《高三生物高考一轮复习教学案专题二十《酶的研究与应用》(DOC 29页)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三生物高考一轮复习教学案专题二十《酶的研究与应用》(DOC 29页)（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题二十 酶的研究与应用一、考点解读 1、考点盘点内容说明（1）果胶酶在果汁生产中的作用（2）探讨加酶洗衣粉的洗剂效果（3）酵母细胞的固定化贴近生活且注意和必须一酶的有关知识相联系2、考点解读本专题包含了三个专题，果胶酶在果汁生产中的作用，加酶洗衣粉和酵母菌细胞的固化，加酶洗衣服的的内容比较贴近生活，且酶制剂及酶的有关知识和必修一联系密切，近几年此部分单独出题的几率不大，且往往和酶的必修部分相联系。本专题的（1）（3）部分对于学生来说感兴趣，可跟生产联系在一起，高考的立意在对三个课题过程的研究的理解，更高的要求是根据有关内容进行实验设计。 二、知识网络1、什么是果胶？2、果汁生产中要解决的主要
2、问题3、果胶酶的作用果胶酶在果汁生产中的作用果胶酶的作用果胶酶的使用实验设计1、果胶酶催化的适宜pH值和温度探究2、一定水果量下，果胶酶的最适用量探究探讨加酶洗衣粉的洗剂效果加酶洗衣粉的相关知识实验设计1、普通洗衣粉与加酶洗衣粉的洗涤效果比较2、加酶洗衣粉的最佳洗涤温度3、不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果比较酵母细胞的固定化固定化技术基础知识酵母细胞的固定化1、固定化酶及其应用实例2、固定化细胞技术1、制备固定化酵母细胞操作要领结果分析与评价2、用固定化酵母细胞发酵基础过关三、本单元分课时复习方案一 果胶酶在果汁生产中的作用 （一）果胶酶的作用 1植物细胞壁及胞间层的主要组成成分之一是果胶。果胶的
3、主要成分为半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。2果胶酶的作用是分解果胶变成可溶性的半乳糖醛酸。 3果胶酶不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸 酶、果胶分解 酶和果胶酯酶；果胶酶的化学本质是蛋白质，也能被蛋白酶水解掉；果胶酶具有酶的通性：只改变反应效率，不改变反应的平衡点。 （二）酶的活性与影响酶活性的因素 1酶的活性是指酶催化 一定化学反应的能力。酶反应速度用单位时间内，单位体积中反应物的减少量或产物的增加量表示。2影响酶活性的因素常提的是温度、pH值和酶的抑制剂等。3探究温度和pH对酶活性的影响及探究果胶酶用量的两个实验都要注意实验的基本原则：对照原则和等量 原
4、则，理解实验中温度梯度或pH梯度的变化在分析问题时也要用单一变量 原则分析。（三）果胶酶的用量生产果胶时为了使果胶酶得到充分利用，控制好酶的用量，用量多少常通过设置梯度手段探究。（四）设计实验在实际的操作过程中，还需要注意下列事项。1与其他工业用酶基本相同，果胶酶的适宜温度范围也比较宽泛，因此，可以选用10 作为温度梯度，设置的具体温度为10 、20 、30 、40 、50 和60 等，也可以尝试以5 作为温度梯度。2苹果、橙子和葡萄等水果都可以作为反应物，水果不用去皮。如用苹果为原材料，一般可按每个中等大小的苹果加水100200 mL的比例进行搅拌，获得稀的苹果泥。3果泥的用量可以采用5 m
5、L左右，果胶酶的用量可采用质量浓度为2%的果胶酶溶液2 mL。4水浴时间可以为2030 min。5过滤果汁时，漏斗中应放置滤纸。6探究pH对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改成pH梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的pH可以通过体积分数为0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液进行调节。探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是果胶酶的用量，其他因素都应保持不变。实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积即可。需要注意的是，反应液的pH必须相同，否则将影响实验结果的准确性。二探讨加酶洗衣粉的洗剂效果
6、（一）实验原理1加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。2碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使洗衣粉具有更好的去污能力。3在本课题中，我们主要探究有关加酶洗衣粉的三个问题：一是普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有什么不同；二是在什么温度下使用加酶洗衣粉效果最好，三是添加不同种类的酶的的洗衣粉，其洗剂效果有哪些区别。资料：1.家用洗衣粉。家用
7、洗衣粉和其他各种家用洗涤剂的成分基本相同，主要含有表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白剂和香精等成分。表面活性剂 表面活性剂是洗衣粉的主要成分。表面活性剂有阴离子、阳离子、非离子和两性离子等四大类，但用于洗涤的表面活性剂则以阴离子和非离子为主。最普通、最传统的阴离子表面活性剂就是人类使用了几百年的肥皂（高级脂肪酸钠）。合成洗涤工业问世之后，使用最普遍的是十二烷基苯磺酸钠，非离子表面活性剂应用最广泛的是聚氧乙烯醚类。水软化剂 水软化剂可防止水中的钙、镁离子造成的阴离子表面活性剂失活，提高表面活性剂利用率。三聚磷酸钠是最为常用的一种水软化剂，它具有软化水质、分散污垢、缓冲碱剂及抗结块性能等特点，三聚磷
8、酸钠广泛应用于各种洗衣粉中，无磷洗衣粉中不含有三聚磷酸钠。碱剂 在适当的碱度下，纤维和污垢可被最大限度地离子化，更易于污垢的水解和分散。一般洗衣粉配方中都含有纯碱和硅酸钠，其中硅酸钠还具有使污垢颗粒悬浮、防止再沉积的作用。漂白剂 某些洗衣粉中含有过硼酸钠一类的漂白剂，可以延缓衣物的泛黄程度，但对衣物有一定的损伤。酶 洗衣粉中一般添加了蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等。酶是一种专一性的生物催化剂，蛋白酶可以催化水解肉、蛋和奶渍，淀粉酶可以催化水解酱、粥等污渍，脂肪酶可以催化水解各类动植物油脂和人体皮脂腺分泌物及化妆品污垢，纤维素酶可使织物增艳（新）、去除颗粒性污垢，但过量使用，也能损伤棉、麻等
9、天然纤维织物。增白剂 丝、棉、毛类等天然纤维的浅色衣物容易变黄，加入增白剂后，它能够留存在衣物上，吸收阳光中的紫外线，反射出与黄光互补的蓝色光线，从而掩盖了衣物上的黄色。香精和色素 改善洗衣粉的气味和外观，给人清新愉悦的感受，并掩盖某些化学成分的异味。2.加酶洗衣粉加酶洗衣粉就是在合成洗衣粉中，加入0.20.5的酶制剂制成的。在洗衣粉中添加的酶的种类很多，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等。我国在洗衣粉中添加的酶最主要的是碱性蛋白酶。这种酶能耐碱性条件，而且耐贮存，对皮肤、衣物没有刺激和损伤作用。碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸。衣物上附着的血渍、汗渍、奶渍、酱油渍等污物，都
10、会在碱性蛋白酶的作用下，结构松弛、膨胀解体，稍加搓洗，污迹就会从衣物上脱落。使用加酶洗衣粉时必须注意以下几点：（1）碱性蛋白酶能使蛋白质水解，因此，蛋白质类纤维（羊毛、蚕丝等）织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤，以免使纤维受到破坏；（2）使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度。碱性蛋白酶在35 50 时活性最强，在低温下或70 以上就会失效；（3）加酶洗衣粉也不宜长期存放，存放时间过长会导致酶活力损失；（4）加酶洗衣粉不宜与三聚磷酸盐共存，否则酶的活性将会丧失；（5）添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质，而使人患过敏性皮炎、湿疹等，因此，应避免与这类洗衣粉长时间地接触。（二）实验步骤
11、1探究用加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤的效果的不同在2个编号的烧杯里，分别注入500mL清水。 取2块大小相等的白棉布，用滴管在每块白布上分别滴上等量的墨水，分别放入烧杯里，用玻璃棒搅拌。 将2个烧杯分别放入同等温度的温水中，保温5分钟。 称取5克加酶洗衣粉和5克普通洗衣粉2份，分别放入2个烧杯中，用玻璃棒均匀搅拌。保温10分钟。 观察并记录2个烧杯中的洗涤效果2探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件在3个编号的烧杯里，分别注入500mL清水。 取3块大小相等的白棉布，用滴管在每块白布上分别滴上一滴食用油、鸡血、牛奶，分别放入烧杯里，用玻璃棒搅拌。 将3个烧杯分别放入50摄氏度的热水、沸水和冰块中，保
12、温5分钟。 称取5克加酶洗衣粉3份，分别放入3个烧杯中，用玻璃棒均匀搅拌。保温10分钟。 观察并记录3个烧杯中的洗涤效果。 3。探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤的效果污染物蛋白酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉复合酶洗衣粉普通洗衣粉油渍汗渍血渍观察并记录四种洗衣粉分别洗涤三种污染的洗涤效果。 三. 酵母细胞的固定化(一)实验原理1使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的
13、下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。2固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。3.固化技术的优点：固定化微生物细胞利用微生物来生产酶具有生产成本低、周期短、产量大等优点。微生物产生的酶，可以分为分泌在细胞外的胞外酶和包含在细胞内的胞内酶。利用胞内酶时，需要采用手段将细胞破碎后，将酶进行分离纯化，提取后酶的活性和稳定性往往都受
14、到很大的影响。 将微生物细胞限制或定位于特定空间位置，即将微生物制成固定化细胞后，既能避免复杂的细胞破碎、酶的提取和纯化过程，又能使酶的活性和稳定性得到较大提高。固定后的微生物细胞可以作为固体催化剂在多步酶促反应中发挥连续催化作用，同时，催化反应结束后又能被回收和重复利用。例如，人们将含有青霉素酰化酶的大肠杆菌细胞进行固定化，用于大规模地生产青霉素母核（青霉素的主体化学结构部分，即6-氨基青霉烷酸），然后再对青霉素母核的侧链进行化学修饰，可以生产半合成青霉素，如氨苄青霉素。(二)实验步骤1。细胞的活化称取lg干酵母，放入50 mL的小烧杯中，加人蒸馏水10 mL，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均
15、匀，成糊状，放置1h左右，使其活化。 【注】活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态2。配制物质的量浓度为0.05mo1/L的CaCl2溶液 称取无水CaCl2 0.83g。放人200mL的烧杯中，加入150mL的蒸馏水，使其充分溶解，待用。 3。配制海藻酸钠溶液 称取0.7g海藻酸钠，放入50mL小烧杯中。加人10mL水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10 mL。注意，加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。 4。海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加人已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。 【注】冷却至室温的目的：防止杀死酵母菌5。固定化酵母细胞以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝
