高考生物一轮复习 第5讲 酶的研究与应用课件 新人教版选修1.ppt

酶制剂 碱性蛋白酶 碱性脂肪酶 多肽 脂肪酶 淀粉酶 纤维素酶 酸 碱 表面活性剂 较高温度 需要 单一变量 对照 洗衣粉的类型 温度 对照 问题探究1 有位同学打算用丝绸做实验材料 探讨含有蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果 你认为他这样做合适吗 试分析原因 提示 不合适 因为丝绸的主要成分是蛋白质 它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解 损坏衣物 失活 强碱 高温 回收 再次 生产成本 产物 葡萄糖异构酶 颗粒状载体 酶颗粒 反应液 成本 产量 质量 物理 化学 酶 细胞 吸附或结合 从包埋材料中漏出 明胶 海藻酸钠 成本 操作 休眠 正常的生活状态 蒸馏水 小火或间断 焦糊 冷却至室温 注射器 cacl2 凝胶珠 cacl2 问题探究2 cacl2溶液有何作用 提示 使海藻酸钠胶体发生聚沉 形成凝胶珠 1 2012 江苏单科 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 解析 本题考查固定化酶和酵母细胞的固定化的基本知识 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酶的活性 后者则不会 故a正确 消化酶在消化道中起作用 故b正确 尿糖试纸是用来鉴定尿液中是否含有葡萄糖的 只能利用一次 故c错误 将溶化后的海藻酸钠液冷却至室温 加入已活化的酵母细胞充分搅拌混合均匀后移至注射器中 然后以恒定速度缓慢滴加至cacl2中而形成凝胶珠 再用无菌水冲洗2 3次 所以无菌水冲洗的目的是洗去cacl2和杂菌 故d正确 答案 c 2 纤维素酶能催化纤维素的水解 在植物细胞工程方面有着广泛的应用 你认为从下列哪种生物提取纤维素酶比较合理 a 酿酒酵母b 在腐木上生长的霉菌c 高等植物细胞d 人体内的大肠杆菌 解析 在腐木上生长的霉菌能分解腐木中的纤维素 细胞中含有纤维素酶 答案 b 3 为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果 将一种无酶洗衣粉分成3等份 进行3组实验 甲 乙两组在洗衣粉中加入1种或2种酶 丙组不加酶 在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍 其他实验条件均相同 下表为实验记录 请回答下列问题 1 提高洗衣粉去污能力的方法有 甲组在洗衣粉中加入了 乙组在洗衣粉中加入了 2 甲 乙两组洗涤效果的差异 说明酶的作用具有 3 如果甲 乙和丙3组均在水温为80 时洗涤同一种污渍 请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由 4 加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的 遇水后包裹层很快溶解 释放出来的酶迅速发挥催化作用 请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由 5 加酶洗衣粉中的淀粉酶可以从霉菌中提取 用固体培养基分离 纯化霉菌的方法是 羊毛 蚕丝等织物 填 能 或 不能 用加酶洗衣粉洗涤 因为 解析 血渍和油渍中既含蛋白质也含脂肪 为加速血渍和油渍中蛋白质和脂肪的分解 需要加酶或适当提高温度 对比同一温度下的三组实验可知 甲加了一种酶 乙加了两种酶 甲 乙两组洗涤效果的差异 说明酶具有专一性 水温为80 时 酶失活 因而三组实验效果没有差别 固定化酶是利用物理或化学的方法将酶固定在某种介质上 可以重复使用 固体培养基分离 纯化霉菌的方法是划线分离法或涂布分离法 羊毛 蚕丝织物的主要成分是蛋白质 用含有蛋白酶的洗衣粉洗涤会分解其中的蛋白质 损坏衣物 答案 1 加酶和适当提高温度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶 2 专一性 3 没有差异 因为高温使酶失活 4 未运用酶的固定化技术 因为酶未固定在不溶于水的介质上 也不能重复使用 5 平板划线法或稀释涂布平板法 选一种也可 不能含蛋白酶的洗衣粉会分解羊毛 蚕丝等织物中的蛋白质 损坏织物 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 1 自变量 加酶洗衣粉 2 无关变量 其他条件相同且适宜 如温度 ph等 3 实验步骤 解析 对照实验应使用同种洗衣粉 答案 a 1 洗衣时 水温控制过高过低都会影响酶活性 进而影响洗涤效果 2 实验时注意事项 1 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 所用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 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 1 下列关于普通洗衣粉与加酶洗衣粉的区别 正确的说法是 a 普通洗衣粉中含磷 会污染环境b 表面活性剂只存在于普通洗衣粉中 会产生泡沫 可以将油脂分子分散开c 水软化剂只存在于普通洗衣粉中 可以分散污垢d 加酶洗衣粉是将酶直接添加到洗衣粉中 解析 普通洗衣粉中含有磷 可能引起微生物和藻类大量繁殖 造成水体污染 加酶洗衣粉是含有酶制剂的洗衣粉 并非将酶直接添加到洗衣粉中 两者均含有表面活性剂和水软化剂 可以增强洗涤效果 答案 a 2 2012 南京二模 下列探究某种加酶洗衣粉需要的最适温度的实验正确的是 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 本题考查探究某种加酶洗衣粉的最适温度的实验 解题时 在区分好自变量 因变量和无关变量的基础上 根据实验设计的原则 对其进行科学的控制 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选项只能比较加酶洗衣粉与普通洗衣粉的洗涤效果 不能得出加酶洗衣粉的最适温度 d项错误 答案 a 1 固定化酶和固定化细胞是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 将酶或细胞固定化的方法 1 包埋法 将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中 2 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 3 物理吸附法 将酶分子吸附在载体的表面上 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 3 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 4 固定化酶的优点 1 易接触 2 易分离 3 反复利用 5 固定化酶的应用实例 1 固定化酶的反应柱示意图 将酶固定在一种颗粒状的载体上 再将这些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 酶颗粒无法通过筛板的小孔 而反应溶液却可以自由出入 2 利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例 高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶 它能将葡萄糖转化成果糖 生产过程中 将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入 使葡萄糖溶液流过反应柱 与固定化葡萄糖异构酶接触 转化成果糖 从反应柱的下端流出 解析 固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内或将酶固定在不溶于水的载体上 使酶既能与反应物接触 又能与产物分离 还可以使酶能够反复利用 这样既可以降低生产成本 提高产品的质量 还可以减少对环境的污染 由于固定化酶只能固定一种酶 不可能催化一系列的酶促反应 答案 d 固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术 东北农业大学科研人员利用双重固定法 即采用戊二醛作交联剂 使酶相互连接 海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶 研究固定化酶的性质 并对其最佳固定条件进行了探究 如图所示是部分研究结果 注 酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率 包括酶活性和酶的数量 分析回答 1 从对温度变化适应性和应用范围的角度分析 甲图所示结果可以得出的结论是 2 乙图曲线表明浓度为 的海藻酸钠包埋效果最好 当海藻酸钠溶液浓度较低时 酶活力低的原因是 3 固定化酶的活力随使用次数的增多而下降 由丙图可知 固定化酯酶一般可重复使用 次 之后酶活力明显下降 4 固定小麦酯酶采用双重固定法 这是因为 解析 通过分析甲图可知 固定化酶与游离酶相比 固定化酶对温度变化的适应性更强且应用范围较广 乙图曲线表明浓度为3 的海藻酸钠溶液包埋效果最好 此时的酶活力最高 当海藻酸钠溶液浓度较低时包埋不紧密 酶分子容易漏出 数量不足 因此酶活力较低 小麦酯酶分子很小 很容易从包埋材料中漏出 因此固定小麦酯酶时不用海藻酸钠直接包埋 而是采用双重固定法 答案 1 固定化酶比游离酶对温度变化的适应性更强且应用范围较广 2 3 海藻酸钠溶液浓度较低时包埋不紧密 酶分子容易漏出 数量不足 3 3 4 该酶分子很小 容易从包埋材料中漏出 1 操作流程酵母细胞的活化 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 冲洗 发酵 2 实验结果 1 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 2 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 3 注意事项 1 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 2 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 3 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 a 刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液b 图1中x溶液为cacl2溶液 其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠c 图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触d 图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中 解析 刚溶化的海藻酸钠应冷却后再与酵母菌混合 否则温度过高会导致酵母菌死亡 答案 bcd 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞的比较 固定化细胞使用的都是活细胞 在应用时要注意为其提供适宜的生存条件 固定化细胞由于保证了细胞的完整性 因而酶的环境改变小 所以对酶活性影响较小 1 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20世纪70年代 人们又发明了固定化酶和固定化细胞技术 请回答下列有关固定化酶和固定化细胞方面的问题 1 在实验生产中 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 使用了如下图所示的方法 填图号及名称 3 酶活性一般用酶催化某一化学反应的速率来表示 在酶活性测定过程中 酶促反应速率用单位时间内或单位体积中 来表示 4 使用纤维素酶和化学方法都能分解纤维素 请指出使用酶处理的优点 5 为什么一般不能用加酶洗衣粉洗涤丝绸及羊毛衣物 解析 1 固定化酶技术的优点 酶既能与反应底物接触 又容易与产物分离 且能反复利用 由于细胞中含有多种酶 所以固定化细胞固定的是多酶系统 2 制备固定化酵母细胞时常用的方法是包埋法 如题图c所示 其包埋材料是海藻酸钠 3 在酶活性测定过程中 酶促反应速率可用单位时间内或单位体积内反应物的减少量或产物的增加量来表示 4 使用酶处理有机物 具有处理效率高 反应条件温和 不污染环境 成本低等优点 5 由于丝绸及羊毛衣物的成分以蛋白质为主 加酶洗衣粉中的蛋白酶会分解丝绸及羊毛衣物中的蛋白质 从而损坏衣物 答案 1 酶既能与反应底物接触 又容易与产物分离 且能反复利用多酶系统 一系列 多种酶 2 海藻酸钠 c 包埋法 3 反应物的减少量或产物的增加量 4 处理效率高 反应条件温和 不污染环境 成本低 5 加酶洗衣粉中的蛋白酶会将丝绸及羊毛衣物中的蛋白质成分分解 损坏衣物 2 某一实验小组的同学 欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验 实验材料及用具齐全 1 酵母细胞的固定化采用的方法是 2 请你说一说 该实验小组的同学在制备固定化酵母细胞的过程中应注意的事项 至少写出4点 为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用 实验过程中 一定要在 条件下进行 加入反应液后的操作是 装置的长导管起到什么作用 4 实验过程中 可能得到的现象 实验过程中 装置内可能会发生的反应式为 解析 酵母细胞的固定采用的是包埋法 在此实验操作过程中 有四项错误 分别是 配制cacl2溶液时应用蒸馏水 海藻酸钠溶解应用小火间断加热 海藻酸钠溶液冷却至室温再加入已活化的酵母细胞 注射器中的海藻酸钠和酵母细胞的混合物应滴入cacl2溶液 图中a b的名称分别是 固定化酵母细胞和反应柱 上端漏斗中加入反应液的浓度如果过高 会导致酵母细胞失水过多而死亡 整个实验过程在无菌条件下进行 可以使固定化的酵母细胞反复使用 加入反应液后关闭活塞1和活塞2 使之处于无氧环境 让酵母细胞进行发酵 酵母菌发酵过程中 有二氧化碳生成 可观察到有气泡产生 并且有酒味散发 探究加酶洗衣粉洗涤效果的实验应注意的几个问题1 变量的分析和控制影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温 水量 水质 洗衣粉的用量和种类 衣物的材料 大小及浸泡时间和洗涤时间等 在探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件实验中 水温是要研究的对象 实验自变量是水温 在探究加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果的实验中 实验自变量为洗衣粉的种类 在探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤效果的实验中 实验自变量为加