高中生物 第二部分 酶的应用配套课件 浙科版选修1.ppt

第二部分酶的应用 一 果汁中的果胶和果胶酶1 果胶和果胶酶 1 果胶是植物细胞壁的主要成分 由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成 2 果胶酶和果胶甲酯酶可水解果胶 与制取果汁有关 2 酶的活性及酶促反应速率 1 酶的活性 是指酶催化一定化学反应的能力 其高低可以用在一定条件下酶所催化的某一化学反应的反应速率来表示 2 酶促反应速率 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 探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验 1 实验原理 果胶半乳糖醛酸 半乳糖醛酸甲酯 果胶酶的活性受温度 或ph 的影响 处于最适温度 或ph 时活性最高 果肉的出汁率 果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比 果胶不溶于乙醇 果胶酶 果胶甲酯酶 2 实验流程设计 二 淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测1 淀粉酶的固定化 1 固定化酶 概念 将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上 使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂 方法 吸附法 共价偶联法 交联法和包埋法等 2 淀粉酶的固定化 淀粉酶的最适条件 最适ph为5 5 7 5 最适温度为50 75 方法 吸附法 淀粉的水解作用 淀粉糊精麦芽糖遇碘显蓝色遇碘显红色遇碘不显色葡萄糖 淀粉酶 淀粉酶 糖化淀粉酶 2 淀粉水解的测定实验固定 淀粉酶 滴管滴加淀粉溶液 加ki i2溶液 观察 洗涤 几天后重复实验 3 直接使用酶和固定化酶的优缺点 催化效率高 低耗能 低污染等 a 对环境条件非常敏感 容易失活 b 溶液中的酶很难回收 不能被再次利用 提高了生产成本 c 反应后酶会混在产物中 可能影响产品质量 a 酶既能与反应物接触 又能与产物分离 b 固定在载体上的酶还可以被反复利用 一种酶只能催化一种化学反应 而在生产实践中 很多产物的形成是通过一系列的酶促反应得到的 4 淀粉酶固定化实验过程固定化 淀粉酶 装入注射器中以0 3ml min的流速滴加淀粉溶液过柱流出5ml淀粉溶液后接收0 5ml滴加ki i2溶液 观察颜色 稀释1倍后再观察颜色以10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱 放置在4 冰箱中 几天后重复实验 果胶酶活性的检测 典例1 我国水果生产发展迅速 由于收获的季节性强 易造成积压 腐烂变质 为了解决上述问题且满足不同人群的需求 可以加工制作果汁 果酒 果醋等 在果汁生产中用到果胶酶 某课题研究小组为了探究果胶酶的某些特性 进行了如下实验 1 实验方法 请将图中所示的操作进行排序 2 实验结果 对照组与实验组进行了相同时间的实验 结果如图所示 图中自变量是温度 除此之外还可用 表示 a 酶的浓度b 苹果泥的量c 水的加入量d ph 图中的纵坐标还可用 来表示 步骤d中在果胶酶和苹果泥混合前 将两者分装在不同试管中恒温保存的目的是 实验小组改变了实验条件后重复做实验 得到曲线乙 苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是 引起曲线乙下移的原因是 至少答出两条 3 下表是某实验小组的详细实验结果 上述实验结果表明 当温度为 时果汁量最多 能不能确定该温度就是果胶酶的最适温度 如果不能 请设计出进一步探究果胶酶的最适温度的实验方案 解题指南 1 考查实质 本题以探究果胶酶的某些特性的实验为载体 综合考查影响酶活性的因素 探究温度对酶活性的影响 2 解题关键 明确本实验的自变量为温度 无关变量为ph 酶的浓度和苹果泥的量等因素 解析 1 实验顺序是 准备水果泥和配制果胶酶 水果泥和果胶酶分别水浴保温 水果泥和果胶酶混合保温 过滤果汁后用量筒计量 2 果胶酶的活性受温度 ph等条件的影响 而与底物的量 酶的浓度和水的加入量没有关系 每一种酶都有一个最适温度和最适ph且该值恒定 衡量实验结果的指标有两种 一是果汁的量 二是果汁的澄清度 为了保证实验在相应温度下进行 必须使酶和底物分别保温达到要求后再混合 在相同温度条件下 ph 酶的浓度和底物浓度也会改变反应速率 3 根据表格中数据可看出 在40 时产生果汁量最多 此时的温度比较接近酶的最适温度 要将温度确定得更加精确 应以40 为中心 以更小的温差 如0 5 设置自变量 答案 1 acdb 2 d 苹果汁的体积 保证底物和酶在混合时的温度是相同的 同一种酶的最适温度是一定的 不会因酶的浓度 底物量不同而改变ph 酶的浓度和苹果泥的量等因素的改变 3 40 不能 应再设置多套装置 以40 为中心 以更小的温差 如0 5 测量在更小范围内的温度内的果汁的产生量 果汁产量最高的温度更接近酶的最适温度 淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 典例2 2010 浙江高考 某同学进行苹果汁制作实验 工艺如图所示 1 图中用kmno4溶液浸泡苹果的目的是 黑曲霉提取液中含有的 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 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 2 实验中 操作流程a和b的先后顺序为 在苹果汁澄清过程中 应关闭的流速调节阀是 要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否含有果胶 可取一定量的果汁与等量的 混合 如果出现 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 3 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 使用 解题指南 1 考查实质 本题考查苹果汁制作过程的反应条件及注意事项 2 解题关键 在使用固定化酶时 应注意液体流过固定化柱的速度 解析 1 kmno4是强氧化剂 可以起到对苹果的消毒作用 水解果胶需用果胶酶 利用吸附法将酶固定后需用蒸馏水除去未被固定的酶等 2 实验操作中应先加入提取液将酶固定 然后加入苹果汁 为使苹果汁中的果胶充分水解应控制苹果汁的流入速度 果胶不溶于乙醇 因此可选用等量的乙醇与果汁混合 若出现浑浊现象 说明果汁中还含有果胶 3 酶作为催化剂具有高效性 完成催化作用后酶的含量及性质并未改变 因此固定化酶可被重复使用 答案 1 消毒果胶酶吸附未被固定的酶等 2 ab阀1乙醇浑浊 沉淀 慢 3 重复 1 下图中a b c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 1 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 2 图b中 b点所对应的温度称 如果你根据实验数据转换成的曲线图无法判断果胶酶的最适温度 你将如何改进 3 图b中 曲线ab段表明 bc段表明 4 将装有果胶酶与反应物的甲 乙两试管分别放入12 和90 水浴锅中 20min后取出 转入40 酶反应的最适温度 的水浴锅中保温 两试管内的反应是 甲 乙 5 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 解析 酶是生物体内具有催化能力的有机物 其催化效率受反应物浓度 温度 ph的影响 1 a图中 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 这时受酶浓度影响 2 b图中 b点催化效率最高 因此它所对应的温度就是酶反应的最适温度 根据实验数据转换成的曲线图无法判断果胶酶的最适温度时 应根据适宜的温度范围尝试间隔更近的温度梯度 重新实验 3 从a点到b点曲线上升 这是因为低于最适温度 温度升高 酶活性升高 曲线bc段下降 是因为高于最适温度 温度升高 酶活性下降 4 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 酶反应的最适温度 的水浴锅中加热时 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 5 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 实验时可根据果汁的产生量来判定果胶酶的活性 答案 1 受反应液中酶浓度的限制 2 酶反应的最适温度应根据适宜的温度范围尝试间隔更近的温度梯度 重新实验 3 在一定范围内 果胶酶的活性随温度升高而升高高于最适温度 果胶酶的活性随温度升高而下降 4 反应速度加快无催化反应 5 果汁的产生量 2 某同学用实验来探究ph对酶活性的影响 他准备了5支含有等量果胶酶溶液的试管 用0 1 的盐酸或氢氧化钠溶液调节至不同的ph 每支试管加五块0 1cm3的正方体苹果块 试管均置于25 室温条件下 1 请你帮助选取ph梯度 2 为使实验在更短的时间内完成 请写出一处改进实验的方法 3 生成果汁量与酶活性强弱的关系是 可根据 来判断最适ph 解析 1 由于酶发挥作用的最适ph在7附近 故可选择5 6 7 8 9梯度 2 反应温度和反应底物与酶的接触面积都会影响反应速度 故可将温度由25 提高到大约50 或升高温度 或将正方体苹果块处理成苹果泥 3 果汁量与酶活性呈正相关 酶活性越大 果胶分解越快 生成的果汁越多 答案 1 5 6 7 8 9 说明 其他合理答案也可 2 将温度由25 提高到大约50 或升高温度 或将正方体苹果块处理成苹果泥 3 酶活性越大 果胶分解越快 生成的果汁越多生成果汁量的多少 果汁的澄清度 3 在20世纪50年代 酶已经大规模地应用于各个生产领域 到了60年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术 1 在实际生产中 固定化酶技术的优点是 与固定化酶技术相比 固定化细胞技术固定的是 2 制备固定化酵母细胞 常用的包埋材料是 使用了图中方法 填出号码及名称 解析 将酶固定化后 可使酶在催化反应之后不随产物流走 可以反复利用 将细胞固定化后 可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定 海藻酸钠一般不能参与化学反应 同时 在高温下容易溶化 温度降低时又形成多孔性固体颗粒 是包埋酵母菌的好材料 图 为共价键结合法 图 为吸附法 图 为包埋法 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 或一系列酶 多种酶 2 海藻酸钠 包埋法 4 2012 杭州模拟 如图是固定化酶反应柱 请回答下列问题 1 将 淀粉酶溶于水中 再加入石英砂 不时搅拌 这样 淀粉酶就固定在了石英砂上 这种固定化的方法称为 30min后 装入如图所示的反应器中 构成固定化酶反应柱 并用10倍体积的蒸馏水洗涤此反应柱 洗涤的目的是 洗涤时 蒸馏水流速 填 能 或 不能 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粉溶液 并以0 3ml min的流速过柱 控制流速的目的是 在流出5ml后接收0 5ml流出液 加入1 2滴 溶液 观察颜色 为了使观察到的颜色变化明显 可 后再观察 如果溶液呈红色 说明淀粉水解成为 3 实验后 用10倍体积的蒸馏水洗涤此反应柱 洗涤的目的是 洗涤后 放置在4 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 重复上述实验 却没有了相同的结果 试分析可能的原因 解析 淀粉酶固定化以石英砂为介质吸附固定 由于吸附过程可能仍旧存在游离的淀粉酶 所以需要先用蒸馏水洗涤反应柱 流速不能过快 淀粉水解过程中 需要控制流速 使淀粉酶能充分催化淀粉水解 淀粉水