【生物】2020届 一轮复习 人教版 酶的应用 学案

【生物】2020届 一轮复习 人教版 酶的应用 学案

‎2020届 一轮复习 人教版 酶的应用 学案 ‎【考纲解读】‎ 最新考纲 细解考点 核心素养 ‎1.酶活力测定的一般原理和方法 ‎2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用 ‎3.制备和应用固相化酶 ‎1.说出酶活力测定的一般原理和具体方法 ‎2.说出果胶酶的组成及在食品制造方面的应用 ‎3.说出加酶洗衣粉中酶制剂的种类及作用 ‎4.举例说明固定化酶(固定化细胞)技术 ‎1.生命观念——结构与功能观:酶的活力与其空间结构的关系 ‎2.科学探究——设计实验探究影响酶活力的因素 ‎3.社会责任——关注酶在食品安全及洗涤方面的应用,倡导健康的生活方式 考点一　酶活性(力)及加酶洗衣粉 ‎1.果胶酶在果汁生产中的作用 ‎(1)果胶酶 ‎(2)酶的活性与影响酶活性的因素 ‎①酶的活性:酶催化一定化学反应的能力,可用在一定条件下,酶催化某一化学反应的反应速度来表示。‎ ‎②影响酶活性的因素:温度、pH、酶的抑制剂等。‎ ‎(3)探究温度对酶活性影响的实验 ‎①实验方案:确定温度梯度→探讨控制温度的方法和措施。‎ ‎②实验程序:制备苹果泥→苹果泥与果胶酶分别水浴保温→将苹果泥与果胶酶混合保温→过滤出果汁→记录果汁量→改变不同温度后,重复上面实验。‎ ‎③记录实验数据,并填入表格。‎ ‎④得出结论:获得的果汁越多或果汁越澄清,表明果胶酶活性越高。‎ ‎2.探讨加酶洗衣粉的洗涤效果中常用酶制剂的种类及洗涤原理 种类 洗涤原理 洗涤实例 蛋白酶 可将蛋白质水解为易溶解或分散于洗涤液中的小分子的肽或氨基酸 血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢 脂肪酶 把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸 食品的油渍、人体皮脂、口红 淀粉酶 能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等 来自面条等污垢 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衣粉充分接触,达到更好的去污效果 ‎【深挖教材】‎ 探究温度对酶活性影响的实验中 ‎①将“苹果泥和果胶酶分别水浴保温”的目的是什么?‎ ‎②能否将苹果泥和果胶酶先混合,再分别保温?并简述理由。‎ 提示:①目的是严格控制自变量——温度,使结果更准确;②否,直接将果胶酶和苹果泥混合,则果胶酶和苹果泥的温度并不处于实验温度下,这样对实验结果会有影响。‎ ‎1.探究果胶酶活性最适条件的实验设计 ‎(1)思路方法:探究不同温度(或pH)对果胶酶活性的影响时,温度(或pH)作为自变量,有效地控制其他无关变量,通过设置合理的温度(或pH)梯度来确定最适值。‎ ‎(2)衡量实验结果的指标:①在相同时间内,滤出苹果汁的体积多少;②观察苹果汁的澄清度。‎ ‎2.探究果胶酶的用量 ‎(1)原理: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、pH条件下测出的,因而果胶酶的最适用量应标明温度和pH。‎ ‎(2)确定最适用量的方法:如果随酶用量的增加,过滤到的果汁的体积也增加,说明酶的用量不足;当酶的用量增加到某个值后,再增加酶的用量,过滤到的果汁的体积不再改变,说明酶的用量已经足够,那么,这个值就是酶的最适用量。‎ ‎3.探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果 ‎(1)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)变量 ‎(3)步骤 步骤 烧杯编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 注入自来水 ‎500 mL ‎500 mL ‎500 mL 加入物质 ‎(等量)‎ 奶渍布 奶渍布 奶渍布 控制水温 ‎37 ℃‎ ‎37 ℃ ‎ ‎37 ℃‎ 加入洗衣粉 ‎(等量)‎ 蛋白酶 洗衣粉 复合酶 洗衣粉 脂肪酶 洗衣粉 用玻璃 棒搅拌 ‎5 min ‎5 min ‎5 min 观察实 验现象 颜色浅 已消失 颜色浅 ‎【深度思考】 ‎ 实验探究过程中,对无关变量的控制有什么要求?‎ 提示:无关变量一定要相同且适宜。‎ 题型一　酶活性及其在食品制造方面的应用 ‎1.生产中使用的普通淀粉酶的最适温度在40～60 ℃之间,而极端耐热淀粉酶在100 ℃仍能保持较高的活性,因此具有更为广泛的应用前景。请回答下列有关问题:‎ ‎(1)在筛选产极端耐热淀粉酶的微生物时,需要将选择培养基置于　　　　环境中进行培养。选择培养基中添加的淀粉为该微生物的生长提供 ‎　　　　(填“碳源”或“氮源”)。 ‎ ‎(2)淀粉酶的活性可以用　 的量来表示。 ‎ ‎(3)某同学要设计一个实验以探究温度对这两种淀粉酶活性的影响,其中有些问题需要你的帮助。‎ ‎①此实验中除自变量和因变量外,还需要考虑　　　　　　　　　　　　等影响因素(至少写出两种)。 ‎ ‎②假设实验结果如下表,请绘制反映该实验结果的坐标曲线图。‎ 温度/℃‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎60‎ ‎70‎ ‎80‎ ‎90‎ ‎100‎ 普通淀 粉酶相对 活性/%‎ ‎6‎ ‎25‎ ‎43‎ ‎67‎ ‎83‎ ‎65‎ ‎22‎ ‎2‎ ‎0‎ ‎0‎ 极端耐热 淀粉酶相 ‎6‎ ‎15‎ ‎25‎ ‎48‎ ‎76‎ ‎92‎ ‎100‎ ‎98‎ ‎82‎ ‎65‎ 对活性/%‎ 解析: (1)在筛选产极端耐热淀粉酶的微生物时,需要用以淀粉作为唯一碳源的选择培养基进行培养,同时需要提供高温条件。(2)淀粉酶的活性可以用单位时间内产物的增加量或反应底物的减少量来表示。(3)根据实验目的可确定自变量是温度,因变量是产物的增加量或反应底物的减少量。为了保证实验结果的准确性,需要排除pH、酶浓度、底物浓度等无关变量对实验结果的影响。‎ 答案:(1)高温(或100 ℃)　碳源 ‎(2)单位时间内产物增加(单位时间内反应底物减少)‎ ‎(3)①pH、酶浓度、底物浓度(合理即可)‎ ‎②如图 ‎2.果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶,瓦解植物的细胞壁及胞间层。请你完成以下有关果胶酶和果汁生产中的问题。‎ ‎(1)在果汁生产中应用果胶酶可以提高  和　　　　　。 ‎ ‎(2)某实验小组进行了“探究果胶酶催化果胶水解最适pH”的课题研究。本课题的实验步骤中,在完成“烧杯中分别加入苹果泥,试管中分别注入果胶酶溶液、编号、分组”之后,有下面两种操作:‎ 方法一:将试管中果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合,再把混合液的pH分别调至4、5、6……10。‎ 方法二:将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥pH分别调至4、5、6……10,再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。‎ ‎①请问哪一种方法更科学?　　　　。 ‎ 理由是 　 。 ‎ ‎②如果用曲线图的方式记录实验结果,在现有的条件下,当横坐标表示pH,纵坐标表示　　　　　　　　时,实验的操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解,分析图中最可能是实验结果的曲线图是　　　　。 ‎ 解析:果胶酶可以分解果胶,提高出汁率和果汁澄清度,但果胶酶发挥作用需要一定的条件,如温度和pH等。本题是探究pH对果胶酶活性的影响,实验关键是分别将果胶酶溶液和苹果泥调至一定的pH,然后把pH相等的这两种物质混合。如图甲所示,在一定范围内,果胶酶的活性随pH增大而升高,达到最适pH之后,酶活性逐步降低,若过酸或过碱,则酶活性丧失。‎ 答案:(1)出汁率　果汁澄清度 ‎(2)①方法二　方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的pH环境(或方法一的操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应)‎ ‎②果胶酶的活性　甲 题型二　酶在洗涤方面的应用 ‎3.(2016·海南卷)回答下列问题:‎ ‎(1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常,用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时,不应该使用开水,原因是　 。 ‎ 若要去除衣服上的血渍,应选择含有  ‎ ‎(填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”)的碱性洗衣粉,理由是 　 。 ‎ ‎(2)某同学为了洗去衣服上的油渍,洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶,该同学的做法　　　　(填“合理”或“不合理”),理由是　 。 ‎ ‎(3)已知溶液的pH可以影响酶的活性,请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中　　　　　　　　(填“羧基和氨基”“氨基和甲基”“羧基和甲基”或“甲基和甲基”)等基因的解离状态。 ‎ 解析:(1)用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时,如果使用开水,会使血中的蛋白质变性而沉淀,难以清洗。使用碱性洗衣粉去除衣服上的血渍,碱性条件下只有蛋白酶丙有活性,应选择含有蛋白酶丙的碱性洗 衣粉。‎ ‎(2)脂肪酶的化学成分为蛋白质,会被原洗衣粉中的蛋白酶水解。‎ ‎(3)蛋白酶和其作用的蛋白质类污渍的氨基和羧基均会发生解离,pH会影响其解离状态。‎ 答案:(1)开水使血中的蛋白质变性而沉淀,难以清洗　蛋白酶丙　碱性条件下只有蛋白酶丙有活性 ‎(2)不合理　蛋白酶会降解脂肪酶 ‎(3)羧基和氨基 考点二　固定化酶(细胞)的制备和应用 ‎1.固定化酶 ‎(1)应用实例——果糖生产:葡萄糖异构酶将葡萄糖转化为果糖。‎ ‎(2)固定化酶技术:将酶固定在颗粒状的载体上,再将酶颗粒装到反应柱内,反应柱底端的孔应满足酶颗粒无法通过而反应溶液可以自由 通过。‎ ‎2.固定化细胞技术 ‎(1)概念: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。‎ ‎(2)方法:包埋法、化学结合法和物理吸附法。‎ ‎(3)制备固定化酵母细胞的操作流程:酵母细胞的活化→配制0.05 mol/L CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞→冲洗→发酵。‎ ‎【深挖教材】‎ 配制海藻酸钠溶液是制备固定化酵母细胞成败的关键,为什么?‎ 提示:海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高,将很难形成球形或椭圆形的凝胶珠;如果浓度过低,形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少,影响实验效果。‎ ‎　直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞 酶的 种数 一种或几种 一种 一系列酶 制作 方法 化学结合法固定化、物理吸附法固定化 包埋法固定化 营养 不需要 不需要 需要 物质 反应 底物 各种物质(大分子、小分子)‎ 各种物质(大分子、小分子)‎ 小分子物质 缺点 ‎①对环境条件非常敏感,易失活;②难回收,成本高,影响产品质量 不适用于催化一系列的酶促反应 反应物不易与酶接触,尤其是大分子物质,反应效率下降 优点 催化效率高、耗能低、污染低 ‎①既能与反应物接触,又能与产物分离;②可以反复利用 成本低、操作容易 题型一　固定化酶(细胞)制备的原理及过程 ‎1.(2016·江苏卷)为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响,以及固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验,流程及结果如下。请回答下列问题:‎ ‎(1)实验中的海藻酸钠作用是　　　　　　　　,CaCl2的作用是　 　 。 ‎ ‎(2)为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物,并保持绿球藻活性,宜采用　　　　洗涤。图1中1.0%海藻酸钠组培养24 h后,移去凝胶球,溶液呈绿色,原因是　  　。 ‎ ‎(3)为探索固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,应选用浓度为　　　　海藻酸钠制备凝胶球。 ‎ ‎(4)图2中空白凝胶球组Zn2+浓度下降的原因是 　 。 ‎ 结合图1和图2分析,固定化藻的实验组24～48 h间Zn2+浓度下降速度较快的主要原因是 　 ; ‎ ‎72～96 h间Zn2+浓度下降速度较慢的原因有 　 。 ‎ 解析:(1)海藻酸钠溶液在CaCl2溶液中会形成凝胶球,包埋绿球藻。‎ ‎(2)用培养液或生理盐水洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物,可保持绿球藻活性。溶液呈绿色,说明固定化的绿球藻数量少,原因是海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大)。‎ ‎(3)根据图1可知,浓度为2.0%的海藻酸钠制备的凝胶球最有利于绿球藻的繁殖。‎ ‎(4)空白凝胶球可吸附Zn2+,导致溶液中Zn2+浓度下降;根据图1和图2分析,固定化藻的实验组24～48 h间绿球藻数量增加最快,导致Zn2+浓度下降速度较快,72～96 h间绿球藻数量基本不再增加,且溶液中Zn2+浓度已较低,导致Zn2+浓度下降速度较慢。‎ 答案:(1)包埋绿球藻(包埋剂)　与海藻酸钠反应形成凝胶球 ‎(凝固剂)‎ ‎(2)培养液(生理盐水)　海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大)‎ ‎(3)2.0%‎ ‎(4)凝胶吸附Zn2+　绿球藻生长(增殖)速度快　绿球藻生长(增殖)速度减慢,溶液中Zn2+浓度较低 题型二　固定化酶(细胞)的应用 ‎2.某一实验小组的同学,欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验,实验材料及用具齐全。‎ ‎(1)制备固定化酵母细胞常用　　　　法。 ‎ ‎(2)制备固定化酵母细胞的过程为 ‎①使干酵母与　　　　混合并搅拌,使酵母菌活化; ‎ ‎②将无水CaCl2溶解在蒸馏水中,配成CaCl2溶液;‎ ‎③用酒精灯加热配制海藻酸钠溶液;‎ ‎④海藻酸钠溶液冷却至室温再加入已活化的酵母细胞,充分搅拌并混合均匀;‎ ‎⑤用注射器将 的混合物缓慢滴入氯化钙溶液中。‎ ‎(3)该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵。‎ ‎①从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是 　 。 ‎ ‎②要想得到较多的酒精,加入反应液后的操作是　　　活塞1和　　　活塞2。 ‎ ‎③为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复利用,实验过程一定要在　　　　条件下进行。 ‎ ‎④装置中的长导管起的作用是　 。 ‎ 解析:细胞固定化常用包埋法,应用酵母细胞固定化发酵时,注意反应物浓度不应过高,过高会使酵母细胞失水过多而死亡,发酵过程中应在无氧条件下,所以关闭活塞,防止酵母菌细胞被杂菌污染,最好在无菌条件下进行,装置中的长导管的作用是既可释放CO2,又可防止空气中杂菌进入反应柱。‎ 答案:(1)包埋 ‎(2)①蒸馏水　⑤海藻酸钠溶液和酵母细胞 ‎(3)①葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡　②关闭　关闭　③无菌　④释放CO2,防止空气中的杂菌进入反应柱 ‎【构建知识网络】‎ ‎【记忆核心要点】‎ ‎1.酶活力是指酶催化一定化学反应的能力。‎ ‎2.果胶酶并不是特指某一种酶,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。‎ ‎3.加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉,常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。‎ ‎4.固定化细胞常用的方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法。‎