复习与测试教学设计与反思

选修1专题4酶的研究与应用复习教学设计

复习要点

1.果胶酶在果汁生产中的作用

2. 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

3. 固定化酶和固定化细胞

复习过程

一、果胶酶在果汁生产中的作用

【知识点讲解】

1．果胶酶与纤维素酶的比较

种类

果胶酶

组成

多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等

作用

催化水解果胶成为可溶性半乳糖醛酸

纤维素酶

C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶

2．探究影响果胶酶活性因素实验的分析

（1）实验原则：单一变量原则、对照性原则。严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。

（2）实验原理：果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。

（3）设计实验：

①探究最适温度时，pH为无关变量，最好是最适pH；探究最适pH时，温度为无关变量，最好是最适温度。

②探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH等适宜条件下测出来的，如果无关变量改变，最适用量也会发生变化。

3．探究果胶酶的用量

(1)无关变量的控制：本实验中要严格控制温度、pH、反应时间和底物用量等无关变量对实验的影响。

(2)实验设计：探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH等最适宜条件下测出来的。

(3)实验分析：

①如果随着酶浓度的增加，过滤得到的果汁体积也增加，说明酶量不足；

②当酶浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值即为酶的最适用量。

【特别提醒】

（1）在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，确保实验结果的可靠性。

（2）同等条件下的酶促反应速率的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速率仍然是两个完全不同的概念，其影响因素也不完全相同，如酶的浓度、反应物的浓度可以影响酶促反应速率，但不能影响酶的活性。

【例题讲解】

（2016江苏卷.21）（多选）为了使牛仔裤呈现“穿旧”效果，在工业洗衣机中用酶洗代替传统的浮石擦洗，是目前重要的生产手段（工艺流程见下图）。下列叙述中错误的是( )

1

A．纤维素酶在仿旧中的作用机理与其在洗衣粉中去污的机理相似

B．在上述工艺中，为重复使用纤维素酶，可选用适当的包埋剂固定化酶

C．在上述工艺中，通过调节温度、酸碱度、处理时间可控制仿旧颜色的深浅

D．纤维素酶催化葡萄糖残基间磷酸二酯键的水解分解纤维素

【变式训练】

下列说法不正确的是

(

) A．在探究果胶酶用量实验中，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

二、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

【知识点讲解】

1.酶制剂的种类与洗涤原理

种类

洗涤原理

蛋白酶

蛋白质→氨基酸和小分子的肽

脂肪酶

脂肪→甘油和脂肪酸

淀粉酶

淀粉→麦芽糖、葡萄糖

纤维素酶

使纤维的结构变得蓬松

2. 加酶洗衣粉洗涤效果的探究实验中三种变量的分析

实验

自变量

探究普通洗衣粉和加酶洗洗衣粉种类(普通衣粉的洗涤效果

和加酶) 探究不同种类加酶洗衣粉加酶洗衣粉中酶的的洗涤效果

种类

探究不同温度对加酶洗衣温度

粉洗涤效果的影响

【特别提醒】

]洗涤的物质种类

血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢

食品的油渍、人体皮脂、口红

来自面条等的污垢

棉纺品的表面浮毛

因变量

无关变量

水的用量，污物的量，实验用布的质地与大小，不同洗衣粉的用量，搅拌、洗涤时间等

洗涤效果

在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果的条件，如最适温度、pH，还要考虑衣物的承受力，如蛋白酶洗衣粉不能洗涤丝绸类衣物；也要考虑洗涤成本问题，因污渍的成分比较复杂，一般选择复合加酶洗衣粉，以减少用量。

【例题讲解】

（2015·海南卷.30）【生物－选修1：生物技术实践】（15分）生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁率。回答下列相关问题：

（1）某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶的活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取试管16支，分别加

2

入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为4组，分别置于0℃、5℃、10℃、40℃下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。该实验温度设置的不足之处有＿＿＿和＿＿＿＿。

（3）某同学取5组试管（A～E）分别加入等量的同种果泥，在A、B、C、D4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同；E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后，测定各组的出汁量。通过A～D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中，若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，E组设计＿＿＿（填“能”或“不能”）达到目的，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

【变式训练】

(2012·江苏卷，16)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是（ ）

A．先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度

B．实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度

C．相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉

D．衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果

三、固定化酶和固定化细胞

【知识点讲解】

1.固定化酶和固定化细胞技术

(1)将酶或细胞固定化的方法：

①包埋法：将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中。

②化学结合法：将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上。

③物理吸附法：将酶分子吸附在载体的表面上。

一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。

(2)固定化细胞常用的载体材料：[来源:学科网] 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。

【方法点拨】

（1）海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响：

①海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；

②浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。

(2)海藻酸钠溶液配制注意事项：

①海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊；

②将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞；

③固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。

【例题讲解】

（2015·江苏卷.11）下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述,错误的是（ ）

A. 固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用

B. 溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素

C. 固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物

D. 凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合

【变式训练】

下列有关固定化酵母技术的叙述中，正确的是（ ）

A．实验中需要先利用蒸馏水消耗酵母细胞中的有机物

B．若制备的凝胶珠的颜色过浅，可能是由于海藻酸钠的浓度偏低

C．实验中使用CaCl2溶液处理的目的是提高酵母细胞发酵效率

D．固定化酵母细胞的常用方法是吸附法，这种方法对酵母细胞活性影响最小

四、固定化技术的比较

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【知识点讲解】

方法

定义

适用范围

模型

将酶包裹在多孔的载体中。常见的包埋法

载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等

多用于细

胞的固定

化学

结合法

物理

吸附法

将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上

将酶吸附到固体吸附剂的表面。固体吸附剂多为活性炭、多孔玻璃等

多用酶的固定

源[]

【例题讲解】

在20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了20世纪70年代，人们又发明了固定化酶和固定化细胞技术。请回答下列有关固定化酶和固定化细胞方面的问题：

（1）在实际生产中，固定化酶技术的优点是____；与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是_____________。

（2）制备固定化酵母细胞常用的包埋材料是____________，使用了如图所示的方法[

]_______（填图号及名称）。

【变式训练】

下图表示某同学进行的澄清苹果汁生产实验，下列相关叙述正确的是(

)

A. 实验中所用的固定化果胶酶由海藻酸钠直接包埋获得

B. 为防止杂菌污染，图示装置制作完毕后应瞬间高温灭菌

C. 通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行

D. 固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前应重新填装反应柱

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选修1专题4酶的研究与应用复习教学设计

BD C 【答案】（1）探究不同来源果胶酶的活性 （2）温度范围设置不合适 温度梯度设置不合理（或各组的酶促反应受两个不同温度影响）

（3）不能 未加入缓冲液

B B B

【答案】(1) 酶即能与反应物接触，又容易与产物分离，

且能反复利用 多酶系统（一系列、多种酶） (2) 海藻酸钠 C包埋法 C

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