2018-2019学年高二苏教版生物选修一课件：3.1 酶的制备和应用

的减少量 或 产物的生成量 来表示。
③单位 a.用“ IU”表示，1 IU为在实验规定的条件下(如温度为25 ℃、最适pH、 最适底物浓度时)，每分钟能将1 μmol底物转化为产物的酶量或每生成 1 μmol 产物所需的酶量。 b.用 kat 表示，1 kat为在最适反应条件下，每秒钟催化1 mol底物转化为 产物所需要的酶量。
拓展应用
1.下列关于果胶酶的说法，正确的是
A.果胶酶可以分解细胞壁的主要成分——纤维素
B.果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物
C.果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称
D.果胶酶的化学本质是RNA
解析
植物细胞壁的主要成分有纤维素和果胶，它们分别被纤维素酶和
果胶酶水解，A错误；
半乳糖醛酸是构成果胶的基本单位，B错误；
用量)越大，酶促反应速率越大，但并不能说明酶的活性越大，因为反
应物浓度(或酶的用量)并不影响酶的活性。
解析 答案
二、果胶酶的制备和作用
基础梳理
1.果胶酶的制备
(1)将50 g新鲜的水果或蔬菜洗净，在 预冷 的研钵内用剪刀迅速剪碎后
研磨，同时加入质量分数为 10%的NaCl溶液 50 mL，制成匀浆液。
(3)果胶酶的作用
①果胶酶能够分解果胶，促进植物组织的分解，降低细胞内容物的 黏度 。
②果胶酶广泛应用于饲料、食品、纺织、造纸等行业中。a.在饲料中添加
果胶酶，可改善饲料 品质 ，提高可利用的能源物质含量，同时促进动物
体内 各种酶的分泌 。
b.在果蔬汁加工中，果胶酶能提高果蔬汁的 出汁率 ，增加饮料 产量 。果胶
②果胶酶的化学本质是蛋白质。
答案
(3)分析下图，回答果胶酶的作用原理。

每种酶都有一定的最适 pH 范围。例如,果胶酶最适 pH 范围为 3~4。过 酸、过碱都会使酶发生不可逆失活。
探究点一
探究点二
探究点三
探究点四
3.酶的激活剂: 有时加入酶的激活剂可以提高酶活力。例如,NaCl 可以提高果胶酶的 活力。 4.酶的抑制剂: 加入酶的抑制剂后可以降低酶活力,甚至使酶失去活力。例如,Fe3+、 Cu2+、Zn2+等重金属离子对果胶酶有抑制作用。
一
二
三
四
五
三、酶制剂
酶制剂的种类很多,用途非常广泛。例如,α 淀粉酶可以迅速水解淀粉 分子链中的 α 1,4 葡萄糖苷键,可用于面包、馒头等食品加工;蛋白酶能把 蛋白质水解成蛋白胨、多肽和氨基酸等,降低蛋白质的分子量,从而提高其 溶解性、乳化性和起泡性,以改善食品的营养价值;纤维素酶适用于水果和 蔬菜的果桨或果渣的处理,与果胶酶和半纤维素酶具有协同作用,能够破坏 植物细胞壁,促进细胞内有效物质的释放,适用于植物提取物的生产;脂肪酶 是能将脂肪水解为脂肪酸、甘油二脂、甘油单酯和甘油的水解酶类,可应 用于面粉加工、酒类酿造、食品增香、饲料添加剂以及洗涤剂等领域。
一
二
三
四
五
一、酶的性质和酶活力
1.酶的性质 酶是两性电解质,能在电场中移动;酶的水溶液具有亲水胶体的性质,不 能通过半透膜;酶分子易受一些物理因素(如高温、紫外线等)和化学因素 (如酸、碱、有机溶剂等)的作用而变性,从而丧失活力。 2.酶活力 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,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 产物的生成量来表示,其国际单位为 IU。 温故知新酶的本质和特性是什么? 提示:酶大多数是蛋白质,少数是 RNA;酶具有高效性、特异性、酶的 催化需要适宜的温度和 pH。

1.3.1 酶的制备和应用
一、酶活力的测定 1.酶活力 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，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________ 生成量来 表示，其单位为 IU。
2.洗涤剂中常用酶制剂的种类及洗涤原理和实例 种类 蛋白 酶 洗涤原理 可将蛋白质水解 为可溶性的 多肽 ________ 把脂肪水解为较 甘油 易溶解的 ______ 脂肪酸 和游离的 _________ 洗涤实例 可除去血渍、 奶渍及各种食 品类的 蛋白质 ________污垢 可除去食品的 油渍、人体皮 脂、口红等污 垢
(3)经果胶酶处理的果汁比较稳定，不易发生混浊，
在制备浓缩果汁时，果胶酶的作用显得尤为重要。
(4)在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到澄清作用，
还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。
(5)果胶酶可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果 冻。
2.果胶酶在饲料工业中的主要应用 (1)果胶酶与纤维素酶、半纤维素酶等配合，可
(2)作用 细胞间质 细胞壁 在植物细胞或组织间起黏合作用，是植物 ____________和___________的重要成分。
(3)性质
黏稠状 溶于水形成__________ 液体。 2.果胶酶制备
预冷 50 g新鲜水果或蔬菜，在______的研钵内迅速剪碎 质量分数为10%的NaCl 后研磨，同时加入_______________________溶液 5层纱布 50 mL制成匀浆液，漏斗中放置滤纸或__________ 过滤收集滤液，以4000 r/min的离心速率离心滤液15 min收集上清液，用0.1 mol/L冰醋酸调pH至3～4， 在0～4 ℃下保存备用。

示例一 酶活力及其影响因素
【例1】 下面三图是兴趣小组对果胶酶性质的进一步研究结 果，据图分析温度、pH和Ca2＋浓度等与酶活力的关系。
(1)从上图可以看出，对酶活力影响最小的是________。 (2)这三个图的共同点是______________________________ ________________________________________________。 (3)若探究温度对酶活力的影响，则在该实验中，实验组 和对照组的pH及Ca2＋浓度是否需要进行调节？ ________。若需要调节，则pH及Ca2＋浓度分别调节到 ________和________。其原因是______________________ ________________________________________________。
第一节 酶的制备和应用
具体内容标准： 1．研究酶的存在和简单制作方法。 2．尝试利用酶活力测定的一般原理和方法。 3．探讨酶在食品制造和洗涤等方面的应用。
活动建议： 1．探究利用苹果匀浆制成果汁的最佳条件，检测果胶酶
的活性，观察果胶酶对果汁形成的作用。收集果胶酶 其它方面利用的资料。 2．研究并试验将有油渍、汗渍、血渍的衣物洗净的办 法，尝试应用脂肪酶、蛋白酶的洗涤效果。通过实验 找出在什么条件下使用加酶洗衣粉效果最好。
(2)影响因素 温度、pH、激活剂等多种因素 ①温度：酶活力随温度的变化而变化的趋
势可用图示表示： a．温度从t1到t时，随着温度的升高，酶活力逐渐增强。 b．温度从t到t2时，随着温度的升高，酶活力逐渐降低。 c．温度高于t2时，酶活力全部丧失。 d．t3、t4条件下，酶活力相同。 e．t为最适温度，即在该温度时，酶的活力最强。

探究点一 探究点二 探究点三
2.结果分析与评价 (1)凝胶珠的颜色和形状: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)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。
提示:固定化酵母细胞包埋在海藻酸钠内,不容易与葡萄接触。可用葡 萄糖溶液代替鲜葡萄,将固定化酵母细胞加到葡萄糖溶液中发酵,葡萄糖容 易透过海藻酸钠进入到凝胶珠内部。
探究点一 探究点二 探究点三
●名师精讲●
1.实验流程的几点提醒 (1)选用的干酵母要具有较强的活性,而且物种单一。 (2)酵母菌细胞活化时体积会变大,因此活化前应选择体积足够大的容器, 防止酵母菌细胞的活化液溢出。 (3)海藻酸钠溶液的配制是固定化细胞的关键,因为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菌细胞的数 量少,也会影响实验结果。 (4)溶化海藻酸钠时要用小火或间断加热,避免海藻酸钠发生焦糊。 (5)将溶化后的聚乙烯醇—海藻酸钠溶液先冷却至 45 ℃,再与预热至 35 ℃ 的酵母菌培养液混合,避免高温杀死酵母菌细胞。要混合均匀,不要进入气泡。 (6)固定化酵母菌细胞时,应将酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸钠胶液用注射 器以恒定速度缓慢滴入饱和硼酸—氯化钙溶液中,而不是注射,以免影响凝胶 珠的形成。 (7)细胞的固定要在严格的无菌条件下进行,如定容时要用蒸馏水,冲洗凝 胶珠要用无菌水。
固定化细胞 一系列酶 明胶、琼脂糖、海藻酸 钠、醋酸纤维素、聚丙烯 酰胺 包埋法

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SJ· 生物 选修1
教 学 目 标 分 析
生物技术实践
课 堂 互 动 探 究
固定化细胞技术
1.最广泛的细胞固定化方法
凝胶包埋法 是应用最广泛的细胞固定化方法，适用于
教 学 方 案 设 计
各种 微生物 、动物 和 植物 细胞的固定化。所使用的载体 主要有 琼脂 、 2．优点 (1) 无须进行酶的 分离 和 纯化 ，减少了酶的 活力 损
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
1．可利用实例分析固定化酶和固定化细胞技术。 2 ．可利用多媒体方法展示、酵母菌细胞固定化技术 的操作流程。
菜 单 课 时 作 业
SJ· 生物 选修1
教 学 目 标 分 析
生物技术实践
课 堂 互 动 探 究
●新课导入建议 可利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例引入本课。
更高 。 原始状态 ，酶的稳
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
SJ· 生物 选修1
教 学 目 标 分 析
生物技术实践
课 堂 互 动 探 究
3．缺点 (1) 固定化细胞只能用于生产
细胞外酶
和其他能够
当 堂 双 基 达 标
教 学 方 案 设 计
分泌到细胞外的产物。 (2)由于 载体 的影响，使营养物质和产物的扩散受到一 定的限制。 (3)在 好氧性 发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键
课 前 自 主 导 学
(3)包埋法是将酶包埋在能 固化 的载体中。
课 时 作 业
菜
单
SJ· 生物 选修1
教 学 目 标 分 析
生物技术实践
课 堂 互 动 探 究
1．对固定酶的作用影响最小的固定方法是哪一种？

【解析】 (1)绿球藻为单细胞生物，可用包埋法固定化，实验中海藻酸钠的 作用是包埋绿球藻。配制好的海藻酸钠溶液需要滴入CaCl2溶液中，与CaCl2反应 形成凝胶球，刚形成的凝胶球应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，有利于形成稳定的 结构。(2)将固定好的凝胶球用绿球藻的培养液(生理盐水)清洗2～3次，能够洗去 凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻的活性。如果包埋绿球藻用的 海藻酸钠浓度过低，或形成的凝胶球孔径过大，在培养过程中会有绿球藻从包埋 材料中漏出来，使溶液呈绿色。
[思维升华]
1．制备固定化酵母菌细胞的操作流程
准备各种实验药品和器具 ↓
制备麦芽汁 ↓
活化酵母菌细胞 ↓
制备固定化细胞 ↓
浸泡凝胶珠，用蒸馏水洗涤 ↓
发酵麦芽汁
2．酵母菌细胞的固定化实验需要注意的事项 (1)选用的干酵母要具有较强的活性，而且物种单一。 (2)酵母菌细胞活化时体积会变大，因此活化前应选择体积足够大的容器，防 止酵母菌细胞的活化液溢出。 (3)固定化酵母菌细胞时，应将海藻酸钠与酵母菌细胞的混合液用注射器缓慢 滴加到 0.05 mol/L 的氯化钙溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。 (4)可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，作为对照。
1．固定化细胞常用包埋法固定化，原因是( ) A．包埋法固定化操作最简便 B．包埋法对酶活性的影响最小 C．包埋法固定化具有普遍性 D．细胞体积大，难以被吸附或结合 【解析】 因为细胞体积大，而酶分子很小，体积大的细胞难以被吸附或结 合，但不易从包埋的材料中漏出，所以常用包埋法进行固定。 【答案】 D
(2)化学结合法是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联，在酶和多功能试 剂之间形成 共价键 ，从而得到三维的交联网架结构。

1．能用加蛋白酶的洗衣粉洗涤丝织物吗？为什么？
提示：不能。丝织物的主要成分是蛋白质，蛋白酶可将其 水解，降低丝织物的光滑度和强度。
2．在任何条件下，使用加酶洗衣粉总比普通洗衣粉效果好 吗？为什么？
提示：不是。酶活力易受温度、pH、抑制剂等的影响，在适 宜的条件下，加酶洗衣粉的去污效果可能好于普通洗衣粉，若条 件不适宜，如温度过高会使酶丧失活性，温度过低也会大大降低 加酶洗衣粉的洗涤效果。
理解·教材新知
知识点一 知识点二 命题点一 命题点二 课堂回扣练习 课下综合检测
第 三 章
第 一 节
把握·命题热点
把握·命题热点
第一节
酶的制备和应用
1．酶活力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成 量来表示。 2．果胶在植物的细胞或组织间起黏合作用，其分 解将会引起细胞之间的离散。 3．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。 4．影响酶活力的因素有温度、pH、激活剂等。 5． 加酶洗衣粉中常用的酶制剂有蛋白酶、 脂肪酶、剂可以 点 分开污垢
碱性蛋 可将蛋白质水解为可溶性的 白酶 脂肪酶
多肽 _____
把脂肪水解为较易溶解的
甘油 和游离的 脂肪酸 _____
种类
洗涤原理
洗涤实例
淀粉 能使淀粉水解为可溶性的 麦芽糖 、糊 面条、土豆泥、 酶 纤维 素酶 精等 粥等
使纤维的结构变得 蓬松 ，从而使渗入 去除棉纺织品 纤维深处的尘土和污垢能够与 洗涤剂 表面的浮毛，平 充分接触，达到更好的去污效果 整织物表面
①单一加酶洗衣粉： 加入 ①根据含磷量分为无磷洗衣粉和 种类 一种酶制剂； 多种酶制剂 ②复合加酶洗衣粉： 加入 ②根据洗涤效果分为普通洗衣粉