新课标高考生物总复习配套：选修1-3酶的研究与应用课件

专题3酶的研究与应用一、酶的存在与简单制作方法1．酶的合成与分布：酶是在生物体

合成的。多数酶分布在细胞内，参与细胞内的生化反应，少数的酶分泌到细胞外起作用。2．酶的制备方法活细胞内二、果胶酶与果汁的生产2．果胶酶(1)成分：果胶酶不是特指

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。(2)作用：将

分解成可溶性的半乳糖醛酸，提高

，使浑浊的果汁变得澄清。某一种果胶出汁率(3)应用①水果加工业：水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于压榨。在葡萄酒酿造中加入

能起到澄清作用，还可促使葡萄汁中的

发生沉淀。还可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。②饲料工业：果胶酶与纤维素酶、半纤维素酶等配合使用可降解植物细胞壁中的果胶和纤维素，促使淀粉、脂质、维生素和蛋白质等释放出来，提高饲料的

，还可降低饲料的

，促进饲料在动物消化道内的消化吸收。果胶酶酒石酸营养价值黏度三、加酶洗衣粉与洗涤效果加酶洗衣粉：是指含有酶制剂的洗衣粉。目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、

、淀粉酶和纤维素酶。脂肪酶3．固定化酶和固定化细胞常用的材料固定化酶常用纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和

等载体，而固定化细胞常用琼脂、

、角叉菜聚糖、明胶和聚丙烯酰胺凝胶等。离子交换树脂海藻酸钠(钙)(教师资源·备选题库)1．(2013年徐州调研)下列关于果胶酶的叙述正确的是()①具有分泌功能的细胞产生的②凡是活细胞都能产生果胶酶③果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸④植物、霉菌、酵母菌和细菌均可能产生果胶酶⑤果胶酶特指分解果胶的一种酶⑥纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁⑦组成果胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸A．①②⑤ B．②③⑦C．③④⑥ D．③④⑤解析：果胶酶并非分泌到细胞外的酶，并非所有的细胞均可产生果胶酶，如动物细胞；果胶酶一般分布较广，如植物、微生物中均有；果胶酶是一种复合酶，它包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶及果胶酯酶；果胶酶的化学本质是蛋白质，其基本单位是氨基酸，而不是核苷酸。答案：C 2．下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究的有关叙述正确的是()A．探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果B．果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等C．探究温度对果胶酶活性影响时，温度、苹果泥、果胶酶用量及反应时间等都是变量D．可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量解析：本题考查了果胶酶及其相关实验，探究果胶酶用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶；探究温度对果胶酶活性影响的实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。答案：D3．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，需提供适宜的各种营养条件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解析：A项中，固定化细胞技术由于保留了细胞内原有的多酶系统故连续催化反应的优势非常明显；B项中，不需溶解氧；C项中，不需各种营养条件；D项中，糖类的作用不只是作为反应底物，还能维持酵母细胞的渗透压，防止酵母细胞过多地吸水或失水。答案：A4．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将从大肠杆菌中得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与微生物降解相比，其作用需要适宜的()①温度②酸碱度③水分④营养A．①②③ B．①②④C．②③④ D．①③④解析：本题考查了固定化酶的条件。大肠杆菌中的三酯磷酸酶可以催化有机磷农药分解，需要适宜的温度和pH，同时反应离不开水，但是不需要提供营养。答案：A5．在20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术。(1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是________________________________________________________________________。与固定化酶技术相比，固定化细胞技术固定的是_____________

_________________________。(2)制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是________________，使用的是下图中方法[]________(填出号码及名称)。(3)制作固定化酵母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和________溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是___________________________________。解析：将酶固定化后，能使酶在催化反应之后并不进入产物溶液，可反复使用；将细胞固定化后，即可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定；海藻酸钠不能参与化学反应，在高温时容易溶化，温度降低时又可以形成多孔性固体颗粒，是包埋酵母菌的好材料；图示①为共价键(化学)结合法、②为吸附法、③为包埋法；凝胶珠是用高温下溶化的海藻酸钠与酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸钠浓度过高或制凝胶珠时离液面太近，可能形成片状或长条形而不是圆形的凝胶珠。答案：(1)酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复使用多酶系统(一系列、多种酶)(2)海藻酸钠③包埋法(3)CaCl2海藻酸钠浓度过高(或针筒离液面过近，高度不够)考点一酶活力测定的一般原理与方法1．酶活力：也叫酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。2．酶活力测定的原理和方法：酶活力的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的速率来表示。通常酶反应速率以单位时间内底物的消耗量或单位时间内产物的生成量来表示。3．实验探究酶活性的影响因素(1)实验设计时要遵循单一变量原则和对照原则，严格控制无关变量。①探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时，以控制洗衣粉的种类为变量，其他条件完全一致；同时，普通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照实验。②影响加酶洗衣粉酶活性(洗涤效果)的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的质地、衣物大小、浸泡时间、洗涤方式等，在设计实验时要控制无关变量，只有在变量单一时，实验才有说服力。(2)探究不同温度(或pH)对酶活性的影响时，温度(或pH)作为自变量，通常通过设置合理的温度梯度来确定最适值。最适值是通过比较相同时间内获得的产量或效果来确定的。①探究最适温度时，pH为不变量，而且最好为最适pH条件下；探究最适pH时，温度为不变量，而且最好为最适温度条件下。②无论是探究温度还是探究pH对酶活性的影响，都要设置合适的梯度，但梯度实验是无法得到精确的最适温度和最适pH的，只能得到一个大致的适宜范围。③设置实验中自变量的梯度时，要根据实际情况合理设置。如选择水温可以选择一年四季中的温度或5℃、15℃、25℃和35℃，要符合实际。(3)探究酶的最适用量时，所测出的最适用量是在本实验的温度、pH等条件下测出的，因而酶的最适用量应该标明温度和pH。1．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。解析：(1)由于酶发挥作用的最适pH在7附近，故可选择5、6、7、8、9梯度。(2)反应温度和反应材料与酶的接触面积都会影响反应速度，故可将温度由25℃提高到大约50℃(或升高温度)或将正方体苹果块处理成苹果泥。(3)果汁量与酶活性成正相关，酶活性越大，果胶分解越快，生成的果汁越多。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)或将正方体苹果块处理成苹果泥(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(或果汁的澄清度)考点二制备和应用固定化酶1．固定化酶(1)概念：固定化酶是指通过物理或化学的方法，将水溶性酶与非水溶性的载体结合，使酶固定在载体上，并在一定的空间范围内进行反应的酶。(2)实例：固定化酶的应用实例——生产高果糖浆。①高果糖浆的生产原理②葡萄糖异构酶的固定：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反应柱中。③高果糖浆的生产操作：(如图)从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反应柱可连续使用半年。2．固定化细胞技术(1)固定化细胞是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。(2)主要方法3.直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较2．下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。(1)在________状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时________。(2)固定化细胞技术一般采用包埋法，而固定化酶常用________和________。(3)影响实验成败的关键步骤是________。(4)海藻酸钠溶化过程的注意事项是________________________。(5)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目________。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明__________

________________________________________________________。解析：(1)在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。由于酵母菌活化时体积会变大，所以活化前应选择足够大的容器。(2)固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间的技术，其中固定化细胞常采用包埋法，而固定化酶常用化学结合法和物理吸附法。原因是细胞个大，而酶分子小，个体大的细胞难以被吸附或结合，而个体小的酶容易从包埋材料中漏出。(4)海藻酸钠溶解时应用小火加热或小火间断加热，期间还要不断搅拌，防止焦糊。答案：(1)缺水正常(生活)体积会增大(增多)(2)化学结合法物理吸附法(3)配制海藻酸钠溶液(4)小火加热(小火间断加热)，不断搅拌(5)较少(海藻酸钠浓度偏高)制作失败类型一酶的特性[例1](2013年淮安模拟)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[解析]

酶对有机溶剂非常敏感，容易失活；加酶洗衣粉可使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，减少对环境的污染；酶催化过程中不需要任何营养供给。[答案]

C类型二固定化酶和固定化细胞应用[例2](2010年高考江苏卷)图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述不正确的是()图1图2A．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠C．图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中[解析]

溶化的海藻酸钠应冷却至室温后与活化的酵母菌混合，A项错误。海藻酸钠与酵母菌混合液应滴入CaCl2溶液中，以制备凝胶珠；凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次后，可转移到发酵装置中；搅拌可使酵母菌与培养液充分接触，有利于发酵的顺利进行，故B、C、D三个选项正确。[答案]

A类型三探究影响酶活性的因素[例3]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。