高考生物一輪復(fù)習(xí)第四講《酶的研究與應(yīng)用》課件（新人教版選修1）

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歡迎進入生物課堂 選修一 高考成功方案第1步 高考成功方案第2步 高考成功方案第3步 第四講 一 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用1 果膠酶的作用果膠酶可以分解果膠 使變得更容易 果膠分解后 也使得果汁變得 2 探究果膠酶的最適溫度 pH在探究果膠酶的最適溫度 pH 的實驗中 1 自變量為 榨取果汁 澄清 溫度 pH 2 無關(guān)變量為等 3 可通過測定或觀察予以確認酶活性 4 探究溫度因素時應(yīng)如何操作 在混合蘋果泥和果膠酶之前 要 蘋果泥用量 反應(yīng)時間 果汁體積 果汁澄清度 將蘋果泥和果膠酶分 裝在不同的試管中同溫恒溫處理 3 探究果膠酶的用量 1 若隨著酶的用量增加 說明酶的用量不足 2 若增加酶的用量 說明酶的用量已經(jīng)足夠 二 探討加酶洗衣粉的洗劑效果1 加酶洗衣粉常用的酶制劑加酶洗衣粉常用的酶制劑有 和 其中應(yīng)用最廣泛 效果最明顯的是和 過濾到的果汁體積也增加 過濾到的果汁的體積不再改變 蛋白酶 堿性蛋白酶 堿性脂肪酶 淀粉酶 纖維素酶 脂肪酶 2 加酶洗衣粉的去污機理堿性蛋白酶能將血漬 奶漬等含有的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性的 脂肪酶 淀粉酶和纖維素酶分別把大分子脂肪 淀粉和纖維素水解為小分子物質(zhì) 3 不同種類的洗衣粉的洗滌效果酶具有 復(fù)合酶洗衣粉由于 與單一加酶洗衣粉相比 對各種污漬都有較好的洗滌效果 專一性 氨基酸或小分子肽 加入的酶制劑種類 較多 三 酵母細胞的固定化1 固定化酶的應(yīng)用實例 果糖生產(chǎn) 1 將果糖生產(chǎn)中所用的進行固定 可以連續(xù)使用該酶 降低了生產(chǎn)成本 提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率 2 固定化酶技術(shù)使用的反應(yīng)柱上的孔應(yīng)該滿足無法通過 能自由出入的條件 葡萄糖異構(gòu)酶 酶顆粒 反應(yīng)溶液 2 固定化細胞技術(shù) 1 概念 固定化酶和固定化細胞是利用物理或化學(xué)方法將酶或細胞的技術(shù) 2 方法 包括 化學(xué)結(jié)合法和 3 固定細胞多采用 固定在一定空間內(nèi) 包埋法 物理吸附法 包埋法 3 制備固定化酵母細胞的實驗操作步驟 配制0 05mol L 1的CaCl2溶液 配制 與混合 固定化酵母細胞 酵母細胞的活化 酵母細胞 海藻酸鈉溶液 海藻酸鈉溶液 做一題 例1 在果汁生產(chǎn)中用到果膠酶 某課題研究小組為了探究果膠酶的某些特性 進行了如下實驗 1 實驗方法 請將上圖中所示的操作進行排序 2 實驗結(jié)果 對照組與實驗組進行了相同時間的實驗 結(jié)果如下圖中曲線甲所示 圖中自變量是溫度 除此之外還可用 表示 A 酶的濃度B 蘋果泥的量C 水的加入量D pH 圖中的縱坐標還可用 來表示 實驗步驟中 在果膠酶和蘋果泥混合前 將二者分裝在不同試管中并進行恒溫的目的是 實驗小組改變了實驗條件后重復(fù)做實驗 得到曲線乙 蘋果汁的澄清度最高點對應(yīng)的橫坐標是同一位置的原因是 引起曲線乙下移的原因是 至少答出兩條 3 下表是某實驗小組的詳細實驗結(jié)果 根據(jù)上述結(jié)果 說明當溫度為 時果汁量最多 能不能確定該溫度就是果膠酶的最適溫度 如果不能 請設(shè)計出進一步探究果膠酶的最適溫度的實驗方案 解析 本題以探究果膠酶的某些特性的實驗為載體 綜合考查了影響酶活性的因素 探究溫度對酶活性的影響的實驗 1 實驗順序是 準備水果泥和配置果膠酶 水果泥和果膠酶分別水浴保溫 水果泥和果膠酶混合保溫 過濾果汁后用量筒計量 2 果膠酶的活性受溫度 pH等條件的影響 而與底物的量 酶的濃度和水的加入量沒有關(guān)系 每一種酶都有一個最適溫度和最適pH且該值恒定 衡量實驗 結(jié)果的指標有兩個 一個是蘋果汁的體積 另一個是蘋果汁的澄清度 為了保證實驗在相應(yīng)溫度下進行 必須使酶和底物分別保溫達到要求后再混合 在相同溫度條件下 pH 酶的濃度和底物濃度也會改變反應(yīng)速率 3 根據(jù)表中數(shù)據(jù)可看出 在40 時產(chǎn)生的果汁量最多 該溫度比較接近酶的最適溫度 但要將溫度確定得更加精確 以40 為中心 以更小的溫差 如0 5 設(shè)置自變量 答案 1 acdb 2 D 蘋果汁的體積 保證底物和酶在混合時的溫度是相同的 同一種酶的最適溫度是一定的 不會因酶的濃度 底物量的不同而改變pH 酶的濃度和蘋果泥的量等因素 3 40 不能應(yīng)再設(shè)置多套裝置 以40 為中心 以更小的溫差 如0 5 測量在更小的溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生的果汁量 產(chǎn)生果汁量最多的溫度更接近酶的最適溫度 鏈一串 1 探究影響果膠酶活性因素實驗的分析 1 實驗原則 遵循單一變量原則 對照原則 嚴格控制變量 盡量減少無關(guān)變量的影響 2 實驗原理 果膠酶活性受溫度 pH或酶抑制劑的影響 在最適溫度或pH時 其活性最高 果肉的出汁率 果汁的澄清度都與果膠酶的活性大小成正相關(guān) 2 三個實驗的變量分析 通一類 1 2012 海淀檢測 用果膠酶處理蘋果泥時 為了使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng) 應(yīng)采取的措施是 A 加大蘋果泥用量B 大幅度提高反應(yīng)溫度C 換成大型號容器D 用玻璃棒進行攪拌 解析 為了使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng) 應(yīng)采取的措施是增大酶和反應(yīng)物接觸面積 攪拌可以達到此目的 只換大號容器不一定加快反應(yīng) 大幅度提高溫度有可能會出現(xiàn)溫度過高而使酶活性降低的現(xiàn)象 如果反應(yīng)物夠多 增加反應(yīng)物不改變反應(yīng)速率 答案 D 2 右圖曲線表示的是溫度和果膠酶活性之間的關(guān)系 此曲線不能說明的是 A 在b點之前 果膠酶的活性和溫度呈正相關(guān) 之后 呈負相關(guān)B 當溫度到達b點對應(yīng)的溫度時 果膠酶的活性最高 酶的催化作用最大 C a點時 果膠酶的活性很低 但隨著溫度升高 果膠酶的活性可以升高D 酶活性在a點時比在c點時低 表明a點時酶的空間結(jié)構(gòu)破壞更嚴重 解析 從圖中可以看出 隨著溫度的上升 果膠酶的活性逐漸升高 達到b點時 果膠酶的活性最高 隨后 隨著溫度的繼續(xù)上升 酶的活性逐漸降低 當溫度超過最適溫度后 隨著溫度的升高酶逐漸變性失活 而a點是低溫條件 對酶的分子結(jié)構(gòu)無影響 答案 D 做一題 例2 2012 南京一模 加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉 請回答下列問題 1 由下圖推知 該實驗的目的是 50 時加酶洗衣粉中堿性蛋白酶的最適含量是 2 下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗滌效果的實驗記錄 請據(jù)表回答問題 該實驗設(shè)計體現(xiàn)了 原則 若實驗組1號洗凈所需時間接近7min 最可能的原因是 3 下列衣料不適宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗滌的有 棉織品 毛織品 腈綸織品 蠶絲織品 4 根據(jù)以上實驗結(jié)果 寫出兩項提高加酶洗衣粉洗滌效果的措施 解析 由題圖可知 實驗中存在兩個變量 溫度與堿性蛋白酶含量 即實驗探究的是溫度 堿性蛋白酶含量對去污力的影響 在50 時 洗衣粉的去污力在堿性蛋白酶含量為0 6 時達到最大 由表中數(shù)據(jù)可知 1 3號為實驗組 2 4號為對照組 1 2號與3 4號中只有是否加酶一個變量 該實驗過程體現(xiàn)了對照原則和單一變量原則 若實驗組1號加酶后洗凈時間接近7min 很可能的原因是酶已經(jīng)失活 蛋白酶可分解蛋白質(zhì) 故毛織品 蠶絲織品等以蛋 白質(zhì)為主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗滌 用溫水浸泡 提高酶的活性 延長浸泡時間 增加酶的催化時間 增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗滌效果 答案 1 探究溫度和堿性蛋白酶含量對去污力的影響0 6 2 對照 單一變量酶已失去活性 3 4 用溫水浸泡 延長浸泡時間 增加洗衣粉的用量等 寫出兩項合理答案即可 鏈一串 1 實驗變量的控制 2 影響洗滌效果的因素酶制劑的種類 污物的類型 水溫 水量 水質(zhì) 衣物的質(zhì)料 衣物的大小 洗衣粉的用量 浸泡時間 洗滌時間等 3 使用時的注意事項 1 溫度對酶制劑影響較大 溫度低 酶的活性受到抑制 不能充分發(fā)揮作用 溫度高 酶變性失活 溫度以40 60 為宜 2 酶制劑有極強的選擇性 應(yīng)根據(jù)不同的污垢選用不同的酶 3 加酶洗衣粉不宜長期儲存 一般儲存期為半年 超過一年酶的活性顯著下降 4 酶在強酸 強堿中活性降低以至失活 所以加酶洗衣粉不能與強酸 強堿同用 關(guān)鍵一點 1 探究加酶洗衣粉發(fā)揮作用的最適溫度 pH 實驗的自變量為一系列溫度 pH 看哪個溫度 pH范圍內(nèi)加酶洗衣粉效果最明顯 設(shè)置1 2個實驗組是不能探究出最適溫度 pH范圍的 2 在使用加酶洗衣粉時不但要考慮最佳洗滌效果的條件 如最適溫度 pH 還要考慮衣物的承受能力 如蛋白酶洗衣粉不能洗滌絲綢類衣物 也要考慮洗滌成本問題 因為污漬的成分比較復(fù)雜 一般選擇復(fù)合加酶洗衣粉 以減少用量 通一類 3 某同學(xué)進行 加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果比較 的課題研究 關(guān)于此課題的下列敘述錯誤的是 A 設(shè)計對照實驗 分別使用蛋白酶洗衣粉和復(fù)合酶洗衣粉B 洗衣粉用量 污漬種類和洗滌溫度等無關(guān)變量全部相同且適宜 C 可根據(jù)污漬完全洗凈所需時間的差異得出實驗結(jié)論D 應(yīng)設(shè)計一個既不用加酶洗衣粉洗滌也不用普通洗衣粉洗滌的對照 解析 本實驗的目的是比較加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果 自變量為洗衣粉的種類 即加酶洗衣粉和普通洗衣粉 而A選項給予的都是加酶洗衣粉 故錯誤 答案 A 4 2012 南通調(diào)研 右圖是圍繞加酶洗衣粉洗滌效果進行的研究結(jié)果 下列有關(guān)敘述 不正確的是 A 本研究的自變量有溫度和洗衣粉的種類B 本研究的因變量可能是污漬殘留量C 兩類洗衣粉的最佳使用溫度都為t1D 溫度超過t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活 解析 根據(jù)實驗的目的而人為改變的變量是自變量 隨著自變量的變化而變化的變量是因變量 若縱坐標表示污漬殘留量 則加酶洗衣粉的最適溫度為t1 普通洗衣粉的最適溫度為t2 溫度過高 酶的活性會降低甚至失活 答案 C 做一題 例3 在20世紀50年代 酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域 到了70年代又發(fā)明了固定化酶與固定化細胞技術(shù) 1 在實際生產(chǎn)中 固定化酶技術(shù)的優(yōu)點是 與固定化酶技術(shù)相比 固定化細胞技術(shù)固定的是 2 制備固定化酵母細胞 常用的包埋材料是 使用了如下圖所示方法 填出號碼及名稱 3 制作固定化酵母細胞時 充分混合均勻的酵母細胞溶液可在飽和 溶液中形成凝膠珠 部分同學(xué)實驗制得的凝膠珠不是圓形或橢圓形 其主要原因是 解析 將酶固定化后 能使酶在催化反應(yīng)之后并不進入產(chǎn)物溶液 可反復(fù)使用 將細胞固定化后 即可以將一種細胞內(nèi)的多種酶同時進行固定 海藻酸鈉不能參與化學(xué)反應(yīng) 在高溫時容易熔化 溫度降低時又可以形成多孔性固體顆粒 是包埋酵母菌的好材料 圖示 為共價鍵 化學(xué) 結(jié)合法 為吸附法 為包埋法 凝膠珠是用高溫下熔化的海藻酸鈉與酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的 若海藻酸鈉濃度過高或制凝膠珠時離液面太近 可能形成片狀或長條形而不是圓形的凝膠珠 答案 1 酶既能與反應(yīng)物接觸 又容易與反應(yīng)物分離 固定在載體上的酶能反復(fù)使用多酶系統(tǒng) 一系列 多種酶 2 海藻酸鈉 包埋法 3 CaCl2海藻酸鈉濃度過高 或針筒離液面過近 高度不夠 鏈一串 1 直接使用酶 固定化酶和固定化細胞催化的比較 2 固定化技術(shù)的比較 關(guān)鍵一點 海藻酸鈉膠體在CaCl2這種電解質(zhì)溶液的作用下 發(fā)生聚沉 形成凝膠珠 其作用機理是由于鹽離子的電荷與膠體微粒電荷相互吸引 形成更大的膠體顆粒 類似于人體紅細胞與抗凝集素之間的凝集反應(yīng) 通一類 5 下列說法不正確的是 A 固定化酶和固定化細胞的方法包括包埋法 化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法B 固定化酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法C 由于細胞個體大 而酶分子很小 因此細胞多采用物理吸附法固定D 反應(yīng)物是大分子物質(zhì)應(yīng)采用固定化酶 解析 在酶和細胞的固定化技術(shù)中 通常有包埋法 化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法 其中由于酶分子小 又多帶電荷 易從多孔性物質(zhì)中漏出 因此多使用化學(xué)結(jié)合法與物理吸附法 而細胞個體大 難以被多孔性物質(zhì)吸附或結(jié)合 因而多采用包埋法 答案 C 6 下列有關(guān)固定化酶和固定化細胞的說法正確的是 A 某種固定化酶的優(yōu)勢在于能催化一系列生化反應(yīng)B 固定化細胞技術(shù)一次只能固定一種酶C 固定化酶和固定化細胞的共同點是所固定的酶都可以反復(fù)使用D 固定化酶和固定化細胞都能反復(fù)使用 但酶的活性迅速下降 解析 某種固定化酶只能催化一種生化反應(yīng) 其優(yōu)勢是酶可以反復(fù)利用 固定化細胞技術(shù)一次能固定多種酶 固定化酶和固定化細胞都能反復(fù)使用 而且酶的活性不變 答案 C 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全