高考生物总复习专题4酶的研究与应用ppt课件新人教版选修.ppt
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1、专题4 酶的研究与应用考纲内容能力要求命题分析实验:(1)酶活力测定的一般原理和方法(2)酶在食品制造和洗涤等方面的应用(3)制备和应用固相化酶实验与探究能力实验与探究能力实验与探究能力1.近几年新课标卷以综合题形式考查了影响微生物代谢中酶的活性的影响因素等。2.命题趋势:与酶的特性、种类、功能、酶的探究实验等知识相结合,综合命题。一、果胶酶果胶分解酶霉菌半乳糖醛酸1定义:并不特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称;包括多聚半乳糖醛酸酶、_和果胶酯酶等。2来源:植物、_、酵母菌和细菌均能产生果胶酶。3应用:果胶酶能够分解果胶成为可溶性的_,瓦解植物的_及胞间层,使榨取果汁变得更容易且使果汁变
2、得_。细胞壁澄清二、加酶洗衣粉蛋白酶蛋白质氨基酸1常用酶制剂:蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶,其中应用最广泛、效果最明显的是碱性_和碱性脂肪酶。2去污机制:脂肪纤维素温度(1)碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子_水解成可溶性的_或小分子肽,使污迹容易从衣物上脱落。(2)脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能将大分子的_、淀粉和_水解为小分子物质。3酶制剂的特点:能够耐酸、耐碱、耐受表面活性剂和较高_,并且通过特殊的化学物质将酶层层包裹,与洗衣粉的其他成分隔离。三、制备和应用固定化酶1固定化酶技术的产生:强酸高温失活(1)酶通常对_、强碱、_和有机溶剂等条件非常敏感,容易_。溶液生产成本(2)由于酶
3、促反应一般是在_中进行,酶与底物和产物混合在一起,很难回收利用,提高了_。2固定化酶与固定化细胞技术:(1)固定化酶与固定化细胞技术: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,包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。(2)一般来说,酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化,而细胞多采用_固定化。(3)固定化酶的优点:使酶既能与反应物接触,又能与产物分离,还可以_利用,降低了生产成本。3利用包埋法固定化酵母细胞:(1)包埋法:将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。包埋法反复不溶于水(2)常用的载体:明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。(3)载体的特点:_。判断正误1加
4、酶洗衣粉中常加入的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。()2使用加酶洗衣粉时,应注意水温、水质等问题。()3固定化酶具有既能与反应物接触,又能与产物分离,还可以反复利用的优点。()答案:1.2.3.考点一探究果胶酶活性的影响及其最适用量1实验原理:(1)酶活力的测定:酶的活力通常以单位时间内底物的消耗量或者在单位时间内产物的生成量来表示。(2)果胶酶的活性受温度、pH 和酶抑制剂等的影响;在最适的影响因素下,果胶酶的活性最高;果汁的出汁率、澄清度与果胶酶的活性大小成正比。果胶酶的用量建立在最适的温度和pH 的基础之上,此时研究的变量是果胶酶的用量,其他因素都应保持不变。(3)果胶在果胶酶
5、的催化下形成半乳糖醛酸。2实验设计:(1)探究果胶酶的最适温度时,设计多个温度梯度,其他条件应保持一致(如 pH 应保持一致,且最好是最适合的 pH),通过比较出汁率或者澄清度,确定最适合的温度。(2)同理,探究果胶酶的最适 pH 时,设计多个 pH 梯度,其他条件保持一致。(3)探究果胶酶的最适用量时,可以配制不同浓度的果胶酶溶液,也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液,然后使用不同的体积即可;其他条件(如温度和 pH)应保持一致且是最适合的条件。(1)实验中所用的果胶酶尽量使用纯酶制剂或不含抑制物的粗酶制剂,以免影响对酶用量的估算。(2)确定最适用量的方法:若随着酶浓度的增加,过滤到的果汁的体积
6、也增加,说明酶的用量不足;当酶的浓度增加到某个值后,再增加酶的用量,过滤到的果汁的体积不再改变,说明酶的用量已经饱和,这个值就是酶的最适用量。高考探究 考向探究果胶酶活性的影响及其适用量典例(2015年海南卷)生产果汁时,用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁率。回答下列相关问题:(1)某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验,各组实验除酶的来源不同外,其他条件都相同,测定各组的出汁量,据此计算各组果胶酶的活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是_。(2)现有一种新分离出来的果胶酶,为探究其最适温度,某同学设计了如下实验:取试管 16 支,分别加入等量的果泥、果胶酶,缓冲液,混匀,平均分为 4 组,分别
7、置于 0 、5 、10 、40 下保温相同时间,然后,测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。该实验温度设置的不足之处有_和_。(3)某同学取 5 组试管(AE)分别加入等量的同种果泥,在A、B、C、D 4 个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶,然后,补充蒸馏水使 4 组试管内液体体积相同;E 组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将 5组试管置于适宜温度下保温一定时间后,测定各组的出汁量。通过 AD 组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中,若要检测加入酶的量等于 0 而其他条件均与实验组相同时的出汁量,E 组设计_(填“能”或“不能”)达到目的,其原因是_。
8、解析(1)根据题意可知,用三种不同的果胶酶进行三组实验,各组实验除酶的来源不同外,其他条件都相同,据此计算各组果胶酶的活性的平均值并进行比较,说明该实验的自变量是果胶酶的来源,因变量是果胶酶的活性,所以该实验的目的是探究不同来源果胶酶的活性。(2)根据实验设计可知,该实验是探究果胶酶的最适温度,所以自变量是温度,因变量是果胶酶的活性,用出汁量进行衡量,出汁量越多则果胶酶活性越高。该实验方案中,温度应该在常温范围内设置系列温度梯度且梯度差值相等,例如4 组的温度分别设置为15 、20 、25 、30 ;另外探究温度对酶活性的影响时,应保证酶促反应只能在设定的温度下进行,同一实验组的反应温度只能是
9、一个,所以实验操作应该是将各组盛有果胶酶的试管与盛有果泥的试管分别在设定温度下处理一定时间后再将两支试管混合,才能保证实验在设定的温度下进行。(3)根据题意,若要检测加入酶的量等于 0 而其他条件均与实验组相同时的出汁量,则实验的自变量是果胶酶的量,因变量是出汁量。对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则,根据实验设置,E 组应加入缓冲液而不是蒸馏水,才符合实验设计应遵循单一变量原则。答案(1)探究不同来源果胶酶的活性(2)温度范围设置不合理温度梯度设置不合理(3)不能E 组加入蒸馏水而不是缓冲液违背了单一变量原则【考点练透】1果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶,瓦
10、解植物的细胞壁及胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。实验用具和材料:磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布、苹果、质量分数为 2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。课题一:验证果胶酶在果汁生产中的作用。实验方法及步骤:(1)将苹果洗净去皮,用磨浆机制成苹果泥,加入适量蒸馏水备用。(2)取两个 100 mL 洁净的烧杯,编号为 1、2,按相应程序进行操作,请把表中未填写的内容填上。操作顺序项目烧杯12向烧杯中加入苹果泥20 mL20 mL_2 mL/注入蒸馏水/_在恒温水浴中保温,并用玻璃棒不断搅拌10 min10 min(3)取出
11、两个烧杯,同时进行过滤。观察(或比较)_并记录结果。预测实验结果及结论:_,说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。课题二:探索果胶酶催化果胶水解适宜的 pH。(4)本课题实验步骤中,在完成“烧杯中分别加入苹果泥,试管中分别注入果胶酶溶液,编号,编组”之后有下面两种操作:方法一:将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合,再把混合液的 pH 分别调至 4、5、610。方法二:将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的 pH 分别调至 4、5、610,再把 pH 相同的果胶酶溶液和苹果泥相混合。哪一种方法更科学?_,请说明理由:_。(5)实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作,其目的是使_,以减少实验误差。答案:(
12、2)注入果胶酶溶液2 mL(3)相同时间内滤出的果汁体积和果汁的澄清度预测实验结果及结论:相同时间内 1 号烧杯滤出的果汁体积比 2 号烧杯滤出的果汁体积大,澄清度高(4)方法二方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的 pH(或方法一的操作会在达到预设 pH 之前就发生了酶的催化作用)(5)果胶酶与底物(果胶)充分接触考点二测定酶活力及不同类型的加酶洗衣粉的洗涤效果1酶活力的测定:(1)通过测定单位时间内麦芽糖的生成量来检测淀粉酶的活力。由于麦芽糖与 3,5-二硝基水杨酸试剂反应,能生成黄褐色产物,利用分光光度法进行比色,可以测出麦芽糖的生成量。(2)通过测定单位时间内淀粉的消
13、耗量来检测淀粉酶的活力。种类洗涤原理洗涤实例蛋白酶可将蛋白质水解为易溶解或分散于洗涤液中的小分子肽或氨基酸血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢脂肪酶把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等来自面条、巧克力等的污垢纤维素酶使纤维的结构变得蓬松,从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触,达到更好的去污效果衣服去污2常用酶制剂的种类及其洗涤原理和实例:3.探究加酶洗衣粉的洗涤效果:(1)实验原理:加酶洗衣粉中含有酶制剂(蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶)。污渍中的蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素在酶制剂的分解下形成小分子物
14、质。温度、pH、表面活性剂会影响酶的活性。酶具专一性。实验名称自变量因变量探究普通洗衣粉与加酶洗衣粉的洗涤效果洗衣粉的种类去污情况探究加酶洗衣粉的最适温度水温探究不同类型的加酶洗衣粉的洗涤效果不同类型的加酶洗衣粉(2)实验变量:高考探究 考向酶活力的测定典例(2015年辽宁大连模拟)某化工厂生产的一种加酶洗衣粉,其包装袋上印有如下说明:成分:含碱性蛋白酶等。用法:洗涤前先将衣物浸于洗衣粉溶液内一段时间,使用温水效果更佳。注意:切勿用于丝质及羊毛衣料。某研究性学习小组为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度,设计了如图 1 的装置进行实验,并将结果用图 2 的曲线图表示。图 1图 2请回答以下各题:
15、(1)由图可知,使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为_。(2)在 0 和 75 时,酶的催化效率基本都为零。但当温度再度回到 45 时,后者酶的催化能力已不能恢复,这是因为_。(3)在实验过程中可通过直接测定_(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。(4)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的,某洗涤公司为降低生产成本研制了一种能多次重复使用加酶洗衣粉的设备,他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上,洗涤完衣物后,经过简单处理,这些酶还可以多次重复利用,这种方法制成的酶叫_。(5)除加酶外,很多洗衣粉中还加有香精,高档洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的,目前从植物中提取芳香油的方法有_。(6)加酶洗衣粉中的淀粉
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