高中生物 专题4 酶的研究与应用专题整合提升同步备课课件 新人教版选修

,专题整合提升,专题4 酶的研究与应用,知识系统构建,热点考题集训,规律方法整合,内容索引,知识系统构建,果汁,酶活性,用量,温度,用量,种类,酶活性,不同类型,固定化细胞,发酵,1.果胶酶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等 2.碱性蛋白酶能将大分子蛋白质水解为可溶性的氨基酸或小分子的肽，所以蛋白质类纤维织物不能用此种加酶洗衣粉洗涤。 3.温度、酸碱度和表面活性剂都会影响加酶洗衣粉的洗涤效果。 4.固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而固定化细胞则常采用包埋法。,5.配制海藻酸钠溶液浓度过高，则难以形成凝胶珠；若浓度过低，则固定的酵母细胞少，影响实验效果。 6.固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶的重复利用，降低了成本，又提高了产品质量。,规律方法整合,整合一 酶的相关探究实验中的操作提示 1.探究温度对酶活性的影响时，可以选用10 作为温度梯度，设置的具体温度为10 、20 、30 、40 、50 和60 等，也可以根据酶的特点，尝试以5 作为温度梯度。 2.探究pH对酶活性的影响时，只需将温度梯度改成pH梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的pH可以通过体积分数为0.1%的氢氧化钠溶液或盐酸进行调节。,3.探究酶的用量是建立在探究最适温度和pH对酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是酶的用量，其他因素都应适宜且保持不变。实验时可以配制不同浓度的酶溶液，也可以只配制一种浓度的酶溶液，然后使用不同的体积即可。需要注意的是，反应液的pH必须相同，否则将影响实验结果的准确性。 4.在混合反应物和酶之前，一定要让两者分别达到相应的条件。这样可以避免底物和酶在混合时条件变化而影响实验结果。 5.将酶加入反应物后，应不时地用玻璃棒搅拌，使酶能更充分地催化反应。,6.本课题中的自变量、因变量及注意事项归纳,例1 果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物细胞壁和胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。 实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布等；苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。 课题一 验证果胶酶在果汁生产中的作用 实验方法及步骤： (1)将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。,(2)取两个100 mL洁净的烧杯，编号为1、2，按相应程序进行操作，请把下表中未填写的内容填上。,(3)取两个大烧杯，同时进行过滤。观察(比较) _ ，并记录结果。 (4)实验结果的预测及结论：如果_ ，则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。,注入果胶酶溶液,2 mL,相同时间内滤出的果汁体积和果汁,澄清度,相同时间内l号烧杯中滤出的果汁体积比2号烧杯中滤出,的果汁体积大，且澄清度高,答案,解析,解析 依据实验目的确定单一变量是果胶酶的有无。因为是验证性实验，预测的结果应与实验目的相对应，即相同时间内1号烧杯中滤出的果汁体积比2号烧杯中滤出的果汁体积大，且澄清度高。,课题二 探究果胶酶催化果胶水解的最适pH 本课题实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥，试管中分别注入果胶酶溶液，编号、编组”之后，有下面两种操作。 方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的pH分别调至4、5、6、7、8、9、10。 方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的pH分别调至4、5、6、7、8、9、10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。,(1)请问上述哪种方法更科学？ 。理由是_ 。 (2)该实验步骤中也有用玻璃棒搅拌的操作，其目的是使_ 。 (3)如果用曲线图记录实验结果，在现有的条件下，可用横坐标表示pH，则纵坐标表示 (果汁体积/试管体积)。根据你对酶特性的了解，下列最可能表示实验结果的曲线是 。,方法二,方法二的操作能够确保酶,的反应环境从一开始便达到实验预设的pH,果胶酶和反应物,充分接触,果汁体积,A,答案,解析,解析 方法二是将pH调至预设pH后再把果胶酶溶液和苹果泥相混合，这样能避免在达到预设pH前可能有部分果胶已被果胶酶催化分解。用玻璃棒搅拌可使果胶酶充分地与苹果泥接触来催化反应的进行。,整合二 加酶洗衣粉使用时需要注意的问题 1.碱性蛋白酶能使蛋白质水解，因此，蛋白质类纤维(羊毛、蚕丝等)织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤，以免使纤维受到破坏。 2.使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度。碱性蛋白酶在3550 时活性最强，在低温下或60 以上就会失效。 3.加酶洗衣粉也不宜长期存放，存放时间过长会导致酶活力降低。 4.加酶洗衣粉不宜与三聚磷酸盐共存，否则酶的活性将会丧失。 5.添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质，而使人患过敏性皮炎、湿疹等，因此，应避免与这类洗衣粉长时间接触。,例2 为了进一步增强洗衣粉对血渍、奶渍、油污、土豆泥等衣物上常见污垢的去除能力，洗衣粉中常常会添加各种酶类。请回答有关问题： (1)根据衣物上常见的污垢，加酶洗衣粉中添加的酶类有碱性蛋白酶、_ 。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的 。 (2)下表为加酶洗衣粉包装袋上的产品说明，根据你所学习的有关知识，解释注意事项的原因：_ 。,(碱性),小分子的肽(氨基酸),脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶,酶的催化受温度影响，3050 是洗衣粉中酶的适宜温度,范围,答案,整合三 从酶到固定化酶再到固定化细胞的发展过程,例3 下列对固定化酶和固定化细胞的说法，正确的是 A.固定化细胞常用物理吸附法，固定化酶常用包埋法 B.固定化细胞技术一次只能固定一种酶 C.固定化酶和固定化细胞所固定的酶都可以反复使用，但酶的活性迅速 下降 D.固定化酶不溶于反应液中，易于回收，可以重复利用,解析 某种固定化酶的优势是酶可以反复使用；固定化细胞技术一次能固定多种酶；固定化酶和固定化细胞都能反复使用，酶的活性一段时间后会下降，但并不是迅速下降。,答案,解析,热点考题集训,1.果胶酶在果汁生产中发挥重要作用，下列说法正确的是 A.果胶酶只存在于植物中 B.果胶易溶于水，而不溶于乙醇 C.果胶酶和纤维素酶均能分解果胶 D.果胶酶和纤维素酶一起使用可以除去植物细胞壁,解析 果胶酶广泛存在于植物和微生物中。果胶不溶于水，不溶于乙醇。酶具有专一性，因此只有果胶酶才能分解果胶。植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此使用果胶酶和纤维素酶，可以除去植物细胞壁。,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,答案,解析,2.下列关于探究果胶酶最适用量的实验，叙述错误的是 A.配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液 B.调节pH，使各组中的pH相同而且处于适宜状态 C.用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不同 D.在相同且适宜温度条件下进行实验,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,答案,解析,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,解析 由于要探究果胶酶最适用量，故可配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的溶液，A项正确； 该实验中pH为无关变量，故应保持各组中的pH相同而且处于适宜状态，B项正确； 用玻璃棒搅拌加酶的果泥和温度都为无关变量，因此搅拌时间必须相同，温度应相同且适宜，C项错误、D项正确。,3.下列进行探究温度对酶活性的影响的实验中，不正确的是 A.实验的自变量是温度 B.无关变量有pH、底物浓度、酶浓度、反应时间等 C.通过测定滤出的果汁的体积来判断果胶酶的最适温度 D.温度过低时，酶空间结构改变，果胶酶活性变小，但是不会失活,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,答案,解析 温度过低时，酶的空间结构正常，但活性变小。,解析,4.为了使牛仔裤呈现“穿旧”效果，在工业洗衣机中用酶洗代替传统的浮石擦洗，是目前重要的生产手段(工艺流程见下图)。下列叙述中错误的是 A.纤维素酶在仿旧中的作用机理与其在洗衣粉中去污的机理相似 B.在上述工艺中，为重复使用纤维素酶，可选用适当的包埋剂固定化酶 C.在上述工艺中，通过调节温度、酸碱度、处理时间可控制仿旧颜色的深浅 D.纤维素酶催化葡萄糖残基之间的糖苷键水解分解纤维素,答案,解析,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,解析 在仿旧和去污中，纤维素酶均作用于衣物，二者作用机理相似，A正确； 由于纤维素酶较小，不能用包埋法固定化酶，B错误； 改变温度、酸碱度和处理时间会影响酶作用的结果，控制仿旧颜色的深浅，C正确； 纤维素酶催化葡萄糖残基之间的糖苷键水解分解纤维素，D正确。,5.右图是围绕加酶洗衣粉洗涤效果进行的研 究结果。下列有关叙述，不正确的是 A.本研究的自变量有温度和洗衣粉是否加酶 B.本研究的因变量可能是污渍残留量 C.两类洗衣粉的最佳使用温度都为t1 D.温度超过t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活,答案,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,解析,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,解析 根据实验目的人为改变的变量是自变量，随着自变量的变化而变化的变量是因变量。加入的洗衣粉不同，温度不同，都会造成洗涤效果的差异，故A正确； 可用污渍的残留量来表示洗涤效果，故B正确； 若纵坐标表示污渍残留量，则加酶洗衣粉的最适温度为t1，普通洗衣粉的最佳使用温度为t2，故C错误； 温度过高，酶的活性降低甚至失活，故D正确。,6.下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是 A.固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用 B.溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素 C.固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物 D.凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合,答案,解析,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,解析 A项，固定化酶制作的目的是能够顺利从发酵产物中把酶分离出来，能够使酶反复使用； B项，溶解氧交换受阻会影响细胞呼吸，是固定化细胞应用的重要限制因素； C项，固定化细胞常用于生产能分泌到细胞外的产物，如固定化酵母细胞用于生产酒精； D项，将细胞包埋在多孔载体内部而制成固定化细胞，细胞并不与凝胶通过共价键结合。,7.下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是 A.可用包埋法制备固定化酵母细胞 B.反应产物对固定化酶的活性没有影响 C.葡萄糖异构酶固定前后专一性不同 D.固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应,答案,解析 细胞难以被吸附或结合，固定化细胞多采用包埋法，A正确； 反应产物积累能影响酶的结构，从而使酶的活性下降，B错误； 葡萄糖异构酶在固定前后专一性不变，C错误； 固定化细胞固定的是一系列酶，可以催化一系列反应，但不能催化各种反应底物的一系列反应， D错误。,解析,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,8.下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是 A.从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小 B.作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药 C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用 D.将海藻酸钠凝胶珠用蒸馏水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌,答案,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,解析,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,解析 酶的固定方式有包埋法、化学结合法和物理吸附法，物理吸附法是利用吸附剂本身的表面张力对附近的分子产生吸附，与化学结合法相比，不会使被吸附物质的性质发生改变，所以吸附法对酶活性影响较小，A正确； 消化酶在人体消化道内发挥作用，蛋白酶制剂一般在最外面加上糖衣后通过口服方式给药，B正确； 尿糖试纸是一种由葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和某种无色的化合物固定于滤纸上制成的酶试纸，不能反复利用，C错误； 制备固定化酵母细胞时，将海藻酸钠凝胶珠用蒸馏水冲洗的目的是洗去CaCl2和杂菌，防止凝胶珠硬度过大和杂菌污染，D正确。,9.某生物课外活动小组发现，新鲜水果比放置一段时间的水果硬。他们根据所学知识，认为可能的原因是放置一段时间的水果果胶酶含量高，而果胶酶能将细胞壁分解，使水果细胞相互分离，导致水果变软。为探究上述假设是否正确，他们进行了如下探究： (1)实验原理： 。,果胶酶能将胞间层的果胶分解，使细胞分散，水果变软,解析 水果变软是细胞壁的支持作用减弱，因此其原理应从细胞壁的成分变化入手来回答。实验假设是未得到证实的结论，可假设放置一段时间的水果中果胶酶含量高。实验步骤中在将两种不同苹果的苹果泥滤液(果汁)分别收集好后，可通过比较滤液的体积和澄清度来判断果胶酶的含量，得到的果汁体积多、澄清度高的滤液中果胶酶含量较多。,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,答案,解析,(2)实验假设： 。 (3)实验步骤： 分别将等量的去皮后的新鲜苹果和放置一段时间的苹果切成小块，放在榨汁机中，制成果泥。 分别用滤纸或5层纱布过滤，收集滤液(条件相同)。 。 (4)实验结论： 。 (5)根据此实验，能否得出水果放置时间越长，营养价值越高的结果？为什么？ 。,放置一段时间的水果中果胶酶含量高,观察比较滤液的体积和澄清度,放置一段时间后的水果中，果胶酶含量比新鲜水果高,不能。因为水果放置时间过久，维生素C会大量损耗,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,答案,10.某实验小组进行固定化酵母细胞的制备，并进行了游离酵母和固定化酵母发酵产酒酒精度的比较，结果如下表所示。请回答下列问题： 产酒酒精度的比较,2,3,4,1,5,7,8,9,6,10,(1)制备固定化酵母细胞的实验步骤：酵母细胞的活化 配制海藻酸钠溶液 固定化酵母细胞。,配制CaCl2溶液,海藻酸钠溶液与酵母细胞混合,解析 制备固定化酵母细胞的实验步骤为：酵母细胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸