高考生物大一轮复习56酶的研究与应用学案815.pdf

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1、第 1 页 酶研究与应用 考纲要求 1.酶在洗涤等方面应用。2.制备与应用固相化酶。一、果胶酶在果汁生产中作用 1果胶酶 组成：包括多聚半乳糖醛酸酶、和 等作用：分解果胶为可溶性半乳糖醛酸，提高 果汁 和 来源：植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果 胶酶 2.酶活性及影响因素 酶活性：是指酶催化 能力 酶活性上下可以用在一定条件下酶所催 化某一化学反响 来表示酶反响速度：用单位时间内、单位体积中 减少量或 增加量来表示影响因素：温度、pH和 等 二、加酶洗衣粉中酶制剂 1加酶洗衣粉：指含有_洗衣粉。2常用酶制剂种类：蛋白酶、_、淀粉酶与_，其中应用最广泛、效果最明显是_与碱性脂肪酶。3酶去污机理

2、(1)碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有大分子蛋白质水解成可溶性第 2 页 _或小分子肽，使污物容易从衣物上脱落。(2)脂肪酶、淀粉酶与纤维素酶也能分别将大分子_、_与_水解为小分子物质。4 酶制剂特点：能够耐酸、耐碱、忍受_与较高_，并且通过特殊化学物质将酶层层包裹，与洗衣粉其他成分隔离。三、酵母细胞固定化 1固定化酶(1)应用原理：将酶固定在不溶于水载体上，使酶既易催化反响，又易于回收，可以重复使用。(2)固定化酶实例高果糖浆生产 反响机理：葡萄糖葡萄糖异构酶果糖。固定化酶反响柱：酶固定在一种_载体上，再将这些酶颗粒装到柱内，柱子底端上分布着许多小孔筛板，_无法通过筛板上小孔，而_却能自由出入

3、。生产过程：将葡萄糖溶液从反响柱_注入，使葡萄糖溶液流过反响柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖从反响柱_流出。反响柱优点：能连续使用半年，大大降低了_，提高了果糖产量与质量。2固定化细胞技术(1)概念：固定化酶与固定化细胞是利用物理或化学方法将_固定在_技术。第 3 页(2)方法：包埋法：将酶或细胞包埋在_细微网格里 化学结合法：将酶分子或细胞相互_，或将其结合到_上。物理吸附法：将酶吸附到_。(3)固定化细胞优点：与固定化酶相比，制备本钱_，操作_，酶活性高且稳定。(4)应用：固定化酵母细胞发酵、固定化乳糖酶制备乳糖等。探究点一 果胶酶在果汁生产中作用 完成探究不同浓度果胶酶对苹果出汁

4、率影响实验设计：(1)原理：果胶是植物_与_主要组成成分之一。在果汁加工中，果胶存在易导致果汁出汁率_，果汁_。果胶酶分解果胶作用是：瓦解植物_及_，使榨取果汁更容易；把果胶分解为可溶性_，使浑浊果汁变得澄清。因此可以解决果汁加工中出现问题。(2)步骤 制备苹果汁：用榨汁机榨取苹果汁匀浆，加热至 100，钝化_，然后冷却至 50。配制不同浓度酶液：依次配制质量浓度为 2 g/L、4 g/L、6 g/L、8 g/L、10 g/L 果胶酶溶液备用，编号为 26 号。降解苹果汁：在 16 号烧杯中分别参加等量_，26 号烧杯中参加等量相应_溶液，参加等量钝化苹果汁，45第 4 页 水浴中恒温 60

5、min。沉淀：向 6 只烧杯中参加等量适量明胶、硅溶胶、膨润土、活性炭，混匀静置 60 min，充分沉淀，过滤。记录结果：测澄清苹果汁体积、记录。结果分析：澄清苹果汁得率RV1/V2100%。(V1：澄清苹果汁体积；V2：_苹果汁体积。)思维拓展 1影响果汁产量物质(1)种类：纤维素、果胶。(2)存在问题：出汁率低，耗时长，果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀。2处理方法酶解法 组成 本质 作用 果胶酶 多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶 蛋白质 催化果胶分解成为可溶性半乳糖醛酸 纤维 素酶 C1酶、Cx酶、纤维二糖酶 蛋白质 纤维素C1酶Cx酶纤维二糖纤维二糖酶葡萄糖 探究例如 1 以下是有关酶

6、应用问题，请分析答复。工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率，为研究温度对果胶酶活性影响，某学生设计了如下实验：将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在 10水浴中恒温处理 10 min(如图 A)。第 5 页 将步骤处理后果胶酶与苹果泥混合，再次在 10水浴中恒温处理10 min(如图 B)。将步骤处理后混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图 C)。在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：温度/10 20 30 40 50 60 70 80 果 汁 量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10 根据上述实验，请分析答复以下问题：(1)果胶酶能破除细胞

7、壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶水解，产物是_。(2)实验结果说明，当温度为_附近时，果汁量最多，此时果胶酶活性_。(3)为什么该实验能够通过测定过滤出苹果汁体积大小来判断果胶酶活性上下？_ _。(4)果胶酶作用于一定量某种物质(底物)，保持温度、pH 在最适值，生成物量与反响时间关系如图：在 35 min 后曲线变成水平是因为_。假设增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在图中画出生成物量变化示意曲线。第 6 页 听课记录：探究点二 探讨加酶洗衣粉洗涤效果 完成以下实验设计，掌握探讨加酶洗衣粉洗涤效果实验设计原理及流程。1实验原理(1)加酶洗衣粉中含有酶制剂(蛋白酶、_、_、纤维素酶等)。(2

8、)酶催化作用具有_性，复合酶洗衣粉参加酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好洗涤效果。2实验变量(1)自变量：_。(2)无关变量：其他条件一样且适宜(如温度、pH 等)。3实验步骤 步骤 烧杯编号 注入自来水 500 mL 500 mL 500 mL 参加物质(等量)奶渍布 奶渍布 奶渍布 控制水温 37 37 37 参加洗衣粉(等量)蛋白酶 洗衣粉 _ 洗衣粉 脂肪酶 洗衣粉 用玻璃捧搅拌 5 min 5 min 5 min 第 7 页 观察实验现象 思维拓展 1实验变量控制(1)比拟普通洗衣粉与加酶洗衣粉洗涤效果；自变量为洗衣粉种类，其余变量为无关变量，应严格控制，以免造

9、成干扰。(2)探究加酶洗衣粉最适温度：水温为自变量，水温梯度应较小。(3)不同种类加酶洗衣粉洗涤效果：洗衣粉种类为自变量。2常用酶制剂种类及洗涤原理 种类 洗涤原理 洗涤实例 蛋白酶 可将蛋白质水解为易溶解或分散于洗涤液中小分子肽或氨基酸 血渍、奶渍及各种食品类蛋白质污垢 脂肪酶 把脂肪水解为较易溶解甘油与游离脂肪酸 食品油渍、人体皮脂、口红 淀粉酶 能使淀粉迅速分解为可溶性麦芽糖、葡萄糖等 来自面条、巧克力等污垢 纤维 素酶 使纤维构造变得蓬松，从而使渗入到纤维深处尘土与污垢能够与洗衣粉充分接触，到达更好去污效果 探究例如 2 某学生进展“加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果课题研究。他实验设计如

10、下：第 8 页 设置两组实验，分别使用蛋白酶洗衣粉与复合酶洗衣粉 两组实验洗衣粉用量、被洗涤衣物量、衣物质地、污染物性质与量、被污染时间、洗涤时间、洗涤方式等全部设置为一样 根据污渍去除程度得出结果 对这个实验评价，正确是()A对照实验设置错误 B无关变量设置太多 C没有自变量 D因变量不能描述 听课记录：探究点三 酵母细胞固定化 完成以下实验设计填空：1实验原理(1)固定化酶_溶于反响液中，易于回收，可以重复使用。(2)固定化酶与固定化细胞是利用_或_方法将酶或细胞固定于一定空间内技术。常用 包埋法：适合于 化学结合法物理吸附法适用于 固定 2实验流程 酵母细胞活化 1 g干酵母10 mL蒸

11、馏水50 mL烧杯中，搅拌均匀，放置1 h 第 9 页 配制0.05 mol/LCaCl2溶液 无水 0.83 g150 mL蒸馏水200 mL烧杯 配制 溶液 0.7 g 10 mL水放入50 mL小烧杯小火加热，完全溶化加蒸馏水 定容至10 mL 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 将海藻酸钠溶液冷却至室温后参加 酵母细胞，充分搅拌使其混合均匀，转移至注射器中 固定化酵母细胞 以恒定速度缓慢地将注射器中溶液滴加至配制好CaCl2溶液中，形成 ，使其在溶液中浸泡30 min 冲洗 将固定好酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗23次 应用：发酵 将150 mL10%葡萄糖溶液转移至200 mL锥形瓶中，参加固定

12、好酵母细胞，25下发酵24 h 3成果评价(1)观察凝胶珠颜色与形状：如果制作凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠浓度偏_，固定酵母细胞数目较_；如果形成凝胶珠不是圆形或椭圆形，那么说明海藻酸钠浓度偏_，制作失败，需要再作尝试。(2)观察发酵葡萄糖溶液：将凝胶珠参加用于发酵葡萄糖溶液后发现有第 10 页 气泡产生，同时有酒味散发，说明凝胶珠制作_。思维拓展 1直接使用酶、固定化酶、固定化细胞比拟 工程 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞 制作方法 无 化学结合法、物理吸附法 包埋法 是否需要 营养物质 否 否 是 催化反响 单一或多种 单一 一系列 缺点 对环境条件非常敏感，易失活；难回收，本钱

13、高，影响产品质量 不利于催化一系列酶促反响 反响物不易与酶接近，反响效率下降 优点 催化效率高、耗能低、污染少 可以重复利用 本钱低、操作容易 2.制备固定化酵母细胞具体操作中，需要注意问题(1)酵母细胞活化。酵母细胞所需要活化时间较短，一般需要0.51 h。(2)海藻酸钠浓度与制作凝胶珠质量有关。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成凝胶珠所包埋酵母细胞数目较少，影响实验效果。(3)刚形成凝胶珠应在 CaCl2溶液中浸泡一段时间目是使形成凝胶珠稳定。第 11 页 探究例如 3(2021江苏生物，25)以下图 1 表示制备固定化酵母细胞有关操作，图 2 是利用固定化酵母细胞

14、进展酒精发酵示意图，以下表达正确是(多项选择)()A刚溶化海藻酸钠应迅速与活化酵母菌混合制备混合液 B图 1 中 X 溶液为 CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠 C图 2 发酵过程中搅拌目是为了使培养液与酵母菌充分接触 D图 1 中制备凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图 2 装置中 题组一 果胶酶在果汁生产中作用 1关于果胶酶说法正确是()A果胶酶可以分解细胞壁主要成分纤维素 B果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成一种高分子化合物 C果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶一类酶总称 D果胶酶化学本质是蛋白质或 RNA 2以下关于果胶酶说法不正确是()A虽然实验变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值

15、思想方法是不变 B植物、霉菌、酵母菌与细菌均能产生果胶酶 C通过测定滤出苹果汁体积大小无法来确定果胶酶活性上下 D人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临问题 3如图曲线表示是温度与果胶酶活性之间关系，此曲线能说明是(多项选择)()A在 B 点之前，果胶酶活性与温度成正比；之后，成反比 第 12 页 B当温度到达 B 点时，果胶酶活性最高，酶催化作用最强 CA 点时，果胶酶活性很低，但随着温度升高，果胶酶活性可以上升 DC 点时，果胶酶活性也很低，当温度降低时，酶活性也可以恢复上升 题组二 探讨加酶洗衣粉洗涤效果 4有人设计实验探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并优于普通洗衣粉。实验分为两组，

16、一组衣物用加酶洗衣粉洗涤，一组衣物用普通洗衣粉洗涤。该实验设计缺少()A用加酶洗衣粉洗涤与适量普通洗衣粉洗涤对照 B既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤对照 C用普通洗衣粉洗涤与少量加酶洗衣粉洗涤对照 D用少量普通洗衣粉洗涤与大量加酶洗衣粉洗涤对照 5(2021苏州调研)与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉能更有效地去除污渍。以下有关表达错误是()A加酶洗衣粉是添加了固定化酶洗衣粉 B水质、水量、水温都会影响加酶洗衣粉洗涤效果 C探究加酶洗衣粉洗涤效果，应选择同一品牌普通洗衣粉作对照 D加酶洗衣粉使用，减少了磷排放，降低了环境污染 6某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明：成分：含碱性

17、蛋白酶等。用法：洗涤前先将衣物浸于洗衣粉水内数小时。使用温水效果最正确。第 13 页 注意：切勿用于丝质及羊毛衣料。用后彻底清洗双手。请答复以下问题：(1)质检局针对该洗衣粉设计了如以下图所示装置进展实验：该实验目是_。(2)一学生为探索该洗衣粉中酶催化作用最适温度，参考(1)实验材料及方法进展了实验，并把结果用曲线图 A、B 表示(如以下图)：由 图 可 知，使 用 该 加 酶 洗 衣 粉 最 适 温 度 约 为_。在0与75时，酶催化效率根本都降为零，但温度再度回到45，后者催化作用已不能恢复，这是因为_。该学生在实验过程中可通过观察_来判断酶催化效率。(3)该加酶洗衣粉去污原理是_ _。

18、(4)大力推广加酶洗衣粉，使之代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护，这是因为_。第 14 页(5)除加酶外，很多洗衣粉中还加有香精，高档洗衣粉中香精都是由植物芳香油制成，目前从植物中提取芳香油方法有_、_等。(写出两种)题组三 酵母细胞固定化 7(2021连云港质检)以下有关制备固定化酵母细胞说法错误是()A可根据凝胶珠颜色与形状检测凝胶珠质量 B要将酵母细胞活化处理 C制成凝胶珠上不能出现小孔 D配制海藻酸钠浓度是本实验关键 8以下说法不正确是()A固定化酶与固定化细胞技术方法包括包埋法、化学结合法与物理吸附法 B固定化酶更适合采用化学结合法与物理吸附法 C由于细胞个大，而酶分子很小，因此细胞

19、多采用物理吸附法固定 D反响物是大分子物质应采用固定化酶 9下面是制备固定化酵母细胞实验步骤：酵母细胞活化配制CaCl2溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合固定化酵母细胞 请答复以下问题：(1)在_状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态微生物重新恢复_状态。活化前应选择足够大容器，因为酵第 15 页 母细胞活化时_ _。(2)影响实验成败关键步骤是_。(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成凝胶珠所包埋酵母细胞数目_。(4)观 察 形 成 凝 胶 珠 颜 色 与 形 状，如 果 颜 色 过 浅，说 明_；如果形成凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明_。(5)固 定 化 细 胞 技 术 一

20、 般 采 用 包 埋 法 固 定 化，原 因 是_ _。(6)该实验中CaCl2溶液作用是_。学案 56 酶研究与应用 课前准备区 一、1.果胶分解酶 果胶脂酶 出汁率 澄清度 2一定化学反响 反响速度 反响物 产物 酶抑制剂 二、1.酶制剂 2.脂肪酶 纤维素酶 碱性蛋白酶 3(1)氨基酸(2)脂肪 淀粉 纤维素 4外表活性剂 温度 第 16 页 三、1.(2)颗粒状 酶颗粒 反响溶液 上端 下端 本钱 2(1)酶或细胞 一定空间内(2)多孔载体 结合 载体 载体外表(3)更低 更容易 课堂活动区 探究点一(1)细胞壁 胞间层 低 浑浊 细胞壁 胞间层 半乳糖醛酸(2)细胞内酶 蒸馏水 果胶

21、酶 处理前 探究例如 1(1)半乳糖醛酸(2)40 最高(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁体积大小反映了果胶酶催化分解果胶能力(4)底物消耗完毕 如图 解析 从实验数据分析：在 40附近时，果汁量最多，说明此时果胶酶催化活性最高。因为底物量是一定，所以底物消耗完时，生成物量到达最大值，其后不再发生变化；增加酶浓度可以使反响更快地到达平衡点，即更早完毕反响，但生成物总量不会发生变化。探究点二 1(1)脂肪酶 淀粉酶(2)专一 2(1)加酶洗衣粉 3复合酶 探究例如 2 A 实验课题是“加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果，因此设置两组实验应该是：一组用普通洗衣粉作对

22、照组，另一组用加酶洗衣粉作实验组。如果设置三组也正确，一组用普通洗衣粉第 17 页 作对照组，实验组设置使用蛋白酶洗衣粉与复合酶洗衣粉。探究点三 1(1)不(2)物理 化学 较大细胞 酶 2CaCl2 海藻酸钠 海藻酸钠 活化 凝胶珠 3(1)低 少 高(2)成功 探究例如 3 BCD 在酵母细胞固定化过程中，刚溶化好海藻酸钠溶液要冷却至室温才能参加已活化酵母细胞，否那么会影响酵母细胞活性，A 项错；将海藻酸钠慢慢滴加到配制好 CaCl2溶液中，液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠，B 项正确；在发酵过程中，搅拌目是使培养液与酵母细胞更充分地接触，C 项正确；将固定好酵母细胞用蒸馏水冲洗 23 次

23、后，再将葡萄糖溶液转入锥形瓶，参加固定好酵母细胞，置于适宜条件下发酵，D 项正确。构建知识网络 多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶 酶抑制剂 蛋白酶 脂肪酶 包埋 物理吸附 明胶 海藻酸钠 课后练习区 1C 酶具有专一性，故果胶酶只分解果胶；果胶酶是一类酶总称，而不特指某一种酶；果胶酶化学本质是蛋白质。2C 果胶酶活性可以通过测果汁体积大小来反映，也可通过观察果汁澄清度来反映。3ABC 从图中可以看出随着温度不断升高，果胶酶活性在上升，等到达 B 点时，酶活性到达最高；随后，随着温度继续上升，酶活性第 18 页 迅速下降。但是 A 点与 C 点相比，虽然酶活性都很低，但是 A 点是低温条件，对酶分子

24、构造无影响，所以，随着温度上升，其活性也会不断上升，而 C 点是高温条件，当温度过高时，会破坏酶分子构造，使酶活性发生不可逆变化。4B 该实验自变量是加酶洗衣粉、普通洗衣粉。实验设计应分为三组，其中实验组有两组：一组用加酶洗衣粉，一组用普通洗衣粉；另外还应有一个空白对照组，既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤对照。5A 6(1)检测该洗衣粉中是否含蛋白酶(2)45 高温破坏了酶分子构造，使酶活性丧失 胶片上蛋白膜消失时间长短(3)用蛋白酶分解衣服中污垢，使污垢中所含蛋白质变为易分解小分子，使之易被洗去(4)酶本身无毒，含量少，又易分解，不会引起水体富营养化，对环境无污染(5)萃取法 蒸馏法 压榨法(任选两种)7C 制备固定化酵母细胞时，细胞悬浮在海藻酸钠溶液中，滴进CaCl2溶液中，形成海藻酸钙凝胶小球，细胞被包埋在凝胶小孔中，制成固定化细胞，故 C 错误。8C 由于细胞个大，酶分子很小，个大细胞难以被吸附或结合，而个小酶容易从包埋材料中漏出。因此，细胞多采用包埋法固定化，第 19 页 酶更适合采用化学结合法与物理吸附法固定化。9(1)缺水 正常生活 体积会增大(2)配制海藻酸钠溶液(3)少(4)固定化酵母细胞数目较少 海藻酸钠浓度偏高，制作失败(5)细胞个体大，不易从包埋材料中漏出(6)使胶体聚沉