山西专用高三生物一轮复习第36讲酶的研究与应用名师课件新人教版选修1

1、选修1 生物技术实践生物技术实践 第第 36 36 讲讲 酶的研究与应用酶的研究与应用 1 1研究酶的存在和活力测定方法。研究酶的存在和活力测定方法。 2 2探究加酶洗衣粉的洗涤效果。探究加酶洗衣粉的洗涤效果。 3 3尝试制备和应用固相酶。尝试制备和应用固相酶。 1 1(2010(2010江苏江苏) )下图下图1 1表示制备固定化酵母细表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图胞的有关操作，图2 2是利用固定化酵母细胞是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图。下列叙述正确的进行酒精发酵的示意图。下列叙述正确的是是( (多选多选)( ) )( ) A A刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母刚溶化的海藻酸

2、钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液菌混合制备混合液 B B图图1 1中中X X溶液为溶液为CaCl2CaCl2溶液，其作用是使海溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠藻酸钠形成凝胶珠 C C图图2 2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养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液与酵母菌充分接触 D D图图1 1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图移到图2 2装置中装置中 溶化的海藻酸钠应冷却后再与活化的溶化的海藻酸钠应冷却后再与活化的酵母细胞混合；图酵母细胞混合；图 1 1中氯化钙溶液可使海藻中氯化钙溶液可使海藻酸钠形成凝胶珠；图酸钠形成凝胶珠；图 2 2

3、中要进行搅拌以使培中要进行搅拌以使培养液与细胞充分接触；图养液与细胞充分接触；图 1 1中制备的凝胶珠中制备的凝胶珠要经过洗涤再移到图要经过洗涤再移到图2 2装置中。装置中。 2 2(2009(2009江苏江苏) )酶解法制备原生质体的原理酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛蜗牛酶液从蜗牛( (以植物为食以植物为食) )消化腺中提消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果，某实验小为了研究不同酶液的酶解效果，某实验小组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片组取

4、无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入，等量放入 6 6支试管中，试剂用量和实验支试管中，试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。结果列于下表。请回答有关问题。 ( (注：注：“”越多表示绿色越深，越多表示绿色越深，“”表示颜色无显表示颜色无显著变化著变化) ) (1)(1)实验过程中，需要轻摇试管，其目的是实验过程中，需要轻摇试管，其目的是 使细胞使细胞 ，壁与酶充分接触，提高酶解效果壁与酶充分接触，提高酶解效果 使使原原生生质质体体从从叶叶小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。 (2)(2)从绿色的深浅可推测：蜗牛酶液酶解效果最好，原从

5、绿色的深浅可推测：蜗牛酶液酶解效果最好，原果胶酶和纤维素酶果胶酶和纤维素酶 因是蜗牛酶液含有因是蜗牛酶液含有 等多种酶。该等多种酶。该、是空白对照组，其设置意义是是空白对照组，其设置意义是 实验中实验中 排除无关变量的干扰排除无关变量的干扰 。 (3)(3)用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀等渗溶液等渗溶液 洗涤。洗涤。 物，并用物，并用 (4)(4)原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方低渗涨破法低渗涨破法 法是法是 。 本题考查有关酶的催化效率的实本题考查有关酶的催化效率的实验。验。(1

6、)(1)实验过程中，需要轻摇试管，可实验过程中，需要轻摇试管，可以使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果以使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果。(2)(2)蜗牛以植物为食，所以消化酶中含蜗牛以植物为食，所以消化酶中含有果胶酶和纤维素酶；有果胶酶和纤维素酶；、没有添没有添加酶溶液，为空白对照组，其目的是排除加酶溶液，为空白对照组，其目的是排除无关变量的干扰。无关变量的干扰。 (3)(3)离心后收集沉淀物离心后收集沉淀物，并用等渗溶液清洗，目的是保持细胞正，并用等渗溶液清洗，目的是保持细胞正常形态。常形态。 (4)(4)要用低渗涨破法来检验原生要用低渗涨破法来检验原生质体是否符合要求，若没有细胞壁则可以

7、质体是否符合要求，若没有细胞壁则可以涨破，有则不能涨破。涨破，有则不能涨破。 一、果胶酶的作用一、果胶酶的作用 作用 机理 提高水果果胶酶能够分解果胶，瓦解植物细胞的 的出汁细胞壁及胞间层细胞壁及胞间层 . 率 使果汁变得澄清 半乳糖醛酸半乳糖醛酸 果胶分解成可溶性的 . 二、果胶酶相关实验中的自变量、因变量二、果胶酶相关实验中的自变量、因变量及注意事项及注意事项 实验名称 自变量 因变量 注意事项 探究温度对果胶酶活性的影响 底物和酶在混合时的温度是相同的；温果汁量度梯度越小，实验结温度 (澄果越精确；各试管清度) 中苹果泥和果胶酶用量应相同；pH为最适pH 实验名称 自变量 因变量 探究p

8、H对果胶酶活性的影响 注意事项 pH 温度应为最适温度；pH梯度可用NaOH果汁量(澄和HCl调节；用玻清度) 璃棒搅拌使反应充分进行 探究果胶制备苹果匀浆后迅速酶的用果胶酶 果汁量加热，使苹果浆中的量对酶的用(澄果胶酶变性；温度、量 清度) pH应为最适宜且保持活性的影响 不变 三、加酶洗衣粉三、加酶洗衣粉 概念：含有酶制剂的洗衣粉概念：含有酶制剂的洗衣粉 蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶 酶制剂酶制剂碱性蛋白酶碱性蛋白酶 种类种类 应用最广泛、效果最明显应用最广泛、效果最明显 碱性脂肪酶碱性脂肪酶 小分小分蛋白酶蛋白酶 氨基酸或小分子的肽氨基酸或小分子的肽

9、蛋白质蛋白质 . 酶制剂酶制剂淀粉酶淀粉酶 淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖 作用作用 甘油甘油+脂肪酸脂肪酸 脂肪脂肪 脂肪酶脂肪酶 葡萄糖葡萄糖(终产物终产物) 纤维素纤维素 纤维素酶纤维素酶 子物子物质容质容易从易从衣物衣物上脱上脱落落 四、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果四、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 实验名称 自变量 探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果 操作流程 两组装置：注入自来水 (等量)加入污物布(同种、等量)控制好水温(适宜)分别加入普通洗衣粉和加酶洗衣粉 (等量)玻璃棒搅拌(等速、等强度、等时间)观察记录现象 普通洗衣粉和加酶洗衣粉 实验名称 自变量 探究加酶洗衣粉使用时的最适温度

10、 操作流程 多组(如四组)装置：注入自来水(等量)加入污物布(同种、等量)控制好水温(如5 、温度 15 、25 、35 )加入加酶洗衣粉(同种、等量)玻璃棒搅拌(等速、等强度、等时间)观察记录现象 实验名称 自变量 探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果 不同种类的加酶洗衣粉 操作流程 多组(如三组)装置：注入自来水(等量)加入污物布(同种、等量)控制好水温(适宜)分别加入蛋白酶洗衣粉、脂肪酶洗衣粉和复合酶洗衣粉(等量)玻璃棒搅拌(等速、等强度、等时间)观察记录现象 五、固定化技术的方法五、固定化技术的方法 将微生物细胞包埋于不溶于水不溶于水 的多孔性包埋法(细载体中，常用的载体有明胶、琼脂胞多

11、采 海藻酸钠海藻酸钠糖、 、醋酸纤维素和聚丙烯用) 酰胺等 酶化学结 将酶分子和细胞相互结合，或将其结合更合法 到载体上 适物理吸将酶吸附到载体表面 合 附法 六、固定化酵母细胞制备和用固定化酵母细胞六、固定化酵母细胞制备和用固定化酵母细胞发酵的流程发酵的流程 1.如何区分纤维素与果胶、纤维素酶与果胶酶如何区分纤维素与果胶、纤维素酶与果胶酶? (1)纤维素与果胶纤维素与果胶 不同点 都是高分子组成的基本单位：葡萄糖 纤维素 化合物 分解所需的酶：纤维素酶 都不溶于水 组成的基本单位：半乳糖醛酸 果胶 都参与细胞壁的组成 分解所需的酶：果胶酶 相同点 (2)纤维素酶与果胶酶纤维素酶与果胶酶 作用

12、 纤维素在C 酶、C 酶的作用1XC1酶 纤维素下分解生成纤维二糖，再CX酶 酶 在葡萄糖苷酶的作用下将葡萄糖苷酶 纤维二糖分解为葡萄糖 多聚半乳糖醛酸酶 将不溶性的果胶分解为可溶果胶酶 果胶分解酶 性的半乳糖醛酸 果胶酯酶等 组成 2.探讨加酶洗衣粉洗涤效果实验中探讨加酶洗衣粉洗涤效果实验中如何选择洗涤方式和材料？如何选择洗涤方式和材料？ 在洗涤方式中有机洗和手洗两种方在洗涤方式中有机洗和手洗两种方式。洗衣机采用全自动洗衣机比较好式。洗衣机采用全自动洗衣机比较好，并且应该尽量使用同一型号小容量，并且应该尽量使用同一型号小容量的洗衣机，其机械搅拌作用相同。手的洗衣机，其机械搅拌作用相同。手洗可

13、采用玻璃棒或筷子搅拌的方式模洗可采用玻璃棒或筷子搅拌的方式模拟洗衣过程，模拟搅拌的时间、次数拟洗衣过程，模拟搅拌的时间、次数和力量应基本相同。和力量应基本相同。 关于洗涤材料的选择也有一些讲究。用衣关于洗涤材料的选择也有一些讲究。用衣物作实验材料并不理想，这是因为作为实验物作实验材料并不理想，这是因为作为实验材料的衣物，其大小、颜色、洁净程度等应材料的衣物，其大小、颜色、洁净程度等应该完全一致，而这并不容易做到；此外，人该完全一致，而这并不容易做到；此外，人为地在衣物上增加污物，如血渍、油渍等，为地在衣物上增加污物，如血渍、油渍等，也令人难以接受。因此，选用布料作为实验也令人难以接受。因此，选

14、用布料作为实验材料比较可行。在作对照实验时，可以控制材料比较可行。在作对照实验时，可以控制布料的大小、颜色以及污物的量，使其相同布料的大小、颜色以及污物的量，使其相同；同时，也便于洗涤效果的比较。；同时，也便于洗涤效果的比较。 3.探讨加酶洗衣粉洗涤效果实验中如何准探讨加酶洗衣粉洗涤效果实验中如何准备实验用的污物布？怎样判断洗涤效果？备实验用的污物布？怎样判断洗涤效果？ 实验用污物布的准备：配制一定量的污实验用污物布的准备：配制一定量的污染物制成的溶液染物制成的溶液取同一质地、大小相同的取同一质地、大小相同的白棉布白棉布2块块用滴管在上面分别滴加用滴管在上面分别滴加4滴污物滴污物溶液溶液待污物

15、干燥后再进行实验。待污物干燥后再进行实验。 洗涤效果可在洗涤后比较污物的残留状况洗涤效果可在洗涤后比较污物的残留状况，如：已消失、颜色变浅、面积缩小等。还，如：已消失、颜色变浅、面积缩小等。还可比较达到同样效果，如：污物全部消失所可比较达到同样效果，如：污物全部消失所用时间的长短。用时间的长短。 4.使用加酶洗衣粉应注意哪些问题？使用加酶洗衣粉应注意哪些问题？ (1)温度对酶制剂影响较大，温度低，酶温度对酶制剂影响较大，温度低，酶的活性受到抑制，不能充分发挥作用；温度的活性受到抑制，不能充分发挥作用；温度过高，酶变性失活；碱性蛋白酶在过高，酶变性失活；碱性蛋白酶在3550 时活性最强。时活性最

16、强。 (2)酶制剂有极强的专一性，应根据不同的酶制剂有极强的专一性，应根据不同的污垢选用不同的酶。污垢选用不同的酶。 (3)加酶洗衣粉不宜长期储存，一般贮存期加酶洗衣粉不宜长期储存，一般贮存期为半年，超过一年，酶的活性显著下降。为半年，超过一年，酶的活性显著下降。 (4)酶在强酸、强碱中活性降低以至失活，酶在强酸、强碱中活性降低以至失活，所以加酶洗衣粉不能与强酸强碱同用。所以加酶洗衣粉不能与强酸强碱同用。 (5)蛋白酶、淀粉酶的粉尘有害健康，蛋白酶、淀粉酶的粉尘有害健康，应将其溶解后使用。增白洗衣粉加入了应将其溶解后使用。增白洗衣粉加入了增白剂，对白色、浅色织物有增白作用增白剂，对白色、浅色织

17、物有增白作用，增白剂不会破坏织物上的染料色素，增白剂不会破坏织物上的染料色素，但对黄斑或其他污渍色素没有去除作用但对黄斑或其他污渍色素没有去除作用，有时反而会使有色污渍更明显。，有时反而会使有色污渍更明显。 (6)碱性蛋白酶能使蛋白质水解，因碱性蛋白酶能使蛋白质水解，因此，蛋白质类纤维此，蛋白质类纤维(羊毛、蚕丝等羊毛、蚕丝等)织织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤，以免物就不能用加酶洗衣粉来洗涤，以免使纤维受到破坏。使纤维受到破坏。 (7)添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质，而使人患分解人体皮肤表面蛋白质，而使人患过敏性皮炎、湿疹等，因此，应避免过敏性皮炎

18、、湿疹等，因此，应避免与这类洗衣粉长时间地接触。与这类洗衣粉长时间地接触。 5.如何区分直接使用酶、固定化酶和固定如何区分直接使用酶、固定化酶和固定化细胞？化细胞？ 比较项目 酶的种数 催化反应 制作方法 营养物质 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞 一种或几种 一般为一种 一系列 单一或多种 单一 一系列 不需要 化学结合、物理吸附 不需要 包埋法 需要 比较项目 直接使用酶 对环境非常敏感，易失活；难回收，成本高，影响产品质量 固定化酶 固定化细胞 缺点 固定后的酶不易与反不利于催化一应物接近，系列的酶促尤其是大反应 分子物质，反应效果下降等 优点 酶既能与反应成本低，操催化效率高，物接触，

19、又作更容易，低耗能，能与产物分能产生一低污染 离；可反复系列酶 利用 果胶酶在果汁生产中的作用果胶酶在果汁生产中的作用 下列说法不正确的是下列说法不正确的是( C ) A.在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的方发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的方法是不变的法是不变的 B.植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶 C.通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低断果胶酶活性的高低 D.人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果人们

20、使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题汁面临的问题 果胶酶能催化果胶分解为小分子物质，果胶酶能催化果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此过滤后得小分子物质可以通过滤纸，因此过滤后得到的苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化到的苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力。分解果胶的能力。 探讨温度对果胶酶影响的实验中，下列探讨温度对果胶酶影响的实验中，下列说法不正确的是说法不正确的是(B ) A.可准备一组烧杯，分别盛有不同温度可准备一组烧杯，分别盛有不同温度的水的水 B.将苹果泥和果胶酶混合后放在不同温将苹果泥和果胶酶混合后放在不同温度的烧杯中恒温水浴处理度的烧杯中恒温水浴处

21、理 C.不同温度梯度之间可相互对照不同温度梯度之间可相互对照 D.温度过高时，果胶酶会变性失活温度过高时，果胶酶会变性失活 探究温度或探究温度或pH对酶活性的影响，要分别对酶活性的影响，要分别把酶溶液和反应物的温度或把酶溶液和反应物的温度或pH控制好，然控制好，然后再将它们混合。否则，实验缺乏严密性后再将它们混合。否则，实验缺乏严密性，结果不可靠。，结果不可靠。 探究探究pH对果胶酶活性的影响时，与对果胶酶活性的影响时，与“探探究温度对果胶酶活性的影响究温度对果胶酶活性的影响”相比，其余相比，其余操作步骤与要求都相同。要调整的是：温操作步骤与要求都相同。要调整的是：温度不变度不变(用实验测试出

22、的最佳温度用实验测试出的最佳温度)，设计，设计pH分别为分别为5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0的几组对照实验。实验记录表的几组对照实验。实验记录表如下：如下：(果汁量单位：果汁量单位： mL ) pH 果汁量 5.0 5.6.6.7.7.8.8.9.5 0 5 0 5 0 5 0 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 某同学以探究温度对某洗衣粉洗涤效果某同学以探究温度对某洗衣粉洗涤效果 A 的影响，下列有关研究思路合理的是的影响，下列有关研究思路合理的是( ) A.选择选择5 、15 、25 、35 水温进水温进行实验行实验 B.选择污染程度一

23、致的衣物比布料好选择污染程度一致的衣物比布料好 C.用手洗比全自动洗衣机洗更利于变量用手洗比全自动洗衣机洗更利于变量控制控制 D.实验用水量越多效果越好实验用水量越多效果越好 本题考查对加酶洗衣粉洗涤效本题考查对加酶洗衣粉洗涤效果的探究。果的探究。A项正确，因为所选取项正确，因为所选取温度与一年四季的温度相对应，温度与一年四季的温度相对应，对生活实际有指导意义。对生活实际有指导意义。B错误：错误：应选择用布料比较容易控制相关应选择用布料比较容易控制相关的变量。的变量。C错误：应用全自动洗衣错误：应用全自动洗衣机更有利于变量控制。机更有利于变量控制。D错误：实错误：实验用水量对洗涤效果有影响，但

24、验用水量对洗涤效果有影响，但并非是用水量越多效果越好。并非是用水量越多效果越好。 下列说法正确的是下列说法正确的是( C ) A.加酶洗衣粉就是将酶直接加到洗衣粉中加酶洗衣粉就是将酶直接加到洗衣粉中 B.目前常用的酶制剂有四类目前常用的酶制剂有四类:蛋白酶、脂肪蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和蔗糖酶酶、淀粉酶和蔗糖酶 C.温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶的活性的活性 D.普通洗衣粉只是缺少酶，不会污染环境普通洗衣粉只是缺少酶，不会污染环境 A项应是在洗衣粉中加入项应是在洗衣粉中加入酶制剂，用特殊物质将酶层层包裹，与洗酶制剂，用特殊物质将酶层层包裹，与洗衣粉的其他成分

25、隔离。衣粉的其他成分隔离。B项中不应有蔗糖酶项中不应有蔗糖酶。D项中普通洗衣粉含有较多的磷，易导项中普通洗衣粉含有较多的磷，易导致水体富营养化。致水体富营养化。 温度、温度、pH、酶的抑制剂、酶的抑制剂、底物浓度和酶浓度等都能影响酶促反应的底物浓度和酶浓度等都能影响酶促反应的速率，但只有温度、速率，但只有温度、pH和酶的抑制剂等是和酶的抑制剂等是通过影响酶的活性来影响酶促反应的速率通过影响酶的活性来影响酶促反应的速率，底物浓度和酶浓度等不会影响酶的活性，底物浓度和酶浓度等不会影响酶的活性。 酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 下列关于固定化酶的说法，错误的下列关于固定化酶的说法，错误的是是( D

26、 ) A.固定化酶不足之处是不能催化一系列固定化酶不足之处是不能催化一系列反应反应 B.固定化酶可再次利用，降低了生产成固定化酶可再次利用，降低了生产成本本 C.固定后的酶既能与反应物接触，又能固定后的酶既能与反应物接触，又能与产物分离与产物分离 D.固定化酶易溶于水固定化酶易溶于水 固定化酶是将酶固定在不溶于水的载体固定化酶是将酶固定在不溶于水的载体上，所以固定化酶难溶于水。固定化酶使上，所以固定化酶难溶于水。固定化酶使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。用。 酵母菌是一种真菌，与

27、人们日常生活密切相关，酵母菌是一种真菌，与人们日常生活密切相关，也是现代生物技术研究常用的微生物。也是现代生物技术研究常用的微生物。 (1)在酵母菌的纯化培养中，培养基上会出现一些分别由一在酵母菌的纯化培养中，培养基上会出现一些分别由一个酵母菌繁殖而成的菌落，在生态学上，一个菌落的全部酵个酵母菌繁殖而成的菌落，在生态学上，一个菌落的全部酵母菌称为一个母菌称为一个种群种群 。为了能反复利用，需要将纯化后并经过。为了能反复利用，需要将纯化后并经过 繁殖培养得到的酵母菌与海藻酸钠溶液混合制成繁殖培养得到的酵母菌与海藻酸钠溶液混合制成“凝胶珠凝胶珠”，如如果果在在CaCl2溶溶液液中中形形成成的的凝凝

28、胶胶珠珠颜颜色色过过浅浅 ，说说明明 。 如如 果果 形形 成成 的的 凝凝 胶胶 珠珠 不不 是是 圆圆 形形 或或 椭椭 圆圆 形形 ， 说说 明明 . 固定化酵母细胞数目较少固定化酵母细胞数目较少 。 海藻酸钠浓度偏海藻酸钠浓度偏 (2)经测定酵母菌消耗的糖中，经测定酵母菌消耗的糖中，98.5%形形成了酒精和其他发酵产物。其余成了酒精和其他发酵产物。其余 1.5%则用则用于于 自身的生长繁殖自身的生长繁殖 。现在工厂化生产。现在工厂化生产果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其他他 微微 生生物物 的的 生生长长 ，通通 常常 采采取取 的的 措措 施施是是 . 直接在果汁中加入人工直接在果汁中加入人工 培养的酵母菌培养的酵母菌 。 (3)制作果酒时，将制作果酒时，将“凝胶珠凝胶珠”加入加入到葡萄汁中，控制好发酵条件，