高考生物一轮复习12酶的应用课件教科版选修1.ppt
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- 高考 生物 一轮 复习 12 应用 课件 教科版 选修
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1、第第2讲酶的应用讲酶的应用(1)果汁中的果胶和果胶酶。果汁中的果胶和果胶酶。(2)-淀粉酶的淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测。固定化及淀粉水解作用的检测。知识点一果汁中的果胶和果胶酶知识点一果汁中的果胶和果胶酶1果胶果胶(1)果果胶的成分与存在:果胶是胶的成分与存在:果胶是 的主的主要组成成分之一,它由要组成成分之一,它由 组组成。成。(2)果胶与果汁加工:果胶不仅影响果胶与果汁加工:果胶不仅影响 ,还会使果,还会使果汁浑浊。汁浑浊。植物细胞壁以及胞间层植物细胞壁以及胞间层半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲脂半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲脂出汁率出汁率2果胶酶果胶酶(1)来来源:黑曲霉、苹果青霉。源:黑曲霉
2、、苹果青霉。(2)组成:果胶酶并不是特指某一种酶,而是分解果胶的一组成:果胶酶并不是特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称,主要包括果胶酶和类酶的总称,主要包括果胶酶和 酶。酶。(3)作用:将果胶分解成可溶性的分子,使出汁率提高,也作用:将果胶分解成可溶性的分子,使出汁率提高,也使浑浊的果汁变得澄清。使浑浊的果汁变得澄清。3果胶酶的应用果胶酶的应用(1)水水果加工业:水果中的果胶经果胶酶水解后,可降低果加工业:水果中的果胶经果胶酶水解后,可降低果汁的果汁的 ,有助于压榨;在葡萄酒酿造中加入果胶酶,有助于压榨;在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到能起到 作用,还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀;作用,
3、还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀;果胶酶可用于桔子脱囊衣,制造果粉和低糖果冻。果胶酶可用于桔子脱囊衣,制造果粉和低糖果冻。果胶甲酯果胶甲酯粘度粘度澄清澄清(2)饲料工业:果胶酶与饲料工业:果胶酶与 酶、半纤维素酶等配合,可降酶、半纤维素酶等配合,可降解植物细胞壁中的果胶和纤维,促使淀粉、脂类、维生素和解植物细胞壁中的果胶和纤维,促使淀粉、脂类、维生素和蛋白质等释放出来,从而提高了饲料的营养价值;果胶酶可蛋白质等释放出来,从而提高了饲料的营养价值;果胶酶可降低饲料的粘度,促进饲料在动物消化道内的降低饲料的粘度,促进饲料在动物消化道内的 。思考思考1:在在葡萄酒酿造中为何要加入果胶酶?葡萄酒酿造中
4、为何要加入果胶酶?提示:提示:在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到澄清作用,还可促在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到澄清作用,还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。消化、吸收消化、吸收纤维素纤维素知识点二知识点二淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测1固定化酶固定化酶(1)形形成:将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种成:将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种 上,使之成为上,使之成为 的制剂。的制剂。(2)特性:与游离酶相比较,特性:与游离酶相比较,好,与底物和产物容易分好,与底物和产物容易分离,易于控制,能反复多次使用;便于离,易于控制,能反
5、复多次使用;便于 ,有利,有利于自动化生产。于自动化生产。2固固定化酶的制作方法:由酶的性质和载体特性所决定,主要定化酶的制作方法:由酶的性质和载体特性所决定,主要包括包括 法、共价偶联法、法、共价偶联法、法和包埋法等。法和包埋法等。介质介质不溶于水而又有酶活性不溶于水而又有酶活性稳定性稳定性运输和贮存运输和贮存吸附吸附交联交联思考思考2:与普通的酶相比较,固定化酶有什么优点?与普通的酶相比较,固定化酶有什么优点?提示:提示:酶固定化后有一定的机械强度,催化反应的过程可管酶固定化后有一定的机械强度,催化反应的过程可管道化、连续化和自动化;酶不溶解在催化反应的溶液中,产道化、连续化和自动化;酶不
6、溶解在催化反应的溶液中,产物更易纯化;固定化酶可反复使用,更经济,更利于工厂化物更易纯化;固定化酶可反复使用,更经济,更利于工厂化生产;固定化酶提高了酶的稳定性,可较长时间地贮存和使生产;固定化酶提高了酶的稳定性,可较长时间地贮存和使用。用。麦芽糖麦芽糖红红探究影响果胶酶活性的因素探究影响果胶酶活性的因素(温度或温度或pH)的实验分析的实验分析(1)实实验原理:果胶酶的活性受温度、验原理:果胶酶的活性受温度、pH和酶抑制剂的影响,和酶抑制剂的影响,在最适温度或在最适温度或pH时,活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄时,活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。清度都与果胶酶的
7、活性大小成正比。(2)实验流程实验流程提醒提醒在混合苹果泥和果胶酶之前,要将苹果泥和果胶酶分在混合苹果泥和果胶酶之前,要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中,每组进行同温装在不同的试管中,每组进行同温(或同或同pH)处理,其目的是处理,其目的是保证底物和酶在混合时的温度保证底物和酶在混合时的温度(或或pH)相同,避免苹果泥与果相同,避免苹果泥与果胶酶混合时影响混合物的温度胶酶混合时影响混合物的温度(或或pH),从而影响果胶酶的活,从而影响果胶酶的活性。性。闪记闪记一般来说,酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定一般来说,酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化,而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞
8、个大,而酶化,而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞个大,而酶分子很小;个大的细胞难以被吸附或结合,而个小的酶容易分子很小;个大的细胞难以被吸附或结合,而个小的酶容易从包埋材料中漏出。从包埋材料中漏出。判断正误判断正误(1)果果胶酶只存在于植物细胞中胶酶只存在于植物细胞中()(2)果胶易溶于乙醇,这是鉴别果胶的一种简易方法果胶易溶于乙醇,这是鉴别果胶的一种简易方法()(3)酶的固定化方法有吸附法,共价偶联法、交联法和包埋法酶的固定化方法有吸附法,共价偶联法、交联法和包埋法等,将等,将-淀粉酶固定在石英砂上应属吸附法淀粉酶固定在石英砂上应属吸附法()酶的应用酶的应用 高考地位:高考地位:5年年4
9、考考(2012广东理综,广东理综,29,2011江苏江苏单科,单科,15)【典例典例1】(2010浙江自选,浙江自选,17)某某同学进行苹果汁制作实验,工艺同学进行苹果汁制作实验,工艺如下图所示。如下图所示。请回答下列问题。请回答下列问题。(1)图中用图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是溶液浸泡苹果的目的是_。黑曲霉。黑曲霉提取液中含有的提取液中含有的_可水解果胶,从而使果汁澄清。固可水解果胶,从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过定化柱中填充的石英砂通过_方式将酶固定化,酶被方式将酶固定化,酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去_。(2)实验中,操作
10、流程实验中,操作流程A和和B的先后次序为的先后次序为_。在苹果。在苹果汁澄清过程中,应关闭的流速调节阀是汁澄清过程中,应关闭的流速调节阀是_。要测定从。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶,可取一定量的果汁固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶,可取一定量的果汁与等量的与等量的_混合,如果出现混合,如果出现_现象,说明现象,说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解,应将流速调果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解,应将流速调_。(3)实验后,将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天,实验后,将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天,该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验,说明固定化酶可被该固定化
11、柱仍可用于苹果汁制作实验,说明固定化酶可被_使用。使用。解析解析(1)KMnO4可用于消毒;从黑曲霉和苹果青霉中可以可用于消毒;从黑曲霉和苹果青霉中可以提取得到果胶酶;石英砂可以通过吸附的方式将酶固定化,提取得到果胶酶;石英砂可以通过吸附的方式将酶固定化,常见的固定化酶方法还有共价偶联法、交联法和包埋法。通常见的固定化酶方法还有共价偶联法、交联法和包埋法。通过吸附法固定酶后,总有少量酶没有被固定住,所以要用蒸过吸附法固定酶后,总有少量酶没有被固定住,所以要用蒸馏水洗涤固定化柱,以洗去没有固定的酶,以免影响实验效馏水洗涤固定化柱,以洗去没有固定的酶,以免影响实验效果。果。(2)实验过程中要先获得
12、果胶酶,把果胶酶通过吸附法固定在实验过程中要先获得果胶酶,把果胶酶通过吸附法固定在石英砂上,再将石英砂装柱,然后向固定化柱中加苹果汁。石英砂上,再将石英砂装柱,然后向固定化柱中加苹果汁。果胶酶装柱后,就应关闭阀果胶酶装柱后,就应关闭阀1。根据果胶不溶于乙醇,可以。根据果胶不溶于乙醇,可以鉴定是否有果胶的存在。鉴定是否有果胶的存在。(3)实验结束后可以用一定量的蒸馏实验结束后可以用一定量的蒸馏水洗涤固定化柱,低温环境中保存固定化柱,几天后仍可重水洗涤固定化柱,低温环境中保存固定化柱,几天后仍可重复使用。复使用。答案答案(1)消消毒果胶酶吸附未被固定的酶等毒果胶酶吸附未被固定的酶等(2)AB阀阀1
13、乙醇浑浊乙醇浑浊(沉淀沉淀)慢慢(3)重复重复近五年课标试题中,本考点主要考查内容是酶在生产生活中近五年课标试题中,本考点主要考查内容是酶在生产生活中的应用,浙江省的应用,浙江省2010年的自选模块考查了本考点的果胶酶的年的自选模块考查了本考点的果胶酶的应用,应用,2012广东理综,广东理综,29考查了酶在食品加工中的应用及考查了酶在食品加工中的应用及酶活力测定内容,预计酶活力测定内容,预计2014年还可能与酶在实际生产、生活年还可能与酶在实际生产、生活实践中应用相结合,考查本考点知识。实践中应用相结合,考查本考点知识。(2)实验流程实验流程 2注意事项注意事项在实际在实际的操作过程中,还需要
14、注意下列事项:的操作过程中,还需要注意下列事项:(1)与其他工业用酶基本相同,果胶酶的适宜温度范围也与其他工业用酶基本相同,果胶酶的适宜温度范围也比较宽泛,因此,可以选用比较宽泛,因此,可以选用10 作为温度梯度,设置的作为温度梯度,设置的具体温度为具体温度为10、20、30、40、50 和和 60 等,等,也可以尝试以也可以尝试以5 作为温度梯度。作为温度梯度。(2)苹果、橙子和葡萄等水果都可以作为反应物,水果不用去苹果、橙子和葡萄等水果都可以作为反应物,水果不用去皮。如用苹果作为原材料,一般可按每个中等大小的苹果加皮。如用苹果作为原材料,一般可按每个中等大小的苹果加水水100200 mL的
15、比例进行搅拌,获得稀的苹果泥。的比例进行搅拌,获得稀的苹果泥。(3)果泥果泥的用量可以采用的用量可以采用5 mL左右,果胶酶的用量可采用质量浓度为左右,果胶酶的用量可采用质量浓度为2%的果胶酶溶液的果胶酶溶液2 mL。(4)水浴时间可以为水浴时间可以为2030 min。(5)过滤果汁时,漏斗中应放置滤纸。过滤果汁时,漏斗中应放置滤纸。酶活力测定的一般原理和方法酶活力测定的一般原理和方法(1)酶酶活力的含义:酶的活性是指酶催化一定化学反应的能活力的含义:酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。力。(2)酶活力测定的一般原理和方法:酶的活力通常以单位时酶活力测定的一般原理和方法:酶的活力通常以单位时
16、间内底物的消耗量或者在单位时间内产物的生成量来表示。间内底物的消耗量或者在单位时间内产物的生成量来表示。例如,通过测定单位时间内麦芽糖的生成量来检测淀粉酶例如,通过测定单位时间内麦芽糖的生成量来检测淀粉酶的活力。由于麦芽糖与的活力。由于麦芽糖与3,5-二硝基水杨酸试剂反应,能生二硝基水杨酸试剂反应,能生成黄褐色产物,利用分光光度法进行比色,可以测出麦芽成黄褐色产物,利用分光光度法进行比色,可以测出麦芽糖的生成量。另外,还可以通过测定单位时间内淀粉的消糖的生成量。另外,还可以通过测定单位时间内淀粉的消耗量来检测淀粉酶的活力。耗量来检测淀粉酶的活力。【训练训练1】某某校生物兴趣小组为探究不同浓度果
17、胶酶对澄清苹果汁出校生物兴趣小组为探究不同浓度果胶酶对澄清苹果汁出汁率的影响,进行了如下实验。汁率的影响,进行了如下实验。实验步骤:实验步骤:制备苹果汁将苹果洗净,切成小块,用榨汁机打碎成制备苹果汁将苹果洗净,切成小块,用榨汁机打碎成苹果汁匀浆。加热苹果汁到苹果汁匀浆。加热苹果汁到100,再冷却至,再冷却至50 左右。左右。配制不同浓度的酶液取配制不同浓度的酶液取5支支10 mL的试管,依次编号为的试管,依次编号为26号。分别加入不同量的质量浓度为号。分别加入不同量的质量浓度为10 g/mL的果胶酶溶的果胶酶溶液,再分别加入苹果酸定容至液,再分别加入苹果酸定容至10 mL,获得质量浓度分别,获
18、得质量浓度分别为为2 g/mL、4 g/mL、6 g/mL、8 g/mL、10 g/mL的果胶酶溶的果胶酶溶液备用。液备用。降解苹果汁降解苹果汁(如下图如下图)沉淀向上述沉淀向上述6只烧杯中添加明胶、活性炭等物质搅拌处只烧杯中添加明胶、活性炭等物质搅拌处理,充分混匀后静置,分别过滤。理,充分混匀后静置,分别过滤。记录并处理结果用量筒测量澄清滤液记录并处理结果用量筒测量澄清滤液(即苹果汁即苹果汁)的体积,的体积,记入表格,并计算出汁率。记入表格,并计算出汁率。请回答下列问题。请回答下列问题。(1)果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原理是果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原理是_。(2)步
19、骤中,苹果汁先加热到步骤中,苹果汁先加热到100 的目的是的目的是_。(3)步骤中,在步骤中,在26号试管中加入号试管中加入10 g/mL果胶酶溶液的量分果胶酶溶液的量分别是别是_;步骤中,在;步骤中,在1号烧杯中加入号烧杯中加入1 mL_。(4)根据预期结果,请绘制出澄清苹果汁出汁率与果胶酶浓度之根据预期结果,请绘制出澄清苹果汁出汁率与果胶酶浓度之间大致的关系曲线,并在坐标轴上标出澄清苹果汁最高出汁率间大致的关系曲线,并在坐标轴上标出澄清苹果汁最高出汁率所需的果胶酶最佳浓度。所需的果胶酶最佳浓度。解析解析(1)果胶酶能分解果胶,瓦解细胞壁从而提高出汁率并果胶酶能分解果胶,瓦解细胞壁从而提高出
20、汁率并使果汁澄清。使果汁澄清。(2)将苹果汁加热到将苹果汁加热到100,可使苹果中原有酶失活防止对实,可使苹果中原有酶失活防止对实验结果的干扰。验结果的干扰。(3)欲获得欲获得x g/mL的浓度,应加入的浓度,应加入x mL果胶酶量。果胶酶量。(4)出汁率曲线起点于纵轴某点,在一定范围内随果胶酶浓度出汁率曲线起点于纵轴某点,在一定范围内随果胶酶浓度升高,出汁率上升达饱和点后可稳定。升高,出汁率上升达饱和点后可稳定。答案答案(1)果果胶酶能分解果胶,瓦解细胞壁胶酶能分解果胶,瓦解细胞壁(2)使苹果中的使苹果中的酶失活,防止对实验结果产生干扰酶失活,防止对实验结果产生干扰(3)2 mL、4 mL、
21、6 mL、8 mL、10 mL苹果酸苹果酸(4)如图关注坐标含义,曲线变化如图关注坐标含义,曲线变化趋势,起点,最佳浓度趋势,起点,最佳浓度-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 高考地位:高考地位:5年年4考考(2012江苏,江苏,17、2011江苏,江苏,15)【典例典例2】(2010浙江嘉兴二模浙江嘉兴二模)如如图是固定化酶反应柱,请回答下图是固定化酶反应柱,请回答下列问题。列问题。(1)将将淀粉酶溶于水中,再加入石英砂,不时搅拌,这淀粉酶溶于水中,再加入石英砂,不时搅拌,这样样淀粉酶就可以固定在石英砂上。这种固定化的方法淀粉酶就可以固定在石英砂上。这种固
22、定化的方法称为称为_。30 min后,装入如图所示的反应器中,后,装入如图所示的反应器中,构成固定化酶反应柱,并用构成固定化酶反应柱,并用10倍体积的倍体积的蒸馏水洗涤此反应柱,洗涤的目的蒸馏水洗涤此反应柱,洗涤的目的是是_。洗涤时,蒸馏水流速洗涤时,蒸馏水流速_(填填“能能”或或“不能不能”)过快。过快。(2)实验时,将此反应柱固定在支架上,用滴管滴加可溶性淀实验时,将此反应柱固定在支架上,用滴管滴加可溶性淀粉溶液,并以粉溶液,并以0.3 mL/min的流速过柱,控制流速的目的是的流速过柱,控制流速的目的是_。在流出在流出5 mL后,接收后,接收0.5 mL流出液,加入流出液,加入12滴滴_
23、,观察颜色。为了使观察到的颜色变化明显,可采用观察颜色。为了使观察到的颜色变化明显,可采用_后再观察。如果溶液呈红色,说明淀粉水解成为后再观察。如果溶液呈红色,说明淀粉水解成为_。(3)实验后,用实验后,用10倍体积的蒸馏水洗涤此反应柱,洗涤的目的倍体积的蒸馏水洗涤此反应柱,洗涤的目的是是_。洗涤后,放置在洗涤后,放置在4 冰箱中保存。几天后,可重复使用。冰箱中保存。几天后,可重复使用。(4)一段时间后,某同学从冰箱中取出此反应柱,重复上述实一段时间后,某同学从冰箱中取出此反应柱,重复上述实验,却没有了相同的结果,试分析可能的原因。验,却没有了相同的结果,试分析可能的原因。解析解析(1)固定化
24、酶的方法有吸附法、共价偶联法、交联法和固定化酶的方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法,本题所示为吸附法。用蒸馏水洗涤是除去未吸附的包埋法,本题所示为吸附法。用蒸馏水洗涤是除去未吸附的一些游离的酶,在洗涤时蒸馏水流速不能过快,流速为一些游离的酶,在洗涤时蒸馏水流速不能过快,流速为1 mL/min。(2)以相对较慢的速度使淀粉溶液流过反应柱,可以相对较慢的速度使淀粉溶液流过反应柱,可以让吸附着的酶与底物充分反应。根据以让吸附着的酶与底物充分反应。根据KII2与淀粉反应呈与淀粉反应呈蓝色,与糊精反应呈红色的原理来鉴定反应情况。蓝色,与糊精反应呈红色的原理来鉴定反应情况。(3)实验完实验完成后还需
25、要对反应柱进行洗涤,以除去参与反应的反应物及成后还需要对反应柱进行洗涤,以除去参与反应的反应物及生成的产物,以便重复使用。生成的产物,以便重复使用。(4)一段时间后重复使用得不到一段时间后重复使用得不到相同的结果,排除反应物本身的问题,肯定是酶出了问题,相同的结果,排除反应物本身的问题,肯定是酶出了问题,可能这些酶已经失活或再次操作时相应的反应条件可能这些酶已经失活或再次操作时相应的反应条件(如温度如温度)不适合等。不适合等。答案答案(1)吸吸附法除去未吸附的游离淀粉酶不能附法除去未吸附的游离淀粉酶不能(2)使淀粉溶液与淀粉酶充分接触充分反应使淀粉溶液与淀粉酶充分接触充分反应KI-I2稀释稀释
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