专题4酶的研究与应用.ppt
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1、专题4 酶的研究与应用,商南县鹿城中学 朱建国,生物技术实践,酶是生物催化剂,具有高效、专一和所需反应条件温和的优点。目前,酶已广泛应用于食品、医疗、环保和化工等各个行业,取得了良好的经济效益。本专题是在必修课的基础上,通过实验研究影响酶活性的因素以及酶在日常生活和工业生产上的应用。,尝试利用酶活力测定的一般原理和方法,课题1探讨酶在食品制造和洗涤等方面的应用 课题1、课题2尝试制备和应用固相化酶 课题3通过本专题的学习,学生应该掌握测定酶活力的简单方法;能够研究影响酶活性的因素;理解固定化酶和固定化细胞的原理和方法;探讨酶在生产生活中的应用。,本专题的技术操作难度不高,涉及的主要技术归纳如下
2、。 1.制备果泥的技术。 2.海藻酸钠溶液的制备。 3.固定化酵母细胞的制备。,设备条件 完成本专题需要配置果汁搅拌器、水浴锅、注射器等。,课题1 果胶酶在果汁生产中的作用,一、课题目标 简述果胶酶的作用;检测果胶酶的活性;探究温度和pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量;搜集有关果胶酶应用的资料。,二、课题重点与难点 课题重点:温度和pH对果胶酶活性的影响。 课题难点:果胶酶的最适用量。,知识要点: 1.果胶酶的作用; 2.酶的活性的定义; 3.影响酶活性的因素; 4.果胶酶的用量。,在实际的操作过程中,还需要注意下列事项。 1与其他工业用酶基本相同,果胶酶的适宜温度范围也比较宽泛,因此
3、,可以选用10 作为温度梯度,设置的具体温度为10 、20 、30 、40 、50 和60 等,也可以尝试以5 作为温度梯度。 2苹果、橙子和葡萄等水果都可以作为反应物,水果不用去皮。如用苹果为原材料,一般可按每个中等大小的苹果加水100200 mL的比例进行搅拌,获得稀的苹果泥。 3果泥的用量可以采用5 mL左右,果胶酶的用量可采用质量浓度为2%的果胶酶溶液2 mL。 4水浴时间可以为2030 min。 5过滤果汁时,漏斗中应放置滤纸。,6探究pH对果胶酶活性的影响,只须将温度梯度改成pH梯度,并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的pH可以通过体积分数为0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液进行
4、调节。 探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。此时,研究的变量是果胶酶的用量,其他因素都应保持不变。实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液,也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液,然后使用不同的体积即可。需要注意的是,反应液的pH必须相同,否则将影响实验结果的准确性。,课题成果评价 本课题评价的重点应放在对学生探究报告的评价上。报告的主要内容应该包括:根据实验数据绘制出的温度和pH对果胶酶活性影响的曲线图;不同果胶酶用量对出汁量影响的曲线图(在浓度和体积相同的条件下);并最终得到果胶酶最适温度、pH以及果胶酶的最适用量。,答案和提示,1为什么在混合苹果泥和果胶酶之前,要
5、将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理? 提示:将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理,可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的,避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度,从而影响果胶酶活性的问题。 2在探究温度或pH的影响时,是否需要设置对照?如果需要,又应该如何设置?为什么? 提示:需要设置对照实验,不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照,这种对照称为相互对照。,3A同学将哪个因素作为变量,控制哪些因素不变?为什么要作这样的处理?B同学呢? 提示:A同学将温度或pH作为变量,控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量,实验
6、结果才能说明问题。B同学对于变量的处理应该与A同学相同,只是观察因变量的角度不同。 4想一想,为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低? 提示:果胶酶将果胶分解为小分子物质,小分子物质可以通过滤纸,因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下,果胶酶的活性越大,苹果汁的体积就越大。 5当探究温度对果胶酶活性的影响时,哪个因素是变量,哪些因素应该保持不变? 提示:温度是变量,应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。,练习 大规模生产与实验室制备的主要不同
7、点是: 1.有两次瞬间高温灭菌; 2.酶处理的时间相对较长; 3.有离心分离步骤和浓缩步骤。,课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果,一、课题目标 说出加酶洗衣粉的洗涤原理; 探讨温度对加酶洗衣粉洗涤的影响; 探讨不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的区别。,课题重点与难点 课题重点:区别不同种类的加酶洗衣粉对同一 污物和不同污物的洗涤效果。 课题难点:实验过程中各种变量的控制。,课题背景分析,本课题探究的是加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果的区别,以及不同的加酶洗衣粉对不同污渍洗涤效果的区别。本课题与学生的生活比较接近,因此,具有较强的现实意义,同时,因为探究的结果可用于指导日常生活中衣物
8、的洗涤,所以很容易激发学生的学习兴趣。教师在引导学生开展本课题的研究时,不要只注重基本原理,而忽视了本课题在现实生活中的作用。,知识要点: 1.蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和 纤维素酶的作用; 2.影响酶活性的因素。,子课题一 探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响 1.变量的分析和控制 阅读课本资料一、资料二,结合已有的生活经验可以知道,影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量,衣物的质料、大小及浸泡时间和洗涤的时间等。在这些因素中,水温是我们要研究的对象,而其他因素应在实验中保持不变。 选择什么样的水温进行实验最符合实际情况呢?这就需要实验者根据当地一年中的实际气温变化来确定
9、水温,这既是确定实验变量的基本原则,也可以引导学生将课堂学习与现实生活相联系。通常情况下,冬季、春季、秋季和夏季可分别选取5 、15 、25 和35 的水温,因为这4个水温是比较符合实际情况的,对现实也有指导意义。教师可以引导学生通过实验分析:“在自然条件下,什么季节适合使用加酶洗衣粉”,“在什么样的水温下不适合使用加酶洗衣粉”,等等。,第二个问题是洗涤方式和材料的选择。在洗涤方式中有机洗和手洗两种方式,应考虑其中哪一种比较科学?哪一种更有利于控制变量?再有,洗衣机又可以分为半自动和全自动两种,相比之下,采用全自动洗衣机比较好,并且应该尽量使用同一型号小容量的洗衣机,其机械搅拌作用相同。关于洗
10、涤材料的选择也有一些讲究。用衣物作实验材料并不理想,这是因为作为实验材料的衣物,其大小、颜色、洁净程度等应该完全一致,而这并不容易做到;此外,人为地在衣物上增加污物,如血渍、油渍等,也令人难以接受。因此,选用布料作为实验材料比较可行。在作对照实验时,可以控制布料的大小、颜色以及污物的量,使其相同;同时,也便于洗涤效果的比较。,第三个问题是水量、水质和洗衣粉用量的问题。水的用量和布料的大小是成正比的。做实验用的布料不易过大,水量不易过多,但应该让布料充分浸泡在水中。水量和洗衣粉的用量可以参考表4-1。实验时可根据表中的数据换算出实际用量。如果在实验中使用手洗的方法,如课本中图4-4所示,使用1
11、000 mL的烧杯作为容器,可以用500 mL的水,洗衣粉的用量可以用1 g或1.5 g。,水量和洗衣粉用量的参考表,洗涤方式 机洗 手洗 水量 0.5 L 0.5 L 洗衣粉量 0.5 g 1 g或1.5 g,实验方案的设计 教师应该要求学生写出完整的实验方案,方案中应包括实验材料、方法步骤等各个方面。下面的实验方案供参考: 实验材料:添加了复合酶的洗衣粉,大小相同的白棉布4块(在上面分别滴加4滴同种的植物油,放置至干燥)。 水温、水质及水量:水温的温度梯度为5 、15 、25 和35 (其中5 可以通过冰箱冷藏室来控制,其他温度可以通过水浴控制);水质为自来水;水量为500 mL。 实验仪
12、器:1 000 mL的烧杯、玻璃棒等。,子课题二不同种类的洗衣粉对同一污渍或不同污渍洗涤效果的比较,比较子课题一与子课题二:在子课题一中,水温是变量,其他因素在实验中保持不变;而在子课题二中,水温则应保持不变。在实施子课题二时,通常应采用当地的常温,如果是冬季水温过低,就应采用水浴的方法,使温度达到25 35 。 市场中的洗衣粉有多种类型,应选择不同种类的加酶洗衣粉和普通洗衣粉。污物的选择也应该多样化,只有这样才具有实践指导意义。表4-2的选择供参考,表中的“”号表示可以进行实验。此外,学生也可以针对污渍相同、布料(如化纤或棉布)的不同情况,探究不同种类洗衣粉的洗涤效果。,不同种类的洗衣粉对同
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