专题3酶的应用通用版选修1课件.ppt

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1、专题专题3 3酶的应用通用版选酶的应用通用版选修修1 1课件课件考考纲纲要求要求三年考情三年考情1.1.酶酶的存在与的存在与简单简单制作方法制作方法2.2.酶酶活力活力测测定的一般原理和方法定的一般原理和方法3.3.酶酶在食品制造和洗在食品制造和洗涤涤等方面的作用等方面的作用4.4.制制备备和和应应用固定化用固定化酶酶20122012江江苏苏,20122012广广东东,20112011江江苏苏,20102010江江苏苏一、果胶一、果胶酶酶在果汁生在果汁生产产中的作用中的作用1.1.果胶果胶酶酶(1)(1)组组成成:包括多聚半乳糖包括多聚半乳糖醛醛酸酸酶酶、果胶分解、果胶分解酶酶和和_等等,是分

2、解果胶的是分解果胶的_的的总总称。称。(2)(2)作用作用:分解果胶分解果胶为为可溶性的可溶性的_,_,瓦解瓦解_。使使浑浊浑浊的果汁的果汁变变得得_,_,增加出汁量。增加出汁量。果胶果胶酯酯酶酶一一类类酶酶半乳糖半乳糖醛醛酸酸植物植物细细胞壁和胞胞壁和胞间层间层澄清澄清2.2.酶酶的活性与影响的活性与影响酶酶活性的因素活性的因素(1)(1)酶酶的活性的活性:指指酶酶催化一定化学反催化一定化学反应应的能力的能力,可用可用_来来表示。表示。(2)(2)影响影响酶酶活性的因素活性的因素:温度、温度、pHpH和和_等。等。3.3.探究温度和探究温度和pHpH对对酶酶活性的影响活性的影响(1)(1)实

3、验实验原理原理:果胶果胶酶酶活性受温度和活性受温度和pHpH的影响的影响,处处于最适温度和最适于最适温度和最适pHpH时时,活活性性_。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶酶活性大小呈活性大小呈_。(2)(2)实验结实验结果果:温度和温度和pHpH在很大程度上在很大程度上对对酶酶的的_会会产产生生影响影响,过过高或高或过过低都会影响低都会影响酶酶活性。活性。反反应应速度速度酶酶的抑制的抑制剂剂最高最高正相关正相关空空间结间结构构4.4.探究果胶探究果胶酶酶用量的用量的实验设计实验设计(1)(1)实验实验原理原理:在一定的条件下在一定的条件下,随着随着酶酶浓浓度的增

4、加度的增加,果汁的体果汁的体积积_;_;当当酶酶的的浓浓度达到一定度达到一定值值后后,再增加再增加酶酶的用量的用量,果汁的体果汁的体积积_,_,此此值值就就是果胶是果胶酶酶的最适用量。的最适用量。(2)(2)变变量分析量分析:本本实验实验的自的自变变量是量是_,_,因因变变量可以用果肉的量可以用果肉的_或或是是_体体现现。增加增加不不变变酶酶的用量的用量出汁率出汁率果汁的澄清度果汁的澄清度(3)(3)实验结实验结果果:榨出的果汁量与果胶榨出的果汁量与果胶酶酶用量的关系用量的关系(或反或反应应速率与速率与酶酶用量的关用量的关系系)画出坐画出坐标标曲曲线线。二、二、酶酶在洗在洗涤涤等方面的等方面的

5、应应用用1.1.加加酶酶洗衣粉洗衣粉(1)(1)概念概念:指含有指含有_的洗衣粉。的洗衣粉。(2)(2)影响加影响加酶酶洗衣粉效果的因素洗衣粉效果的因素:温度、酸碱度、温度、酸碱度、_及水及水质质等。等。酶酶制制剂剂表面活性表面活性剂剂(3)(3)常用常用酶酶制制剂剂的种的种类类及洗及洗涤涤原理和原理和实实例例:种种类类洗洗涤涤原理原理洗洗涤实涤实例例蛋白蛋白酶酶_ _+_ _+氨基酸氨基酸血血渍渍、奶、奶渍渍及及各种食品各种食品类类的的蛋白蛋白质污质污垢垢脂肪脂肪酶酶脂肪脂肪 _+_+_油油渍渍、人体皮、人体皮脂、口脂、口红红淀粉淀粉酶酶_ _ 麦芽糖麦芽糖来自面条、巧来自面条、巧克力等的克

6、力等的污污垢垢纤维纤维素素酶酶使使_的的结结构构变变得蓬松得蓬松,从而使从而使渗入到渗入到纤维纤维深深处处的的尘尘土和土和污污垢能垢能够够与洗衣粉充分接触与洗衣粉充分接触,达到更好的达到更好的去去污污效果效果蛋白蛋白酶酶脂肪脂肪酶酶淀粉淀粉酶酶蛋白蛋白质质多多肽肽甘油甘油 脂肪酸脂肪酸纤维纤维淀粉淀粉2.2.探究不同加探究不同加酶酶洗衣粉洗衣粉对对衣物衣物污渍污渍的洗的洗涤涤效果效果(1)(1)实验实验原理原理:酶酶的催化作用具有的催化作用具有_,_,复合复合酶酶洗衣粉加入的洗衣粉加入的酶酶制制剂剂种种类类_,_,与与单单一加一加酶酶洗衣粉相比洗衣粉相比,对对各种各种污渍污渍都有都有较较好的洗

7、好的洗涤涤效果。效果。(2)(2)实验变实验变量量:自自变变量量:_:_种种类类。无关无关变变量量:其他条件相同且适宜其他条件相同且适宜(如温度、如温度、pHpH等等)。专专一性一性较较多多加加酶酶洗衣粉洗衣粉(3)(3)实验实验步步骤骤:步步骤骤烧烧杯杯编编号号注入自来水注入自来水500 mL500 mL500 mL500 mL500 mL500 mL加入物加入物质质(等量等量)_奶奶渍渍布布奶奶渍渍布布控制水温控制水温37373737_加入洗衣粉加入洗衣粉(等量等量)蛋白蛋白酶酶洗衣粉洗衣粉复合复合酶酶洗衣粉洗衣粉脂肪脂肪酶酶洗衣粉洗衣粉用玻璃棒用玻璃棒搅搅拌拌5 min5 min5 mi

8、n5 min5 min5 min观观察察实验现实验现象象颜颜色浅色浅_颜颜色浅色浅奶奶渍渍布布3737已消失已消失(4)(4)实验结论实验结论:复合复合酶酶洗衣粉的洗洗衣粉的洗涤涤效果比效果比单单一加一加酶酶洗衣粉洗洗衣粉洗涤涤效果好。效果好。三、固定化三、固定化酶酶和固定化和固定化细细胞胞1.1.固定化固定化酶酶(1)(1)应应用原理用原理:将将酶酶固定在固定在颗颗粒状的粒状的_上上,使使酶酶既易催化既易催化,又又易于易于_,_,可以重复使用。可以重复使用。(2)(2)应应用用实实例例:反反应应机理机理:葡萄糖葡萄糖 _。固定化固定化酶酶反反应应柱柱:将将酶酶固定在一种固定在一种颗颗粒状粒状

9、载载体上体上,再将再将这这些些_装到反装到反应应柱内柱内,柱子底端装上分布着柱子底端装上分布着许许多小孔的多小孔的筛筛板板,_无法通无法通过过小孔小孔,而而_却能自由出入。却能自由出入。载载体体回收回收果糖果糖酶酶颗颗粒粒酶酶颗颗粒粒反反应应溶液溶液_葡萄糖异构葡萄糖异构酶酶2.2.固定化固定化细细胞技胞技术术(1)(1)概念概念:是利用是利用_或或_的方法将的方法将酶酶或或细细胞固定在一定空胞固定在一定空间间内的技内的技术术。物理物理化学化学(2)(2)常用方法常用方法(连线连线):):(3)(3)制制备备固定化酵母固定化酵母细细胞胞过过程及酒精程及酒精发发酵酵:酵母酵母细细胞的活化胞的活化

10、:向干酵母中加向干酵母中加_,_,使其使其_。配制配制CaClCaCl2 2溶液溶液:无水无水CaClCaCl2 2加定量蒸加定量蒸馏馏水。水。配制海藻酸配制海藻酸钠钠溶液溶液:在加在加热时热时不断不断搅搅拌拌,小火或小火或间间断加断加热热。海藻酸海藻酸钠钠溶液与酵母溶液与酵母细细胞混合胞混合:_:_至室温后至室温后,再加入已活再加入已活化的酵母化的酵母细细胞胞,充分充分搅搅拌使其混合均匀拌使其混合均匀,然后然后转转移至注射器中。移至注射器中。蒸蒸馏馏水水活化活化冷却冷却固定化酵母固定化酵母细细胞胞:以恒定的速度以恒定的速度缓缓慢地将注射器中的溶液滴慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的加到配制好

11、的_中中,形成凝胶珠形成凝胶珠,使其在使其在CaClCaCl2 2溶液中浸溶液中浸泡泡_左右。左右。冲洗冲洗:凝胶珠用蒸凝胶珠用蒸馏馏水冲洗水冲洗2 23 3次次,除去表面的除去表面的_。发发酵酵:将将150 mL150 mL质质量分数量分数为为_溶液溶液转转移至移至200 mL200 mL的的锥锥形瓶中形瓶中,加入固定好的酵母加入固定好的酵母细细胞胞,25,25下下发发酵酵24 h,24 h,发现发现有有_产产生生,有有_味散出。味散出。CaClCaCl2 2溶液溶液30 min30 minCaClCaCl2 2溶液溶液10%10%的葡萄糖的葡萄糖气泡气泡酒酒1.(20121.(2012江江

12、苏苏T16A)T16A)“探究加探究加酶酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤涤效果效果”可先用可先用热热水溶解洗衣粉水溶解洗衣粉,再将水温再将水温调节调节到最适温度。到最适温度。()()【分析分析】温度会影响酶的活性温度会影响酶的活性,高温会破坏酶的空间结构高温会破坏酶的空间结构,导致导致酶失去活性酶失去活性,且不可恢复且不可恢复,所以应该先将水温调节到最适温度所以应该先将水温调节到最适温度,再溶解洗衣粉。再溶解洗衣粉。2.(20122.(2012江江苏苏T16C)T16C)相同相同pHpH时时加加酶酶洗衣粉洗洗衣粉洗涤涤效果好于普通洗衣效果好于普通洗衣粉。粉。()()【分析分析】

13、pHpH会影响酶的活性会影响酶的活性,只有在最适只有在最适pHpH条件下条件下,加酶洗衣粉加酶洗衣粉洗涤效果才好于普通洗衣粉。洗涤效果才好于普通洗衣粉。3.(20123.(2012江江苏苏T17A)T17A)从从酶酶的固定方式看的固定方式看,物理吸附法比化学物理吸附法比化学结结合合法法对对酶酶活性影响小。活性影响小。()()【分析分析】物理吸附法是利用离子键作用、物理吸附等方法物理吸附法是利用离子键作用、物理吸附等方法,将将酶固定在载体上酶固定在载体上,而化学结合法是利用多功能试剂进行酶与载而化学结合法是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联体之间的交联,从而得到三维的交联网架结构从而得到三维的

14、交联网架结构,后者有可能影后者有可能影响酶活性部位。响酶活性部位。4.(20124.(2012江江苏苏T17D)T17D)将海藻酸将海藻酸钠钠凝胶珠用无菌水冲洗凝胶珠用无菌水冲洗,目的是洗目的是洗去去CaClCaCl2 2和和杂杂菌。菌。()()【分析分析】将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗,目的是洗去目的是洗去CaClCaCl2 2和和杂菌杂菌,防止防止CaClCaCl2 2导致凝胶珠硬度变大。导致凝胶珠硬度变大。5.5.在探究果胶在探究果胶酶酶用量用量实验实验中中,虽虽然然实验实验的的变变量量发发生了生了变变化化,但通但通过设过设置梯度来确定最适置梯度来确定最适值值的

15、思路方法是不的思路方法是不变变的。的。()()【分析分析】在探究果胶酶的用量实验中在探究果胶酶的用量实验中,参照研究温度和参照研究温度和pHpH对酶对酶活性的影响实验活性的影响实验,采用梯度测定法采用梯度测定法,只是将原实验中的只是将原实验中的pHpH梯度和梯度和温度梯度改成酶的用量梯度温度梯度改成酶的用量梯度,基本实验思路不变。基本实验思路不变。6.6.用含用含该该蛋白蛋白酶酶的洗衣粉去除油的洗衣粉去除油渍渍,效果比其他效果比其他类类型加型加酶酶洗衣洗衣粉好。粉好。()()【分析分析】油渍的主要成分属于脂质油渍的主要成分属于脂质,而酶的催化作用具有专一而酶的催化作用具有专一性性,则用含该蛋白

16、酶的洗衣粉去除油渍则用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍,比其他类型加酶洗衣粉比其他类型加酶洗衣粉效果差。效果差。7.7.刚刚溶化的海藻酸溶化的海藻酸钠应钠应迅速与活化的酵母菌混合制迅速与活化的酵母菌混合制备备混合混合液。液。()()【分析分析】刚溶化的海藻酸钠要冷却至室温刚溶化的海藻酸钠要冷却至室温,才能与活化的酵母才能与活化的酵母细胞混合制备混合液细胞混合制备混合液,以免高温使酵母细胞失活。以免高温使酵母细胞失活。8.8.利用固定化酵母利用固定化酵母细细胞胞进进行行发发酵酵,糖糖类类的作用只是作的作用只是作为为反反应应底底物。物。()()【分析分析】在利用固定化酵母细胞进行发酵时在利用固定化酵母细

17、胞进行发酵时,酵母细胞是活细酵母细胞是活细胞胞,需要营养需要营养,糖类既是反应底物糖类既是反应底物,也提供营养物质。也提供营养物质。考点一考点一 酶酶的研究与的研究与应应用用 1.1.果胶果胶酶酶与与纤维纤维素素酶酶的比的比较较种种类类组组成成作用作用果胶果胶酶酶多聚半乳糖醛酸酶、果多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶胶分解酶和果胶酯酶分解果胶为可溶性的半乳分解果胶为可溶性的半乳糖醛酸糖醛酸纤维纤维素素酶酶C C1 1酶、酶、C CX X酶、葡萄糖苷酶、葡萄糖苷酶酶2.2.探究影响果胶探究影响果胶酶酶活性的因素活性的因素(1)(1)实验实验原原则则:对对照原照原则则、单单一一变变量原量原则则

18、,严严格控制格控制变变量量,尽量减尽量减少无关少无关变变量的影响。量的影响。(2)(2)实验实验原理原理:果胶果胶酶酶活性受温度、活性受温度、pHpH和和酶酶活性抑制活性抑制剂剂的影响。的影响。在最适温度和在最适温度和pHpH时时,活性最高活性最高,果肉的出汁率、果汁的澄清度都果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶与果胶酶酶的活性大小成正比。的活性大小成正比。(3)(3)设计实验设计实验:探究最适温度探究最适温度时时,pH,pH为为不不变变量量,最好是最适最好是最适pH;pH;探探究最适究最适pHpH时时,温度温度为为不不变变量量,最好是最适温度。最好是最适温度。3.3.探究果胶探究果胶酶酶的用量

19、的用量(1)(1)本本实验实验中要中要严严格控制温度、格控制温度、pHpH、反、反应时间应时间和底物用量等无和底物用量等无关关变变量量对实验对实验的影响。的影响。(2)(2)实验设计实验设计:探究果胶探究果胶酶酶的最适用量的最适用量时时,最适用量是在温度、最适用量是在温度、pHpH等最适宜条件下等最适宜条件下测测出来的。出来的。(3)(3)实验实验分析分析:如果随着如果随着酶酶浓浓度的增加度的增加,过滤过滤得到的果汁体得到的果汁体积积也增加也增加,说说明明酶酶量不足量不足;当当酶酶浓浓度增加到某个度增加到某个值值后后,再增加再增加酶酶的用量的用量,过滤过滤得到的果汁得到的果汁体体积积不再改不再

20、改变变,说说明明酶酶的用量已的用量已经经足足够够,这这个个值值即即为为酶酶的最适用的最适用量。量。4.4.探究不同探究不同类类型加型加酶酶洗衣粉的洗洗衣粉的洗涤涤效果效果(1)(1)实验实验原理原理:酶酶的催化作用具有的催化作用具有专专一性一性,复合复合酶酶洗衣粉加入的洗衣粉加入的酶酶制制剂剂种种类较类较多多,与与单单一加一加酶酶洗衣粉相比洗衣粉相比,对对各种各种污渍污渍都有都有较较好好的洗的洗涤涤效果。效果。(2)(2)实验变实验变量量:自自变变量量:酶酶的种的种类类。无关无关变变量量:其他条件相同且适宜其他条件相同且适宜(如温度、如温度、pHpH等等)。根据。根据单单一一变变量原量原则则和

21、等量原和等量原则则可知可知,自来水的量、加入物自来水的量、加入物质质及水温及水温应应一一致。致。【高考警示高考警示】(1)(1)在苹果泥和果胶酶混合之前在苹果泥和果胶酶混合之前,一定要保证底物和酶达到所要一定要保证底物和酶达到所要求的温度或求的温度或pHpH条件条件,以避免混合后条件的变化以避免混合后条件的变化,确保实验结果的确保实验结果的可靠性。可靠性。(2)(2)同等条件下的酶促反应速率的快慢可以表示酶活性的高低同等条件下的酶促反应速率的快慢可以表示酶活性的高低,但酶活性与酶促反应速率仍然是两个完全不同的概念但酶活性与酶促反应速率仍然是两个完全不同的概念,其影响其影响因素也不完全相同因素也

22、不完全相同,如酶的浓度、反应物的浓度可以影响酶促如酶的浓度、反应物的浓度可以影响酶促反应速率反应速率,但不能影响酶的活性。但不能影响酶的活性。【典例典例1 1】在工在工业业生生产产果汁果汁时时,常常利用果胶常常利用果胶酶酶破除果肉破除果肉细细胞壁胞壁以提高出汁率以提高出汁率,为为了研究温度了研究温度对对果胶果胶酶酶活性的影响活性的影响,某同学某同学设计设计了如下了如下实验实验:.将果胶将果胶酶酶与苹果泥分装于不同与苹果泥分装于不同试试管管,在在1010水浴中恒温水浴中恒温处处理理1010分分钟钟(如如图图A)A)。.将果胶将果胶酶酶与苹果泥混合与苹果泥混合,再次在再次在1010水浴中恒温水浴中

23、恒温处处理理1010分分钟钟(如如图图B)B)。.将步将步骤骤处处理后的混合物理后的混合物过滤过滤,收集收集滤滤液液,测测果汁量果汁量(如如图图C)C)。.在不同温度条件下重复以上在不同温度条件下重复以上实验实验步步骤骤,并并记录记录果汁量果汁量,结结果如果如下表下表:温度温度/1010202030304040505060607070果汁量果汁量/mL/mL8 8131315152525151512121111根据上述根据上述实验实验,请请分析回答下列分析回答下列问题问题:(1)(1)果胶果胶酶酶能破除能破除细细胞壁胞壁,是因是因为为果胶果胶酶酶可以促可以促进细进细胞壁中胞壁中的水解。的水解。

24、(2)(2)实验结实验结果表明果表明,当温度当温度为为时时果汁量最多果汁量最多,此此时时果胶果胶酶酶的活性在所的活性在所设设的温度条件下的温度条件下。(3)(3)为为什么此什么此实验实验可以通可以通过测过测量量滤滤出的苹果汁的体出的苹果汁的体积积大小来判大小来判断果胶断果胶酶酶活性的高低活性的高低?。(4)(4)下列下列A A、B B、C C图图依次表示果胶依次表示果胶酶酶浓浓度一定度一定时时,果胶果胶酶酶的反的反应应速度与反速度与反应应物物浓浓度、温度、度、温度、pHpH之之间间的关系的关系,据据图图完成下列完成下列问题问题:图图A A中中,反反应应物达到某一物达到某一浓浓度度时时反反应应速

25、度不再上升的原因是速度不再上升的原因是_。图图B B中中,曲曲线线abab段表明段表明_,_,曲曲线线bcbc段表明段表明 。将装有果胶将装有果胶酶酶与反与反应应物的甲、乙两支物的甲、乙两支试试管分管分别别放入放入1212和和9090水浴水浴锅锅中中,20,20分分钟钟后取出后取出转转入入4040的水浴的水浴锅锅中保温中保温,两支两支试试管内的反管内的反应应是是:甲甲 ,乙乙。图图C C表示果胶表示果胶酶酶浓浓度、反度、反应应物物浓浓度、温度等一定度、温度等一定时时,果胶果胶酶酶催催化反化反应应的速度随的速度随pHpH变变化的曲化的曲线线,实验时实验时可根据可根据 来判定来判定果胶果胶酶酶的最

26、适的最适pHpH。【解析解析】(1)(1)果胶酶能够把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。果胶酶能够把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。(2)(2)根据表格可知根据表格可知,40,40时果汁量最多时果汁量最多,则此温度时酶活性在所则此温度时酶活性在所设温度的条件下最大。设温度的条件下最大。(3)(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质果胶酶将果胶分解为小分子物质,这些物质可以通过滤纸这些物质可以通过滤纸,苹果汁体积越大苹果汁体积越大,表明果胶酶活性越高。表明果胶酶活性越高。(4)(4)酶是生物体内具有催化能力的有机物酶是生物体内具有催化能力的有机物,绝大多数是蛋白质绝大多数是蛋白质,其催化效率受反应物浓度、温

27、度、其催化效率受反应物浓度、温度、pHpH等的影响。等的影响。图图A A中中,当反应物在低浓度范围内增加时当反应物在低浓度范围内增加时,反应速度迅速上升反应速度迅速上升;当反应物达到一定浓度时当反应物达到一定浓度时,随反应物浓度增加随反应物浓度增加,反应速度不再增反应速度不再增加。这是因为酶虽然具有高效性加。这是因为酶虽然具有高效性,但催化能力也有一定限度但催化能力也有一定限度,当当所有酶都发挥了最高效能后所有酶都发挥了最高效能后,反应物浓度再增加反应物浓度再增加,反应速度也不反应速度也不增加增加,这时受酶浓度限制。这时受酶浓度限制。图图B B中中,从从a a点到点到b b点曲线上升点曲线上升

28、,这是因为温度升高这是因为温度升高,酶活性升高。酶活性升高。曲线曲线bcbc段下降段下降,因为温度超过最适温度因为温度超过最适温度,酶活性降低酶活性降低,甚至失活。甚至失活。由于甲试管温度较低由于甲试管温度较低,所以酶活性较低所以酶活性较低,反应速度很慢反应速度很慢,当转当转入入40(40(酶的适宜温度酶的适宜温度)的水浴锅中时的水浴锅中时,其反应速度迅速增加。其反应速度迅速增加。乙试管在乙试管在9090高温下高温下,酶结构被破坏酶结构被破坏,酶变性失活酶变性失活,当转入当转入4040的水浴锅中保温时的水浴锅中保温时,酶活性也不再恢复酶活性也不再恢复,故无催化反应。故无催化反应。图图C C表示

29、当果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时表示当果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时,果胶酶果胶酶催化反应的速度随催化反应的速度随pHpH变化的曲线变化的曲线,实验时可根据果汁的量来判实验时可根据果汁的量来判定果胶酶的最适定果胶酶的最适pHpH。答案答案:(1)(1)果胶果胶(2)40(2)40最高最高(3)(3)单位时间内得到的果汁越多单位时间内得到的果汁越多,说明此反应速度越快说明此反应速度越快,即酶的即酶的活性越高活性越高,反之反之,则酶的活性越低则酶的活性越低(4)(4)受反应物中酶浓度的限制受反应物中酶浓度的限制果胶酶的活性随温度升高而增大果胶酶的活性随温度升高而增大超过最适温度超过最适

30、温度,酶的活性随着温度升高而降低酶的活性随着温度升高而降低反应速度加快无催化反应反应速度加快无催化反应果汁的量果汁的量【互互动动探究探究】(1)(1)上上题题表中果汁量最多的是不是就一定是果胶表中果汁量最多的是不是就一定是果胶酶酶的最适温度的最适温度?如何更精确地探究果胶如何更精确地探究果胶酶酶的最适温度的最适温度?提示提示:不一定。在产生果汁最多的温度附近设置更小的温度梯不一定。在产生果汁最多的温度附近设置更小的温度梯度度(如如55、11等等)进一步实验。进一步实验。(2)(2)题题中的步中的步骤骤能否省略能否省略?为为什么什么?提示提示:不能。步骤不能。步骤保证了果胶酶和苹果泥混合前处于相

31、同温保证了果胶酶和苹果泥混合前处于相同温度度,避免混合时温度不同对实验结果的影响。避免混合时温度不同对实验结果的影响。考点二考点二 固定化固定化酶酶与固定化与固定化细细胞技胞技术术 1.1.固定化固定化酶酶和固定化和固定化细细胞技胞技术术(1)(1)将将酶酶或或细细胞固定化的方法胞固定化的方法:包埋法包埋法:将将酶酶或或细细胞包埋在不溶于水的多孔性胞包埋在不溶于水的多孔性载载体中。体中。化学化学结结合法合法:将将酶酶分子或分子或细细胞相互胞相互结结合合,或将其或将其结结合到合到载载体上。体上。物理吸附法物理吸附法:将将酶酶分子吸附在分子吸附在载载体的表面上。体的表面上。一般来一般来说说,酶酶更

32、适合采用化学更适合采用化学结结合和物理吸附法固定化合和物理吸附法固定化,而而细细胞胞多采用包埋法固定化多采用包埋法固定化,这这是因是因为为个大的个大的细细胞胞难难以被吸附或以被吸附或结结合合,而个小的而个小的酶酶容易从包埋材料中漏出。容易从包埋材料中漏出。(2)(2)固定化固定化细细胞常用的胞常用的载载体材料体材料:常用的常用的载载体有明胶、体有明胶、琼琼脂糖、海藻酸脂糖、海藻酸钠钠、醋酸、醋酸纤维纤维素和聚丙素和聚丙烯烯酰酰胺等。胺等。2.2.直接使用直接使用酶酶、固定化、固定化酶酶、固定化、固定化细细胞的比胞的比较较 直接使用直接使用酶酶固定化固定化酶酶固定化固定化细细胞胞酶酶的种数的种数

33、一种或几种一种或几种一种一种一系列一系列酶酶制作方法制作方法化学化学结结合固定化、物合固定化、物理吸附固定化理吸附固定化包埋法固定化包埋法固定化是否需要是否需要营营养物养物质质否否否否是是反反应应底物底物各种物各种物质质(大大分子、小分分子、小分子子)各种物各种物质质(大分子、小大分子、小分子分子)小分子物小分子物质质直接使用直接使用酶酶固定化固定化酶酶固定化固定化细细胞胞缺点缺点对环对环境条件非常境条件非常敏感敏感,易失活易失活难难回收回收,成本高成本高,影响影响产产品品质质量量不利于催化一系列不利于催化一系列的的酶酶促反促反应应反反应应物不易与物不易与酶酶接触接触,尤其是大分子物尤其是大分

34、子物质质,反反应应效率下降效率下降优优点点催化效率高、耗能催化效率高、耗能低、低低、低污污染染既能与反既能与反应应物接物接触触,又能与又能与产产物分离物分离可以反复利用可以反复利用成本低、操作容易成本低、操作容易实实例例果胶果胶酶酶固定化葡萄糖异构固定化葡萄糖异构酶酶固定化酵母固定化酵母细细胞胞【高考警示高考警示】固定化实验中的易错点总结固定化实验中的易错点总结(1)(1)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响:海藻酸钠溶液浓度过高海藻酸钠溶液浓度过高,将很难形成凝胶珠将很难形成凝胶珠;浓度过低浓度过低,形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。形成的

35、凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。(2)(2)海藻酸钠溶液配制注意事项海藻酸钠溶液配制注意事项:海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热,避免海藻酸钠发生焦避免海藻酸钠发生焦糊糊;将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温,再与酵母细胞混合再与酵母细胞混合,避免避免高温杀死酵母细胞高温杀死酵母细胞;固定化酵母细胞时固定化酵母细胞时,应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到器缓慢滴加到CaClCaCl2 2溶液中溶液中,而不是注射而不是注射,以免影响凝胶珠的形成。以免影响凝胶珠的形成。【典例典例2 2】某某实验实验小

36、小组组的同学制的同学制备备固定化酵母固定化酵母细细胞的胞的过过程如下程如下:活化酵母活化酵母细细胞胞:称取定量干酵母与定量蒸称取定量干酵母与定量蒸馏馏水混合并水混合并搅搅拌拌,使使酵母酵母细细胞活化胞活化;配制配制CaClCaCl2 2溶液溶液:将无水将无水CaClCaCl2 2溶解在定量蒸溶解在定量蒸馏馏水中水中,配制成一配制成一定定浓浓度的度的CaClCaCl2 2溶液溶液;配制海藻酸配制海藻酸钠钠溶液溶液:用定量的海藻酸用定量的海藻酸钠钠直接溶解在定量的蒸直接溶解在定量的蒸馏馏水中水中,配制成溶液配制成溶液;海藻酸海藻酸钠钠溶液和酵母溶液和酵母细细胞混合胞混合:将活化的酵母将活化的酵母细

37、细胞迅速加入胞迅速加入刚刚配制成的海藻酸配制成的海藻酸钠钠溶液中溶液中,充分充分搅搅拌混合均匀拌混合均匀;固定化酵母固定化酵母细细胞胞:用注射器以恒定的速度用注射器以恒定的速度缓缓慢将海藻酸慢将海藻酸钠钠和和酵母酵母细细胞混合液滴加到配制好的胞混合液滴加到配制好的CaClCaCl2 2溶液中溶液中,观观察凝胶珠的形察凝胶珠的形成。成。(1)(1)请请你改正其中两你改正其中两处错误处错误的操作的操作:第一第一处处:;第二第二处处:。(2)(2)刚刚形成的凝胶珠要在形成的凝胶珠要在CaClCaCl2 2溶液中浸泡溶液中浸泡30 min30 min左右左右,目的是目的是 。(3)(3)如果制作的凝胶

38、珠如果制作的凝胶珠颜颜色色过过浅浅,呈白色呈白色,则说则说明海藻酸明海藻酸钠浓钠浓度度(填填“过过低低”或或“过过高高”)。(4)(4)研究研究发现发现,固定化固定化强强度度强强的酵母的酵母颗颗粒粒发发酵效果好酵效果好,且且稳稳定性高、定性高、使用寿命使用寿命长长。某机构利用上述装置。某机构利用上述装置,将将2%2%、2.5%2.5%、3%3%的海藻酸的海藻酸钠钠分分别别用用2%2%、3%3%、4%4%的的X X溶液溶液进进行凝胶化行凝胶化处处理理,所得到的固定化酵母所得到的固定化酵母颗颗粒的粒的强强度及在度及在2828下下发发酵酵48 h48 h后的酒精后的酒精产产量量见见表表:可以看出可以

39、看出,随着随着X X溶液溶液浓浓度的增加度的增加,增加增加;凝胶固定化效果凝胶固定化效果较较好的海藻酸好的海藻酸钠钠与与X X溶液的溶液的浓浓度分度分别别是是、。海藻酸海藻酸钠钠(%)(%)2 22.52.53 32 22.52.53 32 22.52.53 3X X溶液溶液(%)(%)2 22 22 23 33 33 34 44 44 4固定化固定化强强度度(g/30(g/30个个)9309309509509909901 0301 0301 1001 1001 1401 1401 1701 1701 1701 1701 1601 160酒精量酒精量(%)(%)6.76.76.56.56.56

40、.56.76.76.46.46.26.26.76.76.46.46.36.3【解析】【解析】(1)(1)海藻酸钠的溶化应小火或间断加热海藻酸钠的溶化应小火或间断加热,至完全溶化。至完全溶化。溶化后冷却至室温再加入已活化的酵母细胞溶化后冷却至室温再加入已活化的酵母细胞,否则会杀死酵母否则会杀死酵母细胞。细胞。(2)(2)刚形成的凝胶珠要在刚形成的凝胶珠要在CaClCaCl2 2溶液中浸泡溶液中浸泡30 min30 min左右左右,目的是让目的是让凝胶珠形成稳定的结构。凝胶珠形成稳定的结构。(3)(3)凝胶珠颜色过浅凝胶珠颜色过浅,呈白色呈白色,说明海藻酸钠浓度过低。说明海藻酸钠浓度过低。(4)(

41、4)从表中可以看出从表中可以看出,随随X X溶液浓度的增加溶液浓度的增加,酵母颗粒的固定化强酵母颗粒的固定化强度增加度增加,且固定化效果较好的海藻酸钠的浓度是且固定化效果较好的海藻酸钠的浓度是2%,X2%,X溶液的浓溶液的浓度是度是4%4%。答案答案:(1)(1)海藻酸钠溶解应小火或间断加热至完全溶化海藻酸钠溶解应小火或间断加热至完全溶化海海藻酸钠溶液应冷却至室温再加入已活化的酵母细胞藻酸钠溶液应冷却至室温再加入已活化的酵母细胞(2)(2)让凝胶珠形成稳定的结构让凝胶珠形成稳定的结构(3)(3)过低过低(4)(4)固定化强度固定化强度2%2%4%4%【变变式式训练训练】某某实验实验小小组进组进

42、行固定化酵母行固定化酵母细细胞的制胞的制备备,并开展并开展游离酵母和固定化酵母游离酵母和固定化酵母发发酵酵产产酒酒精度的比酒酒精度的比较较。请请回答下列回答下列问问题题:产产酒酒精度的比酒酒精度的比较较时间时间/d/d游离酵母游离酵母固定化酵母固定化酵母0 00 00 02 21.01.02.52.54 42.12.14.24.26 63.23.25.05.08 83.93.95.45.410104.34.36.06.012124.64.66.46.4(1)(1)制作凝胶珠的制作凝胶珠的实验实验步步骤骤是是:酵母酵母细细胞的活化胞的活化配制配制海藻酸海藻酸钠钠溶液溶液固定化酵母固定化酵母细细胞

43、。胞。(2)(2)影响影响实验实验成成败败的关的关键键步步骤骤是是 。(3)(3)固定酵母固定酵母细细胞胞时时,海藻酸海藻酸钠钠起起的作用。的作用。(4)(4)该该小小组组将制将制备备好的固定化酵母与游离酵母分好的固定化酵母与游离酵母分别别放在一定的放在一定的条件下条件下发发酵酵,定定时记录发时记录发酵液中酒精度的酵液中酒精度的变变化。化。实验过实验过程中的程中的“在一定的条件下在一定的条件下发发酵酵”的条件是的条件是,要求要求条件相同是条件相同是为为了确保了确保。由表可知由表可知,固定化酵母和游离酵母固定化酵母和游离酵母发发酵都能酵都能产产生酒精生酒精,但固定化但固定化酵母在酵母在发发酵前期

44、延酵前期延迟迟期的期的时间时间比游离酵母比游离酵母发发酵前期延酵前期延迟迟期的期的时间时间要要。【解析解析】(1)(1)制备固定化酵母细胞的实验步骤为制备固定化酵母细胞的实验步骤为:酵母细胞的活酵母细胞的活化化配制配制CaClCaCl2 2溶液溶液配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母海藻酸钠溶液与酵母细胞混合细胞混合固定化酵母细胞。固定化酵母细胞。(2)(2)该实验的关键是配制海藻酸该实验的关键是配制海藻酸钠溶液。钠溶液。(3)(3)海藻酸钠起载体的作用海藻酸钠起载体的作用,用于包埋酵母细胞。用于包埋酵母细胞。(4)(4)酵母菌发酵过程是细胞内酶的催化过程酵母菌发酵过程是细胞内酶

45、的催化过程,需要在适宜的温度、需要在适宜的温度、pHpH等条件下进行等条件下进行,两组实验的条件相同两组实验的条件相同,才能够确保无关变量相才能够确保无关变量相同同,且遵循单一变量原则。由表可知且遵循单一变量原则。由表可知,在在12 d12 d的发酵时间里的发酵时间里,固固定化酵母发酵产酒酒精度从定化酵母发酵产酒酒精度从0 0到到6.4,6.4,游离酵母发酵产酒酒精度游离酵母发酵产酒酒精度从从0 0到到4.64.6。而且固定化酵母发酵产酒酒精度在第。而且固定化酵母发酵产酒酒精度在第4 4天就达到天就达到4.2,4.2,表明其前期延迟期短。表明其前期延迟期短。答案答案:(1)(1)配制物质的量浓

46、度为配制物质的量浓度为0.05 mol/L0.05 mol/L的的CaClCaCl2 2溶液海藻酸溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合钠溶液与酵母细胞混合(2)(2)配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液(3)(3)包埋酵母细胞包埋酵母细胞(或载体或载体)(4)(4)适宜的温度、适宜的温度、pHpH等单一变量等单一变量短短1.1.葡萄收葡萄收获获的季的季节节性性较较强强,并且不易运并且不易运输输,易造成易造成积压积压,腐腐烂变烂变质质。为为了解决上述了解决上述问题问题且且满满足不同人群的需求足不同人群的需求,可以将其加工可以将其加工制作成果汁、果酒、果醋等。下面是制作成果汁、果酒、果醋等。下面是简单简单的

47、生的生产产流程流程图图,结结合合所学知所学知识识回答下列回答下列问题问题。(1)(1)果胶果胶酶酶的使用的使用过过程程中中,需要需要对对酶酶的活性、的活性、酶酶的用量的用量进进行研行研究。在甲、乙两个曲究。在甲、乙两个曲线线中中,果胶果胶酶酶活性受活性受环环境因素影响的境因素影响的变变化化曲曲线线是是;乙曲乙曲线线中中纵轴还纵轴还可以用可以用来表示。自来表示。自变变量量X X可以代表可以代表;自自变变量量Y Y可以代表可以代表。(2)(2)果胶果胶酶酶的最适用量是上的最适用量是上图图中的中的点点对应对应的量。的量。(3)(3)过过程中不用程中不用灭灭菌一般也不会受到菌一般也不会受到杂杂菌的菌的

48、污污染染,原因是原因是 。(4)(4)果酒和果醋的制作果酒和果醋的制作过过程相比程相比,从从发发酵条件来看酵条件来看,二者不同之二者不同之处处是是 。(5)(5)果汁果汁发发酵后是否有酒精酵后是否有酒精产产生生,可用可用来来检验检验。在酸。在酸性条件下性条件下,该试剂该试剂与酒精反与酒精反应应呈呈现现。【解析解析】(1)(1)果胶酶的活性受温度、果胶酶的活性受温度、pHpH等条件的影响等条件的影响,每一种酶每一种酶的最适的最适pHpH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两种和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两种,一是果汁的量一是果汁的量,另一个是果汁的澄清度。另一个是果汁的澄清度。(

49、2)(2)果胶酶的最适用量果胶酶的最适用量是过滤得到果汁澄清度最高时对应的最小酶量是过滤得到果汁澄清度最高时对应的最小酶量,B,B点后酶量增加点后酶量增加而澄清度不再增加而澄清度不再增加,因此因此B B点对应的量为最适用量。点对应的量为最适用量。(3)(3)缺氧条缺氧条件不利于大多数细菌的生存件不利于大多数细菌的生存,同时酒精有杀菌作用。同时酒精有杀菌作用。(4)(4)酒精发酒精发酵为厌氧发酵酵为厌氧发酵,醋酸发酵为需氧发酵。醋酸发酵为需氧发酵。(5)(5)检测酒精时应用酸性检测酒精时应用酸性重铬酸钾重铬酸钾,反应呈现灰绿色。反应呈现灰绿色。答案答案:(1)(1)甲过滤得到的果汁体积温度、甲过

50、滤得到的果汁体积温度、pHpH等等果胶酶的浓度果胶酶的浓度(或用量或用量)(2)B(2)B(3)(3)培养液中缺氧环境及酵母菌产生的酒精能抑制绝大多数细培养液中缺氧环境及酵母菌产生的酒精能抑制绝大多数细菌的生长繁殖菌的生长繁殖(4)(4)酒精发酵需要厌氧条件酒精发酵需要厌氧条件,醋酸发酵需要充足的氧气醋酸发酵需要充足的氧气(5)(5)重铬酸钾灰绿色重铬酸钾灰绿色2.2.固定化固定化酶酶是从是从2020世世纪纪6060年代迅速年代迅速发发展起来的一种技展起来的一种技术术。科研。科研人人员员用双重固定法用双重固定法,即采用戊二即采用戊二醛醛作交作交联剂联剂(使使酶酶相互相互连连接接),),海海藻酸