吉林省吉林市長嶺縣第四中學(xué)高二生物 專題4 酶的研究與應(yīng)用課件.ppt

酶的研究與應(yīng)用 專題四 復(fù)習(xí)目標(biāo) 1 通過本專題的學(xué)習(xí) 學(xué)生應(yīng)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(xì)胞的原理和方法 4 探討酶在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用 一 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用 二 探討加酶洗衣粉的洗滌效果 三 酵母細(xì)胞的固定化 酶的制備及應(yīng)用 1 酶的存在和制備 1 酶的存在 酶 enzyme 是在生物體活細(xì)胞中合成的 多數(shù)酶在細(xì)胞內(nèi)直接參與生物化學(xué)反應(yīng) 少數(shù)的酶要分泌到細(xì)胞外發(fā)揮作用 2 酶的制備 如果提取存在于細(xì)胞內(nèi)的酶 需要破碎生物組織細(xì)胞 可用破碎儀 研磨器或勻漿器等機(jī)械將組織細(xì)胞破碎 使酶從活細(xì)胞中釋放出來 進(jìn)入細(xì)胞外的溶液中 經(jīng)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(xì)胞外的酶 可以直接從動物分泌物或細(xì)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(jié)構(gòu) 導(dǎo)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(chǎn)實踐和科學(xué)研究 2 酶活力的測定酶的活力通常以單位時間內(nèi)底物的消耗量或者在單位時間內(nèi)產(chǎn)物的生成量來表示 例如 通過測定單位時間內(nèi)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(yīng) 能生成黃褐色產(chǎn)物 因此 利用分光光度法進(jìn)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(nèi)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(yīng)用 1 果膠酶果膠是植物細(xì)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(xì)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(fù)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(yīng)用 在植物未成熟的果實中 果膠質(zhì)含量較多 果肉細(xì)胞結(jié)合得很緊密 因而果實較硬 在果實的成熟過程中 果實細(xì)胞不斷生成果膠酶 pectinase 果膠酶能把果膠質(zhì)分解成小分子有機(jī)酸 使果肉細(xì)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(chǎn)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(chǎn) 用于食品加工 為人類服務(wù) 4 洗滌劑等方面的應(yīng)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(yīng)條件 縱軸為酶的反應(yīng)速度 能正確反映溫度和ph與酶反應(yīng)速度關(guān)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(jù)人的消化系統(tǒng)對食物消化的特點及酶的作用條件進(jìn)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(nèi)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(jīng)過酸性環(huán)境時就可能導(dǎo)致失活 根據(jù)人體的消化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點 多酶片先進(jìn)入胃 酸性環(huán)境 然后才進(jìn)入小腸 偏堿性環(huán)境 有關(guān)酶的實驗設(shè)計 1 變量分析 自變量 因變量 無關(guān)變量 2 實驗步驟 材料 分組 編號 設(shè)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(nèi)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(fù)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(zhì)的研究結(jié)果 據(jù)圖分析溫度 ph和ca2 濃度等與酶活力的關(guān)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(shù)方法有哪些 固定化細(xì)胞技術(shù)優(yōu)點 固定化細(xì)胞技術(shù)方法有哪些 固定化酶和固定化細(xì)胞常用的材料 固定化酶與固定化細(xì)胞 直接使用酶 固定化酶 固定化細(xì)胞的比較 4 下列關(guān)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(yīng)b 固定化酶可以再次利用 降低了生產(chǎn)成本c 固定化酶既能與反應(yīng)物接觸 又能與反應(yīng)物分離d 固定化酶易溶于水答案 d 酵母細(xì)胞固定化 2009江蘇 下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述 正確的是 a 固定化細(xì)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(jī)磷農(nóng)藥 需提供適宜的營養(yǎng)條件d 利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵 糖類的作用只是作為反應(yīng)底物 答案 a 探究影響酶活性的因素 09合肥 我國水果生產(chǎn)發(fā)展迅速 由于收獲的季節(jié)性強(qiáng) 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(jìn)行了如下實驗 1 實驗方法 如圖中所示的順序進(jìn)行操作 2 實驗結(jié)果 對照組與實驗組進(jìn)行了相同時間的實驗 結(jié)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(biāo)還可用 來表示 實驗小組改變了實驗條件后重復(fù)做實驗 得到曲線乙 蘋果汁的澄清度最高點對應(yīng)的橫坐標(biāo)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(jìn)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(xué)物質(zhì)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(yùn)用了酶的固定化技術(shù)及其理由 答案 1 加酶和適當(dāng)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(yùn)用酶的固定化技術(shù) 因為酶未固定在不溶于水的載體上 也不重復(fù)利用 1 2011年江蘇淮安模擬 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(jī)溶劑不敏感 但對高溫 強(qiáng)酸 強(qiáng)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(qiáng) 但需給以適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)物質(zhì)才能較長時間維持其作用答案 c 2 2011年南京調(diào)研 某同學(xué)進(jìn)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(shè)計如下 設(shè)置2組實驗 分別使用蛋白酶洗衣粉和復(fù)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(zhì)地 污染物性質(zhì)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(jù)污漬去除程度得出結(jié)論這個實驗設(shè)計中 錯誤的是 a b c d 答案 a 3 2011年淮安調(diào)研 下列屬于固定化酶在利用時特點的是 a 有利于酶與產(chǎn)物分離b 制成的加酶洗衣粉可以被反復(fù)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(yīng)答案 a 4 細(xì)胞固定化技術(shù)與酶固定化技術(shù)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(chǎn)b 成本更高 操作更難 不能連續(xù)性生產(chǎn)c 成本更低 操作更容易 能連續(xù)性生產(chǎn)d 成本更低 操作更難 能連續(xù)性生產(chǎn)答案 c 5 某同學(xué)用實驗來探究ph值對酶活性的影響 他準(zhǔn)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(jìn)實驗的方法 3 生成果汁量與酶活性強(qiáng)弱的關(guān)系是 可根據(jù) 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?qū)⒄襟w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(xué)習(xí)小組為探究該洗衣粉中酶催化作用的最適溫度 設(shè)計了如下裝置進(jìn)行實驗 并將結(jié)果用下列曲線圖a b表示 6 2011年濟(jì)寧一模 某化工廠生產(chǎn)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(dāng)溫度再度回到45 時 后者酶的催化能力已不能恢復(fù) 這是因為 3 在實驗過程中可通過直接測定 指標(biāo) 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(chǎn)成本研制了一種能多次重復(fù)使用加酶洗衣粉的設(shè)備 他們將酶固定在不溶于水的尼龍載體上 洗