复习与测试优质课一等奖教案

选修一

专题4

酶的研究与应用

【

夯实基础】

一、必备知识

（一）探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

1、加酶洗衣粉：

（1）概念：是指含酶制剂的洗衣粉，

（2）目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶四类。

应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和

碱性脂肪酶。

2、作用原理：

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、影响酶洗衣粉酶活性的因素：温度、酸碱度和表面活性剂。

4、与环境的关系：加酶洗衣粉降低了表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷无磷的方向发展，减少对环境的污染。

5、比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的异同：

普通洗衣粉

加酶洗衣粉

表面活性剂可以产生泡沫，可以将油脂分子分相同点

散开；水软化剂可以分散污垢；等等。

酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，不同点

小分子有机物易于溶于水，从而与纤维分开。

6、设计实验

实验设计遵循原则：对照原则、单一变量原则和等量原则，如探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时，用控制

不同种类洗衣粉为自变量。因变量是污物的残留状况，无关变量是洗衣粉的用量、水温、水质、水量、布料的大小和质地、洗涤方式、洗涤时间、污渍的种类、程度等完全相同。

（二）酵母细胞的固定化1、固定化酶技术：将酶固定在不溶于水的载体上。

优点：使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以反复利用。缺点：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的。

2、固定化细胞技术：将合成酶的细胞直接固定。 优点：成本更低，操作更容易。

3、比较：（1）固定化酶和固定化细胞技术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。

（2）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。

4、设计实验

（一）制备固定化酵母细胞

1、酵母细胞的活化：由休眠状态重新恢复为正常的生活状态。

2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液。

3、配制海藻酸钠溶液：海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要通过加热促使其溶解。加热时最好采用小火间断加热的方法。如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。

4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：将海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的海藻酸钠溶液，进行充分搅拌，使其混合均匀，搅拌后吸入到注射器中。

5、固定化酵母细胞：将注射器中的混合液滴加到CaCl2溶液中，形成凝胶珠状颗粒，在CaCl2溶液中浸泡30min左右。

6、用固定化酵母发酵

[来源:学科网ZXXK][来源:学|科|网Z|X|X|K]1

（1）、将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2～3次。

（2）、将10%葡萄糖溶液转移至锥形瓶中，加入固定好的酵母细胞，置于25 ℃下发酵24h。

7、如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠浓度浓度偏低，该种凝胶珠包埋的酵母细胞数目较少，影响实验效果；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。

8、课题延伸：工业生产中，细胞的固定化技术是在严格无菌的条件下进行的。

二、概念辨析

1、洗衣粉中的蛋白酶并没有将其他几种酶分解掉，是因为缺少水环境或各种酶在添加前已作了保护性修饰。（ ）

2、加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，常用的酶制剂一般包括碱性脂肪酶、酸性蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶。（ ）

3、“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度。（ ）

4、固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物。（ ）

5、固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用。（ ） 6、将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌。（ ）

7、溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素。（ ）

8、制备好的凝胶珠是否符合要求，常用的检验方法有挤压法、摔打法、观察法、培养法。（ ）

【典型例题】

1、

下列关于加酶洗衣粉的叙述中，正确的是

(

)。

①加酶洗衣粉能将衣服上的蛋白质、脂肪等水解成溶于水的小分子物质

②加酶洗衣粉最常用的酶制剂是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶

③使用加酶洗衣粉时一般先用开水浸开，然后调至适宜温度

④使用加酶洗衣粉可减少对环境的污染⑤加酶洗衣粉的酶用特殊化学物质将酶层层包裹，遇水后溶解

⑥实际生活中，用加酶洗衣粉的水温在25～35 ℃之间较适宜

⑦温度过高或过低均不宜用加酶洗衣粉

⑧使用加酶洗衣粉时应注意衣服的承受能力

A．①②③④⑤⑥⑦⑧

B．①②③④⑤⑥⑦ C．①②④⑤⑥⑦⑧ D．①②③④⑤⑦⑧

【知识链接】

普通洗衣粉含磷，含磷污水排放可造成 。加酶洗衣粉使洗涤剂朝 的方向发展，加酶洗衣粉中的酶制剂及其分解产物能够被微生物分解，减少对环境的污染。为了保护酶的活性，可通过特殊化学物质将酶 ，这些隔离层遇水后才溶解，这样酶就不与洗衣粉的其他成分直接接触，它才能在洗衣粉中保持稳定。考虑洗涤成本，用加酶洗衣粉的水温在25～35 ℃之间。温度过高或过低， 降低，温度过高时甚至失活。使用加酶洗衣粉时应注意衣服的承受能力，如毛料和丝织品不宜用含 的洗衣粉，因为毛料和丝织品的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣服。 2、下列说法不正确的是 (

)

A．固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法

B．固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法

C．由于细胞个体大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定

D．反应物是大分子物质应采用固定化酶

【知识链接】在酶和细胞的固定化技术中，通常有包埋法、化学结合法和物理吸附法，其中由于酶分子 ，又多带电荷，易从多孔性物质中 ，因此多使用化学结合法与物理吸附法，而细胞个体大，难以被多孔性物质吸附或结合，因而多采用 。 3、酵母细胞固定化的实验中，下列实验操作与目的不相符的是 (

)。

A．干酵母加入蒸馏水搅拌均匀后，放置一段时间，使酵母细胞活化

B．采用小火间断加热的方法，防止海藻酸钠发生焦糊

C．将活化的酵母细胞加入海藻酸钠溶液，轻轻搅拌，以免产生气泡

D．用注射器滴加溶液时要接近CaCl2溶液的液面，防止凝胶珠出现“尾巴” 【知识链接】酵母细胞的活化是指 ，为了防止海藻酸钠焦糊，溶解加热时需用 ，实验中，为了防止凝胶珠出现“尾巴”，注射器应离CaCl2溶液的液面 一些。 2

4、某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明。

成分：含碱性蛋白酶等。

用法：洗涤前先将衣服浸于洗衣粉水内数小时，使用温水效果最佳。

注意：切勿用于丝质及羊毛衣料。用后彻底清洗双手。

请回答下列问题。

(1)质检局针对该洗衣粉设计了如下装置进行实验如图所示。

该实验的目的是_________________________________________________。

(2)一学生为探索该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，参考上述(1)的实验材料及方法进行了如下实验，并把结果用曲线图A、B表示。

①由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适温度约为______。

②在0 ℃和75 ℃时，酶的催化效率基本都降为零，但温度再度回到45 ℃，后者的催化作用已不能恢复，这是因为________________________。

③该学生在实验过程中可通过观察________________现象判断酶的催化效率。

(3)该加酶洗衣粉的去污原理是______________________________________。

(4)大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护，这是因_____________。

【知识链接】实验的目的是检验洗衣粉中是否含有蛋白酶；由图中曲线可以得知，该加酶洗衣粉的最适温度约为45 ℃，酶在高温下其结构会被破坏，导致其 。酶在低温下其结构会 ，其活性 。

5、某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞来进行葡萄糖溶液发酵实验，实验材料及用具齐全。

(1)酵母细胞的固定采用的方法是_________________________________。

(2)该实验小组的同学制作固定化酵母细胞的过程为：

A．将干酵母与蒸馏水混合并搅拌，使酵母菌活化

B．将无水CaCl2溶解在自来水中，配成CaCl2溶液

C．用酒精灯大火连续加热配制海藻酸钠溶液

D．向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀

E．将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液滴入蒸馏水中，观察凝胶珠的形成

请你改正其中错误的操作：(写出4点) ①___________________________________________________________。

②_____________________________________________________________。

③___________________________________________________________。

④____________________________________________________________。

(3)实验过程中，可能观察到的现象有：________________。

【知识链接】（1)细胞固定常采用 。(2)配制CaCl2溶液应使用“蒸馏水”而不是“自来水”；海藻酸钠应小火间断加热且需冷却至 后方可加入酵母细胞；海藻酸钠与酵母细胞混合后应滴入 中。(3)实验过程中会观察到CO2产生所导致的气泡，且有酒味。

【即时反馈】

1.下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述中，正确的是 (

) 3

A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显

B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧

C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件

D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物

2．下列有关制备固定化酵母细胞的说法错误的是 (

) A．可根据凝胶珠的颜色和形状检测凝胶珠的质量 B．要将酵母细胞活化处理

C．制成的凝胶珠上不能出现小孔 D．配制的海藻酸钠浓度是本实验的关键

3.

对配制海藻酸钠溶液的叙述不正确的是 (

) A．加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环

B．海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量

C．海藻酸钠的浓度过高，易形成凝胶珠

D．海藻酸钠的浓度过低，形成凝胶珠内包埋的细胞过少

4.酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经广泛地应用于各个领域，下列有关叙述正确的是（多选）(

) A．90 ℃高温会使Taq DNA聚合酶失去催化活性

B．制备固定化酶的方法主要有包埋法、交联法和吸附法等

C．固定化酶在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性

D．固定化细胞可以催化一系列酶促反应

5.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”的活动。下列说法正确的是（多选） (

)

A．该实验的原理是酶的专一性

B．自变量是不同种类的加酶洗衣粉

C．水质、水量、pH均可看做无关变量D．洗涤过程中只要保持水温相同即可

6、下列关于加酶洗衣粉的叙述,正确的是 ( ) A.高温易使酶失活,因此冷水洗涤去污效果应该比温水好

B.洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进作用

C.在pH低于7.0的自来水中,碱性蛋白酶依然能起作用

D.洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用

7．固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。如图显示的是部分研究结果(注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量)，请分析回答：

(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图所示结果可以得出的结论是________________________________________________________________________。

(2)乙图曲线表明浓度为________的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力低的原因是___________________________________________________________。

(3)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用________次，之后酶活力明显下降。

(4)固定小麦酯酶采用双重固定法，这是因为_______________________________

【自我评价】

A

B

C

D

4

【我的疑问】

答案：

[概念辨析] ABAAAABB [典型例题]1-3、CCD

4、 (1)检查该洗衣粉是否含蛋白酶(2)①45 ℃

②在75 ℃时酶的活性已丧失

③胶片上的蛋白膜消失所用时间的长短(3)蛋白酶能将污垢中的蛋白质分解为易溶于水的小分子(4)酶本身无毒，含量少，又能被微生物分解，不会引起富营养化，对环境无污染5、 (1)包埋法(2)①配制CaCl2溶液应用蒸馏水

②溶解海藻酸钠应用小火或间断加热

③海藻酸钠溶液冷却至室温后再加入酵母细胞

④注射器中的海藻酸钠和酵母细胞的混合物应滴入CaCl2溶液中（3）有气泡产生，有酒味散发

[即时反馈] 1、A

2、C

3、C

4、BCD

5、ABC 6、C 7、(1)固定化酶比游离酶对温度变化的适应性更强且应用范围较广

(2)3% 海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足

(3)3 (4)酶分子很小，容易从包埋材料中漏出

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