浙江专版2019版高考生物一轮复习第九单元实验专题第31讲酶的应用课件.pdf
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1、第31讲 酶的应用 第九单元 生物技术实践 考试标准必考加试考试标准必考加试 1.果汁中的果胶 和果胶酶 2.淀粉酶的固定化及 淀粉水解作用的检测 考点一 果胶和果胶酶 考点二 -淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 模拟演练 课时训练 内容索引 果胶和果胶酶 考点一 1.果胶果胶 (1)果胶的化学组成:由 组成,是_ 的主要成分。 (2)果胶与果汁加工:果胶不仅影响出汁率,还会使果汁 。 知识梳理 半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯植物细 浑浊 胞壁 2.果胶酶果胶酶 (1)来源:黑曲霉、苹果青霉等。 (2)组成:果胶酶并不是特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称, 主要包括 酶和 酶。 (3)作用
2、:将果胶分解成可溶性的分子,使出汁率提高,也使浑浊的果 汁变得 。 果胶果胶甲酯 澄清 3.探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验 (1)实验原理 果胶 半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯。 果胶酶的活性受温度(或pH)的影响,处于最适温度(或pH)时活性最高。 果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的 成正相关。 果胶不溶于乙醇。 活性大小 (2)实验流程设计 1、3、42 (3)实验结论:果胶酶能分解果胶,提高果汁的澄清度。 1、3、4 2 实验名称 (目的) 自变量 因变量注意事项 探究温度对 果胶酶活性 的影响 _ 果汁量 (澄清度) 底物和酶在
3、 是相同的; 温度梯度越小,实验结果越精确; 果泥和果胶酶用量在各个试管中应相同; pH应为最适pH 4.关于果胶酶的三个实验的变量分析关于果胶酶的三个实验的变量分析 混合时的温度 温度 探究p H对 果胶酶活性 的影响 pH _ (澄清度) 温度应为 温度; pH梯度可用NaOH和盐酸调节; 用玻璃棒搅拌使反应充分进行 探究果胶 酶的用量 _ _ 果汁量 (澄清度) 制备苹果匀浆后迅速加热,使苹果匀浆 中 ; 温度、pH应为最适且保持不变 果汁量 最适 果胶酶变性 果胶酶 的用量 1.探究温度、pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶用量的实验中,因变 量都相同,该因变量是什么? 提示提示 三个实验
4、的因变量都是果汁量或果汁的澄清度。 2.探究温度、pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶用量的实验中,都需 要设置多组实验,相邻两组之间都有一定的“差值”(如“温差”、 “pH差”),该“差值”的大小与实验的误差大小有何联系? 提示 提示 该差值大小与实验误差的大小成正相关,即差值越小则误差越小, 差值越大则误差越大。 思考讨论思考讨论 提示 3.表格分析:下表是某小组利用部分材料进行的有关实验(“/”表示不加),提供 材料如下。现有磨浆机、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水、一定浓度的盐 酸和氢氧化钠溶液等实验材料及试剂。请回答下列4个问题: 编 号 项目 试管 甲乙丙丁 1 在试管中加入苹 果泥
5、 2 mL2 mL2 mL2 mL 22 mL/2 mL2 mL 3加入不同的液体 2 mL蒸馏水 4 mL蒸馏水2 mL盐酸2 mL氢氧化钠 4摇匀,恒温处理15分钟15分钟15分钟15分钟 (1)表中处的内容是 。 (2)若要验证果胶酶的作用,应把 两个试管同时取出并过滤相同时间, 观察并比较,预期的实验现象与结果是 。 (3)比较试管甲、丙、丁可知,其实验目的是探究pH对果胶酶活性的影 响。为确保实验成功,请将表中的编号正确排序(用数字和箭头表 示): 。 (4)如果要用此实验做“探究果胶酶的最适用量”,请简要写出实验思路: _ 。 加入质量分数为2%的果胶酶溶液 甲与乙 甲果汁比乙果汁
6、澄清 2314 配制不同浓度的果胶酶溶液,恒温下加入等量苹果泥,观察果汁的澄清 度,果汁最澄清组对应的酶用量即为酶的最适用量 1.(2016温州中学测试)探究温度对果胶酶活性影响的实验中,得到如下 实验结果。据此分析其中不正确的是 解题探究 解析 温度()3035404550556065707580 果汁量(mL) 3.5 4.6 8.6 10.9 12.3 11.7 10.1 5.4 3.9 4.8 5.6 A.实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合 B.为了实验结果的科学性,各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同 C.应在5055 设置更细温度梯度进行实验,探究果胶酶的最
7、适温度 D.该实验结果表明高温能使果胶酶失活,但高温也可能促进果胶分解 答案 解析 解析 实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混 合,A项正确; 为了实验结果的科学性和控制单一变量,各组混合处理时间和过滤果 汁时间均应相同,B项正确; 实验中的温度梯度跨度较大,要想确定最适温度,需要设置更细温度 梯度进行实验,分析数据可知,应在4555 设置更细温度梯度进行 实验,探究果胶酶的最适温度,C项错误; 高温可以使酶失活,由表格数据可以看出,高温也可能促进果胶分解, D项正确。 2.(2017湖州期末)果胶酶能够催化果胶分解,瓦解植物的细胞壁及胞间 层,使榨取果汁更容易,也使得浑浊的
8、果汁变得澄清。请回答下列有关 果胶酶的问题: (1)探究温度对果胶酶活性影响的实验步骤: 用搅拌器制苹果泥; 取6个烧杯编号1、2、3、4、5、6,依次注入适量的30 、35 、40 、 45 、50 、55 的水,恒温水浴; 每一烧杯中放入两支试管,分别装有等量苹果泥和果胶酶,保温3 min; 向每组烧杯中的苹果泥试管中加入相应的等量的果胶酶,振荡试管, 反应一段时间; 过滤,比较获得苹果汁的体积。 a.过程中将苹果泥和果胶酶分别装在不同试管中,用相同温度恒温处理后 再混合,这样处理的目的是_。 b.有人认为该实验缺乏对照,应补充一组果汁和蒸馏水相混合的实验,你认 为有没有必要?原因是_。
9、c.若继续探究果胶酶的最适用量,则在实验过程中温度、_ _等因素应保持不变(列举两例)。 答案解析 保证底物和酶在混合时的温度是相同的 没有必要;实验的不同温度梯度之间可形成相互对照 pH、果胶酶浓度、 果泥量 解析 解析 a.苹果泥和果胶酶分别恒温处理再混合,目的是保证底物和酶 混合时的温度是相同的,不会发生温度的变化。 b.实验的不同温度梯度之间可形成相互对照,无需补充果汁和蒸馏水 混合的实验。 c.若探究果胶酶的最适用量,果胶酶的量是自变量,其他是无关变量, 应加以控制,如 pH、温度、果泥量、果胶酶浓度等。 (2)有关果胶酶和纤维素酶的叙述,错误的是_。 A.二者都是蛋白酶 B.催化果
10、胶酶水解的酶是淀粉酶 C.二者都是在核糖体上合成的 D.构成纤维素酶的基本单位是氨基酸 答案解析 B 解析 解析 果胶酶和纤维素酶的化学本质均为蛋白质,二者都是在核糖体上合 成的,催化果胶酶水解的酶是蛋白酶,构成纤维素酶的基本单位是氨基酸。 易错警示易错警示 有关果胶酶的有关果胶酶的2个易错点个易错点 (1)果胶酶不是特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称。 (2)在苹果泥和果胶酶混合之前,一定要保证底物和酶达到所要求的 温度或pH 条件,以避免混合后条件发生变化,影响实验结果的可 信度和可靠性。 淀粉酶的固定化及淀粉水解作 用的检测 考点二 1.固定化酶的概念和方法固定化酶的概念和方法 (
11、1)概念:将水溶性的酶用 的方法固定在某种介质上,使之成为 不溶于水而又有酶活性的制剂。 (2)方法:吸附法、 、交联法和包埋法等。 2. -淀粉酶的固定化、淀粉水解的测定实验淀粉酶的固定化、淀粉水解的测定实验 (1)淀粉酶的固定化原理 淀粉酶作用的最适条件:最适pH为 ,最适温度为 。 方法: 法。 介质:石英砂。 知识梳理 共价偶联法 物理或化学 5.57.55075 吸附 糊精麦芽糖 (2)淀粉水解的检测原理 遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色 (3)实验过程 固定化淀粉酶,装入注射器中 以0.3 mL/min的流速滴加 过柱 流出5 mL淀粉溶液后接收0.5 mL流出液 滴加 溶液,观
12、察颜色,用水稀释1倍后再观察颜色 以10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱,放置在4 冰箱中,几天后重复实验 淀粉溶液 KII2 对照组实验组 0.5 mL淀粉溶液 0.5 mL流出液 几天后重复实验中0.5 mL 流出液 加KII2_ 再加水稀释1倍_浅红色浅红色 (4)实验结果 变蓝 浅蓝 红色红色 (5)实验结论:固定化淀粉酶能将淀粉水解成 。 糊精 (1)图甲、乙、丙固定化酶的方法分别是 、 、 。 (2)图甲的原理是:将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的 中。 图乙的原理是:利用 键、离子键将 相互结合,或将其结合到载 体上。图丙的原理是:通过 作用,把酶固定在纤维素、琼脂糖、多 孔玻璃和离
13、子交换树脂等载体上。 1.热图解读 思考讨论思考讨论 包埋法 吸附法 共价偶联法和交联法 多孔性载体 共价酶分子 物理吸附 方法优点缺点 吸附法 适用的酶 , 酶_ 酶与载体的结合力较弱, 酶容易_ 共价偶联法、 交联法 结合稳定,适用范 围广 制备条件不够温和,酶 _ 包埋法 酶活性高,稳定性 也较高 适用范围窄 2.常见固定化方法及其优缺点 范围广 脱落活性高 活性较低 固定化酶能够连续使用,但不是永久使用。酶是具有生物活性的大分子, 因此随着使用次数的增多,酶活性也会降低,如果酶活性降低到一定程 度,就会失去使用价值。 3.科研人员利用双重固定法,即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接),海
14、藻酸 钠作为包埋剂来固定小麦酯酶,研究固定化酶的性质,并对其最佳固定条件 进行了探究。如图显示的是部分研究结果(注:酶活力为固定化酶催化化学反 应的总效率,包括酶活性和酶的数量),请分析回答下列问题: (1)从对温度变化的适应性和应用范围的角度分析,图甲所示结果可以得 出的结论是 。 固定化酶对温度变化的适应性更强且应用范围更广 (2)图乙曲线表明包埋效果最好时海藻酸钠溶液浓度是多少?当海藻酸钠 溶液浓度较低时,酶活力低的原因是什么? 提示 提示 3%;海藻酸钠溶液浓度较低时包埋不紧密,酶分子容易漏出, 数量不足。 提示 1.某校学生尝试用琼脂作载体,用包埋法固定淀粉酶来探究固定化酶的 催化效
15、果。实验结果见下表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通淀 粉酶量相同)。实验表明1号试管中淀粉未被水解,最可能的原因是 解题探究 1号试管2号试管 固定化淀粉酶 普通淀粉酶 淀粉溶液 60 保温5 min,取出冷却至室温,滴加碘碘化钾溶液 现象变蓝不变蓝 A.实验中的温度过高,导致固定化淀粉酶失去活性 B.淀粉是大分子物质,难以通过琼脂与淀粉酶接触 C.水浴保温时间过短,固定化淀粉酶未将淀粉水解 D.实验程序出现错误,试管中应先加入碘碘化钾溶液后保温 解析 解析 解析 由于固定化酶是用包埋法固定的,而淀粉是大分子物质,它不能 通过琼脂与酶充分接触,导致淀粉不能被水解而遇碘碘化钾溶液呈现 蓝色
16、。 答案 (1)筛选高表达菌株的最简便方法之一是 。一般通过 、 实现。筛选出的菌株在发酵生产之前还需利用 培 养基进行扩大培养。 答案 2.(2017杭州模拟)酶经过固定化后,不仅能提高酶的稳定性,而且容易 与产物分开,具有可反复使用等优点。如图1为利用枯草杆菌生产淀粉 酶及酶固定化实验流程图,请回答有关问题: 单菌落分离划线分离法 解析 (稀释)涂布分离法液体 解析 解析 筛选高表达菌株的最简便方法之一就是单菌落分离,常用的方法 是划线分离法和涂布分离法;用于扩大培养的培养基通常是液体培养基。 答案 (2)利用物理或化学的方法将淀粉酶固定在 的介质上成为固 定化酶。 非水溶性 解析 解析
17、解析 固定化酶就是利用物理或化学的方法将淀粉酶固定在非水溶性 的介质上。 答案 (3)如图2是实验室中淀粉酶的固定化装置示意图。 实验过程涉及两次蒸馏水洗涤反应柱的操作,所用 的蒸馏水体积为装填体积的 ,第二次洗涤的目 的是除去 。 10倍 残留的淀粉溶液 解析 解析 解析 实验中用10倍体积的蒸馏水洗涤层析柱以 除去未吸附的游离的淀粉酶。 (4)若图2中的液体X为淀粉溶液,从反应柱下端接 取少量流出液进行KII2颜色测试,结果未呈现红 色。下列有关此现象的解释错误的是 A.反应柱中没有淀粉酶被固定 B.流速过快淀粉未被水解 C.接取的流出液是蒸馏水 D.流速过慢淀粉被水解成葡萄糖 解析 解析
18、 解析 淀粉在淀粉酶的作用下,不会被水解成葡萄糖。 答案 归纳提升归纳提升 直接使用酶和固定化酶的比较直接使用酶和固定化酶的比较 比较项目直接使用酶固定化酶 制作方法吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等 是否需要 营养物质 否否 酶的种类一种或多种一种 催化反应单一或多种单一 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 对环境条件非常敏感,易失活; 难回收,成本高,影响产品质量 不利于催化一系列反应 优点催化效率高、耗能低、低污染 既能与反应底物接触,又能 与产物分离;可以重复使用 模拟演练 1234 答案 1.下列有关果胶酶及果胶酶实验探究的叙述,正确的是 A.探究果
19、胶酶的用量时,pH、温度不影响实验结果 B.果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等 C.探究温度对果胶酶活性的影响时,温度、苹果泥、果胶酶的用量及反 应时间等都是自变量 D.可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量 解析 解析 解析 探究果胶酶的用量时,pH、温度会影响实验结果;葡萄糖异构酶 不属于果胶酶;探究温度对果胶酶活性的影响实验中,温度为单一变量, 其他因素保持不变。 答案 2.下列关于固定化酶的说法,错误的是 A.固定化酶的不足之处是不能催化一系列反应 B.固定化酶可再次利用,降低了生产成本 C.固定后的酶既能与反应物接触,又能与反应物分离 D.固定化酶易
20、溶于水 1234 解析 解析 解析 由于酶具有专一性,因此固定化酶不能催化一系列反应,A项正确; 固定化酶可反复利用,降低了生产成本,B项正确; 固定后的酶既能与反应物接触,又能与反应物分离,C项正确; 固定化酶不易溶于水,易与反应物分离,D项错误。 答案 3.(2016浙江4月选考,32节选)请回答与“果汁中的果胶和果胶酶”实 验有关的问题: (1)果胶是细胞壁的重要组成成分,其化学本质是 (A.蛋白质 B.脂 质 C.核糖 D.多糖),它在细胞壁形成过程中的主要作用是将相邻 的细胞 在一起。 D 1234 解析 解析 解析 果胶是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成的,其化学本质属 于多糖。果
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