人教版高中生物选修1课件：专题4　酶的研究与应用（选修一）

课件57张PPT。■高中生物课件（人教课标版）选修一
专题4　酶的研究与应用　＋课题1：果胶酶在果汁生产中的应用酶普遍存在于动、植物和微生物中，将酶从生物组织或细胞以及发酵液中提取出来，可加工成具有一定纯度标准的生化酶制剂。酶具有
哪些独特的优点其本质和作用场所是什么?●催化效率 ●专一性强 ●作用条件温和 酶的本质主要是蛋白质,少数是RNA.
在生物体内外均可发挥作用一.果肉的出汁率低,耗时长．
二．榨取的果汁浑浊，黏度高，
易发生沉淀．
为什么能够提高
水果的出汁率并使果汁变得澄清？果胶酶有什么作用？1. 果胶是植物组织的组成成分之一,它主要存
在于植物组织的哪一部分?（　　）
Ａ．细胞核　Ｂ．细胞质　Ｃ．细胞间隙
Ｄ．细胞壁及胞间层
２．果胶酶能将植物组织内的果胶分解成（　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ａ．透明果汁　　　Ｂ．半乳糖醛酸
Ｃ．丙酮酸　　　　Ｄ．酶制剂
３．果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，它不包括( )
A.多聚半乳糖醛酸酶 B.果胶分解酶
C.乳糖分解酶 D.果胶酯酶
　
DBC4.在果汁加工中,果胶不仅会影响出汁率,还会
使果汁浑浊,因此应加入果胶酶去除果胶,这表现酶的( 　　)
A.多样性 B.高效性 C.专一性 D.受温度影响 Ｃ你知道吗？果汁经浓缩在高浓度的糖存在的条件下，可以形成果冻。但糖含量太多影响风味，a也不符合当今人们对健康食品的要求，必须采用酶法处理技术。
“最佳果浆酶解工艺”（OME工艺），其优点是明显提高榨汁率，使压榨机生产能力提高30％～100％，果渣量减少30％～50％ ?
作食品添加剂．改善口味，增加营养? 。 酶的活性受温度pH值
等外界因素的影响，
本节课我们首先探究一下
温度对酶活性的影响好，
就让我们一起来探究吧！提出问题：探究温度对酶活性的影响预期假设：在最适温度（约 40 ℃）酶的活
性大、低于或高于最 适温度时酶活性递减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是影响混合物的温度，
从而影响果胶酶的活性搅拌器搅拌制成苹果泥均分装入9支试管果胶酶水溶液等量9支试管各取一支分九组分别放入30℃、 35℃ 、40℃ 、45℃、 50℃ 55℃、60℃、65℃ 、70℃的恒温箱中恒温加热待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度的苹果泥内恒温保持10分钟过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格说明: 等量的控制 （果泥 果胶酶的量）
等时间的控制（反应时间、过滤时间）
恒温的控制（不同反应物的预热 水浴、反应物的混合搅拌等）
其他处理（加水、滤纸等）分析结果得出结论:温度影响酶的活性探究pH对果胶酶活性的影响，只须将温度梯改成pH梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。
反应液中的pH可以通过体积分数为0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液进行调节。搅拌器拌制成苹果泥均分装入果胶酶水
溶液等量５支试管５支试管各取一支分５组分别放入37度的恒温水箱中恒温加热．待试管内温度稳定后，将果胶
酶加入相同温度的苹果泥中调节ＰＨ为
５．６．７．８．９恒温保持１０ｍｉｎ过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格探究PH对酶活性的影响
将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一个容器内，调整之PH至2.0,保存于37度的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质为（ ）
A.淀粉、胃蛋白酶、多肽和水
B.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
C.唾液淀粉酶、多肽、胃蛋白酶、水
D.唾液淀粉酶、麦芽糖、淀粉、胃蛋白酶、水A 探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是果胶酶的用量，其他因素都应保持不变。
实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积即可。需注意的是，反应液的pH必须相同，否则将影响实验结果的准确性。在实际的操作过程中，还需要注意下列事项。
1．与其他工业用酶基本相同，果胶酶的适宜温度范围也比较宽泛，因此，
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，也可以尝试以5 ℃作为温度梯度。
2．苹果、橙子和葡萄等水果都可以作为反应物，水果不用去皮。
3．果泥的用量可以采用5 mL左右，果胶酶的用量可采用质量浓度为
2%的果胶酶溶液2 mL。
4．水浴时间可以为20～30 min。
5．过滤果汁时，漏斗中应放置滤纸。■高中生物课件（人教课标版）课题2：探讨加酶洗衣粉的洗涤效果⒈酶制剂的分类？
⒉酶制剂为什么具有如此强的功效？它的作用机理是怎样的？它们作用的示意图。
⒊影响酶活性的因素有哪些？
⒋酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？科学家是如何解决这一难题的？
⒌为什么说加酶洗衣粉能减少对环境的污染？
⒍使 用酶洗衣粉时有哪些注意点？阅读课本P46 一.加酶洗衣粉的洗涤原理基础知识：
⑴．加酶洗衣粉是指含有 的洗衣粉,目前常用的酶制剂有四类：
、 、 、 、 。其中应用最广泛、效果最明显的是
和 。
酶制剂蛋白酶 脂肪酶 淀粉酶 纤维素酶 碱性蛋白酶 碱性脂肪酶注：酶制剂的特点：能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高的温度，并且通过特殊的化学物质将酶包裹，与洗衣粉其他成分隔离。
〖思考1〗蛋白酶为什么具有如此强的功效？它的作用机理是怎样的？请写出作用示意图。

酶具有高效性，能迅速将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质分解成可溶性小分子肽和氨基酸。〖思考2〗请写出脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶的作用示意图吗？
⑵影响酶活性的因素有 、 和 。温度 酸碱度 表面活性剂 〖思考3〗酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？科学家是如何解决这一难题的？不能，因为洗衣粉中的表面活性物质会降低酶的活性。将基因工程生产出的酶用特殊水溶性物质包裹起来，与洗衣粉的其它成分隔离开来。〖思考4〗为什么说加酶洗衣粉能减少对环境的污染？
加酶洗衣粉可以降低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。例1．下列不能影响加酶洗衣粉活性的是
A．温度 B．酸碱度
C．表面活性剂 D．水的数量 D例⒉下列不属于酶制剂的是
A．蛋白酶 B．麦芽糖酶
C．淀粉酶 D．脂肪酶B二．实验设计
思考：3个探究实验的变量分别是什么？
实验设计遵循的原则？
⒈阅读：“[资料一]有效地控制变量”探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的不同：
小组讨论分析：
⑴A同学的实验方案存在问题吗？若有问题，请说明存在的问题。
⑵你同意B同学观点吗？请说明理由
⑶影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有哪些？单一变量原则和对照性原则⑴A同学的实验方案存在问题吗？若有问题，请说明存在的问题。
⑵你同意B同学观点吗？请说明理由
⑶影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有哪些？
有问题。未说明控制相同的适宜温度；玻璃棒搅拌的强度难于控制相同等。不同意。B同学忽略了实验中变量的控制问题。水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的质料、大小及浸泡时间和洗涤时间等。⑷你认为应该控制的单一变量是：
的区别，其他条件（如洗衣粉用量、水温、水质、水量、布料的大小和颜色、洗涤方式、洗涤时间等）完全相同。
普通洗衣粉和加酶洗衣粉 ⒉阅读“[资料二]考虑实际生活中的具体情况”，探究温度对加酶洗衣粉效果的影响：⑴水温的控制：通常情况下春、夏、秋、冬四季可分别选取 、 、 、 。15℃ 35℃ 25℃ 5℃ ⑵其他条件如何控制？洗涤方式有半自动和全自动，相比之下采
用 方式比较好，并且应尽量使用同
一型号小容量的洗衣机，其机械搅拌作用
相同 ；洗涤材料以（衣物、布料）作为实
验材料比较可行，做对照实验时可以控制
布料的 、 以及 （可用
滴管控制）使其相同，同时也便于洗涤效
果的比较；水量和洗衣粉用量与布料的大
小是成 正比 的。
⑵其他条件如何控制：全自动大小 颜色 污物的量 ⑶实验操作：
课题名称：
实验目的：
实验原理：
实验材料：
温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响比较不同温度下加酶洗衣粉的洗涤效果酶的催化活性受温度影响，在适宜温度下酶的催化活性最高，温度过低或过高酶的催化能力降低加酶洗衣粉、天平、白色棉布、1000mL烧杯、玻棒、温度计、滴管、新鲜鸡血、水浴缸、温度分别为5℃、15℃、25℃、35℃的清水。实验步骤：
（1）取10cm×10cm的白色棉布4块，用滴管各滴加5滴新鲜鸡血，晾干备用。
（2）取1000mL烧杯4个，用天平分别称取0.5g加酶洗衣粉，依次倒入4个烧杯中。
（3）将5℃、15℃、25℃、35℃清水各500mL依次倒入4个烧杯中，用玻棒搅拌溶化洗衣粉。
（4）取水浴缸4个，依次倒入5000mL 5℃、15℃、25℃、35℃清水，插入温度计保持恒温。
（5）将4个烧杯分别放到相同水温的水浴缸中，将带鸡血的棉布分别放到烧杯中浸泡20min。
（6）按相同方式用不同玻棒搅拌棉布各，放到水浴缸中
⒊探究不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的比较
在实验中， 是变量，其他因素在实验中保持不变；水温应保持不变。在实施活动时，通常应采用当地的常温，如果是冬季水温过低，就应采用 的方法，使温度达到25 ℃～35 ℃。
加酶洗衣粉的种类水浴加热本实验判断洗涤效果的标准是什么？比较相同洗涤时间后污染物残留状况不同种类的洗衣粉对同一污渍或不同污渍洗涤效果的列表比较［小组探讨题］
⒈有位同学打算用丝绸做实验材料，探讨含有蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果，你认为他这样做合适吗？为什么？洗羊毛衫呢？
⒉另一位同学打算用淀粉酶洗涤被淀粉污染的衣物，用斐林试剂检测结果以探讨温度加酶洗衣粉的洗涤效果，你认为他这样做可以吗？为什么？
⒊使用加酶洗衣粉要注意哪些问题？使用加酶洗衣粉要注意的问题：
⒈对于蛋白质面料的衣物不能使用蛋白酶洗衣粉
⒉使用加酶洗衣粉要注意温度的控制，和浸泡
⒊使用加酶洗衣粉洗衣后要注意洗手
⒋衣服的洗涤，不光要考虑洗涤效果，还要考虑衣物的承受能力，洗涤成本等因素
⒌酶作为一种生物催化剂，有一定的寿命，不能放置太久■高中生物课件（人教课标版） 课题2：酵母细胞的固定化思考：通过课题背景分析，你有何体会？酶： 优点：摧化效率高，低耗能，低污染
实际问题：对环境条件敏感，易失活；溶液中的酶 很难收回，不能被再次利用，提高了生产成本；
反应后酶混在产物中，如不去除，会影响产品的品质
设想：将酶固定在不容于水的载体上固定化酶：优点：酶即能与反应物接触，又容易与反应物分离，同时，还可以反复利用
实际问题：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完成的
设想：酶是细胞合成的，能否将合成酶的细胞直接固定？ 固定化细胞：成本低，操作更容易一、课题目标
1．说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。
2．尝试制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。思考：1、如何利用固定化酶生产高果糖浆的？2、有哪些优点？3、固定化酶的方式有哪些？阅读教材P50，解决以下问题：（1）参照固定化酶，给细胞固定化下个定义
（2）细胞固定化的常用方法
（3）固定化细胞技术有哪些优势？
（4）如果想把微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种技术？如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？
（5）一般来说，酶更适合用吸附法和交联法固定，而细胞多采用包埋法固定，想想看为什么？思考：直接使用酶、固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点？课堂讨论： 1．从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？
2．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
3．如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？
4．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？
固定化细胞技术固定化细胞固定的是一系列酶固定化细胞技术固定化酶技术在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5～1 h，教师需要提前做好准备。此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。三．实验操作
（一）制备固定化酵母细胞
1．酵母细胞的活化思考：1、什么叫酵母细胞的活化？ 2．配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液思考：2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液有什么作用？3．配制海藻酸钠溶液思考：①配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？
②在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？包埋酶或细胞防止焦糊4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
5．固定化酵母细胞思考：①为什么刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右？
②如何检验凝胶珠的质量是否合格？形成稳定的凝胶珠说明：刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法。一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。（二）用固定化酵母细胞发酵
问题思考：发酵时为什么要将温度控制在25℃？四．实验操作结果分析与评价1．观察凝胶珠的颜色和形状
问题思考：①如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？
②如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明什么？如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。2．观察发酵的葡萄糖溶液
问题思考：当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？为什么？利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。3、固定化酶和固定化细胞技术有哪些？各有什么优缺点？固定化细胞常用的载体有哪些？有包埋法、化学结合法和物理吸附法。
固定化酶分子小更适合采用化学结合法和物理吸附法，用包埋法却容易从包埋材料中漏出。固定化细胞因细胞大不易被吸附或结合适宜采用包埋法。
常用载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。4、固定化酶和固定化细胞的原理是什么？就是将酶固定在不溶于水的载体上，或者将微生物细胞均匀地包埋于不溶于水的多孔性载体上，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被反复利用的技术。巩固练习1、酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是
A 酶固定化技术是细胞固定化技术的基础
B 细胞固定化技术是酶固定化技术的基础
C 酶固定化技术与细胞固定化技术是同时发展起来的
D 固定化细胞技术先于酶固定化技术2、固定化酶技术常采用
A 包埋法 B 化学结合和物理吸附法
C 活化法 D 微囊化法
3、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要经过加热促进其溶解，采用的最好加热方法是
A 快速加热 B 持续高温加热
C 小火间断加热 D 灼烧加热4、酵母菌的活化是指
A 让酵母细胞恢复运动状态
B 让酵母细胞在缺水状态下更容易休眠
C 让酵母细胞内酶活性加倍
D 让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态5、细胞固定化技术与酶固定化技术相比，所具备的特点是
A 成本更低、操作更容易、不能连续性生产
B 成本更高、操作更难、不能连续性生产
C 成本更低、操作更容易、能连续性生产
D 成本更低、操作更难、能连续性生产