高考生物大一轮复习 第50讲 酶的应用优选课件.ppt

生物技术实践 第11章 第50讲酶的应用 栏目导航 1 果胶酶的组成及作用 果胶酶包括 和果胶酯酶 能使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸 瓦解 和胞间层 2 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 考点一酶在果汁生产 洗涤方面的应用 多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶 植物细胞壁 反应速率 酶的抑制剂 3 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 4 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 甘油 脂肪酸 麦芽糖 葡萄糖 纤维 1 判断正误 正确的画 错误的画 1 果胶在果汁加工中影响出汁率 使果汁浑浊 2 果胶酶是一种只能分解果胶的酶 这种酶同样具有专一性 3 酶的活性是指一定条件下酶所催化的某一化学反应的反应速率 4 影响酶活性的因素只有温度和ph 5 棉纺品的表面浮毛用加了蛋白酶的洗衣粉洗涤 去浮毛效果最佳 2 2014 江苏卷 下列关于加酶洗衣粉的叙述 正确的是 a 高温易使酶失活 因此冷水洗涤去污效果应该比温水好b 洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进作用c 在ph低于7 0的自来水中 碱性蛋白酶依然能起作用d 洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用解析温度过高酶容易失去活性 但是温度过低酶的活性降低 冷水洗涤去污效果应该比温水差 洗衣粉中的表面活性剂对碱性蛋白酶活性没有促进作用 碱性蛋白酶的最适宜ph是8 9 在ph低于7 0的自来水中 仍然能够起作用 只是与最适宜ph条件下相比作用较弱 洗衣粉中酶主要是通过使蛋白质等水解成可溶性的小分子的氨基酸或多肽等 使污迹容易从衣物上脱落 c 3 果胶酶的作用底物是果胶 下列有关叙述正确的是 a 果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一b 果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖 使得浑浊的果汁变澄清c 果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物d 果胶酶就是果胶分解酶的简称解析果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一 在果汁加工中 果胶不仅会影响出汁率 还会使果汁浑浊 果胶酶能够将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸 瓦解植物的细胞壁及胞间层 提高出汁率 并且使果汁变得澄清 a 1 探究影响果胶酶活性因素实验的分析 1 实验原则 单一变量原则 对照性原则 严格控制变量 尽量减少无关变量的影响 2 实验原理 果胶酶活性受温度 ph或酶抑制剂的影响 在最适温度或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 一酶在果汁生产 洗涤等方面的应用 2 探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果 1 判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法 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 2 加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法 实验设计遵循的原则是对照原则和单一变量原则 如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时 以洗衣粉的种类为自变量 其他条件完全一致 同时 普通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照 3 变量分析 例1 某同学用含有不同种类酶制剂的洗衣粉进行了如下实验 请回答以下问题 1 该实验的目的是探究 该实验还应控制的无关变量有 该实验中 分别构成两组对照实验 酶的作用具有专一性 洗衣粉的用量 污染程度 水质 水的ph等 a和b a和c 2 该同学在实验过程中可通过观察 来判断酶的催化效率 3 蛋白酶洗衣粉的去污原理是 4 大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉 有利于生态环境保护 这是因为 5 加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质层层包裹的 遇水后包裹层很快溶解 释放出来的酶迅速发挥催化作用 这是否应用了酶的固定化技术并说明理由 膜消失的时间长短 在蛋白酶催化作用下蛋白质的水解产物溶于 水中 酶蛋白进入环境后容易被微生物分解 避免过多的磷进入水体 造成水体富营养化 否 加酶洗衣粉中的酶没有固定在不溶于水的载体上 也不能重复使用 解析 1 分析表格可知 该实验的自变量有两个 即酶的种类 污染物的种类 因变量为污染物是否消失 无关变量为洗衣粉的用量 污染程度 水质 水的ph等 所以该实验的目的是探究酶的作用具有专一性 根据探究实验的对照原则和单一变量原则可知 该实验中a与b a与c构成两组对照实验 2 该实验可根据膜消失时间的长短来判断酶的催化效率 即膜消失的时间越短 说明酶的催化效率越高 3 蛋白酶能够催化污垢中的蛋白质水解 水解产物溶于水中 达到去污效果 4 加酶洗衣粉中酶的化学本质是蛋白质 其进入环境后容易被微生物分解 大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉 可以避免过多的磷进入水体 造成水体富营养化 有利于生态环境保护 5 加酶洗衣粉中的酶没有固定在不溶于水的载体上 不能重复利用 因此加酶洗衣粉中的酶不是固定化酶 例1 2015 海南卷 生产果汁时 用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量 回答下列相关问题 1 某同学用三种来源的果胶酶进行三组实验 各组实验除酶的来源不同外 其他条件都相同 测定各组的出汁量 据此计算各组果胶酶活性的平均值并进行比较 这一实验的目的是 2 现有一种新分离出来的果胶酶 为探究其最适温度 某同学设计了如下实验 取试管16支 分别加入等量的果泥 果胶酶 缓冲液 混匀 平均分为4组 分别置于0 5 10 40 下保温相同时间 然后 测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值 该实验温度设计的不足之处有 和 3 某同学取5组试管 a e 分别加入等量的同种果泥 在a b c d4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶 然后 补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同 e组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同 将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后 测定各组的出汁量 通过a d组实验可比较不同实验组出汁量的差异 本实验中 若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量 e组设计 填 能 或 不能 达到目的 其原因是 答题送检 来自阅卷名师报告 解析 1 利用不同来源的果胶酶处理果泥 检测各组出汁量 据此可以比较不同来源的果胶酶的活性大小 2 探究果胶酶的最适温度时 一般在20 70 范围内 每隔5 进行梯度设计 显然题中温度设置过低 温度梯度设置不均 3 本实验的目的是检测不同量的同种果胶酶下的出汁量的差异 为保证单一变量 a e组都应加入等量缓冲溶液 规范答题 除注明外 每空3分 1 比较不同来源果胶酶的活性 4分 其他合理答案也给分 2 温度范围设置不合理温度梯度设置不合理 其他合理答案也给分 3 不能 2分 未加入缓冲液 其他合理答案也给分 1 果胶酶能分解果胶等物质 澄清果蔬饮料 在食品加工业中有着广泛的应用 某兴趣小组的同学对三种不同品牌的果胶酶制剂 制剂中果胶酶浓度相同 进行了探究 其实验设计及实验结果如下表所示 注 越多表示果汁越浑浊 1 表中x所代表的数值应为 y的果汁浑浊程度应表示为 用若干个 表示 2 除了观察果汁浑浊程度外 还可以通过检测 的变化量来判断不同品牌果胶酶制剂的效果 若使用该方法 相关物质变化量最大的是 组 3 微生物是生产果胶酶的优良生物资源 分离和筛选能产生果胶酶的微生物 使用的培养基应以 为唯一碳源 如需进一步纯化果胶酶 可根据果胶酶分子的 至少写出两点 等特性进行分离提纯 由于果胶酶的活性容易受到外界环境因素的干扰 所以应利用 技术 4 或多于 反应物 或果胶 半乳糖醛酸 生成物 产物 1 果胶 形状和大小 或所带电荷性质和多少 溶解度 吸附性质和对其他分子的 亲和力等 固定化酶 或固定化细胞 1 固定化酶 1 应用实例 果糖生产 将葡萄糖转化为果糖 2 固定化酶技术 将酶固定在颗粒状的载体上 再将酶颗粒装到反应柱内 反应柱底端的孔应满足 无法通过而 可以自由通过 考点二固定化酶和固定化细胞 葡萄糖异构酶 酶颗粒 反应溶液 2 固定化细胞技术 1 概念 利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术 2 方法 法 化学结合法和 法 3 制备固定化酵母细胞的操作流程 酵母细胞的 配制0 05mol lcacl2溶液 配制 溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 固定化酵母细胞 冲洗 发酵 包埋 物理吸附 活化 海藻酸钠 直接使用酶 固定化酶和固定化细胞的比较 1 判断正误 正确的画 错误的画 1 一般来说 酶更适合用包埋法固定化 细胞更适合用化学结合和物理吸附法固定化 2 海藻酸钠溶液浓度越高 形成凝胶珠越容易 包埋的酵母细胞数量越多 3 化学法固定化酶或固定化细胞是利用氢键的作用力将酶分子或细胞相互连接起来 2 下列关于酶的应用的说法中 合理的是 a 使用加酶洗衣粉先用热水浸泡洗衣粉和衣物 洗涤效果好b 污渍成分比较复杂时应选用复合酶洗衣粉 以减少用量c 加酶洗衣粉中的酶制剂需用特定材料包裹 属于固定化酶d 固定化酶可以反复使用 且固定化后不会影响酶的催化活性解析热水浸泡会使酶失活 从而降低加酶洗衣粉的洗涤效果 a项错误 复合酶洗衣粉中有多种酶 因酶具有专一性 所以污渍成分复杂时选用复合酶洗衣粉较好 b项正确 特定材料包裹酶是避免酶在不良环境中失活 不属于固定化酶 c项错误 通过化学结合法等方法固定酶会影响其催化活性 d项错误 b 3 下列有关固定化酶和固定化酵母细胞的叙述 错误的是 a 反应底物和产物的浓度对固定化酶的活性有影响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 固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显解析尿糖试纸由于使用后不能将反应物和酶分开 故不能再次使用 c项错误 c 一酵母细胞的固定化方法 例1 为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件 科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响 结果如下图 请回答 1 与利用游离酵母生产啤酒相比 利用固定化酵母的优点有 2 本实验结果表明 随氯化钙浓度的增大 凝胶珠机械强度 3 结合发酵性能分析 制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为 当氯化钙浓度过高时 发酵液中的糖度升高 酒精度下降 发酵受到影响 原因是 4 用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞 溶解海藻酸钠时最好采用 的方法 以防发生焦糊 熔化好的海藻酸钠溶液应 后 再与已活化的酵母细胞充分混合 若海藻酸钠浓度过低 会导致 固定效果大大降低 可多次使用 便于产物分离 提高产品质量等 意思对即可 增大 2 0mol l 1 凝胶珠机械强度过大 通透性降低 影响糖进入颗粒内部 小火或间断加热 冷却至室温 酵母细胞从颗粒中漏出 解析 1 与游离酵母相比 固定化酵母细胞既能与反应物接触 又能与产物分离 还可以反复利用 因此利用固定化酵母细胞既可以降低生产成本 又能提高产品的质量 2 由图中曲线可知 氯化钙浓度增大 凝胶珠完整率增加 由此推测凝胶珠机械强度随氯化钙浓度增大而增大 3 由图中曲线可知 氯化钙浓度为2 0mol l 1时 酒精度最高 说明氯化钙浓度为2 0mol l 1时 制备的凝胶珠最有利于发酵 当氯化钙浓度过高时 发酵液中的糖度高 酒精度低 说明不利于酒精发酵 原因可能是凝胶珠机械强度过大 通透性降低 影响糖进入颗粒内部 4 溶解海藻酸钠时易发生焦糊 因此加热时必须用小火或间断加热 溶化好的海藻酸钠应冷却至室温后再加入活化的酵母细胞 否则将杀死酵母细胞 若海藻酸钠浓度过低 会导致酵母细胞从颗粒中漏出 固定效果大大降低 2 培养微生物l前 宜采用 方法对接种环进行灭菌 3 纯化后的乳糖酶可用电泳法检测其分子量大小 在相同条件下 带电荷相同的蛋白质电泳速度越快 说明其分子量越 4 乳糖酶宜采用化学结合法 共价键结合法 进行固定化 可通过检测固定化乳糖酶的 确定其应用价值 除化学结合法外 酶的固定化方法还包括 离子吸附法及交联法等 答题送检 来自阅卷名师报告 解析 1 产乳糖酶的微生物可以利用乳糖 故宜选用以乳糖作为唯一碳源的培养基筛选获得产乳糖酶的微生物 这类培养基是选择培养基 培养基中常用琼脂作为凝固剂 2 接种环常用灼烧灭菌法进行灭菌 3 电泳法检测蛋白质分子量大小的原理是电荷相同的蛋白质 分子量越小 其电泳速度越快 4 酶的固定化方法有化学结合法 包埋法和物理吸附法等 固定化酶的活性越高 其应用价值越大 故可通过检测固定化酶的活性确定其应用价值 规范答题 除注明外 每空2分 1 乳糖 1分 凝固剂选择培养基 2 灼烧 1分 3 小 4