吉林省吉林市长岭县第四中学高二生物 专题4 酶的研究与应用课件.ppt

酶的研究与应用 专题四 复习目标 1 通过本专题的学习 学生应该掌握测定酶活力的简单方法 2 能够研究影响酶活性的因素 3 理解固定化酶和固定化细胞的原理和方法 4 探讨酶在生产生活中的应用 一 果胶酶在果汁生产中的作用 二 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 三 酵母细胞的固定化 酶的制备及应用 1 酶的存在和制备 1 酶的存在 酶 enzyme 是在生物体活细胞中合成的 多数酶在细胞内直接参与生物化学反应 少数的酶要分泌到细胞外发挥作用 2 酶的制备 如果提取存在于细胞内的酶 需要破碎生物组织细胞 可用破碎仪 研磨器或匀浆器等机械将组织细胞破碎 使酶从活细胞中释放出来 进入细胞外的溶液中 经过滤 离心制备成粗酶液 对于唾液淀粉酶 胰蛋白酶等分泌到细胞外的酶 可以直接从动物分泌物或细胞外的组织间隙中提取 知识拓展 在酶的提取过程中 温度 ph等多种环境条件都可能影响酶的空间结构 导致酶变性 直至丧失活力 因而提取出的酶首先需要检测酶的活力 以便更好地将酶用于生产实践和科学研究 2 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 例如 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 因此 利用分光光度法进行比色 可以测出麦芽糖的生成量 另外 还可以通过测定单位时间内淀粉的消耗量来检测淀粉酶的活力 3 果胶酶及果胶酶在食品加工中的应用 1 果胶酶果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一 它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物 不溶于水 在果汁加工中 果胶不仅会影响出汁率 还会使果汁浑浊 果胶酶能够分解果胶 瓦解植物的细胞壁及胞间层 使榨取果汁变得更容易 而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸 也使得浑浊的果汁变得澄清 果胶酶并不特指某一种酶 而是分解果胶的一类酶的总称 包括多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶和果胶酯酶等 果胶酶与纤维素酶的比较 知识拓展 果胶酶和纤维素酶都是复合酶 并不特指某一种酶 而是一类酶的总称 2 果胶酶在食品加工中的应用 在植物未成熟的果实中 果胶质含量较多 果肉细胞结合得很紧密 因而果实较硬 在果实的成熟过程中 果实细胞不断生成果胶酶 pectinase 果胶酶能把果胶质分解成小分子有机酸 使果肉细胞相互分离 因而果实由硬变软 果胶酶作用的最适温度为45 50 最适ph范围为3 0 6 0 fe3 ca2 zn2 等金属离子对酶有抑制作用 在适宜条件下 果胶酶能使果汁中的不溶性果胶溶解 可溶性果胶的黏度下降 使果汁易于澄清和过滤 这不仅能使果汁易于压榨 而且还能提高出汁率 果胶酶广泛存在于植物果实和微生物中 工业上常采用曲霉 青霉等微生物发酵来生产果胶酶 除了果胶酶外 淀粉酶 蛋白酶等也可以采用微生物培养法来大量生产 用于食品加工 为人类服务 4 洗涤剂等方面的应用 加酶洗衣粉酶的种类及洗涤原理 1 下图中横轴均表示酶的反应条件 纵轴为酶的反应速度 能正确反映温度和ph与酶反应速度关系的是 a 甲和乙b 乙和丙c 甲和丙d 都是甲答案 d 2 多酶片 是一种可以治疗消化不良的药片 它含有胰蛋白酶 胰脂肪酶 胰淀粉酶和胃蛋白酶等 它是由特殊工艺制成的双层片 请根据人的消化系统对食物消化的特点及酶的作用条件进行分析 1 多酶片是 酶制剂 它是利用酶的 的原理 2 多酶片的外层含有 内层含有 3 多酶片制成双层片的原因是 答案 1 固体高效性 2 胃蛋白酶胰脂肪酶 胰蛋白酶 胰淀粉酶 3 胃蛋白酶在酸性环境中活性最大 而胰蛋白酶等只有在偏碱性环境中才有活性 且经过酸性环境时就可能导致失活 根据人体的消化系统结构特点 多酶片先进入胃 酸性环境 然后才进入小肠 偏碱性环境 有关酶的实验设计 1 变量分析 自变量 因变量 无关变量 2 实验步骤 材料 分组 编号 设置自变量 相同且适宜条件下培养 检测因变量 搅拌器拌制成苹果泥均分装入 果胶酶水溶液 mg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9支试管 9支试管 各取一支分9组分别放入37度的恒温水箱中恒温加热 待试管内温度稳定后 将果胶酶依次加入相同温度的苹果泥中 恒温保持2 过滤果汁 用量筒测量果汁的量 填入表格 1 探究不同种类加酶洗衣粉的效果 蛋白酶洗衣粉 复合酶洗衣粉 脂肪酶洗衣粉 奶渍布 奶渍布 奶渍布 3 下面三幅图是研究人员对黑曲霉a1果胶酶性质的研究结果 据图分析温度 ph和ca2 浓度等与酶活力的关系 1 酶的最适温度是多少 2 酶的最适ph是多少 3 ca2 浓度变化对酶活力有何影响 答案 1 a1果胶酶的最适温度约为40 2 a1果胶酶的最适ph约为3 5 3 ca2 浓度为1mmol l时酶相对活力为100 在1 10mmol l时酶相对活力逐渐下降至80 即ca2 对a1果胶酶活力有抑制作用 固定化酶催化的优点 固定化酶技术方法有哪些 固定化细胞技术优点 固定化细胞技术方法有哪些 固定化酶和固定化细胞常用的材料 固定化酶与固定化细胞 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞的比较 4 下列关于固定化酶的说法 错误的是 a 固定化酶不能催化一系列反应b 固定化酶可以再次利用 降低了生产成本c 固定化酶既能与反应物接触 又能与反应物分离d 固定化酶易溶于水答案 d 酵母细胞固定化 2009江苏 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述 正确的是 a 固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显b 固定化酶的应用中 要控制好ph 温度和溶解氧c 利用固定化酶降解水体中有机磷农药 需提供适宜的营养条件d 利用固定化酵母细胞进行发酵 糖类的作用只是作为反应底物 答案 a 探究影响酶活性的因素 09合肥 我国水果生产发展迅速 由于收获的季节性强 易造成积压 腐烂变质 为了解决上述问题且满足不同人群的需求 可以加工制作果汁 果酒 果醋等 在果汁生产中用到果胶酶 某课题研究小组为了探究果胶酶的某些特性 进行了如下实验 1 实验方法 如图中所示的顺序进行操作 2 实验结果 对照组与实验组进行了相同时间的实验 结果如图所示 图中自变量是温度 除此之外还可用 表示 a 酶的浓度b 苹果泥的量c 水的加入量d ph 图中的纵坐标还可用 来表示 实验小组改变了实验条件后重复做实验 得到曲线乙 苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是 步骤b中在果胶酶和苹果泥混合前 将两者分装在不同试管中 恒温的目的是 答案 2 d 苹果汁的体积 同一种酶的最适温度是一定的 不会因酶的浓度 底物量不同而改变 保证底物和酶在混合时的温度是相同的 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 2008江苏 为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果 将一种无酶洗衣粉分成3等份 进行3组实验 甲 乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶 丙组不加酶 在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍 其他实验条件均相同 下表为实验记录 请回答下列问题 1 提高洗衣粉去污能力的方法有 甲组在洗衣粉中加入了 乙组在洗衣粉中加入了 2 甲 乙组洗涤效果的差异 说明酶的作用具有 3 如果甲 乙和丙3组均在水温为80 时洗涤同一种污渍 请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由 4 加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的 遇水后包裹层很快溶解 释放出来的酶迅速发挥催化作用 请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由 答案 1 加酶和适当提高温度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶 2 专一性 3 没有差异 因为高温使酶失活 4 未运用酶的固定化技术 因为酶未固定在不溶于水的载体上 也不重复利用 1 2011年江苏淮安模拟 目前 酶已经大规模地应用于各个领域 下列属于酶应用中面临的实际问题是 a 酶对有机溶剂不敏感 但对高温 强酸 强碱非常敏感b 加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂 比普通洗衣粉更易污染环境c 固定化酶可以反复利用 但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性d 酶的催化功能很强 但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用答案 c 2 2011年南京调研 某同学进行 加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果比较 课题研究 实验设计如下 设置2组实验 分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉 2组实验的洗衣粉用量 被洗涤的衣物量 衣物质地 污染物性质和量 被污染的时间 洗涤时间 洗涤方式等全部相同 洗涤温度都为35 根据污渍去除程度得出结论这个实验设计中 错误的是 a b c d 答案 a 3 2011年淮安调研 下列属于固定化酶在利用时特点的是 a 有利于酶与产物分离b 制成的加酶洗衣粉可以被反复利用c 能自由出入依附的载体d 能催化一系列的酶促反应答案 a 4 细胞固定化技术与酶固定化技术相比 所具备的特点是 a 成本更低 操作更容易 不能连续性生产b 成本更高 操作更难 不能连续性生产c 成本更低 操作更容易 能连续性生产d 成本更低 操作更难 能连续性生产答案 c 5 某同学用实验来探究ph值对酶活性的影响 他准备了5份含有等量果胶酶溶液的试管 用0 1 的盐酸或氢氧化钠溶液调节至不同的ph值 每支试管加五块0 1cm3的正方体苹果块 试管均置于25 室温条件下 1 请你帮助选取ph梯度 2 为使实验在更短的时间内完成 请写出一处改进实验的方法 3 生成果汁量与酶活性强弱的关系是 可根据 来判断最适ph值 答案 1 5 6 7 8 9 说明 其他合理答案也可 2 将温度由25 提高到大约50 或升高温度 或将正方体苹果处理成苹果泥 3 酶活性越大 果胶分解越快 生成的果汁越多生成果汁量的多少 果汁的澄清度 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 设计了如下装置进行实验 并将结果用下列曲线图a b表示 6 2011年济宁一模 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 请回答以下各题 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