专题4 酶的研究与应用

专题四酶的研究与应用

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酶是生物催化剂，具有高效、专一和所需反应条件温和的优点。目前，酶已广泛应用于食品、环保和化工等各个行业，取得了良好的经济效益。本专题是在必修课的基础上，通过实验研究影响酶活性的因素以及酶在日常生活和工业生产上的应用。通过本专题3各课题的学习，学生应该掌握测定酶活力的简单方法；能够研究酶活性的因素；理解固定化酶和固定化细胞的原理和方法；探讨酶在生产生活中的应用。

课题1 果胶酶在果汁生产中的应用

【课题目标】

简述果胶酶的作用；检测果胶酶的活性；探究温度和pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量；搜集有关果胶酶应用的资料。

【课题重点与难点】

课题重点：温度和pH对果胶酶活性的影响。

课题难点：果胶酶的最适用量。

【知识要点】1.果胶酶的作用；2.酶的活性的定义；3.影响酶活性的因素；4.果胶酶的用量。

【导学诱思】

1．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由

聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分解，瓦解植物细胞的及，使榨取果汁更容易，而果胶分解成可溶性的，也使得浑浊的果汁变得澄清。果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括、和等。

2．酶的活性是指的能力。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来表示。在科学研究与工业生产中，酶反应速度用单位时间内、单位体积中或来表示。

3．、和等条件会影响酶的活性。

【疑难点拨】

1．为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？

提示：将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的

温度，从而影响果胶酶活性的问题。

2．在探究温度或pH的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？

提示：需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。

3．A同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？B同学呢？

提示：A同学将温度或pH作为变量，控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题。B同学对于变量的处理应该与A同学相同，只是观察因变量的角度不同。

4．想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？提示：果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。

5．当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应该保持不变？

提示：温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。

【典例解析】

下图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中能正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系的是

解析：在酶促反应中，如果底物浓度足够大，足以使酶饱和，则反应速度与酶浓度成正比。可由米氏方程推出：V=(K3[S]/K m+[S])×[E]，当[S]维持不变时，V与[E]成正比。由以上叙述可知B选项正确

【课本答案和提示】

（一）旁栏思考题

1．为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？

提示：将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题。

2．在探究温度或pH的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？

提示：需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。

3．A同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？B同学呢？

提示：A同学将温度或pH作为变量，控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题。B同学对于变量的处理应该与A同学相同，只是观察因变量的角度不同。

4．想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？

提示：果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。

5．当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应该保持不变？

提示：温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。

（二）练习

答：大规模生产与实验室制备的主要不同点是：

1.有两次瞬间高温灭菌；

2.酶处理的时间相对较长；

3.有离心分离步骤和浓缩步骤。

【课堂演练】

选择题

1．同一个体内的各类活细胞所含的酶

A．种类有差异，数量相同 B．种类有差异，数量不同

C．种类无差异，数量相同 D．种类无差异，数量不同

2．果子酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶则无济于事，这说明

A．酶具有专一性 B．酶的成分是蛋白质

C．酶的活性受环境影响 D．该沉淀的是氨基酸

3．下列说法不正确的是

A．酸碱度和温度是通过影响酶来影响果汁产量的 B．酶的数量越多，果汁产量越多

C．酶的催化反应时间能够影响果汁的产量 D．苹果泥的数量也能够影响果汁的产量

4．下图中，横轴表示酶的反应条件，纵轴表示酶的反应速度，能正确反映温度、pH、时间和底物浓度与酶反应速度关系的是

A．甲、乙、丙、丁 B．甲、甲、丙、丁

C．甲、丁、乙、丙 D．甲、甲、乙、丁

5．下列可表示酶反应速度的是

A．单位时间内反应物的减少量 B．单位体积内产物的增加量

C．单位时间内产物的增加量 D．单位时间、单位体积内反应物的减少量

6．下列不能产生果胶酶的是