高考生物二輪專題突破總復(fù)習(xí) 第38講 酶的應(yīng)用課件 新人教版選修1

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1、 第第38講講酶的應(yīng)用酶的應(yīng)用高頻考點(diǎn)深度剖析高頻考點(diǎn)深度剖析果汁中的果膠和果膠酶果汁中的果膠和果膠酶1探究利用蘋果或山楂勻漿制作果汁探究利用蘋果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件的實(shí)驗的最佳條件的實(shí)驗 果膠不溶于乙醇。果膠不溶于乙醇。 (2)實(shí)驗流程實(shí)驗流程 2注意事項注意事項 在實(shí)際的操作過程中，還需要注意下列事在實(shí)際的操作過程中，還需要注意下列事項：項： (1)與其他工業(yè)用酶基本相同，果膠酶的適與其他工業(yè)用酶基本相同，果膠酶的適宜溫度范圍也比較寬泛，因此，可以選用宜溫度范圍也比較寬泛，因此，可以選用10 作為溫度梯度，設(shè)置的具體溫度為作為溫度梯度，設(shè)置的具體溫度為10 、20 、30 、40

2、、50 和和60 等，也可以嘗試以等，也可以嘗試以5 作作 為溫度梯度。為溫度梯度。 (2)蘋果、橙子和葡萄等水果都可以作為反蘋果、橙子和葡萄等水果都可以作為反應(yīng)物，水果不用去皮。如用蘋果為原材料，應(yīng)物，水果不用去皮。如用蘋果為原材料，一般可按每個中等大小的蘋果加水一般可按每個中等大小的蘋果加水100200 mL的比例進(jìn)行攪拌，獲得稀的蘋果泥。的比例進(jìn)行攪拌，獲得稀的蘋果泥。 (3)果泥的用量可以采用果泥的用量可以采用5 mL左右，果膠酶左右，果膠酶的用量可采用質(zhì)量濃度為的用量可采用質(zhì)量濃度為2%的果的果 膠酶溶液膠酶溶液2 mL。 (4)水浴時間可以為水浴時間可以為2030 min。 (5)

3、過濾果汁時，漏斗中應(yīng)放置濾紙。過濾果汁時，漏斗中應(yīng)放置濾紙。 特別提醒特別提醒 (1)實(shí)驗的設(shè)計要遵循單一變量和對照兩大實(shí)驗的設(shè)計要遵循單一變量和對照兩大原則，嚴(yán)格控制無關(guān)變量。原則，嚴(yán)格控制無關(guān)變量。 (2)水解果膠的酶是一類酶，而不是一種酶，水解果膠的酶是一類酶，而不是一種酶，包括果膠酶、果膠甲酯酶等。包括果膠酶、果膠甲酯酶等。 (3)要使果汁澄清，應(yīng)該使用果膠酶和果膠要使果汁澄清，應(yīng)該使用果膠酶和果膠甲酯酶。從微生物中獲得的果膠酶都包括甲酯酶。從微生物中獲得的果膠酶都包括這兩種酶。因為，如果不使果膠完全降解這兩種酶。因為，如果不使果膠完全降解成半乳糖醛酸，則不可能減少組織的分散成半乳糖醛

4、酸，則不可能減少組織的分散性，這樣會降低果汁的營養(yǎng)成分，也影響性，這樣會降低果汁的營養(yǎng)成分，也影響其澄清度。其澄清度。1實(shí)驗原理實(shí)驗原理(1)酶的催化作用具有專一性，復(fù)合酶洗酶的催化作用具有專一性，復(fù)合酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多，與單一加衣粉加入的酶制劑種類較多，與單一加酶洗衣粉相比，對各種污漬都有較好的酶洗衣粉相比，對各種污漬都有較好的洗滌效果。洗滌效果。探究不同種類加酶洗衣粉的探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果洗滌效果 (2)常用酶制劑的種類及洗滌原理常用酶制劑的種類及洗滌原理種類種類洗滌原理洗滌原理洗滌實(shí)例洗滌實(shí)例蛋白蛋白酶酶可將蛋白質(zhì)分解為可將蛋白質(zhì)分解為易溶解或分散于洗易溶解或分散于

5、洗滌液中的小分子的滌液中的小分子的肽或氨基酸肽或氨基酸血漬、奶漬及血漬、奶漬及各種食品中的各種食品中的蛋白質(zhì)污垢蛋白質(zhì)污垢脂肪脂肪酶酶把脂肪水解為較易把脂肪水解為較易溶解的甘油和游離溶解的甘油和游離的脂肪酸的脂肪酸食品的油漬、食品的油漬、人體皮脂、口人體皮脂、口紅紅種類種類洗滌原理洗滌原理洗滌實(shí)例洗滌實(shí)例淀粉淀粉酶酶能使淀粉迅速分解能使淀粉迅速分解為可溶性的麥芽糖、為可溶性的麥芽糖、葡萄糖等葡萄糖等來自面條、來自面條、面粉等的污面粉等的污垢垢纖維纖維素酶素酶使纖維的結(jié)構(gòu)變得使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松，從而使?jié)B入蓬松，從而使?jié)B入到纖維深處的塵土到纖維深處的塵土和污垢能夠與洗衣和污垢能夠與洗衣粉充分接觸

6、，達(dá)到粉充分接觸，達(dá)到更好的去污效果更好的去污效果 2.實(shí)驗變量實(shí)驗變量 (1)自變量：加酶洗衣粉。自變量：加酶洗衣粉。 (2)無關(guān)變量：其他條件相同且適宜無關(guān)變量：其他條件相同且適宜(如溫度、如溫度、pH等等)。 3實(shí)驗步驟實(shí)驗步驟步驟步驟燒杯編號燒杯編號注入自來水注入自來水500 ml 500 ml 500 ml加入物質(zhì)加入物質(zhì)(等量等量) 奶漬布奶漬布 奶漬布奶漬布 奶漬布奶漬布控制水溫控制水溫37 37 37 加入洗衣粉加入洗衣粉(等等量量)蛋白酶蛋白酶洗衣粉洗衣粉復(fù)合酶復(fù)合酶洗衣粉洗衣粉脂肪酶脂肪酶洗衣粉洗衣粉用玻璃棒攪拌用玻璃棒攪拌5 min5 min5 min觀察實(shí)驗現(xiàn)象觀察實(shí)驗

7、現(xiàn)象 特別提醒特別提醒 洗衣時，水溫控制過高或過低都會影響酶洗衣時，水溫控制過高或過低都會影響酶活性，進(jìn)而影響洗滌效果?；钚裕M(jìn)而影響洗滌效果。 4實(shí)驗時注意事項實(shí)驗時注意事項 (1)在比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌在比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果的實(shí)驗中，自變量為洗衣粉的種類，效果的實(shí)驗中，自變量為洗衣粉的種類，設(shè)計時應(yīng)遵循單一變量原則、對照原則，設(shè)計時應(yīng)遵循單一變量原則、對照原則，有效控制其他變量，如水的用量、污染物有效控制其他變量，如水的用量、污染物的量、實(shí)驗所用的布的質(zhì)地和大小、兩種的量、實(shí)驗所用的布的質(zhì)地和大小、兩種洗衣粉的用量、攪拌及洗滌時間等。洗衣粉的用量、攪拌及洗滌時間

8、等。 (2)在使用加酶洗衣粉時不但要考慮最佳洗在使用加酶洗衣粉時不但要考慮最佳洗滌效果的條件，如最適溫度、滌效果的條件，如最適溫度、pH，還要考，還要考慮衣物的承受力，如蛋白酶洗衣粉不能洗滌慮衣物的承受力，如蛋白酶洗衣粉不能洗滌絲綢類衣物；也要考慮洗滌成本問題，因污絲綢類衣物；也要考慮洗滌成本問題，因污漬的成分比較復(fù)雜，一般選擇復(fù)合酶洗衣粉，漬的成分比較復(fù)雜，一般選擇復(fù)合酶洗衣粉，以減少用量。以減少用量。 (3)該實(shí)驗探究多種加酶洗衣粉對同一污漬該實(shí)驗探究多種加酶洗衣粉對同一污漬的洗滌效果，也可以探究同一種加酶洗衣的洗滌效果，也可以探究同一種加酶洗衣粉對不同污漬的洗滌效果。粉對不同污漬的洗滌效

9、果。 1.固定化酶固定化酶 (1)含義：將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方含義：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。而又有酶活性的制劑。 (2)直接使用酶和固定化酶的優(yōu)缺點(diǎn)直接使用酶和固定化酶的優(yōu)缺點(diǎn)淀粉酶的固定化及淀粉水解淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測作用的檢測類型類型優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)不足不足直接直接使用使用酶酶催化效率高，低催化效率高，低耗能、低污染等耗能、低污染等a.對環(huán)境條件非常敏感，容對環(huán)境條件非常敏感，容易失活；易失活；b.溶液中的酶很難回收，不溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)能被再次利用，提高

10、了生產(chǎn)成本；成本；c.反應(yīng)后酶會混在產(chǎn)物中，反應(yīng)后酶會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量可能影響產(chǎn)品質(zhì)量固定固定化酶化酶a.酶既能與反應(yīng)物酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)接觸，又能與產(chǎn)物分離；物分離；b.固定在載體上的固定在載體上的酶還可以被反復(fù)酶還可以被反復(fù)利用利用一種酶只能催化一種化學(xué)反一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)踐中，很多應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)踐中，很多產(chǎn)物的形成是通過一系列的產(chǎn)物的形成是通過一系列的酶促反應(yīng)得到的酶促反應(yīng)得到的3固定化的方法：吸附法、共價偶聯(lián)固定化的方法：吸附法、共價偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法等，法、交聯(lián)法和包埋法等，淀粉酶可淀粉酶可用吸附法固定。用吸附法固定。4實(shí)驗流程實(shí)驗流程固

11、定固定淀粉酶淀粉酶滴管滴加淀粉溶液滴管滴加淀粉溶液加加KII2溶液溶液觀察觀察洗滌洗滌幾天后重復(fù)幾天后重復(fù)實(shí)驗。實(shí)驗。 特別提醒特別提醒 (1)在固定化在固定化淀粉酶后，用淀粉酶后，用10倍體積的蒸餾倍體積的蒸餾水洗滌注射器以除去未吸附的游離淀粉酶。水洗滌注射器以除去未吸附的游離淀粉酶。 (2)實(shí)驗結(jié)束后，用實(shí)驗結(jié)束后，用10倍柱體積的蒸餾水洗滌倍柱體積的蒸餾水洗滌此柱是為了洗去殘留的淀粉溶液。此柱是為了洗去殘留的淀粉溶液。固定化酶的應(yīng)用固定化酶的應(yīng)用 (2010高考浙江卷高考浙江卷)某同學(xué)進(jìn)行某同學(xué)進(jìn)行蘋果汁制作實(shí)驗，工藝如下圖所示。蘋果汁制作實(shí)驗，工藝如下圖所示。 請回答：請回答： (1)

12、圖中用圖中用KMnO4溶液浸泡蘋果的目的是溶液浸泡蘋果的目的是_。黑曲霉提取液中含有的。黑曲霉提取液中含有的_可可水解果膠，從而使果汁澄清。固定化柱中水解果膠，從而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通過填充的石英砂通過_方式將酶固定化，方式將酶固定化，酶被固定后用蒸餾水洗滌固定化柱是為了酶被固定后用蒸餾水洗滌固定化柱是為了除去除去_。 (2)實(shí)驗中，操作流程實(shí)驗中，操作流程A和和B的先后次序為的先后次序為_。在蘋果汁澄清過程中，應(yīng)關(guān)閉的流。在蘋果汁澄清過程中，應(yīng)關(guān)閉的流速調(diào)節(jié)閥是速調(diào)節(jié)閥是_。要測定從固定化柱流出。要測定從固定化柱流出的蘋果汁中是否還有果膠，可取一定量的果的蘋果汁中是否還有果膠

13、，可取一定量的果汁與等量的汁與等量的_混合，如果出現(xiàn)混合，如果出現(xiàn)_現(xiàn)象，現(xiàn)象，說明果膠還沒有被完全水解。為使果膠完全說明果膠還沒有被完全水解。為使果膠完全水解，應(yīng)將流速調(diào)水解，應(yīng)將流速調(diào)_。(3)實(shí)驗后，將洗滌過的固定化柱在低實(shí)驗后，將洗滌過的固定化柱在低溫環(huán)境中保存若干天，該固定化柱仍溫環(huán)境中保存若干天，該固定化柱仍可用于蘋果汁制作實(shí)驗，說明固定化可用于蘋果汁制作實(shí)驗，說明固定化酶可被酶可被_使用。使用。【解析解析】(1)KMnO4具有消毒作用，具有消毒作用，可用于清洗蘋果和葡萄等，將吸附在可用于清洗蘋果和葡萄等，將吸附在這些水果表面的微生物清洗掉；這些水果表面的微生物清洗掉；從黑曲霉和蘋

14、果青霉中可以提取得到從黑曲霉和蘋果青霉中可以提取得到果膠酶；石英砂可以通過吸附的方式果膠酶；石英砂可以通過吸附的方式將酶固定化，常見的固定化方法還有將酶固定化，常見的固定化方法還有共價偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法。通過共價偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法。通過吸附法固定酶后，總有少量酶沒有被吸附法固定酶后，總有少量酶沒有被固定住，所以要用蒸餾水洗滌固定化固定住，所以要用蒸餾水洗滌固定化柱，以洗去沒有固定的酶，以免影響柱，以洗去沒有固定的酶，以免影響實(shí)驗效果。實(shí)驗效果。(2)實(shí)驗過程中要先獲得果膠酶，把果實(shí)驗過程中要先獲得果膠酶，把果膠酶通過吸附法固定在石英砂上，再膠酶通過吸附法固定在石英砂上，再將石英砂裝柱，

15、然后向固定化柱中加將石英砂裝柱，然后向固定化柱中加蘋果蘋果汁。果膠酶裝柱后，就應(yīng)關(guān)閉閥汁。果膠酶裝柱后，就應(yīng)關(guān)閉閥1。根。根據(jù)果膠不溶于乙醇，可以鑒定是否有據(jù)果膠不溶于乙醇，可以鑒定是否有果膠的存在。流速減慢后，果膠酶可果膠的存在。流速減慢后，果膠酶可以更充分地催化分解果膠。以更充分地催化分解果膠。(3)實(shí)驗結(jié)束后可以用一定量的蒸餾水實(shí)驗結(jié)束后可以用一定量的蒸餾水洗滌固定化柱，低溫環(huán)境中保存固定洗滌固定化柱，低溫環(huán)境中保存固定化化柱，幾天后仍可重復(fù)利用。柱，幾天后仍可重復(fù)利用。【答案答案】(1)消毒消毒果膠酶果膠酶吸附吸附未被固定的酶等未被固定的酶等(2)AB閥閥1乙醇乙醇渾濁渾濁(沉淀沉淀)

16、慢慢(3)重復(fù)重復(fù) 關(guān)于酶的綜合考查關(guān)于酶的綜合考查 (2011高考上海卷高考上海卷)回答下列關(guān)于微生回答下列關(guān)于微生物和酶的問題。物和酶的問題。 環(huán)境污染物多聚聯(lián)苯難以降解，研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)環(huán)境污染物多聚聯(lián)苯難以降解，研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)苯降解菌內(nèi)的聯(lián)苯水解酶是催化多聚聯(lián)苯降苯降解菌內(nèi)的聯(lián)苯水解酶是催化多聚聯(lián)苯降解的關(guān)鍵酶。解的關(guān)鍵酶。 (1)下列培養(yǎng)基中能有效分離聯(lián)苯降解菌的下列培養(yǎng)基中能有效分離聯(lián)苯降解菌的是是_，原因是，原因是_。 A培養(yǎng)基培養(yǎng)基(g/L)：某生長因子：某生長因子2.0，(NH4)2SO42.0，K2HPO43.0，MgSO41.0，pH 7.4，多聚聯(lián)苯，多聚聯(lián)苯50 mL B培養(yǎng)基

17、培養(yǎng)基(g/L)：牛肉膏：牛肉膏10.0，蛋白胨，蛋白胨20.0，葡萄糖葡萄糖20.0，NaCl 5.0，pH 7.4 C培養(yǎng)基培養(yǎng)基(g/L)：某生長因子：某生長因子2.0，淀粉，淀粉20.0，NH4NO32.5，MgCl20.5，K2HPO43.0，多聚，多聚聯(lián)苯聯(lián)苯50 mL，pH 7.4 進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，不同的金屬離子對聯(lián)苯進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，不同的金屬離子對聯(lián)苯水解酶的活性有一定影響，結(jié)果見下水解酶的活性有一定影響，結(jié)果見下 表：表： (2)依據(jù)表中結(jié)果，金屬離子依據(jù)表中結(jié)果，金屬離子_對該酶對該酶的活性有一定的促進(jìn)作用。金屬離子對酶的活性有一定的促進(jìn)作用。金屬離子對酶的活性有促進(jìn)或抑制

18、作用，可能的原因是的活性有促進(jìn)或抑制作用，可能的原因是_。 (3)通過酶工程可將聯(lián)苯水解酶用于生產(chǎn)實(shí)通過酶工程可將聯(lián)苯水解酶用于生產(chǎn)實(shí)踐。酶工程通常包括酶的生產(chǎn)、踐。酶工程通常包括酶的生產(chǎn)、_、酶、酶的固定化和酶的應(yīng)用等方面。酶固定化的的固定化和酶的應(yīng)用等方面。酶固定化的好處是好處是_。 (4)下圖實(shí)線表示聯(lián)苯水解酶催化的反應(yīng)速下圖實(shí)線表示聯(lián)苯水解酶催化的反應(yīng)速度與酶濃度的關(guān)系，虛線表示在其他條件度與酶濃度的關(guān)系，虛線表示在其他條件不變的情況下，底物濃度增加一不變的情況下，底物濃度增加一 倍，反應(yīng)速度與酶濃度的關(guān)系，能正確表倍，反應(yīng)速度與酶濃度的關(guān)系，能正確表示兩者關(guān)系的是示兩者關(guān)系的是_。(

19、5)紅球菌和假單孢菌都能降解多聚聯(lián)紅球菌和假單孢菌都能降解多聚聯(lián)苯，但研究發(fā)現(xiàn)以每克菌體計算，兩苯，但研究發(fā)現(xiàn)以每克菌體計算，兩種菌降解多聚聯(lián)苯的能力有所不同，種菌降解多聚聯(lián)苯的能力有所不同，對此現(xiàn)象合理的假設(shè)是對此現(xiàn)象合理的假設(shè)是_或或_?！窘馕鼋馕觥?1)A培養(yǎng)基中只有多聚聯(lián)培養(yǎng)基中只有多聚聯(lián)苯一種碳源，只有聯(lián)苯降解菌可以利苯一種碳源，只有聯(lián)苯降解菌可以利用這一種碳源而生存。用這一種碳源而生存。因此，因此，A培養(yǎng)基可以作為分離聯(lián)苯降解菌培養(yǎng)基可以作為分離聯(lián)苯降解菌的選擇培養(yǎng)基。的選擇培養(yǎng)基。(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，當(dāng)培養(yǎng)基中添加根據(jù)表格數(shù)據(jù)，當(dāng)培養(yǎng)基中添加Mn2時，能使聯(lián)苯水解酶的活性升高。金

20、屬時，能使聯(lián)苯水解酶的活性升高。金屬離子是通過與酶結(jié)合后，改變酶的空間離子是通過與酶結(jié)合后，改變酶的空間結(jié)構(gòu)來影響酶活性的。結(jié)構(gòu)來影響酶活性的。(3)酶具有專一性、高效性，酶催化后酶具有專一性、高效性，酶催化后，酶分子結(jié)構(gòu)不改變，如果能利用酶工，酶分子結(jié)構(gòu)不改變，如果能利用酶工程將酶固定下來，便可以重復(fù)利用，使程將酶固定下來，便可以重復(fù)利用，使酶的催化反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。酶工程的操作酶的催化反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。酶工程的操作包括酶的生產(chǎn)、酶的分離純化、酶的固包括酶的生產(chǎn)、酶的分離純化、酶的固定化和酶的應(yīng)用等幾個方面。定化和酶的應(yīng)用等幾個方面。(4)影響酶促反應(yīng)速度的因素有酶濃度影響酶促反應(yīng)速度的因素有酶濃度

21、、底物濃度和溫度、底物濃度和溫度、pH等反應(yīng)條件。等反應(yīng)條件。在反應(yīng)條件適宜，酶量不足的情況下在反應(yīng)條件適宜，酶量不足的情況下，增加底物量，酶促反應(yīng)速度不增加，增加底物量，酶促反應(yīng)速度不增加，此時酶促反應(yīng)速度的限制因子是酶，此時酶促反應(yīng)速度的限制因子是酶濃度。隨著酶濃度的增加，當(dāng)酶濃度濃度。隨著酶濃度的增加，當(dāng)酶濃度不是酶促反應(yīng)速度的限制因子時，底不是酶促反應(yīng)速度的限制因子時，底物量增加，酶促反應(yīng)速度增加。物量增加，酶促反應(yīng)速度增加。(5)紅球菌和假單孢菌降解多聚聯(lián)苯的紅球菌和假單孢菌降解多聚聯(lián)苯的能力不同的原因可能是兩種菌內(nèi)酶量能力不同的原因可能是兩種菌內(nèi)酶量不不同，或者是兩種菌內(nèi)酶結(jié)構(gòu)的不同致同，或者是兩種菌內(nèi)酶結(jié)構(gòu)的不同致使酶活性不同。使酶活性不同?！敬鸢复鸢浮?1)A該培養(yǎng)基中多聚聯(lián)該培養(yǎng)基中多聚聯(lián)苯為唯一碳源苯為唯一碳源(2)Mn2金屬離子與酶結(jié)合可以改變金屬離子與酶結(jié)合可以改變酶的空間結(jié)構(gòu)酶的空間結(jié)構(gòu)(尤其是活性部位的結(jié)構(gòu)尤其是活性部位的結(jié)構(gòu))(3)酶的分離純化酶的分離純化便于重復(fù)利用，能便于重復(fù)利用，能連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)(4)B(5)兩種菌內(nèi)酶量不同兩種菌內(nèi)酶量不同兩種菌內(nèi)酶基兩種菌內(nèi)酶基因的結(jié)構(gòu)因的結(jié)構(gòu)(酶結(jié)構(gòu)酶結(jié)構(gòu))不同不同