2019-2020学年高中生物 第三章 酶的应用技术实践 第一节 酶的制备和应用学案 苏教版选修1

1第一节酶的制备和应用学习导航明目标、知重点难点理解酶及酶活力的概念，简述酶活力测定的一般原理和方法。尝试利用苹果匀浆，探究制成果汁的最佳条件的实验，测定果胶酶的活性并观察果胶酶对果汁形成的作用。(重点)了解洗涤剂中的酶制剂，探讨洗衣粉中的酶制剂在洗涤中的作用。(重点)学习对照性实验及探究实验的设计思想。(难点)[学生用书P38]一、阅读教材P56第三、四段分析酶的性质和酶活力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(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(1)定义：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。(2)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。(3)单位：IU。1IU为在实验规定的条件下(如温度为25℃，最适pH、最适底物浓度时)，每分钟能将1_μmol底物转化为产物所需要的酶量或每生成1_μmol产物所需的酶量。二、阅读教材P56最后两段分析果胶与果胶酶1．果胶(1)分布：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。(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、无机盐离子等相互交联，使细胞组织结构坚固。2．果胶酶(1)概念：是一个多酶复合体系，是所有能够分解果胶的酶的总称。(2)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。(3)应用2①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，可促进动物体内各种酶的分泌。②在果蔬汁加工中，果胶酶能提高果蔬汁的出汁率，增加饮料产量；降低黏度；使果蔬汁澄清，保留果蔬汁中的营养成分。三、阅读教材P57第一段完成酶制剂相关内容种类作用原理用途蛋白酶可将蛋白质水解成蛋白胨、多肽、氨基酸等改善食品的营养价值脂肪酶把脂肪水解为脂肪酸、甘油二酯、甘油单酯和甘油面粉加工、酒类酿造、食品增香、饲料添加剂、洗涤剂等淀粉酶α­淀粉酶可以迅速水解淀粉分子链中的α­1，4­葡萄糖苷键面包、馒头等食品加工纤维素酶与果胶酶和半纤维素酶具有协同作用，能够破坏植物细胞壁，促进细胞内有效物质的释放水果和蔬菜的果浆或果渣的处理、植物提取物的生产四、阅读教材P57第二段～P59完成果胶酶的制备和观察其作用1．果胶酶的制备(1)将50g新鲜水果或蔬菜洗净，在预冷的研钵内用剪刀迅速剪碎后研磨，边研磨边加入质量分数为10%的NaCl溶液50mL，制成匀浆液。(2)漏斗中放置滤纸或5层纱布过滤匀浆液，收集滤液。(3)以4000r/min的离心速率离心滤液15min。(4)取上清液于洁净的小烧杯内，用0.1mol/L的冰醋酸将pH调至3～4，在0～4℃下保存备用(果胶酶样品A)。2．观察果胶酶对苹果匀浆液的作用(1)用研钵或榨汁机制作苹果匀浆液备用。将上述部分匀浆液置于90_℃的恒温水浴锅中保温4min。冷却后再经过过滤、离心等步骤，收集上清液(果胶酶样品B)。(2)取两支试管，编号为1和2，分别加入30mL苹果匀浆液，再向试管1中加入30mL果胶酶样品A，向试管2中加入30mL果胶酶样品B，振荡摇匀两支试管，置于室温下。(3)观察两支试管中苹果匀浆液的澄清程度变化，并记录结果。五、阅读教材P59～60分析洗涤剂中常用酶制剂的种类及洗涤原理和实例种类洗涤原理洗涤实例蛋白酶可将蛋白质水解为可溶性的多肽可除去血渍、奶渍等蛋白质类污垢3脂肪酶把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸可除去食品的油渍、人体皮脂、口红等脂肪类污垢淀粉酶能使淀粉迅速水解为麦芽糖、糊精等可除去土豆泥、粥等淀粉类污垢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可除去棉纺织品表面的浮毛判一判(1)生物体内的蛋白质均具有催化功能。(×)(2)在适宜的条件下，酶的活性最高。(√)(3)低温和高温均会破坏酶的结构，使酶丧失活性。(×)(4)用新鲜水果制备果胶酶时，离心后果胶酶主要存在于离心管的下层沉淀中。(×)(5)提取果胶酶一般是在低温、偏碱性的提取液中进行。(×)(6)蛋白酶是洗衣粉中最常用的一类酶制剂。(√)连一连影响果胶酶活力的因素及实验探究[学生用书P39]酶的活力受温度、酸碱度等影响，同理温度影响果胶酶的活性。结合教材P57～59内容完成以下探究。探究1观察下图并回答下列问题，理解酶活力受温度、pH、激活剂等因素的影响(1)图1温度从t1到t时，随着温度的升高，酶活力逐渐增强；温度从t到t2时，随着温度的升高，酶活力逐渐降低；温度高于t2时，酶活力全部丧失；t为最适温度，即在该温度时，酶的活力最高。4(2)由图2可知每种酶都有一定的最适pH范围，过酸、过碱都会使酶发生不可逆失活。探究2果胶酶对苹果匀浆液的作用设置对照实验取两个试管，编号为甲、乙试管甲(样品管)试管乙(对照管)各加入30mL苹果匀浆设置变量加入30mL果胶酶样品A加入30mL果胶酶样品B振荡摇匀，置于室温下实验现象澄清度高澄清度低实验结论果胶酶能水解果胶，提高果汁的澄清度探究3探究果胶酶的用量(1)实验原理酶活力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度来表示。酶反应速度可用单位时间内、单位体积中底物的减少量或产物的增加量来表示。(2)实验思路在温度、pH、反应时间、底物用量等条件相同的前提下，设置梯度酶用量，观察实验结果，选出最适酶用量。(3)实验操作流程(4)实验结果记录试管编号123456789澄清时间(5)5若根据实验数据绘制出不同果胶酶用量对出汁率影响的曲线图(如图)，图中a点为果胶酶的最适用量。(1)酶的数量会因参与化学反应而变化吗？提示：不会。酶作为催化剂，其数量和性质在化学反应前后不变。(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，请设法解决这一问题。提示：在果汁生产中加入果胶酶把果胶分解。1．酶活性的测定及影响酶活性的因素(1)测定酶的活性，必须全面了解影响酶活性的因素，以便确定合适的条件，来测定其最高活性。(2)一般情况下，高温、强酸、强碱可以使酶的空间结构改变，从而使酶失活，而氨基酸的种类、数量、排列顺序都不发生改变。(3)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。2．果胶酶的用量实验(1)“探究果胶酶的用量”实验中，不同的果胶酶用量之间形成相互对照，可确认果胶酶的最适用量。(2)本实验是一个探究性的定量实验，所测出的最适用量是在本实验的温度和pH条件下测出的，因而果胶酶的最适用量应标明温度和pH。突破1影响酶活力的因素1．下图表示酶活力与温度的关系。下列叙述正确的是()A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活力下降B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活力上升C．酶活力在t2时比t1时高，故t2时更适合酶的保存6D．酶活力在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，酶的活力最高。温度偏高或偏低，酶活力都会明显降低，而高温破坏了酶的空间结构，即使恢复到最适温度时，其活力也不能恢复。当反应温度由t2调到最适温度时，酶活力不变，故A错误；当反应温度由t1调到最适温度时，酶活力上升，故B正确；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力明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定，在最适温度下酶的活力还可以恢复，故酶适于在低温下保存，故C、D错误。辨明低温和高温对酶活力造成不同影响的原理低温与高温对酶活力都有影响，低温导致酶活力降低，但酶分子结构不发生改变，随温度升高酶可以恢复活力；而高温导致酶分子结构发生改变，酶活力永久丧失。突破2影响果胶酶活力的因素及实验探究2．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：按如图1所示的顺序进行操作。图1(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2据图回答下列问题：①图2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D．pH②图中的纵坐标还可用________来表示。③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________________________________________________________________________。④图1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7________________________________________________________________________。解析：①设计实验时，如果只改变温度，其他条件不变，则温度为自变量，同理pH亦可作为自变量。②衡量实验结果的指标有两种，一是果汁的量，二是果汁的澄清度。③酶的活性受温度、pH等条件影响，却与底物的量、酶的浓度和水的加入量没有关系，所以每一种酶的最适温度和最适酸碱度是一定的。④为了保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免苹果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，必须使酶与底物分别保温，待达到要求后再混合。答案：①D②苹果汁的体积③同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物的量不同而改变④保证底物和酶在混合时的温度是相同的果胶酶在果汁生产上的主要应用(1)水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于压榨并提高出汁率。(2)在进行果汁沉降和离心时，能破坏果汁中悬浮物的稳定性，使其凝聚沉淀，得到澄清果汁。(3)经果胶酶处理的果汁比较稳定，不易发生浑浊，在制备浓缩果汁时，果胶酶的作用显得尤为重要。(4)在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到澄清作用，还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。探究酶制剂在洗涤中的作用[学生用书P41]日用化学洗涤剂是当今社会人们离不开的生活必需品。不管是豪华饭店，还是大众小吃摊，乃至每个家庭，处处都有加酶洗涤剂的踪迹。结合教材P59第三段～P60内容完成以下探究。探究1完善加酶洗涤剂中各种酶的作用，理解各种酶的作用原理(1)蛋白质污垢――→碱性蛋白酶小分子肽。(2)油渍(脂肪)――→碱性脂肪酶甘油和脂肪酸。(3)淀粉――→淀粉酶麦芽糖和糊精。(4)纤维素在纤维素酶的作用下，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与洗涤剂充分接触。探究2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8①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。探究3探究使用加酶洗衣粉的最适温度(1)实验原理：温度可以影响酶的活性，进而影响加酶洗衣粉的洗涤效果。(2)实验步骤①同上一实验，不同的是，需设置温度梯度，如10℃、15℃……55℃。②若测出在40℃时洗涤效果较好，则设置更细的实验组，如35℃、36℃……45℃，直至测出具体的最适温度。探究4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