高考生物一轮复习 第30讲 酶的利用课件

第第30讲酶的利用讲酶的利用考点酶的利用考点酶的利用一、果汁中的果胶和果胶酶一、果汁中的果胶和果胶酶1.果胶及其特性果胶及其特性果胶是植物果胶是植物的主要成分，由的主要成分，由和和组成。果胶起着组成。果胶起着的作用，去掉的作用，去掉果胶植物组织将变得果胶植物组织将变得。果胶。果胶中，这中，这是鉴别果胶的一种简易的方法。是鉴别果胶的一种简易的方法。细胞壁细胞壁半乳糖醛酸半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲脂半乳糖醛酸甲脂粘合细胞粘合细胞松散松散不溶于乙醇不溶于乙醇2.果胶酶的组成及作用果胶酶的组成及作用通常所说的果胶酶包括通常所说的果胶酶包括和和酶，能酶，能使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸和使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸和，瓦解瓦解和胞间层。和胞间层。果胶酶果胶酶果胶甲酯果胶甲酯半乳糖醛酸甲脂半乳糖醛酸甲脂植物细胞壁植物细胞壁3.实验步骤实验步骤第一步第一步制匀浆制匀浆第二步第二步烧杯烧杯A烧杯烧杯B5 g匀浆匀浆5 g匀浆匀浆10 mL黑曲霉提取液黑曲霉提取液10 mL水水间歇搅拌间歇搅拌2030 min第三第三步步试管试管1试管试管2试管试管3试管试管4A烧杯混烧杯混合物合物4 mLA烧杯混合烧杯混合物物4 mLB烧杯烧杯混合混合物物4 mLB烧杯烧杯混合混合物物4 mL沸水浴沸水浴不加热不加热沸水浴沸水浴不加热不加热_第四第四步步加入加入95%酒精酒精4 mL沉淀物最少沉淀物最少_ _ _实验结论：实验结论：能分解果胶，水浴加热也有利于提能分解果胶，水浴加热也有利于提高高，也有利于提高出汁率也有利于提高出汁率和澄清度。和澄清度。上清液最澄清上清液最澄清澄清澄清较浑浊较浑浊浑浊浑浊沉淀物较少沉淀物较少沉淀物最多沉淀物最多沉淀物较多沉淀物较多果胶酶果胶酶果汁的澄清度果汁的澄清度水浴加热水浴加热二、二、淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测1.固定化酶固定化酶(1)固定化酶的含义：是指将固定化酶的含义：是指将的酶用物理或化学的的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为方法固定在某种介质上，使之成为而又有而又有的制剂的方法。的制剂的方法。(2)固定化的方法：吸附法、固定化的方法：吸附法、交联法和、交联法和等。等。(3)固定化酶的优点：固定化酶的优点：提高；提高；易分易分离；离；。水溶性水溶性不溶于水不溶于水酶活性酶活性共价偶联法共价偶联法包埋法包埋法稳定性稳定性可反复利用可反复利用2.淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测(1)淀粉的水解过程：淀粉的水解过程：(2)淀粉酶的固定化淀粉酶的固定化(如图如图)。5 mg 淀粉酶溶于淀粉酶溶于4 mL，加入，加入5 mg石英砂，搅拌石英砂，搅拌30 min。糊精糊精麦芽糖麦芽糖葡萄糖葡萄糖蒸馏水蒸馏水(3)将将装入含气门芯并用夹子封住的注射器中。装入含气门芯并用夹子封住的注射器中。用用40 mL蒸馏水用流速蒸馏水用流速1 mL/min来洗涤除去来洗涤除去。(4)使淀粉溶液以使淀粉溶液以0.3 mL/min的流速过柱，在流出的流速过柱，在流出5 mL后接收后接收0.5 mL流出液。加入流出液。加入12滴滴溶液，观察颜色变化。溶液，观察颜色变化。(5)实验预期结果：水解产物糊精遇碘呈实验预期结果：水解产物糊精遇碘呈。KII2石英砂石英砂未吸附的游未吸附的游离淀粉酶离淀粉酶红色红色1.(20164月浙江选考节选月浙江选考节选)请回答与请回答与“果汁中的果胶和果胶酶果汁中的果胶和果胶酶”实验有关的问题：实验有关的问题：(1)果胶是细胞壁的重要组成成分，其化学本质是果胶是细胞壁的重要组成成分，其化学本质是_(A.蛋白质蛋白质B.脂质脂质C.核酸核酸D.多糖多糖)。它在细胞壁形成过程中的。它在细胞壁形成过程中的主要作用是将相邻的细胞主要作用是将相邻的细胞_在一起。在一起。(2)制取果汁时，先用果胶酶将果胶分解成制取果汁时，先用果胶酶将果胶分解成_和半乳糖醛和半乳糖醛酸甲酯等物质，再用酸甲酯等物质，再用_酶处理，可得到比较澄清的果汁。酶处理，可得到比较澄清的果汁。用适量且浓度适宜的上述两种酶处理时，果汁的出汁率、澄清用适量且浓度适宜的上述两种酶处理时，果汁的出汁率、澄清度与酶的度与酶的_高低呈正相关。高低呈正相关。(3)由于果胶不溶于乙醇，故可用乙醇对果胶粗提物由于果胶不溶于乙醇，故可用乙醇对果胶粗提物(经酶处理经酶处理后的混合物后的混合物)进行进行_处理，从而得到干制品。处理，从而得到干制品。解析解析(1)果胶主要是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯缩聚而成果胶主要是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯缩聚而成的，属于多糖。果胶主要在相邻的植物细胞之间起粘合的作用。的，属于多糖。果胶主要在相邻的植物细胞之间起粘合的作用。(2)果胶酶和果胶甲酯酶可以将果胶分解成半乳糖醛酸和半乳糖果胶酶和果胶甲酯酶可以将果胶分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯，用适量且浓度适宜的上述两种酶处理果汁可以使果醛酸甲酯，用适量且浓度适宜的上述两种酶处理果汁可以使果汁澄清，果汁的出汁率、澄清度与酶的活性高低呈正相关。汁澄清，果汁的出汁率、澄清度与酶的活性高低呈正相关。(3)由于果胶不溶于乙醇，经酶处理后的混合物用乙醇进行沉淀由于果胶不溶于乙醇，经酶处理后的混合物用乙醇进行沉淀脱水处理，可获得干制品。脱水处理，可获得干制品。答案答案(1)D粘合粘合(2)半乳糖醛酸果胶甲酯活性半乳糖醛酸果胶甲酯活性(3)脱水脱水(沉淀沉淀)2.(201610月浙江选考节选月浙江选考节选)请回答脲酶固定化实验的有关问题：请回答脲酶固定化实验的有关问题：制备固定化酶时，用石英砂吸附脲酶，装柱。再用蒸馏水洗涤制备固定化酶时，用石英砂吸附脲酶，装柱。再用蒸馏水洗涤固定化酶柱，其作用是固定化酶柱，其作用是_。解析解析用石英砂吸附法固定化酶，装柱完成后，再用蒸馏水洗用石英砂吸附法固定化酶，装柱完成后，再用蒸馏水洗涤固定化酶柱，其作用是洗去未被吸附的酶，以免影响产物的涤固定化酶柱，其作用是洗去未被吸附的酶，以免影响产物的纯度。纯度。答案答案除去游离的脲酶除去游离的脲酶本题组对应选修一本题组对应选修一P33P35，果汁中的果胶和果胶，果汁中的果胶和果胶酶；选修一酶；选修一P38P40，淀粉酶的固定化及淀粉淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测水解作用的检测1.果胶是果胶是的主要成分，由半乳糖醛酸和半乳糖的主要成分，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成，醛酸甲酯组成，和和酶可以水解果胶。酶可以水解果胶。要使果汁澄清，需要要使果汁澄清，需要两种酶。鉴别果胶的一两种酶。鉴别果胶的一种简易方法是果胶种简易方法是果胶乙醇，如果果汁中含有比较多乙醇，如果果汁中含有比较多的果胶，加入的果胶，加入乙醇后会出现乙醇后会出现。实验表明，果汁制作时，使用实验表明，果汁制作时，使用和对果汁和对果汁有有利于提高出汁率和澄清度。利于提高出汁率和澄清度。植物细胞壁植物细胞壁果胶酶果胶酶果胶甲酯果胶甲酯同时使用同时使用不溶于不溶于95%絮状沉淀絮状沉淀果胶酶果胶酶加热加热2.固定化酶是将固定化酶是将的酶用的酶用或或的方法的方法在某种介质上，使之成为在某种介质上，使之成为而又而又的制剂。的制剂。3.固定化的方法有固定化的方法有、和和。教材中用。教材中用法将法将a淀粉酶固定淀粉酶固定在在上。上。4.淀粉以较慢的流速过柱，使淀粉以较慢的流速过柱，使充分接触，使充分接触，使反应反应，在流出液中加入淀粉指示剂，在流出液中加入淀粉指示剂(即即溶液溶液)，用，用稀释稀释1倍后再观察倍后再观察，若出，若出现现，则说明淀粉在，则说明淀粉在淀粉酶作用下被水解淀粉酶作用下被水解成成。KII2水溶性水溶性物理物理化学化学固定固定不溶于水不溶于水有酶活性有酶活性吸附法吸附法共价偶联法共价偶联法交联法交联法包埋法包埋法吸附法吸附法石英砂石英砂底物和酶底物和酶充分充分水水颜色颜色红色红色糊精糊精角度酶的利用角度酶的利用1.果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，常用于果汁的生产。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，常用于果汁的生产。(1)果胶酶用于果汁生产，是因为它能分解果胶，可解决果肉出果胶酶用于果汁生产，是因为它能分解果胶，可解决果肉出汁率低和汁率低和_等问题。等问题。(2)果胶由果胶由_和和_组成。组成。(3)若要检测苹果汁中是否还含有果胶，可取一定量的果汁与若要检测苹果汁中是否还含有果胶，可取一定量的果汁与_混合，若出现混合，若出现_现象，说明果胶还没有被完全现象，说明果胶还没有被完全分解。分解。(4)下图为某同学进行的澄清苹果汁生产实验，下列相关叙述正下图为某同学进行的澄清苹果汁生产实验，下列相关叙述正确的是确的是_。A.实验中所用的固定化果胶酶可由某些物质吸附，吸附后的酶实验中所用的固定化果胶酶可由某些物质吸附，吸附后的酶可永久使用可永久使用B.为防止杂菌污染，图示装置制作完毕后需瞬间高温灭菌为防止杂菌污染，图示装置制作完毕后需瞬间高温灭菌C.通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行D.固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前需重新装填反应柱固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前需重新装填反应柱(5)固定化酶技术是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某固定化酶技术是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使酶能与种介质上，使酶能与_接触，又能与接触，又能与_分离。分离。(6)在在“淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”这一实验这一实验中，中，淀粉酶固定在石英砂上，使用了下图中的淀粉酶固定在石英砂上，使用了下图中的_。解析解析果胶酶用于果汁生产可以提高果汁出汁率和澄清度。果果胶酶用于果汁生产可以提高果汁出汁率和澄清度。果胶由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯构成。果胶不溶于乙醇，当胶由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯构成。果胶不溶于乙醇，当果胶与乙醇混合时会出现浑浊。固定化果胶酶可以重复使用，果胶与乙醇混合时会出现浑浊。固定化果胶酶可以重复使用，但不能永久使用。图示装置是固定化酶柱不能瞬间高温灭菌，但不能永久使用。图示装置是固定化酶柱不能瞬间高温灭菌，否则酶失活后不能重复使用了。适当减少苹果汁流出的速率，否则酶失活后不能重复使用了。适当减少苹果汁流出的速率，可以保证反应充分进行。固定化酶可以做到既能与底物接触发可以保证反应充分进行。固定化酶可以做到既能与底物接触发生反应，又易与产物分离，提高产物纯度。生反应，又易与产物分离，提高产物纯度。淀粉酶固定在淀粉酶固定在石英砂上，使用了吸附法，图中石英砂上，使用了吸附法，图中表示吸附法。表示吸附法。答案答案(1)果汁浑浊果汁浑浊(2)半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯(3)乙醇浑浊乙醇浑浊(4)C(5)底物底物(反应物反应物)产物产物(6)2.某校生物兴趣小组为探究不同浓度果胶酶对澄清苹果汁出汁率某校生物兴趣小组为探究不同浓度果胶酶对澄清苹果汁出汁率的影响，进行了如下实验。的影响，进行了如下实验。实验步骤：实验步骤：制备苹果汁：将苹果洗净，切成小块，用榨汁机打碎成苹果制备苹果汁：将苹果洗净，切成小块，用榨汁机打碎成苹果汁匀浆。加热苹果汁到汁匀浆。加热苹果汁到100 ，再冷却至，再冷却至50 左右。左右。配制不同浓度的酶液：取配制不同浓度的酶液：取5支支10 mL的试管，依次编号为的试管，依次编号为26号。分别加入不同量的质量浓度为号。分别加入不同量的质量浓度为10 g/mL的果胶酶溶液，再的果胶酶溶液，再分别加入苹果酸定容至分别加入苹果酸定容至10 mL，获得质量浓度分别为，获得质量浓度分别为2 g/mL、4 g/mL、6 g/mL、8 g/mL、10 g/mL的果胶酶溶液备用。的果胶酶溶液备用。降解苹果汁降解苹果汁(如下图如下图)沉淀：向上述沉淀：向上述6只烧杯中添加明胶、活性炭等物质搅拌处理，只烧杯中添加明胶、活性炭等物质搅拌处理，充分混匀后静置，分别过滤。充分混匀后静置，分别过滤。记录并处理结果：用量筒测量澄清滤液记录并处理结果：用量筒测量澄清滤液(即苹果汁即苹果汁)的体积，记的体积，记入表格，并计算出汁率。入表格，并计算出汁率。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原因是果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原因是_。(2)步骤步骤中，苹果汁先加热到中，苹果汁先加热到100 的目的是的目的是_。(3)步骤步骤中，在中，在26号试管中加入号试管中加入10 g/mL果胶酶溶液的量分果胶酶溶液的量分别是别是_；步骤；步骤中，在中，在1号烧杯中加号烧杯中加入入1 mL_。(4)根据预期结果，请绘制出澄清苹果汁出汁率与果胶酶浓度之根据预期结果，请绘制出澄清苹果汁出汁率与果胶酶浓度之间大致的关系曲线，并在坐标轴上标出澄清苹果汁最高出汁率间大致的关系曲线，并在坐标轴上标出澄清苹果汁最高出汁率所需的果胶酶最佳浓度。所需的果胶酶最佳浓度。解析解析(1)由于果胶酶能分解果胶，瓦解细胞壁，所以在苹果泥由于果胶酶能分解果胶，瓦解细胞壁，所以在苹果泥中加入果胶酶，可以提高果汁的量和澄清度。中加入果胶酶，可以提高果汁的量和澄清度。(2)苹果汁先加热苹果汁先加热到到100 ，可使苹果中的酶失活，防止对实验结果产生干扰。，可使苹果中的酶失活，防止对实验结果产生干扰。(3)根据图中果胶酶溶液的浓度根据图中果胶酶溶液的浓度(10 g/mL)和各试管中配制成的和各试管中配制成的果胶酶溶液的浓度果胶酶溶液的浓度(2 g/mL、4 g/mL、6 g/mL、8 g/mL、10 g/mL)可知，加入果胶酶溶液的体积分别是可知，加入果胶酶溶液的体积分别是2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL。步骤。步骤中，在中，在1号烧杯中加入号烧杯中加入1 mL苹果苹果酸，作为对照。酸，作为对照。(4)出汁率曲线起点于纵轴某点，表明没有果胶出汁率曲线起点于纵轴某点，表明没有果胶酶时也有一定出汁率，在一定范围内随果胶酶浓度升高，出汁酶时也有一定出汁率，在一定范围内随果胶酶浓度升高，出汁率上升达饱和点后可稳定。率上升达饱和点后可稳定。答案答案(1)果胶酶能分解果胶，瓦解细胞壁果胶酶能分解果胶，瓦解细胞壁(2)使苹果中的酶使苹果中的酶失活，防止对实验结果产生干扰失活，防止对实验结果产生干扰(3)2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL苹果酸苹果酸(4)如图关注坐标含义、曲线变化趋如图关注坐标含义、曲线变化趋势、起点、最佳浓度。势、起点、最佳浓度。归纳小结归纳小结1.直接使用酶和固定化酶的优缺点比较直接使用酶和固定化酶的优缺点比较 直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶酶的种数酶的种数一种或几种一种或几种一种一种常用载体常用载体 高岭土、皂土、硅胶、凝胶高岭土、皂土、硅胶、凝胶制作方法制作方法 化学结合固定化、物理吸附固定化化学结合固定化、物理吸附固定化是否需要是否需要营养物质营养物质否否否否催化反应催化反应单一或多种单一或多种单一单一反应底物反应底物各种物质各种物质(大分子、小分子大分子、小分子)各种物质各种物质(大分子、小分子大分子、小分子)缺点缺点对环境条件非常敏感，易失活；对环境条件非常敏感，易失活；难回收，成本高，影响产品质量难回收，成本高，影响产品质量不利于催化一系列的酶促反应不利于催化一系列的酶促反应优点优点催化效率高、耗能低、低污染催化效率高、耗能低、低污染既能与反应物接触，又能与产物既能与反应物接触，又能与产物分离；分离；可以反复利用可以反复利用2.酶的固定化方法及适用对象酶的固定化方法及适用对象名称名称原理原理图示图示包埋法包埋法将微生物细胞均匀地包埋在不将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中溶于水的多孔性载体中化学结化学结合法合法利用共价键、离子键将酶分子利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合或细胞相互结合，或将其结合到载体上到载体上物理吸物理吸附法附法通过物理吸附作用，把酶固定通过物理吸附作用，把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃或离子交换树脂等载体上或离子交换树脂等载体上3.探究影响果胶酶活性因素实验的分析探究影响果胶酶活性因素实验的分析(1)实验原则：单一变量原则、对照性原则。严格控制变量，尽实验原则：单一变量原则、对照性原则。严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。量减少无关变量的影响。(2)实验原理：果胶酶活性受温度、实验原理：果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响，在或酶抑制剂的影响，在最适温度或最适温度或pH时，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度时，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。都与果胶酶的活性大小成正比。(3)设计实验：设计实验：探究最适温度时，探究最适温度时，pH为无关变量，最好是最适为无关变量，最好是最适pH；探究最；探究最适适pH时，温度为无关变量，最好是最适温度。时，温度为无关变量，最好是最适温度。探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH等适宜等适宜条件下测出来的，如果无关变量改变，最适用量也会发生变化。条件下测出来的，如果无关变量改变，最适用量也会发生变化。