【金版教程】高考生物一轮复习 3 酶的应用课件 新人教版 新人教版选修1.ppt

选修一生物技术实践 专题三酶的应用 1 果胶酶的组成与作用 1 果胶酶不是一种酶 而是一类酶的总称 包括 和果胶酯酶等 2 果胶酶可以分解果胶 使变得更容易 果胶分解后 也使得果汁变得 多聚半乳糖醛酸酶 榨取果汁 澄清 果胶分解酶 2 探究果胶酶的适宜温度 ph 1 温度和ph都可以影响 在探究果胶酶的最适温度或ph的实验中 自变量分别是和 其他如苹果泥 反应时间等都是 可以通过测定或观察来判断酶活性高低 2 在混合苹果泥和果胶酶之前 要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中处理 酶的活性 温度 果汁体积 果汁澄清度 恒温 无关变量 ph 1 实验的自变量和因变量之间属于什么关系 无关变量是否可以随意控制 提示 实验的自变量和因变量之间属于因果关系 无关变量并非可以随意控制 实验组和对照组中的无关变量要保持一致 等量原则 看一看 果胶酶和纤维素酶各有什么作用 提示 果胶酶能催化果胶水解为可溶性半乳糖醛酸 纤维素酶能催化纤维素水解为纤维二糖 进一步水解为葡萄糖 1 加酶洗衣粉中常有的酶制剂包括 脂肪酶 和纤维素酶四种 这些酶的活性受温度 和表面活性剂的影响 2 加酶洗衣粉去污机理 1 碱性蛋白酶能将血渍 奶渍等含有的大分子水解成可溶性的或小分子肽 2 脂肪酶 和纤维素酶分别把大分子 淀粉和水解为小分子物质 蛋白酶 淀粉酶 酸碱度 蛋白质 氨基酸 淀粉酶 脂肪 纤维素 看一看 普通酶应用时有哪些缺点 提示 容易失活 通常对强酸 强碱 高温和有机溶剂非常敏感 很难回收 不能被再次利用 提高了生产成本 会影响产物的纯度 降低产品质量 part3酵母细胞的固定化 1 固定化酶的应用实例 果糖生产将果糖生产中所用的进行固定 可以连续使用该酶 降低了生产成本 提高了产品质量和生产效率 葡萄糖异构酶 2 固定化酶和固定化细胞技术是指利用方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术 包括包埋法 和 其中包埋法常用于对的固定 3 制备固定化酵母细胞的操作 配制cacl2溶液 配制溶液 溶液与酵母细胞混合 固定化酵母细胞 物理或化学 化学结合法 物理吸附法 细胞 酵母细胞的活化 海藻酸钠 海藻酸钠 2 包埋法为什么不适合用于固定酶分子 提示 因为酶分子很小 用包埋法固定酶容易遗漏 1 酶的活性和酶反应速度 1 酶的活性 是指酶催化一定化学反应的能力 酶活性的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度来表示 2 酶反应速度 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 影响因素 温度 ph 酶浓度 底物浓度和酶的抑制剂等 2 探究温度 或ph 对果胶酶活性的影响 1 实验原理 果胶酶活性受温度 或ph 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 2 实验流程 1 探究温度 或ph 对果胶酶活性影响的实验 在混合苹果泥和果胶酶之前 要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理 可以保证底物和酶在混合时的温度 或ph 是相同的 避免了苹果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度 或ph 从而影响果胶酶活性 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梯度之间就可以作为对照 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 如果汁总量 酶量 反应时间等 必须一致 3 探究果胶酶的最适用量实验流程 1 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 分别装入9支试管中 每支试管中分装5g 依次编号为1 9号 2 将上述试管放入37 恒温水浴中平衡内外温度 3 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 4 过滤后测量果汁体积 并记录 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 1 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 当酶的用量增加到某个值后 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 2 这里所说的最适用量是指在本实验的温度 ph等条件下所测出的最适用量 若无关变量改变 酶的最适用量也会随之改变 3 如果设定的酶的浓度梯度无法满足实验要求 即会出现过低或过高现象 应及时调整 果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一 果胶酶能够分解果胶 瓦解植物细胞壁和胞间层 在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度 请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题 实验用具和材料 磨浆机 烧杯 试管 量筒 刀片 玻璃棒 漏斗 纱布等 苹果 质量分数为2 的果胶酶溶液 蒸馏水等 课题一 验证果胶酶在果汁生产中的作用实验方法及步骤 1 将苹果洗净去皮 用磨浆机制成苹果泥 加入适量蒸馏水备用 2 取两个100ml洁净的烧杯 编号1 2 按相应程序进行操作 请把表中未填写的内容填上 3 取两个大烧杯 同时进行过滤 观察 比较 并记录结果 4 实验结果的预测及结论 如果是 则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用 课题二 探究果胶酶催化果胶水解的最适ph本课题实验步骤中 在完成 课题一 中的 步骤 编号 编组之后 有下面两种操作 方法一 将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合 再把混合液的ph分别调至4 5 6 7 8 9 10 方法二 将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的ph分别调至4 5 6 7 8 9 10 再把ph相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合 1 请问上述哪种方法更科学 理由是 2 该实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作 其目的是使 3 如果用曲线图方式记录比较实验结果 在现有的条件下 以横坐标表示ph 纵坐标表示 实验操作和记录是比较切实可行的 根据你对酶特性的了解 请在图中选择一个最可能是实验结果的曲线 解析 课题一中 实验的单一变量是果胶酶的有无 实验结果应与前面的实验目的相对应 即相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大 澄清度高 课题二中方法二是将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的ph分别调至4 5 6 7 8 9 10 再把ph相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合 这样操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的ph 对于实验结果如果要用坐标图的形式表示 纵坐标表示果汁体积增加量 在一定范围内 随ph增加 果汁体积增加量增大 当ph超过最适值 随ph增加酶活性减弱 果汁体积增加量减小 由此可知最可能是实验结果的曲线为甲 答案 课题一 2 注入果胶酶溶液 2ml 3 相同时间内滤出的果汁体积和果汁澄清度 4 相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大 澄清度高课题二 1 方法二方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的ph 2 酶和反应物充分地接触 3 果汁体积增加量甲 无论探究影响酶活性的因素还是酶用量 都要先将条件控制好以后再将酶与底物混合 否则会出现误差 如例1中课题二中的方法一就因此而不科学 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 2012 苏州高三调研 下列是 探究某种加酶洗衣粉使用的最适温度 的实验设计 相关叙述中 最合理的是 a 在布片及其污物相同的情况下 向温度不同的水中加入不等量洗衣粉 看哪种洗涤效果最好b 在布片及其污物相同的情况下 在等量的 呈温度梯度的水中加入等量加酶洗衣粉 看哪种温度条件下洗衣粉的洗涤效果最好c 加酶洗衣粉在20 的水中洗涤效果没有45 的好 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 发现加酶洗衣粉洗涤效果好 说明加酶洗衣粉的最适温度为37 思路点拨 解析 根据单一变量原则 对照原则 在 探究某种加酶洗衣粉使用的最适温度 的实验设计中应以温度为变量 其他条件都相同 最适为原则 所以只有b正确 答案 b 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 2012 南通高三一模 下图1为人工种子生产过程示意图 图2为图1中 过程的相关操作 据图分析回答 1 图1中 过程分别称为 2 图2中 包埋形成人工种子过程中 加热溶解海藻酸钠时需注意用 加热 然后将溶化好的海藻酸钠溶液 后 加入胚状体充分搅拌混合均匀 3 刚生产的人工种子需要在氯化钙溶液中浸泡一段时间 其目的是使人工种子 4 若用图2的方法 制备固定化酵母细胞 海藻酸钠溶液的浓度对实验结果影响较大 若浓度过高 则 通常评价该实验结果主要是观察凝胶珠的 5 制备固定化酶则不宜用此方法 原因是 解析 1 由叶组织块经脱分化形成愈伤组织 再分化后形成胚状体 2 包埋人工种子加热溶解海藻酸钠时需用小火间断加热 防止焦糊 冷却后加入胚状体充分混匀 3 将刚生产的人工种子浸泡在氯化钙溶液中一段时间 使人工种子形成稳定的结构 4 制备固定化酵母细胞时的海藻酸钠溶液的浓度过高使其不易形成凝胶珠 通常通过观察凝胶珠的颜色和形状 即浅黄色 圆形或椭圆形最佳 5 由于酶分子很小 容易从包埋材料中漏出 所以不易用包埋法 答案 1 脱分化 再分化 2 小火或间断冷却 至室温 3 形成稳定的结构 4 不易形成凝胶珠颜色和形状 5 酶分子很小 容易从包埋材料中漏出 固定化酶和固定化细胞技术的考查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或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术 2 主要方法 2012 北京市海淀区 下列属于固定化酶在利用时的特点的是 a 有利于酶与产物分离b 制成的加酶洗衣粉可以被反复利用c 能自由出入依附的载体d 能催化一系列的酶促反应 解析 加酶洗衣粉不属于固定化酶的应用 固定化酶的主要优点是能够与产物分离 重复使用 固定化细胞才能催化一系列的酶促反应 答案 a 探究加酶洗衣粉洗涤效果的实验设计在该实验中 要明确探究的问题是什么 这样才能有目的地去设计实验 来完成探究过程 加入洗衣粉中的酶容易受到外界环境因素的影响而失活 如何解决这一问题 第一 通过基因工程生产出耐受高温 强碱 强酸等因素的酶 第二 用某种化学物质将酶层层包裹起来 该物质是能溶解于水的 这样就避免了酶活性的丧失 2012 济宁模拟 某化工厂生产的一种加酶洗衣粉 其包装袋上印有如下说明 成分 含碱性蛋白酶等用法 洗涤前先将衣物浸于洗衣粉溶液内一段时间 使用温水效果更佳 注意 切勿用于丝质及羊毛衣料 某研究性学习小组为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度 设计如下装置进行实验 并将结果用下列曲线图a b表示 请回答以下各题 1 由图可知 使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为 2 在0 和75 时 酶的催化效率基本都为零 但当温度再回到45 时 后者酶的催化能力已不能恢复 这是因为 3 在实验过程中可通过直接测定 指标 来表示该洗衣粉中酶的催化效率 4 目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的 某洗涤公司为降低生产成本研制了一种能多次重复使用加酶洗衣粉的设备 他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上 洗涤完衣物后 经过简单处理 这些酶还可以多次重复利用 这种方法制成的酶叫 5 除加酶外 很多洗衣粉中还加有香精 高档洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的 目前从植物中提取芳香油的方法有 6 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 纯化霉菌的方法有 解析 从坐标图中可以看出 加酶洗衣粉的最适温度为45 在0 和75 时酶的催化效率基本都为零 但0 时酶的空间结构没有被破坏 当温度升高时 酶的活性会升高 而75 时酶的空间结构已经被破坏 酶活性不能恢复 在实验过程中通过观察反应物 蛋白膜 消失的时间来判断酶的催化效率 把酶固定在一定的载体上 就形成了固定化酶 从植物中提取芳香油的方法有萃取法 压榨法和蒸馏法 对微生物进行纯化的方法有平板划线法和稀释涂布平板法 答案 1 45 2 高温条件下酶的结构已遭破坏 或酶的活性已丧失 3 胶片上的蛋白膜消失时间的长短 或其他合理答案 4 固定化酶 5 萃取法 蒸馏法 压榨法 6 平板划线法稀释涂布平板法 1 2011 江苏高考 下列有关酶的制备和应用的叙述 正确的是 a 酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶b 透析 电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化c 棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤d 多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层 解析 本题以酶为载体 综合考查有关酶的制备与应用的知识 酶解法可去除微生物的细胞壁 再通过吸水涨破法使细胞内的物质释放出来 提取分离其中的胞内酶 透析和电泳可用于酶的分离和纯化 但酸解会破坏酶的结构 棉织物的主要成分是纤维素 可用含纤维素酶的洗衣粉洗涤 因为纤维素酶使纤维的结构变得蓬松 从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触 达到更好的去污效果 多酶片中的胃蛋白酶应在片剂的糖衣内层 而片剂的核心层应是在小肠中发挥作用的胰蛋白酶等 答案 a 2 2010 江苏生物 图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作 图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图 下列叙述不正确的是 a 刚溶化的海藻酸钠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 作用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 溶化的海藻酸钠应冷却至室温后与活化的酵母菌混合 a项错误 海藻酸钠与酵母菌混合液应滴入cacl2溶液中 以制备凝胶珠 凝胶珠用蒸馏水冲洗2 3次后 再转移到发酵装置中 搅拌可使酵母菌与培养液充分接触 有利于发酵的顺利进行 故b c d三个选项正确 答案 a 3 2011 全国 某同学从温度为55 65 的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌 并从该细菌中提取了脂肪酶 回答问题 1 测定脂肪酶活性时 应选择 作为该酶作用的物质 反应液中应加入 溶液以维持其酸碱度稳定 2 要鉴定该酶的化学本质 可将该酶液与双缩脲试剂混合 若反应液呈紫色 则该酶的化学本质为 3 根据该细菌的生活环境 简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路 解析 本题是关于实验与探究能力的考查 立足教材 以教材素材 探究温度对酶活性的影响实验 设置问题 考查考生的实验设计能力 实验问题的分析及理论知识的把握能力 1 测定脂肪酶活性应选择脂肪作为该酶作用的物质 反应液中应加入缓冲溶液以维持其酸碱度稳定 2 能与双缩脲试剂反应呈紫色 说明该酶的化学本质为蛋白质 3 明确要求写出的是 实验思路 而不是实验步骤 答案 1 脂肪缓冲 2 蛋白质 3 在一定温度范围内 包括55 65 设置温度 分别测量酶活性 若所测数据内出现峰值 则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度 否则 扩大温度范围 继续实验 直到出现峰值 1 2012 江苏金坛一次调研 下列关于加酶洗衣粉的说法不正确的是 a 直接将酶制剂添加到洗衣粉中制成加酶洗衣粉b 加酶洗衣粉效果的好坏受很多因素影响c 加酶洗衣粉中目前常用的酶制剂有蛋白酶 脂肪酶 淀粉酶 纤维素酶d 加酶洗衣粉相对普通洗衣粉来说有利于环保 解析 酶制剂是通过特殊的化学物质将酶层层包裹 与洗衣粉的其他成分隔离 加酶洗衣粉效果的好坏受水温 水质等很多因素影响 加酶洗衣粉中添加的酶包括纤维素酶 脂肪酶 淀粉酶和碱性蛋白酶等四类 加酶洗衣粉相对普通洗衣粉来说 降低了表面活性剂 三聚磷酸钠的用量 使洗衣粉朝低磷无磷方向发展 有利于环保 答案 a 2 2012 长沙雅礼中学月考 固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术 科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定化酯酶 以研究固定化酶的相关性质和最佳固定条件 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 图甲 乙 丙为部分研究结果 下列有关叙述中 错误的是 a 由甲图知 固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应更强b 由乙图可知 浓度为3 的海藻酸钠包埋效果最好c 由丙图可知 固定化酯酶一般可重复使用3次 之后若继续使用则酶活力明显下降d 固定化酶的酶活力较高 原因是增加酶与底物接触面积解析 由甲图可知 固定化酯酶比游离酯酶对温度变化的适应性更强 由乙图可知 浓度为3 的海藻酸钠包埋效果最好 由丙图可知 固定化酯酶一般可重复使用3次 之后若继续使用则酶活力明显下降 固定化酶的酶活力较高 主要原因是固定化酶的结构更稳定 答案 d 3 2012 徐州调研 下列关于果胶酶的叙述正确的是 具有分泌功能的细胞产生的 凡是活细胞都能产生果胶酶 果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸 植物 霉菌 酵母菌和细菌均可能产生果胶酶 果胶酶特指分解果胶的一种酶 纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁 组成果胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸a b c d 解析 果胶酶并非分泌到细胞外的酶 并非所有的细胞均可产生果胶酶 果胶酶是一种复合酶 它包括多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶及果胶酯酶 答案 c 4 2012 青岛二模 工业生产果汁时 常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高水果的出汁率 为研究温度对果胶酶活性的影响 某同学设计了如下实验 将果胶酶与苹果泥分装于不同试管 在10 水浴中恒温处理10分钟 如图甲 将步骤 处理后的果胶酶和苹果泥混合 再次在10 水浴中恒温处理10分钟 如图乙 将步骤 处理后的混合物过滤 收集滤液 测量果汁量 如图丙 在不同温度条件下重复以上实验步骤 并记录果汁量 结果如下表 根据上述实验 请分析回答下列问题 1 果胶酶能破除细胞壁 是因为果胶酶可以分解细胞壁中的果胶 产物是 2 实验结果表明 当温度为 左右时 果汁量最多 此时果胶酶的活性 3 为什么该实验能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低 4 下列a b c图依次表示果胶酶浓度一定时 果胶酶的反应速率与反应物浓度 温度 ph之间的关系 据图完成下列问题 图a中 反应物达到某一浓度时反应速率不再上升的原因是 图b中 曲线ab段表明 曲线bc段表明 将装有果胶酶与反应物的甲试管和装有果胶酶与反应物的乙试管分别放入12 和90 水浴锅中 20分钟后取出转入40 的水浴锅中保温 两支试管内的反应是 甲 乙 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率随ph变化的曲线 实验时可根据 来判定果胶酶的最适ph 解析 1 果胶酶催化植物细胞壁中的果胶分解成为半乳糖醛酸 2 由题干中的表格可知 40 时果汁量最多 说明此温度下酶活性最强 3 该实验中衡量结果的指标有两项 一是观察在相同的时间内 滤出苹果汁的体积的多少 体积多说明果胶酶活性高 将果胶分解得多 使果汁更好地流出 二是观察果汁的澄清度 4 酶是生物体内具有催化作用的有机物 绝大多数酶是蛋白质 其催化效率受反应物浓度 温度 ph的影响 图a中 当反应物在低