布上。②称取等量的洗衣粉：用天平准确称取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉。(2)实验步骤①取大烧杯两个，用量筒量取等量水放入其中。②分别向两烧杯中加入称量好的两种洗衣粉，然后同时放入制好的污染布块。③用玻璃棒同时充分搅拌，一段时间后可重复进行。④相同时间后观察洗涤效果。(3)实验结论加酶洗衣粉的洗涤效果比普通洗衣粉好。2．探究使用加酶洗衣粉的最适温度(1)实验原理温度可以影响酶的结构，从而影响酶的活性，进而影响加酶洗衣粉的洗涤效果。(2)实验步骤同上一实验，不同的是，需设置温度梯度，如10℃、15℃、……、55℃，若测出在40℃时洗涤效果较好，可设置更细的实验组，如35℃、36℃……45℃，直至测出具体的最适温度。3．探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果(1)实验原理：酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。(2)实验步骤①制备各种污渍物，分成多份，取1000mL烧杯多个，各加入500mL水和1g不同类型的洗衣粉，作好记录。②将污物分别放入不同烧杯中，用玻璃棒搅拌，洗涤相同时间。③观察比较洗涤效果，得出结论。名师点拨1．在“探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果”的实验中，注意以下几点：(1)加酶洗衣粉中酶的催化作用，受到温度、pH和某些化合物等因素的影响。所以需要适宜温度、中性的温水，并且不能含有酶的抑制剂。(2)搅拌的力度要尽可能保持一致，搅拌时间相等。2．在“探究使用加酶洗衣粉的最适温度”的实验中，注意以下几点：(1)若在各梯度温度中测出效果最好的温度为40℃，但40℃并不能就确定为最适温度，需缩小梯度差进一步探究。(2)不同种类的加酶洗衣粉最适温度不同，即使是同一种加酶洗衣粉也与洗涤时间的长短有关。1．下列对酶的活力有关的说法，不准确的是()A．酶的活性是由蛋白质结构决定的，不受外界条件的影响B．酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力C．酶的活性受温度、pH等因素的影响D．酶活性高低与反应物浓度无关【解析】酶的活力是指酶催化一定化学反应的能力，其高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。酶的催化作用受外界条件影响，温度、pH等对酶的催化能力都有较大影响，反应物浓度与酶的活性高低无关。【答案】A2．下列说法中正确的是()A．果胶酶只存在于植物果实中B．果胶溶于水，也溶于乙醇C．果胶广泛存在于所有高等植物细胞壁和细胞间隙中D．果胶酶能分解果胶和纤维素【解析】果胶广泛存在于所有高等植物细胞壁和细胞间隙中；果胶不溶于乙醇；酶具有专一性，果胶酶能分解果胶，但不能分解纤维素。【答案】C3．在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是()A．加大苹果泥用量B．加大果胶酶用量C．进一步提高温度D．用玻璃棒不断地搅拌反应混合物【解析】搅拌可以使酶与底物充分接触而提高反应速率，使反应进行得更充分。【答案】D4．(2012·南京高二测试)下列质地的衣物不能用加蛋白酶的洗衣粉洗涤的是()A．化纤类衣物B．棉麻类衣物C．尼龙类衣物D．毛类衣物【解析】加酶洗衣粉因加入的酶种类不同，所以洗涤的对象也有所不同。通常加酶洗衣粉加入的酶制剂是碱性蛋白酶，它能有效地去除血、奶等蛋白质类污垢，而毛类衣物的主要成分是蛋白质，所以不能用加蛋白酶的洗衣粉洗涤。【答案】D5．(2013·伊犁高二期末)下列关于加酶洗衣粉的说法中，正确的是()①加酶洗衣粉的效果总比普通洗衣粉的效果好②加酶洗衣粉效果的好坏受很多因素影响③加酶洗衣粉中目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶④加酶洗衣粉相对普通洗衣粉来讲有利于保护环境A．②③④B．①②③C．①②D．①③④【解析】加酶洗衣粉中含有多种酶制剂，如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。酶的活性会受到多种因素影响，如温度过高，洗涤效果不一定比普通洗衣粉好。加酶洗衣粉可以降低表面活性剂的数量，使洗涤剂向低磷、无磷的方向发展，不会使水体富营养化，有利于保护环境。【答案】A6．某同学在研究化合物P对淀粉酶活性的影响时，得到如图所示的实验结果。下列有关叙述不正确的是()A．在一定范围内，底物浓度影响着酶促反应速率B．曲线①作为实验对照C．若反应温度不断升高，则A点持续上移D．P对该酶的活性有抑制作用【解析】实验的目的是研究化合物P对淀粉酶活性的影响，不加化合物P的①是对照组。在一定范围内，底物浓度越高，酶促反应速率越高。从曲线可以看出，同一底物浓度时，加了化合物P的一组比不加的一组酶促反应速率低，说明P对该酶的活性有抑制作用。酶的活性受温度的影响，但是温度过高的时候，酶会变性失活。【答案】C7．酶是由活细胞产生的。下列关于酶的论述错误的是()A．有些酶是核酸B．酶的数量因参与化学反应而减少C．酶的活性与pH有关D．酶的催化效率很高【解析】酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物，绝大多数的酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶既具有无机催化剂的特点，又具有本身的特性，即高效性和专一性，并且需要适宜的条件(如温度、pH等)。【答案】B8．下列不是影响酶活性的因素是()A．水的用量 B．表面活性剂C．酸碱度 D．温度【解析】酶的活性受温度、酸碱度以及表面活性剂的影响。水的用量只影响酶的浓度，影响洗涤效果而不影响酶的活性。【答案】A9．加酶洗衣粉中含有蛋白酶，不含肽酶的原因是()A．肽酶制备成本太高B．肽酶会影响蛋白酶的活性C．衣物上的大分子蛋白质变为多肽后很容易脱落D．蛋白酶把蛋白质全水解成可溶性氨基酸【解析】在人体消化道内，蛋白酶将蛋白质水解成多肽，而肽酶进一步将多肽水解成氨基酸，因此肽酶不会影响蛋白酶的活性，蛋白酶不能将蛋白质直接水解成氨基酸。考虑到衣物的实际洗涤情况，当加酶洗衣粉中的蛋白酶将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成小分子多肽后，就很容易从衣物上脱落了，无需再加肽酶。【答案】C10．植物体细胞杂交是培育植物新品种的新技术。杂交的第一步是去掉细胞壁，分离出有活性原生质体。目前最常用的分离原生质体的方法是酶解法，在不伤害细胞原生质体的条件下，哪一组酶使离散细胞除去细胞壁的效果最好()A．果胶酶和蛋白酶B．纤维素酶和果胶酶C．蛋白酶和脂肪酶D．淀粉酶和脂肪酶【解析】这是一道以高科技为背景的题目，但考查的内容仍是酶的专一性，植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。要除去纤维素和果胶，必然要用特定的酶，即纤维素酶和果胶酶。【答案】B11．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度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】酶作为催化剂，在反应前后量不变，因此单位时间内，单位体积中酶的变化量不能表示酶活性的高低。【答案】C12．(2012·烟台高二检测)在探究果胶酶的用量时，下列说法不正