专题4酶的研究与应用专题整合.ppt

专题专题4 酶的研究与应用专题整合酶的研究与应用专题整合1探讨加酶洗衣粉的洗涤效果时，要有效地控探讨加酶洗衣粉的洗涤效果时，要有效地控制变量制变量(如下表如下表)有关酶的实验设计有关酶的实验设计 实验实验自自变变量量因因变变量量无关无关变变量量探究普通洗衣探究普通洗衣粉粉和加和加酶酶洗衣粉洗衣粉的的洗涤效果洗涤效果洗衣粉种洗衣粉种类类(普通和普通和加加酶酶)洗洗涤涤效果效果探究不同种探究不同种类类加加酶酶洗衣粉的洗洗衣粉的洗涤涤效果效果加加酶酶洗衣洗衣粉粉中中酶酶的种的种类类水的用量，水的用量，污污物物的量，的量，实验实验用用布布的质地与大小，的质地与大小，不同洗衣粉的不同洗衣粉的用量，搅拌、用量，搅拌、洗涤时洗涤时间等间等探究不同温度探究不同温度对对加加酶酶洗衣粉的影洗衣粉的影响响温度温度探探讨讨加加酶酶洗衣粉最适温度的洗衣粉最适温度的实验实验中，根据中，根据实际实际生生活中的情况，温度梯度可活中的情况，温度梯度可进进一步一步设设置置为为20、25、30、35、40、45、50、55，若若测测出出40 时时洗洗涤涤效果效果较较好，好，应设应设置更置更细细的的实验实验组组，如，如35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45，直至，直至测测出具出具体的最适温度。体的最适温度。2有关酶的探究实验设计思路有关酶的探究实验设计思路在在保保证证无无关关变变量量相相同同的的前前提提下下，在在一一恒恒定定温温度度下下设设置置pH梯梯度度，可可确确定定酶酶催催化化作作用用的的最最适适pH；在在一一恒恒定定pH条条件件下下，通通过过设设置置温温度度梯梯度度，可可确确定定酶酶催催化化作作用用的的最最适适温温度度；在在温温度度和和pH都都相相同同的的条条件件下下，通通过过设设置置酶酶的的用用量量梯梯度度可可以以确确定定酶酶的最适用量。的最适用量。设计设计遵循遵循单单一一变变量原量原则则，有效地控制其他，有效地控制其他变变量量(如水如水质质、水温等、水温等)，具体，具体实验实验程序分析程序分析(如下表如下表)：探究加酶洗衣粉洗涤效果的实验设计探究加酶洗衣粉洗涤效果的实验设计知知识识点点知知识识点要点要素素梳理知梳理知识识要点要点加加酶酶洗衣洗衣粉粉种种类类蛋白蛋白酶酶、脂肪、脂肪酶酶、淀粉、淀粉酶酶和和纤维纤维素素酶酶探究加探究加酶酶洗衣粉与洗衣粉与普通洗衣普通洗衣粉的洗粉的洗涤涤效果效果实验实验流程流程制制备污渍备污渍物物设设置置对对照照加入洗衣粉加入洗衣粉加入加入污污渍渍物物搅搅拌拌观观察洗察洗涤涤效果效果实验变实验变量量(自自变变量量)洗衣粉种洗衣粉种类类(是否加是否加酶酶)实验结实验结果果加加酶酶洗衣粉的洗洗衣粉的洗涤涤效果效果比普通洗衣粉好比普通洗衣粉好探究加探究加酶酶洗衣粉的洗衣粉的最适温度最适温度实验变实验变量量温度温度实验实验流程流程制制备污渍备污渍物物设设置温度置温度梯度梯度对对照照加入洗衣粉加入洗衣粉加入加入污渍污渍物物搅搅拌拌观观察洗察洗涤涤效果效果探究不同探究不同种种类类的加的加酶酶洗衣粉洗衣粉的洗的洗涤涤效效果果实验变实验变量量加加酶酶洗衣粉中洗衣粉中酶酶的种的种类类实验实验流程流程三等份各三等份各类污渍类污渍物物烧烧杯中各加入等量的不同杯中各加入等量的不同类类型的洗衣粉和水型的洗衣粉和水将将污渍污渍物分物分别别放入放入烧烧杯中杯中搅搅拌拌观观察察实验实验效果效果【典典例例1】有有人人设设计计实实验验探探究究加加酶酶洗洗衣衣粉粉是是否否能能提提高高去去污污力力并并优优于于普普通通洗洗衣衣粉粉。实实验验分分为为两两组组，一一组组衣衣物物用用加加酶酶洗洗衣衣粉粉洗洗涤涤，一一组组衣衣物物用用普通洗衣粉洗普通洗衣粉洗涤涤。该实验设计该实验设计缺少缺少()。A用用加加酶酶洗洗衣衣粉粉洗洗涤涤和和适适量量普普通通洗洗衣衣粉粉洗洗涤涤的的对对照照B既既不不用用加加酶酶洗洗衣衣粉粉洗洗涤涤也也不不用用普普通通洗洗衣衣粉洗粉洗涤涤的的对对照照C用用普普通通洗洗衣衣粉粉洗洗涤涤和和少少量量加加酶酶洗洗衣衣粉粉洗洗涤涤的的对对照照D用用少少量量普普通通洗洗衣衣粉粉洗洗涤涤和和大大量量加加酶酶洗洗衣衣粉洗粉洗涤涤的的对对照照解解析析本本探探究究实实验验为为定定性性探探究究实实验验，不不涉涉及及量量的的变变化化，缺缺乏乏空空白白对对照照，补补充充空空白白对对照照实实验验后，实验结果更具说明力。后，实验结果更具说明力。答案答案B酶的固定化技术酶的固定化技术 名称名称原理原理图图示示包埋包埋法法将微生物将微生物细细胞均匀地胞均匀地包埋在不溶于水的多包埋在不溶于水的多孔性孔性载载体中体中化学化学结结合法合法利用共价利用共价键键、离子、离子键键将将酶酶分子或分子或细细胞相互胞相互结结合，或将其合，或将其结结合到合到载载体上体上物理物理吸吸附法附法通通过过物理吸附作用，物理吸附作用，把把酶酶固定在固定在纤维纤维素、素、琼琼脂糖、多孔玻璃和脂糖、多孔玻璃和离子交离子交换树换树脂等脂等载载体体上上【典典例例2】在在上上个个世世纪纪50年年代代，酶酶已已经经大大规规模模地地应应用用于于各各个个生生产产领领域域，到到了了70年年代代又又发发明明了了固固定定化化酶酶与与固固定定化化细细胞胞技技术术，大大大大降降低低了了生生产产成本，成本，请请回答有关回答有关问题问题。(1)在在实实际际生生产产中中，固固定定化化酶酶技技术术的的优优点点是是_。与与固固定定化化酶酶技技术术相相比比，固固定定化化细细胞胞固固定定的的是是_。(2)制制备备固固定定化化酵酵母母细细胞胞，常常用用的的包包埋埋材材料料是是_，使使 用用 了了 下下 图图 中中 方方 法法 _(填出号填出号码码及名称及名称)。(3)制制作作固固定定化化酵酵母母菌菌细细胞胞时时，充充分分混混合合均均匀匀的的酵酵母母细细胞胞胶胶液液可可在在饱饱和和_溶溶液液中中形形成成凝凝胶胶珠珠。部部分分同同学学实实验验制制得得的的凝凝胶胶珠珠不不是是圆圆形形或或椭椭圆圆形形，其其主主要要原原因因是是_。解解析析(1)固固定定化化酶酶使使酶酶与与反反应应物物易易接接触触，与与产产物物易易分分离离，并并且且能能反反复复利利用用，降降低低了了生生产产成成本本。固固定定化化酶酶固固定定的的是是纯纯净净的的酶酶，酶酶会会失失活活。固固定定化化细胞能固定一系列酶。细胞能固定一系列酶。(2)制制备备固固定定化化酵酵母母细细胞胞，由由于于细细胞胞比比酶酶分分子子体体积积大大，难难以以被被吸吸附附或或结结合合，多多采采用用包包埋埋法法，常常用用的载体是海藻酸钠。的载体是海藻酸钠。(3)酵酵母母细细胞胞胶胶液液能能在在饱饱和和的的CaCl2溶溶液液中中形形成成凝凝胶胶珠珠。若若海海藻藻酸酸钠钠浓浓度度过过高高或或针针筒筒距距离离液液面面过过近近，得到的凝胶珠可能不是圆形。得到的凝胶珠可能不是圆形。答答案案(1)酶酶既既能能与与反反应应物物接接触触，又又容容易易与与产产物物分分离离，固固定定在在载载体体上上的的酶酶能能反反复复利利用用多多酶酶系系统统(一系列一系列酶酶、多种、多种酶酶)(2)海海藻藻酸酸钠钠包包埋埋法法(3)CaCl2海海藻藻酸酸钠钠浓浓度度过过高高(或或针针筒口离液面距离筒口离液面距离过过近，高度不近，高度不够够)【例例1】(2011江江苏苏单单科科，15)下下列列有有关关酶酶的的制制备备和和应应用的叙述，正确的是用的叙述，正确的是()。A酶酶解解法法和和吸吸水水涨涨破破法法常常用用于于制制备备微微生生物物的胞内的胞内酶酶B透透析析、电电泳泳和和酸酸解解等等方方法法常常用用于于酶酶的的分分离与离与纯纯化化C棉棉织织物物不不能能使使用用添添加加纤纤维维素素酶酶的的洗洗衣衣粉粉进进行洗行洗涤涤D多多酶酶片中的胃蛋白片中的胃蛋白酶酶位于片位于片剂剂的核心的核心层层解解析析利利用用酶酶解解法法和和吸吸水水涨涨破破法法使使细细胞胞解解体体，用用于于制制备备胞胞内内酶酶；酶酶的的纯纯化化和和分分离离的的方方法法有有透透析析法法、离离心心沉沉降降法法和和电电泳泳法法；纤纤维维素素酶酶能能去去除除棉棉纺纺织织品品表表面面浮浮毛毛，平平整整织织物物表表面面，故故可可用用添添加加纤纤维维素素酶酶的的洗洗衣衣粉粉洗洗涤涤棉棉织织物物；多多酶酶片片中中的的胃胃蛋蛋白白酶酶位位于于片剂的最外层，保持其他酶在胃中不被破坏。片剂的最外层，保持其他酶在胃中不被破坏。答案答案A【例例2】(2011上上海海单单科科，五五)回回答答下下列列关关于于微微生物和生物和酶酶的的问题问题。环环境境污污染染物物多多聚聚联联苯苯难难以以降降解解，研研究究发发现现联联苯苯降降解解菌菌内内的的联联苯苯水水解解酶酶是是催催化化多多聚聚联联苯苯降降解解的关键酶。的关键酶。(1)下下列列培培养养基基中中能能有有效效分分离离联联苯苯降降解解菌菌的的是是_，原原因因是是_。A培培养养基基(g/L)：某某生生长长因因子子2.0，(NH4)2SO4 2.0，K2HPO4 3.0，MgSO4 1.0，pH7.4，多多聚聚联联苯苯50 mLB培培养养基基(g/L)：牛牛肉肉膏膏10.0，蛋蛋白白胨胨20.0，葡萄糖葡萄糖20.0，NaCl 5.0，pH 7.4C培培养养基基(g/L)：某某生生长长因因子子2.0，淀淀粉粉20.0，NH4NO3 2.5，MgCl2 0.5，K2HPO4 3.0，多多聚聚联联苯苯50 mL，pH 7.4进进一一步步研研究究发发现现，不不同同的的金金属属离离子子对对联联苯苯水水解解酶酶的活性有一定影响，的活性有一定影响，结结果果见见下表：下表：(2)依依据据表表中中结结果果，金金属属离离子子_对对该该酶酶的的活活性性有有一一定定的的促促进进作作用用。金金属属离离子子对对酶酶的的活活性性有有促促 进进 或或 抑抑 制制 作作 用用，可可 能能 的的 原原 因因 是是_。(3)通通过过酶酶工工程程可可将将联联苯苯水水解解酶酶用用于于生生产产实实践践。酶酶工工程程通通常常包包括括酶酶的的生生产产、_、酶酶的的固固定定化化 和和 酶酶 的的 应应 用用 等等 方方 面面。酶酶 固固 定定 化化 的的 好好 处处 是是_。(4)下下图图实实线线表表示示联联苯苯水水解解酶酶催催化化的的反反应应速速度度与与酶酶浓浓度度的的关关系系，虚虚线线表表示示在在其其他他条条件件不不变变的的情情况况下下，底底物物浓浓度度增增加加一一倍倍，反反应应速速度度与与酶酶浓浓度度的的关关系，能正确表示两者关系的是系，能正确表示两者关系的是_。(5)红红球菌和假球菌和假单孢单孢菌都能降解多聚菌都能降解多聚联联苯，但研苯，但研究究发现发现以每克菌体以每克菌体计计算，两种菌降解多聚算，两种菌降解多聚联联苯的苯的能力有所不同，能力有所不同，对对此此现现象合理的假象合理的假设设是是_或或_。解解析析(1)A培培养养基基中中只只有有多多聚聚联联苯苯一一种种碳碳源源，只只有有联联苯苯降降解解菌菌可可以以利利用用这这一一种种碳碳源源而而生生存存。因因此此，A培养基可以作为分离联苯降解菌的选择培养基。培养基可以作为分离联苯降解菌的选择培养基。(2)根根据据表表格格数数据据，当当培培养养基基中中添添加加Mn2时时，能能使使联联苯苯水水解解酶酶的的活活性性升升高高。金金属属离离子子是是通通过过与与酶酶结合后，改变酶的空间结构来影响酶活性的。结合后，改变酶的空间结构来影响酶活性的。(3)酶酶具具有有专专一一性性、高高效效性性，酶酶催催化化后后，酶酶分分子子结结构构不不改改变变，如如果果能能利利用用酶酶工工程程将将酶酶固固定定下下来来，便便可可以以重重复复利利用用，使使酶酶的的催催化化反反应应连连续续进进行行。酶酶工工程程的的操操作作包包括括酶酶的的生生产产、酶酶的的分分离离纯纯化化、酶酶的的固定化和酶的应用等几个方面。固定化和酶的应用等几个方面。(4)影影响响酶酶促促反反应应速速度度的的因因素素有有酶酶浓浓度度、底底物物浓浓度和温度、度和温度、pH等等反反应应条条件件。在在反反应应条条件件适适宜宜，酶酶量量不不足足的的情情况况下下，增增加加底底物物量量，酶酶促促反反应应速速度度不不增增加加，此此时时酶酶促促反反应应速速度度的的限限制制因因子子是是酶酶浓浓度度。随随着着酶酶浓浓度度的的增增加加，当当酶酶浓浓度度不不是是酶酶促促反反应应速速度度的的限限制制因因子时，底物量增加，酶促反应速度增加。子时，底物量增加，酶促反应速度增加。(5)红红球球菌菌和和假假单单孢孢菌菌降降解解多多聚聚联联苯苯的的能能力力不不同同的的原原因因可可能能是是两两种种菌菌内内酶酶量量不不同同，或或者者是是两两种种菌菌内酶结构的不同致使酶活性不同。内酶结构的不同致使酶活性不同。答案答案(1)A该该培养基中多聚培养基中多聚联联苯苯为为唯一碳源唯一碳源(2)Mn2金金属属离离子子与与酶酶结结合合可可以以改改变变酶酶的的空空间间结结构构(尤其是活性部位的尤其是活性部位的结结构构)(3)酶酶的的分分离离纯纯化化便便于于重重复复利利用用，能能连连续续进进行行反反应应(4)B(5)两两种种菌菌内内酶酶量量不不同同两两种种菌菌内内酶酶基基因因的的结结构构(酶酶结结构构)不同不同考情分析考情分析本专题内容在高考中考查频率较高，本专题内容在高考中考查频率较高，考查点包括果胶酶在果汁生产实践中的应用，固考查点包括果胶酶在果汁生产实践中的应用，固定化酶、固定化细胞技术在生产实践中的应用及定化酶、固定化细胞技术在生产实践中的应用及加酶洗衣粉洗涤效果与影响因素探究等。联系果加酶洗衣粉洗涤效果与影响因素探究等。联系果汁加工生产、加酶洗衣粉等生产生活实际，考查汁加工生产、加酶洗衣粉等生产生活实际，考查酶特性探究的实验分析与设计题特别多，是近三酶特性探究的实验分析与设计题特别多，是近三年新课标高考的最大热点。年新课标高考的最大热点。