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課標(biāo)版生物第32講酶的研究與應(yīng)用 知識(shí)酶的研究與應(yīng)用一 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用1 果膠 1 作用 植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一 在果汁加工中 會(huì)影響 出汁率并使果汁渾濁 2 成分 由 半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物 3 特點(diǎn) 不溶于水 2 果膠酶 1 成分 是分解果膠的一類酶的總稱 包括多聚半乳糖醛酸酶 果膠分解酶和 果膠酯酶等 2 作用 果膠可溶性 半乳糖醛酸二 加酶洗衣粉在洗滌中的作用1 加酶洗衣粉 指含 酶制劑的洗衣粉 2 酶制劑的種類與洗滌原理 注 酶制劑中的蛋白酶 淀粉酶等并非是單一酶 而是復(fù)合酶 如蛋白酶制劑實(shí)際包括蛋白酶和肽酶 可將蛋白質(zhì)水解成小分子肽和氨基酸 三 制備和應(yīng)用固相化酶1 固定化酶 1 形成 將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某種 介質(zhì)上 使之成為 不溶于水而又有酶活性的制劑 2 特性 與游離酶相比較 穩(wěn)定性好 與底物和產(chǎn)物容易分離 易于控制 能反復(fù)多次使用 便于 運(yùn)輸和貯存 有利于自動(dòng)化生產(chǎn) 2 固定技術(shù) 1 概念 利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù) 2 方法 連線 3 適用對(duì)象一般來講 酶更適合采用 化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化 而細(xì)胞 多采用 包埋法固定化 這是因?yàn)閭€(gè)大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合 而個(gè)小的酶則易從包埋材料中漏出 3 淀粉酶水解作用的檢測(cè)淀粉糊精 麥芽糖葡萄糖 1 如圖是果膠酶在不同溫度條件下的酶活性變化曲線 請(qǐng)回答下列問題 1 在35 時(shí) 果膠酶的活性 2 在和時(shí) 果膠酶的活性都降為0 但恢復(fù)至35 時(shí) 圖的催化活性可望恢復(fù) 請(qǐng)?jiān)趫D中畫出恢復(fù)曲線 由此表明圖中所示酶的結(jié)構(gòu)已受到破壞 答案 1 最高 2 0 100 甲乙解析從圖中看出 果膠酶在35 時(shí)催化效率最高 當(dāng)溫度降至0 或升高至100 時(shí) 果膠酶催化效率均降至0 果膠酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì) 當(dāng) 溫度升高至100 時(shí) 果膠酶的分子結(jié)構(gòu)受到破壞 從而變性失活 當(dāng)溫度再恢復(fù)到35 時(shí) 酶也不會(huì)恢復(fù)活性 而溫度降至0 時(shí) 酶的結(jié)構(gòu)沒有受到破壞 再恢復(fù)到35 時(shí) 酶活性還會(huì)恢復(fù) 2 某生物學(xué)興趣小組進(jìn)行了 加酶洗衣粉最適溫度的測(cè)定 實(shí)驗(yàn) 下表是他們記錄的不同溫度除去不同污漬所需時(shí)間的對(duì)照表 請(qǐng)依據(jù)表中數(shù)據(jù)作答 1 要達(dá)到最佳洗滌效果 使用加酶洗衣粉的最適溫度范圍是 2 在適宜溫度范圍內(nèi) 加酶洗衣粉對(duì)衣物上的的洗滌效果最佳 對(duì) 的洗滌效果最差 其原因是 3 羊毛 蠶絲等織物 填 能 或 不能 用加酶洗衣粉洗滌 因?yàn)?4 從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得 酶具有性 答案 1 50 60 2 奶漬藍(lán)墨水奶漬的主要成分是蛋白質(zhì)和脂肪 加酶洗衣粉主要含有蛋白酶和脂肪酶 能使蛋白質(zhì)和脂肪等有機(jī)物水解 但很難使藍(lán)墨水的成分水解 3 不能羊毛 蠶絲等織物的主要成分是蛋白質(zhì) 加酶洗衣粉中的蛋白酶能使蛋白質(zhì)水解 從而使織物受到破壞 4 專一 解析本題考查學(xué)生的分析能力 由表中數(shù)據(jù)可知 要達(dá)到最佳洗滌效果 使用加酶洗衣粉的最適溫度范圍是50 60 對(duì)不同的污漬洗滌效果不同 對(duì)奶漬洗滌效果最佳 對(duì)藍(lán)墨水洗滌效果最差 說明加酶洗衣粉中含有蛋白酶和脂肪酶 羊毛和蠶絲的主要成分是蛋白質(zhì) 如使用加酶洗衣粉洗滌羊毛 蠶絲等織物 會(huì)對(duì)織物造成破壞 加酶洗衣粉對(duì)不同的污漬洗滌效果不同 說明了酶具有專一性 3 下面是制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)步驟 請(qǐng)回答 酵母細(xì)胞的活化 配制CaCl2溶液 配制海藻酸鈉溶液 海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合 固定化酵母細(xì)胞 1 在狀態(tài)下 微生物處于休眠狀態(tài) 活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)狀態(tài) 活化前應(yīng)選擇足夠大的容器 因?yàn)榻湍讣?xì)胞活化時(shí) 2 固定化細(xì)胞一般采用包埋法 而固定化酶常用和 3 影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是 4 海藻酸鈉溶化過程的注意事項(xiàng)是 5 如果海藻酸鈉濃度過低 形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目 如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形 說明 答案 1 缺水正常 生活 體積會(huì)增大 增多 2 化學(xué)結(jié)合法物理吸附法 3 配制海藻酸鈉溶液 4 小火加熱 或間斷加熱 不斷攪拌 5 較少 海藻酸鈉濃度偏高 制作失敗解析 1 在缺水狀態(tài)下 微生物處于休眠狀態(tài) 活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài) 由于酵母菌活化時(shí)體積會(huì)變大 所以活化前應(yīng)選擇足夠大的容器 2 固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù) 其中固定化細(xì)胞一般 采用包埋法 而固定化酶常用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法 原因是細(xì)胞個(gè)大 而酶分子小 個(gè)體大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合 而個(gè)體小的酶容易從包埋材料中漏出 4 海藻酸鈉溶化時(shí)應(yīng)小火加熱 或間斷加熱 還要不斷攪拌 防止焦糊 突破一酶在果汁生產(chǎn) 洗滌方面的應(yīng)用1 酶的活性 1 概念 指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力 2 表示方法 用在一定條件下酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示 3 酶反應(yīng)速率的表示方法 用單位時(shí)間內(nèi) 單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示 4 酶活性的影響因素 溫度 pH和酶的抑制劑等 2 探究溫度和pH對(duì)果膠酶活性的影響 1 實(shí)驗(yàn)流程制備果泥 設(shè)置一系列具有梯度的pH和溫度 加入果膠酶反應(yīng)一段時(shí)間 過濾果汁 2 該實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度或pH 因變量是酶的活性 檢測(cè)因變量是通過 測(cè)定果汁的體積或澄清度來實(shí)現(xiàn)的 3 對(duì)加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法 1 判斷加酶洗衣粉洗滌效果的方法 可在洗滌后比較污物的殘留狀況 如已消失 顏色變淺 面積縮小等 2 加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的原則是對(duì)照原則和單一變量原則 如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對(duì)衣物污漬的洗滌效果有何不同時(shí) 以洗衣粉的種類為自變量 其他條件完全一致 同時(shí) 普通洗衣粉處理污物與加酶洗衣粉處理污物形成對(duì)照 3 變量分析 知能拓展 1 一般來說 絲綢類的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗滌 是因?yàn)榈鞍酌笗?huì)水解蛋白質(zhì)類的絲綢 2 酶的催化作用需要適宜的溫度 用溫水浸泡衣物可以縮短衣物的浸泡時(shí)間 加快洗滌 3 人體皮膚細(xì)胞有蛋白質(zhì) 使用加酶洗衣粉后如不徹底清洗雙手 就會(huì)使手的皮膚受到腐蝕 而使人患過敏性皮炎 濕疹等 4 加酶洗衣粉的酶制劑不含肽酶 因?yàn)殡谋旧硪兹苡谒?典例1某同學(xué)用含有不同種類酶制劑的洗衣粉進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn) 請(qǐng)回答以下問題 1 該實(shí)驗(yàn)的目的是探究 該實(shí)驗(yàn)還應(yīng)控制的無關(guān)變量有 該實(shí)驗(yàn)中分別構(gòu)成兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn) 2 該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中可通過觀察來判斷酶的催化效率 3 蛋白酶洗衣粉的去污原理是 4 大力推廣使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉 有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù) 這是因?yàn)?解析依據(jù)題表可以看出 表中涉及酶與污染物這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)變量 A與B構(gòu)成一組對(duì)照實(shí)驗(yàn) 用來鑒定不同酶對(duì)同一污染物的作用效果 實(shí)驗(yàn)變量是酶的種類 A與C構(gòu)成另一組對(duì)照實(shí)驗(yàn) 用來鑒定同一種酶對(duì)不同污染物的作用效果 實(shí)驗(yàn)變量是不同種類的污染物 這兩組實(shí)驗(yàn)都是用來探究酶的特異性 洗衣粉的用量 污染物的含量以及水質(zhì) pH等都為無關(guān)變量 答案 1 酶的特異性洗衣粉的用量 污染程度 水質(zhì) pH等A與B A與C 2 蛋白膜消失時(shí)間的長(zhǎng)短 3 用蛋白酶催化污垢中蛋白質(zhì)的水解 4 酶可被分解 又避免水體富營養(yǎng)化 1 1 2014四川樂山月考 10 工業(yè)生產(chǎn)果汁時(shí) 常常利用果膠酶破除果肉細(xì)胞壁以提高水果的出汁率 為研究溫度對(duì)果膠酶活性的影響 某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn) 將果膠酶與蘋果泥分裝于不同試管 在10 水浴中恒溫處理10min 如圖甲 將步驟 處理后的果膠酶和蘋果泥混合 再次在10 水浴中恒溫處理10min 如圖乙 將步驟 處理后的混合物過濾 收集濾液 測(cè)量果汁量 如圖丙 在不同溫度條件下重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟 并記錄果汁量 結(jié)果如下表 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn) 請(qǐng)分析回答下列問題 1 果膠酶能破除細(xì)胞壁 是因?yàn)楣z酶可以促進(jìn)細(xì)胞壁中的水解 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 當(dāng)溫度為左右時(shí) 果汁量最多 此時(shí)果膠酶的活性 當(dāng)溫度再升高時(shí) 果汁量降低 說明 3 實(shí)驗(yàn)步驟 的目的是 答案 1 果膠 2 40 最高酶活性降低 3 避免果汁和果膠酶混合時(shí)影響混合物溫度 從而影響果膠酶活性解析 1 植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一是果膠 而果膠酶則是水解果膠的一類酶的總稱 2 通過表中數(shù)據(jù)可知 在40 時(shí) 產(chǎn)生的 果汁量最多 在題中所給的溫度范圍內(nèi) 40 時(shí)酶活性最高 當(dāng)溫度再升高時(shí) 出汁量降低 酶的催化活性降低 3 因?yàn)槊妇哂懈咝?使底物與酶的溫度都達(dá)到預(yù)定值后再混合 避免它們事先發(fā)生反應(yīng) 而引起結(jié)果的不準(zhǔn)確 突破二固定化酶與固定化細(xì)胞1 固定化酶與固定化細(xì)胞的比較 2 制備固定化酵母細(xì)胞及用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵 易混辨析 1 細(xì)胞的固定化要在嚴(yán)格無菌條件下進(jìn)行 對(duì)制備的海藻酸鈉溶液 CaCl2溶液以及注射器等器材進(jìn)行嚴(yán)格滅菌 2 溶化海藻酸鈉時(shí)采用小火或間斷加熱法 防止海藻酸鈉焦糊 3 海藻酸鈉溶液濃度過高 將很難形成凝膠珠 濃度過低 凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)量少 典例2回答有關(guān)固定化酶的以下問題 1 酶是生物體中生化反應(yīng)的催化劑 在工業(yè)生產(chǎn)和食品加工中的應(yīng)用日益廣泛 為提高酶的利用率以及提高產(chǎn)品的純度 一般需要對(duì)酶進(jìn)行固定化處理 即將酶用物理或化學(xué)方法固定在介質(zhì)上 具體方法有法 共價(jià)偶聯(lián)法 法和法 2 如圖為裝有固定化酶a的實(shí)驗(yàn)裝置 其中b是反應(yīng)柱 c是催化底物 若裝置中的固定化酶為 淀粉酶 則通常是利用法進(jìn)行固定的 介質(zhì)一般為石英砂 利用該裝置進(jìn)行淀粉水解實(shí)驗(yàn)時(shí) 在漏斗中加入反應(yīng)液后的操作是 以保證反應(yīng)充分 對(duì)流出的液體用檢測(cè) 若呈現(xiàn)顏色反應(yīng) 說明淀粉被水解成糊精 若a是固定化酵母 要想得到較多的乙醇 加入反應(yīng)液后的操作是 裝置中的長(zhǎng)導(dǎo)管起的作用是 解析 1 固定化酶是將水溶性的酶固定在相應(yīng)的介質(zhì)上 使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑 達(dá)到重復(fù)使用酶等目的 常用的固定化酶方法有吸附法 共價(jià)偶聯(lián)法 交聯(lián)法和包埋法 2 固定 淀粉酶通常用吸附法 開始實(shí)驗(yàn)后只需打開圖示活塞1和2 并使淀粉溶液以0 3mL min的流速過柱 不能過快 以保證反應(yīng)充分 在流出5mL淀粉溶液后接收0 5mL流出液 加KI I2溶液檢測(cè) 若溶液呈現(xiàn)紅色 說明有糊精生成 要利用固定化酵母產(chǎn)生較多乙醇 需要?jiǎng)?chuàng)造無氧環(huán)境 所以加入反應(yīng)液后要把活塞1和2關(guān)閉 而產(chǎn)生的CO2又可以通過長(zhǎng)導(dǎo)管排放出去 而如圖示形狀的長(zhǎng)導(dǎo)管還可 以起到防止雜菌進(jìn)入的作用 答案 1 非水溶性吸附交聯(lián)包埋 2 吸附打開活塞1和2 并控制流速KI I2紅 關(guān)閉活塞1和2排放氣體CO2 防止雜菌進(jìn)入反應(yīng)柱 2 1如圖為固定化酶的反應(yīng)柱示意圖 其中 為反應(yīng)柱 為固定化酶 為分布著小孔的篩板 請(qǐng)據(jù)圖回答 1 關(guān)于固定化酶中用到的反應(yīng)柱 理解正確的是 A 反應(yīng)物和酶均可自由通過反應(yīng)柱B 反應(yīng)物和酶均不能通過反應(yīng)柱 C 反應(yīng)物能通過 酶不能通過D 反應(yīng)物不能通過 酶能通過 2 的作用是 3 制作固定化 淀粉酶常用的方法是 4 據(jù)圖說出反應(yīng)柱的作用原理 答案 1 C 2 使酶顆粒無法通過 反應(yīng)液能自由通過 3 吸附法 4 反應(yīng)物溶液從反應(yīng)柱上端注入 使反應(yīng)物溶液流過反應(yīng)柱 與固定化酶接觸 得到的產(chǎn)物從反應(yīng)柱下端流出 解析固定化酶就是將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)上 如石英砂 使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑 固定化酶常用方法有吸附法 共價(jià)偶聯(lián)法等