高考生物一轮复习 第十五单元 生物技术实践（第49课时）酶的制备和应用课件.ppt

江苏版生物 第49课时酶的制备和应用 考点一酶在洗涤等方面的应用1 加酶洗衣粉 1 概念 指含有 的洗衣粉 2 酶制剂的种类及其洗涤原理 酶制剂 蛋白质 肽或氨基酸 脂肪 甘油和游离的脂肪酸 淀粉 蓬松 3 影响加酶洗衣粉中酶活性的因素有温度 酸碱度和 等 2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 1 探究加酶洗衣粉的三个问题 普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有什么不同 加酶洗衣粉发挥作用的最适温度 添加不同种类的酶的洗衣粉 其洗涤效果有哪些区别 2 实验遵循的原则 单一变量原则和对照原则等 3 探究实验设计的流程确定课题 针对 分析变量 讨论如何控制 设计实验方案 动手实验 得出结论 表面活性剂 课题 变量 考点二酵母细胞的固定化1 固定化酶的应用实例 1 高果糖浆的生产a 高果糖浆是指果糖含量为42 左右的糖浆 b 葡萄糖在葡萄糖异构酶的作用下 转化为 c 使用 技术将葡萄糖异构酶固定在颗粒状的载体上 再将该酶颗粒装到一个反应柱内 柱子底端装上分布着许多小孔的筛板 图解如下 果糖 固定化酶 生产过程中 将a 溶液从反应柱的上端注入 使之与反应柱中的b 接触 转化成c 从反应柱的下端流出 2 固定化酶的特点 既能与反应物接触 又能与产物分离 还可被 利用 葡萄糖 固定化葡萄糖异构酶 果糖 反复 2 酵母细胞的固定化技术 1 方法 主要是吸附法和 2 制备固定化酵母细胞流程 酵母细胞的 配制物质的量浓度为0 05mol l的 溶液 配制 溶液 溶液与酵母细胞混合 固定化酵母细胞 将混合溶液滴加到配制好的溶液中 观察液滴在cacl2溶液中形成凝胶珠的情形 包埋法 活化 cacl2 海藻酸钠 海藻酸钠 cacl2 1 2015江苏单科 7d 洗衣时 加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性 2 2012江苏单科 17b 作为消化酶使用时 蛋白酶制剂以口服方式给药 3 探讨不同温度对加酶洗衣粉影响的实验中 可选择洗涤不同污渍的白布作对照 4 在利用固定化酶或固定化细胞催化时 都需要提供充足的氧 5 利用固定化细胞可催化多步连续的化学反应 因此在催化大分子物质分解时有明显的优势 6 由于需用固相载体对细胞进行固定 因此 固定化细胞虽已死亡但依然有活性 7 制备酵母菌 海藻酸钠凝胶珠时 溶化的海藻酸钠溶液不需冷却即可加入酵母菌 突破一探究酶在洗涤等方面的作用 一 果胶酶在果汁生产中的作用1 影响果汁产量的物质及处理方法 1 影响果汁产量的物质纤维素和果胶是组成植物细胞壁的重要物质 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 易混辨析酶活性不等同于酶促反应速率同等条件下的酶促反应速率的快慢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 但不影响酶的活性 2 探究温度 或ph 对果胶酶活性的影响 1 原理 果胶酶的活性受温度 或ph 影响 处于最适温度 或ph 时果胶酶活性最高 果肉的出汁率 果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比 2 流程 9 5 支试管9 5 支试管30 35 40 45 50 55 60 65 70 的恒温水浴中加热 或各取一支 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 将果胶酶加入相同温度 或ph 的苹果泥内恒温保持10min 过滤果汁 用量筒测量果汁的量 并记录 搅拌器搅拌制苹果泥 果胶酶水溶液 3 记录结果 3 探究果胶酶的最适用量 1 原理 在压榨果汁时 我们可以加入适量的果胶酶来获取澄清的果汁 但不同浓度的果胶酶对水果出汁率是有直接影响的 知能拓展 不同ph 温度条件下酶活性不同 所需果胶酶的最适用量也不相同 故酶的最适用量应标明ph和温度 在探究果胶酶的最适用量时 如果随着酶用量的增加 过滤得到的果汁的体积也增加 说明酶的用量不足 当酶的用量增加到某个值后 再增加酶的用量 过滤得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 准确称取纯的果胶酶1mg 2mg 3mg 4mg 5mg 6mg 7mg 8mg 9mg配制成相等体积的酶的水溶液 取等量放入9支试管中依次编号为1 9号 制取苹果泥并称取45g 分装入9支试管中 每支试管中分装5g 依次编号为1 9号 将上述试管放入37 恒温水浴中平衡内外温度 一段时间后将不同浓度的果胶酶分别迅速与各试管的苹果泥混合 然后再放入恒温水浴中 记录反应时间 约20分钟 过滤后测量果汁体积 并记录结果 2 流程及结果记录 知能拓展 苹果泥需加热到100 冷却后再使用 加热目的 一是使细胞内的酶钝化 二是杀灭微生物 避免对实验结果的干扰 实验中所用的果胶酶尽量使用其纯酶制剂或不含抑制物的粗酶制剂 以免影响对酶的用量的估算 如果设定的酶的浓度梯度无法满足实验要求 则会出现过低或过高现象 应及时调整浓度梯度 注意遵循等量原则和对照原则 多组之间相互对照 注意编号及无关变量的控制 3 结果分析计算苹果出汁率 r r v1 v2 100 v1为澄清苹果汁体积 v2为处理前苹果汁体积 二 酶在洗涤方面的应用1 加酶洗衣粉和普通洗衣粉的比较 2 探究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 加酶洗衣粉 无关变量 其他条件 如温度 ph等 相同且适宜 3 实验步骤 知能拓展加酶洗衣粉在使用时的注意事项 1 使用加酶洗衣粉时必须注意洗涤用水的温度 碱性蛋白酶在35 50 时活性最强 在70 以上就会失活 2 加酶洗衣粉不宜长期存放 存放时间过长会导致酶活力损失 3 添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面的蛋白质 而使人患过敏性皮炎 湿疹等 因此人体皮肤应避免与这类洗衣粉长时间接触 4 一般来说 丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤 这是因为丝绸类衣物的成分主要是蛋白质 加酶洗衣粉含蛋白酶 蛋白酶会水解蛋白质 3 探究普通洗衣粉与加酶洗衣粉的洗涤效果 1 实验原理 酶具有专一性 高效性 在温和条件下发挥催化作用 2 实验流程 特别提醒 自变量是洗衣粉的种类 因变量可用污物消失的时间表示 严格控制无关变量适宜且相同 以免影响实验结果 如水温保持自然水温 4 探究加酶洗衣粉使用时的最适宜温度 1 实验原理 温度影响酶的活性 从而影响加酶洗衣粉的洗涤效果 2 实验步骤 特别提醒 控制水温可用水浴锅 污渍的大小 污染程度要相同 若测出在35 时洗涤效果较好 可设置更细的实验组如30 32 34 36 38 40 进行二次实验 测出具体的最适温度 1 探究加酶洗衣粉的洗涤效果实验中变量的控制 2 实验的注意事项 1 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 实验所用的布的质地和大小 两种洗衣粉的用量 搅拌及洗涤时间等 2 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 以减少使用量 3 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于不同污渍的洗涤效果 考向一以选择题的形式考查酶的应用1 2015江苏淮安第五次模拟 18 2分 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加酶洗衣粉 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答案b热水浸泡会使酶活性降低甚至失活 故a错误 复合加酶洗衣粉中有多种酶 因酶有专一性 所以污渍成分复杂时选用复合加酶洗衣粉较好 故b正确 特定材料包裹加酶洗衣粉中的酶是避免酶在不良环境中失活 遇水分解 不属于固定化酶 故c错误 固定化酶可以反复使用 但通过化学结合等方法固定酶会影响其催化活性 故d错误 2 下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究的叙述正确的是 a 探究果胶酶的用量时 ph 温度不影响实验结果b 果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶和葡萄糖异构酶等c 探究温度对果胶酶活性的影响时 温度 苹果泥 果胶酶用量及反应时间等都是自变量d 可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量 答案d探究果胶酶的用量时 ph 温度会影响实验结果 葡萄糖异构酶不属于果胶酶的成分 探究温度对果胶酶活性的影响实验中 温度为单一变量 其他因素保持不变 考向二考查加酶洗衣粉的作用及探究3 2015江苏苏 锡 常 镇一模 14 2分 下列有关加酶洗衣粉及其洗涤效果的叙述中 错误的是 a 使用添加纤维素酶的洗衣粉可使衣物蓬松柔软 棉织制品也可使用b 加酶洗衣粉因为添加了酶制剂 所以比普通洗衣粉更易造成环境污染c 使用加酶洗衣粉时 浸泡时间不足会影响洗涤效果d 加酶洗衣粉能将衣服上的蛋白质 脂肪等水解成溶于水的小分子物质答案b纤维素酶能使纤维的结构变得蓬松 从而使入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗涤剂充分接触 使洗涤剂的去污效果更好 a正确 加酶洗衣粉可使洗涤剂朝低磷 无磷的方向发展 减少对环境的污染 b错误 使用加酶洗衣粉时 浸泡时间不足 酶与污渍没有完全接触 会影响洗涤效果 c正确 加酶洗衣粉中通常含有蛋白酶 脂肪酶 纤维素酶等 d正确 4 科研人员研究了不同洗涤浓度 单位体积的水中加入洗衣粉的量 的两种加酶洗衣粉的去污力 结果如下表 下列说法错误的是 a 实验时 需控制好温度 洗涤时间和洗涤方式等无关变量b 若洗涤的是相同污布 则两种加酶洗衣粉的洗涤效果相似c 实际洗涤时 除考虑适宜的洗涤浓度外 还需考虑衣服质地等d 所有加酶洗衣粉最适洗涤浓度都为0 4 浓度过大是不必要的答案d分析题干及表中信息 温度 洗涤时间和洗涤方式等为该实验的无关变量 分析实验中两种加酶洗衣粉的洗涤效果 相差不大 因此若洗涤的是相同污布 则两种加酶洗衣粉的洗涤效果也应相似 衣服质地不同 污渍吸附能力不同 洗涤的效果不同 该实验不能说明所有的加酶洗衣粉最适洗涤浓度都是0 4 本实验中甲 乙两种加酶洗衣粉的最适洗涤浓度在0 4 0 8 之间 1 固定化酶和固定化细胞技术 1 概念 固定化酶和固定化细胞是利用物理学或化学的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术 2 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 知能拓展酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定 而细胞多采用包埋法固定 这是因为细胞个大 而酶分子很小 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 突破二固定化酶与固定化细胞技术 3 固定化细胞常用的载体材料 明胶 琼脂糖 海藻酸钠 醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等 4 固定化酶的优点 易与反应物接触 易与产物分离 可反复利用 2 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞的比较 知能拓展 1 固定化酶并不是一种生物 所以它不需要氧气 营养物质等条件 而固定化细胞是活细胞 因而为了保证其正常生长 繁殖 应该为其提供一定的氧气和营养物质等条件 2 固定化细胞由于保证了细胞的完整性 因而酶所处环境改变小 所以对酶的活性影响较小 3 固定化酵母细胞的制备和应用 2 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 需要重新制作 观察发酵的葡萄糖溶液 利用固定化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 3 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酵母细胞的质量 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 检验凝胶珠质量是否合格的方法 一挤 二摔 三看 一挤用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压 如果凝胶珠不破裂 没有液体流出 就表明凝胶珠制作成功 二摔在实验桌上用力摔打凝胶珠 如果凝胶珠很容易弹起 也表明制备的凝胶珠是成功的 三看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 需要再次尝试 考向一以选择题的形式考查固定化酶和固定化细胞1 2013江苏单科 6 2分 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答案a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 2 2015江苏苏 锡 常 镇二模 18 2分 下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述中 正确的是 a 从酶的固定方式看 化学结合法比物理吸附法对酶活性影响小b 刚溶化的海藻酸钠溶液应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液c 海藻酸钠凝胶珠用蒸馏水冲洗的目的是洗去cacl2和杂菌d 固定化酶和固定化细胞都能反复使用 但酶的活性迅速下降答案c从酶的固定方式看 化学结合法比物理吸附法对酶活性影响大 a错误 刚溶化的海藻酸钠溶液应冷却到室温后再与活化的酵母菌混合制备混合液 b错误 在cacl2溶液中形成的海藻酸钠凝胶珠 用蒸馏水冲洗的目的是洗去cacl2和杂菌 c正确 酶活性在反应前后不变 d错误 考向二考查固定化细胞的操作及应用3 2015江苏泰州一模 16 2分 某兴趣小组学习了酵母细胞的固定化技术后 以酵母菌为材料进行 固定化原生质体 实验 下列叙述错误的是 a 酵母菌去除细胞壁后更利于胞内物质的分泌b 为了提高原生质体的形成率应尽量延长酶解时间c 凝胶珠呈白色是因为海藻酸钠的浓度偏低d 酶解法去壁制备原生质体应在等渗或略高渗透压的溶液中进行答案b酵母菌含有细胞壁和细胞膜 因此要想获取酵母细胞的胞内物质 要去除细胞壁 故a正确 尽量延长酶解时间 酶会进一步对原生质体发生作用而使细胞膜受到损伤 造成大量原生质体破