（江苏专用）2020版高考生物总复习 第44讲 酶的制备和应用课件.pptx

第44讲酶的制备和应用,考点一探究加酶洗衣粉的洗涤效果,考点二固定化酶和固定化细胞技术,总纲目录,高考再现,考点一探究加酶洗衣粉的洗涤效果,1.加酶洗衣粉(1)概念:指含有酶制剂的洗衣粉。,(2)酶制剂的种类及洗涤原理,(3)影响加酶洗衣粉中酶活性的因素:温度、酸碱度、表面活性剂等。,2.探究酶在洗涤中的作用的实验分析(1)探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果自变量是洗衣粉的种类,因变量可用污物消失的时间表示;严格控制无关变量相同且适宜,以免影响实验结果,如水温保持自然水温。,(2)探究加酶洗衣粉使用时的最适温度实验自变量是温度,控制好无关变量。a.控制水温可用水浴锅;b.污渍的大小、污染程度要相同;c.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。(3)探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果实验的自变量是加酶洗衣粉的种类,其他条件如温度、pH等要相同且适宜。,1.相同条件下,加酶洗衣粉的去污效果总比普通洗衣粉好。()2.“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”可先用热水溶解洗衣粉,再将水温调节到最适温度。()3.用含碱性蛋白酶的洗衣粉洗涤衣物后应立即冲洗双手。()4.贮存在干燥环境中的加酶洗衣粉不会失效,可以长久使用。()5.加酶洗衣粉的洗涤效果与水温、酸碱度有关,与污物和衣物的性质无关。()6.用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍,效果比其他类型的加酶洗衣粉好(),该表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉对油污布的洗涤效果记录表,请回答下列问题:,(1)该实验自变量是,因变量是。(2)根据该表分析,生活中影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有、。(3)加酶洗衣粉中常用的酶制剂有脂肪酶、和纤维素酶。(4)若组1洗涤所需时间接近7min,分析最可能的原因是。,答案(1)洗涤温度和洗衣粉的种类洗净所需要的时间(2)洗涤温度洗涤时间(3)蛋白酶淀粉酶(4)洗衣粉中的酶变性或失活,1.下列关于加酶洗衣粉的叙述正确的是()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加酶洗衣粉最常用的酶制剂是酸性蛋白酶和酸性脂肪酶使用加酶洗衣粉可减少对环境的污染加酶洗衣粉中的酶被特殊的化学物质层层包裹,遇水后溶解,考向一考查加酶洗衣粉的洗涤原理,实际生活中,用加酶洗衣粉的水温在2535较适宜温度过高或过低均不宜用加酶洗衣粉使用加酶洗衣粉时应注意衣服的承受能力A.B.C.D.,答案C加酶洗衣粉最常用的酶制剂是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶,错误。,题后悟道1.一般来说,丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤,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.酶制剂中的蛋白酶、淀粉酶等并非是单一酶,而是复合酶,如蛋白酶制剂实际包含蛋白酶和某些肽酶,可将蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸。,考向二考查加酶洗衣粉的作用及探究,2.(2018江苏盐城三模)为了更合理地使用某品牌加酶洗衣粉,某兴趣小组在不同温度下测定了该品牌洗衣粉去除不同污渍所需的时间,其实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是(),A.该实验的自变量是温度B.该品牌洗衣粉中添加了蛋白酶、脂肪酶、蓝墨水酶C.不同实验组的污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式应相同D.实验结果表明,该品牌洗衣粉对蓝墨水的去污效果最好,答案C该实验是在不同温度下测定该品牌洗衣粉去除不同污渍所需的时间,因此自变量为温度和不同的污渍,A错误;蓝墨水的主要成分是胶体,而加酶洗衣粉中主要含有蛋白酶和脂肪酶,B错误;污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式均属于无关变量,则不同实验组的污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式应相同,C正确;根据图像分析,该品牌洗衣粉去除蓝墨水所需的时间最长,因此对蓝墨水的去污效果最差,对奶渍的去污效果最好,D错误。,3.某兴趣小组为了探究不同金属离子对加酶洗衣粉中的碱性蛋白酶活性的影响,进行了系列实验,结果如下表。下列有关叙述错误的是(),金属离子对酶活力的影响,A.碱性蛋白酶不能将反应液中各种蛋白质彻底水解B.Mn2+、Mg2+、Ca2+离子能激活碱性蛋白酶的活性C.Cu2+、Zn2+、Fe2+、Hg2+等离子能抑制碱性蛋白酶的活性D.反应液中离子浓度与其抑制或激活碱性蛋白酶活性作用成正相关,答案D碱性蛋白酶可以将蛋白质水解为多肽,不能将反应液中各种蛋白质彻底水解,A正确;分析表中数据可知:Mn2+、Mg2+、Ca2+离子能激活碱性蛋白酶的活性,Cu2+、Zn2+、Fe2+、Hg2+等离子能抑制碱性蛋白酶的活性,B、C正确;表格中各离子浓度相等,不能证明反应液中离子浓度与其抑制或激活碱性蛋白酶活性作用成正相关,D错误。,技能提炼(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。,考点二固定化酶和固定化细胞技术,1.酶与细胞的固定方法,2.酵母细胞的固定化技术(1)原理:固定化酶和固定化细胞技术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)方法:包埋法、化学结合法和物理吸附法。(3)制备固定化酵母细胞流程酵母细胞的活化配制物质的量浓度为0.05mol/L的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:将混合溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中,观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。,1.利用固定化酵母细胞进行发酵,糖类的作用只是作为反应物。()2.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗,目的是洗去氯化钙和杂菌。()3.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。()4.反应产物对固定化酶的活性有影响。()5.用固定化-淀粉酶进行淀粉水解实验时不需考虑温度。()6.将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时,凝胶珠成形后应即刻取出。(),某一实验小组的同学,通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验,实验装置如下图,请分析:,(1)图中的a是,b为反应柱,c为。(2)从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是。(3)要想得到较多的酒精,加入反应液后应(填“打开”或“关闭”)活塞1和活塞2。(4)图中长导管的作用是。,答案(1)固定化酵母细胞筛板(2)葡萄糖溶液浓度过高会使酵母细胞失水过多而死亡(3)关闭(4)释放二氧化碳,防止空气中的杂菌进入反应柱。,1.直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较,2.酵母细胞的固定化酵母细胞的活化配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液,(使处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态:称取1g干酵母,放入50mL的小烧杯中,加入蒸馏水10mL,用玻璃棒搅拌,使酵母细胞混合均匀,成糊状,放置1h左右,使其活化),配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合,(称取0.7g海藻酸钠,放入50mL小烧杯中,加入10mL水,用酒精灯小火或间断加热,边加热边搅拌,至完全溶化,用蒸馏水定容至10mL),(混合之前海藻酸钠溶液要冷却至室温,加入已活化的酵母细胞后进行充分搅拌,混合均匀后,再转移至注射器中),固定化酵母细胞冲洗发酵(将150mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200mL的锥形瓶中,再加入固定好的酵母细胞,置于25下发酵24h),考向一考查酶和细胞的固定化技术,1.(2018江苏南京、盐城一模)下列有关酶的应用及固定化技术的叙述,错误的是(D)A.溶解氧不会影响固定化酶的活性B.固定化酶和固定化细胞都可以被重复利用C.使用加酶洗衣粉时,浸泡时间不足会影响洗涤效果D.用海藻酸钠固定酵母细胞时,海藻酸钠溶液浓度越高,效果越好,解析固定化酶的应用中,要控制好pH、温度,但与溶解氧无关,因为温度和pH影响酶的活性,而溶解氧不会影响酶的活性,A正确;固定化酶和固定化细胞都可以被重复利用,B正确;酶促反应需要一定的时间,使用加酶洗衣粉时,浸泡时间不足会影响洗涤效果,C正确;海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键,因为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量少,也会影响实验效果,D错误。,2.(2018江苏扬州中学下学期开学检测)如图表示利用载体结合法将酶固定在树脂颗粒上并装入玻璃管,从顶部注入复杂的化合物,随物质在树脂颗粒中缓慢滴流发生反应,简单的小分子从玻璃管底部流出,则图中代表酶的结构是(A)A.B.C.D.,解析固定化酶的优点是使酶既能与反应物接触,又能与产物分离,还可以被反复利用,且能将复杂的化合物分解成小分子物质。根据题意和图示分析可知,图中的代表酶的结构,A正确;代表固定酶的载体,B错误;代表复杂的化合物,C错误;代表简单的小分子,D错误。,归纳拓展(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然要严格控制温度、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。(3)固定化细胞使用的都是活细胞,在使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,因而酶所处环境改变小,所以对酶的活性影响较小。,3.下列关于固定化酵母细胞制备过程的叙述,错误的是(C)A.将干酵母与蒸馏水混合并搅拌,有利于酵母菌的活化B.配制海藻酸钠溶液时要进行小火或间断加热C.将溶化并冷却的海藻酸钠溶液直接转移至注射器中D.将制备好的凝胶珠放入氯化钙溶液中浸泡半小时左右,考向二考查酵母细胞的固定化及应用,解析干酵母与蒸馏水混合并搅拌,以利于酵母菌活化,A正确;配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热的方法,防止焦糊,B正确;溶化好的海藻酸钠溶液需冷却后才能加入已活化的酵母细胞,再将混合液转移至注射器中,C错误;将与酵母菌混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液中浸泡半小时左右,以形成球形或椭球形的凝胶珠,D正确。,4.(2018江苏金湖中学考前模拟)小球藻可用于污水净化,其繁殖能力(生长量)在一定程度上可以反映藻细胞消耗N、P等的能力。科研人员比较游离小球藻和用海藻酸钠固定化后的小球藻生长量变化,结果如图所示。下列相关叙述错误的是(),A.本研究中固定化小球藻采用的方法是包埋法B.实验中可用CaCl2浸泡凝胶珠使其形成稳定结构C.结果表明固定化小球藻的生长期较短、生长速率慢D.使用固定化小球藻有利于重复使用且可避免水体二次污染,答案C小球藻是单细胞绿藻,固定化细胞常用包埋法,A正确;凝胶珠经CaCl2浸泡会形成稳定的结构,B正确;从图示实验结果表明固定化小球藻的生长期较长、生长速率慢,C错误;固定化细胞的优点是可重复使用且可避免水体二次污染,D正确。,技能提炼1.海藻酸钠溶液的浓度关系到固定化酵母细胞的质量,因此配制海藻酸钠溶液时操作中最重要的一环。溶化海藻酸钠时要用小火间断加热,溶化后的海藻酸钠应先冷却至室温,再与酵母细胞混合,避免高温杀死酵母细胞。如果海藻酸钠溶液浓度过高,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数目少,影响实验结果。,2.CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉,形成凝胶珠,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。,3.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。,4.在应用固定化酵母细胞进行酒精发酵时要注意控制好温度,保证缺氧的环境,并且发酵的时间要稍长一些,增强实验效果。,1.(2018江苏单科,14,2分)下列关于酵母细胞固定化实验的叙述,正确的是(D)A.用温水使海藻酸钠迅速溶解,待其冷却到室温后用于包埋细胞B.进行包埋时,用于悬浮细胞的CaCl2溶液浓度要适宜C.注射器(或滴管)出口应尽量贴近液面以保证凝胶珠成为球状D.包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状,并具有一定的弹性,高考再现,解析本题重点考查酵母细胞固定化的操作流程,对酵母细胞固定化的相关知识全面掌握,牢固掌握实验操作具体流程是解答本题的关键。用酒精灯加热使海藻酸钠溶解,待其冷却到室温后用于包埋细胞,A错误;进行固定时,用于悬浮细胞的CaCl2溶液浓度要适宜,B错误;注射器(或滴管)出口应尽量和液面保持一定的距离,以保证凝胶珠成为球状,C错误;包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状,并具有一定的弹性,D正确。,2.(2018江苏单科,21,3分)下列关于加酶洗衣粉的叙述,错误的是(BCD)A.洗衣粉中添加的酶通常是由微生物发酵生产而来B.洗衣粉中的蛋白酶通常会将添加的其他酶迅速分解C.在50热水中用加酶洗衣粉洗衣时,其中的酶会迅速失活D.加酶洗衣粉受潮后重新晾干保存,不会影响其中酶的活性,解析本题主要考查加酶洗衣粉的相关知识。洗衣粉中添加的酶通常是由通过基因工程制备的工程菌发酵生产而来的,A正确。这些酶类通常能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度,在50热水中用加酶洗衣粉洗衣时,其中的酶不会迅速失活,C错误。洗衣粉中添加的酶通过特殊的化学物质层层包裹,与洗衣粉的其他成分隔离,隔离层遇水溶解后,其中的酶才能迅速发挥作用,故洗衣粉中的蛋白酶不会将添加的其他酶类迅速分解;受潮的洗衣粉中的酶的隔离层会溶解,其中的酶在温度、酸、碱、表面活性剂等的影响下很快失活,B、D错误。,3.(2017江苏单科,12,2分)固定化单宁酶应用于茶饮料加工,可消除其中的苦涩味。下列有关叙述正确的是(C)A.在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白B.化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小C.温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性D.酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分,解析本题考查固定化酶及蛋白质纯化的相关知识。透析袋一般用硝酸纤维素(半透膜)制成,其能使小分子自由进出,在单宁酶纯化时可采用透析法去除小分子杂质,A错误;化学结合法可能影响酶的活性部位而影响酶的活性,物理吸附法则不影响酶的分子结构,对酶活性无影响,B错误;温度、pH和重金属离子可能影响酶分子结构而影响酶的活性,C正确;酶的专一性决定了单宁酶不会降解茶叶中的有益成分,D错误。,4.(2017江苏单科,17,2分)为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能,研究性学习小组进行了相关实验,结果如下图。由图中实验结果能直接得出的结论是(),A.碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强B.不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力C.碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同D.加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力,答案C本题主要考查酶去污效能的实验设计和分析。该实验的自变量有3个:污布类型、洗衣粉类型和酶用量。根据实验设计的对照原则和单一变量原则,只有根据具有单一变量的对照实验才能直接得出结论。根据题目实验设计不能判断Y型洗衣粉对污布类型1、4的去污力,故不能得出A项结论;根据题目实验设计不能判断不同类型洗衣粉对4种污布的去污力,故不能得出B项结论;由实验结论知碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同,C正确;根据题目实验设计不能判断加大酶用量对洗衣粉的去污力的影响,故不能得出D项结论。,5.(2017江苏单科,20,2分)下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述,正确的是(A)A.活化酵母时,将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状B.配制CaCl2溶液时,需要边小火加热边搅拌C.将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时,凝胶珠成形后应即刻取出D.海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色,过低时凝胶珠易呈蝌蚪状,解析本题考查酵母细胞的固定化实验操作。活化酵母时,将适量干酵母加入蒸馏水中后搅拌,使酵母细胞混合均匀成糊状,A正确;配制CaCl2溶液时不需要加热,B错误;将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液中,凝胶珠成形后应在CaCl2溶液中浸泡30min左右,C错误;凝胶珠颜色过浅(呈白色)的原因是海藻酸钠溶液浓度过低,D错误。,6.(2016江苏单科,21,3分)为了使牛仔裤呈现“穿旧”效果,在工业洗衣机中用酶洗代替传统的浮石擦洗,是目前重要的生产手段(工艺流程见图)。下列叙述中错误的是(多选)(),A.纤维素酶在仿旧中的作用机理与其在洗衣粉中去污的机理相似B.在上述工艺中,为重复使用纤维素酶,可选用适当的包埋剂固定化酶C.在上述工艺中,通过调节温度、酸碱度、处理时间可控制仿旧颜色的深浅D.纤维素酶催化葡萄糖残基间磷酸二酯键的水解分解纤维素,答案BD纤维素酶在牛仔裤仿旧中的作用机理与其在洗衣粉中去污的机理都是利用酶的专一性,故在牛仔裤仿旧工艺中,通过调节温度、酸碱度、处理时间可控制反应进程,进而控制仿旧牛仔裤颜色的深浅。酶的固定化技术可以实现酶的重复使用,因酶分子很小,故酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定;葡萄糖间通过糖苷键连接,即纤维素酶催化葡萄糖残基间的糖苷键的水解分解纤维素。,7.(2016江苏单科)为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影