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选修一生物技术实践,选考内容,第三讲酶的研究与应用,1果胶酶在果汁生产中的作用(1)果胶酶组成：包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和_等，是分解果胶的_的总称。作用a分解果胶为可溶性的_，瓦解_。,考点一酶的果汁生产和洗涤方面的应用,果胶酯酶,一类酶,半乳糖醛酸,植物细胞壁和胞间层,b使浑浊的果汁变得_，增加出汁量。(2)酶的活性与影响酶活性的因素酶的活性：指酶催化一定化学反应的能力，可用_来表示。影响酶活性的因素：温度、pH和_等。(3)探究温度和pH对酶活性的影响实验原理a果胶酶活性受温度和pH的影响，处于最适温度和最适pH时，活性_。b果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小呈_。,澄清,反应速度,酶的抑制剂,最高,正相关,实验结果：温度和pH在很大程度上对酶的_会产生影响，过高或过低都会影响酶活性。(4)探究果胶酶用量的实验设计实验原理在一定的条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积_；当酶的浓度达到一定值后，再增加酶的用量，果汁的体积_，此值就是果胶酶的最适用量。,空间结构,增加,不变,变量分析本实验的自变量是_，因变量可以用果肉的_或是_体现。实验结果榨出的果汁量与果胶酶用量的关系(或反应速率与酶用量的关系)如图坐标曲线。,酶的用量,出汁率,果汁的澄清度,2酶在洗涤等方面的应用(1)加酶洗衣粉概念：指含有_的洗衣粉。影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素：温度、酸碱度、_及水质等。常用酶制剂的种类及洗涤原理和实例,酶制剂,表面活性剂,蛋白质,多肽,甘油,脂肪酸,淀粉,纤维,(2)探究不同加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果实验原理：酶的催化作用具有_，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类_，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。实验变量a自变量：_种类。b无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。,专一性,较多,加酶洗衣粉,实验步骤实验结论：复合酶洗衣粉的洗涤效果比单一加酶洗衣粉洗涤效果好。,奶渍布,37,已消失,判断下列说法的正误。(1)高温易使酶失活，因此冷水洗涤去污效果应该比温水好。()(2)洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进作用。()(3)在pH低于7.0的自来水中，碱性蛋白酶依然能起作用。()(4)洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用。()(5)洗衣时，加少许白醋能增强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肠中发挥作用。()(7)用果胶酶澄清果汁时，温度越低澄清速度越快。()(8)用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型的加酶洗衣粉好(),1如何去掉植物细胞的细胞壁？提示酶解法，用纤维素酶和果胶酶处理。2为何不用加酶洗衣粉洗涤丝绸类衣物？提示洗衣粉中的碱性蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。,1果胶酶与纤维素酶的比较,2.探究影响果胶酶活性的因素(1)实验原则：对照原则、单一变量原则，严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。(2)实验原理：果胶酶活性受温度、pH和酶活性抑制剂的影响。在最适温度和最适pH时，酶的活性最高，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。,(3)实验流程制备果泥设置一系列具有梯度的pH或温度加入果胶酶反应一段时间过滤果汁(4)分析：该实验的自变量是温度或pH，因变量是酶的活性，检测因变量是通过测定果汁的体积或比较澄清度来实现的。,(5)无关变量探究最适温度时，pH为无关变量，最好是最适pH；探究最适pH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、pH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。3探究果胶酶的用量(1)本实验中要严格控制温度、pH、反应时间和底物用量等无关变量对实验的影响。,(2)实验设计：探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH等最适宜条件下测出来的。(3)实验分析如果随着酶浓度的增加，过滤得到的果汁体积也增加，说明酶量不足。当酶浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值即为酶的最适用量。,B,有关加酶洗衣粉的三点提醒(1)比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中，实验变量为洗涤剂，设计时应遵循单一变量原则、对照性原则，有效地控制其他变量，如水的用量、污物的量、实验用布的质地大小、两种洗衣粉的用量、搅拌及洗涤时间等。,技巧点拨,ABCD解析依据加酶洗衣粉特点分析回答。,(2)探究加酶洗衣粉最适温度的实验中，根据实际生活中的情况，温度梯度可进一步设置为20、25、30、35、40、45、50、55，若测出40时洗涤效果较好，应设置更细的实验组，如35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45，直至测出具体的最适温度。(3)在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果的条件，如最适温度、pH，还要考虑衣物的承受能力，如蛋白酶洗衣粉不能洗涤丝绸类衣物；也要考虑洗涤成本问题；因为污渍的成分比较复杂，一般选择复合加酶洗衣粉，以减少用量。,1(2017北京海滨期中)用果胶酶处理苹果泥时，为了提高出汁率，可采取的措施是()A加大苹果泥用量B大幅度提高反应温度C换成大型号容器D用玻璃棒进行搅拌解析果胶酶能分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易。用玻璃棒搅拌，可以使酶和底物之间接触得更加充分，细胞壁被分解的速度更快，提高出汁率。故选D。,变式训练,D,1固定化酶(1)应用原理：将酶固定在颗粒状的_上，使酶既易催化，又易于_，可以重复使用。(2)应用实例固定化酶反应柱：将酶固定在一种颗粒状载体上，再将这些_装到反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板，_无法通过小孔，而_却能自由出入。,考点二固定化酶与固定化细胞技术,载体,回收,果糖,酶颗粒,酶颗粒,反应溶液,2固定化细胞技术(1)概念：是利用_或_的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。(2)常用方法(连线),物理,化学,(3)制备固定化酵母细胞过程及酒精发酵酵母细胞的活化：向干酵母中加_，使其_。配制CaCl2溶液：无水CaCl2加定量蒸馏水。配制海藻酸钠溶液：在加热时不断搅拌，小火或间断加热。海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：_至室温后，再加入已活化的酵母细胞，充分搅拌使其混合均匀，然后转移至注射器中。,蒸馏水,活化,冷却,固定化酵母细胞：以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的_中，形成凝胶珠，使其在CaCl2溶液中浸泡_左右。冲洗：凝胶珠用蒸馏水冲洗23次，除去表面的_。发酵：将150mL质量分数为_溶液转移至200mL的锥形瓶中，加入固定好的酵母细胞，25下发酵24h，发现有_产生，有_味散出。,CaCl2溶液,30min,CaCl2溶液,10%的葡萄糖,气泡,酒,判断下列说法的正误。(1)固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用。()(2)溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素。()(3)固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物。()(4)凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合。(),(5)可用包埋法制备固定化酵母细胞。()(6)反应产物对固定化酶的活性没有影响。()(7)固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应。()(8)固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显()(9)CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠(),某一实验小组的同学，通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验装置如右图，请分析：,(1)图中a、b、c分别是什么？(2)从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是什么？(3)要想得到较多的酒精，加入反应液后应_活塞1和活塞2。(4)图中的长导管有什么用途？提示(1)a是固定化酵母细胞，b是反应柱，c是筛板。(2)葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞失水过多而死亡。(4)释放CO2，防止空气中的杂菌进入反应柱。,关闭,1固定化酶和固定化细胞技术(1)将酶或细胞固定化的方法包埋法：将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中。化学结合法：将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上。物理吸附法：将酶分子吸附在载体的表面上。一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。,(2)固定化细胞常用的载体材料常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。2直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较,高考警示固定化实验中的易错点总结(1)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠。浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。(2)海藻酸钠溶液配制注意事项海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊。将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞。固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。,A,解析酶解法可利用酶的专一性去除微生物的细胞壁，再通过吸水涨破法使细胞内的物质释放出来，然后提取其中的胞内酶，A项正确；透析和电泳可用于酶的分离和纯化，但酸解会导致酶结构的破坏，B项错误；棉织物的主要成分是纤维素，用添加了纤维素酶的洗衣粉进行洗涤会使棉织物蓬松，有利于污物的洗涤，纤维素酶还能除掉棉织物表面的浮毛，平整棉织物表面，使洗涤后的棉织物柔软、蓬松，花纹清晰，色泽更加鲜艳，穿着更加舒适，C项错误；多酶片中的胃蛋白酶应位于片剂的外层，而片剂的核心层是在小肠中发挥作用的胰蛋白酶等消化酶，D项错误。,(1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是_。与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是_。,变式训练,酶既能与反应物接触，又容易,与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用,多酶系统(或一系列酶、多种酶),(2)制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是_，使用了下图中方法_(填出号码与名称)。(3)制作固定化酵母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和_溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是_。,海藻酸钠,包埋法,CaCl2,海藻酸钠溶液浓度过高(或针筒口离液面过近，高度不够),解析将酶固定化后，可使酶在催化反应之后不随产物流走，可以反复利用；将细胞固定化后，可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定。海藻酸钠一般不能参与化学反应，同时，在高温下容易溶化，温度降低时又形成多孔性固体颗粒，是包埋酵母菌的好材料。图为化学结合法，图为吸附法，图为包埋法。凝胶珠是高温下溶化的海藻酸钠与酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸钠浓度过高或制凝胶珠时离液面太近，可能形成片状或长条形，而不是圆形的凝胶珠。,课末总结,思维导图,探究高考明确考向,C,解析单宁酶和杂蛋白都是大分子，不能用透析法进行分离，可用凝胶色谱法进行分离，A项错误；化学结合法可能影响酶的活性部位进而影响反应效果，而吸附法不影响酶的分子结构，B项错误；影响酶活性的因素有温度、pH和重金属离子等，C项正确；固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分取决于酶的专一性，D项错误。,A,解析将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状，可以活化酵母，A项正确；配制海藻酸钠溶液时需用小火间断加热，配制CaCl2溶液时不需加热，B项错误；凝胶珠成形后应在CaCl2溶液中浸泡30分钟左右，以便形成稳定的结构，C项错误；海藻酸钠溶液浓度过低时固定的酵母细胞数目少，凝胶珠呈白色，过高时凝胶珠易呈蝌蚪状，D项错误。,(1)实验中的海藻酸钠作用是_，CaCl2的作用是_。(2)为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻活性，宜采用_洗涤。图1中1.0%海藻酸钠组培养24h后，移去凝胶球，溶液呈绿色，原因是_。,包埋绿球藻(包埋剂),与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂),培养液(生理盐水),海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔,径过大),(3)为探索固定化藻对含Zn2污水的净化作用，应选用浓度为_海藻酸钠制备凝胶球。(4)图2中空白凝胶球组Zn2浓度下降的原因是_。结合图1和图2分析，固定化藻的实验组2448h间Zn2浓度下降速度较快的主要原因是_；7296h间Zn2浓度下降速度较慢的原因有_。,2.0%,凝胶吸附Zn2,绿球藻生长(增殖)速度快,绿球藻生长(增殖)速度减慢，溶液中Zn2浓度较低,图1中1.0%海藻酸钠组培养24h后，移去凝胶球，溶液呈绿色的原因是海藻酸钠浓度过低。(3)从图1看：当海藻酸钠浓度为2.0%时，绿球藻数量比其他浓度时多，所以要探索固定化藻对含Zn2污水的净化作用，宜选用浓度为2.0%的海藻酸钠制备凝胶球。(4)从图2中看，随着培养时间的延长，空白凝胶球组的Zn2浓度也下降，原因是凝胶可以吸附Zn2；从图1可以看出，2448h间绿球藻增殖速度快，从而使得固定化藻实验组在2448h间Zn2浓度下降速度较快；7296h间绿球藻增殖速度减慢，再加上培养液中Zn2浓度较低，故7296h间Zn2浓度下降速度较慢。,乳糖,凝固剂,选择培养基,(2)培养微生物L前，宜采用_方法对接种环进行灭菌。(3)纯化后的乳糖酶可用电泳法检测其分子量大小。在相同条件下，带电荷相同的蛋白质电泳速度越快，说明其分子量越_。(4)乳糖酶宜采用化学结合法(共价键结合法)进行固定化，可通过检测固定化乳糖酶的_确定其应用价值。除化学结合法外，酶的固定化方法还包括_、_、离子吸附法及交联法等。,灼烧,小,(酶)活性或(酶)活力,包埋法,物理吸附法(注：两空可颠倒),解析(1)已知乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，筛选产乳糖酶的微生物L时，宜用乳糖作为培养基中的唯一碳源，培养基中琼脂的作用是凝固剂，从功能上讲，这种培养基属于选择培养基。(2)为了避免杂菌污染，在培养微生物前，对接种环等接种工具应采用灼烧灭菌。(3)用电泳法纯化乳糖酶时，若在相同条件下分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越小，电泳速度越快。(4)固定化酶的应用价值与酶的活性(或活力)有关，因此用化学结合法固定化乳糖酶时，可通过检测固定化乳糖酶的活性(或活力)来确定其应用价值。酶的固定化方法包括化学结合法、包埋法、物理吸附法、离子吸附法及交联法等。,
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