高考生物二轮复习酶的应用技术实践课件苏教版选修1VIP

1、酶的应用技术实践考卩纲if1. 举例说明酶的简单制作方法。2. 阐述酶活力测定的一般原理和方法。3. 简述果胶酶在果汁生产中的作用。4. 比较分析加酶洗衣粉和普通洗衣粉的效果。5.理解固定化酶的概念。6概述酶、细胞的固定化流程。知弓识一、酶活力的测定1. 生物体内具有催化功能的蛋白质称为酶。酶是两性电解质，能在电场中移动；酶的水溶液具有 亲水胶体的性质，不能通过半透 膜;酶分子易受一些鲤L因素（如热、紫外线等）和化学因素（如酸、 碱、有机溶剂等）的作用而变性，从而丧失活力。2. 酶活力，也称为酶活性，是指酶在催化一定的化学反应时表 现出来的能力，通常用酶促反应的速率即酶促反应过程中单位时间内

2、底物的减少量或产物的生成量来表示。每分钟能将1 u mol底物转化为产物的酶量或每生成1 u mol产物所需的酶量为1IU；最适反应条件下，每秒钟催化1 mol底物转化为产物所需要的酶量定义为1 kato lkat=6X107IUo3. 酶活力的高低会受遇更、卫、邈壁_等多种因素的影 响。酶的提取一般选择在和适合的pH下进行，有时还要加入酶的激活剂以提高酶活力。4果胶广泛存在于高等植物特别是水果和蔬菜的组织中，是植物细胞间质和细胞壁的重要成分，在植物的细胞或组织间起 黏合作用，它的分解会引起细胞之间的离散。新鲜苹果汁由于含果 胶而混浊，如果用 兰醴将其中的果胶分解掉，苹果汁就会变得 澄清。二、

3、洗涤剂中常用的酶制剂1.化学洗涤剂是利用石油原料开发的副产品。优点是 价格低，洗涤性能好，易被人们接受，缺点是易溶于 水,容易对环境造成污 染。化学洗涤剂的去污能力主要来自表面活性剂,表面活性剂有降 低表面张力的作用，可以渗入到纤维空隙中把污垢挤出来。if2洗涤剂经常会添加各种酶类，如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶等。蛋白酶能把蛋白质分解成可溶性的多肽，对血 渍、奶渍等蛋白质类污垢的去除特别有效。洗衣粉是偏懑 性的，洗 衣粉中的蛋白酶都是甦蛋白酶。淀粉酶可将淀粉水解成 豐植、 麦芽糖等。3纤维素酶能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涤剂充分接触，使洗涤剂的去污效果

4、更好。练一练：下列质地的衣物不能用加蛋白酶的洗衣粉洗涤的是()A.化纤类衣物B.棉麻类衣物C.尼龙类衣物D.毛类衣物解析：因蛋白酶具有分解蛋白质的作用，而毛发的化学成分是 蛋白质，故不可用含有蛋白酶的洗衣粉洗涤毛类衣物。答案：D三、固定化酶技术的应用1.固定化酶是指用物理学或 化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的 酶复合物。在催化反应中，它 以固相 状态作用于底物，反应完成后，容易与水溶性反应物和产 物分离，可被反复使用。2酶的催化反应依赖于其活性部位的完整性，在固定某一种酶时必须选择适当的条件，使其活性部位的基团不受影响，如避免 高温、强酸、强碱等条件，以免酶变性失活。31

5、953年德国科学家采用聚氨基苯乙烯F脂为载体，与胃蛋白酶、核糖核酸酶等结合，制成固定化酶。制备固定化酶的方法主要 有吸附法、交联法、包埋法等。吸附法是利用离子键作用、 物理吸附等方法，将酶固定在纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃、 离子交换树脂等载体上的固定方式。其显著特点是工艺简便且条件 温和，在生产上应用广泛。交联法是利用多功能试剂进行酶与 载体 之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成 共价 键，从而得到 三维的交联网架结构。包埋法是将酶包埋在能固化的载体中，如将 酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中，或包裹在硝酸纤维素等半 透性高分子膜中，前者包埋成 竝型，后者包埋成醴胶墓型。4. 固定化酶

6、被广泛应用在人们的日常生活、医药、工业等方面。 生产各种半合成青霉素，最重要的问题是获得青霉素酰化酶，催 化青霉素生成6-氨基青霉烷酸，以便进一步合成新型青霉素。工业 上已用固定化酶生产出很多新型青霉素。在化学诊断方面，科学家 将葡萄糖 酶、过氧化氢 酶和无色的化合物固定在纸条上，制成测 试尿糖含量的酶试纸。该试纸与尿液相遇时，随尿液中葡萄糖含 量的多少而呈现出不同的颜色，如浅蓝、浅绿、棕色或深棕色等。采用固定化 硝酸还原 酶、亚硝酸还原酶、一氧化氮还原 酶可以处 理含有硝酸盐、亚硝酸盐的地下水或废水。练一练：（2012年山东潍坊四中高二模块检测）研究认为，用固定 化酶技术处理污染物是很有前途

7、的。如将从大肠杆菌得到的磷酸二酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农 药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的（）A. 温度BpHC.水分D营养解析: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，利用了酶的高效性和专一性，酶与微生物比较来说，它的活性发挥不需要营养。答案:D四、固定化细胞技术的应用1.通过各种方法将细胞与一定的载体结合，使细胞仍保持原有的生物活性,这一过程称为细胞固定化。固定化细胞仍能进行正 常的生长、繁殖和代谢，可以像游离的细胞一样用于发酵生产。2.固定化细胞技术免去了破碎细胞提取酶等步骤，能充分利用细胞内的酶，固定化细胞内酶的活性基本

8、没有损失。对于多步催化 的连续反应优势明显。法和包3.细胞固定化的方法有多种，主要是法两大类。吸附法是制备固定化 动塑细胞的主要恶。动物细胞大多数具 有附着特性,能够很好地附着在容器壁、微载体和中空纤维等载体 上。吸附法制备固定化植物细胞，是将植物细胞吸附在泡沫塑料的大 孔隙或裂缝之中，也可将植物细胞吸附在中空纤维的外壁上。包埋法 是指将细胞包埋在 多孔载体 的内部而制成固定化细胞的方法。凝胶包埋法是应用最广泛的细胞固定化方法，适用于各种微生物、动 物和植物细胞的固定化。凝胶包埋法所使用的载体主要有邃區、 海藻酸钠凝胶、角叉菜胶、明胶等。海藻酸钠凝胶包埋法制备固定 化细胞的操作简便，条件温和，

9、对细胞无毒性。通过改变海藻酸钠的 浓度可以改变凝胶的孔径，适合多种细胞的固定化。4. 酵母菌细胞的固定化技术：准备实验药品和器具一制备 麦芽汁活化酵母菌细胞制备固定化细胞无菌水洗涤凝胶珠 3次备用一鬲麦芽汁。5. 固定化细胞技术可以取代游离的细胞进行发酵，生产各种物 质。利用固定化动物细胞可以生产疫苗、激素等；利用固定化植物细 胞可以生产各种色素、香精、药物、酶等；利用固定化微生物细 胞可以生产酒精、啤酒、谷氨酸、赖氨酸、苹果酸、柠檬酸、 淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、纤维素酶、青霉素、头鞄霉素等。6. 固定化细胞技术的缺点：固定化细胞只能用于生产细胞外酶 和其他能够分泌到壘处的产物，由于载体的影响

10、，使营养物质和 产物的扩散受到一定的限制；好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成 为关键性的限制因素。做一做：下列关于固定化细胞技术的说法卑，正确的是（A. 吸附法的优点是操作简单，吸附牢固B. 包埋法的优点是操作复杂，条件温和，对细胞无毒性C. 吸附法容易对酶活性产生影响D. 凝胶包埋法常用的凝胶种类有琼脂、海藻酸钠凝胶、角叉菜 胶和明胶等解析：固定化细胞的主要方法有吸附法和包埋法。它们各有利 弊，吸附法的主要优点是酶活性不受影响，但吸附过程相当复杂， 这一过程与微生物细胞的性质、载体的性质以及两者之间的相互作 用等有关，吸附力较弱且吸附不牢固，细胞容易脱落，包埋法操作 简便，条件温和，对细胞无

11、毒性，适合于生长细胞的固定化。凝胶 包埋法常用的凝胶种类有琼脂、海藻酸钠凝胶、角叉菜胶和明胶等。答案：D考点一酶的制备和应用1酶的概述(1) 化学本质：大多数酶为蛋白质，极少数为RNA。(2) 特点 是两性电解质，能在电场中移动。 其水溶液具有亲水胶体的性质，不能通过半透膜。 易受一些物理因素和化学因素的作用而变性，从而丧失活力。(3)酶活力的表示方法单位时间内底物的减少量。单位时间内产物的生成量。2.果胶的分布、作用及果胶酶的制备用(1) 果胶分布：广泛存在于高等植物特别是水果和蔬菜的组织中。(2) 果胶作用：是植物细胞间质和细胞壁的重要成分，在植物的 细胞或组织间起黏合作用。(3) 果胶酶

12、的制备流程50 g新鲜水果剪碎后研磨,边研磨边加入或蔬菜质量分数为10%的NaCl溶液50 mL匀浆液空滤液竺上清液(含果胶酶人3洗涤剂中常用酶制剂的种类及洗涤原理和实例种类蛋白酶洗涤原理洗涤实例脂肪酶淀粉酶纤维素酶可将蛋白质分解为可 溶性的多肽把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸能使淀粉迅速水解为 可溶性的麦芽糖、糊 精等使纤维的结构变得蓬松；去除棉纺织品表 面的浮毛血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质类污垢食品的油渍、人体皮脂、口 红面条、巧克力、土豆泥、粥 等的污垢使洗涤后的棉纺织品柔软蓬 松，色泽更鲜艳M3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、乙组在

13、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。水温C1020304050组别甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血渍时间 /min67668852518336347711126891167清除油渍时间 /min93789587639182468575277769868O甲组在洗衣粉(1)提高洗衣粉去污能力的方法有中加入了O乙组在洗衣粉冲加入了甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80C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

14、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。【解析】提高加酶洗衣粉的去污能力IiTiIII增加酶量；二是通 过适当提高温度达到酶活性的最适温度。酶具有专一性，血渍中含 有较多的蛋白质，油渍含有较多的油脂，自然所用的酶亦不相同， 前者应加入蛋白酶，后者应加入脂肪酶。酶的作用条件比较温和， 高温、过酸、过碱都会使酶的活性丧失。80C水温下酶的活性丧失, 因此3组洗涤效果相同。酶的固定化技术，是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，还能重复利用, 而本题中的酶不能重复利用，自然不是运用酶的固定化技术。【答

15、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载体上, 也不能重复利用【技巧点拨】设计探究实验时要注意以下问题 除自变量（如温度、pH）以外，各无关变量（如果汁总量、酶量、反应时间等）必须一致; 对同一自变量，可以有不同的因变量; 选择的材料尽量一致。（2012年江苏卷）下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗 涤效果”的叙述，合理的是（）A.先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度B实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度C. 相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉D. 衣物质地

16、和洗衣粉用量不会影响实验结果解析：用热水溶解洗衣粉可能使洗衣粉中的酶失活，A错；因为酶的最适pH未知，在某一 pH时加酶洗衣粉的洗涤效果不一定比普通洗衣粉效果好，C错；衣物质地与洗衣粉用量会影响洗涤效果，D 错。答案：B考点二制备固定化酶和固定化细艇1 固定化酶和固定化细胞技术(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)方法及适用对象化学结合法108 1!包埋法将酶包埋在细微网格里包埋法一般来讲，酶更适合用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞 多采用包埋法固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶则易从包埋材料中漏出O2.固定化酶与固定化细胞固定化细胞固定化

17、酶固定酶的种类适用方法一种一系列优点缺点化学结合法、物理吸附法 酶与反应物结合，又与产物 分离，固定在载体上的酶可 反复利用一种酶只能催化一种或一类 化学反应包埋法成本低，操作更容易可能导致反应效果下降实例固定化葡萄糖异构酶固定化酵母细胞3酵母细胞的固定化方法酵母细胞的活化1 g干酵母+10 mL蒸憎水f 50 mL烧杯中，搅拌均 ”匀，放置1 h左右，使其活化 配制0. 05 mol/L的CaCl2溶液无水CaCl2 0. 83 g+150 mL蒸憎水200 mL烧杯中配制海藻酸钠溶液0, 7 g海藻酸钠+ 10 mL水f 50 mL烧杯中-*小火 ，间断加热完全溶化加蒸憶水定容至10 mL

18、 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合冷却至室温后，再加入已活化的酵母细胞，充分搅 拌使其均匀，然后转移至注射器中 固定化酵母细胞以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加至配 制好的CaCl2溶液中，形成凝胶珠，使其在CaCl2溶 “液中浸泡约30 min冲洗凝胶珠用蒸馆水冲洗27 次，除去表面CaCl2溶液发酵:将150 mL质量分数为10 %的葡萄糖溶液转移至200 mL的锥形瓶中，加入固定好的酵母细胞,25C下发酵24 hCaCb溶液在形成凝胶珠时的作用原理是观察形成的凝胶珠颜色和形状:如果颜色过浅，说明如果形成的凝胶珠不是说明实验操作失败。(4)本实验所用的固定化技术是,而制备固定化酶则不宜用此方

19、法，原因是【解析】 酵母细胞的活化即让处于休眠状态的酵母细胞恢复正常活性状态，进行酵母细胞固定化，其关键步骤是配制海藻酸钠 溶液。由于酶分子很小，易从包埋材料中漏出，故不宜釆用包埋法 固定。【答案】(1)让酵母细胞恢复正常生活 体积增大较大(多)(2)配制海藻酸钠溶液 小火间断加热(3)Ca2+与海藻酸根离子螯合成不溶于水的海藻酸钙凝胶 固定化酵母细胞数目较少圆形或椭圆形(4)包埋法 酶分子很小，容易从包埋材料中漏出变式训练2. (2012年苏、锡、常、镇四市一次调需下列叙述中，错误的是()腐乳制作过程中加入的香辛料也有杀菌作用B.固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应C.醋酸菌在氧气、糖充

20、足条件下可将葡萄汁中的糖分解成醋酸供、受体生理环境的一致性是胚胎移植成功率高低的因素之解析：固定化酶只是固定一种酶，而一种酶只能催化一种反应,不能催化一系列反应。答案：Bif随卩堂1. 果子酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶则无济无事，这说明（）A.酶具有专一性B.酶的成分是蛋白质C酶的活性受环境影响D.该沉淀是氨基酸解析：果子酒放久了易产生沉淀，其沉淀物主要是蛋白质，蛋白酶是能水解蛋白质的酶。答案：A2. 下列与酶的活性有关的说法，不准确的是（）A. 酶的活性是由蛋白质结构决定的，不受外界条件的影响B. 酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力C.酶的活性受温度、

21、pH等因素的影响D.酶活性高低与反应物浓度无关解析：酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力，其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。酶 的催化作用受外界条件影响，温度、pH等对酶的催化能力都有较大 影响，酶的活性高低与反应物浓度无关。答案：A3.在洗涤剂中不能直接去除污垢，但能增强洗涤效果的成分是A.脂肪酶B.淀粉酶C. 纤维素酶D表面活性物质解析：在洗涤剂中的各种酶中纤维素酶不能直接去除衣物的污垢，但能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涤剂充分接触，使洗涤剂的去污效果更好。答案：C4蛋白酶能分解其他蛋白质类的酶，但洗衣粉中，蛋白酶并没有将其他几种酶分解掉。以下解释，正确的是（）A.其他几类酶不是蛋白质类B.蛋白酶处于抑制状态C蛋白酶具有识别作用，不分解作为酶作用的蛋白质缺少水环境或各种酶在添加前已作了保护性修饰解析：洗衣粉中添加酶均是经过保护性修饰的，而且保护层需 要水的溶解，故D符合题意。答案:D5. （2012年江苏南京高二检测）为了保证加酶洗衣粉的洗涤效果,应注意的问题是（）B.用含氯较高的自来水D.用温水先溶解洗衣粉A