2017-2018学年度高中生物 第三章 酶的应用技术实践 第一节 酶的制备和应用教案 苏教版选修1

第一节酶的制备和应用教学目标1简述酶的性质和酶活力。2简述果胶酶的作用、制备及应用。(重难点)3探究洗衣粉中的酶在洗涤中的作用。(重点)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产量来表示。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：广泛应用于饲料、食品、纺织、造纸等行业中。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、Ca2、Zn2等重金属离子对果胶酶有抑制作用。二、探究果胶酶活力因素的实验设计1探究温度和pH对果胶酶活力的影响(1)实验原理：当酶处于最适温度或最适pH时，酶的活力最高。若温度过高、过酸或过碱，则导致酶变性失活。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：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。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：1下列与酶的活性有关的说法，不正确的是() 【导学号：67850038】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时表现出来的能力C酶的活性受温度、pH等因素的影响D酶活性的高低与反应物的浓度无关【解析】酶的活性是指酶催化一定化学反应时表现出来的能力，由蛋白质结构决定，容易受到物理、化学因素的影响。【答案】A2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、6、10。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、6、10，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。【解析】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。如题图甲所示，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)果汁体积甲如图探 究 洗 衣 粉 中 的 酶 在 洗 涤 中 的 作 用1加酶洗衣粉中一般添加了蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶等，洗衣粉的去污能力得到了很大的提高。2蛋白酶是洗涤剂中最常用的一类酶制剂，它能将蛋白质分解成可溶性的多肽，因而对血渍、奶渍等蛋白质类污垢的去除特别有效。3在人们衣物上的污垢中，脂肪类污垢所占的比例往往较大。因此，在洗涤剂中添加适量的脂肪酶，可以极大地提高洗涤剂的去污效果。4衣物上也常有淀粉类污垢，如土豆泥、粥等，含有淀粉酶的加酶洗衣粉对去除这类污垢效果良好。淀粉酶可将淀粉水解成糊精、麦芽糖等。5纤维素酶也被广泛地应用于洗涤剂。纤维素酶虽不能直接去除衣物上的污垢，但能使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗涤剂充分接触，使洗涤剂的去污效果更好。合作探讨探讨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。探讨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。探讨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。思维升华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3.洗涤剂中常用的酶制剂及其洗涤原理归纳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脂肪类污垢约占总污垢量的，如食品的油渍、人体皮脂、口红等淀粉酶能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、糊精等面条、巧克力、土豆泥、粥等纤维素酶使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到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在验证某种加酶洗衣粉所需要的最适温度的实验中，叙述正确的是()A取一系列不同温度、其他条件相同的水，加入相同的污染物及等量加酶洗衣粉，看哪一个温度中酶的效果最好B在不同温度的水中，加入不等量洗衣粉，看哪种效果好C将加酶洗衣粉加入30 水中发现不如加到45 的水中洗涤效果好，说明45 为最适温度D将加酶洗衣粉与普通洗衣粉分别加入37 的水中洗涤同样的污物，发现加酶洗衣粉效果好，说明加酶洗衣粉的最适温度为37 【解析】在设计题述实验时要注意：(1)控制无关变量相同；(2)设置温度梯度，并且温度梯度的设计应遵循先大后小的原则。【答案】A2某兴趣小组准备开展“不同种类的加酶洗衣粉对同一污物的洗涤效果”的探究活动，下列说法中不正确的是()A该实验的原理是酶的高效性B自变量是不同种类的加酶洗衣粉C水质、水量、适宜pH等属于无关变量D因变量是加酶洗衣粉的洗涤效果【解析】探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果实验的原理是酶的专一性。【答案】A1下列说法不正确的是()A在探究果胶酶用量的实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的B植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶C通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低D人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题【解析】果胶酶活性越高，果汁出汁率越高，故可通过测定滤出的苹果汁的体积大小判断果胶酶活性的高低。【答案】C2下列关于果胶酶制备的叙述，错误的是()A制备水果或蔬菜匀浆时，加入NaCl是为了提高酶活力B离心时离心管内滤液的高度不超过离心管长度的C过滤时要用5层纱布，以便更好的保留滤渣，获得更多的果胶酶D因为酶活力受到温度、pH等因素的影响，所以要将pH调到34，在04 下保存【解析】匀浆液过滤后，果胶酶存在于滤液中，因此要收集滤液。【答案】C3下列各项能表示酶活性高低的是() 【导学号：67850039】A单位时间、单位体积内反应物的总量B一段时间后生成物的总量C一段时间后，一定体积中消耗的反应物的量D单位时间内底物的减少量或产物的生成量【解析】酶活性的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率表示，而酶促反应速率是指单位时间内底物的减少量或产物的生成量。【答案】D4我国水果生产发展迅速，由于收获的季节性强，易造成水果积压，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：按如图所示的顺序进行操作。(2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图中曲线甲所示：图中自变量是温度，除此之外此曲线横坐标还可表示_。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，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b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_。(3)假设下图中的自变量为酶的浓度，请画出果胶酶用量的曲线，并用a点标出酶的最适用量。【解析】该题考查的是温度、pH对果胶酶活性的影响。正确解答该题应明确实验的自变量、因变量及无关变量的内容及三者之间的关系，还应熟悉探究实验的实验流程及每一步操作的目的。【答案】(2)D苹果汁的体积同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物的量的不同而改变保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免底物和果胶酶混合时因温度变化而影响果胶酶活性(3)如图所示课堂小结： 网络构建核心回扣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。6.果胶酶将果汁中的果胶分解，果汁就会变得澄清。7.洗衣粉是偏碱性的，加在洗衣粉中的蛋白酶都是碱性蛋白酶。9