2017_2018學(xué)年高中生物專題4酶的研究與應(yīng)用專題整合提升同步備課教學(xué)案新人教版選修1

1、- 1 -專題 4 酶的研究與應(yīng)用r專題整合提升I知識(shí)系統(tǒng)構(gòu)建酶的研究與應(yīng)用錯(cuò)誤！必背要語(yǔ)】1. 果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等2. 堿性蛋白酶能將大分子蛋白質(zhì)水解為可溶性的氨基酸或小分子的肽，所以蛋白質(zhì)類纖維織 物不能用此種加酶洗衣粉洗滌。3. 溫度、酸堿度和表面活性劑都會(huì)影響加酶洗衣粉的洗滌效果。4. 固定化酶常采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，而固定化細(xì)胞則常采用包埋法。5. 配制海藻酸鈉溶液濃度過高，則難以形成凝膠珠；若濃度過低，則固定的酵母細(xì)胞少，影 響實(shí)驗(yàn)效果。6. 固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)既實(shí)現(xiàn)了對(duì)酶的重復(fù)利用，降低了成本，又提高了產(chǎn)品質(zhì)量

2、。規(guī)律方法整合整合一酶的相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)中的操作提示1. 探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)， 可以選用 10C作為溫度梯度，設(shè)置的具體溫度為 10C、20C、30C、40C、50C和 60C等，也可以根據(jù)酶的特點(diǎn)，嘗試以 5C作為溫度梯度。2. 探究 pH 對(duì)酶活性的影響時(shí)，只需將溫度梯度改成pH 梯度，并選定一個(gè)適宜的溫度進(jìn)行水浴加熱。反應(yīng)液中的 pH 可以通過體積分?jǐn)?shù)為 0.1%的氫氧化鈉溶液或鹽酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。3. 探究酶的用量是建立在探究最適溫度和pH 對(duì)酶活性影響的基礎(chǔ)之上的。此時(shí)，研究的變量是酶的用量，其他因素都應(yīng)適宜且保持不變。實(shí)驗(yàn)時(shí)可以配制不同濃度的酶溶液，也可以只配制一種濃度的酶溶液，然后使

3、用不同的體積即可。需要注意的是，反應(yīng)液的pH 必須相同，否則將影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。4. 在混合反應(yīng)物和酶之前，一定要讓兩者分別達(dá)到相應(yīng)的條件。這樣可以避免底物和酶在混 合時(shí)條件變化而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。5. 將酶加入反應(yīng)物后，應(yīng)不時(shí)地用玻璃棒攪拌，使酶能更充分地催化反應(yīng)。6. 本課題中的自變量、因變量及注意事項(xiàng)歸納實(shí)驗(yàn)名稱（目的）自變量因變量注意事項(xiàng)探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響溫度果汁量（澄清底物和酶在混合時(shí)的溫度是相同的；溫度梯 度越小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果越精確；各試管中蘋果泥的度)用量相冋，果膠酶的用量也相冋； pH 為最適 pH- 2 -探究 pH 對(duì)果膠酶活性的影響pH果汁量(澄清度)溫度應(yīng)為最適溫度

4、； pH 梯度可用 0.1%的氫氧 化鈉溶液和鹽酸調(diào)節(jié)；用玻璃棒攪拌使反應(yīng)充 分進(jìn)行探究果膠酶的用量對(duì)酶活性的影響果膠酶的用量果汁量(澄清度)1制備蘋果勻漿后迅速加熱，使蘋果勻漿中的果膠酶變性；2溫度、pH 應(yīng)為最適宜且保持不變例 1 果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物細(xì)胞 壁和胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高出汁率和澄清度。請(qǐng)你幫助完成以下有關(guān)果 膠酶和果汁生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)課題。實(shí)驗(yàn)用具和材料：磨漿機(jī)、燒杯、試管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、紗布等；蘋果、質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為 2%的果膠酶溶液、蒸餾水等。課題一驗(yàn)證果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用實(shí)驗(yàn)方法及步驟：(1) 將蘋

5、果洗凈去皮，用磨漿機(jī)制成蘋果泥，加入適量蒸餾水備用。(2) 取兩個(gè) 100 mL 潔凈的燒杯，編號(hào)為 1、2,按相應(yīng)程序進(jìn)行操作，請(qǐng)把下表中未填寫的內(nèi) 容填上。操作順序項(xiàng)目燒杯12在燒杯中加入蘋果泥20 mL20 mLA.2 mL/注入蒸餾水/B.在恒溫水浴中保溫，并用玻璃棒不時(shí)攪拌10 min10 min(3) 取兩個(gè)大燒杯，同時(shí)進(jìn)行過濾。觀察(比較)_ ，并記錄結(jié)果。(4) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)及結(jié)論：如果 _ ，則說明果膠酶對(duì)果膠的水解具有催化作用。課題二探究果膠酶催化果膠水解的最適pH本課題實(shí)驗(yàn)步驟中，在完成“燒杯中分別加入蘋果泥，試管中分別注入果膠酶溶液，編號(hào)、 編組”之后，有下面兩種操作

6、。方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合，再把混合液的pH 分別調(diào)至 4、5、6、7、8、9、 10o方法二：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥的pH 分別調(diào)至 4、5、6、7、& 9、10,再- 3 -把 pH 相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。請(qǐng)問上述哪種方法更科學(xué)？ _。理由是 _(2) 該實(shí)驗(yàn)步驟中也有用玻璃棒攪拌的操作，其目的是使 _。(3) 如果用曲線圖記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，可用橫坐標(biāo)表示pH,則縱坐標(biāo)表示(果汁體積/試管體積)。根據(jù)你對(duì)酶特性的了解，下列最可能表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線是 _pH pH pH pHABCD答案課題一 (2)注入果膠酶溶液2 mL

7、(3) 相同時(shí)間內(nèi)濾出的果汁體積和果汁澄清度(4) 相同時(shí)間內(nèi) I 號(hào)燒杯中濾出的果汁體積比2 號(hào)燒杯中濾出的果汁體積大，且澄清度高課題二(1)方法二方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的pH(2)果膠酶和反應(yīng)物充分接觸(3)果汁體積 A解析 課題一中，依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定單一變量是果膠酶的有無。因?yàn)槭球?yàn)證性實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)的結(jié)果應(yīng)與實(shí)驗(yàn)?zāi)康南鄬?duì)應(yīng)，即相同時(shí)間內(nèi) 1 號(hào)燒杯中濾出的果汁體積比2 號(hào)燒杯中濾出的果汁體積大，且澄清度高。課題二中方法二是將pH 調(diào)至預(yù)設(shè) pH 后再把果膠酶溶液和蘋果泥相混合，這樣能避免在達(dá)到預(yù)設(shè)pH 前可能有部分果膠已被果膠酶催化分解。用玻璃棒攪拌可使果膠酶

8、充分地與蘋果泥接觸來催化反應(yīng)的進(jìn)行。整合二 加酶洗衣粉使用時(shí)需要注意的問題1. 堿性蛋白酶能使蛋白質(zhì)水解，因此，蛋白質(zhì)類纖維(羊毛、蠶絲等)織物就不能用加酶洗衣粉來洗滌，以免使纖維受到破壞。2. 使用加酶洗衣粉時(shí)，必須注意洗滌用水的溫度。堿性蛋白酶在3550C時(shí)活性最強(qiáng)，在低溫下或 60C以上就會(huì)失效。3. 加酶洗衣粉也不宜長(zhǎng)期存放，存放時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致酶活力降低。4. 加酶洗衣粉不宜與三聚磷酸鹽共存，否則酶的活性將會(huì)喪失。5. 添加了堿性蛋白酶的洗衣粉可以分解人體皮膚表面蛋白質(zhì)，而使人患過敏性皮炎、濕疹等，因此，應(yīng)避免與這類洗衣粉長(zhǎng)時(shí)間接觸。例 2】為了進(jìn)一步增強(qiáng)洗衣粉對(duì)血漬、奶漬、油污、土豆

9、泥等衣物上常見污垢的去除能力，洗衣粉中常常會(huì)添加各種酶類。請(qǐng)回答有關(guān)問題：(1)根據(jù)衣物上常見的污垢，加酶洗衣粉中添加的酶類有堿性蛋白酶、_。堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性的 _。- 4 -（2）下表為加酶洗衣粉包裝袋上的產(chǎn)品說明，根據(jù)你所學(xué)習(xí)的有關(guān)知識(shí)，解釋注意事項(xiàng)的原因：_ 。注意事項(xiàng)1請(qǐng)將本品置于陰涼、干燥處，避熱、避濕、避光。2不慎濺入眼中，立即用水沖洗。3水溫以 3050C為宜，切忌用 60C以上的熱水。答案 （1）（堿性）脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶小分子的肽（氨基酸）（2）酶的催化受溫度影響，3050C是洗衣粉中酶的適宜溫度范圍 整合三 從酶到固定化酶再到固

10、定化細(xì)胞的發(fā)展過程廠優(yōu)點(diǎn)：催化過事烏.低耗陡、低污如大規(guī)模地應(yīng)用干甘品.彳匕工等各個(gè)領(lǐng)域-實(shí)際問題：對(duì)環(huán)境條件非常敏感，容易失活：涯液屮的 怖很難回收.不龍被再次利用、生產(chǎn) 戰(zhàn)本；反應(yīng)后酶合混合在產(chǎn)物屮.如不除左, 會(huì)矗響產(chǎn)品質(zhì)準(zhǔn) 設(shè)想：將補(bǔ)固定在不解干水的載館上優(yōu)點(diǎn)：稿既能與反應(yīng)物按觸，又容劇與產(chǎn)物分肉.I右定伽卜同時(shí)，固定在載體上吋酶還可以反整利用L賓際問題上一種酶只能催化-*種化學(xué)反應(yīng)*聞在 生產(chǎn)實(shí)踐屮很蚩產(chǎn)物的形成都星通過一墓列的曙促反應(yīng)才能得到-設(shè)也酶是由細(xì)胞合戍的.能否蒔書成陸的細(xì)胞I直接固宦山定化細(xì)胞優(yōu)點(diǎn):硯布低”操作更客易例 3】下列對(duì)固定化酶和固定化細(xì)胞的說法，正確的是（）A

11、.固定化細(xì)胞常用物理吸附法，固定化酶常用包埋法B固定化細(xì)胞技術(shù)一次只能固定一種酶C固定化酶和固定化細(xì)胞所固定的酶都可以反復(fù)使用，但酶的活性迅速下降D固定化酶不溶于反應(yīng)液中，易于回收，可以重復(fù)利用答案 D解析 某種固定化酶的優(yōu)勢(shì)是酶可以反復(fù)使用；固定化細(xì)胞技術(shù)一次能固定多種酶；固定化 酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)使用，酶的活性一段時(shí)間后會(huì)下降，但并不是迅速下降。熱點(diǎn)考題集訓(xùn)1.果膠酶在果汁生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，下列說法正確的是（）A. 果膠酶只存在于植物中B. 果膠易溶于水，而不溶于乙醇C. 果膠酶和纖維素酶均能分解果膠D. 果膠酶和纖維素酶一起使用可以除去植物細(xì)胞壁 答案 D解析 果膠酶廣泛存在于植物

12、和微生物中。果膠不溶于水，不溶于乙醇。酶具有專一性，因 此只有果膠酶才能分解果膠。植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因此使用果膠酶和纖 維素酶，可以除去植物細(xì)胞壁。2. 下列關(guān)于探究果膠酶最適用量的實(shí)驗(yàn)，敘述錯(cuò)誤的是（）- 5 -A. 配制不同濃度的果膠酶溶液，并在各組中加入等量的該溶液B. 調(diào)節(jié) pH,使各組中的 pH 相同而且處于適宜狀態(tài)C. 用玻璃棒攪拌加酶的果泥，攪拌時(shí)間可以不同D. 在相同且適宜溫度條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)答案 C解析 由于要探究果膠酶最適用量，故可配制不同濃度的果膠酶溶液，并在各組中加入等量的溶液，A 項(xiàng)正確；該實(shí)驗(yàn)中 pH 為無關(guān)變量，故應(yīng)保持各組中的pH 相同而且處于適

13、宜狀態(tài),B 項(xiàng)正確；用玻璃棒攪拌加酶的果泥和溫度都為無關(guān)變量，因此攪拌時(shí)間必須相同，溫度應(yīng)相 同且適宜，C 項(xiàng)錯(cuò)誤、D 項(xiàng)正確。3. 下列進(jìn)行探究溫度對(duì)酶活性的影響的實(shí)驗(yàn)中，不正確的是（）A. 實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度B. 無關(guān)變量有 pH 底物濃度、酶濃度、反應(yīng)時(shí)間等C通過測(cè)定濾出的果汁的體積來判斷果膠酶的最適溫度D.溫度過低時(shí)，酶空間結(jié)構(gòu)改變，果膠酶活性變小，但是不會(huì)失活答案 D解析 溫度過低時(shí)，酶的空間結(jié)構(gòu)正常，但活性變小。4. 為了使牛仔褲呈現(xiàn)“穿舊”效果，在工業(yè)洗衣機(jī)中用酶洗代替?zhèn)鹘y(tǒng)的浮石擦洗，是目前重要的生產(chǎn)手段（工藝流程見下圖）。下列敘述中錯(cuò)誤的是（）A. 纖維素酶在仿舊中的作用機(jī)理與

14、其在洗衣粉中去污的機(jī)理相似B. 在上述工藝中，為重復(fù)使用纖維素酶，可選用適當(dāng)?shù)陌駝┕潭ɑ窩. 在上述工藝中，通過調(diào)節(jié)溫度、酸堿度、處理時(shí)間可控制仿舊顏色的深淺D. 纖維素酶催化葡萄糖殘基之間的糖苷鍵水解分解纖維素答案 B解析 在仿舊和去污中，纖維素酶均作用于衣物，二者作用機(jī)理相似，A 正確；由于纖維素酶較小，不能用包埋法固定化酶，B 錯(cuò)誤；改變溫度、酸堿度和處理時(shí)間會(huì)影響酶作用的結(jié)果，芽I】果- 6 -控制仿舊顏色的深淺， C 正確；纖維素酶催化葡萄糖殘基之間的糖苷鍵水解分解纖維素，D 正確。5.下圖是圍繞加酶洗衣粉洗滌效果進(jìn)行的研究結(jié)果。下列有關(guān)敘述，不正確的是（）A. 本研究的自變量有

15、溫度和洗衣粉是否加酶B. 本研究的因變量可能是污漬殘留量C兩類洗衣粉的最佳使用溫度都為11D.溫度超過t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活答案 C解析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜藶楦淖兊淖兞渴亲宰兞?，隨著自變量的變化而變化的變量是因變量。加入的洗衣粉不同，溫度不同，都會(huì)造成洗滌效果的差異，故A 正確；可用污漬的殘留量來表示洗滌效果，故 B 正確；若縱坐標(biāo)表示污漬殘留量，則加酶洗衣粉的最適溫度為ti,普通洗衣粉的最佳使用溫度為t2，故 C 錯(cuò)誤；溫度過高，酶的活性降低甚至失活，故D 正確。6. 下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，錯(cuò)誤的是（）A. 固定化酶的主要目的是實(shí)現(xiàn)酶的重復(fù)利用B. 溶解氧交換受阻是固定化酶

16、應(yīng)用的重要限制因素C. 固定化細(xì)胞用于生產(chǎn)能分泌到細(xì)胞外的產(chǎn)物D. 凝膠與被包埋細(xì)胞之間不是通過共價(jià)鍵結(jié)合答案 B解析 A 項(xiàng)，固定化酶制作的目的是能夠順利從發(fā)酵產(chǎn)物中把酶分離出來，能夠使酶反復(fù)使用；B 項(xiàng)，溶解氧交換受阻會(huì)影響細(xì)胞呼吸，是固定化細(xì)胞應(yīng)用的重要限制因素；C 項(xiàng)，固定化細(xì)胞常用于生產(chǎn)能分泌到細(xì)胞外的產(chǎn)物，如固定化酵母細(xì)胞用于生產(chǎn)酒精；D 項(xiàng)，將細(xì)胞包埋在多孔載體內(nèi)部而制成固定化細(xì)胞，細(xì)胞并不與凝膠通過共價(jià)鍵結(jié)合。7. 下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是（）A. 可用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞B. 反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)固定化酶的活性沒有影響C. 葡萄糖異構(gòu)酶固定前后專一性不同D. 固

17、定化細(xì)胞可以催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng)答案 A- 7 -解析細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，固定化細(xì)胞多采用包埋法，A 正確；反應(yīng)產(chǎn)物積累能影響酶的結(jié)構(gòu)，從而使酶的活性下降，B 錯(cuò)誤；葡萄糖異構(gòu)酶在固定前后專一性不變，C 錯(cuò)誤；固定化細(xì)胞固定的是一系列酶，可以催化一系列反應(yīng)，但不能催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng)，D錯(cuò)誤。8. 下列關(guān)于酶和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是()A. 從酶的固定方式看，吸附法比化學(xué)結(jié)合法對(duì)酶活性影響小B. 作為消化酶使用時(shí)，蛋白酶制劑以口服方式給藥C尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過氧化氫酶，可以反復(fù)使用D.將海藻酸鈉凝膠珠用蒸餾水沖洗，目的是洗去CaCl2和雜菌答案

18、 C解析 酶的固定方式有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，物理吸附法是利用吸附劑本身的 表面張力對(duì)附近的分子產(chǎn)生吸附，與化學(xué)結(jié)合法相比，不會(huì)使被吸附物質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生改變，所以吸附法對(duì)酶活性影響較小，A 正確；消化酶在人體消化道內(nèi)發(fā)揮作用，蛋白酶制劑一般在最外面加上糖衣后通過口服方式給藥，B 正確；尿糖試紙是一種由葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶和某種無色的化合物固定于濾紙上制成的酶試紙，不能反復(fù)利用，C 錯(cuò)誤；制備固定化酵母細(xì)胞時(shí)，將海藻酸鈉凝膠珠用蒸餾水沖洗的目的是洗去CaCl2和雜菌，防止凝膠珠硬度過大和雜菌污染，D 正確。9. 某生物課外活動(dòng)小組發(fā)現(xiàn)，新鮮水果比放置一段時(shí)間的水果硬。他們根據(jù)所學(xué)知識(shí)

19、，認(rèn)為 可能的原因是放置一段時(shí)間的水果果膠酶含量高，而果膠酶能將細(xì)胞壁分解，使水果細(xì)胞相 互分離，導(dǎo)致水果變軟。為探究上述假設(shè)是否正確，他們進(jìn)行了如下探究：(1)_ 實(shí)驗(yàn)原理：_(2)_ 實(shí)驗(yàn)假設(shè)：_實(shí)驗(yàn)步驟：1分別將等量的去皮后的新鮮蘋果和放置一段時(shí)間的蘋果切成小塊，放在榨汁機(jī)中，制成果泥。2分別用濾紙或 5 層紗布過濾，收集濾液(條件相同)。3_ 。(4)_ 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_(5)根據(jù)此實(shí)驗(yàn)，能否得出水果放置時(shí)間越長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高的結(jié)果？為什么?- 8 -答案(1)果膠酶能將胞間層的果膠分解，使細(xì)胞分散，水果變軟(2) 放置一段時(shí)間的水果中果膠酶含量高(3) 觀察比較濾液的體積和澄清度(4)

20、放置一段時(shí)間后的水果中，果膠酶含量比新鮮水果高(5) 不能。因?yàn)樗胖脮r(shí)間過久，維生素C 會(huì)大量損耗解析水果變軟是細(xì)胞壁的支持作用減弱，因此其原理應(yīng)從細(xì)胞壁的成分變化入手來回答。實(shí)驗(yàn)假設(shè)是未得到證實(shí)的結(jié)論，可假設(shè)放置一段時(shí)間的水果中果膠酶含量高。實(shí)驗(yàn)步驟中在 將兩種不同蘋果的蘋果泥濾液(果汁)分別收集好后，可通過比較濾液的體積和澄清度來判斷果膠酶的含量，得到的果汁體積多、澄清度高的濾液中果膠酶含量較多。10.某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行固定化酵母細(xì)胞的制備，并進(jìn)行了游離酵母和固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)酒酒精度 的比較，結(jié)果如下表所示。請(qǐng)回答下列問題：產(chǎn)酒酒精度的比較時(shí)間(d)游離酵母固定化酵母00021.02.542.14.263.25.083.95.4104.36.0124.66.4(1) 制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)步驟：酵母細(xì)胞的活化TT配制海藻酸鈉溶液T _T固定化酵母細(xì)