2019高考生物一轮总复习 生物技术实践 第3讲 酶的研究与应用课件 新人教版选修1 .ppt

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 A B C D 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2 3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24 48h间Zn2 浓度下降速度较快的主要原因是 72 96h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 24 48h间绿球藻增殖速度快 从而使得固定化藻实验组在24 48h间Zn2 浓度下降速度较快 72 96h间绿球藻增殖速度减慢 再加上培养液中Zn2 浓度较低 故72 96h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