高考生物一轮复习 专题11.3 酶的研究与应用教学案(含解析)

11.3 酶的研究与应用

1．酶的存在与简单制作方法Ⅰ

2．酶活力测定的一般原理和方法Ⅰ

3．酶在食品制造和洗涤等方面的作用Ⅱ

4．制备和应用固定化酶Ⅰ

一、酶的研究与应用

1.果胶酶与纤维素酶的比较

2.探究影响果胶酶活性的因素

(1)实验原则：对照原则、单一变量原则，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和酶活性抑制剂的影响。在最适温度和最适pH时，酶的活性最高，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：探究最适温度时，pH为不变量，最好是最适pH；探究最适pH时，温度为不变量，最好是最适温度。

3．探究果胶酶的用量

(1)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。

4．探究不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果

(1)实验原理：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)实验变量：

①自变量：酶的种类。

②无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。根据单一变量原则和等量原则可知，自来水的量、加入物质及水温应一致。

【总结提升】

(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。

(3)比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中，实验变量为洗涤剂，设计时应遵循单一变量原则，对照性原则，有效地控制其他变量，如水的用量、污物的量、所用实验用布的质地大小、两种洗衣粉的用量、搅拌及洗涤时间等。

(4)探究加酶洗衣粉最适温度的实验中，根据实际生活中的情况，温度梯度可进一步设置为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃，若测出40℃时洗涤效果较好，应设置更细的实验组，如35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃，直至测出具体的最适温度。

(5)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能力，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；因为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。

二、固定化酶与固定化细胞技术

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：

常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。

【总结提升】

③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。

高频考点一酶在果汁生产和洗涤方面的应用

例1. 下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究的叙述正确的是( )

A. 探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果

B. 果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等

C. 探究温度对果胶酶活性的影响时，温度、苹果泥、果胶酶用量及反应时间等都是变量

D. 可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量

【答案】D

【变式探究】加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。请回答下列问题：

(1)由下图推知，该实验的目的是________________ __________________________________。

50 ℃时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约是____%。

①该实验设计体现了________原则。

②若1号实验组洗净油污布所需时间接近7 min，最可能的原因是_________________________。

(3)下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有________。

①棉织品②毛织品③腈纶织品④蚕丝织品

(4)根据以上实验结果，请写出两项提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施：__________________________________________。

【解析】(1)由题图可知，实验中存在两个变量：温度与碱性蛋白酶含量，即实验探究的是温度、碱性

蛋白酶含量对去污力的影响。在50 ℃时，洗衣粉的去污力在碱性蛋白酶含量为0.6%时达到最大。(2)由表中数据可知，1、3号为实验组，2、4号为对照组，1、2号与3、4号中只有是否加酶一个变量，因此该实验设计体现了对照原则和单一变量原则。若1号实验组洗净油污布所需时间接近7 min，最可能的原因是酶已经失活。(3)蛋白酶可分解蛋白质，故毛织品、蚕丝织品等以蛋白质为主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤。(4)用温水浸泡(提高酶的活性)，延长浸泡时间(增加酶的催化时间)，增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗涤效果。

【答案】(1)探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响

0．6 (2)①对照、单一变量②酶失活(3)②④ (4)用温水浸泡；延长浸泡时间；增加洗衣粉的用量等(写出两项合理答案即可)

高频考点二酵母细胞的固定化

例2. 下列关于固定化酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述中，错误的是( )

A. 从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小

B. 作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药

C. 尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用

D. 将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌

【答案】C

【变式探究】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年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术。请回答：

(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，固定化细胞技术固定的是________，与固定化酶相比，固定化细胞技术的优点是_____________

____________________________________________________。

(2)制备固定化酵母细胞利用的方法是下图中的[ ]________(填出号码及名称)。常用的载体是________。

(3)制备固定化酶母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和________溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是____________________