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1、专题4酶的研究与应用 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 植物细胞壁以及胞间层的主要组成植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由成分之一，它是由半乳糖醛酸半乳糖醛酸聚合而聚合而成的一种成的一种高分子化合物高分子化合物，不溶于水。，不溶于水。1 1、果胶果胶 在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分解率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分解果胶果胶，瓦解植物细胞的瓦解植物细胞的细胞壁细胞壁及及胞间层
2、胞间层，使榨取果，使榨取果汁更容易，而果胶分解成可溶性的汁更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛半乳糖醛酸酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。，也使得浑浊的果汁变得澄清。果胶酶果胶酶 果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括果胶的一类酶的总称，包括多聚多聚半乳糖醛半乳糖醛酸酶酸酶、果胶分解酶果胶分解酶和和果胶酯酶果胶酯酶等。等。指酶催化一定化学反应的能力。酶活指酶催化一定化学反应的能力。酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化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。酶反的某一化学反应的反应速度来表示。酶反应速度用应速度用单位时
3、间单位时间内内单位体积单位体积中中反应物的反应物的减少量减少量或或生成物的增加量生成物的增加量来表示。来表示。(1)(1)酶的活性酶的活性2 2、酶的活性与影响酶活性的因素酶的活性与影响酶活性的因素(2)(2)影响酶活性的因素影响酶活性的因素 a.a.温度温度b.pHb.pHc.c.酶的抑制剂酶的抑制剂3、实验设计、实验设计()探究温度和探究温度和pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响 探究探究pH对果胶酶活性的影响，只须将温度对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改成梯度改成pH梯度，并选定一个适宜的温度梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的进行水浴加热。反应液中的pH可以通过体可以通
4、过体积分数为积分数为0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液进行的氢氧化钠或盐酸溶液进行调节。调节。提问：在探究温度或提问：在探究温度或pHpH的影响时，是否需要设置的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？需要设置对照实验，不同的温度梯度之间需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的或不同的pHpH梯度之间就可以作为对照，这种对梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。照称为相互对照。视频视频1 1、定义：、定义：（一）加酶洗衣粉（一）加酶洗衣粉含有酶制剂的洗衣粉。含有酶制剂的洗衣粉。2 2、成分：、成分：除含有普通洗衣粉的成分外，还含有
5、多种除含有普通洗衣粉的成分外，还含有多种酶制剂：酶制剂：蛋白酶，脂肪酶，淀粉酶，纤维素蛋白酶，脂肪酶，淀粉酶，纤维素酶，复合酶。酶，复合酶。课题课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果探讨加酶洗衣粉的洗涤效果二、实验设计二、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（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渍的洗涤效果1 1、实验原理、实验原理 蛋白质、脂质、淀粉等多种不溶于水的有机物，蛋白质、脂质、淀粉等多种不溶于水的有机物，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。易溶于水的小分子有机物。
6、2 2、遵循原则、遵循原则 实验变量为洗涤剂，设计时应遵循实验变量为洗涤剂，设计时应遵循单一变量单一变量原则、原则、对照对照性原则有效的控制其他变量，如水的用量、污染物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，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。搅拌及洗涤时间。视频视频3 3、实验操作流程、实验操作流程（1 1）实验准备）实验准备 带有污染物的实验用布的制取：取一定量的污染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。的
7、新布上。称取等量的洗衣粉：用天平准确称取等量普通洗衣称取等量的洗衣粉：用天平准确称取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉。粉和加酶洗衣粉。（2 2）实验过程）实验过程取两只大烧杯并编号，用量筒分别量取两只大烧杯并编号，用量筒分别量500ml500ml蒸馏水蒸馏水放入其中。放入放入其中。放入40400 0C C的水浴锅保温。的水浴锅保温。将制好的污染布和洗衣粉（一组为污染布和普通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。两只烧杯中。用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。一段时间后搅用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。一段
8、时间后搅拌可重复进行。拌可重复进行。过相同的时间后观察洗涤效果。过相同的时间后观察洗涤效果。（3 3）实验结论）实验结论 加酶洗衣粉的效果好加酶洗衣粉的效果好实验原理实验原理 酶的活性受温度的影响，最适温度时酶的活性最大，酶的活性受温度的影响，最适温度时酶的活性最大，去污力最强，高于或低于此温度酶的活性降低，去污力去污力最强，高于或低于此温度酶的活性降低，去污力下降。下降。洗涤效果的判断洗涤效果的判断 可在洗涤后比较污物的残留状况，如：已消失、颜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。色变浅、面积缩小等，最好能进行定量的比较。（二）子课题二：探究加
9、酶洗衣粉使用时的最适温度（二）子课题二：探究加酶洗衣粉使用时的最适温度实验目的：比较不同温度下加酶洗衣粉的洗涤效果实验目的：比较不同温度下加酶洗衣粉的洗涤效果 实验材料：实验材料：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：实验步骤：（1）取）取10cm10cm的白色棉布的白色棉布4块，用滴管各滴加块，用滴管各滴加5滴新鲜鸡血，晾干备用。滴新鲜鸡血，晾干备用。（2）取）取1000mL烧杯烧杯4个，用天平分别称取个，用天平分别称取0.5g加酶洗加酶洗衣粉，依次倒入衣粉，依次倒入4个烧杯中。个烧杯中。（3）将）
10、将5、15、25、35清水各清水各500mL依次倒依次倒入入4个烧杯中，用玻棒搅拌溶化洗衣粉。个烧杯中，用玻棒搅拌溶化洗衣粉。（4）取水浴缸）取水浴缸4个，依次倒入个，依次倒入5000mL 5、15、25、35清水，插入温度计保持恒温。清水，插入温度计保持恒温。（5）将）将4个烧杯分别放到相同水温的水浴缸中，将带鸡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，放到水浴缸中）按相同方式用不同玻棒搅拌棉布，放到水浴缸中 结果分析与评价结果分析与评价（三）子课题三：不同种类的加酶洗衣粉的洗涤（三）子课题三：
11、不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果效果1 1、实验原理、实验原理不同种类的加酶洗衣粉所加的酶不同，而酶不同种类的加酶洗衣粉所加的酶不同，而酶具有专一性，所以对不同污渍洗涤效果不同具有专一性，所以对不同污渍洗涤效果不同2 2、实验步骤、实验步骤取取3030块大小相同的白棉布，分成块大小相同的白棉布，分成6 6组，每组组，每组5 5块，依次编号块，依次编号1a1a、1b1b、1c1c、1d1d、1e1e、2a2a、2b2b6a6a、6b6b、6c6c、6d6d、6e6e。（a a为蛋白酶处理组，为蛋白酶处理组，b b为脂肪酶处理组，为脂肪酶处理组，c c为淀粉为淀粉处理组，处理组，d d为复合酶处理组
12、，为复合酶处理组，e e为普通洗衣粉组为普通洗衣粉组)制取带有污染物的实验用布制取带有污染物的实验用布给第一组白布滴加鸡血，待血渍扩散停止后，记给第一组白布滴加鸡血，待血渍扩散停止后，记录血渍面积录血渍面积按同样的方法给第按同样的方法给第2 26 6组分别滴加牛奶、菜油、组分别滴加牛奶、菜油、番茄汁、墨水、颜料，并记录污渍面积番茄汁、墨水、颜料，并记录污渍面积将上述白棉布分别放入将上述白棉布分别放入3030个已编号的烧杯中，个已编号的烧杯中，各注入各注入500ml500ml蒸馏水，用玻璃棒搅拌使白棉布湿蒸馏水，用玻璃棒搅拌使白棉布湿透透温度控制温度控制烧杯均放入温度为烧杯均放入温度为45 45
13、 的水浴锅的水浴锅洗衣粉洗涤洗衣粉洗涤给给1a1a6a6a号烧杯中加入等量的蛋白酶洗衣粉，号烧杯中加入等量的蛋白酶洗衣粉，给给1b1b6b6b号烧杯中加入等量的脂肪酶洗衣粉，号烧杯中加入等量的脂肪酶洗衣粉，给给1c1c6c6c号烧杯中加入等量的淀粉酶洗衣粉，号烧杯中加入等量的淀粉酶洗衣粉，给给1d1d6d6d号烧杯中加入等量的复合酶洗衣粉，号烧杯中加入等量的复合酶洗衣粉，给给1e1e6e6e号烧杯中加入等量的普通酶洗衣粉，号烧杯中加入等量的普通酶洗衣粉，各烧杯均搅拌洗涤各烧杯均搅拌洗涤1010分钟后，用清水漂洗分钟后，用清水漂洗3 3次，次，晾干晾干（6 6）记录结果：将实验结果记入下表。）记
14、录结果：将实验结果记入下表。3 3、实验结论：、实验结论：编编编编号号号号123456污渍类型污渍类型污渍类型污渍类型鸡血鸡血牛奶牛奶牛奶牛奶菜油菜油菜油菜油番茄汁番茄汁番茄汁番茄汁墨水墨水墨水墨水染料染料染料染料洗涤效果洗涤效果洗涤效果洗涤效果蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶脂肪酶脂肪酶脂肪酶脂肪酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶复合酶复合酶复合酶复合酶普通洗衣粉普通洗衣粉普通洗衣粉普通洗衣粉课堂总结课堂总结加酶洗衣粉的相关知识实验设计1、普通洗衣粉与加酶洗衣粉的洗涤效果比较2、加酶洗衣粉的最佳洗涤温度3、不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果比较课题课题3 酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化2尝试制备固定化酵母细胞，
15、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（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，酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收，造成浪费造成浪费2.固定化酶的反应柱示意图固定化酶的反应柱示意图3.3.固定化酶在生产实践中的优点固定化酶在生产实践中的优点 反应柱能连续使用半年，大大降低了反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果
16、糖的产量和质量。生产成本，提高了果糖的产量和质量。（二）固定化细胞技术（二）固定化细胞技术1.1.将酶或细胞固定化的方法将酶或细胞固定化的方法将酶（或细胞）包埋在将酶（或细胞）包埋在细微网格里细微网格里将酶（或细胞）相将酶（或细胞）相互连接起来互连接起来将酶（或细胞）吸附在将酶（或细胞）吸附在载体表面上载体表面上包埋法包埋法化学结合法化学结合法物理吸附法物理吸附法2.2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别固定化酶和固定化细胞的联系与区别联系：应用相同，都能催化某些反应联系：应用相同，都能催化某些反应区别：区别：1 1）固定化细胞固定的是一系列酶；固定化细胞固定的是一系列酶；2 2）固定化细胞技术
17、操作容易，成本低，固定化细胞技术操作容易，成本低，容易回收；容易回收；3.固定化酶和固定化细胞常用的载体材料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、醋酸纤维素明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等，和聚丙烯酰胺等，其共同的特点是不溶于水的多孔性载体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（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CaCl23、配制海藻酸钠的溶液4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合5、固定化酵母细胞视频视频（二）用固定化酵母细胞发酵（二）用固定化酵母细胞发酵实验操作 1、将固定化的酵
18、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0.51 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（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
19、行操作。类型类型优点优点不足不足直接使直接使用酶用酶催化效率高；低能耗；催化效率高；低能耗；低污染等低污染等。易失活；难回收，成本高；易失活；难回收，成本高；酶混合在产物中可能影响产酶混合在产物中可能影响产品质量。品质量。固定化固定化酶酶既能与反应物接触，既能与反应物接触，又能与反应物分离；又能与反应物分离；可重复利用可重复利用一种酶只能催化一种或一类一种酶只能催化一种或一类反应，而生产中很多产物需反应，而生产中很多产物需一系列酶促反应才能得到。一系列酶促反应才能得到。固定化固定化细胞细胞成本低；操作更容易成本低；操作更容易 大分子物质难以自由通过细大分子物质难以自由通过细胞膜使应用受到某些限制胞膜使应用受到某些限制。思考：直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化细胞催化思考：直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化细胞催化反应，各有哪些优点与不足？反应，各有哪些优点与不足？六、本课题知识小结六、本课题知识小结