（浙江专版）2019版高考生物一轮复习 第30讲 酶的利用教案

1EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第30讲酶的利用考点酶的利用一、果汁中的果胶和果胶酶1.果胶及其特性果胶是植物细胞壁的主要成分，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲脂组成。果胶起着粘合细胞的作用，去掉果胶植物组织将变得松散。果胶不溶于乙醇中，这是鉴别果胶的一种简易的方法。2.果胶酶的组成及作用通常所说的果胶酶包括果胶酶和果胶甲酯酶，能使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲脂，瓦解植物细胞壁和胞间层。3.实验步骤第一步制匀浆第二步烧杯A烧杯B5g匀浆5g匀浆10mL黑曲霉提取液10mL水间歇搅拌20～30min第三步试管1试管2试管3试管4A烧杯混合物4mLA烧杯混合物4mLB烧杯混合物4mLB烧杯混合物4mL沸水浴不加热沸水浴不加热上清液最澄清澄清较浑浊浑浊第四步加入95%酒精4mL沉淀物最少沉淀物较少沉淀物最多沉淀物较多实验结论：果胶酶能分解果胶，水浴加热也有利于提高果汁的澄清度，水浴加热也有利于提高出汁率和澄清度。二、α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测21.固定化酶(1)固定化酶的含义：是指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的方法。(2)固定化的方法：吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。(3)固定化酶的优点：①稳定性提高；②易分离；③可反复利用。2.α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测(1)淀粉的水解过程：(2)α－淀粉酶的固定化(如图)。5mgα－淀粉酶溶于4mL蒸馏水，加入5mg石英砂，搅拌30min。(3)将石英砂装入含气门芯并用夹子封住的注射器中。用40mL蒸馏水用流速1mL/min来洗涤除去未吸附的游离淀粉酶。(4)使淀粉溶液以0.3mL/min的流速过柱，在流出5mL后接收0.5mL流出液。加入1～2滴KI－I2溶液，观察颜色变化。(5)实验预期结果：水解产物糊精遇碘呈红色。31.(2016·4月浙江选考节选)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.核酸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。(2)制取果汁时，先用果胶酶将果胶分解成________和半乳糖醛酸甲酯等物质，再用________酶处理，可得到比较澄清的果汁。用适量且浓度适宜的上述两种酶处理时，果汁的出汁率、澄清度与酶的________高低呈正相关。(3)由于果胶不溶于乙醇，故可用乙醇对果胶粗提物(经酶处理后的混合物)进行________处理，从而得到干制品。解析(1)果胶主要是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯缩聚而成的，属于多糖。果胶主要在相邻的植物细胞之间起粘合的作用。(2)果胶酶和果胶甲酯酶可以将果胶分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯，用适量且浓度适宜的上述两种酶处理果汁可以使果汁澄清，果汁的出汁率、澄清度与酶的活性高低呈正相关。(3)由于果胶不溶于乙醇，经酶处理后的混合物用乙醇进行沉淀脱水处理，可获得干制品。答案(1)D粘合(2)半乳糖醛酸果胶甲酯活性(3)脱水(沉淀)2.(2016·10月浙江选考节选)请回答脲酶固定化实验的有关问题：制备固定化酶时，用石英砂吸附脲酶，装柱。再用蒸馏水洗涤固定化酶柱，其作用是________________。解析用石英砂吸附法固定化酶，装柱完成后，再用蒸馏水洗涤固定化酶柱，其作用是洗去未被吸附的酶，以免影响产物的纯度。答案除去游离的脲酶本题组对应选修一P33～P35，果汁中的果胶和果胶酶；选修一P38～P40，α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测1.果胶是植物细胞壁的主要成分，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成，果胶酶和果胶甲酯酶可以水解果胶。要使果汁澄清，需要同时使用两种酶。鉴别果胶的一种简易方法是果胶不溶于乙醇，如果果汁中含有比较多的果胶，加入95%乙醇后会出现絮状沉淀。实验表明，果汁制作时，使用果胶酶和对果汁加热有利于提高出汁率和澄清度。2.固定化酶是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。43.固定化的方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法。教材中用吸附法法将a－淀粉酶固定在石英砂上。4.淀粉以较慢的流速过柱，使底物和酶充分接触，使反应充分，在流出液中加入淀粉指示剂(即KI－I2溶液)，用水稀释1倍后再观察颜色，若出现红色，则说明淀粉在α－淀粉酶作用下被水解成糊精。角度酶的利用1.果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，常用于果汁的生产。(1)果胶酶用于果汁生产，是因为它能分解果胶，可解决果肉出汁率低和________等问题。(2)果胶由________和________组成。(3)若要检测苹果汁中是否还含有果胶，可取一定量的果汁与________混合，若出现________现象，说明果胶还没有被完全分解。(4)下图为某同学进行的澄清苹果汁生产实验，下列相关叙述正确的是________。A.实验中所用的固定化果胶酶可由某些物质吸附，吸附后的酶可永久使用B.为防止杂菌污染，图示装置制作完毕后需瞬间高温灭菌C.通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行D.固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前需重新装填反应柱(5)固定化酶技术是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使酶能与________接触，又能与________分离。(6)在“α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”这一实验中，α－淀粉酶固定在石英砂上，使用了下图中的________。解析果胶酶用于果汁生产可以提高果汁出汁率和澄清度。果胶由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸5甲酯构成。果胶不溶于乙醇，当果胶与乙醇混合时会出现浑浊。固定化果胶酶可以重复使用，但不能永久使用。图示装置是固定化酶柱不能瞬间高温灭菌，否则酶失活后不能重复使用了。适当减少苹果汁流出的速率，可以保证反应充分进行。固定化酶可以做到既能与底物接触发生反应，又易与产物分离，提高产物纯度。α－淀粉酶固定在石英砂上，使用了吸附法，图中③表示吸附法。答案(1)果汁浑浊(2)半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯(3)乙醇浑浊(4)C(5)底物(反应物)产物(6)③2.某校生物兴趣小组为探究不同浓度果胶酶对澄清苹果汁出汁率的影响，进行了如下实验。实验步骤：①制备苹果汁：将苹果洗净，切成小块，用榨汁机打碎成苹果汁匀浆。加热苹果汁到100℃，再冷却至50℃左右。②配制不同浓度的酶液：取5支10mL的试管，依次编号为2～6号。分别加入不同量的质量浓度为10g/mL的果胶酶溶液，再分别加入苹果酸定容至10mL，获得质量浓度分别为2g/mL、4g/mL、6g/mL、8g/mL、10g/mL的果胶酶溶液备用。③降解苹果汁(如下图)④沉淀：向上述6只烧杯中添加明胶、活性炭等物质搅拌处理，充分混匀后静置，分别过滤。记录并处理结果：用量筒测量澄清滤液(即苹果汁)的体积，记入表格，并计算出汁率。请回答下列问题：(1)果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原因是___________________________________________________________。(2)步骤①中，苹果汁先加热到100℃的目的是_____________________________________________________________________________。(3)步骤②中，在2～6号试管中加入10g/mL果胶酶溶液的量分别是________________；步骤③中，在1号烧杯中加入1mL________。(4)根据预期结果，请绘制出澄清苹果汁出汁率与果胶酶浓度之间大致的关系曲线，并在坐标轴上标出澄清苹果汁最高出汁率所需的果胶酶最佳浓度。解析(1)由于果胶酶能分解果胶，瓦解细胞壁，所以在苹果泥中加入果胶酶，可以提高果6汁的量和澄清度。(2)苹果汁先加热到100℃，可使苹果中的酶失活，防止对实验结果产生干扰。(3)根据图中果胶酶溶液的浓度(10g/mL)和各试管中配制成的果胶酶溶液的浓度(2g/mL、4g/mL、6g/mL、8g/mL、10g/mL)可知，加入果胶酶溶液的体积分别是2mL、4mL、6mL、8mL、10mL。步骤③中，在1号烧杯中加入1mL苹果酸，作为对照。(4)出汁率曲线起点于纵轴某点，表明没有果胶酶时也有一定出汁率，在一定范围内随果胶酶浓度升高，出汁率上升达饱和点后可稳定。答案(1)果胶酶能分解果胶，瓦解细胞壁(2)使苹果中的酶失活，防止对实验结果产生干扰(3)2mL、4mL、6mL、8mL、10mL苹果酸(4)如图关注坐标含义、曲线变化趋势、起点、最佳浓度。[归纳小结]1.直接使用酶和固定化酶的优缺点比较直接使用酶固定化酶酶的种数一种或几种一种常用载体高岭土、皂土、硅胶、凝胶制作方法化学结合固定化、物理吸附固定化是否需要营养物质否否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①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高，影响产品质量不利于催化一系列的酶促反应优点催化效率高、耗能低、低污染①既能与反应物接触，又能与产物分离；②可以反复利用2.酶的固定化方法及适用对象名称原理图示7包埋法将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中化学结合法利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上物理吸附法通过物理吸附作用，把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃或离子交换树脂等载体上3.探究影响果胶酶活性因素实验的分析(1)实验原则：单一变量原则、对照性原则。严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。(2)实验原理：果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。(3)设计实验：①探究最适温度时，pH为无关变量，最好是最适pH；探究最适pH时，温度为无关变量，最好是最适温度。②探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH等适宜条件下测出来的，如果无关变量改变，最适用量也会发生变化。课后限时训练(时间：40分钟分数：100分)1.(原创题)请回答与“果汁中的果胶和果胶酶”实验有关的问题：(1)果胶是植物细胞壁的重要组成成分，制取果汁时，先用果胶酶将果胶分解成半乳糖醛酸和__________________等物质，可得到比较澄清的果汁。(2)实验中先制取苹果匀浆，再将适量且浓度适宜的__________加入匀浆，并在________下搅拌20～30min。若再通过________处理可以进一步提高果汁的出汁率、澄清度。由于果胶不溶于乙醇，故可用95%乙醇对果汁中果胶含量进行初步检测。(3)果胶酶可通过培养______________(微生物)来生产，果汁的出汁率、澄清度与酶的活性高低呈正相关。(4)为提高果胶酶的利用率和果汁的纯度，可将果胶酶制成____________用于生产，这种新型酶制剂除上述优点外，还有____________________________的优点。8解析(1)果胶酶可以将果胶分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯。(2)制取果汁应先制水果匀浆，再向水果匀浆中加入果胶酶，并在适宜温度下反应足够长时间，将果汁中的果胶完全水解。在此基础上通过加热使果胶发生凝聚，可以进一步提高果汁的出汁率、澄清度。(3)果胶酶可通过培养黑曲霉和苹果青霉来生产。(4)将果胶酶制成固定化酶，可以提高果胶酶的利用率和果汁的纯度，体现了固定化酶可以重复利用和容易从产物中分离的优点，此外，固定化酶还有可以使酶的稳定性提高的优点。答案(1)半乳糖醛酸甲酯(2)果胶酶溶液适宜温度加热(3)黑曲霉和苹果青霉(4)固定化酶酶的稳定性提高(或不溶于水)2.某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。请据图回答：(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