《生物技术实践》《酶的研究与应用》专题复习课件.ppt

1、直接使用酶 固定化酶固定化细胞酶的种类 一种或几种 一种一系列酶常用载体 高岭土、皂土、硅胶、凝胶明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺制作方法 化学结合法、物理吸附法包埋法是否需要营养物质否否是直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的比较催化反应 单一或多种单一一系列反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)小分子物质优点催化效率高，低耗能、低污染等酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时固定在载体上的酶还可以被反复利用成本低，操作更容易不足对强酸、强碱、高温和有机溶剂等环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物

2、中，可能影响产品质量一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的固定后的细胞与反应物不容易接近，尤其是大分子物质，可能导致反应效率下降等(1)实验原理：当酶处于最适温度或最适pH时，酶的活性最高。若温度过高、过酸或过碱，则导致酶变性失活。在一定范围内，果肉的出汁率和果汁的澄清度与果胶酶的活性成正比。探究酶活性影响因素的实验设计(2)实验操作流程：温度或pH对果胶酶活性的影响(3)结果分析：根据实验数据绘制出温度和pH对果胶酶活性(用酶反应速度表示)影响的曲线图(如图a、b)，最终得到果胶酶的最适温度和pH。由于初次实验的梯度变量选择目的性不强，选

3、择的范围有可能出现过高或过低的情况，这可以从画出的曲线中反映出来，如图所示，实验中可以根据出现的曲线进一步选择合适的梯度变量。2探究果胶酶的最适用量：(1)实验原理：在一定的条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，再增加酶的用量，果汁的体积不再改变，此值即是酶的最适用量。(2)实验过程：(3)结果分析：根据实验数据绘制出不同果胶酶用量对出汁率影响的曲线图(在浓度和体积相同的条件下，如图所示)。预实验(1)概念：在正式实验前，用标准物质或只用少量样品进行实验。(2)意义：为正式实验选择最佳实验材料，准确控制无关变量，避免造成人力、物力及财力浪费。(3)应用：在探究酶最适

4、温度或pH时，一般要设置预实验。1探讨加酶洗衣粉的洗涤效果时，要有效地控制变量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类(普通和加酶)洗涤效果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水用量，污物量，实验用布的质地与大小，不同洗衣粉用量，搅拌、洗涤时间等探究不同温度对加酶洗衣粉的影响温度有关酶的实验设计探讨加酶洗衣粉最适温度的实验中，根据实际生活中的情况，温度梯度可进一步设置为20、25、30、35、40、45、50、55，若测出40时洗涤效果较好，应设置更细的实验组，如35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45，直至测出具体的最适温

5、度。2有关酶的探究实验设计思路在保证无关变量相同的前提下，在一恒定温度下设置pH梯度，可确定酶催化作用的最适pH；在一恒定pH条件下，通过设置温度梯度，可确定酶催化作用的最适温度；在温度和pH都相同的条件下，通过设置酶的用量梯度可以确定酶的最适用量。设计遵循单一变量原则，有效地控制其他变量(如水质、水温等)，具体实验程序分析(如下表)：探究加酶洗衣粉洗涤效果的实验设计探究加酶洗衣粉洗涤效果的实验设计易混点1知识点知识点要素梳理知识要点加酶洗衣粉种类蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶探究加酶洗衣粉与普通洗衣粉的洗涤效果实验流程制备污渍物设置对照加入洗衣粉加入污渍物搅拌观察洗涤效果实验变量(自变量)

6、洗衣粉种类(是否加酶)实验结果加酶洗衣粉的洗涤效果比普通洗衣粉好探究加酶洗衣粉的最适温度实验变量温度实验流程制备污渍物设置温度梯度对照加入洗衣粉加入污渍物搅拌观察洗涤效果探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果实验变量加酶洗衣粉中酶的种类实验流程三等份各类污渍物烧杯中各加入等量的不同类型的洗衣粉和水将污渍物分别放入烧杯中搅拌观察实验效果【典例1】有人设计实验探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并优于普通洗衣粉。实验分为两组，一组衣物用加酶洗衣粉洗涤，一组衣物用普通洗衣粉洗涤。该实验设计缺少()A用加酶洗衣粉洗涤和适量普通洗衣粉洗涤的对照B既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照C用普通洗衣粉洗涤和少

7、量加酶洗衣粉洗涤的对照D用少量普通洗衣粉洗涤和大量加酶洗衣粉洗涤的对照【解析】本探究实验为定性探究实验，不涉及量的变化，缺乏空白对照，补充空白对照实验后，实验结果更具说明力。【答案】B酶的固定化技术酶的固定化技术 名称原理图示包埋法将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中化学结合法利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上物理吸附法通过物理吸附作用，把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体上易混点2【典例2】在上个世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术，大大降低了生产成本，请回答有关问题。(1)在实际生

8、产中，固定化酶技术的优点是_。与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是_。(2)制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是_，使用了下图中方法_(填出号码及名称)。(3)制作固定化酵母菌细胞时，充分混合均匀的酵母细胞胶液可在饱和_溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是_。【解析】(1)固定化酶使酶与反应物易接触，与产物易分离，并且能反复利用，降低了生产成本。固定化酶固定的是纯净的酶，酶会失活。固定化细胞能固定一系列酶。(2)制备固定化酵母细胞，由于细胞比酶分子体积大，难以被吸附或结合，多采用包埋法，常用的载体是海藻酸钠。(3)酵母细胞胶液能在饱和的CaCl2溶液中形成

9、凝胶珠。若海藻酸钠浓度过高或针筒距离液面过近，得到的凝胶珠可能不是圆形。【答案】(1)酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用多酶系统(一系列酶、多种酶)(2)海藻酸钠包埋法(3)CaCl2海藻酸钠浓度过高(或针筒口离液面距离过近，高度不够)【例1】下列有关酶的制备和应用的叙述，正确的是()。A酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶B透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化C棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤D多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层高考典例示范【解析】利用酶解法和吸水涨破法使细胞解体，用于制备胞内酶；酶的纯化和分离的方法有透析法、离心沉降法和电

10、泳法；纤维素酶能去除棉纺织品表面浮毛，平整织物表面，故可用添加纤维素酶的洗衣粉洗涤棉织物；多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的最外层，保持其他酶在胃中不被破坏。【答案】A【例2】回答下列关于微生物和酶的问题。环境污染物多聚联苯难以降解，研究发现联苯降解菌内的联苯水解酶是催化多聚联苯降解的关键酶。(1)下列培养基中能有效分离联苯降解菌的是_，原因是_。A培养基(g/L)：某生长因子2.0，(NH4)2SO42.0，K2HPO43.0，MgSO41.0，pH7.4，多聚联苯50mLB培养基(g/L)：牛肉膏10.0，蛋白胨20.0，葡萄糖20.0，NaCl5.0，pH7.4C培养基(g/L)：某生长因子2

11、.0，淀粉20.0，NH4NO32.5，MgCl20.5，K2HPO43.0，多聚联苯50mL，pH7.4进一步研究发现，不同的金属离子对联苯水解酶的活性有一定影响，结果见下表：(2)依据表中结果，金属离子_对该酶的活性有一定的促进作用。金属离子对酶的活性有促进或抑制作用，可能的原因是_。(3)通过酶工程可将联苯水解酶用于生产实践。酶工程通常包括酶的生产、_、酶的固定化和酶的应用等方面。酶固定化的好处是_。(4)下图实线表示联苯水解酶催化的反应速度与酶浓度的关系，虚线表示在其他条件不变的情况下，底物浓度增加一倍，反应速度与酶浓度的关系，能正确表示两者关系的是_。(5)红球菌和假单孢菌都能降解多

12、聚联苯，但研究发现以每克菌体计算，两种菌降解多聚联苯的能力有所不同，对此现象合理的假设是_或_。【解析】(1)A培养基中只有多聚联苯一种碳源，只有联苯降解菌可以利用这一种碳源而生存。因此，A培养基可以作为分离联苯降解菌的选择培养基。(2)根据表格数据，当培养基中添加Mn2时，能使联苯水解酶的活性升高。金属离子是通过与酶结合后，改变酶的空间结构来影响酶活性的。(3)酶具有专一性、高效性，酶催化后，酶分子结构不改变，如果能利用酶工程将酶固定下来，便可以重复利用，使酶的催化反应连续进行。酶工程的操作包括酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和酶的应用等几个方面。(4)影响酶促反应速度的因素有酶浓度、底物

13、浓度和温度、pH等反应条件。在反应条件适宜，酶量不足的情况下，增加底物量，酶促反应速度不增加，此时酶促反应速度的限制因子是酶浓度。随着酶浓度的增加，当酶浓度不是酶促反应速度的限制因子时，底物量增加，酶促反应速度增加。(5)红球菌和假单孢菌降解多聚联苯的能力不同的原因可能是两种菌内酶量不同，或者是两种菌内酶结构的不同致使酶活性不同。【答案】(1)A该培养基中多聚联苯为唯一碳源(2)Mn2金属离子与酶结合可以改变酶的空间结构(尤其是活性部位的结构)(3)酶的分离纯化便于重复利用，能连续进行反应(4)B(5)两种菌内酶量不同两种菌内酶基因的结构(酶结构)不同l考情分析本专题内容在高考中考查频率较高，考查点包括果胶酶在果汁生产实践中的应用，固定化酶、固定化细胞技术在生产实践中的应用及加酶洗衣粉洗涤效果与影响因素探究等。联系果汁加工生产、加酶洗衣粉等生产生活实际，考查酶特性探究的实验分析与设计题特别多，是近三年新课标高考的最大热点。退出