高考生物一轮复习课件：选修1 第4讲 酶的研究与应用（人教新课标）

欢迎进入生物课堂 一 果胶酶在果汁生产中的作用1 果胶酶的作用果胶酶可以分解果胶 使变得更容易 果胶分解后 也使得果汁变得 2 探究果胶酶的最适温度 pH在探究果胶酶的最适温度 pH 的实验中 1 自变量为 榨取果汁 澄清 温度 pH 2 无关变量为等 3 可通过测定或观察予以确认酶活性 4 探究温度因素时应如何操作 在混合苹果泥和果胶酶之前 要 苹果泥用量 反应时间 果汁体积 果汁澄清度 将苹果泥和果胶酶分 装在不同的试管中同温恒温处理 3 探究果胶酶的用量 1 若随着酶的用量增加 说明酶的用量不足 2 若增加酶的用量 说明酶的用量已经足够 二 探讨加酶洗衣粉的洗剂效果1 加酶洗衣粉常用的酶制剂加酶洗衣粉常用的酶制剂有 和 其中应用最广泛 效果最明显的是和 过滤到的果汁体积也增加 过滤到的果汁的体积不再改变 蛋白酶 碱性蛋白酶 碱性脂肪酶 淀粉酶 纤维素酶 脂肪酶 2 加酶洗衣粉的去污机理碱性蛋白酶能将血渍 奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的 脂肪酶 淀粉酶和纤维素酶分别把大分子脂肪 淀粉和纤维素水解为小分子物质 3 不同种类的洗衣粉的洗涤效果酶具有 复合酶洗衣粉由于 与单一加酶洗衣粉相比 对各种污渍都有较好的洗涤效果 专一性 氨基酸或小分子肽 加入的酶制剂种类 较多 三 酵母细胞的固定化1 固定化酶的应用实例 果糖生产 1 将果糖生产中所用的进行固定 可以连续使用该酶 降低了生产成本 提高了产品质量和生产效率 2 固定化酶技术使用的反应柱上的孔应该满足无法通过 能自由出入的条件 葡萄糖异构酶 酶颗粒 反应溶液 2 固定化细胞技术 1 概念 固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞的技术 2 方法 包括 化学结合法和 3 固定细胞多采用 固定在一定空间内 包埋法 物理吸附法 包埋法 3 制备固定化酵母细胞的实验操作步骤 配制0 05mol L 1的CaCl2溶液 配制 与混合 固定化酵母细胞 酵母细胞的活化 酵母细胞 海藻酸钠溶液 海藻酸钠溶液 做一题 例1 在果汁生产中用到果胶酶 某课题研究小组为了探究果胶酶的某些特性 进行了如下实验 1 实验方法 请将上图中所示的操作进行排序 2 实验结果 对照组与实验组进行了相同时间的实验 结果如下图中曲线甲所示 图中自变量是温度 除此之外还可用 表示 A 酶的浓度B 苹果泥的量C 水的加入量D pH 图中的纵坐标还可用 来表示 实验步骤中 在果胶酶和苹果泥混合前 将二者分装在不同试管中并进行恒温的目的是 实验小组改变了实验条件后重复做实验 得到曲线乙 苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是 引起曲线乙下移的原因是 至少答出两条 3 下表是某实验小组的详细实验结果 根据上述结果 说明当温度为 时果汁量最多 能不能确定该温度就是果胶酶的最适温度 如果不能 请设计出进一步探究果胶酶的最适温度的实验方案 解析 本题以探究果胶酶的某些特性的实验为载体 综合考查了影响酶活性的因素 探究温度对酶活性的影响的实验 1 实验顺序是 准备水果泥和配置果胶酶 水果泥和果胶酶分别水浴保温 水果泥和果胶酶混合保温 过滤果汁后用量筒计量 2 果胶酶的活性受温度 pH等条件的影响 而与底物的量 酶的浓度和水的加入量没有关系 每一种酶都有一个最适温度和最适pH且该值恒定 衡量实验 结果的指标有两个 一个是苹果汁的体积 另一个是苹果汁的澄清度 为了保证实验在相应温度下进行 必须使酶和底物分别保温达到要求后再混合 在相同温度条件下 pH 酶的浓度和底物浓度也会改变反应速率 3 根据表中数据可看出 在40 时产生的果汁量最多 该温度比较接近酶的最适温度 但要将温度确定得更加精确 以40 为中心 以更小的温差 如0 5 设置自变量 答案 1 acdb 2 D 苹果汁的体积 保证底物和酶在混合时的温度是相同的 同一种酶的最适温度是一定的 不会因酶的浓度 底物量的不同而改变pH 酶的浓度和苹果泥的量等因素 3 40 不能应再设置多套装置 以40 为中心 以更小的温差 如0 5 测量在更小的温度范围内产生的果汁量 产生果汁量最多的温度更接近酶的最适温度 链一串 1 探究影响果胶酶活性因素实验的分析 1 实验原则 遵循单一变量原则 对照原则 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或酶抑制剂的影响 在最适温度或pH时 其活性最高 果肉的出汁率 果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正相关 2 三个实验的变量分析 通一类 1 2012 海淀检测 用果胶酶处理苹果泥时 为了使果胶酶能够充分地催化反应 应采取的措施是 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 为了使果胶酶能够充分地催化反应 应采取的措施是增大酶和反应物接触面积 搅拌可以达到此目的 只换大号容器不一定加快反应 大幅度提高温度有可能会出现温度过高而使酶活性降低的现象 如果反应物够多 增加反应物不改变反应速率 答案 D 2 右图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系 此曲线不能说明的是 A 在b点之前 果胶酶的活性和温度呈正相关 之后 呈负相关B 当温度到达b点对应的温度时 果胶酶的活性最高 酶的催化作用最大 C a点时 果胶酶的活性很低 但随着温度升高 果胶酶的活性可以升高D 酶活性在a点时比在c点时低 表明a点时酶的空间结构破坏更严重 解析 从图中可以看出 随着温度的上升 果胶酶的活性逐渐升高 达到b点时 果胶酶的活性最高 随后 随着温度的继续上升 酶的活性逐渐降低 当温度超过最适温度后 随着温度的升高酶逐渐变性失活 而a点是低温条件 对酶的分子结构无影响 答案 D 做一题 例2 2012 南京一模 加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉 请回答下列问题 1 由下图推知 该实验的目的是 50 时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量是 2 下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的实验记录 请据表回答问题 该实验设计体现了 原则 若实验组1号洗净所需时间接近7min 最可能的原因是 3 下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有 棉织品 毛织品 腈纶织品 蚕丝织品 4 根据以上实验结果 写出两项提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施 解析 由题图可知 实验中存在两个变量 温度与碱性蛋白酶含量 即实验探究的是温度 碱性蛋白酶含量对去污力的影响 在50 时 洗衣粉的去污力在碱性蛋白酶含量为0 6 时达到最大 由表中数据可知 1 3号为实验组 2 4号为对照组 1 2号与3 4号中只有是否加酶一个变量 该实验过程体现了对照原则和单一变量原则 若实验组1号加酶后洗净时间接近7min 很可能的原因是酶已经失活 蛋白酶可分解蛋白质 故毛织品 蚕丝织品等以蛋 白质为主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤 用温水浸泡 提高酶的活性 延长浸泡时间 增加酶的催化时间 增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗涤效果 答案 1 探究温度和碱性蛋白酶含量对去污力的影响0 6 2 对照 单一变量酶已失去活性 3 4 用温水浸泡 延长浸泡时间 增加洗衣粉的用量等 写出两项合理答案即可 链一串 1 实验变量的控制 2 影响洗涤效果的因素酶制剂的种类 污物的类型 水温 水量 水质 衣物的质料 衣物的大小 洗衣粉的用量 浸泡时间 洗涤时间等 3 使用时的注意事项 1 温度对酶制剂影响较大 温度低 酶的活性受到抑制 不能充分发挥作用 温度高 酶变性失活 温度以40 60 为宜 2 酶制剂有极强的选择性 应根据不同的污垢选用不同的酶 3 加酶洗衣粉不宜长期储存 一般储存期为半年 超过一年酶的活性显著下降 4 酶在强酸 强碱中活性降低以至失活 所以加酶洗衣粉不能与强酸 强碱同用 关键一点 1 探究加酶洗衣粉发挥作用的最适温度 pH 实验的自变量为一系列温度 pH 看哪个温度 pH范围内加酶洗衣粉效果最明显 设置1 2个实验组是不能探究出最适温度 pH范围的 2 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 通一类 3 某同学进行 加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果比较 的课题研究 关于此课题的下列叙述错误的是 A 设计对照实验 分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉B 洗衣粉用量 污渍种类和洗涤温度等无关变量全部相同且适宜 C 可根据污渍完全洗净所需时间的差异得出实验结论D 应设计一个既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照 解析 本实验的目的是比较加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果 自变量为洗衣粉的种类 即加酶洗衣粉和普通洗衣粉 而A选项给予的都是加酶洗衣粉 故错误 答案 A 4 2012 南通调研 右图是围绕加酶洗衣粉洗涤效果进行的研究结果 下列有关叙述 不正确的是 A 本研究的自变量有温度和洗衣粉的种类B 本研究的因变量可能是污渍残留量C 两类洗衣粉的最佳使用温度都为t1D 温度超过t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活 解析 根据实验的目的而人为改变的变量是自变量 随着自变量的变化而变化的变量是因变量 若纵坐标表示污渍残留量 则加酶洗衣粉的最适温度为t1 普通洗衣粉的最适温度为t2 温度过高 酶的活性会降低甚至失活 答案 C 做一题 例3 在20世纪50年代 酶已经大规模地应用于各个生产领域 到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术 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 固定化细胞技术固定的是 2 制备固定化酵母细胞 常用的包埋材料是 使用了如下图所示方法 填出号码及名称 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 解析 将酶固定化后 能使酶在催化反应之后并不进入产物溶液 可反复使用 将细胞固定化后 即可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定 海藻酸钠不能参与化学反应 在高温时容易熔化 温度降低时又可以形成多孔性固体颗粒 是包埋酵母菌的好材料 图示 为共价键 化学 结合法 为吸附法 为包埋法 凝胶珠是用高温下熔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 答案 1 酶既能与反应物接触 又容易与反应物分离 固定在载体上的酶能反复使用多酶系统 一系列 多种酶 2 海藻酸钠 包埋法 3 CaCl2海藻酸钠浓度过高 或针筒离液面过近 高度不够 链一串 1 直接使用酶 固定化酶和固定化细胞催化的比较 2 固定化技术的比较 关键一点 海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质溶液的作用下 发生聚沉 形成凝胶珠 其作用机理是由于盐离子的电荷与胶体微粒电荷相互吸引 形成更大的胶体颗粒 类似于人体红细胞与抗凝集素之间的凝集反应 通一类 5 下列说法不正确的是 A 固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法 化学结合法和物理吸附法B 固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法C 由于细胞个体大 而酶分子很小 因此细胞多采用物理吸附法固定D 反应物是大分子物质应采用固定化酶 解析 在酶和细胞的固定化技术中 通常有包埋法 化学结合法和物理吸附法 其中由于酶分子小 又多带电荷 易从多孔性物质中漏出 因此多使用化学结合法与物理吸附法 而细胞个体大 难以被多孔性物质吸附或结合 因而多采用包埋法 答案 C 6 下列有关固定化酶和固定化细胞的说法正确的是 A 某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应B 固定化细胞技术一次只能固定一种酶C 固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都可以反复使用D 固定化酶和固定化细胞都能反复使用 但酶的活性迅速下降 解析 某种固定化酶只能催化一种生化反应 其优势是酶可以反复利用 固定化细胞技术一次能固定多种酶 固定化酶和固定化细胞都能反复使用 而且酶的活性不变 答案 C 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全