《龙门亮剑》高三生物一轮复习 专题4 酶的研究与应用课件 新人教版选修1

1、(1)酶的存在与简单制作方法(2)酶活性测定的一般原理和方法(3)酶在食品制作和洗涤等方面的应用(4)制备和应用固定化酶(1)果汁生产过程中应用果胶酶的适宜条件、用量、注意事项(2)固定化酶、固定化细胞制备的优缺点和在生产中的应用一、探索酶活性最适条件和用量的实验设计1探究酶活性最适条件的实验设计(1)思路方法探究不同温度(或pH)对果胶酶活性的影响时，温度(或pH)作为自变量，有效地控制其他无关变量，通过设置合理的温度(或pH)梯度来确定最适值。(2)注意事项在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到相应的条件(温度或pH)，避免混合后条件变化，确保实验结果的准确性。(3)衡量实验结果

2、的指标在相同时间内，滤出苹果汁的体积多少。观察苹果汁的澄清度。2探究果胶酶的用量(1)原理提示本实验是一个探究性的定量实验，所测出的最适用量是在本实验的温度、pH条件下测出的，因而果胶酶的最适用量应标明温度和pH。(2)确定最适用量的方法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；当酶的浓度增加到某个值后，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。二、不同加酶洗衣粉的洗涤原理及洗涤效果的实验设计1常用酶制剂的种类及洗涤原理种类洗涤原理洗涤实例蛋白酶可将蛋白质水解为易溶解或分散于洗涤液中的小分子肽或氨基酸血渍、奶渍及各种食

3、品类的蛋白质污垢脂肪酶把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红种类洗涤原理洗涤实例淀粉酶能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等来自面条、巧克力等的污垢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对于丝绸等主要成分为蛋白质的面料，在加入碱性蛋白酶的洗衣粉作用下，衣物同样会受到损伤，因此蛋白质类丝织物不能用蛋白酶洗衣粉。2探究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：加酶洗衣粉。

4、无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。(3)实验步骤步骤烧杯编号注入自来水500 mL500 mL500 mL加入物质(等量)奶渍布奶渍布奶渍布控制水温37 37 37 加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉复合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻璃棒搅拌5 min5 min5 min观察实现现象该实验探究大小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。三、固定化实验中的有关问题直接使用酶、固定化酶、固定化细胞三者的异同直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种数一种或几种一种一系列酶常用载体无高岭土、皂土、硅胶、凝胶明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺制作方

5、法无化学组合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化直接使用酶固定化酶固定化细胞是否需要营养物质否否是催化反应单一或多种单一一系列反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)小分子物质缺点对环境条件非常敏感，易失活难回收，成本高，影响产品质量不利于催化一系列的酶促反应反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降 (2009年广东高考题)材料：饲料原料中的磷元素有相当一部分存在于植酸中。猪、禽等动物由于缺乏有关酶，无法有效利用植酸，造成磷源浪费，而且植酸随粪便排除后易造成环境有机磷污染。植酸酶能催化植酸水解成肌醇和磷酸，因此成为目前重要的饲料添加剂之一。(1)商品化植酸酶主要来自

6、微生物。在产酶菌株筛选过程中，常在基本培养基中添加不溶于水的植酸钙制成固体平板，植酸钙被植酸酶分解后可在平板上产生_，可根据其大小选择目的菌株，所得菌株需要进一步测定植酸酶活性。活性测定可以植酸钙作为底物，活性可用一定条件下单位时间的_表示。(2)利用上述所得菌株制备植酸酶的流程如下图：中的主要成分为_；中包含植酸酶等多种蛋白质。(3)为构建基因工程菌，可用PCR等技术从上述菌株中克隆植酸酶基因。PCR反应包含多次循环，每次循环包括三步：_。反应过程中打开模板DNA双链的方法是_。(4)除植酸酶外，微生物还能应用在哪些酶的生产中？(至少写两种) _。【解析】植酸酶能使植酸钙分解成易溶于水的植酸

7、和金属离子(这也是用植酸钙制备植酸的途径)。PCR技术是利用DNA双链复制的原理，生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。扩增的过程是：目的基因DNA受热后解链为单链，引物与单链结合，然后在DNA聚合酶的作用下进行延伸，如此重复循环。【答案】(1)菌斑植酸钠的分解速率(2)植酸和金属离子(3)变性、复性、延伸热变性(4)果胶酶、纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶(任选答两种即可) 果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层。请你完成以下有关果胶酶和果汁生产的内容。.在果汁生产中用到果胶酶，某课题研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如下实验：(1)实验方法：如

8、图中所示的顺序进行操作。(2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图所示：图中自变量是温度，除此之外还可用来表示。A酶的浓度B苹果泥的量C水的加入量 DpH图中的纵坐标还可用_来表示。步骤b中在果胶酶和苹果泥混合前，将两者分装在不同试管中，恒温的目的是_。.该实验小组在“探索果胶酶催化果胶水解最适pH”的课题研究中，完成“烧杯中分别加入等量的苹果泥、试管中分别注入等量的果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下面两种操作：方法一：将试管中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、610。方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pH分别调至4、5、610，再把p

9、H相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。(1)请问哪一种方法更科学_，并说明理由_。(2)实验操作中要用玻璃棒不时搅拌，其目的是_，以减少实验误差。(3)如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示pH，纵坐标表示_时，实验的操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在图中选择一个最可能是实验结果的曲线图_。若实验所获得的最适宜pHm，请你在所选的曲线图中标出“m”点的位置。【解析】.果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响。在衡量实验结果的指标有两种，一是果汁的量，另个是果汁的澄清度。为使实验中达到相应的设计温度，必须使酶与底物分别保温达到要求后才能混合。.方法二是试管中的果胶

10、酶溶液和烧杯中的苹果泥的pH分别调至4、5、610，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。否则，由于酶有高效性，在升高或降低pH过程中把果胶分解了，造成误差。实验中玻璃棒搅拌的目的是使酶和果胶充分地接触，以减少实验误差。实验结果以坐标图的形式表示，横坐标表示pH，纵坐标表示果汁体积较恰当。因为在一定范围内，随着pH的增加，酶的活性增强，果汁体积增大，当超过最适pH后，随着pH的增加，酶的活性减弱，果汁体积减小。一种酶的最适温度和pH是一定的，最适温度不会因pH和酶量等其他因素的变化而受影响。【答案】 .(2)D苹果汁的体积保证底物和酶

11、在混合时的温度是相同的.(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环境(或答“方法一的操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应”)(2)使酶和反应物(果胶)充分地接触(3)果汁体积甲如下图所示1(2009年江苏高考题)下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是()A固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧C利用固定化酶降解水体中有磷机农药，需提供适宜的营养条件D利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物【解析】固定化细胞可连续多步催化反应；应用固定化酶需控制好温度和pH，不需控制溶解氧；利用固定化

12、酶降解有机磷农药，农药就是营养成分，不需另外提供；利用固定化酵母细胞发酵。糖类既作为反应底物，又可作为酵母细胞生命活动的能源物质。【答案】A2(2008年江苏高考题)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

13、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_。【解析】 丙组为对照实验，目的是排除无关因素干扰。消除污渍所用时间越短，说明酶的去污能力越强。通过表格数据可以看出，适当提高温度可以提高酶的催化能力。加酶后，去污效果也有明显提高。 甲组能消除血渍而不能消除油渍，说明甲组洗衣粉中加入了蛋白酶。 乙组能消除血渍和油渍，说明乙组在洗衣粉中加入了蛋白酶和脂肪酶。根据甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有专一性。由于高温使酶变性而失活，所以甲、乙、丙三组均在水温80时洗涤同一种污渍洗涤效果无差异

14、。 因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用，因此加酶洗衣粉中的生产未运用酶的固定化技术。【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载体上，也不能重复利用3(2007年高考广东卷)动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能专一催化1 mol谷氨酸分解为1 mol 氨基丁酸和1 mol CO2。某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10 mmol/L、最适温度、最适pH值的条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果如图1和图2。请根据以上实验结果，回答下列问题：(1)在图1画

15、出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线(请用“1”标注)。(2)当一开始时，将混合物中谷氨酸脱羧酶的浓度增加50%或降低反应温度10 ，请在图l中分别画出理想条件下CO2浓度随时间变化的曲线(请用“2”标注酶浓度增加后的变化曲线，用“3”标注温度降低后的变化曲线)，并分别说明原因。(3)重金属离子能与谷氨酸脱羧酶按比例牢固结合，不可解离，迅速使酶失活。在反应物浓度过量的条件下。向反应混合物中加入一定量的重金属离子后，请在图2中画出酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线(请用“4”标注)，并说明其原因。_。【解析】 (1)随着产物的增加，反应底物因为被消耗而逐渐减少。(2)提高酶的浓度，酶催化反应速率相应提高，反应完成所需时间减少；温度降低，酶催化反应速率下降，但酶并不失活，反应完成所需时间增加。(3)一定量的重金属离子使一定量的酶失活，当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后，继续加入的酶开始表现酶活力，此时酶的催化反应速率与酶浓度变化的直线关系不变。【答案】 (1)见曲线1(评分依据：每分解1 mmol谷氨酸则产生1 mmol CO2，根据CO2浓度变化曲线，