吉林省吉林市長嶺縣第四中學高二生物 專題4 酶的研究與應用課件.ppt

酶的研究與應用 專題四 復習目標 1 通過本專題的學習 學生應該掌握測定酶活力的簡單方法 2 能夠研究影響酶活性的因素 3 理解固定化酶和固定化細胞的原理和方法 4 探討酶在生產生活中的應用 一 果膠酶在果汁生產中的作用 二 探討加酶洗衣粉的洗滌效果 三 酵母細胞的固定化 酶的制備及應用 1 酶的存在和制備 1 酶的存在 酶 enzyme 是在生物體活細胞中合成的 多數酶在細胞內直接參與生物化學反應 少數的酶要分泌到細胞外發(fā)揮作用 2 酶的制備 如果提取存在于細胞內的酶 需要破碎生物組織細胞 可用破碎儀 研磨器或勻漿器等機械將組織細胞破碎 使酶從活細胞中釋放出來 進入細胞外的溶液中 經過濾 離心制備成粗酶液 對于唾液淀粉酶 胰蛋白酶等分泌到細胞外的酶 可以直接從動物分泌物或細胞外的組織間隙中提取 知識拓展 在酶的提取過程中 溫度 ph等多種環(huán)境條件都可能影響酶的空間結構 導致酶變性 直至喪失活力 因而提取出的酶首先需要檢測酶的活力 以便更好地將酶用于生產實踐和科學研究 2 酶活力的測定酶的活力通常以單位時間內底物的消耗量或者在單位時間內產物的生成量來表示 例如 通過測定單位時間內麥芽糖的生成量來檢測淀粉酶的活力 由于麥芽糖與3 5 二硝基水楊酸試劑反應 能生成黃褐色產物 因此 利用分光光度法進行比色 可以測出麥芽糖的生成量 另外 還可以通過測定單位時間內淀粉的消耗量來檢測淀粉酶的活力 3 果膠酶及果膠酶在食品加工中的應用 1 果膠酶果膠是植物細胞壁以及胞間層的主要組成成分之一 它是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物 不溶于水 在果汁加工中 果膠不僅會影響出汁率 還會使果汁渾濁 果膠酶能夠分解果膠 瓦解植物的細胞壁及胞間層 使榨取果汁變得更容易 而果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸 也使得渾濁的果汁變得澄清 果膠酶并不特指某一種酶 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 果膠酶與纖維素酶的比較 知識拓展 果膠酶和纖維素酶都是復合酶 并不特指某一種酶 而是一類酶的總稱 2 果膠酶在食品加工中的應用 在植物未成熟的果實中 果膠質含量較多 果肉細胞結合得很緊密 因而果實較硬 在果實的成熟過程中 果實細胞不斷生成果膠酶 pectinase 果膠酶能把果膠質分解成小分子有機酸 使果肉細胞相互分離 因而果實由硬變軟 果膠酶作用的最適溫度為45 50 最適ph范圍為3 0 6 0 fe3 ca2 zn2 等金屬離子對酶有抑制作用 在適宜條件下 果膠酶能使果汁中的不溶性果膠溶解 可溶性果膠的黏度下降 使果汁易于澄清和過濾 這不僅能使果汁易于壓榨 而且還能提高出汁率 果膠酶廣泛存在于植物果實和微生物中 工業(yè)上常采用曲霉 青霉等微生物發(fā)酵來生產果膠酶 除了果膠酶外 淀粉酶 蛋白酶等也可以采用微生物培養(yǎng)法來大量生產 用于食品加工 為人類服務 4 洗滌劑等方面的應用 加酶洗衣粉酶的種類及洗滌原理 1 下圖中橫軸均表示酶的反應條件 縱軸為酶的反應速度 能正確反映溫度和ph與酶反應速度關系的是 a 甲和乙b 乙和丙c 甲和丙d 都是甲答案 d 2 多酶片 是一種可以治療消化不良的藥片 它含有胰蛋白酶 胰脂肪酶 胰淀粉酶和胃蛋白酶等 它是由特殊工藝制成的雙層片 請根據人的消化系統(tǒng)對食物消化的特點及酶的作用條件進行分析 1 多酶片是 酶制劑 它是利用酶的 的原理 2 多酶片的外層含有 內層含有 3 多酶片制成雙層片的原因是 答案 1 固體高效性 2 胃蛋白酶胰脂肪酶 胰蛋白酶 胰淀粉酶 3 胃蛋白酶在酸性環(huán)境中活性最大 而胰蛋白酶等只有在偏堿性環(huán)境中才有活性 且經過酸性環(huán)境時就可能導致失活 根據人體的消化系統(tǒng)結構特點 多酶片先進入胃 酸性環(huán)境 然后才進入小腸 偏堿性環(huán)境 有關酶的實驗設計 1 變量分析 自變量 因變量 無關變量 2 實驗步驟 材料 分組 編號 設置自變量 相同且適宜條件下培養(yǎng) 檢測因變量 攪拌器拌制成蘋果泥均分裝入 果膠酶水溶液 mg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9支試管 9支試管 各取一支分9組分別放入37度的恒溫水箱中恒溫加熱 待試管內溫度穩(wěn)定后 將果膠酶依次加入相同溫度的蘋果泥中 恒溫保持2 過濾果汁 用量筒測量果汁的量 填入表格 1 探究不同種類加酶洗衣粉的效果 蛋白酶洗衣粉 復合酶洗衣粉 脂肪酶洗衣粉 奶漬布 奶漬布 奶漬布 3 下面三幅圖是研究人員對黑曲霉a1果膠酶性質的研究結果 據圖分析溫度 ph和ca2 濃度等與酶活力的關系 1 酶的最適溫度是多少 2 酶的最適ph是多少 3 ca2 濃度變化對酶活力有何影響 答案 1 a1果膠酶的最適溫度約為40 2 a1果膠酶的最適ph約為3 5 3 ca2 濃度為1mmol l時酶相對活力為100 在1 10mmol l時酶相對活力逐漸下降至80 即ca2 對a1果膠酶活力有抑制作用 固定化酶催化的優(yōu)點 固定化酶技術方法有哪些 固定化細胞技術優(yōu)點 固定化細胞技術方法有哪些 固定化酶和固定化細胞常用的材料 固定化酶與固定化細胞 直接使用酶 固定化酶 固定化細胞的比較 4 下列關于固定化酶的說法 錯誤的是 a 固定化酶不能催化一系列反應b 固定化酶可以再次利用 降低了生產成本c 固定化酶既能與反應物接觸 又能與反應物分離d 固定化酶易溶于水答案 d 酵母細胞固定化 2009江蘇 下列關于固定化酶和固定化細胞的敘述 正確的是 a 固定化細胞技術在多步連續(xù)催化反應方面優(yōu)勢明顯b 固定化酶的應用中 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藥 需提供適宜的營養(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底物 答案 a 探究影響酶活性的因素 09合肥 我國水果生產發(fā)展迅速 由于收獲的季節(jié)性強 易造成積壓 腐爛變質 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 2 實驗結果 對照組與實驗組進行了相同時間的實驗 結果如圖所示 圖中自變量是溫度 除此之外還可用 表示 a 酶的濃度b 蘋果泥的量c 水的加入量d ph 圖中的縱坐標還可用 來表示 實驗小組改變了實驗條件后重復做實驗 得到曲線乙 蘋果汁的澄清度最高點對應的橫坐標是同一位置的原因是 步驟b中在果膠酶和蘋果泥混合前 將兩者分裝在不同試管中 恒溫的目的是 答案 2 d 蘋果汁的體積 同一種酶的最適溫度是一定的 不會因酶的濃度 底物量不同而改變 保證底物和酶在混合時的溫度是相同的 探討加酶洗衣粉的洗滌效果 2008江蘇 為探究洗衣粉加酶后的洗滌效果 將一種無酶洗衣粉分成3等份 進行3組實驗 甲 乙組在洗衣粉中加入1種或2種酶 丙組不加酶 在不同溫度下清洗同種化纖布上的2種污漬 其他實驗條件均相同 下表為實驗記錄 請回答下列問題 1 提高洗衣粉去污能力的方法有 甲組在洗衣粉中加入了 乙組在洗衣粉中加入了 2 甲 乙組洗滌效果的差異 說明酶的作用具有 3 如果甲 乙和丙3組均在水溫為80 時洗滌同一種污漬 請比較這3組洗滌效果之間的差異并說明理由 4 加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化學物質包裹的 遇水后包裹層很快溶解 釋放出來的酶迅速發(fā)揮催化作用 請說明這是否運用了酶的固定化技術及其理由 答案 1 加酶和適當提高溫度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶 2 專一性 3 沒有差異 因為高溫使酶失活 4 未運用酶的固定化技術 因為酶未固定在不溶于水的載體上 也不重復利用 1 2011年江蘇淮安模擬 目前 酶已經大規(guī)模地應用于各個領域 下列屬于酶應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 但需給以適當的營養(yǎng)物質才能較長時間維持其作用答案 c 2 2011年南京調研 某同學進行 加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果比較 課題研究 實驗設計如下 設置2組實驗 分別使用蛋白酶洗衣粉和復合酶洗衣粉 2組實驗的洗衣粉用量 被洗滌的衣物量 衣物質地 污染物性質和量 被污染的時間 洗滌時間 洗滌方式等全部相同 洗滌溫度都為35 根據污漬去除程度得出結論這個實驗設計中 錯誤的是 a b c d 答案 a 3 2011年淮安調研 下列屬于固定化酶在利用時特點的是 a 有利于酶與產物分離b 制成的加酶洗衣粉可以被反復利用c 能自由出入依附的載體d 能催化一系列的酶促反應答案 a 4 細胞固定化技術與酶固定化技術相比 所具備的特點是 a 成本更低 操作更容易 不能連續(xù)性生產b 成本更高 操作更難 不能連續(xù)性生產c 成本更低 操作更容易 能連續(xù)性生產d 成本更低 操作更難 能連續(xù)性生產答案 c 5 某同學用實驗來探究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系是 可根據 來判斷最適ph值 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 或將正方體蘋果處理成蘋果泥 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 果汁的澄清度 某研究性學習小組為探究該洗衣粉中酶催化作用的最適溫度 設計了如下裝置進行實驗 并將結果用下列曲線圖a b表示 6 2011年濟寧一模 某化工廠生產的一種加酶洗衣粉 其包裝袋上印有如下說明 請回答以下各題 1 由圖可知 使用該加酶洗衣粉的最適宜溫度為 2 在0 和75 時 酶的催化效率基本都為零 但當溫度再度回到45 時 后者酶的催化能力已不能恢復 這是因為 3 在實驗過程中可通過直接測定 指標 來表示該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 某洗滌公司為降低生產成本研制了一種能多次重復使用加酶洗衣粉的設備 他們將酶固定在不溶于水的尼龍載體上 洗