選修一-專題4-酶的研究與應用市公開課一等獎省賽課微課金獎課件

1/452/45一、果膠酶在果汁生產(chǎn)中作用1．果膠酶組成及作用：果膠酶包含

、

和果膠酯酶，能使果膠分解成可溶性半乳糖

醛、酸，瓦解

和胞間層。2．酶活性及影響酶活性原因(1)酶活性：指酶催化一定化學反應能力，可用

來表示。(2)影響酶活性原因：溫度、pH和

等條件都會影

響酶活性。多聚半乳糖醛酸酶果膠分解酶植物細胞壁反應速度酶抑制劑3/453．研究溫度對果膠酶活性影響試驗(1)試驗方案：確定

→探討控制溫度方法和辦法。(2)試驗程序：制備水果泥→制備果膠酶→水果泥與果膠酶分

別

→將水果泥和果膠酶

→過濾出果汁→

統(tǒng)計果汁量→改變不一樣

后，重復上面試驗。(3)統(tǒng)計試驗數(shù)據(jù)，并填入表格。(4)得出結論：取得果汁越多，或果汁越澄清，表明果膠酶

越高。溫度梯度水浴保溫混合保溫溫度活性4/45二、探討加酶洗衣粉洗劑效果1．加酶洗衣粉和酶制劑加酶洗衣粉是指含有

洗衣粉，慣用酶制劑有四類：

、脂肪酶、

和纖維素酶。2．加酶洗衣粉去污機理堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有大分子

水解成

可溶性氨基酸或小分子肽。脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶

分別把大分子脂肪、淀粉和纖維素水解為小分子物質(zhì)。酶制劑蛋白酶淀粉酶蛋白質(zhì)5/453．不一樣種類洗衣粉洗滌效果酶含有

，復合酶洗衣粉中加入

種類較多，

與單一加酶洗衣粉相比，對各種污漬都有很好洗滌效

果。三、酵母細胞固定化1．固定化酶應用實例固定化酶技術使用反應柱上孔應該滿足酶顆粒無法

經(jīng)過，反應溶液自由出入條件。專一性酶制劑6/452．固定化細胞技術(1)概念：固定化酶和固定化細胞是利用物理或化學方法將酶或

細胞固定在

技術。(2)方法：包含包埋法、化學結正當和

。(3)酶更適合采取

和物理吸附法固定，細胞多采取

固定。(4)固定化細胞優(yōu)點：與固定化酶相比，制備成本低，操作輕易。3．制備固定化酵母細胞試驗操作步驟

酵母細胞活化→配制0.05mol·L－1CaCl2溶液→配制海藻酸

鈉溶液→海藻酸鈉溶液與

混合→固定化酵母細胞。一定空間內(nèi)物理吸附法化學結正當包埋法酵母細胞7/458/45考點一探究果膠酶活性影響原因及其用量命題解讀近幾年高考題中即使本部分所占分值不大，不過每年都有所考查，形式上以簡答題為主，難度較易，命題常聯(lián)絡果汁加工生產(chǎn)、加酶洗衣粉等生產(chǎn)生活實際，考查酶特征探究試驗分析與設計。預計高考仍將延續(xù)這種考查角度和難度。9/45[示例1]

工業(yè)生產(chǎn)果汁時，經(jīng)常利用果膠酶破除果肉細胞壁以提升水果出汁率，為研究溫度對果膠酶活性影響，某同學設計了以下試驗：Ⅰ：將果膠酶與蘋果泥分裝于不一樣試管，在10℃水浴中恒

溫處理10分鐘(如圖甲所表示)。10/45Ⅱ：將步驟Ⅰ處理后果膠酶和蘋果泥混合，再次在10℃水

浴中恒溫處理10分鐘(如圖乙所表示)。Ⅲ：將步驟Ⅱ處理后混合物過濾，搜集濾液，測量果汁量(

如圖中丙所表示)。Ⅳ：在不一樣溫度條件下重復以上試驗步驟，并統(tǒng)計果汁量，

結果以下表：果汁量/mL813152515121110溫度/℃102030405060708011/45依據(jù)上述試驗，請分析回答以下問題：(1)果膠酶能破除細胞壁，是因為果膠酶能夠分解細胞壁中

果膠，產(chǎn)物是_______________________________________。(2)為何該試驗能夠經(jīng)過測定濾出蘋果汁量大小來判斷

果膠酶活性高低？_________________________________。(3)下列圖中A、B、C圖依次表示果膠酶濃度一定時，果膠酶反

應速度與反應物濃度、溫度、pH之間關系，據(jù)圖完成下

列問題：12/45①圖A中，反應物到達某一濃度時反應速度不再上升原因是____________________________________________。②圖B中，曲線ab段表明________________，曲線bc段表明________________________________________。③將裝有果膠酶與反應物甲、乙兩支試管分別放入12℃和90℃水浴鍋中，20分鐘后取出轉入40℃水浴鍋中保溫，兩支試管內(nèi)反應是：甲________，乙__________。④圖C表示果膠酶濃度、反應物濃度、溫度等一定時，果膠酶催化反應速率隨pH改變曲線，試驗時可依據(jù)________________來判定果膠酶最適pH。13/45[解析]

(1)果膠酶催化植物細胞壁中果膠分解成為半乳糖醛酸。(2)該試驗中衡量結果指標有兩項，一是觀察在相同時間內(nèi)，濾出蘋果汁量多少，量多說明果膠酶活性高，將果膠分解得多，使果汁更加好地流出；二是觀察果汁澄清度。(3)酶是生物體內(nèi)含有催化能力有機物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，其催化效率受反應物濃度、溫度、pH影響。①圖A中，當反應物在低濃度范圍內(nèi)增加時，反應速度快速上升；當反應物到達一定濃度時，隨反應物濃度增加，反應速度不再增加。這是因為酶即使有高效性，但催化能力也有一定程度，當全部酶都發(fā)揮了最高效能后，反應物濃度再增加，反14/45應速度也不增加，這時受酶濃度影響。②從a點到b點曲線上升，這是因為溫度升高，酶活性升高。曲線bc下降，因為溫度超出最適溫度，酶活性降低。③因為甲試管溫度較低，所以酶活性較低，反應速度很慢，當轉入40℃(酶反應適宜溫度)水浴鍋中加熱時，其反應速度快速增加。乙試管在90℃高溫下，酶結構被破壞，酶變性失活，當轉入40℃水浴鍋中保溫時，酶活性也不再恢復，故無催化反應。④圖C表示果膠酶濃度、反應物濃度、溫度等一定時，果膠酶催化反應速率隨pH改變曲線，試驗時可依據(jù)果汁量來判定果膠酶最適pH。

15/45[答案]

(1)半乳糖醛酸(2)果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)能夠經(jīng)過濾紙，所以蘋果汁量大小反應了果膠酶催化果膠分解能力(3)①受反應物中酶濃度限制②果膠酶活性隨溫度升高而升高果膠酶活性隨溫度繼續(xù)升高而下降③反應速度加緊無催化反應④果汁量16/45探究溫度、pH對酶活性影響及果膠酶用量試驗名稱(目標)自變量因變量注意事項探究溫度對果膠酶活性影響溫度果汁量(澄清度)①底物和酶在混合時溫度是相同②溫度梯度越小，試驗結果越準確③蘋果泥和果膠酶用量在各個試管應相同④pH應為最適pH17/45試驗名稱(目標)自變量因變量注意事項探究pH對果膠酶活性影響pH果汁量(澄清度)①溫度應為最適溫度②pH梯度可用NaOH和HCl調(diào)整③用玻璃棒攪拌使反應充分進行探究果膠酶用量果膠酶用量果汁量(澄清度)①制備蘋果勻漿后快速加熱，使蘋果漿中果膠酶變性②溫度、pH應為最適且保持不變18/451．以下相關果膠酶及與果膠酶試驗探究相關敘述正確

是(

)A．探究果膠酶用量時，pH、溫度不影響試驗結果

B．果膠酶包含多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和葡萄糖

異構酶等

C．探究溫度對果膠酶活性影響時，溫度、蘋果泥、果膠

酶用量及反應時間等都是變量

D．能夠用相同時間內(nèi)過濾得到果汁體積來確定果膠酶

用量19/45解析：探究果膠酶用量時，pH、溫度會影響試驗結果；葡萄糖異構酶不屬于果膠酶；探究溫度對果膠酶活性影響試驗中，溫度為單一變量，其它原因保持不變。答案：D20/452．關于探究果膠酶最適用量試驗，敘述錯誤是(

)A．配制不一樣濃度果膠酶溶液，并在各組中加入等量

該溶液

B．調(diào)整pH，使各組中pH相同而且處于適宜狀態(tài)

C．用玻璃棒攪拌加酶果泥，攪拌時間能夠不一樣

D．在相同且適宜溫度條件下進行試驗解析：探究果膠酶最適用量試驗是一個對照試驗，必須遵照單一變量標準和等量標準。惟一變量是果膠酶用量，其余無關變量如pH、溫度、攪拌時間、反應時間都應相同。答案：C21/45考點二酵母細胞固定化命題解讀固定化酶和固定化細胞在生產(chǎn)中可節(jié)約成本，含有主要科研價值，成為近幾年高考考查熱點之一，形式上選擇題和簡答題都有出現(xiàn)。預計在今后高考中以生產(chǎn)實例來考查固定化細胞和固定化酶這兩種技術區(qū)分與聯(lián)絡。22/45[示例2]

某一試驗小組同學，欲經(jīng)過制備固定化酵母細胞進行葡萄糖溶液發(fā)酵試驗，試驗材料及用具齊全。(1)酵母細胞固定化采取方法是____________________。(2)請你說一說，該試驗小組同學在制備固定化酵母細胞過程中應注意事項：(最少寫出3點)①____________________________________________；②____________________________________________；③____________________________________________。23/45(3)該試驗小組用如圖所表示裝置來進行葡萄糖發(fā)酵：①請指出標號為a、b、c名稱：

a．________________、

b.________________、

c.________________。②從上端漏斗中加入反應液濃度

不能過高原因是_____________________________。③為使該試驗中所用到固定化酵母細胞能夠重復利用，

試驗過程中，一定要在

________條件下進行。24/45④加入反應液后操作是

_______________________________________________。⑤裝置長導管起到什么作用？

_______________________________________________。(4)試驗過程中，可能得到現(xiàn)象：

_________________________________________________，試驗過程中，裝置內(nèi)可能會發(fā)生反應式為：

_________________________________________________。25/45[解析]酵母細胞屬于較大細胞，用包埋法包埋在多孔篩板里。回答“制備固定化酵母細胞過程中應注意事項”含有一定開放性，按試驗過程進行分析，合理即可。依據(jù)滲透作用原理，若加入反應液濃度過高，酵母細胞經(jīng)過滲透作用失水過多，造成死亡。酵母細胞進行酒精發(fā)酵，會產(chǎn)生酒精和二氧化碳。26/45[答案]

(1)包埋法(2)①配制氯化鈣溶液時應用蒸餾水②海藻酸鈉溶液應用小火或間斷加熱③海藻酸鈉溶液冷卻至常溫再加入酵母細胞(3)①固定化酵母反應柱多孔篩板②濃度過高酵母細胞因失水過多而死亡③無菌④關閉活塞1和活塞2

⑤釋放CO2，預防空氣進入反應柱(4)有氣泡產(chǎn)生、有酒味散發(fā)C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O；C6H12O62C2H5OH＋2CO227/45直接使用酶、固定化酶、固定化細胞比較

類型項目直接使用酶固定化酶固定化細胞酶種數(shù)一個或幾個一個一系列酶慣用載體高嶺土、皂土、硅膠、凝膠明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺制作方法化學結合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化28/45

類型項目直接使用酶固定化酶固定化細胞缺點①對環(huán)境條件非常敏感，易失活②難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量不利于催化一系列酶促反應反應物不易與酶靠近，尤其是大分子物質(zhì)，反應效率下降優(yōu)點催化效率高、耗能低、低污染①既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)物分離②能夠重復利用成本低、操作輕易29/45固定化細胞使用都是活細胞，在應用時要注意為其提供適宜生存條件。固定化細胞因為確保了細胞完整性，因而酶環(huán)境改變小，所以對酶活性影響較小。30/453．在20世紀50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應用于各個生產(chǎn)領域，

到了70年代又創(chuàng)造了固定化酶與固定化細胞技術。

(1)在實際生產(chǎn)中，固定化酶技術優(yōu)點是

________________________________________________。與固定化酶技術相比，固定化細胞技術固定是

__________________________________________________。

(2)制備固定化酵母細胞，慣用包埋材料是____________，

使用了以下列圖所表示方法[

]________(填出號碼及名稱)。31/45(3)制作固定化酵母細胞時，充分混合均勻酵母細胞溶液可在飽和________溶液中形成凝膠珠。部分同學試驗制得凝膠珠不是圓形或橢圓形，其主要原因是________________。32/45解析：將酶固定化后，能使酶在催化反應之后并不進入產(chǎn)物溶液，可重復使用；將細胞固定化后，即能夠?qū)⒁粋€細胞內(nèi)各種酶同時進行固定；海藻酸鈉不能參加化學反應，在高溫時輕易熔化，溫度降低時又能夠形成多孔性固體顆粒，是包埋酵母菌好材料；圖示①為共價鍵(化學)結正當、②為吸附法、③為包埋法；凝膠珠是用高溫下熔化海藻酸鈉與酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成，若海藻酸鈉濃度過高或制凝膠珠時離液面太近，可能形成片狀或長條形而不是圓形凝膠珠。33/45答案：(1)酶既能與反應物接觸，又輕易與反應物分離，固定在載體上酶能重復使用多酶系統(tǒng)(一系列、各種酶)(2)海藻酸鈉③包埋法(3)CaCl2海藻酸鈉濃度過高(或針筒離液面過近，高度不夠)34/4535/45[示例]

為探究洗衣粉加酶后洗滌效果，將一個無酶洗衣粉分成3等份，進行3組試驗。甲、乙兩組在洗衣粉中加入1種或2種酶，丙組不加酶，在不一樣溫度下清洗同種化纖布上2種污漬，其它試驗條件均相同，下表為試驗統(tǒng)計。請回答以下問題：36/45水溫/℃1020304050組別甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙去除血漬時間/min67668852518336347711126891167去除油漬時間/min93789587639182468575277769868(1)提升洗衣粉去污能力方法有______________________。甲組在洗衣粉中加入了________________，乙組在洗衣粉中加入了________________。37/45(2)甲、乙兩組洗滌效果差異，說明酶作用含有

____________________________________________。(3)假如甲、乙和丙3組均在水溫為80℃時洗滌同一個污漬，

請比較這3組洗滌效果之間差異并說明理由：

_______________________________________________。(4)加酶洗衣粉中酶是用特殊化學物質(zhì)包裹，遇水后

包裹層很快溶解，釋放出來酶快速發(fā)揮催化作用。請說

明這是否利用了酶固定化技術及其理由：

________________________________________________。38/45(5)加酶洗衣粉中淀粉酶能夠從霉菌中提取，用固體培養(yǎng)

基分離、純化霉菌方法是________。羊毛、蠶絲等

織物________(填“能”或“不能”)用加酶洗衣粉洗滌，

因為_______