酶的研究与应用
课时安排：1课时
课题目标：
1．简述果胶酶的作用；检测果胶酶的活性；
2．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。

3．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
4．说出加酶洗衣粉的洗涤原理、固定化酶和固定化细胞的作用和原理；。

5．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。

课题重点：
1．温度和pH 对果胶酶活性的影响。

2．制备固定化酵母细胞。

3．区别不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物的洗涤效果。

课题难点：
1．果胶酶的最适用量。

2．制备固定化酵母细胞。

3．实验过程中各种变量的控制。

考点点拨：
一、相关知识
（一）基本概念
果胶酶、半乳糖醛酸、多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶；加酶洗衣粉、血渍、奶渍；固定化酶、固定化细胞、酵母细胞的活化。

（二）知识网络
果胶酶在果汁生 基础知识
实验设计
操作提示 结果分析与评价 果胶酶的作用：能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及 胞间层，使榨取果汁便得更容易，而 果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也 使得混浊的果汁变得澄清 酶的活性与影响酶活性的因素：温度、PH 值和酶的 抑制剂 果胶酶的用量
探究温度和PH 对酶活性的影响 探究果胶酶的用量 基础知识：加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制 剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶 加酶洗衣粉作用原理：能将大分子的物质水解为可溶性 的小分子物质，是洗衣粉具有更 好的去污能力
实验设计
操作提示
如何有效地控制变量 考虑实际生活中的具体情况 不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果
探讨加酶洗衣
粉的洗涤效果
酵母细胞的 固定化
（三）疑难解析
1.酶
（1）概念
酶是生物体内细胞产生的具有催化能力有机物。

酶是生物催化剂，脱离生物机体后仍具有活性。

人体是一个复杂的“化工厂”，在这个“化工厂”里同时进行着许多互相协同配合的化学反应。

这些反应不能在高温、高压、剧毒、强腐蚀的条件下进行，只能在体温条件下温和地进行。

这些反应还要求有较高的速率，而且需要随着环境和身体情况的变化而随时自动地进行精密地调节。

如此苛刻的条件是怎样实现的呢？这要靠一类特殊的有机物——酶。

（2）酶的催化作用具有以下特点：
酶是具有生物活性的一类有机物，对于许多有机化学反应和生物体内进行的复杂的反应具有很强的催化作用。

①条件温和、不需加热。

在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起作用。

在30℃～50℃之间酶的活性最强，超过适宜的温度时，酶将逐渐丧失活性。

②具有高度的专一性。

如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应；淀粉酶只对淀粉起催化作用，如同一把钥匙开一把锁那样。

基础知识 实验设计 操作提示 结果分析与评价
固定化酶的应用实例 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， 方法：包埋法、化学结合法和物理 吸附法 制备固定化酵母细胞 1．酵母细胞的活化 2．配制物质的量浓度为0.05mol/L 的CaCL2溶液 3．配制海藻酸钠溶液 4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 5．固定化酵母细胞 用固定化酵母细胞发酵
③具有高效催化作用。

酶催化的化学反应速率，比普通催化剂高107倍～1013倍。

（3）根据催化反应的类型，可以把酶分成六大类：
①氧化还原酶——如细胞色素氧化酶、乳酸脱氢酶、氨基酸氧化酶。

②水解酶——如胃蛋白酶、淀粉酶、蔗糖酶、脂肪酶等。

③转移酶——如转氨酶等。

④裂解酶——如碳酸酐酶等。

⑤异构酶—如磷酸葡萄糖异构酶等。

⑥合成酶——如谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合成酶等。

（4）影响酶作用的因素
影响酶促反应的因素常有底物浓度、pH 值、温度、抑制剂、激活剂等。

其变化规律有以下特点：
①底物浓度对酶促反应的影响：
在酶浓度不变的情况下，底物浓度较低时，反应速度随底物浓度增加而加快，反应速度与底物浓度近乎成正比；在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速度也随之加快，但不显著；当底物浓度很大但达到一定限度时，反应速度就达到一
个最大值，说明酶的催化能力完全发挥，此时即使再增加底
物浓度，反应速率也几乎不再改变，如图所示。

②pH 值对酶促反应影响： 每一种酶只能在一定限度的pH 值范围内才表现活性，超出这个范围酶就会失去活性，其特点如图三所示。

反应速率达到最大值时的pH 值称为这种酶的最适pH 值。

在最适pH 值两侧的曲线基本是对称的，pH 值过高过低会使酶蛋白变性，酶也丧失了催化能力。

③温度对酶促反应的影响：
在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快；但当温度高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而下降，最终，酶因高温变性失去活性，失去了催化能力。

在一定条件下，每一种酶在某一温度时活力最大，这个温度称为这种酶的最适温度。

如图四所示。

另外，与高温不同的是，低温只抑制酶的活性，一旦温度适宜，酶的活性尚可恢复。

④激活剂和抑制剂的影响：有的化合物能增强酶的活性，这种化合物叫做酶的激活剂。

如胰腺分泌的胰蛋白酶，最初是以无活性状态的酶原存在，经过小肠粘膜分泌的肠激酶的激活作用以后，才能转变成胰蛋白酶。

有的化合物能抑制酶的活动，这种化合物叫做酶的抑制剂。

如氰化物可以抑制细胞色素氧化酶等。

2．酶传感器
（1）传感器又叫变送器，是一种能将某一种北侧物理量变成便于传送和处理的另一种物理量的器件或装置。

酶传感器是一种生物传感器。

特是指利用生化反应产生的或消耗的物质的量，通过电化学转换成电信号，进而选择性的测出某种成分的器件。

电化学装置转换成电信号的方式有电化学法和电流法两种。

（2）酶传感器工作原理示意图
反应速度
反
应速度
酶传感器主要由固定化酶膜和变换器组成：固定化酶膜可以选择性地“识别”被检测的物质，并且催化被“识别”出的物质发生化学反应；变换器则把这一催化反应中底物或产物的变量转换成电信号，进而通过仪表显示出来。

用血糖快速测试仪化验血糖，具有灵敏度高和速度快等优点。

酶传感器还可以用于水质监测。

例如，酚是一类对人体有害的化合物，经常通过炼油和炼焦等工厂的废水排放到河流和湖泊中。

根据测定水中酚含量的需要，科学家利用固定化多酚氧化酶研制成多酚氧化酶传感器，这种酶传感器可惭快速测定出水中质量分数仅有2×1O-7的酚。

三考点例析
例1 (广东，3分)研究认为，用固定化酶技术处理污染物足很有前途的。

如将从大肠杆菌得到磷酸二酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与微生物降解相比，其作用不需要适宜的( )
A．温度 B．pH C．水分 D．营养
解析：固定化酶技术是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术，利用了酶的高效性和专一性。

酶与微生物比较来说，它的活性发挥不需要营养。

答案：D
例2 (全国I·4)．将小麦种子分别置于20℃和30℃培养箱中培养4天，依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。

取3支试管甲、乙、丙，分别加入等量的淀粉液，然后按下图加入等量的提取液和蒸馏水，45℃水浴保温5分钟，立即在3支试管中加入等量斐林试剂并煮沸2分钟，摇匀观察试管中的颜色。

结果是A．甲呈蓝色，乙呈砖红色，丙呈无色
B．甲呈无色，乙呈砖红色，丙呈蓝色
C．甲、乙皆呈蓝色，丙呈砖红色
D．甲呈浅砖红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色
解析：20℃和30℃培养条件下相比较，30℃时淀粉酶的活性相对较高，淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖的速率更快，相同条件下产生的麦芽糖更多。

麦芽糖属于还原性糖，与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，麦芽糖越多显色越明显。

斐林试剂本身为蓝色。

答案：D。