【小初高学习]2017-2018学年高中生物 第三章 酶的应用技术实践 第二节 制备和应用固定化酶素

第2节酶在工业生产中的应用一、酶的家族与酶制剂的生产1．酶的种类(1)根据存在部位分：胞内酶和胞外酶。

(2)根据酶催化的反应和所起的作用分：氧化还原酶、水解酶、裂解酶、连接酶、转移酶和异构酶六大类。

2．酶的特点比无机催化剂催化效率高，反应条件温和。

3．酶的生产(1)微生物发酵生产：大量应用的酶都是利用微生物发酵方法生产的。

(2)基因工程菌发酵生产：一些重要的酶是通过基因工程菌发酵生产的。

4．固定化酶技术(1)方法：采用多种办法将酶固定在一定的载体上，制备成不溶于水的固体颗粒，称为固定化酶。

(2)固定化酶的优点：避免了污染产物，又可以反复使用，从而有助于实现反应的连续化和自动化。

二、酶在工业生产中的应用1．酶比无机催化剂的优越性(1)反应能在常温、常压和中性pH条件下进行，可以节省大量的能源和设备投资。

(2)生产过程中不会造成严重的污染，符合环境保护的要求。

(3)生产过程简单、效率高，产品质量好，生产成本低。

2．应用(1)食品的生产、改进工艺、简化生产过程、改善产品的品质和风味、延长储存期、提高产品产量和质量等方面。

(2)酶在轻工业和化工业方面有着广泛的应用。

(3)在医药工业方面，利用酶的催化反应生产药物。

1．酶是如何进行分类的？提示：(1)据存在部位：①胞内酶：占酶的绝大多数，存在于细胞内，如细胞内有氧呼吸酶等。

②胞外酶：占酶的小部分，分泌到细胞外，如消化酶等。

(2)据催化的反应和所起的作用：①氧化还原酶：AH2＋B A＋BH2，如乙醇脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、多酚氧化酶等。

②水解酶：AB＋H2O AOH＋BH，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、蔗糖酶、纤维素酶等。

③裂解酶：AB A＋B，如：草酰乙酸脱羧酶、碳酸酐酶等。

④连接酶：A＋B＋ATP AB＋ADP＋Pi，如天冬氨酸合成酶、丙酮酸羧化酶等。

⑤转移酶：AR＋B A＋BR，如谷丙转氨酶、胆碱转乙酰酶等。

⑥异构酶：A B，如葡萄糖磷酸异构酶、磷酸甘油磷酸变位酶等。

第二章酶的制备及活力测第二节加酶洗衣粉的洗涤条件1下列关于加酶洗衣粉的说法错误的是（）A. 洗衣粉中的酶是人工合成的无机催化剂B. 洗衣粉中的酶是生物工程的产物C. 加酶洗衣粉有保质期，时间长了，酶活性会降低或丧失D. 加酶洗衣粉中磷的含量比普通洗衣粉低2•加酶洗衣粉中的“酶”有多种，对于各种污渍要考虑其不同情况选用不同的加酶洗A. 酶具有多样性C.酶具有专一性B. 酶具有高效性D.酶易受环境影响A. 针对衣物上的污渍选择洗衣粉B. 注意衣物的面料成分C. 水温要适宜D. 以上都应注意A4. 加酶洗衣粉中含有蛋白酶，不含有肽酶的原因是（A. 肽酶制备成本太高B. 肽酶会影响蛋白酶活性C衣物上的大分子蛋白质变为多肽后已很容易脱落D.蛋白酶把蛋白质全部水解成可溶性氨基酸5. 蛋白酶能分解其他蛋白质类的酶，但洗衣粉中,以下解释正确的是（）A. 蛋白酶处于抑制状态A 、）B. 其他几类酶不是蛋白质类C. 蛋白酶具有识别作用，不分解作为酶作用的蛋白质D. 缺少水环境或各种酶在添加前已作了保护性修饰6. 在研究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响实验时，往往采用同一型号的小容量自动洗衣机洗涤衣物，其主要原因是（)A.便于更好地控制变量 B.洗涤时间短C .洗涤时更省力 D.可洗涤的衣物多7 . 实验探究设计的原则是（)衣粉，主要原因是（）3•选择不同种类的加酶洗衣粉时，应注意（）蛋白酶并没有将其他几种酶分解掉,10 C、20 C、30 C、A.根据实际，控制单一变量 B . 设置对照实验C .实验用品等量原则 D.以上三者&某同学探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响，选择40 C 、50 C 、60 C 和70 C 的温度梯度，在其他条件都一致的情况下，发现 40 C时的洗涤效果最好，由此可以得出（）A. 40 C 为该酶的最适温度B. 40 C 不是该酶的最适温度C. 40 C 酶活性最高D. 不能确定该酶的最适温度9•某兴趣小组准备开展“不同种类的加酶洗衣粉对同一污物的洗涤效果”的活动。

阶段整合提升网络构建一、探究酶的实验设计1．思路在保证无关变量相同的前提下，在一恒定温度下设置pH梯度，可确定酶催化作用的最适pH；在一恒定pH条件下，通过设置温度梯度，可确定酶催化作用的最适温度；在温度和pH都相同的条件下，通过设置酶的用量梯度可以确定酶的最适用量。

2．原则对照原则、单一变量原则、平行重复原则。

其中的变量就是所研究的对象。

在分析实验问题时，要紧紧抓住研究变量，把其他可能影响实验结果的变量变为常量，才能保证对照实验结果的严密性和准确性。

3．生物探究实验中的各种变量及控制(1)变量：在实验中，变量是指可被操纵的特定因素或条件。

据其在实验中的作用，可分为两组：①实验变量与反应变量：实验变量，也称为自变量，指实验中实验者所操纵的因素或条件。

反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。

通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。

实验的目的在于获得和解释这种前因后果。

在本实验中，温度为实验变量，果汁的量为反应变量。

②无关变量与额外变量：无关变量，也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验现象或实验结果的因素或条件。

额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化或结果。

显然，额外变量会对反应变量起干扰作用。

例如，上述实验中除实验变量温度以外，试管洁净程度、酶的新鲜程度、试剂溶液的剂量、实验操作程序、温度处理的时间长短等，都属于无关变量。

如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会对实验结果造成干扰，产生误差。

在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中的无关变量应完全相同，这样就会避免实验结果的差异是由无关变量引起的可能性，便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。

(2)严格控制无关变量(以上述实验为例)①各实验组中苹果泥的用量和果胶酶的用量要严格控制相等。

②苹果泥和果胶酶混合之前，要进行恒温处理，并且处理时间不能太短。

第12课时食品加工过程中产生的有害物质的测定[学习导航] 1.阅读教材P60、P63内容，掌握乳酸菌及亚硝酸盐的相关知识。

2.结合教材P60～62内容，学习制作泡菜并测定亚硝酸盐含量的变化。

3.结合教材P62～63内容，概述比色法的测定原理及亚硝酸盐标准曲线的制作方法。

[重难点击] 1.分析泡菜制作过程中产生亚硝酸盐的原因及亚硝酸盐含量变化的影响因素。

2.概述比色法的测定原理及亚硝酸盐标准曲线的制作方法。

一、乳酸菌的特点和亚硝酸盐的性质泡菜的制作离不开乳酸菌的作用，泡菜制作中会产生有害的亚硝酸盐，因此要先了解二者的特点。

1.乳酸菌(1)生物学特征①单细胞的原核生物。

②种类：乳酸菌不是一种生物，而是一类生物，其中常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌。

③增殖方式：分裂生殖。

④分布：空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道等。

(2)代谢特点①代谢类型是异养厌氧型，在无氧条件下，能分解葡萄糖为乳酸，可用来生产泡菜和酸奶。

②反应式：C6H12O6―→2C3H6O3(乳酸)。

2.亚硝酸盐(1)理化特性：为白色粉末，易溶于水。

(2)应用：在食品生产中用作食品添加剂。

(3)腌菜中亚硝酸盐的来源：生产中使用化肥不当使硝酸盐在蔬菜体内积累，在腌渍蔬菜的过程中有害微生物将其还原为亚硝酸盐。

(4)亚硝酸盐的危害①诱发高铁血红蛋白症。

②在一定条件下，亚硝酸盐与微生物对蔬菜和肉类食物中的蛋白质、多肽、氨基酸的降解作用会产生胺类物质，在一定条件下与亚硝酸盐合成较强致癌物质亚硝胺。

1.泡菜制作过程中乳酸菌的来源？答案蔬菜自然带入。

2.蔬菜带有大肠杆菌等一些有害微生物，泡菜制作过程中，哪些因素可以抑制有害细菌的生长？答案加入一定浓度的食盐可以抑制有害微生物的生长，乳酸菌的繁殖产生的乳酸进一步抑制有害细菌的生长。

3.为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶？答案因为酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用。

抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长，因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。

第一节酶的制备和应用1．酶的性质和活力(1)性质：①酶是两性电解质，能在电场中移动。

②酶的水溶液具有亲水胶体的性质，不能通过半透膜。

③酶分子易受一些物理因素(如高温、紫外线等)和化学因素(如强酸、强碱、有机溶剂等)的作用而变性，从而丧失活力。

(2)酶活力：①概念：酶活力也称为酶活性，是指酶在催化一定的化学反应时表现出来的能力。

②表示方法：通常用酶促反应的速率，即酶促反应过程中单位时间内底物的减少量或产物的生产量来表示。

③影响酶活力的因素：高温、强酸、强碱、重金属盐或紫外线等都会影响酶的活力。

2．果胶与果胶酶(1)果胶：①分布：存在于所有高等植物细胞壁和细胞间隙中。

②作用：与植物组织中的纤维素、半纤维素、木质素以及蛋白质、无机盐离子等相互交联，使细胞组织结构坚固。

(2)果胶酶：①概念：果胶酶是一个多酶复合体系，是所有能够分解果胶的酶的总称。

②作用：果胶酶能分解果胶，促进植物组织的分解，降低细胞内容物的黏度。

③应用：广泛应用于饲料、食品、纺织、造纸等行业中。

3．制备果胶酶并观察其作用(1)制备果胶酶上清液(含果胶酶)(2)观察果胶酶对苹果匀浆液的作用制作苹果匀浆液↓设置对照实验↓观察现象并得出结论探讨1：某果汁公司生产的一种蜜枣汁鲜甜爽口、营养丰富，但是在试生产时，由于果汁中有一种果胶，造成果汁产量低且有沉淀，你如何解决这一问题？提示：在果汁生产中加入果胶酶把果胶分解。

探讨2：在提取果胶酶的过程中要注意哪些事项？提示：酶活力的高低受温度、pH、激活剂等多种因素的影响。

提取果胶酶要在低温、偏酸性和用NaCl作激活剂的条件下进行。

一、酶活性的影响因素1．温度酶活力随温度的变化而变化的趋势可用下图表示：(1)温度从t1到t时，随着温度的升高，酶活力逐渐增强。

(2)温度从t到t2时，随着温度的升高，酶活力逐渐降低直到全部丧失。

(3)t3、t4条件下，酶活力相同。

(4)温度为t时酶的活力最高，即t为该酶的最适温度。

第二部分酶的应用梳理知识构建纲要整合重点提升技能突破1 定量探究某实验变量对实验结果的影响的三个步骤第一步：通过设置一系列具有一定梯度的自变量进行实验。

第二步：根据实验结果分析实验自变量的取值范围是否合适(即是否出现最适值)。

①如果出现最适值，说明自变量的范围设置合理。

②如果不出现最适值，说明自变量的范围设置不合理，可将此实验作为预实验，然后根据实验结果重新设置自变量的梯度和范围。

第三步：如果要提高实验的精度，应减小实验自变量的梯度，且梯度差越小，实验结果越精确。

突破体验1.某校生物兴趣小组为探究不同浓度果胶酶对澄清苹果汁出汁率的影响，进行了如下实验。

实验步骤：①制备苹果汁：将苹果洗净，切成小块，用榨汁机打碎成苹果汁匀浆。

加热苹果汁到100 ℃，再冷却至50 ℃左右。

②配制不同浓度的酶液：取5支10 mL的试管，依次编号为2～6号。

分别加入不同量的质量浓度为10 g/mL的果胶酶溶液，再分别加入苹果酸定容至10 mL，获得质量浓度分别为2 g/mL、4 g/mL、6 g/mL、8 g/mL、10 g/mL的果胶酶溶液备用。

③降解苹果汁(如下图)④沉淀：向上述6只烧杯中添加明胶、活性炭等物质搅拌处理，充分混匀后静置，分别过滤。

记录并处理结果：用量筒测量澄清滤液(即苹果汁)的体积，记入表格，并计算出汁率。

请回答下列问题：(1)果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原因是________________________________________________________________________。

(2)步骤①中，苹果汁先加热到100 ℃的目的是________________________________________________________________________。

(3)步骤②中，在2～6号试管中加入10 g/mL果胶酶溶液的量分别是____________________；步骤③中，在1号烧杯中加入1 mL___________________________________________。