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2016届高三一轮总复习高中生物选修一课件专题4酶的研究与应用-课题2.ppt_图文

新课标生物· 选修1 生物技术实践
自 主 学 习 · 基 础 知 识

课题 2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

课 时 作 业

合 作 探 究 · 重 难 疑 点

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[学习目标]

1.说出加酶洗衣粉的洗涤原理。 2.探讨影响加 3.掌握实验过程中各种变量

酶洗衣粉洗涤效果的因素。(重点) 的控制原则与方法。(难点)

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一、加酶洗衣粉的去污原理 1.加酶洗衣粉 (1)概念:是指含有 酶制剂 的洗衣粉。 (2)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 。

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2.酶制剂 (1)应用最广泛、效果最明显的酶制剂:碱性蛋白酶和 碱性

脂肪酶 。
酶制剂 (2)作用原理:大分子物质 ――→ 小分子物质。 蛋白酶 如:蛋白质 ――→ 氨基酸 或小分子肽。 (3)影响因素:温度、酸碱度和表面活性剂。 (4)生产方法:通过 基因工程 生产出能够耐酸、耐碱、忍受 表面活性剂和较高温度的酶。
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3.与环境的关系 降低了表面活性剂 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。
4.普通洗衣粉 普通洗衣粉中含有磷。含磷污水的排放可能导致 微生物 和 藻类 的大量繁殖,造成水体的污染。

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1.为什么用含碱性蛋白酶的洗衣粉较容易将血渍、奶渍洗 涤掉?
【提示】 血渍、奶渍的主要成分是蛋白质。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,使污迹容易从衣物上脱落。
2.酶能直接添加到洗衣粉中吗?为什么?

【提示】 不能。洗衣粉中的表面活性剂等物质会降低酶的 活性。
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二、实验设计 1.遵循原则 单一变量原则和 对照 原则。

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2.探究问题 (1)普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍洗涤效果的区别 ①单一变量: 洗衣粉类型 。

? ?普通洗衣粉+污渍物 ②对照实验? 加酶洗衣粉 ? +污渍物 ?

(2)加酶洗衣粉的最适温度 ①单一变量: 温度 。 ②对照实验:不同实验组之间形成相互对照。

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(3)不同类型的加酶洗衣粉的洗涤效果 ①单一变量:加酶洗衣粉的种类。 ②无关变量:污渍的种类、程度等。

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3.使用什么标准衡量洗涤效果?

【提示】 在洗涤后,比较污物的残留状况,如已消失、颜 色变浅、面积减小等,最好能进行定量分析。
4.哪些因素会影响加酶洗衣粉的洗涤效果?

【提示】 水温,水量,水质,洗衣粉的种类与用量,衣物 的质地、大小,浸泡时间和洗涤的时间等。

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1.加酶洗衣粉的洗涤效果总是好于普通洗衣粉。(×) 【提示】 加酶洗衣粉需要一定的作用条件。

2.探究含蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果时可用丝绸作实验材 料。(×) 【提示】 不能用丝绸。因为丝绸的成分为蛋白质,含蛋白 酶的洗衣粉会损坏衣物。
3.为了提高去污效果,加酶洗衣粉应用开水溶解。(×) 【提示】
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温度过高会使酶失活。
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4.对于不同的污渍,应选择不同的洗衣粉。(√) 5. 加酶洗衣粉效果最明显的酶制剂是碱性蛋白酶和淀粉酶。 (× )

【提示】 酶。

效果最明显的酶制剂是碱性蛋白酶和碱性脂肪

6.温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶的活性。(√)

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预习完成后,请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中 问题 1 问题 2 问题 3 问题 4

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学生分组探究一

加酶洗衣粉的去污原理及影响因素

第 1 步 探究——问题引入,诱思导学 情景材料:某工厂生产了一种加酶洗衣粉,其包装袋上印有 如下部分说明: 成分:含碱性蛋白酶等 用法:洗涤前先将衣物浸于含洗衣粉的水内数小时。使用温 水效果更佳切勿用 70 ℃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。
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1.加酶洗衣粉包装袋上为什么印有“洗涤前先将衣物浸于 加有适量洗衣粉的水内数小时, 用温水浸泡效果更佳, 切勿用 70 ℃以上的水”? 【提示】 加酶洗衣粉中起关键作用的是酶。用温水浸泡一 段时间,可以使酶与污渍充分接触,并将污渍分解,易于清洗。 如果温度高于 70 ℃,酶会变性失活,失去效果。

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2.添加蛋白酶的洗衣粉不能洗涤毛丝织物,而添加纤维素 酶的洗衣粉为何能洗涤棉麻织物?
【提示】 因为碱性蛋白酶能水解蛋白质,使羊毛、蚕丝等 的结构受到破坏。 而纤维素酶可以去除棉麻织品表面的浮毛以及 表面附着的沉积性顽渍,同时可以使纤维的结构变得蓬松,能达 到更好的去污效果。

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第 2 步 提炼——要点归纳,整合提升 1.常用酶制剂的种类及洗涤原理和实例
种类 蛋白酶 脂肪酶 洗涤原理 洗涤实例 将蛋白质分解为易溶解或分散 血渍、奶渍及各种食 于洗涤液中的多肽或氨基酸 品类蛋白质污垢 把脂肪水解为较易溶解的甘油 食品的油渍、人体皮 和脂肪酸 脂、口红

使淀粉分解为可溶性的麦芽糖、来自面条、巧克力等 淀粉酶 葡萄糖等 污垢

使纤维的结构变得蓬松,从而 洗涤含棉织物,可使 纤维素 使渗入到纤维深处的尘土和污 其增白、增艳、柔软, 酶 垢能够与洗衣粉充分接触,达 去除颗粒污垢 到更好的去污效果
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2.种类 (1)单一加酶洗衣粉:只加入一种酶制剂的洗衣粉。 (2)复合加酶洗衣粉:加入了多种酶制剂的洗衣粉。 3.影响洗涤效果的因素 酶制剂的种类、污物的类型、水温、水量、水质、衣物的 质地、洗衣粉的用量、浸泡时间、洗剂时间等。

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4.加酶洗衣粉与普通洗衣粉的比较

加酶洗衣粉

普通洗衣粉

不同点

普通洗衣粉成分+酶制剂,酶 以三聚磷酸 可以将大分子有机物分解为小 成分 盐为主要助 分子有机物,小分子有机物易 洗剂 溶于水,从而与纤维分开 环境 污染轻甚至无污染 污染 导致水体富 营养化

相同点

表面活性剂可以产生泡沫,可将油脂分子分散开; 水软化剂可分开污垢等

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使用加酶洗衣粉的三点注意事项 1.使用加酶洗衣粉时,加入酶后,不要马上洗涤,要浸泡 一段时间,让酶分解衣物中的污渍,才能达到最佳效果。 2. 添加了碱性蛋白酶的洗衣粉会使皮肤表面的蛋白质分解, 从而损伤皮肤,因此,应避免与这类洗衣粉长时间接触。 3.对于丝绸等主要成分为蛋白质的面料,在加蛋白酶的洗 衣粉的作用下,衣物会受到损伤,因此蛋白质类丝织物不能用蛋 白酶洗衣粉洗涤。
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第 3 步 例证——典例印证,思维深化 下表是加酶洗衣粉的部分说明: 成分:碱性蛋白酶 0.2%,清洁剂 15% 用法:洗涤前先将衣物浸于洗衣粉水中 15 min,使用温水效 果更佳据此判断下列相关叙述中,不正确的是( )

①这种洗衣粉较容易清除衣物上的奶渍、蛋清污渍等 ②温水条件下蛋白酶的活性最强 ③该洗衣粉可以洗涤各种污渍

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④该碱性蛋白酶能够将蛋白质水解成氨基酸或小分子的肽 ⑤羊毛、丝质类衣物可以用该洗衣粉洗涤 A.①② C.②③
【思路点拨】

B.①⑤ D.③⑤

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【解析】

奶渍、蛋清污渍的主要成分是蛋白质,用这种

洗衣粉(成分中含碱性蛋白酶)较容易清除掉。羊毛、丝质类衣物 中含蛋白质,不可以用该洗衣粉洗涤,⑤错误。这种洗衣粉不 含有脂肪酶,对带有油渍的衣物洗涤效果不明显,③错误。
【答案】 D

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第4步 巧练——精选习题,落实强化 1.下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果” 的叙述,合理的是( )

A.先用热水溶解洗衣粉,再将水温调节到最适温度 B.实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度 C.相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉 D.衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果

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【解析】 由于温度会影响酶的活性,高温会导致加酶洗衣 粉中的酶变性失活,A 项错误;本实验的目的是探究两种洗衣粉 的洗涤效果, 所以观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程 度或达到同样洗涤效果所需时间的长短, B 项正确; 在适宜的 pH 下,加酶洗衣粉的洗涤效果高于普通洗衣粉,但 pH 过高或过低 时酶都会变性失活,则两者洗涤效果相似,C 项错误;酶具有专 一性,加有蛋白酶的洗衣粉不能用于洗涤真丝、羊毛等衣料,适 当增加洗衣粉的用量会使洗涤效果增强,D 项错误。

【答案】
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B
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2.(2015· 聊城市重点高中高三检测 )市场上有一种加酶洗衣 粉,即在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶,它的催化活性很强, 衣物中的汗渍、血渍以及人体排放的蛋白质等遇到它,皆能被水 解而除去。下列衣物中不能用加酶洗衣粉洗涤的是( ①棉丝品 ⑤涤纶织品 A.①②③ C.④⑤⑥ ②毛织品 ③腈纶织品 ④蚕丝织品 )

⑥尼龙织品 B.③④⑤ D.②④

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【解析】 毛料的主要成分是蛋白质,加酶洗衣粉中含有蛋 白酶,会破坏毛料衣服。毛织品和蚕丝织品是蛋白质制品,会被 洗衣粉中的碱性蛋白酶水解,所以不能用该加酶洗衣粉。
【答案】 D

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学生分组探究二

有关加酶洗衣粉的实验设计

第 1 步 探究——问题引入,诱思导学 情景材料:洗衣粉是人们日常生活所必需的,有同学对加酶 洗衣粉的作用很感兴趣,为此,做了以下实验探究。 实验过程: ①用天平称取加酶洗衣粉若干份,每份 5 克。 ②制作被牛奶(主要含蛋白质和脂肪)和蓝墨水[主要成分: 阿 拉伯树胶(植物纤维)、 鞣酸与硫酸亚铁]处理过的同一布料若干份 (污渍大小以滴管滴数为准)。
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③取 2 只 500 毫升烧杯,依次编号 A、B,分别加入 200 毫 升水和一份称好的洗衣粉,放入冷水水浴锅中并搅拌。 ④取 2 块被牛奶和蓝墨水处理过的布料各一份, 分别同时放 入烧杯中,用玻璃棒搅拌,并用秒表记录除去污渍所需时间。 1.该探究实验的自变量是什么?
【提示】 底物种类。

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2 .在同一水温下除去两种污渍时间不同的可能原因是什 么? 【提示】 加酶洗衣粉含蛋白酶和脂肪酶,酶有专一性,只 能催化蛋白质和脂肪的分解。 3.若想探究不同温度条件下,洗衣粉对不同污渍的洗涤效 果,应如何设计实验?
【提示】 分别以水浴锅温度依次为 20 ℃、30 ℃、40 ℃、

50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃重复步骤③④实验,记录除去污渍所 需时间。
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第 2 步 提炼——要点归纳,整合提升 1.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果 (1)实验变量:

自变量 因变量 无关 变量

洗衣粉的种类 洗涤效果 水温、水量、洗衣粉的用量、洗涤的时 间、衣物的质地、污染程度

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(2)实验步骤: ①取两只大烧杯并编号,用量筒分别量 500 mL 蒸馏水放入 其中。 ②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)分别放入两只烧杯中。 ③用玻棒同时充分搅拌一段时间。搅拌可重复进行。 ④相同的时间后观察洗涤效果。

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(3)注意事项 ①加酶洗衣粉中酶的催化作用受温度、pH 和某些化合物等 因素的影响,所以需要适宜温度、中性水,并且不能含有酶的抑 制剂。 ②搅拌的力度要尽可能保持一致,时间相等。

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2.探究使用加酶洗衣粉的最适温度 (1)实验原理:温度影响酶的活性,从而影响加酶洗衣粉的洗 涤效果。 (2)实验变量:
自变量 因变量 无关 变量 不同水温 洗涤效果 水量、加酶洗衣粉的用量、洗涤的时间、衣物 的质地、污染程度

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(3)实验步骤(预实验): ①取 7 只大烧杯并编号,用量筒分别量 500 mL 蒸馏水放入 其中。然后将 7 只大烧杯分别放入 25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、 45 ℃、50 ℃、55 ℃的恒温水浴箱中加热。 ②将制好的污染布和洗衣粉,分别放入 7 只烧杯中。 ③用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。搅拌可重复进行。 ④相同的时间后观察洗涤效果。

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(4)注意事项 ①若在各温度梯度中测出效果最好的温度为 40 ℃,并不能 确定 40 ℃为最适温度,需缩小梯度差进一步探究。预实验的目 的是缩小二次实验的温度限定范围,减小温度差。 ②不同种类的加酶洗衣粉的最适温度不同, 即使是同一种加 酶洗衣粉也与洗涤时间的长短有关。

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3.探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果 (1)实验原理:酶的催化作用具有专一性,复合酶洗衣粉加入 的酶制剂种类较多,与单一加酶洗衣粉相比,对各种污渍都有较 好的洗涤效果。 (2)实验变量:
自变量 不同,加酶洗衣粉种类

因变量
无关 变量

洗涤效果
水温、水量、洗衣粉的用量、洗涤的时间、 衣物的质地、污染程度

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(3)实验步骤

步骤 注入自来水 加入物质(等量) 控制水温 加入洗衣粉(等量) 用玻璃棒搅拌 观察实验现象
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烧杯编号 Ⅰ Ⅱ 500 mL 500 mL 奶渍布 37 ℃ 蛋白酶 洗衣粉 5 min 奶渍布 37 ℃ 复合酶 洗衣粉 5 min Ⅲ 500 mL 奶渍布 37 ℃ 脂肪酶 洗衣粉 5 min

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1.根据一年中实际气温变化来确定水温。 2.选择实验材料时,还要考虑衣物的承受能力、洗涤成本 等因素。 3.探究多种加酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果的实验步骤 也可以探究同一种加酶洗衣粉对于不同污渍的洗涤效果。

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第3步 例证——典例印证,思维深化 某生物学兴趣小组进行了“加酶洗衣粉最适温度 的测定”实验。下表是他们记录的不同温度下除去不同污渍所 需时间的对照表,请依据表中数据作答。
水温(℃) 植物油 10 48 20 39 30 30 40 20 50 17 60 11 70 12 80 20

蓝墨水 奶渍

93 48

86 43

80 28

72 12

68 6

67 4

81 12

105 17

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(1)要达到最佳洗涤效果,使用加酶洗衣粉的最适温度范围 是________。 (2)在适宜温度范围内,加酶洗衣粉对衣物上的______的洗 涤效果最佳,对__________的洗涤效果最差,其原因是_____ ____________________________________________________。 (3)羊毛、蚕丝等织物________(填“能”或“不能”)用加 酶洗衣粉洗涤,因为___________________________________。 (4)从以上实验数据可得:酶具有________性。

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【思路点拨】 推导 影响 决定 题意――→单一变量为温度――→酶活性――→洗涤效果。
【解析】 本题考查表格分析能力,由表中数据可知,加

酶洗衣粉在50~60 ℃条件下洗涤效果最好;对不同的污渍洗涤 效果不同,对奶渍洗涤效果最佳,对蓝墨水洗涤效果最差,说 明加酶洗衣粉中含有蛋白酶;羊毛和蚕丝的主要成分是蛋白 质,若使用加酶洗衣粉,会对衣物造成破坏;由于加酶洗衣粉 对不同的污渍洗涤效果不同,说明酶具有专一性。

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【答案】

(1)50~60 ℃

(2)奶渍

蓝墨水

奶渍的主要成

分是蛋白质和脂肪,加酶洗衣粉主要含有蛋白酶和脂肪酶,能 使蛋白质和脂肪等有机物水解,而很难使蓝墨水的成分水解 (3)不能 羊毛、蚕丝等织物的主要成分是蛋白质,加酶洗衣粉 (4)专一

中的蛋白酶能使蛋白质水解,从而使织物受到破坏

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第4步 巧练——精选习题,落实强化 1.下图是围绕加酶洗衣粉洗涤效果进行的研究结果。下列 有关叙述,不正确的是( )

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A.本研究的自变量有温度和洗衣粉是否加酶 B.本研究的因变量可能是污渍残留量 C.两类洗衣粉的最佳使用温度都为t1 D.温度超过t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活

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【解析】

本题考查探讨加酶洗衣粉的洗涤效果。根据实

验目的而人为改变的变量是自变量,随着自变量的变化而变化 的变量是因变量。加入的洗衣粉不同,温度不同,都会造成洗 涤效果的差异,故A正确。可用污渍的残留量来表示洗涤效果, 故B正确。若纵坐标表示污渍残留量,则加酶洗衣粉的最适温度 为t1,普通洗衣粉的最佳使用温度为t2,故C错误。温度过高, 酶的活性降低甚至失活,故D正确。

【答案】

C

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2.某洗衣粉的包装袋上印有如下说明: 成分:含碱性蛋白酶等。 用法:洗涤前先将衣物浸于含洗衣粉的水内数分钟,使用 温水效果更佳, 注意:切勿用于丝质及羊毛衣料,用后彻底洗手。

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请回答下列问题。 (1)质监局针对该洗衣粉设计了如下实验:
步骤 1 2 3 A组 B组

加入一定浓度的该 加入经煮沸并冷却的相同浓 洗衣粉溶液 度的该溶液(与A组等量) 加入相同的涂有蛋白膜的胶片

置于适宜且相同的温度条件下

质监局做该实验的目的是______________________,可通 过观察_______________________________________予以确认。

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(2)某中学生为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度,参 考上表中的材料及方法进行了有关实验,并把实验结果以曲线 图A、B的形式表示了出来。

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①由图可知,使用该加酶洗衣粉的最适温度约为 ________。 ②用语言描述从0 ℃升到45 ℃时酶催化效率变化趋势 _________________________________________________。 ③B图中温度从75 ℃降到45 ℃的催化效率变化曲线与横轴 重合,这样画的理由是____________________________。 ④该学生在实验过程中可通过直接测定不同温度下 ________________来表示酶的催化效率的高低。
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【解析】

依图示,在45 ℃时,酶的催化效率最高;0 ℃

时酶并未失活,温度升高,酶活性恢复;从75 ℃降到45 ℃,酶 活性不能恢复,说明此时酶已失活。
【答案】 (1)检查该洗衣粉是否含有蛋白酶 一段时间

后,A、B两组中胶片上蛋白膜的变化情况 (2)①45 ℃ ②从0 ℃升到45 ℃的过程中,随温度的升高, ③75 ℃时酶的结构已被破坏(或酶的活

酶的催化效率逐渐增强 性已丧失)

④胶片上蛋白膜完全消失所需时间的长短(或相同时

间内胶片上蛋白膜消失的多少)
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学生合作绘制知识网络

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师生归纳必记答题术语

4.比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中,
实验变量为洗涤剂,其他因素应保持不变,如布料的 种类、大小、颜色、污物的量与种类、水温、水质、

水量、洗衣粉的用量、浸泡时间和搅拌时间等。
5.探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响的实验 中,实验变量为温度,其他因素应保持不变。

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师生归纳必记答题术语

1.加酶洗衣粉常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉
酶和纤维素酶。其中应用最广泛、效果最明显的酶制 剂是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。

2.碱性蛋白酶能将大分子蛋白质水解为可溶性的氨基
酸或小分子的肽,所以蛋白质类纤维织物不能用此种 加酶洗衣粉洗涤。 3.温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶的活性从而 影响加酶洗衣粉的洗涤效果。
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课时作业(十)

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