4.0《酶的研究与应用》PPT课件（新人教版-选修1）

(共52张PPT)
新课标人教版课件系列
《高中生物》
选修１
专题４
《酶的研究与应用》
教学目标
知识与能力
１、简述果胶酶的作用；２、检测果胶酶的活性；３、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；４、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。
课题１
《果胶酶在果汁生产中
的作用》
专题４《酶的研究与应用》
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。
思考讨论
酶具有
哪些独特的优点 其本质和作用场所是什么
●催化效率高
●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．
2、为什么能够提高水果的出汁率并使果汁变得澄清？
1、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
　
D
B
C
4.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
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，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
果胶酶发挥作用需要怎样的条件呢
什么是酶的活性？如何表示？影响酶活性的因素是什么？
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
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
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？
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？
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
实验温度 30℃ 35℃ 40℃ 45℃
果汁量
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。
课题２
《探讨加酶洗衣粉的洗
涤效果 》
专题４《酶的研究与应用》
（一）普通洗衣粉
一、基础知识
表面活性剂，水软化剂，碱剂，漂白剂等成分，有的洗衣粉中还含有增白剂，香精和色素，以及填充剂等
1、洗衣粉主要成分：
2、种类
无磷洗衣粉、含磷洗衣粉
磷：一种营养元素，易造成水体富营养化，从而破坏水质，污染环境
无磷洗衣粉：不用磷酸盐作助洗剂的一类产品，无水质富营养化这一特点，有利于水体环境保护
1、定义：
（二）加酶洗衣粉
含有酶制剂的洗衣粉
2、成分
除含有普通洗衣粉的成分外，目前常用的酶制剂有多种：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶，还有复合酶
①蛋白酶：
应用：有助于取出例如汗渍，血渍，青草，粘液，粪便以及各种食品类的蛋白质污垢
作用：碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的小分子肽和氨基酸
碱性蛋白酶是应用最广泛、效果最明显
蛋白质 多肽 氨基酸
蛋白酶
肽酶
②脂肪酶
应用：可以催化水解各类动植物油脂和人体皮脂腺分泌物及化妆品污垢，
碱性脂肪酶也是应用最广泛、效果最明显
作用：将大分子的脂肪水解为小分子的物质，甘油和脂肪酸
脂肪 甘油 + 脂肪酸
脂肪酶
③淀粉酶
应用：可以去除例如来自面条、巧克力、肉汁和婴儿食品中含有淀粉的污垢
作用：将淀粉水解成小分子物质
淀粉 麦芽糖
淀粉酶
④纤维素酶
应用：去除棉纺织品表面的浮毛，使洗涤后的棉纺织品柔软蓬松，织纹清晰，色泽更加鲜艳，穿着更加舒适
作用：碱性纤维素酶本身不能去除衣物上的污垢，它的作用是使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深层的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，从而达到更好的去污效果
纤维素 葡萄糖
纤维素酶
⑤复合酶
实际污垢组成复杂，往往蛋白污垢被脂肪污垢或淀粉污垢覆盖，单一酶的作用一般达不到彻底清除污垢的作用。而复合酶可以发挥其独特的“协同效应”。
试验测定，单独使用蛋白酶或淀粉酶，得到的洗涤效果远不如把每种酶用量减半后放在一起使用的效果。即给定酶的用量，复合酶的效果远远超过单一酶的效果。原因是淀粉酶分解了污渍表面的淀粉污垢，使蛋白酶能以更有效的方式向蛋白质污垢进攻。
（三）普通洗衣粉和加酶洗衣粉异同
相同点：
不同点：
表面活性剂可以产生泡沫，可以将油脂分子分散开；水软化剂可以分散污垢；等等
酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易于溶于水，从而与纤维分开
（四）解释现象
1、若某洗衣粉较易清除衣物的血渍和奶渍，说明该洗衣粉中加入的是什么酶？为什么？
蛋白酶，因为血渍和奶渍的主要成分是蛋白质，蛋白酶能分解血渍和奶渍中的蛋白质。
2、为什么洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内数小时？如何缩短衣物的浸泡时间？
是为了使洗衣粉中的蛋白酶充分的分解衣物中的蛋白质污渍；用温水浸泡衣物，因为酶的催化作用需要适宜的温度。
3、为什么不能在60℃以上的水中使用此洗衣粉？
使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度，温度过高会使酶变性失活。在低温下酶的活性下降
4、试解释为什么此洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料？
因为蛋白酶能使蛋白质水解，而丝质及羊毛衣料中含有蛋白质，这样会损坏衣物
5.为什么使用加酶洗衣粉洗衣后，须彻底清洗双手？
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。
此外：加酶洗衣粉也不宜长期存放，存放时间过长会导致酶活力损失
二、实验设计
（一）子课题一：探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果
1、实验原理
生活中的各种污渍主要是蛋白质、脂质、淀粉等多种不溶于水的有机物，这些有机物能在相应的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的作用下水解成易溶于水的小分子有机物
2、遵循原则
实验变量为不同种类的洗衣粉，设计时应遵循单一变量原则、对照性原则有效的控制其他变量，如水的用量、污染物的量，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。
3、实验操作流程
（1）实验准备
带有污染物的实验用布的制取：取一定量的污染物制成溶液，取等量的污染物滴加在相同大小、质地的新布上
称取等量的洗衣粉：用天平准确称取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉
（2）实验过程
①取两只大烧杯并编号，用量筒分别量500ml自来水放入其中。
②将制好的污染布和洗衣粉（一组为污染布和普通洗衣粉，另一组为污染布和加酶洗衣粉）分别放入两只烧杯中。
③用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。一段时间后搅拌可重复进行。
④过相同的时间后观察洗涤效果。
（3）实验结论
加酶洗衣粉的效果好
课题３
《酵母细胞的固定化 》
专题４《酶的研究与应用》
一、课题目标
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。
1．说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。
基础知识
（一）固定化酶的应用实例
1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例
（1）高果糖浆的生产需要 酶
葡萄糖异构
（2）葡萄糖异构酶的优点
稳定性好、可以持续发挥作用
（3）在生产中直接使用酶有什么缺点？
酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收，造成浪费
2.固定化酶的反应柱示意图
3.固定化酶在生产实践中的优点
反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。
（二）固定化细胞技术
1.将酶或细胞固定化的方法
将酶（或细胞）包埋在细微网格里
将酶（或细胞）相互连接起来
将酶（或细胞）吸附在载体表面上
包埋法
化学结合法
吸附法
2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别
联系：应用相同，都能催化某些反应
区别
1）固定化细胞技术操作容易，成本低，容易回收；
2）固定化细胞技术对酶活性影响更小；
3）固定化细胞固定的一系列酶；
4）由于大分子难以通过细胞膜，因此固定化细胞的应用有一定的限制；
3.固定化酶和固定化细胞常用的载体材料
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等，
其共同的特点是不溶于水的多孔性载体
（一）制备固定化酵母细胞
实验操作
1、酵母细胞的活化
2、配制物质的量浓度为0.05mol/L
的CaCl2
3、配制海藻酸钠的溶液
4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
5、固定化酵母细胞
（二）用固定化酵母细胞发酵
实验操作
1、将固定化的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2到3次。
2、将150ml质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200ml的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25摄氏度下发酵24h。
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。
（一）酵母细胞的活化
实验操作过程中要注意的下列问题
（二）加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，涉及到实验的成败，教师一定要提醒学生按照教材的提示进行操作。海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；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。
（三）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。