高考生物总复习 第十单元 专题3 酶的应用配套课件.ppt

专题3酶的应用 2015高考导航 一 果胶酶的组成及作用果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶和果胶酯酶 能使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸 瓦解植物 和胞间层 二 酶的活性及影响酶活性的因素1 酶的活性 指酶催化一定化学反应的能力 可用 来表示 2 影响酶活性的因素 温度 ph和 等条件都会影响酶的活性 酶的抑制剂 细胞壁 反应速度 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 的洗衣粉 常用的酶制剂有四类 脂肪酶 和纤维素酶 2 加酶洗衣粉的去污机理 酶制剂 蛋白酶 淀粉酶 蛋白质 小分子肽 脂肪酸 纤维 四 酵母细胞的固定化1 概念 固定化酶和固定化细胞技术是利用 方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术 2 方法 包埋法 法和物理吸附法 3 实验操作 酵母细胞的 配制物质的量浓度为0 05mol l的 配制 溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 酵母细胞 物理或化学 化学结合 活化 cacl2溶液 海藻酸钠 固定化 酶的研究与应用 1 果汁生产中的酶 1 影响果汁产量的两种物质 纤维素和果胶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 因此 可以通过酶解法提高出汁率 2 果胶酶与纤维素酶的比较 多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶和果胶酯酶 分解果胶为可溶性的半乳糖醛酸 纤维素酶 c1酶 cx酶 葡萄糖苷酶 3 探究影响果胶酶活性的因素 实验原则 对照原则 单一变量原则 严格控制变量 尽量减少无关变量的影响 实验原理 果胶酶活性受温度 ph和酶活性抑制剂的影响 在最适温度和ph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 设计实验 探究最适温度时 ph为无关变量 最好是最适ph 探究最适ph时 温度为无关变量 最好是最适温度 实验流程 衡量实验结果的指标以单位时间内果汁澄清度与果汁产量的多少确认果胶酶活性的高低 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所要求的温度或ph条件 以避免混合后条件的变化 影响实验结果的可信度和可靠性 4 探究果胶酶的用量 实验中要严格控制温度 ph 反应时间和底物用量等无关变量对实验的影响 实验设计 探究果胶酶的最适用量时 所测出的最适用量是在一定温度 ph条件下测出的 因而果胶酶的最适用量应标明温度和ph 一般最适用量是在温度 ph等最适宜条件下测出来的 2 加酶洗衣粉 1 探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物上污渍的洗涤效果 实验过程a 取大烧杯两只 用量筒量取等量水放入其中 b 将制好的污染布块和洗衣粉 一组为污染布块与普通洗衣粉 一组为污染布块与加酶洗衣粉 分别放入两只烧杯中 c 用玻璃棒同时充分搅拌 一段时间后再搅拌 可重复进行 d 相同的时间后观测洗涤效果 结果分析与注意事项a 加酶洗衣粉有很多种 注意实验用的加酶洗衣粉的说明 是单一加酶洗衣粉 还是复合加酶洗衣粉 b 所滴加的污染物种类与实验结果有着密切的关系 c 洗涤材料可选用纯棉制品 2 探究不同温度对加酶洗衣粉的洗涤效果根据不同季节的温度设置水温 确认适于不同季节使用的洗衣温度 应根据当地一年中的实际气温变化来确定水温 通常情况下 冬季 春季 秋季和夏季可分别选取5 15 25 和35 的水温 因为这4个水温较符合实际情况 对现实也具指导意义 3 探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果 实验原理 酶的催化作用具有专一性 复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多 与单一加酶洗衣粉相比 对各种污渍都有较好的洗涤效果 实验变量自变量 加酶洗衣粉的种类 无关变量 其他条件相同且适宜 如温度 ph等 实验步骤 500 500 500 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 min 5 5 5 观察实验现象 4 注意事项同等条件下的酶促反应速率的大小可以表示酶活性的高低 但酶活性与酶促反应速率仍然是两个完全不同的概念 其影响因素也不完全相同 如酶的浓度 反应物的浓度可以影响酶促反应速率 但不能影响酶的活性 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 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a 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b 将步骤 处理后的混合物过滤 收集滤液 测果汁量 如图c 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 请根据上述实验 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 此时果胶酶的活性在所设的温度条件下 3 为什么此实验可以通过测量滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低 单位时间内得到的果汁越多 说明此反应速度越快 即酶的活性越高 反之 则酶的活性越低 果胶 40 最高 4 下列a b c图依次表示果胶酶浓度一定时 果胶酶的反应速度与反应物浓度 温度 ph之间的关系 据图完成下列问题 图a中 反应物达到某一浓度时反应速度不再上升的原因是 图b中 曲线ab段表明 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 曲线bc段表明 将装有果胶酶的甲 乙两支试管分别放入12 和90 水浴锅中 分别加入相应温度下的等量反应物 20分钟后取出转入40 的水浴锅中保温 两支试管内的反应是 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度随ph变化的曲线 实验时可根据 来判定果胶酶的最适ph 超过最适温度 酶的活性随着温度升高而降低 单位时间内果汁的量 反应速度加快 无催化反应 解析 1 果胶酶能够把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸 2 根据表格可知 40 时果汁量最多 则此温度时酶活性在所设温度的条件下最大 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 反应速度迅速上升 当反应物达到一定浓度时 随反应物浓度增加 反应速度不再增加 这是因为酶虽然具有高效性 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 反应速度也不增加 这时受酶浓度限制 图b中 从a 点到b点曲线上升 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 甚至失活 由于甲试管温度较低 所以酶活性较低 反应速度很慢 当转入40 酶的适宜温度 的水浴锅中时 其反应速度迅速增加 乙试管在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度随ph变化的曲线 实验时可根据单位时间内果汁的量来判定果胶酶的最适ph 1 加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉 请回答下列问题 1 由下图推知 该实验的目的是 50 时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约是 0 6 探究温度 碱性蛋白酶含量对去污力的影响 2 下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的实验记录 请据表回答问题 该实验设计体现了 原则 若1号实验组洗净油污布所需时间接近7min 最可能的原因是 3 下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有 棉织品 毛织品 腈纶织品 蚕丝织品 4 根据以上实验结果 请写出两项提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施 用温水浸泡 延长浸泡时间 增加洗衣粉的用量等 写出两项合理答案即可 对照 单一变量 酶失活 解析 1 由题图可知 实验中存在两个变量 温度与碱性蛋白酶含量 即实验探究的是温度 碱性蛋白酶含量对去污力的影响 在50 时 洗衣粉的去污力在碱性蛋白酶含量为0 6 时达到最大 2 由表中数据可知 1 3号为实验组 2 4号为对照组 1 2号与3 4号中只有是否加酶一个变量 因此该实验设计体现了对照原则和单一变量原则 若1号实验组洗净油污布所需时间接近7min 最可能的原因是酶已经失活 3 蛋白酶可分解蛋白质 故毛织品 蚕丝织品等以蛋白质为主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤 4 用温水浸泡 提高酶的活性 延长浸泡时间 增加酶的催化时间 增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗涤效果 固定化酶和固定化细胞技术 1 固定化酶和固定化细胞技术 1 将酶或细胞固定化的方法 包埋法 将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中 化学结合法 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 将酶分子吸附在载体的表面上 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 2 固定化细胞常用的载体材料 常用的载体有明胶 琼脂糖 海藻酸钠 醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等 2 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞的比较 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 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 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 反应物不易与酶接触 尤其是大分子物质 反应效率下降 催化效率高 耗能低 低污染 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 实例 果胶酶 固定化葡萄糖异构酶 固定化酵母细胞 3 制备固定化酵母细胞的实验注意事项 1 酵母细胞的活化酵母细胞需要的活化时间较长 一般需要0 5 1h 需要提前做好准备 此外 酵母细胞活化时体积会变大 因此活化前应该选择体积足够大的容器 以避免酵母细胞的活化液溢出容器 2 海藻酸钠溶液的浓度海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键 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 3 海藻酸钠溶液配制注意事项对海藻酸钠溶化时要小火或间断加热 避免海藻酸钠发生焦糊 将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温 再与酵母细胞混合 避免高温杀死酵母细胞 固定化酵母细胞时 应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到cacl2溶液中 而不是注射 以免影响凝胶珠的形成 4 cacl2溶液的作用cacl2溶液的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉 形成凝胶珠 实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下 活化酵母细胞 称取定量干酵母与定量蒸馏水混合并搅拌 使酵母细胞活化 配制cacl2溶液 将无水cacl2溶解在定量蒸馏水中 配制成一定浓度的cacl2溶液 配制海藻酸钠溶液 用定量的海藻酸钠直接溶解在定量的蒸馏水中 配制成溶液 海藻酸钠溶液和酵母细胞混合 将活化的酵母细胞迅速加入刚配制成的海藻酸钠溶液中 充分搅拌混合均匀 固定化酵母细胞 用注射器以恒定的速度缓慢将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的cacl2溶液中 观察凝胶珠的形成 1 请你改正其中两处错误的操作 第一处 第二处 2 刚形成的凝胶珠要在cacl2溶液中浸泡30min左右 目的是 3 如果制作的凝胶珠颜色过浅 呈白色 则说明海藻酸钠浓度 填 过低 或 过高 海藻酸钠溶解应小火或间断加热至完全溶化 海藻酸钠溶液应冷却至室温再加入已活化的酵母细胞 让凝胶珠形成稳定的结构 过低 4 研究发现 固定化强度强的酵母颗粒发酵效果好 且稳定性高 使用寿命长 某机构利用上述装置 将2 2 5 3 的海藻酸钠分别用2 3 4 的x溶液进行凝胶化处理 所得到的固定化酵母颗粒的强度及在28 下发酵48h后的酒精产量见表 可以看出 随着x溶液浓度的增加 增加 凝胶固定化效果较好的海藻酸钠与x溶液的浓度分别是 解析 1 海藻酸钠的溶化应小火或间断加热 至完全溶化 溶化后的海藻酸钠冷却至室温再加入已活化的酵母细胞 否则会杀死酵母细胞 2 刚形成的凝胶珠要在cacl2溶液中浸泡30min左右 目的是让凝胶珠形成稳定的结构 3 凝胶珠颜色过浅 呈白色 说明海藻酸钠浓度过低 4 从表中可以看出 随x溶液浓度的增加 酵母颗粒的固定化强度增加 且固定化效果较好的海藻酸钠的浓度是2 x溶液的浓度是4 固定化强度 2 4 2 某实验小组进行固定化酵母细胞的制备 并开展游离酵母和固定化酵母发酵产酒酒精度的比较 请回答下列问题 1 制备固定化酵母细胞的实验步骤是 酵母细胞的活化 配制海藻酸钠溶液 固定化酵母细胞 2 影响实验成败的关键步骤是 3 固定酵母细胞时 海藻酸钠起 的作用 包埋酵母细胞 或载体 配制物质的量浓度为0 05mol l的cacl2溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 配制海藻酸钠溶液 4 该小组将制备好的固定化酵母与游离酵母分别放在一定的条件下发酵 定时记录发酵液中酒精度的变化 实验过程中的 在一定的条件下发酵 的条件是 要求条件相同是为了确保 由表可知 固定化酵母和游离酵母发酵都能产生酒精 但固定化酵母在发酵前期延迟期的时间比游离酵母发酵前期延迟期的时间要 短 适宜的温度 ph等 单一变量 解析 1 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 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 固定化酵母细胞 2 该实验的关键是配制海藻酸钠溶液 3 海藻酸钠起载体的作用 用于包埋酵母细胞 4 酵母菌发酵过程是细胞内酶的催化过程 需要在适宜的温度 ph等条件下进行 两组实验的条件相同 才能够确保无关变量相同 且遵循单一变量原则 由表可知 在12d的发酵时间里 固定化酵母发酵产酒酒精度从0到6 4 游离酵母发酵产酒酒精度从0到4 6 而且固定化酵母发酵产酒酒精度在第4天就达到4 2 表明其前期延迟期短 1 2013 高考江苏卷 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解析 体积大的细胞难以被吸附或结合 固定化细胞多采用包埋法 a项正确 反应产物积累会影响酶的活性 b项错误 葡萄糖异构酶在固定前后都是催化葡萄糖转化成果糖 故专一性相同 c项错误 固定化细胞固定的是一系列的酶 可以催化一系列的反应 但不是催化各种反应底物的反应 d项错误 a 2 2012 高考江苏卷 下列关于 探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果 的叙述 合理的是 a 先用热水溶解洗衣粉 再将水温调节到最适温度b 实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度c 相同ph时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉d 衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果 b 解析 由于温度会影响酶的活性 高温会导致加酶洗衣粉中的酶变性失活 a项错误 本实验的目的是探究两种洗衣粉的洗涤效果 所以观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度或达到同样洗涤效果所需时间的长短 b项正确 在适宜的ph下 加酶洗衣粉的洗涤效果高于普通洗衣粉 但ph过高或过低时酶都会变性失活 则两者洗涤效果相似 c项错误 酶具有专一性 加有蛋白酶的洗衣粉不能用于洗涤真丝 羊毛等衣料 适当增加洗衣粉的用量会使洗涤效果增强 d项错误 3 2012 高考江苏卷 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无菌水冲洗 目的是洗去cacl2和杂菌 c 解析 酶的固定方法通常有化学结合和物理吸附 前者可能引起酶分子结构发生改变而改变