高考生物總復(fù)習(xí)生物技術(shù)實(shí)踐第3講酶的研究與應(yīng)用全國(guó)公開(kāi)課一等獎(jiǎng)百校聯(lián)賽示范課賽課特等獎(jiǎng)?wù)n件

選修一生物技術(shù)實(shí)踐選考內(nèi)容第三講酶研究與應(yīng)用第1頁(yè)考綱要求全國(guó)卷五年考題考點(diǎn)命題1.酶存在與簡(jiǎn)單制作方法Ⅰ2．酶活力測(cè)定普通原理和方法Ⅰ3．酶在食品制造和洗滌等方面作用Ⅱ4．制備和應(yīng)用固定化酶Ⅰ卷ⅠT32主要考查果汁生產(chǎn)，加酶洗衣粉等知識(shí)，常以生產(chǎn)生活實(shí)際為背景考查酶特征和探究型試驗(yàn)分析與設(shè)計(jì)第2頁(yè)1考點(diǎn)一2考點(diǎn)二3課末總結(jié)第3頁(yè)1．果膠酶在果汁生產(chǎn)中作用(1)果膠酶①組成：包含多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和__________等，是分解果膠__________總稱。②作用a．分解果膠為可溶性______________，瓦解____________________?？键c(diǎn)一酶果汁生產(chǎn)和洗滌方面應(yīng)用果膠酯酶一類酶半乳糖醛酸植物細(xì)胞壁和胞間層第4頁(yè)b．使渾濁果汁變得________，增加出汁量。(2)酶活性與影響酶活性原因①酶活性：指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)能力，可用__________來(lái)表示。②影響酶活性原因：溫度、pH和______________等。(3)探究溫度和pH對(duì)酶活性影響①試驗(yàn)原理a．果膠酶活性受溫度和pH影響，處于最適溫度和最適pH時(shí)，活性_______。

b．果肉出汁率、果汁澄清度與果膠酶活性大小呈__________。澄清反應(yīng)速度酶抑制劑最高正相關(guān)第5頁(yè)②試驗(yàn)結(jié)果：溫度和pH在很大程度上對(duì)酶__________會(huì)產(chǎn)生影響，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響酶活性。(4)探究果膠酶用量試驗(yàn)設(shè)計(jì)①試驗(yàn)原理在一定條件下，伴隨酶濃度增加，果汁體積_______；當(dāng)酶濃度到達(dá)一定值后，再增加酶用量，果汁體積_______，此值就是果膠酶最適用量。空間結(jié)構(gòu)增加不變第6頁(yè)②變量分析本試驗(yàn)自變量是___________，因變量能夠用果肉__________或是________________表達(dá)。③試驗(yàn)結(jié)果榨出果汁量與果膠酶用量關(guān)系(或反應(yīng)速率與酶用量關(guān)系)如圖坐標(biāo)曲線。酶用量出汁率果汁澄清度第7頁(yè)2．酶在洗滌等方面應(yīng)用(1)加酶洗衣粉①概念：指含有__________洗衣粉。②影響加酶洗衣粉洗滌效果原因：溫度、酸堿度、_____________及水質(zhì)等。③慣用酶制劑種類及洗滌原理和實(shí)例酶制劑表面活性劑第8頁(yè)蛋白質(zhì)多肽甘油脂肪酸淀粉纖維第9頁(yè)(2)探究不一樣加酶洗衣粉對(duì)衣物污漬洗滌效果①試驗(yàn)原理：酶催化作用含有__________，復(fù)合酶洗衣粉加入酶制劑種類__________，與單一加酶洗衣粉相比，對(duì)各種污漬都有很好洗滌效果。②試驗(yàn)變量a．自變量：_______________種類。b．無(wú)關(guān)變量：其它條件相同且適宜(如溫度、pH等)。專一性較多加酶洗衣粉第10頁(yè)③試驗(yàn)步驟④試驗(yàn)結(jié)論：復(fù)合酶洗衣粉洗滌效果比單一加酶洗衣粉洗滌效果好。步驟燒杯編號(hào)ⅠⅡⅢ注入自來(lái)水500mL500mL500mL加入物質(zhì)(等量)__________奶漬布奶漬布控制水溫37℃

37℃__________加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉復(fù)合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻璃棒攪拌5min5min5min觀察試驗(yàn)現(xiàn)象顏色淺__________顏色淺奶漬布37℃已消失第11頁(yè)判斷以下說(shuō)法正誤。(1)高溫易使酶失活，所以冷水洗滌去污效果應(yīng)該比溫水好。(

)(2)洗衣粉中表面活性劑對(duì)堿性蛋白酶活性有一定促進(jìn)作用。(

)(3)在pH低于7.0自來(lái)水中，堿性蛋白酶依然能起作用。(

)(4)洗衣粉中酶主要是經(jīng)過(guò)快速分解溶在水里污漬發(fā)揮作用。(

)(5)洗衣時(shí)，加少許白醋能增強(qiáng)加酶洗衣粉中酶活性。(

)(6)口服多酶片中胰蛋白酶可在小腸中發(fā)揮作用。(

)(7)用果膠酶澄清果汁時(shí)，溫度越低澄清速度越快。(

)(8)用含蛋白酶洗衣粉去除油漬，效果比其它類型加酶洗衣粉好(

)××√××√××第12頁(yè)1．怎樣去掉植物細(xì)胞細(xì)胞壁？[提醒]酶解法，用纖維素酶和果膠酶處理。2．為何不用加酶洗衣粉洗滌絲綢類衣物？[提醒]洗衣粉中堿性蛋白酶會(huì)水解蛋白質(zhì)類絲綢。第13頁(yè)1．果膠酶與纖維素酶比較種類組成作用果膠酶多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶分解果膠為可溶性半乳糖醛酸第14頁(yè)第15頁(yè)2.探究影響果膠酶活性原因(1)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)、單一變量標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制變量，盡可能降低無(wú)關(guān)變量影響。(2)試驗(yàn)原理：果膠酶活性受溫度、pH和酶活性抑制劑影響。在最適溫度和最適pH時(shí)，酶活性最高，果肉出汁率、果汁澄清度都與果膠酶活性大小成正比。第16頁(yè)(3)試驗(yàn)流程制備果泥↓設(shè)置一系列含有梯度pH或溫度↓加入果膠酶反應(yīng)一段時(shí)間↓過(guò)濾果汁(4)分析：該試驗(yàn)自變量是溫度或pH，因變量是酶活性，檢測(cè)因變量是經(jīng)過(guò)測(cè)定果汁體積或比較澄清度來(lái)實(shí)現(xiàn)。第17頁(yè)(5)無(wú)關(guān)變量①探究最適溫度時(shí)，pH為無(wú)關(guān)變量，最好是最適pH；探究最適pH時(shí)，溫度為無(wú)關(guān)變量，最好是最適溫度。②探究果膠酶最適用量時(shí)，最適用量是在溫度、pH等適宜條件下測(cè)出來(lái)，假如無(wú)關(guān)變量改變，最適用量也會(huì)發(fā)生改變。3．探究果膠酶用量(1)本試驗(yàn)中要嚴(yán)格控制溫度、pH、反應(yīng)時(shí)間和底物用量等無(wú)關(guān)變量對(duì)試驗(yàn)影響。第18頁(yè)(2)試驗(yàn)設(shè)計(jì)：探究果膠酶最適用量時(shí)，最適用量是在溫度、pH等最適宜條件下測(cè)出來(lái)。(3)試驗(yàn)分析①假如伴隨酶濃度增加，過(guò)濾得到果汁體積也增加，說(shuō)明酶量不足。②當(dāng)酶濃度增加到某個(gè)值后，再增加酶用量，過(guò)濾得到果汁體積不再改變，說(shuō)明酶用量已經(jīng)足夠，這個(gè)值即為酶最適用量。第19頁(yè)B第20頁(yè)相關(guān)加酶洗衣粉三點(diǎn)提醒(1)比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉洗滌效果試驗(yàn)中，試驗(yàn)變量為洗滌劑，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵照單一變量標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)照性標(biāo)準(zhǔn)，有效地控制其它變量，如水用量、污物量、試驗(yàn)用布質(zhì)地大小、兩種洗衣粉用量、攪拌及洗滌時(shí)間等。技巧點(diǎn)撥A．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①②④⑤⑥⑦⑧C．①②③④⑤⑥⑦ D．①②③④⑤⑦⑧[解析]

依據(jù)加酶洗衣粉特點(diǎn)分析回答。第21頁(yè)(2)探究加酶洗衣粉最適溫度試驗(yàn)中，依據(jù)實(shí)際生活中情況，溫度梯度可深入設(shè)置為20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃，若測(cè)出40℃時(shí)洗滌效果很好，應(yīng)設(shè)置更細(xì)試驗(yàn)組，如35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃，直至測(cè)出詳細(xì)最適溫度。(3)在使用加酶洗衣粉時(shí)不但要考慮最正確洗滌效果條件，如最適溫度、pH，還要考慮衣物承受能力，如蛋白酶洗衣粉不能洗滌絲綢類衣物；也要考慮洗滌成本問(wèn)題；因?yàn)槲蹪n成份比較復(fù)雜，普通選擇復(fù)合加酶洗衣粉，以降低用量。第22頁(yè)1．(·北京海濱期中)用果膠酶處理蘋果泥時(shí)，為了提升出汁率，可采取辦法是(

)A．加大蘋果泥用量 B．大幅度提升反應(yīng)溫度C．換成大型號(hào)容器 D．用玻璃棒進(jìn)行攪拌[解析]

果膠酶能分解果膠，瓦解植物細(xì)胞壁及胞間層，使榨取果汁更輕易。用玻璃棒攪拌，能夠使酶和底物之間接觸得愈加充分，細(xì)胞壁被分解速度更加快，提升出汁率。故選D?！沧兪接?xùn)練〕D第23頁(yè)1．固定化酶(1)應(yīng)用原理：將酶固定在顆粒狀__________上，使酶既易催化，又易于__________，能夠重復(fù)使用。(2)應(yīng)用實(shí)例②固定化酶反應(yīng)柱：將酶固定在一個(gè)顆粒狀載體上，再將這些__________裝到反應(yīng)柱內(nèi)，柱子底端裝上分布著許多小孔篩板，__________無(wú)法經(jīng)過(guò)小孔，而____________卻能自由出入。考點(diǎn)二固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)載體回收果糖酶顆粒酶顆粒反應(yīng)溶液第24頁(yè)2．固定化細(xì)胞技術(shù)(1)概念：是利用__________或__________方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)技術(shù)。(2)慣用方法(連線)物理化學(xué)第25頁(yè)(3)制備固定化酵母細(xì)胞過(guò)程及酒精發(fā)酵①酵母細(xì)胞活化：向干酵母中加__________，使其__________。②配制CaCl2溶液：無(wú)水CaCl2加定量蒸餾水。③配制海藻酸鈉溶液：在加熱時(shí)不停攪拌，小火或間斷加熱。④海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合：__________至室溫后，再加入已活化酵母細(xì)胞，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆?，然后轉(zhuǎn)移至注射器中。蒸餾水活化冷卻第26頁(yè)⑤固定化酵母細(xì)胞：以恒定速度遲緩地將注射器中溶液滴加到配制好_____________中，形成凝膠珠，使其在CaCl2溶液中浸泡__________左右。⑥沖洗：凝膠珠用蒸餾水沖洗2～3次，除去表面____________。⑦發(fā)酵：將150mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______________溶液轉(zhuǎn)移至200mL錐形瓶中，加入固定好酵母細(xì)胞，25℃下發(fā)酵24h，發(fā)覺(jué)有__________產(chǎn)生，有______味散出。CaCl2溶液30minCaCl2溶液10%葡萄糖氣泡酒第27頁(yè)判斷以下說(shuō)法正誤。(1)固定化酶主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)酶重復(fù)利用。(

)(2)溶解氧交換受阻是固定化酶應(yīng)用主要限制原因。(

)(3)固定化細(xì)胞用于生產(chǎn)能分泌到細(xì)胞外產(chǎn)物。(

)(4)凝膠與被包埋細(xì)胞之間不是經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合。(

)√×√√第28頁(yè)(5)可用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞。(

)(6)反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)固定化酶活性沒(méi)有影響。(

)(7)固定化細(xì)胞能夠催化各種反應(yīng)底物一系列反應(yīng)。(

)(8)固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢(shì)顯著(

)(9)CaCl2溶液作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠(

)√××√√第29頁(yè)某一試驗(yàn)小組同學(xué)，經(jīng)過(guò)制備固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行葡萄糖溶液發(fā)酵試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置如右圖，請(qǐng)分析：第30頁(yè)(1)圖中a、b、c分別是什么？(2)從上端漏斗中加入反應(yīng)液濃度不能過(guò)高原因是什么？(3)要想得到較多酒精，加入反應(yīng)液后應(yīng)__________活塞1和活塞2。(4)圖中長(zhǎng)導(dǎo)管有什么用途？[提醒](1)a是固定化酵母細(xì)胞，b是反應(yīng)柱，c是篩板。(2)葡萄糖溶液濃度過(guò)高會(huì)使酵母細(xì)胞失水過(guò)多而死亡。(4)釋放CO2，預(yù)防空氣中雜菌進(jìn)入反應(yīng)柱。關(guān)閉第31頁(yè)1．固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)(1)將酶或細(xì)胞固定化方法①包埋法：將酶或細(xì)胞包埋在不溶于水多孔性載體中。②化學(xué)結(jié)正當(dāng)：將酶分子或細(xì)胞相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上。③物理吸附法：將酶分子吸附在載體表面上。普通來(lái)說(shuō)，酶更適合采取化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定化，而細(xì)胞多采取包埋法固定化，這是因?yàn)閭€(gè)大細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，而個(gè)小酶輕易從包埋材料中漏出。第32頁(yè)(2)固定化細(xì)胞慣用載體材料慣用載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。2．直接使用酶、固定化酶、固定化細(xì)胞比較第33頁(yè)直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞缺點(diǎn)①對(duì)環(huán)境條件非常敏感，易失活②難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量不利于催化一系列酶促反應(yīng)反應(yīng)物不易與酶接觸，尤其是大分子物質(zhì)，反應(yīng)效率下降優(yōu)點(diǎn)催化效率高、耗能低、低污染①既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離②能夠重復(fù)利用成本低、操作輕易實(shí)例果膠酶固定化葡萄糖異構(gòu)酶固定化酵母細(xì)胞第34頁(yè)[高考警示]固定化試驗(yàn)中易錯(cuò)點(diǎn)總結(jié)(1)海藻酸鈉溶液濃度對(duì)包埋酵母細(xì)胞數(shù)量影響①海藻酸鈉溶液濃度過(guò)高，將極難形成凝膠珠。②濃度過(guò)低，形成凝膠珠所包埋酵母細(xì)胞數(shù)量少。(2)海藻酸鈉溶液配制注意事項(xiàng)①海藻酸鈉溶化時(shí)要用小火或間斷加熱，防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊。②將溶化后海藻酸鈉先冷卻至室溫，再與酵母細(xì)胞混合，防止高溫殺死酵母細(xì)胞。③固定化酵母細(xì)胞時(shí)，應(yīng)將海藻酸鈉酵母細(xì)胞混合液用注射器遲緩滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影響凝膠珠形成。第35頁(yè)A第36頁(yè)[解析]

酶解法可利用酶專一性去除微生物細(xì)胞壁，再經(jīng)過(guò)吸水漲破法使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)釋放出來(lái)，然后提取其中胞內(nèi)酶，A項(xiàng)正確；透析和電泳可用于酶分離和純化，但酸解會(huì)造成酶結(jié)構(gòu)破壞，B項(xiàng)錯(cuò)誤；棉織物主要成份是纖維素，用添加了纖維素酶洗衣粉進(jìn)行洗滌會(huì)使棉織物蓬松，有利于污物洗滌，纖維素酶還能除掉棉織物表面浮毛，平整棉織物表面，使洗滌后棉織物柔軟、蓬松，花紋清楚，色澤愈加鮮艷，穿著愈加舒適，C項(xiàng)錯(cuò)誤；多酶片中胃蛋白酶應(yīng)位于片劑外層，而片劑關(guān)鍵層是在小腸中發(fā)揮作用胰蛋白酶等消化酶，D項(xiàng)錯(cuò)誤。第37頁(yè)(1)在實(shí)際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是_____________________________________________________________________。與固定化酶技術(shù)相比，固定化細(xì)胞固定是______________________________?！沧兪接?xùn)練〕酶既能與反應(yīng)物接觸，又輕易與產(chǎn)物分離，固定在載體上酶能重復(fù)利用多酶系統(tǒng)(或一系列酶、各種酶)第38頁(yè)(2)制備固定化酵母細(xì)胞，慣用包埋材料是__________，使用了下列圖中方法[____]__________(填出號(hào)碼與名稱)。(3)制作固定化酵母細(xì)胞時(shí)，充分混合均勻酵母細(xì)胞溶液可在飽和_______溶液中形成凝膠珠。部分同學(xué)試驗(yàn)制得凝膠珠不是圓形或橢圓形，其主要原因是_____________________________________________________。海藻酸鈉③包埋法CaCl2海藻酸鈉溶液濃度過(guò)高(或針筒口離液面過(guò)近，高度不夠)第39頁(yè)[解析]

將酶固定化后，可使酶在催化反應(yīng)之后不隨產(chǎn)物流走，能夠重復(fù)利用；將細(xì)胞固定化后，能夠?qū)⒁粋€(gè)細(xì)胞內(nèi)各種酶同時(shí)進(jìn)行固定。海藻酸鈉普通不能參加化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)，在高溫下輕易溶化，溫度降低時(shí)又形成多孔性固體顆粒，是包埋酵母菌好材料。圖①為化學(xué)結(jié)正當(dāng)，圖②為吸附法，圖③為包埋法。凝膠珠是高溫下溶化海藻酸鈉與酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成，若海藻酸鈉濃度過(guò)高或制凝膠珠時(shí)離液面太近，可能形成片狀或長(zhǎng)條形，而不是圓形凝膠珠。第40頁(yè)課末總結(jié)

〔思維導(dǎo)圖〕

第41頁(yè)〔探究高考·明確考向〕C第42頁(yè)[解析]

單寧酶和雜蛋白都是大分子，不能用透析法進(jìn)行分離，可用凝膠色譜法進(jìn)行分離，A項(xiàng)錯(cuò)誤；化學(xué)結(jié)正當(dāng)可能影響酶活性部位進(jìn)而影響反應(yīng)效果，而吸附法不影響酶分子結(jié)構(gòu)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；影響酶活性原因有溫度、pH和重金屬離子等，C項(xiàng)正確；固定化單寧酶不會(huì)降解茶飲料中有益成份取決于酶專一性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。第43頁(yè)A第44頁(yè)[解析]

將適量干酵母與蒸餾水混合并攪拌成糊狀，能夠活化酵母，A項(xiàng)正確；配制海藻酸鈉溶液時(shí)需用小火間斷加熱，配制CaCl2溶液時(shí)不需加熱，B項(xiàng)錯(cuò)誤；凝膠珠成形后應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡30分鐘左右，方便形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；海藻酸鈉溶液濃度過(guò)低時(shí)固定酵母細(xì)胞數(shù)目少，凝膠珠呈白色，過(guò)高時(shí)凝膠珠易呈蝌蚪狀，D項(xiàng)錯(cuò)誤。第45頁(yè)第46頁(yè)(1)試驗(yàn)中海藻酸鈉作用是___________________，CaCl2作用是__________________________________。(2)為洗去凝膠球上殘余CaCl2和其它污染物，并保持綠球藻活性，宜采取_________________洗滌。圖1中1.0%海藻酸鈉組培養(yǎng)24h后，移去凝膠球，溶液呈綠色，原因是____________________________________。包埋綠球藻(包埋劑)與海藻酸鈉反應(yīng)形成凝膠球(凝固劑)培養(yǎng)液(生理鹽水)海藻酸鈉濃度過(guò)低(凝膠球孔徑過(guò)大)第47頁(yè)(3)為探索固定化藻對(duì)含Zn2＋污水凈化作用，應(yīng)選取濃度為_(kāi)_______海藻酸鈉制備凝膠球。(4)圖2中空白凝膠球組Zn2＋濃度下降原因是_______________。結(jié)合圖1和圖2分析，固定化藻試驗(yàn)組24～48h間Zn2＋濃度下降速度較快主要原因是_________________________；72～96h間Zn2＋濃度下降速度較慢原因有_______________________________________________。2.0%凝膠吸附Zn2＋綠球藻生長(zhǎng)(增殖)速度快綠球藻生長(zhǎng)(增殖)速度減慢，溶液中Zn2＋濃度較低第48頁(yè)圖1中1.0%海藻酸鈉組培養(yǎng)24h后，移去凝膠球，溶液呈綠色原因是海藻酸鈉濃度過(guò)低。(3)從圖1看：當(dāng)海藻酸鈉濃度為2.0%時(shí)，綠球藻數(shù)量比其它濃度時(shí)多，所以要探索固定化藻對(duì)含Zn2＋污水