专题4酶的研究与应用(54张)课件.pptx
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- 专题 研究 应用 54 课件
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1、专题4酶的研究与应用 一、影响果汁产量的物质及处理方法1.影响果汁产量的物质纤维素和果胶是组成水果的重要物质,这两种物质的存在使制作果汁时存在两个问题:一是果肉的出汁率低,耗时长;二是榨取的果汁浑浊、黏度高、容易发生沉淀。2.处理方法酶解法常用的酶及其作用特点如下:第1页,共54页。专题4酶的研究与应用 组成本质作用果胶酶多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶蛋白质催化果胶水解成为可溶性半乳糖醛酸纤维素酶C1酶Cx酶葡萄糖苷酶蛋白质纤维素纤维二糖葡萄糖第2页,共54页。专题4酶的研究与应用果胶酶和纤维素酶都是复合酶,并不特指某一种酶,而是一类酶的总称。二、探究酶活性最适条件和用量的实验设计1.
2、探究酶活性最适条件的实验设计(1)思路方法探究不同温度(或pH)对果胶酶活性的影响时,温度(或pH)作为自变量,有效地控制其他无关变量,通过设置合理的温度(或pH)梯度来确定最第3页,共54页。专题4酶的研究与应用适值。(2)注意事项在苹果泥和果胶酶混合之前,一定要保证底物和酶达到相应的条件(温度或pH),避免混合后条件变化,确保实验结果的准确性。(3)衡量实验结果的指标在相同时间内,滤出苹果汁的体积;观察苹果汁的澄清度。2.探究果胶酶的用量(1)原理提示第4页,共54页。专题4酶的研究与应用本实验是一个探究性的定量实验,所测出的最适用量是在本实验的温度、pH条件下测出的,因而果胶酶的最适用量
3、应标明温度和pH。(2)确定最适用量的方法如果随酶浓度的增加,过滤到的果汁的体积也增加,说明酶的用量不足;当酶的浓度增加到某个值后,再增加酶的用量,过滤到的果汁的体积不再改变,说明酶的用量已经足够,那么,这个值就是酶的最适用量.实验的自变量和无关变量是由实验目的决定的,如探究果胶酶的用量,则果胶酶的用量为自变量,其他如果汁的体积、温度、pH等都是第5页,共54页。专题4酶的研究与应用无关变量。控制自变量要遵守单一变量原则,控制无关变量要遵守等量原则。在工业生产果汁时,常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率,为了研究温度对果胶酶活性的影响,某同学设计了如下实验:1例第6页,共54页。专题4酶的
4、研究与应用.将果胶酶与苹果泥分装于不同试管,在10 水浴中恒温处理10分钟(如图甲)。.将果胶酶与苹果泥混合,再次在10 水浴中恒温处理10分钟(如图乙)。.将步骤处理后的混合物过滤,收集滤液,测果汁量(如图丙)。.在不同温度条件下重复以上实验步骤,并记录果汁量,结果如下表:温度/10 203040506070果汁量/mL8131525151211第7页,共54页。专题4酶的研究与应用根据上述实验,请分析回答下列问题。(1)果胶酶能破除细胞壁,是因为果胶酶可以促进细胞壁中 的水解。(2)实验结果表明,当温度为 时果汁量最多,此时果胶酶的活性 。(3)为什么此实验可以通过测量滤出的苹果汁的体积大
5、小来判断果胶酶活性的高低?。(4)下列A、B、C图依次表示果胶酶浓度一定时,果胶酶的反应速率与反应物浓度、温度、pH之间的关系。第8页,共54页。专题4酶的研究与应用 图A中,反应物达到某一浓度时反应速率不再上升的原因是 。图B中,曲线ab段表明 ,曲线bc段表明 。将装有果胶酶与反应物的甲、乙两支试管分别放入12 和90 水浴锅中,20分钟后取出转入40 的水浴锅中保温,两支试管内的反第9页,共54页。专题4酶的研究与应用应是:甲 ,乙 。图C表示果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时,果胶酶催化反应的速率随pH变化的曲线,实验时可根据 来判定果胶酶的最适pH。解析:(1)果胶酶能够把果胶分解
6、成可溶性的半乳糖醛酸。(2)根据表格可知,40 时果汁量最多,则此温度时酶活性最大。(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质,这些物质可以通过滤纸,苹果汁体积越大,表明果胶酶活性越高。(4)酶是生物体内具有催化能力的有机物,绝大多数是蛋白质,其催化解析解析第10页,共54页。专题4酶的研究与应用效率受反应物浓度、温度、pH等的影响。图A中,当反应物在低浓度范围内增加时,反应速率迅速上升;当反应物达到一定浓度时,随反应物浓度增加,反应速率不再增加。这是因为酶虽然有高效性,但催化能力也有一定限度,当所有酶都发挥了最高效能后,反应物浓度再增加,反应速率也不增加,这时受酶浓度限制。图B中,从a点到b点曲线上
7、升,这是因为温度升高,酶活性升高。曲线bc段下降,因为温度超过最适温度,酶活性降低。由于甲试管温度较低,所以酶活性较低,反应速率很慢,当转入40(酶反应的适宜温度)的水浴锅中加热时,其反应速率迅速增加。乙试第11页,共54页。专题4酶的研究与应用管在90 高温下,酶结构被破坏,酶变性失活,当转入40 的水浴锅中保温时,酶活性也不再恢复,故无催化反应。图C表示当果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时,果胶酶催化反应的速率随pH变化的曲线,实验时可根据果汁的量来判定果胶酶的最适pH。答案:(1)果胶(2)40 最高(3)单位时间内得到的果汁越多,说明此反应速率越快,即酶的活性越高,反之,则酶的活性越
8、低第12页,共54页。专题4酶的研究与应用(4)受反应物中酶浓度的限制果胶酶的活性随温度升高而增大超过最适温度,酶的活性随着温度升高而降低反应速率加快无催化反应果汁的量三、酶在洗涤方面的应用1.加酶洗衣粉和酶制剂加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉,常用酶制剂有四类:蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。2.加酶洗衣粉的去污机理第13页,共54页。专题4酶的研究与应用种类洗涤原理洗涤实例蛋白酶蛋白质小分子肽+氨基酸血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢脂肪酶脂肪甘油+脂肪酸油渍、人体皮脂、口红淀粉酶淀粉麦芽糖+葡萄糖来自面条、巧克力等的污垢第14页,共54页。专题4酶的研究与应用纤维素酶使纤维的结构变得蓬
9、松,从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触,达到更好的去污效果3.探究不同种类的洗衣粉的洗涤效果(1)实验原理:酶的作用有专一性,复合酶洗衣粉加入的酶制剂较多,与单一酶相比,对各种污渍都有较好的洗涤效果。第15页,共54页。专题4酶的研究与应用(2)实验变量自变量:加酶洗衣粉。无关变量:其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。(3)实验步骤第16页,共54页。专题4酶的研究与应用步骤烧杯编号注入自来水500 mL500 mL500 mL加入物质(等量)奶渍布奶渍布奶渍布控制水温37 37 37 加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉 复合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻璃棒搅拌5 min5 min
10、5 min观察实验现象颜色浅已消失颜色浅第17页,共54页。专题4酶的研究与应用(2012长沙模拟)加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。请回答下列问题:(1)为了探究某加酶洗衣粉中碱性蛋白酶含量与洗涤效果的关系,某同学通过实验获得如图所示的结果。由图可知,加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量是%,本实验的自变量是 。2例第18页,共54页。专题4酶的研究与应用(2)下表是围绕加酶洗衣粉的一项研究结果:温度/203040455060普通洗衣粉去污力/%1518202121.522加酶洗衣粉去污力/%304048504837第19页,共54页。专题4酶的研究与应用上述实验结果可以得出的结论有:;。(3)
11、在使用加酶洗衣粉过程中,对于特别脏的衣服或较大的洗衣量,写出两项提高洗涤效果的措施:;。解析:(1)分析曲线,在碱性蛋白酶含量达到0.6%时去污力达到最高,再增加其含量去污力也不再增加,反而造成资源的浪费。自变量为坐标曲线的横坐标:碱性蛋白酶含量。(2)表中的结果纵向分析得出的结解析解析第20页,共54页。专题4酶的研究与应用论为:在相同温度条件下加酶洗衣粉的去污力比普通洗衣粉高;横向分析加酶洗衣粉的去污力,则可知:45 左右(或4050)加酶洗衣粉的去污力最强。(3)加酶洗衣粉的洗涤效果还受水温、浸泡时间、洗衣粉用量等方面的影响。因此可通过用温水浸泡,适当延长浸泡的时间,增加洗衣粉的用量等措
12、施来提高洗涤效果。答案:(1)0.6%碱性蛋白酶含量(2)在相同温度条件下加酶洗衣粉的去污力比普通洗衣粉高使用加酶洗衣粉时的适宜温度为45 左右(或4050)(3)用温水浸泡延长浸泡时间增加洗衣粉的用量等(任写两项)四、制备和应用固定化酶第21页,共54页。专题4酶的研究与应用1.固定化酶的应用实例:如用葡萄糖异构酶,将葡萄糖转化为果糖。固定化酶技术在反应柱上的孔应该满足酶颗粒无法通过,反应溶液可以自由出入。2.固定化细胞技术(1)概念:固定化酶和固定化细胞技术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。(2)方法:包埋法、化学结合法和物理吸附法。(3)实验操作酵母细胞的活化第22页
13、,共54页。专题4酶的研究与应用 配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液 配制海藻酸钠溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 固定化酵母细胞第23页,共54页。专题4酶的研究与应用(1)海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键,因为如果海藻酸钠溶液浓度过高,将很难形成凝胶珠;如果浓度过低,形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少,都会影响实验效果。(2)CaCl2溶液的作用:使海藻酸钠胶体发生聚沉,形成凝胶珠。3.直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较第24页,共54页。专题4酶的研究与应用 直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种数一种或几种一种一系列酶制作方法化学结合固定化、物理吸附固定化
14、包埋法固定化是否需要营养物质否否是反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)小分子物质第25页,共54页。专题4酶的研究与应用缺点对环境条件非常敏感,易失活难回收,成本高,影响产品质量不利于催化一系列的酶促反应反应物不易与酶接近,尤其是大分子物质,反应效率下降优点催化效率高、耗能低、污染低既能与反应物接触,又能与产物分离可以反复利用成本低、操作容易第26页,共54页。专题4酶的研究与应用(2010江苏单科)如图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作,图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图,下列叙述不正确的是()3例第27页,共54页。专题4酶的研究与应用 A.刚溶化的海藻酸
15、钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液B.图1中X溶液为CaCl2溶液,其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠答案:AC.图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触D.图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中解析:刚溶化的海藻酸钠应冷却至室温后与活化的酵母细胞混合,A项错误;图1中CaCl2溶液可使海藻酸钠形成凝胶珠,B项正确;图2中要进行搅拌以使培养液与细胞充分接触,C项正确;图1中制备的凝胶珠要经过洗涤再移到图2 装置中,D项正确。解析解析第28页,共54页。专题4酶的研究与应用1.酶是生物体内细胞合成的生物催化剂,没有酶,生物体内的几乎所有代谢反应都不能进行。随着生物科学技术的
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