资源简介

专题4
酶的研究与应用
课题3
酵母细胞的固定化
庖丁巧解牛
知识 巧学
一、固定化酶的应用实例
1.高果糖浆的生产?
葡萄糖异构酶：能催化葡萄糖转化为果糖。
误区警示
并不是所有的葡萄糖经异构化后都转化成果糖。这是因为葡萄糖异构酶催化效率最高时（温度为60～70
℃），葡萄糖转化成果糖的比例也只有53.5%～56.5%，并且要使这一催化反应达到平衡，需要很长的时间，因此生产上葡萄糖转化为果糖的比率实际上只有42%～45%,其余的是葡萄糖，也就是说，这样的产品实际上是葡萄糖与果糖的混合物，叫做果葡糖浆。
直接使用酶生产的优点是：稳定性好，可以持续发挥作用。不足是：葡萄糖异构酶溶解于葡萄糖溶液后，无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。
2.通过使用固定化酶技术，能将酶固定在颗粒状的载体上，催化反应完毕后能回收，从而大大降低了生产成本。
知识拓展
果葡糖浆简称HFCS，是一种新发展的淀粉糖品，因为糖分组成主要是果糖和葡萄糖，故称为果葡糖浆。工业上生产这种糖浆是用淀粉，经糖化生成葡萄糖，再经葡萄糖异构酶作用于葡萄糖溶液，使一部分葡萄糖发生异构化反应转变成果糖所以叫“异构”糖浆，也有的将42％和55％的糖浆叫做高果糖浆。果葡糖浆的甜度与蔗糖相等，适于各种食品中应用的甜味剂，与甘蔗糖和甜菜糖比较，果葡糖浆具有很多优点，果萄糖浆具有溶解度高，发酵速度快，化学稳定性和热稳定性好、渗透压大、吸潮性和保湿性强等特点。果葡糖浆生产可用任何一种淀粉为原料，在任何地区几乎都有适当的原料生产淀粉，因此生产不受地区限制，淀粉来源充足，不受季节限制。本工艺采用酶法工艺，生产条件温和、设备简单、投资费用较低，并节能。
二、固定化细胞技术
固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法（将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上）和物理吸附法。
一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。
辨析比较
类　型
优　点
不　足
直接使用酶
催化效率高，低耗能、低污染等。
对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。
固定化酶
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。
一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。
固定化细胞
成本低，操作更容易。
固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等。
三、实验操作?
1.制备固定化酵母细胞?
（1）酵母细胞的活化?
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，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。?
（2）配制物质的量浓度为0.05
mol/L的CaCl2溶液。?
CaCl2在这里是作为凝胶化剂，其中Ca2+与海藻酸根离子螯合形成不溶于水的海藻酸钙凝胶。
（3）配制海藻酸钠溶液?
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。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。
要点提示
海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要通过加热促进其溶解，溶解海藻酸钠，最好用小火间断加热的方法。加热太快，海藻酸钠会发生焦煳。
（4）海藻酸钠溶液与酵母细胞混合?
一定要冷却至室温，否则可能将活化的酵母细胞杀死。在已冷却至室温的海藻酸钠溶液，加入已活化的酵母细胞，充分搅拌，混合均匀。?
（5）固定化酵母细胞?
将海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合液转移至注射器中，以恒定速度缓慢将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，液滴会逐渐形成凝胶珠。
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。
方法点拨
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。
2.用固定化酵母细胞发酵
（1）将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2～3次，以去除上面附着的电解质。
（2）将150
mL质量分数为10％的葡萄糖溶液转移到200
mL的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25
℃下发酵24
h。
问题 探究
?
问题1
如何验证实验中用海藻酸钠凝胶固定的酵母细胞（凝胶珠）能发酵产生酒精？
思路:能否产生酒精可以通过重铬酸钾检测，是否是凝胶珠的作用可通过设置对照实验得出结论。?
探究:分别取150
mL质量分数为10％的葡萄糖溶液转移到200
mL的锥形瓶中，标记为A、B，然后向其中分别加入等量含有酵母菌的凝胶珠和不含有酵母菌的凝胶珠，置于25
℃下发酵24
h。最后各取发酵液2
mL，先滴加3
mol/l的H2SO43滴，震荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴，震荡试管，如A中呈现灰绿色，B中不呈现灰绿色，则可证明凝胶珠能发酵产生酒精。
问题2
是否可以利用固定化酵母细胞制作果酒和果醋？?
思路:固定化细胞和细胞本身相比，在功能上没有根本的改变，只是固定化细胞能更好地脱离发酵产物和用于连续生产。?
探究:将酵母细胞和醋酸杆菌吸附到多孔性塑料的表面或包埋在琼脂中，制成的固定化酵母细胞和固定化醋酸菌能够用于酒类和醋的生产，并且可以达到连续生产的目的。
典题 热题
例1下列关于固定化细胞的说法错误的是（　　）?
A.固定化细胞是利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术?
B.酶固定化技术是固定化细胞技术的基础?
C.一般来说，细胞常采用物理吸附法固定?
D.包埋法常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和酰胺等?
解析：一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。
答案：C
辨析比较
细胞个大，而酶分子很小；个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出，所以酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。
例2在制定固定化酵母细胞的实验中，CaCl2溶液的作用是（　　）?
A.用于调节溶液的pH?
B.用于进行离子交换?
C.用于胶体聚沉?
D.用于为酵母菌提供Ca2+
解析：海藻酸钠胶体在CaCl2溶液，发生聚沉形成凝胶珠，其作用机理是由于盐离子的电荷与胶体微粒相互吸引，形成更大的胶体颗粒，类似于人体红细胞与抗凝集素之间的凝集反应。
答案：C专题4
酶的研究与应用
课题2
探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
庖丁巧解牛
知识 巧学

一、加酶洗衣粉
1.定义：是指含有酶制剂的洗衣粉。常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。
要点提示
添加在洗衣粉中的几种酶的作用：?
（1）蛋白质多肽氨基酸；（2）脂肪甘油+脂肪酸；（3）淀粉麦芽糖；（4）纤维素葡萄糖
2.普通洗衣粉的化学成分：普通洗衣粉中通常包含有表面活性剂、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。
3.影响酶活性的因素?
酶的活性受温度、酸碱度和表面活性剂的影响。科学家通过基因工程生产出了能够耐酸、耐碱、能忍受表面活性剂和较高温度的酶，并且通过特殊的化学物质将酶层层包裹，与洗衣粉的其他成分隔离。这些隔离层遇到水后，就会很快溶解，包裹在其中的酶就能迅速发挥催化作用了。?
二、实验设计?
1.子课题一：探究不同温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响?
（1）实验材料：添加了复合酶的洗衣粉，大小相同的白棉布4块（在上面分别滴加4滴同种的植物油，放置至干燥）。?
水温、水质及水量：水温的温度梯度为5
℃、15
℃、25
℃和35
℃（其中5
℃可以通过冰箱冷藏室来控制，其他温度可以通过水浴控制）；水质为自来水；水量为500
mL。?
（2）实验仪器：1
000
mL的烧杯、玻璃棒等。?
（3）方法步骤：?
①取大小相同的白棉布4块，在上面分别滴加4滴同种的植物油，放置至干燥。?
②取大小相同的大烧杯4只，标号为1、2、3、4，分别加入等量的自来水，分别处理水温为5
℃、15
℃、25
℃和35
℃，加入等量的同种加酶洗衣粉和准备好的白面布，浸泡相同时间。?
③用玻璃棒以同样的速度、力量搅拌相同的时间。?
④取出白面布，观察记录油渍的残留情况。
要点提示
实验中可以用滴管控制污物的量，待污物干燥后再进行实验；布料应放在洗衣粉溶液中浸泡相同的时间；采用玻璃棒或筷子搅拌的方式模拟洗衣过程；模拟搅拌的时间、次数和力量应基本相同。
2.子课题二：不同种类的加酶洗衣粉对同一污渍或不同污渍的洗涤效果的比较?
比较子课题一与子课题二：在子课题一中，水温是变量，其他因素在实验中保持不变；而在子课题二中，水温则应保持不变。在实施子课题二时，通常应采用当地的常温，如果是冬季水温过低，就应采用水浴的方法，使温度达到25～35
℃。
误区警示
探讨含有蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果时，不能用丝绸、毛料等作为洗涤材料，因为其主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣物。
市场中的洗衣粉有多种类型，应选择不同种类的加酶洗衣粉和普通洗衣粉。污物的选择也应该多样化，只有这样才具有实践指导意义。此外，也可以针对污渍相同、布料（如化纤或棉布）的不同情况，探究不同种类洗衣粉的洗涤效果。
疑点突破
使用加酶洗衣粉时必须注意：（1）碱性蛋白酶能使蛋白质水解，因此，蛋白质类纤维（羊毛、蚕丝等）织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤，以免使纤维受到破坏；（2）使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度。碱性蛋白酶在35～50
℃时活性最强，在低温下或70
℃以上就会失效；（3）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；（4）加酶洗衣粉不宜与三聚磷酸盐共存，否则酶的活性将会丧失；（5）添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质，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。
问题 探究
问题1
加酶洗衣粉中的洗涤效果为什么比普通洗衣粉强？?
思路:加酶洗衣粉中一般添加了蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等。酶是一种专一性的生物催化剂，能有效去除各种污渍。?
探究:蛋白酶可以催化水解肉、蛋和奶渍，淀粉酶可以催化水解酱、粥等污渍，脂肪酶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，纤维素酶可使织物增艳（新）、去除颗粒性污垢。
问题2
加酶洗衣粉的酶制剂中应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。为什么强调“碱性”二字？?
思路:酸碱度会影响酶的活性。而一般洗衣粉配方中都含有碱剂，为解决这一矛盾，必须选择使用耐碱能力较强的酶制剂。?
探究:在适当的碱度下，纤维和污垢可被最大限度地离子化，更易于污垢的水解和分散。一般洗衣粉配方中都含有纯碱和硅酸钠，其中硅酸钠还具有使污垢颗粒悬浮、防止再沉积的作用。加酶洗衣粉中的酶制剂的活性受洗涤环境中pH的影响，为了最大限度的发挥催化作用，应使用耐碱能力较强的酶制剂，如碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
典题 热题
例1下列不属于加酶洗衣粉常用的酶制剂的是（　　）?
A.蛋白酶
B.脂肪酶
C.核酸酶
D.纤维素酶?
解析：加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。应用最广泛、效果最明显的：碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。?
答案：C
辨析比较
普通洗衣粉
加酶洗衣粉
相同点
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。
不同点
酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易溶于水，从而与纤维分开。
例2下列关于加酶洗衣粉的叙述正确的是（　　）?
①加酶洗衣粉能将衣服上的蛋白质、脂肪等水解成溶于水的小分子物质　②加酶洗衣粉最常用的酶制剂是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶　③使用加酶洗衣粉时一般先用开水浸开，然后调至适宜温度　④使用加酶洗衣粉可减少对环境的污染　⑤加酶洗衣粉的酶用特殊化学物质将酶层层包裹，遇水后溶解　⑥实际生活中，用加酶洗衣粉的水温在25～35
℃之间较适宜　⑦温度过高或过低均不宜用加酶洗衣粉　⑧使用加酶洗衣粉时应注意衣服的承受能力?
A.①②③④⑤⑥⑦⑧
B.①②④⑤⑥⑦⑧?
C.①②③④⑤⑥⑦
D.①②③④⑤⑦⑧?
解析：加酶洗衣粉所含的碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子肽；所含有的碱性脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使污迹容易脱落。普通洗衣粉含磷，含磷污水排放可造成水体污染。加酶洗衣粉使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，加酶洗衣粉中的酶制剂及其分解产物能够被微生物分解，减少对环境污染。为了保护酶的活性，加酶洗衣粉的酶用特殊化学物质将酶层层包裹，遇水后才溶解，这样酶不跟洗涤剂直接接触，它才能在洗衣粉中保持稳定，存放两、三年，酶都有活性。考虑洗涤成本，用加酶洗衣粉的水温在25～35
℃之间。温度过高或过低，酶的活性降低，温度过高时甚至失活。使用加酶洗衣粉时应注意衣服的承受能力，如毛料和丝织品不宜用含蛋白酶的洗衣粉，因为毛料和丝织品主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣服。?
答案：B
例3使用加酶洗衣粉的好处，不正确的是（　　）?
A.有效去除衣服上的油渍、汗渍或血渍?
B.使用加酶洗衣粉可减少对环境的污染?
C.各种加酶洗衣粉的酶制剂对人体皮肤都没有伤害作用?
D.水温过低时不宜使用加酶洗衣粉?
解析：加酶洗衣粉可有效去除衣服上的油渍、汗渍或血渍，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，减少对环境的污染，碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质。?
答案：C
误区警示
水温过低时，使酶的活性受到抑制，但酶不会失活，温度过高、pH过高、pH过低，都会使酶失活。专题4
酶的研究与应用
课题1
果胶酶在果汁生产中的作用
庖丁巧解牛
知识 巧学

一、果胶酶的作用
果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。果胶酶是能催化果胶分解，从而提高水果的出汁率并使果汁变得澄清的一类酶的总称。包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。?
在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使浑浊的果汁变得澄清。
二、酶的活性与影响酶活性的因素
1.酶的活性：是指酶催化一定化学反应的能力。
2.酶反应速度：
在科学研究与工业生产中，酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。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反应速度来表示。
3.温度、pH和酶的抑制剂等条件会影响果胶酶的活性。??
三、果胶酶的用量?
生产果汁时，为了使果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好酶的用量。??
四、实验设计
1.探究温度和pH对果胶酶活性的影响
（1）实验思路?
①在一恒定温度下通过设置pH梯度来确定酶催化反应的最适pH，在一恒定pH下通过设置温度梯度来确定酶催化反应的最适温度；?
②注意遵循单一变量对照原则。
方法点拨
在探究温度或pH的影响时，需要设置对照，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。
（2）实验方案?
难点剖析
（1）当探究温度对果胶酶活性的影响时，自变量是温度，因变量是滤出的苹果汁的体积大小。因为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，所以苹果汁的体积大小反应了果胶酶催化分解果胶的能力。在不同的温度下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。?
（2）各实验组除自变量——温度不同外，应控制好果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等无关变量不变，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。
②动手实验：制备水果泥配制果胶酶水果泥与果胶酶分别水浴保温将水果泥与果胶酶混合保温过滤出果汁记录果汁量改变不同的温度后重复上面的实验（也可以同时进行不同温度的实验）?
③记录实验数据
温度/℃
10
20
30
40
50
60
果汁量/
mL
④得出结论
方法点拨
探究pH对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改成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。
2.探究果胶酶的用量?
如果随着酶的用量增加，过滤到的果汁体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的用量增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁体积不再改变，说明酶的用量已经足够，那么，这个值就是酶的最适用量。
疑点突破
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。需要注意的是，反应液的pH必须相同，否则将影响实验结果的准确性。
问题 探究
?
问题1
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？
思路:实验中要遵循单一变量对照原则。未知的、需要研究的事物，称为实验组，相关变量即为实验变量。?
探究:当探究温度对果胶酶活性的影响时，温度是变量，应控制果泥量、果胶酶浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件不变。只有这样才能保证探究清楚温度对果胶酶活性的影响。
问题2
为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？?
思路:温度对酶活性是有影响的。若苹果泥和果胶酶的温度不同，混合后会影响混合物的温度，从而干扰实验结果。?
探究:在混合苹果泥和果胶酶之前，一定要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，只有这样才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，从而影响实验结果。
典题 热题
例1下列关于果胶酶的叙述正确的是（　　）?
①具有分泌功能的细胞产生的　②凡是活细胞都能产生果胶酶　③果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸　④植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶　⑤果胶酶特指分解果胶的一种酶　⑥纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁　⑦组成果胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸?
A.①②⑤　　　　
B.②③⑦　　　　
C.③④⑥　　　　
D.③④⑤?
解析：所有活细胞都能产生酶，但不同细胞产生的酶不一定相同，产生果胶酶的生物有植物、霉菌、酵母菌和细菌等，所以①②不正确。果胶酶的作用是将果胶分解成半乳糖醛酸；植物细胞壁有纤维素和果胶组成，可用果胶酶去除植物细胞壁。所以③④⑥正确。果胶酶的成分是蛋白质，其组成单位只能是氨基酸，所以⑦不正确。果胶酶特指分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等，所以⑤不正确。?
答案：C
例2探究果胶酶用量的实验中，不正确的是（　　）?
A.实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液?
B.底物浓度一定时，酶用量越大，滤出果汁越多?
C.本实验应控制在适宜温度和pH条件下?
D.反应液的pH必须相同
解析：底物浓度一定时，酶用量有一最适值，超过最适值，即使增加酶的用量，生成物也不会再增加。?
答案：B
例3下列A、B、C图依次表示果胶酶浓度一定时，果胶酶的反应速度与浓度、温度、pH之间的关系，据图回答：?
（1）图A中，反应物达到某一浓度时，反应速度不再上升的原因___________________
_______________________________。?
（2）图B中，b点所对应的温度称__________。如果你根据实验数据转换成的曲线图无法判断果胶酶的最适温度，你将如何改进？______________________________。
（3）图B中，曲线ab段表明____________________，bc段表明____________________。
（4）将装有果胶酶与反应物的甲、乙两试管分别放入12
℃和90
℃
水浴锅中，20分钟取出转入40
℃的水浴锅保温，两试管内的反应：甲____________________,乙____________________，原因是____________________。?
（5）图C表示了果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时，
果胶酶催化反应的速率随pH变化的曲线，实验时可根据__________来判定果胶酶的最适pH。?
解析：酶是生物体内具有催化能力的蛋白质，其催化效率，在酶浓度一定的条件下，受反应物浓度、温度、pH
的影响。酶的催化作用又有高效性。?
答案：（1）酶虽然有高效性，但催化能力也有一定限度，当所有酶都发挥了最高效能后，反应物浓度再增加，反应速度也不会增加了　（2）最适温度　应据适宜温度范围确定间隔近的温度梯度，重新实验　（3）温度升高，酶活性升高温度降低，酶活性降低?（4）反应速度增加　无催化反应　由于甲试管温度较低，所以酶活性较低，反应速度很慢，当转入40
℃（酶反应适宜温度）的水浴锅中加热时其反应速度迅速增加。乙试管在90
℃高温下，酶结构被破坏，酶变性失活，当转入40
℃的水浴锅中保温时，酶活性也不再恢复。故无催化反应　（5）果汁的量
误区警示
温度过高、pH过高、pH过低，都会使酶失活，而温度过低，酶的活性降低，而不会失活。课题2　探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
一览众山小
三维目标
1.说出加酶洗衣粉的洗涤原理；探讨温度对加酶洗衣粉洗涤的影响；探讨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区别。?
2.设计实验方案，观察记录实验现象，得出结论。?
3.在实验过程中，注意控制各种变量，认真体验实验过程，提高实验技能。
学法指导
大家在学习本课题时，首先要回顾初中和高中生物课已经学习过的有关消化酶作用的知识，以加深对加酶洗衣粉中酶作用的理解。?
本课题主要探究“不同温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响”“不同种类的加酶洗衣粉对同一污渍或不同污渍的洗涤效果的比较”。探究时，要注意联系生活实际，并将探究结果用于指导日常生活中衣物的洗涤。在学习过程中，不要只注重基本原理，而忽视了本课题在现实生活中的作用。
诱学导入
材料：一般洗衣粉不易清除衣物上的血渍或奶渍，但加酶洗衣粉可以。一般加酶洗衣粉包装袋上印有以下说明：?
成分：略?
用法：洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内数小时；使用温水效果最佳；切勿用60
℃以上的水。?
注意：切勿用于丝质及羊毛衣料；用后彻底清洗双手。?
问题：（1）该洗衣粉较易清除衣物上的血渍或奶渍，该洗衣粉加入的是什么酶？请说明理由。?
（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？如何缩短衣物浸泡时间？
（3）为什么袋上的用法指明切勿用60
℃以上的水中使用该洗衣粉？?
（4）试解释为什么此洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料。?
（5）试解释为什么用后须彻底清洗双手。?
导入：结合生活经验和已学知识，通过本课题的探讨，从酶的专一性、加酶洗衣粉的使用要求如水温、布料等角度思考、回答上述问题。专题4
酶的研究与应用
课题2
探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
教材习题点拨
（一）旁栏思考题
1．查阅资料，看看普通洗衣粉中包含哪些化学成分？
提示：普通洗衣粉中通常包含有：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。
2．在本课题中你打算使用什么方法和标准判断洗涤效果？
提示：可在洗涤后比较污物的残留状况，如：已消失、颜色变浅、面积缩小等，最好能进行定量的比较。
（二）练习
1．答：列表比较如下。
普通洗衣粉
加酶洗衣粉
相同点
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
不同点
酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易溶于水，从而与纤维分开
2．答：不合适。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣物。专题4
酶的研究与应用
课题1
果胶酶在果汁生产中的作用
教材习题点拨
（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映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。课题3　酵母细胞的固定化
一览众山小
三维目标
1.知道从酶到国定化酶，再到固定化细胞的探索发展过程，以生产中遇到的实际问题为突破口，正确理解固定化技术带来的巨大效益。?
2.能够准确说出常用的固定化技术及其适用范围，明确固定化技术的应用原理，知道固定化酵母细胞的基本步骤、观察实验中的现象。在实践中培养良好的科研习惯，体验科学的创新性和严谨性。?
3.通过动手实践，规范实验操作，分析实验的成功与不足，体验合作交流的愉悦。
学法指导
学习本课题之前，首先要回顾有关酶的本质、作用，酶的高效性、专一性、需要适宜的温度和pH等特性，以及探究酶的最适宜条件的实验方法等。?
固定化技术的提出是要解决传统工业用酶过程中出现的不足等问题的，要结合具体的固定化操作分析该技术能解决哪些问题，明确载体是如何将酶或细胞固定的，运用比较的方法了解常用的固定化方法。在实验操作过程中，要注意防止各种理化因素导致酶活性降低。
诱学导入
材料：固定化酶的应用?
（1）采用固定化酶技术生产L－氨基酸。1969年日本利用固定化氨基酸酶，由乙酸?化－DL－氨基酸连续生产L－氨基酸获得成功，是世界上固定化酶大规模应用的首例。1974年以来，已能将米曲霉的氨基酸化酶固定在DEAE－Sephadex上生产出L－蛋氨酸、L－苯丙氨酸等。工业成本降低约40％，产品广泛应用于食品、医疗、农业等等。?
（2）采用固定化酶生产高果糖浆。用α－淀粉酶将玉米粉水解生成寡糖，再用葡萄糖淀粉酶处理产生95％～97％葡萄糖。由于葡萄糖的甜度比蔗糖低得多，所以利用葡萄糖异构酶将葡萄糖异构化转变成果糖，就可以解决这一问题。现通过α－淀粉酶、糖化酶和固定化葡萄糖异构酶，将玉米粉转化成含葡萄糖50％、果糖42％、其他糖8％的反应物，称为高果糖浆或果葡糖浆。它虽然是一种混合物，但甜度与蔗糖相当，比葡萄糖高出许多。因此，在饮料、食品生产中大量应用。现在，一些发达国家高果糖浆的年产量已达几百万吨，高果糖浆在许多饮料的制造中已经逐渐代替了蔗糖。
问题：为什么采用固定化酶技术，能降低国内工业生产氨基酸的成本？怎么固定？?
导入：酶通过分离和提纯之后，应用方便，但浪费大。这对工业化生产来说，成本高，效益低。因此，必须找到能反复应用酶的技术，这就是酶固定化技术。把酶固定在一个载体上，使它不能“跑”，就可以多次应用了。固定的技术大致可以分为三类：一是吸附法，让酶吸附在载体上，使它固定不动；二是化学反应法，通常先把酶分子吸附在载体上，然后通过某种化学反应使酶分子与载体分子结合在一起，达到固定酶的目的；三是包埋法，用半透明膜或者有网眼的凝胶，将酶包裹起来，就好象把球放在网袋内一样。固定好的酶既可在生物化学反应中起作用，又不会跑掉。不论哪种固定酶技术，在酶发挥其特殊的催化作用之后，都很容易洗涤、过滤，然后进行回收，供下次再用。大多数酶经过固定，会变得更加稳定。如果把酶装成管式或柱式加以固定，更加有利于连续化、管道化和自动化生产，可以大大降低生产成本，提高效益。课题1　果胶酶在果汁生产中的作用
三维目标
1.简述果胶酶的作用；说出影响果胶酶活性的因素。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。?
2.设计实验方案，定量研究酶的活性，观察记录实验现象，得出结论。?
3.学会搜集资料的方法，在探究实验的过程中，提高分析问题，联系生活实际解决问题的能力。
学法指导
学习本课题先要复习有关酶的基础知识，充分理解酶的概念、影响酶活性的因素及酶的作用机理。本课题的探究有两个侧重点：一是酶的活性不是通过定性分析而是通过定量分析来进行探究的；二是本课题并不仅仅满足于探究温度和pH对酶活性的影响，还探究了果胶酶的最适用量，对生产实践具有指导意义。在学习过程中，要注意联系生活实际，积极参与探究，主动与同学交流和合作。
诱学导入
材料：水果汁液中含有果胶，用含有果胶的果汁制备的浓缩果汁黏稠，而且稳定性较差。果汁经果胶酶处理后，黏度迅速下降，过滤速度可提高10～20倍，澄清度达93%～98%，澄清倍数在4～21之间。经果胶酶澄清处理后的果汁，无论是直接还是浓缩后用来制成的成品果汁，均具有较好的稳定性。果胶能引起果酒失光、混浊和出现沉淀，在果酒制备过程中使用果胶酶，不仅使酒易于压榨
、澄清和过滤，而且使酒的收率和成品酒的稳定性均提高。含有纤维酶、半纤维酶的粗果胶酶制剂，在适宜条件下，能够作用于果实皮层，使其细胞分离，结构破坏而脱落。果胶酶对桔子脱囊衣、莲籽去内皮、大蒜去内膜，效果均极佳。
问题：果胶酶可用于果汁、果酒的提取、澄清、过滤和果胶分解。果胶酶特指一种酶吗？果胶酶能分解哪些物质？?
导入：果胶酶是一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使浑浊的果汁变得澄清。

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