最新課標(biāo)卷高考生物一輪復(fù)習(xí)精品課件：酶的研究與應(yīng)用

1、第33講 酶的研究與應(yīng)用最新課標(biāo)卷高考生物一輪復(fù)習(xí)精品課件考點(diǎn)一酶在果汁生產(chǎn)、洗滌方面的應(yīng)用考點(diǎn)二固定化酶和固定化細(xì)胞突破一酶在果汁生產(chǎn)、洗滌方面的應(yīng)用突破二突破二固定化酶與固定化細(xì)胞總綱目錄考點(diǎn)一酶在果汁生產(chǎn)、洗滌方面的應(yīng)用一、果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用1.果膠(1)作用:植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一;在果汁加工中,會(huì)影響出汁率并使果汁渾濁。(2)成分:由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物。(3)特點(diǎn):不溶于水。2.果膠酶(1)成分:是分解果膠的一類酶的總稱,包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。(2)作用:果膠可溶性半乳糖醛酸二、加酶洗衣粉在洗滌中的作用1.加酶洗衣粉:指

2、含酶制劑的洗衣粉。2.酶制劑的種類與洗滌原理種類洗滌原理洗滌的物質(zhì)種類蛋白酶蛋白質(zhì)小分子肽或氨基酸血漬、奶漬等脂肪酶脂肪甘油和脂肪酸食品的油漬、人體皮脂、口紅等淀粉酶淀粉麥芽糖、葡萄糖來(lái)自面條等的污垢纖維素酶使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松棉紡品的表面浮毛命題熱點(diǎn)(1)加酶洗衣粉中的蛋白酶、淀粉酶只可水解蛋白質(zhì)和淀粉嗎?提示:不是。加酶洗衣粉中的蛋白酶、淀粉酶等并非是單一酶,而是復(fù)合酶,如蛋白酶制劑實(shí)際包括蛋白酶和某些肽酶,可將蛋白質(zhì)水解成小分子肽和氨基酸。(2)為什么使用溫水浸泡加酶洗衣粉的洗衣效果更佳?提示:酶的催化作用需要適宜的溫度,用溫水浸泡加酶洗衣粉可以縮短衣物的浸泡時(shí)間,加快洗滌。BB考點(diǎn)二固

3、定化酶和固定化細(xì)胞1.固定化酶(1)形成:將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)上,使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。(2)特性:與游離酶相比較,穩(wěn)定性好,與產(chǎn)物容易分離,易于控制,能反復(fù)多次使用;便于運(yùn)輸和貯存,有利于自動(dòng)化生產(chǎn)。2.固定技術(shù)(1)概念:利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。(2)方法(連線)(3)適用對(duì)象一般來(lái)講,酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化,而細(xì)胞多采用包埋法固定化,這是因?yàn)轶w積大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合,而體積小的酶則易從包埋材料中漏出。3.淀粉酶水解作用的檢測(cè)淀粉糊精麥芽糖葡萄糖遇碘顯藍(lán)色遇碘顯紅色遇碘不顯色1.判斷有關(guān)酶的應(yīng)用說(shuō)法的正

4、誤。(1)洗衣時(shí),加少許白醋能增強(qiáng)加酶洗衣粉中酶的活性。(2)發(fā)燒時(shí),食欲減退是因?yàn)橥僖旱矸勖甘チ嘶钚浴?(3)口服多酶片中的胰蛋白酶可在小腸中發(fā)揮作用。 (4)用果膠酶澄清果汁時(shí),溫度越低澄清速度越快。( ) ( ) ( )( ) 2.判斷有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞說(shuō)法的正誤。(1)活化酵母時(shí),將適量干酵母與蒸餾水混合并攪拌成糊狀。 (2)配制CaCl2溶液時(shí),需要邊小火加熱邊攪拌。 (3)將海藻酸鈉溶液滴加到CaCl2溶液時(shí),凝膠珠成形后應(yīng)即刻取出。(4)海藻酸鈉溶液濃度過(guò)高時(shí)凝膠珠呈白色,過(guò)低時(shí)凝膠珠易呈蝌蚪狀。 (5)固定化酶的主要目的是實(shí)現(xiàn)酶的重復(fù)利用。 (6)溶解氧交換受阻是固定化

5、酶應(yīng)用的重要限制因素。 (7)固定化細(xì)胞用于生產(chǎn)能分泌到細(xì)胞外的產(chǎn)物。 (8)凝膠與被包埋細(xì)胞之間不是通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合的。 (9)可用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞。( )( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )( )( )1.酶的活性(1)概念:指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。(2)表示方法:用在一定條件下,酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率來(lái)表示。(3)酶反應(yīng)速率的表示方法:用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來(lái)表示。(4)酶活性的影響因素:溫度、pH和酶的抑制劑等。突破一酶在果汁生產(chǎn)、洗滌方面的應(yīng)用2.探究溫度和pH對(duì)果膠酶活性的影響(1)實(shí)驗(yàn)流程(2)該實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度或pH,

6、因變量是酶的活性,檢測(cè)因變量是通過(guò)測(cè)定果汁的體積或比較澄清度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。3.對(duì)加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法(1)判斷加酶洗衣粉洗滌效果的方法:可在洗滌后比較污物的殘留狀況,如已消失、顏色變淺、面積縮小等。(2)加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法:實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的原則是對(duì)照原則和單一變量原則,如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對(duì)衣物污漬的洗滌效果有何不同時(shí),以洗衣粉的種類為自變量,其他條件完全一致;同時(shí),普通洗衣粉處理污物與加酶洗衣粉處理污物形成對(duì)照。實(shí)驗(yàn)自變量因變量無(wú)關(guān)變量探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果洗衣粉種類(普通和加酶)洗滌效果水的用量,污物的量,實(shí)驗(yàn)用布的質(zhì)地與大小,不同洗衣粉的用量,攪拌

7、、洗滌時(shí)間等探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果加酶洗衣粉中酶的種類探究不同溫度對(duì)加酶洗衣粉洗滌效果的影響溫度(3)變量分析知能拓展(1)人體皮膚細(xì)胞有蛋白質(zhì),使用加酶洗衣粉后如不徹底清洗雙手,就會(huì)使手的皮膚受到腐蝕,而使人患過(guò)敏性皮炎、濕疹等。(2)一般來(lái)說(shuō),絲綢類的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗滌,是因?yàn)榈鞍酌笗?huì)水解蛋白質(zhì)類的絲綢。考向一果膠酶的生產(chǎn)應(yīng)用1.生產(chǎn)果汁時(shí),用果膠酶處理果泥可提高果汁的出汁量?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問(wèn)題:(1)某同學(xué)用三種來(lái)源的果膠酶進(jìn)行三組實(shí)驗(yàn),各組實(shí)驗(yàn)除酶的來(lái)源不同外,其他條件都相同,測(cè)定各組的出汁量,據(jù)此計(jì)算各組果膠酶活性的平均值并進(jìn)行比較。這一實(shí)驗(yàn)的目的是。(2)現(xiàn)有一種

8、新分離出來(lái)的果膠酶,為探究其最適溫度,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):取試管16支,分別加入等量的果泥、果膠酶、緩沖液,混勻,平均分為4組,分別置于0 、5 、10 、40 下保溫相同時(shí)間,然后,測(cè)定各試管中的出汁量并計(jì)算各組出汁量平均值。該實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)置的不足之處有和。(3)某同學(xué)取5組試管(AE)分別加入等量的同種果泥,在A、B、C、D 4個(gè)實(shí)驗(yàn)組的試管中分別加入等量的緩沖液和不同量的同種果膠酶,然后,補(bǔ)充蒸餾水使4組試管內(nèi)液體體積相同;E組加入蒸餾水使試管中液體體積與實(shí)驗(yàn)組相同。將5組試管置于適宜溫度下保溫一定時(shí)間后,測(cè)定各組的出汁量。通過(guò)AD組實(shí)驗(yàn)可比較不同實(shí)驗(yàn)組出汁量的差異。本實(shí)驗(yàn)中,若要檢測(cè)加

9、入酶的量等于0而其他條件均與實(shí)驗(yàn)組相同時(shí)的出汁量,E組設(shè)計(jì)(填“能”或“不能”)達(dá)到目的,其原因是。答案(1)比較不同來(lái)源果膠酶的活性(4分,其他合理答案也可)(2)溫度范圍設(shè)置不合理溫度梯度設(shè)置不合理(其他合理答案也可)(3)不能未加入緩沖液(其他合理答案也可)解析(1)利用不同來(lái)源的果膠酶處理果泥,檢測(cè)各組出汁量,據(jù)此可以比較不同來(lái)源的果膠酶的活性大小。(2)探究果膠酶的最適溫度時(shí),一般在2070 范圍內(nèi),每隔5 進(jìn)行梯度設(shè)計(jì)。顯然題中溫度設(shè)置過(guò)低,溫度梯度設(shè)置不均。(3)本實(shí)驗(yàn)的目的是檢測(cè)不同量的同種果膠酶下的出汁量的差異,為保證單一變量,AE組都應(yīng)加入等量緩沖溶液。2.某同學(xué)用含有不同

10、種類酶制劑的洗衣粉進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答以下問(wèn)題:(1)該實(shí)驗(yàn)的目的是探究。該實(shí)驗(yàn)還應(yīng)控制的無(wú)關(guān)變量有。該實(shí)驗(yàn)中分別構(gòu)成兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。組別布料污染物水溫A(蛋白酶洗衣粉)66 cm蛋白膜40 B(脂肪酶洗衣粉)66 cm蛋白膜40 C(蛋白酶洗衣粉)66 cm淀粉膜40 考向二加酶洗衣粉洗滌效果的探究(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可通過(guò)觀察來(lái)判斷酶的催化效率。(3)蛋白酶洗衣粉的去污原理是。(4)大力推廣使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉,有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù),這是因?yàn)椤?5)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化學(xué)物質(zhì)層層包裹的,遇水后包裹層很快溶解,釋放出來(lái)的酶迅速發(fā)揮催化作用,請(qǐng)說(shuō)明這是否應(yīng)用了酶的固定化技術(shù)及

11、其理由是。答案(1)酶的作用具有專一性洗衣粉的用量,污染程度,水質(zhì),水的pH等A和BA和C(2)蛋白膜消失的時(shí)間長(zhǎng)短(3)在蛋白酶催化作用下蛋白質(zhì)的水解,產(chǎn)物溶于水中(4)酶蛋白進(jìn)入環(huán)境后容易被微生物分解,避免過(guò)多的磷進(jìn)入水體,造成水體富營(yíng)養(yǎng)化(5)否,加酶洗衣粉中的酶沒(méi)有固定在不溶于水的載體上,也不能重復(fù)使用解析(1)分析表格可知該實(shí)驗(yàn)的自變量有兩個(gè),即酶的種類、污染物的種類,因變量為污染物是否消失,無(wú)關(guān)變量為洗衣粉的用量,污染程度,水質(zhì),水的pH等。所以該實(shí)驗(yàn)的目的是探究酶的作用具有專一性;根據(jù)探究實(shí)驗(yàn)的對(duì)照原則和單一變量原則可知,該實(shí)驗(yàn)中A與B、A與C構(gòu)成兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。(2)該實(shí)驗(yàn)可根據(jù)

12、蛋白膜消失時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)判斷酶的催化效率,即蛋白膜消失的時(shí)間越短,說(shuō)明酶的催化效率越高。(3)蛋白酶能夠催化污垢中蛋白質(zhì)的水解,水解產(chǎn)物溶于水中,所以蛋白酶洗衣粉能夠去污。(4)加酶洗衣粉中酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),其進(jìn)入環(huán)境后容易被微生物分解,大力推廣使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉,可以避免過(guò)多的磷進(jìn)入水體,造成水體富營(yíng)養(yǎng)化,有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。(5)加酶洗衣粉中的酶沒(méi)有固定在不溶于水的載體上,不能重復(fù)利用,因此加酶洗衣粉中的酶不是固定化酶。突破二固定化酶與固定化細(xì)胞1.固定化酶與固定化細(xì)胞的比較 固定化酶固定化細(xì)胞固定酶的種類一種一系列適用方法化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法包埋法特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)酶既可與反應(yīng)物結(jié)合

13、,又可與產(chǎn)物分離,固定在載體上的酶可反復(fù)利用成本低,操作容易缺點(diǎn)一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)可能導(dǎo)致反應(yīng)效率下降實(shí)例固定化葡萄糖異構(gòu)酶固定化酵母細(xì)胞2.制備固定化酵母細(xì)胞及用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵易混辨析(1)細(xì)胞的固定化要在嚴(yán)格無(wú)菌條件下進(jìn)行;對(duì)制備的海藻酸鈉溶液、CaCl2溶液以及注射器等器材進(jìn)行嚴(yán)格滅菌。(2)溶化海藻酸鈉時(shí)采用小火或間斷加熱法,防止海藻酸鈉焦糊。(3)海藻酸鈉溶液濃度過(guò)高,將很難形成凝膠珠;濃度過(guò)低,凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)量少?？枷蚩疾楣潭ɑ负凸潭ɑ?xì)胞1.為了探究啤酒酵母固定化的最佳條件,科研人員研究了氯化鈣濃度對(duì)固定化酵母發(fā)酵性能的影響,結(jié)果如圖。請(qǐng)回答:(1)

14、與利用游離酵母生產(chǎn)啤酒相比,利用固定化酵母的優(yōu)點(diǎn)有、。(2)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨氯化鈣濃度的增大,凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度增大,完整率。(3)結(jié)合發(fā)酵性能分析,制備凝膠珠適宜的氯化鈣濃度為。當(dāng)氯化鈣濃度過(guò)高時(shí),發(fā)酵液中的糖度升高,酒精度下降,發(fā)酵受到影響,原因是。(4)用海藻酸鈉作載體包埋酵母細(xì)胞,溶解海藻酸鈉時(shí)最好采用的方法,以防發(fā)生焦糊。溶化好的海藻酸鈉溶液應(yīng)后,再與已活化的酵母細(xì)胞充分混合。若海藻酸鈉濃度過(guò)低,會(huì)導(dǎo)致,固定效果大大降低。答案(1)可多次使用便于產(chǎn)物分離(或提高產(chǎn)品質(zhì)量等)(2)增加(3)2.0 mol/L凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度過(guò)大,通透性降低,影響糖進(jìn)入顆粒內(nèi)部(4)小火或間斷加熱冷卻至室溫

15、酵母細(xì)胞從顆粒中漏出解析(1)與利用游離酵母發(fā)酵相比,利用固定化酵母的優(yōu)點(diǎn)有:可多次使用、便于產(chǎn)物分離、提高產(chǎn)品質(zhì)量等。(2)氯化鈣可使海藻酸鈉聚沉,形成多孔的含酵母細(xì)胞的凝膠珠,隨著氯化鈣濃度增大,凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度增大,完整率增加。(3)制備凝膠珠的適宜氯化鈣濃度為2.0 mol/L,當(dāng)氯化鈣濃度過(guò)高時(shí),凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度過(guò)大,通透性降低,影響糖進(jìn)入顆粒內(nèi)部。(4)溶解海藻酸鈉時(shí)最好采用小火或間斷加熱的方法,避免發(fā)生焦糊;溶化后的海藻酸鈉應(yīng)冷卻至室溫后,再與已活化的酵母細(xì)胞充分混合;若海藻酸鈉濃度過(guò)低,易導(dǎo)致酵母細(xì)胞從顆粒中漏出,固定效果降低。2.請(qǐng)回答與固定化酶實(shí)驗(yàn)有關(guān)的問(wèn)題:(1)-淀粉酶可以通過(guò)培養(yǎng)枯草桿菌來(lái)生產(chǎn),是篩選高表達(dá)量菌株的最簡(jiǎn)便方法之一。篩選出的菌株在發(fā)酵生產(chǎn)之前還需利用培養(yǎng)基進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。(2)利用物理或化學(xué)的方法將-淀粉酶固定后,成為且又有酶活性的制劑。若用吸附法固定時(shí),在裝柱后需要用緩慢沖洗,直至流出液不使淀粉-碘混合液發(fā)生為止。(3)將淀粉溶液以一定流速?gòu)姆磻?yīng)柱上端滴入,再在下端接取少量流出液進(jìn)行KI-I2顏色測(cè)試,結(jié)果不呈現(xiàn)紅色。對(duì)此現(xiàn)象的解釋錯(cuò)誤的是(A.反應(yīng)柱中沒(méi)有-淀粉酶被固定B.流速過(guò)快淀粉未被水解C.接取的流出液是蒸餾水D.流速過(guò)慢淀粉被水解成葡萄糖)答案(1)單菌落分離液體(2)不溶于水10倍柱體積蒸餾水褪色(3)D解析(1)要篩選高表達(dá)量菌株