专题4《酶的研究与应用》课件(谢).ppt

专题4 酶的研究与应用,课题1 果胶酶在果汁生产中的作用,一.果肉的出汁率低,耗时长 二.榨取的果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀,1、果汁生产中存在什么问题？,纤维素、果胶,保护植物细胞；支撑植物细胞,2、你知道为什么果肉的出汁率低,耗时长？,果胶：,由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。,果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。,3、你知道为什么榨取的果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀？,果胶酶可水解果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率(果汁量）和澄清度。常由霉菌发酵产生果胶酶。,(不溶于水）,(溶于水）,(复合酶）,二、酶的活性与影响酶活性的因素：,1、酶的活性,2、酶活性高低的标准：,指酶催化一定化学反应的能力,在一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度,酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示,3、影响酶活性的因素,有温度、pH、酶的抑制剂、酶的激活剂等。,三、果胶酶的用量 生产果汁时,为了使果胶酶得到充分的利用,节约成本,需要控制好酶的用量。,实验设计的2个基本原则：,1、对照原则,2、单一变量原则,四、探究温度和pH对酶活性的影响,30恒温水浴,35恒温水浴,40恒温水浴,45恒温水浴,苹果泥的用量、 果胶酶的用量及浓度、PH、保温时间等,苹果汁产量（果胶酶活性检测）、苹果汁的澄清度,探究课题：探究温度对果胶酶活性的影响,思考： 1、自变量？因变量？ 2、你打算设置多少个温度值？ 3、你依据什么来判定果胶酶的活性的大小？,搅拌器搅拌制成苹果泥,均分装入,9支试管,果胶酶水溶液,等量,9支试管,将分别装有苹果泥和果胶酶的试管9组分别放入300C、350C、400C、450C、500C、550C、600C、650C和700C的恒温水箱中保温,试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度的苹果泥内恒温保持10分钟,过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格, 设计记录数据的表格,根据实验数据绘制出的温度对果胶酶活性影响的曲线图；,选修一：P45,将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题。,为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？,探究pH对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改成pH梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。,（二）探究pH对果胶酶活性的影响,自变量？ 因变量？,pH,果胶酶活性,根据实验数据绘制出pH对果胶酶活性影响的曲线图；,选修一：P45,(三)探究果胶酶的最适用量,探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的自变量是 ，其他因素（无关变量）都应 。,果胶酶的用量,保持不变,不同果胶酶用量对出汁量影响的曲线图（在浓度和体积相同的条件下）；,结果分析与评价,(mg),练习巩固,1、果胶酶能将植物组织内的果胶分解成 A 透明果汁 B 半乳糖醛酸 C 丙酮酸 D 酶制剂 2、下列哪一项不是影响果胶酶活性的条件 A 温度 B pH C 酶的抑制剂 D 底物的浓度过高,3、酶反应速度可用哪一项来表示 A 单位时间内反应物的减少量 B 单位时间内产物的增加量 C 单位体积内产物的增加量 D 单位时间内、单位体积内反应物的减少量或生成物的增加量 4、果胶酶是是分解果胶的一类酶的总称，它不包括 A 多聚半乳糖醛酸酶 B 果胶分解酶 C 乳糖分解酶 D 果胶脂酶,5、在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能充分地催化反应，应采取的措施是 A 加大苹果泥用量 B 加大果胶酶用量 C 进一步提高温度 D 用玻棒不时地搅拌反应混合物,4.（2003上海高考题）如图，纵轴为酶反应速度，横轴底物浓度，其中正确表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度的是（ ）,A B C D,B,5.下图是小麦淀粉酶在不同温度条件下的催化效率变化曲线，请回答下列问题：,催化效率,催化效率,35 0 35 ,35 100 35 ,甲,乙,（1）在35时，小麦淀粉酶的催化效率-。,（2）在- 和-时，催化效率都降为0，但在恢复35,-图不能恢复。,最高,0 ,100 ,乙,（1）获取苹果泥； （2）保温苹果泥和果胶酶分别进行；（多个温度） （3）混合后保温； （4）过滤。,1、定义： 2、成分： 3、作用机理： 4、影响酶活性的因素 ：,一、加酶洗衣粉,含有酶制剂的洗衣粉。,除含有普通洗衣粉的成分外，还含有多种酶制剂：蛋白酶，脂肪酶，淀粉酶,纤维素酶。可以有效地清除奶渍、油渍、血渍和果汁渍等不易清洗的污渍。,课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果,选修一：P 46,温度、pH、表面活性剂等。,例1下列不能影响加酶洗衣粉活性的是 A温度 B酸碱度 C表面活性剂 D水的数量,D,例下列不属于酶制剂的是 A蛋白酶 B麦芽糖酶 C淀粉酶 D脂肪酶,B,思考酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？如何解决这一难题的？,不能，因为洗衣粉中的表面活性物质会降低酶的活性。将基因工程生产出的酶用特殊的化学物质包裹起来，与洗衣粉的其它成分隔离开来。,思考为什么说加酶洗衣粉能减少对环境的污染？,加酶洗衣粉可以降低磷的用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展。,磷：一种营养元素，易造成水体富营养化，从而破坏水质，污染环境,进行实验设计时要解决好控制变量的问题，讨论、思考下列问题：,二、实验设计,实验设计遵循的原则：,单一变量原则和对照性原则,检验洗涤效果最好采用机洗、手洗，还是人工模拟洗衣机洗？为什么？ 用人工模拟洗衣机洗时需要考虑哪些因素？,人工模拟洗衣机洗。这是因为洗衣机太大，而污染太小，无法控制水量等无关变量；手洗时无法控制手的搓洗的力度和次数等。,搅拌的方式、力度和时间需要保持一致等。,水温如何控制？ 选择衣服还是布料为实验材料？对实验材料的质地有何要求？为什么？ 水的用量和洗衣粉的用量怎样确定？ 如何判断洗涤效果？,比较污渍的大小和深浅。,布料；布料应大小一致，相对较小，而且为白色的棉布类；白色的棉布易吸附污渍，显色明显，洗后容易判断效果。,相同且等量。,水浴,（一）探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果,1、实验原理,生活中的各种污渍主要是蛋白质、脂质、淀粉等多种不溶于水的有机物，这些有机物能在相应的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的作用下水解成易溶于水的小分子有机物。,2、遵循原则,实验自变量为洗涤剂（普通洗衣粉和加酶洗衣粉 ），其他条件（如洗衣粉用量、水温、水质、水量、布料的大小和颜色、洗涤方式、洗涤时间等）完全相同。,3、实验操作流程,（1）实验准备,带有污染物的实验用布的制取：取一定量的污染物制成溶液，取等量的污染物滴加在相同大小、质地的新布上。,称取等量的洗衣粉：用天平准确称取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉。,（2）实验过程,取两只大烧杯并编号，用量筒分别量500ml蒸馏水放入其中。放入400C的水浴锅保温。,将制好的污染布和洗衣粉（一组为污染布和普通洗衣粉，另一组为污染布和加酶洗衣粉）分别放入两只烧杯中。,用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。一段时间后搅拌可重复进行。,相同的时间后观察洗涤效果。,（3）实验结论 加酶洗衣粉的效果好,阅读：“资料一有效地控制变量”探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的不同： 小组讨论分析：,A同学的实验方案存在问题吗？若有问题，请说明存在的问题。 你同意B同学观点吗？请说明理由 影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有哪些？,有问题。未说明控制相同的适宜温度；玻璃棒搅拌的时间、次数和力量应基本相同。,不同意。B同学忽略了实验中变量的控制问题。,水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的质料、大小及浸泡时间和洗涤时间等。,实验目的： 实验原理：,（二）温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响,比较不同温度下加酶洗衣粉的洗涤效果,酶的活性受温度的影响，最适温度时酶的活性最大，去污力最强，高于或低于此温度酶的活性降低，去污力下降。,洗涤效果的判断,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。,分析资料二,温度梯度设置并不恰当和完善，主要是梯度差值偏大。假定用上述梯度测得40度时洗涤效果最好，也并不能说最适温度就是40度。,请你分析这个方案是否完善、妥当，并提出改进建议。,改进：,制取同样的污染布，称取等量的同一种洗衣粉，分几个温度不同的试验组，温度梯度可设为20、25、30、35、40、45、50、55度，若测出在40度时洗涤效果最好，可设置更细的试验组如35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45度，直至测出具体的最适温度。,（三）不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果,实验原理：,不同种类的加酶洗衣粉所加的酶不同，而酶具有专一性,所以对不同污渍洗涤效果不同。,在实验中， 是变量，其他因素在实验中保持不变；水温应保持不变。在实施活动时，通常应采用当地的常温，如果是冬季水温过低，就应采用 的方法，使温度达到25 35 。,加酶洗衣粉的种类,水浴加热,本实验判断洗涤效果的标准是什么？,比较相同洗涤时间后污染物残留状况。,解释实际生活中的一些现象,1、若某洗衣粉较易清除衣物的血渍和奶渍，说明该洗衣粉中加入的是什么酶？为什么？,蛋白酶，因为血渍和奶渍的主要成分是蛋白质，蛋白酶能分解血渍和奶渍中的蛋白质。,2、为什么洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内数小时？如何缩短衣物的浸泡时间？,是为了使洗衣粉中的蛋白酶充分的分解衣物中的蛋白质污渍；用温水浸泡衣物，因为酶的催化作用需要适宜的温度。,3、为什么不能在60以上的水中使用此洗衣粉？,使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度，温度过高会使酶变性失活。在低温下酶的活性下降。,4、试解释为什么此洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料？,因为蛋白酶能使蛋白质水解，而丝质及羊毛衣料中含有蛋白质，这样会损坏衣物。,5.为什么使用加酶洗衣粉洗衣后，须彻底清洗双手？,此外：加酶洗衣粉也不宜长期存放，存放时间过长会导致酶活力损失。,蛋白酶：,作用：碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的小分子肽和氨基酸,碱性蛋白酶是应用最广泛、效果最明显,蛋白质 多肽 氨基酸,应用：清除衣物的血渍和奶渍,脂肪酶,碱性脂肪酶也是应用最广泛、效果最明显。,作用：将大分子的脂肪水解为小分子的物质，甘油和 脂肪酸,淀粉酶,课题3 酵母细胞的固定化 课题背景,在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，说明酶制剂使用有很多优点，你能举出一些例子吗？,催化效率高、低能耗、低污染等。 酶制剂的使用有缺点吗？ 你能举出一些例子吗？,酶制剂存在的缺陷： 1、通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活； 2、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本； 3、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。,如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题？,一、固定化酶的应用实例,1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例,（1）高果糖浆的生产需要 酶。,葡萄糖异构,（2）葡萄糖异构酶的优点：,稳定性好、可以持续发挥作用,（3）在生产中直接使用酶有什么缺点？,酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收，造成浪费。,葡萄糖,葡萄糖异构酶,42%45%转化成果糖,2.固定化酶的反应柱示意图,选修一：P 49,3.固定化酶在生产实践中的优点,反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。,葡萄糖异构酶,优点： （1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离； （2）固定在载体上的酶可以被反复利用。,在生产实际中使用固定化酶技术有无不足?如有不足,怎么办?,有。一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能进行。 可采用固定化细胞技术。,1、概念：,利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。,细胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。,二、固定化细胞技术,1.将酶或细胞固定化的方法,将酶（或细胞）包埋在细微网格里,将酶（或细胞）相互连接起来,将酶（或细胞）吸附在载体表面上,包埋法,