【步步高】高考生物一轮(回扣基础+核心突破+命题探究)11.44酶的应用名师精编教学案 新人教版

第44讲 酶的应用
[考纲要求] 1.酶的存在与简单制作方法。

2.酶活力测定的一般原理和方法。

3.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。

4.制备和应用固相化酶。

考点一 影响果汁产量的物质、因素及探究方法
1． 果胶酶的组成和作用
(1)组成：多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。

(2)作用：分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层。

2． 酶的活性及其影响因素
(1)酶的活性：酶催化一定化学反应的能力。

酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化的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． 探究温度和pH 对酶活性的影响
(1)实验原理
①果胶酶活性受温度和pH 的影响，处于最适温度或pH 时，活性最高。

②果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小呈正相关。

(2)实验结果：温度和pH 在很大程度上对酶的空间结构会产生影响，过高或过低都会影响酶活性。

4． 探究果胶酶的最适用量
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⎫配制不同浓度的果胶酶溶液制备苹果泥
37_℃恒温水浴加热→将果胶酶溶液与苹果泥混合
→37_℃恒温水浴中反应20 min 左右→过滤果汁，测量果汁量并记录 易错警示 (1)酶活性不等同于酶促反应速度
同等条件下的酶促反应速度的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速度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反应速度，但不能影响酶的活性。

(2)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。

(3)探究×××酶的最适条件(温度、pH)及最适用量时都需设置一系列浓度梯度，且不同的温度梯度之间或不同的pH 梯度之间构成了相互对照，通过相互对照可确定果胶酶的最适温度或最适pH 。

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
解析探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶的成分；探究温度对果胶酶活性的影响实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。

2．探究影响果汁产量的因素
(1)探究温度对酶活性的影响时，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，也可以根据酶的特点，尝试以5 ℃
作为温度梯度。

(2)探究pH对酶活性的影响时，只需将温度梯度改成pH梯度，并在该酶的最适温度下
进行。

反应液中的pH可以用质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液或盐酸进行调节。

(3)探究酶的用量是建立在探究最适温度和pH对酶活性影响的基础之上的。

此时，研究
的变量是酶的用量，其他因素都应保持相同。

实验时可以配制不同浓度的酶溶液，也可以只配制一种浓度的酶溶液，然后使用不同的体积。

需要注意的是，反应液的pH和温度必须相同，否则将影响实验结果的准确性。

3．确定果胶酶最适用量的方法
如果随酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，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，这个值就是酶的最适用量。

考点二探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果
2．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：加酶洗衣粉。

②无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。

(3)
观
易错警示(1)与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉洗涤效果更好，又由于不含磷元素，酶制剂进入无机环境中后可以被微生物分解，因此不会对环境造成污染。

(2)一般来说，丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤，是因为蛋白酶会水解蛋白质
类的丝绸。

(3)酶的催化作用需要适宜的温度，用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时间，加快洗
涤。

(4)人体皮肤细胞有蛋白质，如不彻底清洗双手，就会使手的皮肤受到腐蚀，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。

(5)加酶洗衣粉的酶制剂不含肽酶，因为肽本身易溶于水。

2．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________%。

(2)下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的实验记录，请据表回答问
题。

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7min，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：________________
________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案(1)探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响0.6
(2)对照、单一变量酶失活(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)
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。

1．变量的分析和控制
影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量和种类，衣物的材料、大小及浸泡时间和洗涤时间等。

在探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件实验中，水温是要研究的对象，实验自变量是水温；在探究加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果的实验中，实验自变量为洗衣粉的种类；
在探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤效果的实验中，实验自变量为加酶洗衣粉的种类。

在设计实验时，应遵循单一变量原则和对照原则等。

2．洗涤方式和材料的选择
(1)采用全自动洗衣机比较好，并且应该尽量使用同一型号小容量的洗衣机，使其机械
搅拌作用相同。

(2)洗涤材料的选择也有一些讲究。

选用布料作为实验材料比较可行。

在设置对照实验
时，可以控制布料的大小、颜色及污物的量，使其相同；同时，也便于洗涤效果的比较。

3．水量、水质和洗衣粉用量的问题
(1)水量和布料的大小是成正比的。

做实验用的布料不宜过大，水量不宜过多，但应该
让布料充分浸泡在水中。

(2)其他相关问题简述如下：实验中可以用滴管控制污物的量，待污物干燥后再进行实
验；布料应放在洗衣粉溶液中浸泡相同的时间；采用玻棒搅拌的方式模拟洗衣过程；模拟搅拌的时间、次数和力量应基本相同。

考点三酵母细胞的固定化
1．固定化细胞技术的概念
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。

2．固定化细胞技术常用的方法
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化，细胞多采用包埋法固定化。

3．酵母细胞的固定化及发酵程序
酵母细胞的活化→配制物质的量浓度为0.05 mol/L的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。

易错警示固定化实验中的易错总结
(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。

3．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70年代又发明了固定化酶与固定化细胞的技术。

(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________，使用了下图中方法
[ ]________(填出号码与名称)。

(3)制作固定化酵母细胞时，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____________。

答案(1)酶既容易与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用多酶系统(或一系列酶、多种酶)
(2)海藻酸钠③包埋法(3)CaCl2海藻酸钠溶液浓度过高(或针筒口离液面过近，
高度不够)
解析将酶固定化后，可使酶在催化反应之后不随产物流走，可以反复利用；将细胞固定化后，可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定。

海藻酸钠一般不能参与化学反应，同时，在高温下容易溶化，温度降低时又形成多孔性固体颗粒，是包埋酵母菌的好材料。

图①为化学结合法，图②为物理吸附法，图③为包埋法。

凝胶珠是高温下溶化的海藻酸钠与酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸钠浓度过高或制凝胶珠时离液面太近，可能形成片状或长条形，而不是圆形的凝胶珠。

2．酵母细胞的固定化方法。