2019高考生物一輪總復習 生物技術實踐 第3講 酶的研究與應用課件 新人教版選修1 .ppt

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選修一生物技術實踐 選考內容 第三講酶的研究與應用 1 果膠酶在果汁生產中的作用 1 果膠酶 組成 包括多聚半乳糖醛酸酶 果膠分解酶和 等 是分解果膠的 的總稱 作用a 分解果膠為可溶性的 瓦解 考點一酶的果汁生產和洗滌方面的應用 果膠酯酶 一類酶 半乳糖醛酸 植物細胞壁和胞間層 b 使渾濁的果汁變得 增加出汁量 2 酶的活性與影響酶活性的因素 酶的活性 指酶催化一定化學反應的能力 可用 來表示 影響酶活性的因素 溫度 pH和 等 3 探究溫度和pH對酶活性的影響 實驗原理a 果膠酶活性受溫度和pH的影響 處于最適溫度和最適pH時 活性 b 果肉的出汁率 果汁的澄清度與果膠酶活性大小呈 澄清 反應速度 酶的抑制劑 最高 正相關 實驗結果 溫度和pH在很大程度上對酶的 會產生影響 過高或過低都會影響酶活性 4 探究果膠酶用量的實驗設計 實驗原理在一定的條件下 隨著酶濃度的增加 果汁的體積 當酶的濃度達到一定值后 再增加酶的用量 果汁的體積 此值就是果膠酶的最適用量 空間結構 增加 不變 變量分析本實驗的自變量是 因變量可以用果肉的 或是 體現 實驗結果榨出的果汁量與果膠酶用量的關系 或反應速率與酶用量的關系 如圖坐標曲線 酶的用量 出汁率 果汁的澄清度 2 酶在洗滌等方面的應用 1 加酶洗衣粉 概念 指含有 的洗衣粉 影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素 溫度 酸堿度 及水質等 常用酶制劑的種類及洗滌原理和實例 酶制劑 表面活性劑 蛋白質 多肽 甘油 脂肪酸 淀粉 纖維 2 探究不同加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果 實驗原理 酶的催化作用具有 復合酶洗衣粉加入的酶制劑種類 與單一加酶洗衣粉相比 對各種污漬都有較好的洗滌效果 實驗變量a 自變量 種類 b 無關變量 其他條件相同且適宜 如溫度 pH等 專一性 較多 加酶洗衣粉 實驗步驟 實驗結論 復合酶洗衣粉的洗滌效果比單一加酶洗衣粉洗滌效果好 奶漬布 37 已消失 判斷下列說法的正誤 1 高溫易使酶失活 因此冷水洗滌去污效果應該比溫水好 2 洗衣粉中表面活性劑對堿性蛋白酶活性有一定的促進作用 3 在pH低于7 0的自來水中 堿性蛋白酶依然能起作用 4 洗衣粉中酶主要是通過快速分解溶在水里的污漬發(fā)揮作用 5 洗衣時 加少許白醋能增強加酶洗衣粉中酶的活性 6 口服多酶片中的胰蛋白酶可在小腸中發(fā)揮作用 7 用果膠酶澄清果汁時 溫度越低澄清速度越快 8 用含蛋白酶的洗衣粉去除油漬 效果比其他類型的加酶洗衣粉好 1 如何去掉植物細胞的細胞壁 提示 酶解法 用纖維素酶和果膠酶處理 2 為何不用加酶洗衣粉洗滌絲綢類衣物 提示 洗衣粉中的堿性蛋白酶會水解蛋白質類的絲綢 1 果膠酶與纖維素酶的比較 2 探究影響果膠酶活性的因素 1 實驗原則 對照原則 單一變量原則 嚴格控制變量 盡量減少無關變量的影響 2 實驗原理 果膠酶活性受溫度 pH和酶活性抑制劑的影響 在最適溫度和最適pH時 酶的活性最高 果肉的出汁率 果汁的澄清度都與果膠酶的活性大小成正比 3 實驗流程制備果泥 設置一系列具有梯度的pH或溫度 加入果膠酶反應一段時間 過濾果汁 4 分析 該實驗的自變量是溫度或pH 因變量是酶的活性 檢測因變量是通過測定果汁的體積或比較澄清度來實現的 5 無關變量 探究最適溫度時 pH為無關變量 最好是最適pH 探究最適pH時 溫度為無關變量 最好是最適溫度 探究果膠酶的最適用量時 最適用量是在溫度 pH等適宜條件下測出來的 如果無關變量改變 最適用量也會發(fā)生變化 3 探究果膠酶的用量 1 本實驗中要嚴格控制溫度 pH 反應時間和底物用量等無關變量對實驗的影響 2 實驗設計 探究果膠酶的最適用量時 最適用量是在溫度 pH等最適宜條件下測出來的 3 實驗分析 如果隨著酶濃度的增加 過濾得到的果汁體積也增加 說明酶量不足 當酶濃度增加到某個值后 再增加酶的用量 過濾得到的果汁體積不再改變 說明酶的用量已經足夠 這個值即為酶的最適用量 B 有關加酶洗衣粉的三點提醒 1 比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果的實驗中 實驗變量為洗滌劑 設計時應遵循單一變量原則 對照性原則 有效地控制其他變量 如水的用量 污物的量 實驗用布的質地大小 兩種洗衣粉的用量 攪拌及洗滌時間等 技巧點撥 A B C D 解析 依據加酶洗衣粉特點分析回答 2 探究加酶洗衣粉最適溫度的實驗中 根據實際生活中的情況 溫度梯度可進一步設置為20 25 30 35 40 45 50 55 若測出40 時洗滌效果較好 應設置更細的實驗組 如35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 直至測出具體的最適溫度 3 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雜 一般選擇復合加酶洗衣粉 以減少用量 1 2017 北京海濱期中 用果膠酶處理蘋果泥時 為了提高出汁率 可采取的措施是 A 加大蘋果泥用量B 大幅度提高反應溫度C 換成大型號容器D 用玻璃棒進行攪拌 解析 果膠酶能分解果膠 瓦解植物的細胞壁及胞間層 使榨取果汁更容易 用玻璃棒攪拌 可以使酶和底物之間接觸得更加充分 細胞壁被分解的速度更快 提高出汁率 故選D 變式訓練 D 1 固定化酶 1 應用原理 將酶固定在顆粒狀的 上 使酶既易催化 又易于 可以重復使用 2 應用實例 固定化酶反應柱 將酶固定在一種顆粒狀載體上 再將這些 裝到反應柱內 柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板 無法通過小孔 而 卻能自由出入 考點二固定化酶與固定化細胞技術 載體 回收 果糖 酶顆粒 酶顆粒 反應溶液 2 固定化細胞技術 1 概念 是利用 或 的方法將酶或細胞固定在一定空間內的技術 2 常用方法 連線 物理 化學 3 制備固定化酵母細胞過程及酒精發(fā)酵 酵母細胞的活化 向干酵母中加 使其 配制CaCl2溶液 無水CaCl2加定量蒸餾水 配制海藻酸鈉溶液 在加熱時不斷攪拌 小火或間斷加熱 海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合 至室溫后 再加入已活化的酵母細胞 充分攪拌使其混合均勻 然后轉移至注射器中 蒸餾水 活化 冷卻 固定化酵母細胞 以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的 中 形成凝膠珠 使其在CaCl2溶液中浸泡 左右 沖洗 凝膠珠用蒸餾水沖洗2 3次 除去表面的 發(fā)酵 將150mL質量分數為 溶液轉移至200mL的錐形瓶中 加入固定好的酵母細胞 25 下發(fā)酵24h 發(fā)現有 產生 有 味散出 CaCl2溶液 30min CaCl2溶液 10 的葡萄糖 氣泡 酒 判斷下列說法的正誤 1 固定化酶的主要目的是實現酶的重復利用 2 溶解氧交換受阻是固定化酶應用的重要限制因素 3 固定化細胞用于生產能分泌到細胞外的產物 4 凝膠與被包埋細胞之間不是通過共價鍵結合 5 可用包埋法制備固定化酵母細胞 6 反應產物對固定化酶的活性沒有影響 7 固定化細胞可以催化各種反應底物的一系列反應 8 固定化細胞技術在多步連續(xù)催化反應方面優(yōu)勢明顯 9 CaCl2溶液的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠 某一實驗小組的同學 通過制備固定化酵母細胞進行葡萄糖溶液發(fā)酵實驗 實驗裝置如右圖 請分析 1 圖中a b c分別是什么 2 從上端漏斗中加入反應液的濃度不能過高的原因是什么 3 要想得到較多的酒精 加入反應液后應 活塞1和活塞2 4 圖中的長導管有什么用途 提示 1 a是固定化酵母細胞 b是反應柱 c是篩板 2 葡萄糖溶液的濃度過高會使酵母細胞失水過多而死亡 4 釋放CO2 防止空氣中的雜菌進入反應柱 關閉 1 固定化酶和固定化細胞技術 1 將酶或細胞固定化的方法 包埋法 將酶或細胞包埋在不溶于水的多孔性載體中 化學結合法 將酶分子或細胞相互結合 或將其結合到載體上 物理吸附法 將酶分子吸附在載體的表面上 一般來說 酶更適合采用化學結合和物理吸附法固定化 而細胞多采用包埋法固定化 這是因為個大的細胞難以被吸附或結合 而個小的酶容易從包埋材料中漏出 2 固定化細胞常用的載體材料常用的載體有明膠 瓊脂糖 海藻酸鈉 醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等 2 直接使用酶 固定化酶 固定化細胞的比較 高考警示 固定化實驗中的易錯點總結 1 海藻酸鈉溶液的濃度對包埋酵母細胞數量的影響 海藻酸鈉溶液濃度過高 將很難形成凝膠珠 濃度過低 形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數量少 2 海藻酸鈉溶液配制注意事項 海藻酸鈉溶化時要用小火或間斷加熱 避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊 將溶化后的海藻酸鈉先冷卻至室溫 再與酵母細胞混合 避免高溫殺死酵母細胞 固定化酵母細胞時 應將海藻酸鈉酵母細胞的混合液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液中 而不是注射 以免影響凝膠珠的形成 A 解析 酶解法可利用酶的專一性去除微生物的細胞壁 再通過吸水漲破法使細胞內的物質釋放出來 然后提取其中的胞內酶 A項正確 透析和電泳可用于酶的分離和純化 但酸解會導致酶結構的破壞 B項錯誤 棉織物的主要成分是纖維素 用添加了纖維素酶的洗衣粉進行洗滌會使棉織物蓬松 有利于污物的洗滌 纖維素酶還能除掉棉織物表面的浮毛 平整棉織物表面 使洗滌后的棉織物柔軟 蓬松 花紋清晰 色澤更加鮮艷 穿著更加舒適 C項錯誤 多酶片中的胃蛋白酶應位于片劑的外層 而片劑的核心層是在小腸中發(fā)揮作用的胰蛋白酶等消化酶 D項錯誤 1 在實際生產中 固定化酶技術的優(yōu)點是 與固定化酶技術相比 固定化細胞固定的是 變式訓練 酶既能與反應物接觸 又容易 與產物分離 固定在載體上的酶能反復利用 多酶系統(tǒng) 或一系列酶 多種酶 2 制備固定化酵母細胞 常用的包埋材料是 使用了下圖中方法 填出號碼與名稱 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 部分同學實驗制得的凝膠珠不是圓形或橢圓形 其主要原因是 海藻酸鈉 包埋法 CaCl2 海藻酸鈉溶液濃度過高 或針筒口離液面過近 高度不夠 解析 將酶固定化后 可使酶在催化反應之后不隨產物流走 可以反復利用 將細胞固定化后 可以將一種細胞內的多種酶同時進行固定 海藻酸鈉一般不能參與化學反應 同時 在高溫下容易溶化 溫度降低時又形成多孔性固體顆粒 是包埋酵母菌的好材料 圖 為化學結合法 圖 為吸附法 圖 為包埋法 凝膠珠是高溫下溶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 課末總結 思維導圖 探究高考 明確考向 C 解析 單寧酶和雜蛋白都是大分子 不能用透析法進行分離 可用凝膠色譜法進行分離 A項錯誤 化學結合法可能影響酶的活性部位進而影響反應效果 而吸附法不影響酶的分子結構 B項錯誤 影響酶活性的因素有溫度 pH和重金屬離子等 C項正確 固定化單寧酶不會降解茶飲料中的有益成分取決于酶的專一性 D項錯誤 A 解析 將適量干酵母與蒸餾水混合并攪拌成糊狀 可以活化酵母 A項正確 配制海藻酸鈉溶液時需用小火間斷加熱 配制CaCl2溶液時不需加熱 B項錯誤 凝膠珠成形后應在CaCl2溶液中浸泡30分鐘左右 以便形成穩(wěn)定的結構 C項錯誤 海藻酸鈉溶液濃度過低時固定的酵母細胞數目少 凝膠珠呈白色 過高時凝膠珠易呈蝌蚪狀 D項錯誤 1 實驗中的海藻酸鈉作用是 CaCl2的作用是 2 為洗去凝膠球上殘余的CaCl2和其他污染物 并保持綠球藻活性 宜采用 洗滌 圖1中1 0 海藻酸鈉組培養(yǎng)24h后 移去凝膠球 溶液呈綠色 原因是 包埋綠球藻 包埋劑 與海藻酸鈉反應形成凝膠球 凝固劑 培養(yǎng)液 生理鹽水 海藻酸鈉濃度過低 凝膠球孔 徑過大 3 為探索固定化藻對含Zn2 污水的凈化作用 應選用濃度為 海藻酸鈉制備凝膠球 4 圖2中空白凝膠球組Zn2 濃度下降的原因是 結合圖1和圖2分析 固定化藻的實驗組24 48h間Zn2 濃度下降速度較快的主要原因是 72 96h間Zn2 濃度下降速度較慢的原因有 2 0 凝膠吸附Zn2 綠球藻生長 增殖 速度快 綠球藻生長 增殖 速度減慢 溶液中Zn2 濃度較低 圖1中1 0 海藻酸鈉組培養(yǎng)24h后 移去凝膠球 溶液呈綠色的原因是海藻酸鈉濃度過低 3 從圖1看 當海藻酸鈉濃度為2 0 時 綠球藻數量比其他濃度時多 所以要探索固定化藻對含Zn2 污水的凈化作用 宜選用濃度為2 0 的海藻酸鈉制備凝膠球 4 從圖2中看 隨著培養(yǎng)時間的延長 空白凝膠球組的Zn2 濃度也下降 原因是凝膠可以吸附Zn2 從圖1可以看出 24 48h間綠球藻增殖速度快 從而使得固定化藻實驗組在24 48h間Zn2 濃度下降速度較快 72 96h間綠球藻增殖速度減慢 再加上培養(yǎng)液中Zn2 濃度較低 故72 96h間Zn2 濃度下降速度較慢 乳糖 凝固劑 選擇培養(yǎng)基 2 培養(yǎng)微生物L前 宜采用 方法對接種環(huán)進行滅菌 3 純化后的乳糖酶可用電泳法檢測其分子量大小 在相同條件下 帶電荷相同的蛋白質電泳速度越快 說明其分子量越 4 乳糖酶宜采用化學結合法 共價鍵結合法 進行固定化 可通過檢測固定化乳糖酶的 確定其應用價值 除化學結合法外 酶的固定化方法還包括 離子吸附法及交聯(lián)法等 灼燒 小 酶 活性 或 酶 活力 包埋法 物理吸附法 注 兩空可顛倒 解析 1 已知乳糖酶能夠催化乳糖水解為葡萄糖和半乳糖 篩選產乳糖酶的微生物L時 宜用乳糖作為培養(yǎng)基中的唯一碳源 培養(yǎng)基中瓊脂的作用是凝固劑 從功能上講 這種培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基 2 為了避免雜菌污染 在培養(yǎng)微生物前 對接種環(huán)等接種工具應采用灼燒滅菌 3 用電泳法純化乳糖酶時 若在相同條件下分離帶電荷相同的蛋白質 則其分子量越小 電泳速度越快 4 固定化酶的應用價值與酶的活性 或活力 有關 因此用化學結合法固定化乳糖酶時 可通過檢測固定化乳糖酶的活性 或活力 來確定其應用價值 酶的固定化方法包括化學結合法 包埋法 物理吸附法 離子吸附法及交聯(lián)法等