酶的研究与应用

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1、知识梳理 重难突破 栏目索引 课标版 生物 第32讲 酶的研究与应用 知识梳理 重难突破 栏目索引 知识 酶的研究与应用 一、果胶酶在果汁生产中的作用 1.果胶 知识梳理 (1)作用: 植物细胞壁 以及胞间层的主要组成成分之一;在果汁加工 中,会影响 出汁率 并使果汁浑浊。 (2)成分:由 半乳糖醛酸 聚合而成的一种高分子化合物。 (3)特点:不溶于水。 知识梳理 重难突破 栏目索引 2.果胶酶 (1)成分:是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解 酶和 果胶酯酶 等。 (2)作用:果胶 可溶性 半乳糖醛酸 二、加酶洗衣粉在洗涤中的作用 1.加酶洗衣粉:指含 酶制剂 的洗衣粉。

2、 知识梳理 重难突破 栏目索引 2.酶制剂的种类与洗涤原理 种类洗涤原理洗涤的物质种类 蛋白酶蛋白质 小 分子肽 或氨基酸 血渍、奶渍等 脂肪酶脂肪 甘油和脂肪酸 食品的油渍、人体皮脂、口 红等 淀粉酶淀粉 麦芽糖、葡萄糖 来自面条等的污垢 纤维素 酶使纤维的结构变得蓬松棉纺品的表面浮毛 知识梳理 重难突破 栏目索引 注:酶制剂中的蛋白酶、淀粉酶等并非是单一酶,而是复合酶,如蛋白 酶制剂实际包括蛋白酶和肽酶,可将蛋白质水解成小分子肽和氨基酸。 三、制备和应用固相化酶 1.固定化酶 (1)形成:将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种 介质 上,使 之成为 不溶于水而又有酶活性 的制剂。 (2)

3、特性:与游离酶相比较, 稳定性 好,与底物和产物容易分离,易于 控制,能反复多次使用;便于 运输和贮存 ,有利于自动化生产。 2.固定技术 (1)概念:利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。 知识梳理 重难突破 栏目索引 (2)方法(连线) (3)适用对象 一般来讲,酶更适合采用 化学结合法 和物理吸附法固定化,而细胞 知识梳理 重难突破 栏目索引 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 个小的酶则易从包埋材料中漏出。 3.淀粉酶水解作用的检测 淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖 知识梳理 重难突破 栏目索引 1.如图是果胶酶在不同温度条件下的酶活性变化曲线,请回

4、答下列问题: (1)在35 时,果胶酶的活性 。 (2)在 和 时,果胶酶的活性都降为0,但恢复至35 时, 知识梳理 重难突破 栏目索引 图的催化活性可望恢复,请在图中画出恢复曲线,由此表明 图 中所示酶的结构已受到破坏。 答案 (1)最高 (2)0 100 甲 乙 解析 从图中看出,果胶酶在35 时催化效率最高,当温度降至0 或升 高至100 时,果胶酶催化效率均降至0。果胶酶的化学本质是蛋白质,当 知识梳理 重难突破 栏目索引 温度升高至100 时,果胶酶的分子结构受到破坏,从而变性失活,当温度再 恢复到35 时,酶也不会恢复活性。而温度降至0 时,酶的结构没有受到 破坏,再恢复到35

5、时,酶活性还会恢复。 知识梳理 重难突破 栏目索引 2.某生物学兴趣小组进行了“加酶洗衣粉最适温度的测定”实验。下表 是他们记录的不同温度除去不同污渍所需时间的对照表,请依据表中数据 作答。 (1)要达到最佳洗涤效果,使用加酶洗衣粉的最适温度范围是 。 (2)在适宜温度范围内,加酶洗衣粉对衣物上的 的洗涤效果最佳,对 水温/1020304050607080 植物油4839302017111220 蓝墨水93868072686781105 奶渍48432812641217 知识梳理 重难突破 栏目索引 的洗涤效果最差,其原因是 。 (3)羊毛、蚕丝等织物 (填“能”或“不能”)用加酶洗衣粉洗涤,

6、 因为 。 (4)从以上实验数据可得,酶具有 性。 答案 (1)50 60 (2)奶渍 蓝墨水 奶渍的主要成分是蛋白质和脂肪,加酶洗衣粉主要含有 蛋白酶和脂肪酶,能使蛋白质和脂肪等有机物水解,但很难使蓝墨水的成分 水解 (3)不能 羊毛、蚕丝等织物的主要成分是蛋白质,加酶洗衣粉中的蛋白酶 能使蛋白质水解,从而使织物受到破坏 (4)专一 知识梳理 重难突破 栏目索引 解析 本题考查学生的分析能力,由表中数据可知,要达到最佳洗涤效果, 使用加酶洗衣粉的最适温度范围是50 60 ;对不同的污渍洗涤效果不 同,对奶渍洗涤效果最佳,对蓝墨水洗涤效果最差,说明加酶洗衣粉中含有 蛋白酶和脂肪酶;羊毛和蚕丝的

7、主要成分是蛋白质,如使用加酶洗衣粉洗涤 羊毛、蚕丝等织物,会对织物造成破坏;加酶洗衣粉对不同的污渍洗涤效果 不同,说明了酶具有专一性。 知识梳理 重难突破 栏目索引 3.下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤,请回答: 酵母细胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与 酵母细胞混合固定化酵母细胞。 (1)在 状态下,微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微 生物重新恢复 状态。活化前应选择足够大的容器,因为酵母细胞 活化时 。 (2)固定化细胞一般采用包埋法,而固定化酶常用 和 。 (3)影响实验成败的关键步骤是 。 (4)海藻酸钠溶化过程的注意事项是 。 (5)如果海藻酸钠浓

8、度过低,形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目 。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,说明 。 知识梳理 重难突破 栏目索引 答案 (1)缺水 正常(生活) 体积会增大(增多) (2)化学结合法 物理吸附法 (3)配制海藻酸钠溶液 (4)小火加热(或间断加热),不断搅拌 (5)较少 (海藻酸钠浓度偏高)制作失败 解析 (1)在缺水状态下,微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状 态的微生物重新恢复正常的生活状态。由于酵母菌活化时体积会变大,所 以活化前应选择足够大的容器。(2)固定化酶和固定化细胞技术是利用物 理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术,其中固定化细胞一般 知识梳理 重难突破 栏目索

9、引 采用包埋法,而固定化酶常用化学结合法和物理吸附法。原因是细胞个大, 而酶分子小,个体大的细胞难以被吸附或结合,而个体小的酶容易从包埋材 料中漏出。(4)海藻酸钠溶化时应小火加热,或间断加热,还要不断搅拌,防 止焦糊。 知识梳理 重难突破 栏目索引 突破一 酶在果汁生产、洗涤方面的应用 1.酶的活性 (1)概念:指酶催化一定化学反应的能力。 (2)表示方法:用在一定条件下酶所催化的某一化学反应的反应速度来表 示。 (3)酶反应速率的表示方法:用单位时间内、单位体积中反应物的减少量 或产物的增加量来表示。 (4)酶活性的影响因素:温度、pH和酶的抑制剂等。 重难突破 知识梳理 重难突破 栏目索

10、引 2.探究温度和pH对果胶酶活性的影响 (1)实验流程 制备果泥 设置一系列具有梯度的pH和温度 加入果胶酶反应一段时间 过滤果汁 (2)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 知识梳理 重难突破 栏目索引 测定果汁的体积或澄清度来实现的。 3.对加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法 (1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法:可在洗涤后比较污物的残留状况,如 已消失、颜色变浅、面积缩小等。 (2)加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法:实验设计遵循的原则是对照原则 和单一变量原则,如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤 效果有何不同时,以洗衣粉的种类为自变量,其他条件完全一致;同

11、时,普 通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照。 (3)变量分析 知识梳理 重难突破 栏目索引 实验自变量因变量无关变量 探究普通洗衣粉和 加酶洗衣粉的洗涤 效果 洗衣粉种类(普通和加 酶) 洗涤效果水的用量,污物的量 ,实验用布的质地与 大小,不同洗衣粉的 用量,搅拌、洗涤时 间等 探究不同种类加酶 洗衣粉的洗涤效果 加酶洗衣粉中酶的种 类 探究不同温度对加 酶洗衣粉洗涤效果 的影响 温度 知识梳理 重难突破 栏目索引 知能拓展 (1)一般来说,丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤,是 因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。 (2)酶的催化作用需要适宜的温度,用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡

12、 时间,加快洗涤。 (3)人体皮肤细胞有蛋白质,使用加酶洗衣粉后如不彻底清洗双手,就会使 手的皮肤受到腐蚀,而使人患过敏性皮炎、湿疹等。 (4)加酶洗衣粉的酶制剂不含肽酶,因为肽本身易溶于水。 知识梳理 重难突破 栏目索引 组别布料污染物水温 A(蛋白酶洗衣粉)66 cm蛋白膜40 B(脂肪酶洗衣粉)66 cm蛋白膜40 C(蛋白酶洗衣粉)66 cm淀粉膜40 典例1 某同学用含有不同种类酶制剂的洗衣粉进行了如下实验。 知识梳理 重难突破 栏目索引 请回答以下问题: (1)该实验的目的是探究 。该实验还应控制的无关变量有 。该实验中 分别 构成两组对照实验。 (2)该同学在实验过程中可通过观察

13、 来判断酶 的催化效率。 (3)蛋白酶洗衣粉的去污原理是 。 (4)大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉,有利于生态环境保护,这是因 为 。 知识梳理 重难突破 栏目索引 解析 依据题表可以看出,表中涉及酶与污染物这两个实验变量,A与B构 成一组对照实验,用来鉴定不同酶对同一污染物的作用效果,实验变量是酶 的种类;A与C构成另一组对照实验,用来鉴定同一种酶对不同污染物的作 用效果,实验变量是不同种类的污染物。这两组实验都是用来探究酶的特 异性。洗衣粉的用量、污染物的含量以及水质、pH等都为无关变量。 答案 (1)酶的特异性 洗衣粉的用量、污染程度、水质、pH等 A 与B、A与C (2)蛋白膜消

14、失时间的长短 (3)用蛋白酶催化污垢中蛋白质 的水解 (4)酶可被分解,又避免水体富营养化 知识梳理 重难突破 栏目索引 1-1 (2014四川乐山月考,10)工业生产果汁时,常常利用果胶酶破除果肉细 胞壁以提高水果的出汁率,为研究温度对果胶酶活性的影响,某同学设计了 如下实验: 将果胶酶与苹果泥分装于不同试管,在10 水浴中恒温处理10 min(如图 甲)。 知识梳理 重难突破 栏目索引 将步骤处理后的果胶酶和苹果泥混合,再次在10 水浴中恒温处理10 min(如图乙)。 将步骤处理后的混合物过滤,收集滤液,测量果汁量(如图丙)。 在不同温度条件下重复以上实验步骤,并记录果汁量,结果如下表: 温度/1020304050607080 果汁量/mL813152515121110 知识梳理 重难突破 栏目索引 根据上述实验,请分析回答下列问题。 (1)果胶酶能破除细胞壁,是因为果胶酶可以促进细胞壁中 的水 解。 (2)实验结果表明,当温度为 左右时,果汁量最多,此时果胶酶的活 性 。当温度再升高时,果汁量降低,说明 。 (3)实验步骤的目的是 。 答案