选修1酶的应用

第38讲酶的应用本讲目录回归教材•夯实基础知能演练•轻巧夺冠高频考点•深度剖析易错辨析•技法提升目录高频考点•深度剖析考点一果汁中的果胶和果胶酶1．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①果胶――――――――――→果胶酶、果胶甲酯酶半乳糖醛酸＋半乳糖醛酸甲酯②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活性大小成正比。③果胶不溶于乙醇。目录(2)实验流程目录2．注意事项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，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100～200mL的比例进行搅拌，获得稀的苹果泥。(3)果泥的用量可以采用5mL左右，果胶酶的用量可采用质量浓度为2%的果胶酶溶液2mL。(4)水浴时间可以为20～30min。(5)过滤果汁时，漏斗中应放置滤纸。目录特别提醒(1)实验的设计要遵循单一变量和对照两大原则，严格控制无关变量。(2)水解果胶的酶是一类酶，而不是一种酶，包括果胶酶、果胶甲酯酶等。(3)要使果汁澄清，应该使用果胶酶和果胶甲酯酶。从微生物中获得的果胶酶都包括这两种酶。因为，如果不使果胶完全降解成半乳糖醛酸，则不可能减少组织的分散性，这样会降低果汁的营养成分，也影响其澄清度。目录1．实验原理(1)酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。(2)常用酶制剂的种类及洗涤原理考点二探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果目录种类洗涤原理洗涤实例蛋白酶可将蛋白质分解为易溶解或分散于洗涤液中的小分子的肽或氨基酸血渍、奶渍及各种食品中的蛋白质污垢脂肪酶把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等来自面条、面粉等的污垢纤维素酶使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果目录2.实验变量(1)自变量：加酶洗衣粉。(2)无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。3．实验步骤步骤烧杯编号ⅠⅡⅢ注入自来水500mL500mL500mL加入物质(等量)奶渍布奶渍布奶渍布控制水温37℃37℃37℃加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉复合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻璃棒搅拌5min5min5min观察实验现象目录特别提醒洗衣时，水温控制过高或过低都会影响酶活性，进而影响洗涤效果。目录4．实验时注意事项(1)在比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中，自变量为洗衣粉的种类，设计时应遵循单一变量原则、对照原则，有效控制其他变量，如水的用量、污染物的量、实验所用的布的质地和大小、两种洗衣粉的用量、搅拌及洗涤时间等。(2)在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果的条件，如最适温度、pH，还要考虑衣物的承受力，如蛋白酶洗衣粉不能洗涤丝绸类衣物；也要考虑洗涤成本问题，因污渍的成分比较复杂，一般选择复合酶洗衣粉，以减少用量。(3)该实验探究多种加酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果，也可以探究同一种加酶洗衣粉对不同污渍的洗涤效果。目录1.固定化酶(1)含义：将水溶性的酶用物理或化学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。考点三α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测目录(2)直接使用酶和固定化酶的优缺点类型优点不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等①对环境条件非常敏感，容易失活；②溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；③反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量固定化酶①酶既能与反应物接触,又能与产物分离;②固定在载体上的酶还可以被反复利用一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成是通过一系列的酶促反应得到的目录2.实验原理淀粉――→α­淀粉酶糊精――→β­淀粉酶麦芽糖――→糖化淀粉酶葡萄糖遇碘显蓝色遇碘显红色遇碘不显色3．固定化的方法：吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等，α­淀粉酶可用吸附法固定。4．实验流程固定α­淀粉酶―→滴管滴加淀粉溶液―→加KI­I2溶液―→观察―→洗涤―→几天后重复实验。目录特别提醒(1)在固定化α淀粉酶后，用10倍体积的蒸馏水洗涤注射器以除去未吸附的游离淀粉酶。(2)实验结束后，用10倍柱体积的蒸馏水洗涤此柱是为了洗去残留的淀粉溶液。目录考题链接固定化酶的应用某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。例1目录请回答：(1)图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是______。黑曲霉提取液中含有的______可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过______方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去________________________________________________________。目录(2)实验中，操作流程A和B的先后次序为______。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速调节阀是______。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶，可取一定量的果汁与等量的______混合，如果出现______现象，说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解，应将流速调______。(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被________使用。目录【解析】(1)KMnO4具有消毒作用，可用于清洗苹果和葡萄等，将吸附在这些水果表面的微生物清洗掉；从黑曲霉和苹果青霉中可以提取得到果胶酶；石英砂可以通过吸附的方式将酶固定化，常见的固定化方法还有共价偶联法、交联法和包埋法。通过吸附法固定酶后，总有少量酶没有被固定住,所以要用蒸馏水洗涤固定化柱，以洗去没有固定的酶,以免影响实验效果。(2)实验过程中要先获得果胶酶，把果胶酶通过吸附法固定在石英砂上,再将石英砂装柱，然后向固定化柱中加苹果汁。果胶酶装柱后,就应关闭阀1。根据果胶不溶于乙醇，可以鉴定是否有果胶的存在。流速减慢后，果胶酶可以更充分地催化分解果胶。目录(3)实验结束后可以用一定量的蒸馏水洗涤固定化柱，低温环境中保存固定化柱，几天后仍可重复利用。【答案】(1)消毒果胶酶吸附未被固定的酶等(2)AB阀1乙醇浑浊(沉淀)慢(3)重复目录关于酶的综合考查(2011·高考上海卷)回答下列关于微生物和酶的问题。环境污染物多聚联苯难以降解，研究发现联苯降解菌内的联苯水解酶是催化多聚联苯降解的关键酶。(1)下列培养基中能有效分离联苯降解菌的是________，原因是____________________________________。A．培养基(g/L)：某生长因子2.0，(NH4)2SO42.0，K2HPO43.0，MgSO41.0，pH7.4，多聚联苯50mLB．培养基(g/L)：牛肉膏10.0，蛋白胨20.0，葡萄糖20.0，NaCl5.0，pH7.4例2目录C．培养基(g/L)：某生长因子2.0，淀粉20.0，NH4NO32.5，MgCl20.5，K2HPO43.0，多聚联苯50mL，pH7.4进一步研究发现，不同的金属离子对联苯水解酶的活性有一定影响，结果见下表：金属离子相对活性(mmol/L)(%)对照组100Mn2＋123Co2＋79Mg2＋74目录(2)依据表中结果，金属离子______对该酶的活性有一定的促进作用。金属离子对酶的活性有促进或抑制作用，可能的原因是________________。(3)通过酶工程可将联苯水解酶用于生产实践。酶工程通常包括酶的生产、____________、酶的固定化和酶的应用等方面。酶固定化的好处是________________________。(4)下图实线表示联苯水解酶催化的反应速度与酶浓度的关系，虚线表示在其他条件不变的情况下，底物浓度增加一倍，反应速度与酶浓度的关系，能正确表示两者关系的是________。目录(5)红球菌和假单孢菌都能降解多聚联苯，但研究发现以每克菌体计算，两种菌降解多聚联苯的能力有所不同，对此现象合理的假设是______________或______________。目录【解析】(1)A培养基中只有多聚联苯一种碳源，只有联苯降解菌可以利用这一种碳源而生存。因此，A培养基可以作为分离联苯降解菌的选择培养基。(2)根据表格数据，当培养基中添加Mn2＋时，能使联苯水解酶的活性升高。金属离子是通过与酶结合后，改变酶的空间结构来影响酶活性的。(3)酶具有专一性、高效性,酶催化后，酶分子结构不改变，如果能利用酶工程将酶固定下来，便可以重复利用，使酶的催化反应连续进行。酶工程的操作包括酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和酶的应用等几个方面。目录(4)影响酶促反应速度的因素有酶浓度、底物浓度和温度、pH等反应条件。在反应条件适宜，酶量不足的情况下，增加底物量，酶促反应速度不增加，此时酶促反应速度的限制因子是酶浓度。随着酶浓度的增加，当酶浓度不是酶促反应速度的限制因子时,底物量增加，酶促反应速度增加。(5)红球菌和假单孢菌降解多聚联苯的能力不同的原因可能是两种菌内酶量不同，或者是两种菌内酶结构的不同致使酶活性不同。目录【答案】(1)A该培养基中多聚联苯为唯一碳源(2)Mn2＋金属离子与酶结合可以改变酶的空间结构(尤其是活性部位的结构)(3)酶的分离纯化便于重复利用，能连续进行反应(4)B(5)两种菌内酶量不同两种菌内酶基因的结构(酶结构)不同目录知能演练•轻巧夺冠目录本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放