新課標高考生物總復(fù)習(xí)配套：選修1-3酶的研究與應(yīng)用課件

專題3酶的研究與應(yīng)用一、酶的存在與簡單制作方法1．酶的合成與分布：酶是在生物體

合成的。多數(shù)酶分布在細胞內(nèi)，參與細胞內(nèi)的生化反應(yīng)，少數(shù)的酶分泌到細胞外起作用。2．酶的制備方法活細胞內(nèi)二、果膠酶與果汁的生產(chǎn)2．果膠酶(1)成分：果膠酶不是特指

酶，而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：將

分解成可溶性的半乳糖醛酸，提高

，使渾濁的果汁變得澄清。某一種果膠出汁率(3)應(yīng)用①水果加工業(yè)：水果中的果膠經(jīng)果膠酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于壓榨。在葡萄酒釀造中加入

能起到澄清作用，還可促使葡萄汁中的

發(fā)生沉淀。還可用于橘子脫囊衣，制造果粉和低糖果凍。②飼料工業(yè)：果膠酶與纖維素酶、半纖維素酶等配合使用可降解植物細胞壁中的果膠和纖維素，促使淀粉、脂質(zhì)、維生素和蛋白質(zhì)等釋放出來，提高飼料的

，還可降低飼料的

，促進飼料在動物消化道內(nèi)的消化吸收。果膠酶酒石酸營養(yǎng)價值黏度三、加酶洗衣粉與洗滌效果加酶洗衣粉：是指含有酶制劑的洗衣粉。目前常用的酶制劑有四類：蛋白酶、

、淀粉酶和纖維素酶。脂肪酶3．固定化酶和固定化細胞常用的材料固定化酶常用纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃和

等載體，而固定化細胞常用瓊脂、

、角叉菜聚糖、明膠和聚丙烯酰胺凝膠等。離子交換樹脂海藻酸鈉(鈣)(教師資源·備選題庫)1．(2013年徐州調(diào)研)下列關(guān)于果膠酶的敘述正確的是()①具有分泌功能的細胞產(chǎn)生的②凡是活細胞都能產(chǎn)生果膠酶③果膠酶能將果膠分解成半乳糖醛酸④植物、霉菌、酵母菌和細菌均可能產(chǎn)生果膠酶⑤果膠酶特指分解果膠的一種酶⑥纖維素酶和果膠酶可用于去除植物細胞壁⑦組成果膠酶的基本單位是氨基酸或核苷酸A．①②⑤ B．②③⑦C．③④⑥ D．③④⑤解析：果膠酶并非分泌到細胞外的酶，并非所有的細胞均可產(chǎn)生果膠酶，如動物細胞；果膠酶一般分布較廣，如植物、微生物中均有；果膠酶是一種復(fù)合酶，它包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶及果膠酯酶；果膠酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其基本單位是氨基酸，而不是核苷酸。答案：C 2．下列有關(guān)果膠酶及與果膠酶實驗探究的有關(guān)敘述正確的是()A．探究果膠酶的用量時，pH、溫度不影響實驗結(jié)果B．果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和葡萄糖異構(gòu)酶等C．探究溫度對果膠酶活性影響時，溫度、蘋果泥、果膠酶用量及反應(yīng)時間等都是變量D．可以用相同時間內(nèi)過濾得到的果汁體積來確定果膠酶的用量解析：本題考查了果膠酶及其相關(guān)實驗，探究果膠酶用量時，pH、溫度會影響實驗結(jié)果；葡萄糖異構(gòu)酶不屬于果膠酶；探究溫度對果膠酶活性影響的實驗中，溫度為單一變量，其他因素保持不變。答案：D3．下列關(guān)于固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是()A．固定化細胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯B．固定化酶的應(yīng)用中，要控制好pH、溫度和溶解氧C．利用固定化酶降解水體中有機磷農(nóng)藥，需提供適宜的各種營養(yǎng)條件D．利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物解析：A項中，固定化細胞技術(shù)由于保留了細胞內(nèi)原有的多酶系統(tǒng)故連續(xù)催化反應(yīng)的優(yōu)勢非常明顯；B項中，不需溶解氧；C項中，不需各種營養(yǎng)條件；D項中，糖類的作用不只是作為反應(yīng)底物，還能維持酵母細胞的滲透壓，防止酵母細胞過多地吸水或失水。答案：A4．研究認為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的，如將從大腸桿菌中得到的三酯磷酸酶固定到尼龍膜上制成制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機磷農(nóng)藥，與微生物降解相比，其作用需要適宜的()①溫度②酸堿度③水分④營養(yǎng)A．①②③ B．①②④C．②③④ D．①③④解析：本題考查了固定化酶的條件。大腸桿菌中的三酯磷酸酶可以催化有機磷農(nóng)藥分解，需要適宜的溫度和pH，同時反應(yīng)離不開水，但是不需要提供營養(yǎng)。答案：A5．在20世紀50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域，到了70年代又發(fā)明了固定化酶與固定化細胞技術(shù)。(1)在實際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點是________________________________________________________________________。與固定化酶技術(shù)相比，固定化細胞技術(shù)固定的是_____________

_________________________。(2)制備固定化酵母細胞，常用的包埋材料是________________，使用的是下圖中方法[]________(填出號碼及名稱)。(3)制作固定化酵母細胞時，充分混合均勻的酵母細胞溶液可在飽和________溶液中形成凝膠珠。部分同學(xué)實驗制得的凝膠珠不是圓形或橢圓形，其主要原因是___________________________________。解析：將酶固定化后，能使酶在催化反應(yīng)之后并不進入產(chǎn)物溶液，可反復(fù)使用；將細胞固定化后，即可以將一種細胞內(nèi)的多種酶同時進行固定；海藻酸鈉不能參與化學(xué)反應(yīng)，在高溫時容易溶化，溫度降低時又可以形成多孔性固體顆粒，是包埋酵母菌的好材料；圖示①為共價鍵(化學(xué))結(jié)合法、②為吸附法、③為包埋法；凝膠珠是用高溫下溶化的海藻酸鈉與酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸鈉濃度過高或制凝膠珠時離液面太近，可能形成片狀或長條形而不是圓形的凝膠珠。答案：(1)酶既能與反應(yīng)物接觸，又容易與產(chǎn)物分離，固定在載體上的酶能反復(fù)使用多酶系統(tǒng)(一系列、多種酶)(2)海藻酸鈉③包埋法(3)CaCl2海藻酸鈉濃度過高(或針筒離液面過近，高度不夠)考點一酶活力測定的一般原理與方法1．酶活力：也叫酶活性，是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。2．酶活力測定的原理和方法：酶活力的高低可以用在一定條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的速率來表示。通常酶反應(yīng)速率以單位時間內(nèi)底物的消耗量或單位時間內(nèi)產(chǎn)物的生成量來表示。3．實驗探究酶活性的影響因素(1)實驗設(shè)計時要遵循單一變量原則和對照原則，嚴格控制無關(guān)變量。①探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果有何不同時，以控制洗衣粉的種類為變量，其他條件完全一致；同時，普通洗衣粉處理污物與加酶洗衣粉處理污物形成對照實驗。②影響加酶洗衣粉酶活性(洗滌效果)的因素有水溫、水量、水質(zhì)、洗衣粉的用量、衣物的質(zhì)地、衣物大小、浸泡時間、洗滌方式等，在設(shè)計實驗時要控制無關(guān)變量，只有在變量單一時，實驗才有說服力。(2)探究不同溫度(或pH)對酶活性的影響時，溫度(或pH)作為自變量，通常通過設(shè)置合理的溫度梯度來確定最適值。最適值是通過比較相同時間內(nèi)獲得的產(chǎn)量或效果來確定的。①探究最適溫度時，pH為不變量，而且最好為最適pH條件下；探究最適pH時，溫度為不變量，而且最好為最適溫度條件下。②無論是探究溫度還是探究pH對酶活性的影響，都要設(shè)置合適的梯度，但梯度實驗是無法得到精確的最適溫度和最適pH的，只能得到一個大致的適宜范圍。③設(shè)置實驗中自變量的梯度時，要根據(jù)實際情況合理設(shè)置。如選擇水溫可以選擇一年四季中的溫度或5℃、15℃、25℃和35℃，要符合實際。(3)探究酶的最適用量時，所測出的最適用量是在本實驗的溫度、pH等條件下測出的，因而酶的最適用量應(yīng)該標明溫度和pH。1．某同學(xué)用實驗來探究pH值對酶活性的影響。他準備了5份含有等量果膠酶溶液的試管，用0.1%的鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至不同的pH值，每支試管加五塊0.1cm3的正方體蘋果塊，試管均置于25℃室溫條件下。(1)請你幫助選取pH梯度__________________________________。(2)為使實驗在更短的時間內(nèi)完成，請寫出一處改進實驗的方法__________________________________________________。(3)生成果汁量與酶活性強弱的關(guān)系是_____________________，可根據(jù)________來判斷最適pH值。解析：(1)由于酶發(fā)揮作用的最適pH在7附近，故可選擇5、6、7、8、9梯度。(2)反應(yīng)溫度和反應(yīng)材料與酶的接觸面積都會影響反應(yīng)速度，故可將溫度由25℃提高到大約50℃(或升高溫度)或?qū)⒄襟w蘋果塊處理成蘋果泥。(3)果汁量與酶活性成正相關(guān)，酶活性越大，果膠分解越快，生成的果汁越多。答案：(1)5、6、7、8、9(說明：其他合理答案也可)(2)將溫度由25℃提高到大約50℃(或升高溫度)或?qū)⒄襟w蘋果塊處理成蘋果泥(3)酶活性越大，果膠分解越快，生成的果汁越多生成果汁量的多少(或果汁的澄清度)考點二制備和應(yīng)用固定化酶1．固定化酶(1)概念：固定化酶是指通過物理或化學(xué)的方法，將水溶性酶與非水溶性的載體結(jié)合，使酶固定在載體上，并在一定的空間范圍內(nèi)進行反應(yīng)的酶。(2)實例：固定化酶的應(yīng)用實例——生產(chǎn)高果糖漿。①高果糖漿的生產(chǎn)原理②葡萄糖異構(gòu)酶的固定：將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上，裝入反應(yīng)柱中。③高果糖漿的生產(chǎn)操作：(如圖)從反應(yīng)柱上端注入葡萄糖溶液，從下端流出果糖溶液，一個反應(yīng)柱可連續(xù)使用半年。2．固定化細胞技術(shù)(1)固定化細胞是利用物理或化學(xué)方法將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。(2)主要方法3.直接使用酶、固定化酶、固定化細胞的比較2．下面是制備固定化酵母細胞的實驗步驟，請回答：酵母細胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合→固定化酵母細胞。(1)在________狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)________狀態(tài)?；罨皯?yīng)選擇足夠大的容器，因為酵母細胞活化時________。(2)固定化細胞技術(shù)一般采用包埋法，而固定化酶常用________和________。(3)影響實驗成敗的關(guān)鍵步驟是________。(4)海藻酸鈉溶化過程的注意事項是________________________。(5)如果海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞數(shù)目________。如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明__________

________________________________________________________。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)。由于酵母菌活化時體積會變大，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胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將酶或細胞固定在一定空間的技術(shù)，其中固定化細胞常采用包埋法，而固定化酶常用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。原因是細胞個大，而酶分子小，個體大的細胞難以被吸附或結(jié)合，而個體小的酶容易從包埋材料中漏出。(4)海藻酸鈉溶解時應(yīng)用小火加熱或小火間斷加熱，期間還要不斷攪拌，防止焦糊。答案：(1)缺水正常(生活)體積會增大(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(小火間斷加熱)，不斷攪拌(5)較少(海藻酸鈉濃度偏高)制作失敗類型一酶的特性[例1](2013年淮安模擬)目前，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，下列屬于酶應(yīng)用中面臨的實際問題是()A．酶對有機溶劑不敏感，但對高溫、強酸、強堿非常敏感B．加酶洗衣粉因為額外添加了酶制劑，比普通洗衣粉更易污染環(huán)境C．固定化酶可以反復(fù)利用，但在固定時可能會造成酶的損傷而影響活性D．酶的催化功能很強，但需給以適當?shù)臓I養(yǎng)物質(zhì)才能較長時間維持其作用[解析]

酶對有機溶劑非常敏感，容易失活；加酶洗衣粉可使洗滌劑朝低磷、無磷的方向發(fā)展，減少對環(huán)境的污染；酶催化過程中不需要任何營養(yǎng)供給。[答案]

C類型二固定化酶和固定化細胞應(yīng)用[例2](2010年高考江蘇卷)圖1表示制備固定化酵母細胞的有關(guān)操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵的示意圖，下列敘述不正確的是()圖1圖2A．剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)迅速與活化的酵母菌混合制備混合液B．圖1中X溶液為CaCl2溶液，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠C．圖2發(fā)酵過程中攪拌的目的是為了使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸D．圖1中制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中[解析]

溶化的海藻酸鈉應(yīng)冷卻至室溫后與活化的酵母菌混合，A項錯誤。海藻酸鈉與酵母菌混合液應(yīng)滴入CaCl2溶液中，以制備凝膠珠；凝膠珠用蒸餾水沖洗2～3次后，可轉(zhuǎn)移到發(fā)酵裝置中；攪拌可使酵母菌與培養(yǎng)液充分接觸，有利于發(fā)酵的順利進行，故B、C、D三個選項正確。[答案]

A類型三探究影響酶活性的因素[例3]我國水果生產(chǎn)發(fā)展迅速，由于收獲的季節(jié)性強，易造成積壓，腐爛變質(zhì)，為了解決上述問題且滿足不同人群的需求，可以加工制作果汁、果酒、果醋等。在果汁生產(chǎn)中用到果膠酶，某課題研究小組為了探究果膠酶的某些特性，進行了如下實驗：(1)實驗方法：如圖中所示的順序進行操作。