高考生物总复习专题26酶的应用

专题26酶应用生物（浙江选考专用）第1页考点酶应用基础知识一、果汁中果胶和果胶酶1.果胶(1)果胶成份与存在:果胶是植物①细胞壁

以及胞间层主要组

成成份之一,它由②半乳糖醛酸

和③半乳糖醛酸甲酯

组成。(2)果胶与果汁加工:果胶不但影响④出汁率

,还会使果汁浑浊。考点清单第2页2.果胶酶(1)起源:黑曲霉、苹果青霉等。(2)组成:果胶酶并不是特指某一个酶,而是分解果胶一类酶总称,主

要包含果胶酶和果胶甲酯酶。(3)作用:将果胶分解成可溶性分子使出汁率提升,也使浑浊果汁变得澄清。3.果胶酶应用(1)水果加工业:水果中果胶经果胶酶水解后,可降低果汁⑤粘度

,有利于压榨;在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到⑥澄清

作用,还

可促使葡萄汁中酒石酸发生沉淀;果胶酶可用于桔子脱囊衣,制造果

粉和低糖果冻。第3页(2)饲料工业:果胶酶与⑦纤维素

酶、半纤维素酶等配合,可降解植

物细胞壁中果胶和纤维,促使淀粉、脂类、维生素和蛋白质等释放出

来,从而提升饲料营养价值;果胶酶可降低饲料粘度,促进饲料在动

物消化道内⑧消化吸收

。二、α-淀粉酶固定化及淀粉水解作用检测1.固定化酶(1)形成:将水溶性酶用物理或化学方法固定在某种⑨介质

上,使之成为⑩不溶于水

而又有

酶活性

制剂。(2)特征:与游离酶相比较,

稳定性

好,与底物和产物轻易分离,易于控制,能重复屡次使用;便于

运输和贮存

,有利于自动化生产。第4页2.固定化酶制作方法:由酶性质和载体特征所决定,主要包含

吸附

法、共价偶联法、交联法和包埋法等。3.α-淀粉酶水解作用检测

第5页重点难点一、果汁中果胶和果胶酶1.探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁最正确条件试验(1)试验原理①果胶

半乳糖醛酸+半乳糖醛酸甲酯。②果胶酶活性受温度(或pH)影响,处于最适温度(或pH)时活性最

高。果肉出汁率、果汁澄清度与果胶酶活性大小呈正相关。③果胶不溶于乙醇。第6页第一步制匀浆第二步烧杯A烧杯B5g匀浆5g匀浆10mL黑曲霉提取液10mL水间歇搅拌20~30min第三步试管1试管2试管3试管4A烧杯混合物4mLA烧杯混合物4mLB烧杯混合物4mLB烧杯混合物4mL沸水浴不加热沸水浴不加热第四步加入95%酒精4mL(2)试验流程第7页2.影响果汁产量物质及处理方法(1)影响果汁产量物质:纤维素和果胶是组成水果主要物质,这两种物质存在使制作果汁时

存在两个问题:一是果肉出汁率低,制作耗时长;二是榨取果汁浑

浊、粘度高、轻易发生沉淀。(2)处理方法——酶解法[易混易错]

在苹果泥和果胶酶混合之前,一定要确保底物和酶到达所要求温度或pH条件,以防止混合后条件改变,确保试验结果可靠性。组成本质作用果胶酶和果胶甲酯酶蛋白质催化果胶水解为可溶性半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯第8页二、α-淀粉酶固定化1.固定化酶含义:将水溶性酶用物理或化学方法固定在某种介质上,使之成为

不溶于水而又有酶活性制剂。第9页名称原理图示包埋法将酶或微生物细胞均匀地包埋在不溶于水多孔性载体中

化学结正当利用共价键、离子键使酶分子或细胞相互结合,或将其结合到载体上

物理吸附法经过物理吸附作用,把酶或细胞固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃或离子交换树脂等载体上

制备固定化酶主要方法:第10页2.常见固定化方法及其优缺点方法优点缺点吸附法适用酶范围广,酶活性高酶与载体结协力较弱,酶轻易脱落偶联法、交联法结合稳定,适用范围广制备条件不够温和,酶活性较低包埋法酶活性高,稳定性也较高适用范围窄第11页例1如图为固定化酶反应柱示意图,其中①为反应柱,②为固定

化酶,③为分布着小孔筛板,请据图回答:(1)关于固定化酶中用到反应柱,了解正确是

()A.反应物和酶均可自由经过反应柱B.反应物和酶均不能经过反应柱C.反应物能经过,酶不能经过D.反应物不能经过,酶能经过(2)③作用是

。(3)制作固定化α-淀粉酶惯用方法是

。(4)据图说出反应柱作用原理:

。第12页解析固定化酶就是将水溶性酶用物理或化学方法固定在某种介

质上(如石英砂),使之成为不溶于水而又有酶活性制剂。惯用方法有吸附法、共价偶联法等。答案(1)C(2)使酶颗粒无法经过,反应液能自由经过(3)吸附法(4)从反应柱上端注入反应物溶液,使反应物溶液流过反应柱,与固定化

酶接触,得到产物,产物从反应柱下端流出第13页[知能拓展]

直接使用酶和固定化酶比较

直接使用酶固定化酶制作方法

化学结正当固定化、物理吸附法固定化是否需要营养物质否否酶种类一个或各种一个催化反应单一或各种单一反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)缺点①对环境条件非常敏感,易失活②难回收,成本高,影响产品质量不利于催化一系列酶促反应优点催化效率高、耗能低、低污染①既能与反应物接触,又能与产物分离②能够重复利用第14页方法

探究酶活性最适条件和用量试验设计1.探究影响果胶酶活性原因试验分析(1)试验标准:遵照单一变量标准、对照标准,严格控制变量,尽可能降低无

关变量影响。(2)试验原理:果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂影响,在最适温度或

pH时,其活性最高,果肉出汁率、果汁澄清度都与果胶酶活性大

小呈正相关。突破方法第15页试验名称(目标)自变量因变量注意事项探究温度对果胶酶活性影响温度果汁量(澄清度)①底物和酶在混合时温度是相同②温度梯度越小,试验结果越准确③各个试管中苹果泥和果胶酶用量应相同④pH应为最适pH探究pH对果胶酶活性影响pH果汁量(澄清度)①温度应为最适温度②pH梯度可用NaOH和盐酸调整③用玻璃棒搅拌使反应充分进行探究果胶酶用量果胶酶用量果汁量(澄清度)①制备苹果匀浆后快速加热,使苹果匀浆中果胶酶变性②温度、pH应为最适值且保持不变2.三个试验变量分析第16页例2果胶是植物细胞细胞壁及胞间层主要组成成份之一。果胶酶能够水解果胶,瓦解植物细胞细胞壁及胞间层。在果汁生产中应用果胶酶能够提升出汁率和澄清度。请你帮助完成以下相关果胶酶和果汁生产试验课题。试验用具和材料:磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、

纱布等;苹果、质量分数为2%果胶酶溶液、蒸馏水等。Ⅰ.验证果胶酶在果汁生产中作用试验方法及步骤:(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100mL洁净烧杯,编号为1、2,按对应程序进行操作,请把表

中未填写内容填上。第17页操作次序项目烧杯12a在烧杯中加入苹果泥20mL20mLb

2mL

c注入蒸馏水

2mLd在恒温水浴中保温,并用玻璃棒不时搅拌10min10min第18页(3)取出两个烧杯,同时进行过滤。一定时间后,观察(或比较)

和

,并统计结果。(4)最可能得到试验结果及结论:

。Ⅱ.探究果胶酶催化果胶水解最适pH本课题试验步骤中,在进行果胶酶溶液和苹果泥混合并调整pH时有

下面两种操作:方法一:将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥相混合,再把混合液

pH分别调至4、5、6……10。方法二:将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥pH分别调至4、5、6……10,再把pH相等果胶酶溶液和苹果泥相混合。第19页(1)请问上述哪一个操作更科学:

。说明理由:

。(2)假如用曲线图方式统计试验结果,在现有条件下,当横坐标表示

pH,纵坐标表示

时,试验操作和统计是比较切实可行

。依据你对酶特征了解,在图中选择一个最可能是试验结果曲线

图:

。

第20页解析Ⅰ.该试验目标是验证果胶酶催化作用。试验设计遵照对照

标准和等量标准。试验组添加果胶酶溶液,对照组添加等量蒸馏水。实

验因变量为滤出果汁体积和澄清度。Ⅱ.该试验是探究在一定温度

条件下果胶酶催化果胶水解最适pH。比较方法一和方法二可发觉,

方法二防止了在到达预设pH之前就发生酶催化反应。试验因变量

是果汁体积和澄清度。试验结果若用坐标图表示,可设置纵坐标为果

汁体积。在一定范围内,随pH增加,果汁体积增大,当pH超出最适值后,

随pH增加,酶活性降低,果汁体积减小。第21页答案Ⅰ.(2)b注入果胶酶溶液(3)滤出果汁体积果汁澄清度(4)相同时间内,1号烧杯中滤出果汁体积比2号烧杯多,且澄清度高,说明果胶酶对果胶水解有催化作用Ⅱ.(1)方法二方法二操作能确保酶反应环境从一开始便到达实

验预设pH(2)果汁体积甲第22页2-1以下是相关酶应用问题,请分析回答。工业生产果汁时,经常利用果胶酶破除果肉细胞壁来提升出汁率,为研

究温度对果胶酶活性影响,某学生设计了以下试验:①将果胶酶与苹果泥分装于不一样试管,在10℃水浴中恒温处理10min

(如图A)。②将步骤①处理后果胶酶和苹果泥混合,再次在10℃水浴中恒温处

理10min(如图B)。③将步骤②处理后混合物过滤,搜集滤液,测量果汁量(如图C)。第23页④在不一样温度条件下重复以上试验步骤,并统计果汁量,结果以下表:温度/℃1020304050607080果汁量/mL813152515121110第24页依据上述试验,请分析回答以下问题:(1)果胶酶能破除细胞壁,是因为果胶酶能够促进细胞壁中果胶水解,

产物是

。(2)试验结果表明,当温度为

左右时,果汁量最多,此时果胶酶

活性

。(3)为何该试验能够经过测定过滤出苹果汁体积来判断果胶酶活

性高低?

。第25页(4)果胶酶作用于一定量某种物质(底物),保持温度、pH在最适值,生

成物量与反应时间关系如图所表示,在35min后曲线变成水平是因为

。若增加果胶酶浓度,其它条件不变,