高考生物一轮复习 第十单元 生物技术实践 专题35 酶的研究与应用课件（选修1）.ppt

2017高三一轮总复习 生物 选修1生物技术实践 第十单元生物技术实践 专题35酶的研究与应用 栏目导航 基础自主复习 考点分类透析 热点题型讲练 易错易混警示 课时强化作业 基础自主复习 一 果胶酶在果汁生产中的作用2 酶的活性与影响酶活性的因素 1 酶的活性 酶催化一定化学反应的能力 可用催化某一化学反应的 来表示 2 影响酶活性的因素 ph 酶的抑制剂等 反应速度 温度 3 探究温度对酶活性影响的实验 1 实验方案 确定温度梯度 探讨控制温度的方法和措施 2 实验程序 制备苹果泥 苹果泥与果胶酶分别 将苹果泥与果胶酶混合保温 过滤出果汁 记录果汁量 改变不同 后 重复上面实验 3 记录实验数据 并填入表格 4 得出结论 获得的果汁越多 或果汁越澄清 表明果胶酶活性 水浴保温 温度 越高 二 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果常用酶制剂的种类及洗涤原理 小分子肽 氨基酸 甘油 脂肪酸 麦芽糖 葡萄糖 三 固定化酶和酵母细胞的固定化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 反应柱上的孔应满足 无法通过而 可以自由通过 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 葡萄糖异构酶 酶颗粒 反应溶液 包埋 物理吸附 活化 海藻酸钠 考点分类透析 1 影响果汁产量的物质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 2 处理方法 酶解法常用的酶及其作用特点如下 3 探究温度 或ph 对果胶酶活性的影响30 35 40 45 50 55 60 65 70 的恒温水浴中加热 或各取1支 分5组分别调节苹果泥和果胶酶的ph为5 6 7 8 9 置于同一恒温水浴中 记录结果 或 名师提醒 1 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 以避免混合条件的变化 确保实验结果的可信度和可靠性 2 在探究温度或ph的影响时 需要设置对照实验 不同的温度梯度之间或不同的ph梯度之间可以作为对照 这种对照称为相互对照 除自变量 温度或ph 以外 各无关变量 如底物总量 酶量 反应时间等 必须一致 4 探究果胶酶的最适用量 1 原理提示本实验是一个探究性的定量实验 所测出的最适用量是在本实验的温度 ph条件下测出的 因而果胶酶的最适用量应标明温度和ph 2 确定最适用量的方法如果随酶浓度的增加 过滤到的果汁的体积也增加 说明酶的用量不足 当酶的浓度增加到某个值后 再增加酶的用量 过滤到的果汁的体积不再改变 说明酶的用量已经足够 那么 这个值就是酶的最适用量 3 结果分析计算苹果汁澄清率 r r v1 v2 100 式中 v1为澄清苹果汁体积 v2为处理前苹果汁体积 1 分析不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果 1 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 2 实验变量 自变量 不同种类的加酶洗衣粉 无关变量 其他条件相同且适宜 如温度 ph等 3 实验步骤 4 实验时注意事项 在比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中 自变量为洗衣粉的种类 设计时应遵循单一变量原则 对照原则 有效控制其他变量 如水的用量 污染物的量 用于实验的布的质地和大小 两种洗衣粉的用量 搅拌及洗涤时间等 在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果的条件 如最适温度 ph 还要考虑衣物的承受力 如蛋白酶洗衣粉不能洗涤丝绸类衣物 也要考虑洗涤成本问题 因污渍的成分比较复杂 一般选择复合加酶洗衣粉 以减少用量 该实验探究多种加酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果 也可以探究同一种加酶洗衣粉对不同污渍的洗涤效果 2 分析不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响实验 1 实验变量 水温 必须设置温度梯度 2 无关变量 水量与水质 洗衣粉用量 衣物质料与大小 浸泡时间等应保持不变 名师提醒 1 一般来说 丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤 是因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸 2 酶的催化作用需要适宜的温度 用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时间 加快洗涤 3 人体皮肤细胞有蛋白质 使用加酶洗衣粉后如不彻底清洗双手 就会使手的皮肤受到腐蚀 而使人患过敏性皮炎 湿疹等 4 加酶洗衣粉的酶制剂不含肽酶 因为肽本身易溶于水 3 固定化酵母细胞制备的实验结果及注意事项 1 实验结果 观察凝胶珠的颜色和形状 如果制作的凝胶珠颜色过浅 呈白色 说明海藻酸钠的浓度偏低 固定的酵母细胞数目较少 如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形 则说明海藻酸钠的浓度偏高 制作失败 需要再做尝试 观察发酵的葡萄糖溶液 利用固定的酵母细胞发酵产生酒精 可以看到产生了很多气泡 同时会闻到酒味 2 注意事项 酵母细胞的活化 酵母细胞所需要的活化时间较短 一般需要0 5 1h 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 加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环 关系到实验的成败 海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量 如果海藻酸钠浓度过高 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目少 影响实验效果 刚形成的凝胶珠应在cacl2溶液中浸泡一段时间 以便形成稳定的结构 检验凝胶珠的质量是否合格 可以使用下列方法 一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压 如果凝胶珠不容易破裂 没有液体流出 就表明凝胶珠的制作成功 二是在实验桌上用力摔打凝胶珠 如果凝胶珠很容易弹起 也能表明制备的凝胶珠是成功的 4 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞的比较 名师提醒 1 固定化技术对酶的影响 固定化酶改变了酶的存在状态 不改变酶的特性 因此利用固定化酶仍要严格控制温度 ph等环境条件 以利于酶发挥作用 2 正确理解固定化酶的优点 固定化酶能够连续使用 但不是永久使用 酶是具有生物活性的大分子 因此随着使用次数的增多 酶活性也会降低 如果酶活性降低到一定程度 就会失去使用价值 对本考点预计明年高考的热点会集中在联系果汁加工生产 加酶洗衣粉等生产生活实际 以实验设计与探究形式考查酶的固定与酶在生产生活中的应用 试题以非选择题为主 热点题型讲练 2015年江苏卷 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 例1 解析 本题考查固定化酶和固定化细胞的应用及特点等相关知识 意在考查考生灵活运用所学知识进行辨别比较的能力 固定化酶既能与反应物接触 又能与产物分离 还能被重复利用 a选项正确 固定化酶发挥作用时不需要溶解氧和营养等条件 b选项错误 固定化细胞能用于生产胞外酶和其他能够分泌到细胞外的产物 c选项正确 包埋法固定化细胞是将细胞均匀地包埋在不溶于水的载体中 凝胶与被包埋的细胞之间不形成共价键 d选项正确 答案 b 2014年江苏卷 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 例2 解析 本题考查加酶洗衣粉洗涤效果的探究 意在考查考生将所学知识运用到实际生活中的分析理解能力 酶有最适温度 加酶洗衣粉中的酶在温水中更能充分发挥洗涤效果 a选项错误 洗衣粉中的表面活性剂能影响碱性蛋白酶的活性 会使酶失活 b选项错误 ph低于7 0的自来水中 碱性蛋白酶活性降低 但依然能起作用 c选项正确 加酶洗衣粉中的酶主要是通过分解衣物上的污渍发挥作用 d选项错误 答案 c 2013年江苏卷 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 本题考查固定化酶和固定化细胞的相关知识 可用包埋法制备固定化酵母细胞 有些反应产物可与相应酶结合 进而影响固定化酶的活性 葡萄糖异构酶固定前后专一性不变 固定化细胞固定的是一系列酶 催化一系列反应 不能催化各种反应底物的一系列反应 答案 a 例1 2015年海南卷 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 该实验温度设置的不足之处有 和 例4 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 解析 1 根据题意用三种不同的果胶酶进行三组实验 各组实验除酶的来源不同外 其他条件均相同 测定各组的出汁量 据此计算各组果胶的活性的平均值并进行比较 可见实验的自变量是果胶酶的来源不同 因变量是果胶酶的活性 所以该实验目的是探究不同来源果胶酶的活性 2 根据实验设计可知 该实验是探究果胶酶的最适温度 所以自变量是温度 因变量是果胶酶的活性 用出汁量进行衡量 出汁量越多则果胶酶活性越高 该实验方案中 温度应该在常温范围内设置系列温度梯度且梯度差值相等 所以4组的温度应分别设置为15 20 25 30 另外探究温度对酶活性的影响时 应保证酶促反应只能在设定的温度下进行 同一实验组的反应温度只能是一个 所以实验操作应该是将各组盛有果胶酶的试管与盛有果泥的试管分别在设定温度下处理一定时间后再将两支试管混合 才能保证实验在设定的温度下进行 3 本小题实验的自变量是果胶酶的量 因变量是出汁量 对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则 根据实验设置 通过a d组实验可比较不同实验组出汁量的差异 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 则e组应加入缓冲液而不是蒸馏水 使试管中液体体积与实验组相同 才符合实验设计应遵循的单一变量原则 答案 1 探究不同来源果胶酶的活性 2 温度设置不合理温度梯度设置不合理 各组的酶促反应受两个不同温度影响 3 不能未加入缓冲液 1 2016届保定模拟 下列关于果胶酶的叙述错误的是 a 果胶酶是生物催化剂 可以改变化学反应的速度b 果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物c 植物 霉菌 酵母菌和细菌均能合成果胶酶d 果胶酶能够分解果胶 瓦解植物的细胞壁及胞间层解析 本题考查果胶酶的相关知识 意在考查考生的识记理解能力 果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物 果胶酶是分解果胶的一类酶 答案 b 2 2016届山西太原五中高三模拟 下列关于探究某种加酶洗衣粉需要的最适温度的实验的叙述中 正确的是 a 取一系列不同温度 其他条件相同的水 加入相同的污物及等量加酶洗衣粉 看哪一个温度中加酶洗衣粉的效果最好b 在不同温度的水中 加入不等量洗衣粉 看哪种效果好c 将加酶洗衣粉加入30 水中发现不如加到45 水中洗涤效果好 说明45 为最适温度d 将加酶洗衣粉与普通洗衣粉分别加入37 的水中洗涤同样的污物 发现加酶洗衣粉效果好 说明加酶洗衣粉的最适温度为37 解析 本实验的自变量为温度 在对照实验中 除了要观察的因变量 其他变量都应保持相同 b选项错误 c选项所述实验可以说明加酶洗衣粉在45 时比30 时洗涤效果好 但不能说明45 为最适温度 c选项错误 d选项所述实验只能说明在37 时加酶洗衣粉比普通洗衣粉的洗涤效果好 不能得出加酶洗衣粉的最适温度 d选项错误 答案 a 3 2016届湖北七市联考 某学生进行 加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果 的课题研究 他的实验设计如下 设置2组实验 分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉 2组实验的洗衣粉用量 被洗涤的衣物量 衣物质地 污染物性质和量 被污染的时间 洗涤时间 洗涤方式等全部设置相同 根据污渍去除程度得出结果对这个实验的评价 正确的是 a 未设置对照实验b 无关变量设置太多c 没有自变量d 因变量不能描述 解析 实验课题是 加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果 因此设置的2组实验应该是 一组用普通洗衣粉作对照组 另一组用加酶洗衣粉作实验组 如果设置3组实验也可以 一组用普通洗衣粉作对照组 实验组分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉 答案 a 4 下列关于固定化酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述中 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和杂菌解析 化学结合法可能影响酶的活性部位而影响反应效果 而吸附法是物理方法 不影响酶的分子结构 a选项正确 消化酶在消化道内起作用 b选项正确 尿糖试纸由于使用后不能将反应物和酶分开 而不能再次使用 c选项错误 固定化酵母细胞在凝胶珠中 用无菌水冲洗可洗去cacl2和表面的杂菌 d选项正确 答案 c 5 2016届上海市模拟 随着酶工程的发展 酶在社会生产 生活中的应用越来越广泛 下列说法正确的是 a 尿糖试纸含有固定化的葡萄糖羧化酶和过氧化氢酶 可以反复使用b 利用固定化酶降解水体中有机磷农药 需提供适宜的营养条件c 加酶洗衣粉 的洗涤效果与水温 酸碱度有关 与污物或衣物的性质无关d 利用l 天冬氨酸酶可以治疗白血病 解析 本题考查酶的相关知识 难度中等 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 a选项错误 利用固定化酶 不需要提供适宜的营养条件 只需提供适宜的温度和ph b选项错误 加酶洗衣粉 的洗涤效果与水温 酸碱度 污物以及衣物的性质均有关 c选项错误 可利用l 天冬氨酸酶治疗白血病 d选项正确 答案 d 6 2015年山东卷 乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖 具有重要应用价值 乳糖酶的制备及固定化步骤如下 1 筛选产乳糖酶的微生物l时 宜用 作为培养基中的唯一碳源 培养基中琼脂的作用是 从功能上讲 这种培养基属于 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 解析 本题主要考查微生物的筛选与培养及固定化酶的相关知识 意在考查考生的识记和理解分析能力 难度较小 1 微生物l能够产生乳糖酶利用乳糖作为碳源而生存 其他类型微生物则无此特点 因此用乳糖作为唯一碳源的培养基培养 其他微生物因缺乏碳源死亡 培养得到的即为微生物l 琼脂是配制固体培养基常用的凝固剂 培养基从功能上可分为选择培养基 鉴别培养基 题中以乳糖为唯一碳源筛选微生物l的培养基属于选择培养基 2 接种环 接种针常采用灼烧法灭菌 3 带电荷相同 则受到的引力相同 分子量小的分子运动更快 4 酶的作用是催化酶促反应 提高反应速率 因此其应用价值便体现在其活性的大小即酶活力上 固定化酶技术是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术 包括包埋法 化学结合法和物理吸附法等 答案 1 乳糖凝固剂选择培养基 2 灼烧 3 小 4 酶 活性 或 酶 活力 包埋法物理吸附法 易错易混警示 易错点混淆固定化酶与固定化细胞 点拨 1 固定化酶和固定化细胞的技术的比较 2 固定化酶与固定化细胞的比较 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70年代又发明了固定化酶与固定化细胞的技术 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 使用了下图中方法 填出号码与名称 纠错演练 3 制作固定化酵母细胞时 充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和 溶液中形成凝胶珠 部分同学实验制得的凝胶体不是圆形或椭圆形 其主要原因是 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 温度降低时又可以形成多孔