2019高考生物一輪總復(fù)習(xí) 生物技術(shù)實(shí)踐 第3講 酶的研究與應(yīng)用課件 新人教版選修1 .ppt

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選修一生物技術(shù)實(shí)踐 選考內(nèi)容 第三講酶的研究與應(yīng)用 1 果膠酶在果汁生產(chǎn)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(diǎn)一酶的果汁生產(chǎn)和洗滌方面的應(yīng)用 果膠酯酶 一類酶 半乳糖醛酸 植物細(xì)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(xué)反應(yīng)的能力 可用 來(lái)表示 影響酶活性的因素 溫度 pH和 等 3 探究溫度和pH對(duì)酶活性的影響 實(shí)驗(yàn)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(shí) 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(yīng)速度 酶的抑制劑 最高 正相關(guān) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 溫度和pH在很大程度上對(duì)酶的 會(huì)產(chǎn)生影響 過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響酶活性 4 探究果膠酶用量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)原理在一定的條件下 隨著酶濃度的增加 果汁的體積 當(dāng)酶的濃度達(dá)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(jié)構(gòu) 增加 不變 變量分析本實(shí)驗(yàn)的自變量是 因變量可以用果肉的 或是 體現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果榨出的果汁量與果膠酶用量的關(guān)系 或反應(yīng)速率與酶用量的關(guān)系 如圖坐標(biāo)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(yīng)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(zhì)等 常用酶制劑的種類及洗滌原理和實(shí)例 酶制劑 表面活性劑 蛋白質(zhì) 多肽 甘油 脂肪酸 淀粉 纖維 2 探究不同加酶洗衣粉對(duì)衣物污漬的洗滌效果 實(shí)驗(yàn)原理 酶的催化作用具有 復(fù)合酶洗衣粉加入的酶制劑種類 與單一加酶洗衣粉相比 對(duì)各種污漬都有較好的洗滌效果 實(shí)驗(yàn)變量a 自變量 種類 b 無(wú)關(guān)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(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 復(fù)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(shuō)法的正誤 1 高溫易使酶失活 因此冷水洗滌去污效果應(yīng)該比溫水好 2 洗衣粉中表面活性劑對(duì)堿性蛋白酶活性有一定的促進(jìn)作用 3 在pH低于7 0的自來(lái)水中 堿性蛋白酶依然能起作用 4 洗衣粉中酶主要是通過(guò)快速分解溶在水里的污漬發(fā)揮作用 5 洗衣時(shí) 加少許白醋能增強(qiáng)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(shí) 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(xì)胞的細(xì)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(huì)水解蛋白質(zhì)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(shí)驗(yàn)原則 對(duì)照原則 單一變量原則 嚴(yán)格控制變量 盡量減少無(wú)關(guān)變量的影響 2 實(shí)驗(yàn)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(shí) 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(shí)驗(yàn)流程制備果泥 設(shè)置一系列具有梯度的pH或溫度 加入果膠酶反應(yīng)一段時(shí)間 過(guò)濾果汁 4 分析 該實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度或pH 因變量是酶的活性 檢測(cè)因變量是通過(guò)測(cè)定果汁的體積或比較澄清度來(lái)實(shí)現(xiàn)的 5 無(wú)關(guān)變量 探究最適溫度時(shí) pH為無(wú)關(guān)變量 最好是最適pH 探究最適pH時(shí) 溫度為無(wú)關(guān)變量 最好是最適溫度 探究果膠酶的最適用量時(shí) 最適用量是在溫度 pH等適宜條件下測(cè)出來(lái)的 如果無(wú)關(guān)變量改變 最適用量也會(huì)發(fā)生變化 3 探究果膠酶的用量 1 本實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格控制溫度 pH 反應(yīng)時(shí)間和底物用量等無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 探究果膠酶的最適用量時(shí) 最適用量是在溫度 pH等最適宜條件下測(cè)出來(lái)的 3 實(shí)驗(yàn)分析 如果隨著酶濃度的增加 過(guò)濾得到的果汁體積也增加 說(shuō)明酶量不足 當(dāng)酶濃度增加到某個(gè)值后 再增加酶的用量 過(guò)濾得到的果汁體積不再改變 說(shuō)明酶的用量已經(jīng)足夠 這個(gè)值即為酶的最適用量 B 有關(guān)加酶洗衣粉的三點(diǎn)提醒 1 比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果的實(shí)驗(yàn)中 實(shí)驗(yàn)變量為洗滌劑 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循單一變量原則 對(duì)照性原則 有效地控制其他變量 如水的用量 污物的量 實(shí)驗(yàn)用布的質(zhì)地大小 兩種洗衣粉的用量 攪拌及洗滌時(shí)間等 技巧點(diǎn)撥 A B C D 解析 依據(jù)加酶洗衣粉特點(diǎn)分析回答 2 探究加酶洗衣粉最適溫度的實(shí)驗(yàn)中 根據(jù)實(shí)際生活中的情況 溫度梯度可進(jìn)一步設(shè)置為20 25 30 35 40 45 50 55 若測(cè)出40 時(shí)洗滌效果較好 應(yīng)設(shè)置更細(xì)的實(shí)驗(yàn)組 如35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 直至測(cè)出具體的最適溫度 3 在使用加酶洗衣粉時(shí)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(wèn)題 因?yàn)槲蹪n的成分比較復(fù)雜 一般選擇復(fù)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(shí) 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(yīng)溫度C 換成大型號(hào)容器D 用玻璃棒進(jìn)行攪拌 解析 果膠酶能分解果膠 瓦解植物的細(xì)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(xì)胞壁被分解的速度更快 提高出汁率 故選D 變式訓(xùn)練 D 1 固定化酶 1 應(yīng)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(fù)使用 2 應(yīng)用實(shí)例 固定化酶反應(yīng)柱 將酶固定在一種顆粒狀載體上 再將這些 裝到反應(yīng)柱內(nèi) 柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板 無(wú)法通過(guò)小孔 而 卻能自由出入 考點(diǎn)二固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù) 載體 回收 果糖 酶顆粒 酶顆粒 反應(yīng)溶液 2 固定化細(xì)胞技術(shù) 1 概念 是利用 或 的方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù) 2 常用方法 連線 物理 化學(xué) 3 制備固定化酵母細(xì)胞過(guò)程及酒精發(fā)酵 酵母細(xì)胞的活化 向干酵母中加 使其 配制CaCl2溶液 無(wú)水CaCl2加定量蒸餾水 配制海藻酸鈉溶液 在加熱時(shí)不斷攪拌 小火或間斷加熱 海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合 至室溫后 再加入已活化的酵母細(xì)胞 充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆?然后轉(zhuǎn)移至注射器中 蒸餾水 活化 冷卻 固定化酵母細(xì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為 溶液轉(zhuǎn)移至200mL的錐形瓶中 加入固定好的酵母細(xì)胞 25 下發(fā)酵24h 發(fā)現(xiàn)有 產(chǎn)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(shuō)法的正誤 1 固定化酶的主要目的是實(shí)現(xiàn)酶的重復(fù)利用 2 溶解氧交換受阻是固定化酶應(yīng)用的重要限制因素 3 固定化細(xì)胞用于生產(chǎn)能分泌到細(xì)胞外的產(chǎn)物 4 凝膠與被包埋細(xì)胞之間不是通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合 5 可用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞 6 反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)固定化酶的活性沒(méi)有影響 7 固定化細(xì)胞可以催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng) 8 固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢(shì)明顯 9 CaCl2溶液的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠 某一實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué) 通過(guò)制備固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行葡萄糖溶液發(fā)酵實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)裝置如右圖 請(qǐng)分析 1 圖中a b c分別是什么 2 從上端漏斗中加入反應(yīng)液的濃度不能過(guò)高的原因是什么 3 要想得到較多的酒精 加入反應(yīng)液后應(yīng) 活塞1和活塞2 4 圖中的長(zhǎng)導(dǎo)管有什么用途 提示 1 a是固定化酵母細(xì)胞 b是反應(yīng)柱 c是篩板 2 葡萄糖溶液的濃度過(guò)高會(huì)使酵母細(xì)胞失水過(guò)多而死亡 4 釋放CO2 防止空氣中的雜菌進(jìn)入反應(yīng)柱 關(guān)閉 1 固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù) 1 將酶或細(xì)胞固定化的方法 包埋法 將酶或細(xì)胞包埋在不溶于水的多孔性載體中 化學(xué)結(jié)合法 將酶分子或細(xì)胞相互結(jié)合 或?qū)⑵浣Y(jié)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(lái)說(shuō) 酶更適合采用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定化 而細(xì)胞多采用包埋法固定化 這是因?yàn)閭€(gè)大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合 而個(gè)小的酶容易從包埋材料中漏出 2 固定化細(xì)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(xì)胞的比較 高考警示 固定化實(shí)驗(yàn)中的易錯(cuò)點(diǎn)總結(jié) 1 海藻酸鈉溶液的濃度對(duì)包埋酵母細(xì)胞數(shù)量的影響 海藻酸鈉溶液濃度過(guò)高 將很難形成凝膠珠 濃度過(guò)低 形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)量少 2 海藻酸鈉溶液配制注意事項(xiàng) 海藻酸鈉溶化時(shí)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(xì)胞混合 避免高溫殺死酵母細(xì)胞 固定化酵母細(xì)胞時(shí) 應(yīng)將海藻酸鈉酵母細(xì)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(xì)胞壁 再通過(guò)吸水漲破法使細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)釋放出來(lái) 然后提取其中的胞內(nèi)酶 A項(xiàng)正確 透析和電泳可用于酶的分離和純化 但酸解會(huì)導(dǎo)致酶結(jié)構(gòu)的破壞 B項(xiàng)錯(cuò)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(jìn)行洗滌會(huì)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(xiàng)錯(cuò)誤 多酶片中的胃蛋白酶應(yīng)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(xiàng)錯(cuò)誤 1 在實(shí)際生產(chǎn)中 固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是 與固定化酶技術(shù)相比 固定化細(xì)胞固定的是 變式訓(xùn)練 酶既能與反應(yīng)物接觸 又容易 與產(chǎn)物分離 固定在載體上的酶能反復(fù)利用 多酶系統(tǒng) 或一系列酶 多種酶 2 制備固定化酵母細(xì)胞 常用的包埋材料是 使用了下圖中方法 填出號(hào)碼與名稱 3 制作固定化酵母細(xì)胞時(shí) 充分混合均勻的酵母細(xì)胞溶液可在飽和 溶液中形成凝膠珠 部分同學(xué)實(shí)驗(yàn)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(guò)高 或針筒口離液面過(guò)近 高度不夠 解析 將酶固定化后 可使酶在催化反應(yīng)之后不隨產(chǎn)物流走 可以反復(fù)利用 將細(xì)胞固定化后 可以將一種細(xì)胞內(nèi)的多種酶同時(shí)進(jìn)行固定 海藻酸鈉一般不能參與化學(xué)反應(yīng) 同時(shí) 在高溫下容易溶化 溫度降低時(shí)又形成多孔性固體顆粒 是包埋酵母菌的好材料 圖 為化學(xué)結(jié)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(guò)高或制凝膠珠時(shí)離液面太近 可能形成片狀或長(zhǎng)條形 而不是圓形的凝膠珠 課末總結(jié) 思維導(dǎo)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(jìn)行分離 可用凝膠色譜法進(jìn)行分離 A項(xiàng)錯(cuò)誤 化學(xué)結(jié)合法可能影響酶的活性部位進(jìn)而影響反應(yīng)效果 而吸附法不影響酶的分子結(jié)構(gòu) B項(xiàng)錯(cuò)誤 影響酶活性的因素有溫度 pH和重金屬離子等 C項(xiàng)正確 固定化單寧酶不會(huì)降解茶飲料中的有益成分取決于酶的專一性 D項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)正確 配制海藻酸鈉溶液時(shí)需用小火間斷加熱 配制CaCl2溶液時(shí)不需加熱 B項(xiàng)錯(cuò)誤 凝膠珠成形后應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡30分鐘左右 以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu) C項(xiàng)錯(cuò)誤 海藻酸鈉溶液濃度過(guò)低時(shí)固定的酵母細(xì)胞數(shù)目少 凝膠珠呈白色 過(guò)高時(shí)凝膠珠易呈蝌蚪狀 D項(xiàng)錯(cuò)誤 1 實(shí)驗(yàn)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(yīng)形成凝膠球 凝固劑 培養(yǎng)液 生理鹽水 海藻酸鈉濃度過(guò)低 凝膠球孔 徑過(guò)大 3 為探索固定化藻對(duì)含Zn2 污水的凈化作用 應(yīng)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(jié)合圖1和圖2分析 固定化藻的實(shí)驗(yàn)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(zhǎng) 增殖 速度快 綠球藻生長(zhǎng) 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(guò)低 3 從圖1看 當(dāng)海藻酸鈉濃度為2 0 時(shí) 綠球藻數(shù)量比其他濃度時(shí)多 所以要探索固定化藻對(duì)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(shí)間的延長(zhǎng) 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(shí)驗(yàn)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(fēng)前 宜采用 方法對(duì)接種環(huán)進(jìn)行滅菌 3 純化后的乳糖酶可用電泳法檢測(cè)其分子量大小 在相同條件下 帶電荷相同的蛋白質(zhì)電泳速度越快 說(shuō)明其分子量越 4 乳糖酶宜采用化學(xué)結(jié)合法 共價(jià)鍵結(jié)合法 進(jìn)行固定化 可通過(guò)檢測(cè)固定化乳糖酶的 確定其應(yīng)用價(jià)值 除化學(xué)結(jié)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(chǎn)乳糖酶的微生物L(fēng)時(shí) 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(duì)接種環(huán)等接種工具應(yīng)采用灼燒滅菌 3 用電泳法純化乳糖酶時(shí) 若在相同條件下分離帶電荷相同的蛋白質(zhì) 則其分子量越小 電泳速度越快 4 固定化酶的應(yīng)用價(jià)值與酶的活性 或活力 有關(guān) 因此用化學(xué)結(jié)合法固定化乳糖酶時(shí) 可通過(guò)檢測(cè)固定化乳糖酶的活性 或活力 來(lái)確定其應(yīng)用價(jià)值 酶的固定化方法包括化學(xué)結(jié)合法 包埋法 物理吸附法 離子吸附法及交聯(lián)法等