选修1-专题3课件

一、果胶酶在果汁中的作用

二、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果三、酵母细胞的固定化

2．酶活力的测定酶的活力通常以单位时间内底物的消耗量或者在单位时间内产物的生成量来表示。例如，通过测定单位时间内麦芽糖的生成量来检测淀粉酶的活力。由于麦芽糖与3,5­二硝基水杨酸试剂反应，能生成黄褐色产物，因此，利用分光光度法进行比色，可以测出麦芽糖的生成量。另外，还可以通过测定单位时间内淀粉的消耗量来检测淀粉酶的活力。3．果胶酶及果胶酶在食品加工中的应用(1)①果胶酶果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。②果胶酶与纤维素酶的比较[知识拓展]果胶酶和纤维素酶都是复合酶，并不特指某一种酶，而是一类酶的总称。(2)果胶酶在食品加工中的应用纤维素和果胶是组成水果的重要物质，这两种物质的存在使制作果汁时存在两个问题：一是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏度高、容易发生沉淀。①在植物未成熟的果实中，果胶质含量较多，果肉细胞结合得很紧密，因而果实较硬。在果实的成熟过程中，果实细胞不断生成果胶酶(pectinase)。果胶酶能把果胶质分解成小分子有机酸，使果肉细胞相互分离，因而果实由硬变软。②果胶酶作用的最适温度为45℃～50℃，最适pH范围为3.0～6.0。Fe3＋、Ca2＋、Zn2＋等金属离子对酶有抑制作用。在适宜条件下，果胶酶能使果汁中的不溶性果胶溶解，可溶性果胶的黏度下降，使果汁易于澄清和过滤。这不仅能使果汁易于压榨，而且还能提高出汁率。③果胶酶广泛存在于植物果实和微生物中。工业上常采用曲霉、青霉等微生物发酵来生产果胶酶。除了果胶酶外，淀粉酶、蛋白酶等也可以采用微生物培养法来大量生产，用于食品加工，为人类服务。1．下图中横轴均表示酶的反应条件，纵轴为酶的反应速度，能正确反映温度和pH与酶反应速度关系的是()A．甲和乙B．乙和丙C．甲和丙D．都是甲解析：酶活性受温度和pH的影响，在一定温度或pH内，随温度或pH升高而升高；当超过某一温度或pH后，随温度或pH升高而降低，即酶活性随温度或pH的变化为倒钟型。答案：D2．“多酶片”是一种可以治疗消化不良的药片，它含有胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶和胃蛋白酶等，它是由特殊工艺制成的双层片。请根据人的消化系统对食物消化的特点及酶的作用条件进行分析：(1)多酶片是________酶制剂，它是利用酶的________的原理。(2)多酶片的外层含有________，内层含有_____________。(3)多酶片制成双层片的原因是：__________________。答案：(1)固体高效性(2)胃蛋白酶胰脂肪酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶(3)胃蛋白酶在酸性环境中活性最大，而胰蛋白酶等只有在偏碱性环境中才有活性，且经过酸性环境时就可能导致失活；根据人体的消化系统结构特点，多酶片先进入胃(酸性环境)，然后才进入小肠(偏碱性环境)有关酶的实验设计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)衡量实验结果的指标①在相同时间内，滤出苹果汁的体积多少。②观察苹果汁的澄清度。3．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：①自变量：加酶洗衣粉。②无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。(3)实验步骤：[知识拓展]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。3．下面三幅图是研究人员对黑曲霉A1果胶酶性质的研究结果，据图分析温度、pH和Ca2＋浓度等与酶活力的关系。

(1)酶的最适温度是多少？_______________________________。(2)酶的最适pH是多少？________________________。(3)Ca2＋浓度变化对酶活力有何影响？________。解析：本题考查影响果胶酶作用的最佳条件；解答(1)(2)(3)题应根据曲线分析。答案：(1)A1果胶酶的最适温度约为45℃。(2)A1果胶酶的最适pH约为3.5。(3)Ca2＋浓度为1mmol/L时酶相对活力为100%，在1～10mmol/L时酶相对活力逐渐下降至80%，即Ca2＋对A1果胶酶活力有抑制作用。固定化酶与固定化细胞1．固定化酶(1)固定化酶催化的优点：可以使反应过程管道化、自动化，产物易从反应液中回收；酶的稳定性有所改进；酶的使用效率提高。(2)固定化酶技术：吸附法、共价耦联法、交联法、包埋法。(3)应用：高果糖浆的生产。2．固定化细胞技术(1)优点：制备容易、酶的活性高且稳定。(2)固定化技术：物理吸附法和包埋法。(3)应用：如固定化酵母细胞发酵、固定化乳糖酶制备乳糖等。3．固定化酶和固定化细胞常用的材料固定化酶常用纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体，而固定化细胞常用琼脂、海藻酸钠(钙)、角叉菜聚糖、明胶和聚丙烯酰胺凝胶等。4．酵母细胞的活化是指()A．让酵母细胞恢复运动状态B．让酵母细胞在缺水状态下更容易休眠C．让酵母细胞内酶活性加倍D．让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态解析：缺水状态下，酵母细胞处于休眠状态，在固定化之前，应先让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态，即活化。答案：D酵母细胞固定化(2009年高考江苏生物)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机磷农药，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】

A项中，固定化细胞技术由于保留了细胞内原有的多酶系统故连续催化反应的优势非常明显；B项中，不需溶解氧；C项中，不需各种营养条件；D项中，糖类的作用不只是作为反应底物，还能维持酵母细胞的渗透压，防止酵母细胞过多地吸水或失水。【答案】

A探究影响酶活性的因素

我国水果生产发展迅速，由于收获的季节性强，易造成积压，腐烂变质，为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以加工制作果汁、果酒、果醋等。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：探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

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】

酶的作用条件温和，需要适宜的温度才能发挥其作用，因此增强洗涤效果除了添加酶外还要控制好适宜的水温，水温达到80℃时酶会失活。酶具有专一性，血渍主要成分为蛋白质，洗涤时洗衣粉中需要添加蛋白酶；油渍主要成分为脂肪，洗涤时洗衣粉中需要添加脂肪酶。固定化酶需要把酶固定在一定的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，本题中未运用固定化酶技术。【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，也不重复利用1．(2011年江苏淮安模拟)目前，酶已经大规模地应用于各个领域，下列属于酶应用中面临的实际问题是()A．酶对有机溶剂不敏感，但对高温、强酸、强碱非常敏感B．加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境C．固定化酶可以反复利用，但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性D．酶的催化功能很强，但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用解析：酶对有机溶剂非常敏感，容易失活；加酶洗衣粉可使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，减少对环境的污染；酶催化过程中不需要任何营养供给。答案：C3．(2011年淮安调研)下列属于固定化酶在利用时特点的是()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：本题强调固定化酶在“利用时”的特点，固定化酶有利于酶与产物分离。答案：A4．细胞固定化技术与酶固定化技术相比，所具备的特点是()A．成本更低、操作更容易、不能连续性生产B．成本更高、操作更难、不能连续性生产C．成本更低、操作更容易、能连续性生产D．成本更低、操作更难、能连续性生产解析：固定化细胞操作更容易，对酶活性影响更小，且能更新，容易回收，可连续性生产，成本自然更低。答案：C(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：由A图看出该加酶洗衣粉在45℃时催化效率最高。高温条件下酶的结构会发生不可逆的破坏，即使再回到最适温度，酶的活性