最新课标卷高考生物一轮复习精品课件：酶的研究与应用.pptx

1、栏目索引第33讲 酶的研究与应用最新课标卷高考生物一轮复习精品课件考点一酶在果汁生产、洗涤方面的应用考点一酶在果汁生产、洗涤方面的应用考点二固定化酶和固定化细胞考点二固定化酶和固定化细胞突破一酶在果汁生产、洗涤方面的应用突破一酶在果汁生产、洗涤方面的应用突破二突破二固定化酶与固定化细胞突破二突破二固定化酶与固定化细胞总纲目录总纲目录考点一酶在果汁生产、洗涤方面的应用考点一酶在果汁生产、洗涤方面的应用一、果胶酶在果汁生产中的作用1.果胶果胶(1)作用: 植物细胞壁植物细胞壁 以及胞间层的主要组成成分之一;在果汁加工中,会影响 出汁率出汁率 并使果汁浑浊。(2)成分:由 半乳糖醛酸半乳糖醛酸 聚合

2、而成的一种高分子化合物。(3)特点:不溶于水。2.果胶酶果胶酶(1)成分:是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和 果胶酯酶果胶酯酶 等。(2)作用:果胶可溶性 半乳糖醛酸半乳糖醛酸 二、加酶洗衣粉在洗涤中的作用1.加酶洗衣粉加酶洗衣粉:指含 酶制剂酶制剂 的洗衣粉。2.酶制剂的种类与洗涤原理酶制剂的种类与洗涤原理种类洗涤原理洗涤的物质种类蛋白酶蛋白质 小小 分子肽或氨基酸血渍、奶渍等脂肪酶脂肪 甘油和脂肪酸甘油和脂肪酸 食品的油渍、人体皮脂、口红等淀粉酶淀粉 麦芽糖、葡萄糖麦芽糖、葡萄糖 来自面条等的污垢 纤维素纤维素 酶使纤维的结构变得蓬松棉纺品的表面浮毛命题热点命题热

3、点(1)加酶洗衣粉中的蛋白酶、淀粉酶只可水解蛋白质和淀粉吗?提示:不是。加酶洗衣粉中的蛋白酶、淀粉酶等并非是单一酶,而是复合酶,如蛋白酶制剂实际包括蛋白酶和某些肽酶,可将蛋白质水解成小分子肽和氨基酸。(2)为什么使用温水浸泡加酶洗衣粉的洗衣效果更佳?提示:酶的催化作用需要适宜的温度,用温水浸泡加酶洗衣粉可以缩短衣物的浸泡时间,加快洗涤。BB考点二固定化酶和固定化细胞考点二固定化酶和固定化细胞1.固定化酶固定化酶(1)形成:将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种 介质介质 上,使之成为 不溶于水而又有酶活性不溶于水而又有酶活性 的制剂。(2)特性:与游离酶相比较, 稳定性稳定性 好,与产物容易

4、分离,易于控制,能反复多次使用;便于 运输和贮存运输和贮存 ,有利于自动化生产。2.固定技术固定技术(1)概念: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。(2)方法(连线)(3)适用对象一般来讲,酶更适合采用 化学结合法化学结合法 和物理吸附法固定化,而细胞多采用 包埋法包埋法 固定化,这是因为体积大的细胞难以被吸附或结合,而体积小的酶则易从包埋材料中漏出。3.淀粉酶水解作用的检测淀粉酶水解作用的检测淀粉糊精 麦芽糖麦芽糖 葡萄糖遇碘显 蓝蓝 色色遇碘显 红红 色色遇碘不显色1.判断有关酶的应用说法的正误。判断有关酶的应用说法的正误。(1)洗衣时,加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性

5、。(2)发烧时,食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性。 (3)口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用。 (4)用果胶酶澄清果汁时,温度越低澄清速度越快。( ) ( ) ( )( ) 2.判断有关固定化酶和固定化细胞说法的正误。判断有关固定化酶和固定化细胞说法的正误。(1)活化酵母时,将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状。 (2)配制CaCl2溶液时,需要边小火加热边搅拌。 (3)将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时,凝胶珠成形后应即刻取出。(4)海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色,过低时凝胶珠易呈蝌蚪状。 (5)固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用。 (6)溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限

6、制因素。 (7)固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物。 (8)凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合的。 (9)可用包埋法制备固定化酵母细胞。( )( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )( )( )1.酶的活性酶的活性(1)概念:指酶催化一定化学反应的能力。(2)表示方法:用在一定条件下,酶所催化的某一化学反应的反应速率来表示。(3)酶反应速率的表示方法:用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。(4)酶活性的影响因素:温度、pH和酶的抑制剂等。突破一酶在果汁生产、洗涤方面的应用突破一酶在果汁生产、洗涤方面的应用2.探究温度和探究温度和pH对果胶酶活性的影响对果胶酶活

7、性的影响(1)实验流程(2)该实验的自变量是温度或pH,因变量是酶的活性,检测因变量是通过测定果汁的体积或比较澄清度来实现的。3.对加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法对加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法(1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法: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。(2)加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法:实验设计遵循的原则是对照原则和单一变量原则,如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时,以洗衣粉的种类为自变量,其他条件完全一致;同时,普通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照。实验自变量因变量无关变量探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果洗衣粉种

8、类(普通和加酶)洗涤效果水的用量,污物的量,实验用布的质地与大小,不同洗衣粉的用量,搅拌、洗涤时间等探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果加酶洗衣粉中酶的种类探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响温度(3)变量分析知能拓展知能拓展 (1)人体皮肤细胞有蛋白质,使用加酶洗衣粉后如不彻底清洗双手,就会使手的皮肤受到腐蚀,而使人患过敏性皮炎、湿疹等。(2)一般来说,丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤,是因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。考向一果胶酶的生产应用考向一果胶酶的生产应用1.生产果汁时,用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。回答下列相关问题:(1)某同学用三种来源的果胶酶进行三组实验,各组实验除酶的

9、来源不同外,其他条件都相同,测定各组的出汁量,据此计算各组果胶酶活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是 。(2)现有一种新分离出来的果胶酶,为探究其最适温度,某同学设计了如下实验:取试管16支,分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液,混匀,平均分为4组,分别置于0 、5 、10 、40 下保温相同时间,然后,测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。该实验温度设置的不足之处有 和 。(3)某同学取5组试管(AE)分别加入等量的同种果泥,在A、B、C、D 4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶,然后,补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同;E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相

10、同。将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后,测定各组的出汁量。通过AD组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中,若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量,E组设计 (填“能”或“不能”)达到目的,其原因是 。答案答案(1)比较不同来源果胶酶的活性(4分,其他合理答案也可)(2)温度范围设置不合理温度梯度设置不合理(其他合理答案也可)(3)不能未加入缓冲液(其他合理答案也可)解析解析(1)利用不同来源的果胶酶处理果泥,检测各组出汁量,据此可以比较不同来源的果胶酶的活性大小。(2)探究果胶酶的最适温度时,一般在2070 范围内,每隔5 进行梯度设计。显然题中温度设置过低,温度

11、梯度设置不均。(3)本实验的目的是检测不同量的同种果胶酶下的出汁量的差异,为保证单一变量,AE组都应加入等量缓冲溶液。2.某同学用含有不同种类酶制剂的洗衣粉进行了如下实验。请回答以下问题:(1)该实验的目的是探究 。该实验还应控制的无关变量有 。该实验中 分别构成两组对照实验。组别布料污染物水温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涤效果的探究考向二加酶洗衣粉洗涤效果的探究(2)该同学在实验过程中可通过观察 来判断酶的催化效率。(3)蛋白酶洗衣粉的去污原理是 。(4)大力推广使用加酶洗衣粉代替含

12、磷洗衣粉,有利于生态环境保护,这是因为 。(5)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质层层包裹的,遇水后包裹层很快溶解,释放出来的酶迅速发挥催化作用,请说明这是否应用了酶的固定化技术及其理由是 。答案答案(1)酶的作用具有专一性洗衣粉的用量,污染程度,水质,水的pH等A和BA和C(2)蛋白膜消失的时间长短(3)在蛋白酶催化作用下蛋白质的水解,产物溶于水中(4)酶蛋白进入环境后容易被微生物分解,避免过多的磷进入水体,造成水体富营养化(5)否,加酶洗衣粉中的酶没有固定在不溶于水的载体上,也不能重复使用解析解析(1)分析表格可知该实验的自变量有两个,即酶的种类、污染物的种类,因变量为污染物是否消失,无关

13、变量为洗衣粉的用量,污染程度,水质,水的pH等。所以该实验的目的是探究酶的作用具有专一性;根据探究实验的对照原则和单一变量原则可知,该实验中A与B、A与C构成两组对照实验。(2)该实验可根据蛋白膜消失时间的长短来判断酶的催化效率,即蛋白膜消失的时间越短,说明酶的催化效率越高。(3)蛋白酶能够催化污垢中蛋白质的水解,水解产物溶于水中,所以蛋白酶洗衣粉能够去污。(4)加酶洗衣粉中酶的化学本质是蛋白质,其进入环境后容易被微生物分解,大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉,可以避免过多的磷进入水体,造成水体富营养化,有利于生态环境保护。(5)加酶洗衣粉中的酶没有固定在不溶于水的载体上,不能重复利用,因此

14、加酶洗衣粉中的酶不是固定化酶。突破二固定化酶与固定化细胞突破二固定化酶与固定化细胞1.固定化酶与固定化细胞的比较固定化酶与固定化细胞的比较 固定化酶固定化细胞固定酶的种类一种一系列适用方法化学结合法、物理吸附法包埋法特点优点酶既可与反应物结合,又可与产物分离,固定在载体上的酶可反复利用成本低,操作容易缺点一种酶只能催化一种或一类化学反应可能导致反应效率下降实例固定化葡萄糖异构酶固定化酵母细胞2.制备固定化酵母细胞及用固定化酵母细胞发酵制备固定化酵母细胞及用固定化酵母细胞发酵易混辨析易混辨析 (1)细胞的固定化要在严格无菌条件下进行;对制备的海藻酸钠溶液、CaCl2溶液以及注射器等器材进行严格灭

15、菌。(2)溶化海藻酸钠时采用小火或间断加热法,防止海藻酸钠焦糊。(3)海藻酸钠溶液浓度过高,将很难形成凝胶珠;浓度过低,凝胶珠所包埋的酵母细胞数量少。考向考查固定化酶和固定化细胞考向考查固定化酶和固定化细胞1.为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件,科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响,结果如图。请回答:(1)与利用游离酵母生产啤酒相比,利用固定化酵母的优点有 、 。(2)本实验结果表明,随氯化钙浓度的增大,凝胶珠机械强度增大,完整率 。(3)结合发酵性能分析,制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为 。当氯化钙浓度过高时,发酵液中的糖度升高,酒精度下降,发酵受到影响,原因是 。(4)用海藻酸钠作

16、载体包埋酵母细胞,溶解海藻酸钠时最好采用 的方法,以防发生焦糊。溶化好的海藻酸钠溶液应 后,再与已活化的酵母细胞充分混合。若海藻酸钠浓度过低,会导致 ,固定效果大大降低。答案答案 (1)可多次使用便于产物分离(或提高产品质量等)(2)增加(3)2.0 mol/L凝胶珠机械强度过大,通透性降低,影响糖进入颗粒内部(4)小火或间断加热冷却至室温酵母细胞从颗粒中漏出解析解析(1)与利用游离酵母发酵相比,利用固定化酵母的优点有:可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等。(2)氯化钙可使海藻酸钠聚沉,形成多孔的含酵母细胞的凝胶珠,随着氯化钙浓度增大,凝胶珠机械强度增大,完整率增加。(3)制备凝胶珠的适宜

17、氯化钙浓度为2.0 mol/L,当氯化钙浓度过高时,凝胶珠机械强度过大,通透性降低,影响糖进入颗粒内部。(4)溶解海藻酸钠时最好采用小火或间断加热的方法,避免发生焦糊;溶化后的海藻酸钠应冷却至室温后,再与已活化的酵母细胞充分混合;若海藻酸钠浓度过低,易导致酵母细胞从颗粒中漏出,固定效果降低。2.请回答与固定化酶实验有关的问题:(1)-淀粉酶可以通过培养枯草杆菌来生产, 是筛选高表达量菌株的最简便方法之一。筛选出的菌株在发酵生产之前还需利用 培养基进行扩大培养。(2)利用物理或化学的方法将-淀粉酶固定后,成为 且又有酶活性的制剂。若用吸附法固定时,在装柱后需要用 缓慢冲洗,直至流出液不使淀粉-碘

18、混合液发生 为止。(3)将淀粉溶液以一定流速从反应柱上端滴入,再在下端接取少量流出液进行KI-I2颜色测试,结果不呈现红色。对此现象的解释错误的是 (A.反应柱中没有-淀粉酶被固定B.流速过快淀粉未被水解C.接取的流出液是蒸馏水D.流速过慢淀粉被水解成葡萄糖)答案答案(1)单菌落分离液体(2)不溶于水10倍柱体积蒸馏水褪色(3)D解析解析(1)要筛选高表达量菌株最简便的方法之一是单菌落分离法,要进行扩大培养应用液体培养基。(2)利用物理或化学的方法将-淀粉酶固定后,成为不溶于水且又有酶活性的制剂。如果用吸附法固定时,在装柱后需要用10倍柱体积蒸馏水缓慢冲洗,直至流出液不使淀粉-碘混合液发生褪色为止。(3)接取少量流出液进行KI-I2颜色测试,出现红色说明淀粉在固定的淀粉酶作用下被水解,没有出现红色,有可能是反应柱中没有-淀粉酶被固定,A正确;也有可能是流速过快淀粉未被水解,B正确;也有可能接取的流出液是蒸馏水,C正确。