专题4《酶的研究与应用》(谢).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,专题,4,酶的研究与应用,课题,1,果胶酶在果汁生产中的作用,一,.,果肉的出汁率低,耗时长,二,.,榨取的果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀,1,、果汁生产中存在什么问题？,细胞壁的组成及作用：,结构组成？,作用是什么？,纤维素、果胶,保护植物细胞；支撑植物细胞,2,、你知道为什么果肉的出汁率低,耗时长？,果胶：,由,半乳糖醛酸,聚合而成的一种高分子化合物，,不溶于水,。,果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。,3,、你知道为什么榨取的果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀？,3,、影响酶活性的因素,有温度、pH、酶的抑制剂,、酶的激活剂,等。,三、果胶酶的用量,生产果汁时,为了使果胶酶得到充分的利用,节约成本,需要控制好酶的用量。,实验设计的,2,个基本原则：,1,、对照原则,2,、单一变量原则,四,、探究温度和pH对酶活性的影响,试管编号,1,号,2,号,3,号,4,号,自变量,无关变量,因变量,检测,30,恒温水浴,35,恒温水浴,40,恒温水浴,45,恒温水浴,苹果泥的用量、果胶酶的用量及浓度、,PH、,保温时间等,苹果汁产量（果胶酶活性检测）、苹果汁的澄清度,探究课题：探究温度对果胶酶活性的影响,思考：,1、,自变量？因变量？,2、你打算设置多少个温度值？,3、你依据什么来判定果胶酶的活性的大小？,搅拌器搅拌制成苹果泥,均分装入,9,支试管,果胶酶水溶液,等量,9,支试管,将,分别装有苹果泥和果胶酶的试管,9,组分别放入,30,0,C,、,35,0,C,、,40,0,C,、,45,0,C,、,50,0,C,、,55,0,C,、,60,0,C,、,65,0,C,和,70,0,C,的恒温水箱中保温,试管内温度稳定后，将果胶酶加入,相同温度,的苹果泥内恒温保持,10,分钟,过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格,设计记录数据的表格,温度,o,C,30,35,40,45,50,55,60,65,70,果汁量,/ml,根据实验数据绘制出的温度对果胶酶活性影响的曲线图；,选修一：P45,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。,为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？,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。,（二）探究,pH,对果胶酶活性的影响,自变量？,因变量？,pH,果胶酶活性,根据实验数据绘制出,pH,对果胶酶活性影响的曲线图；,选修一：P45,(三)探究果胶酶的,最适,用量,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,自,变量是,，其他因素,（无关变量）,都应,。,果胶酶的用量,保持不变,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）；,结果分析与评价,(mg),练习巩固,1,、果胶酶能将植物组织内的果胶分解成,A,透明果汁,B,半乳糖醛酸,C,丙酮酸,D,酶制剂,2,、下列哪一项不是影响果胶酶活性的条件,A,温度,B pH,C,酶的抑制剂,D,底物的浓度过高,3,、酶反应速度可用哪一项来表示,A,单位时间内反应物的减少量,B,单位时间内产物的增加量,C,单位体积内产物的增加量,D,单位时间内、单位体积内反应物的减少量或生成物的增加量,4,、果胶酶是是分解果胶的一类酶的总称，它不包括,A,多聚半乳糖醛酸酶,B,果胶分解酶,C,乳糖分解酶,D,果胶脂酶,5,、在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能充分地催化反应，应采取的措施是,A,加大苹果泥用量,B,加大果胶酶用量,C,进一步提高温度,D,用玻棒不时地搅拌反应混合物,4.,（,2003,上海高考题）如图，纵轴为酶反应速度，横轴底物浓度，其中正确表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度的是（）,A B C D,B,5.,下图是小麦淀粉酶在不同温度条件下的催化效率变化曲线，请回答下列问题：,催化效率,催化效率,35,0,35,35,100,35,甲,乙,（,1,）在,35,时，小麦淀粉酶的催化效率,-,。,（,2,）在,-,和,-,时，催化效率都降为,0,，但在恢复,35,-,图不能恢复。,最高,0,100,乙,（,1,）获取苹果泥；,（,2,）保温,苹果泥和果胶酶分别进行；（多个温度）,（,3,）混合后保温；,（,4,）过滤。,1,、定义：,2,、成分：,3,、作用机理：,4,、影响酶活性的因素：,一、加酶洗衣粉,含有酶制剂的洗衣粉。,除含有普通洗衣粉的成分外，还含有多种酶制剂：,蛋白酶，脂肪酶，淀粉酶,纤维素酶。,可以有效地清除奶渍、油渍、血渍和果汁渍等不易清洗的污渍。,课题,2,探讨加酶洗衣粉的洗涤效果,选修一：,P 46,温度、,pH,、表面活性剂等。,例,1,下列不能影响加酶洗衣粉活性的是,A,温度,B,酸碱度,C,表面活性剂,D,水的数量,D,例下列不属于酶制剂的是,A,蛋白酶,B,麦芽糖酶,C,淀粉酶,D,脂肪酶,B,思考,酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？如何解决这一难题的？,不能，因为洗衣粉中的表面活性物质会降低酶的活性。将基因工程生产出的酶用特殊的化学物质包裹起来，与洗衣粉的其它成分隔离开来。,思考,为什么说加酶洗衣粉能减少对环境的污染？,加酶洗衣粉可以降低磷的用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展。,磷：一种营养元素，易造成水体富营养化，从而破坏水质，污染环境,进行实验设计时要解决好控制变量的问题，讨论、思考下列问题：,二、实验设计,实验设计遵循的原则：,单一变量原则和对照性原则,检验洗涤效果最好采用机洗、手洗，还是人工模拟洗衣机洗？为什么？,用人工模拟洗衣机洗时需要考虑哪些因素？,人工模拟洗衣机洗。这是因为洗衣机太大，而污染太小，无法控制水量等无关变量；手洗时无法控制手的搓洗的力度和次数等,。,搅拌的方式、力度和时间需要保持一致,等。,水温如何控制？,选择衣服还是布料为实验材料？对实验材料的质地有何要求？为什么？,水的用量和洗衣粉的用量怎样确定？,如何判断洗涤效果？,比较污渍的大小和深浅。,布料；布料应大小一致，相对较小，而且为白色的棉布类；白色的棉布易吸附污渍，显色明显，洗后容易判断效果。,相同且等量。,水浴,（一）探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果,1,、实验原理,生活中的各种污渍主要是蛋白质、脂质、淀粉等多种不溶于水的有机物，这些有机物能在相应的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的作用下水解成易溶于水的小分子有机物。,2,、遵循原则,实验自变量为洗涤剂（,普通洗衣粉和加酶洗衣粉,），其他条件（如洗衣粉用量、水温、水质、水量、布料的大小和颜色、洗涤方式、洗涤时间等）完全相同。,3,、实验操作流程,（,1,）实验准备,带有污染物的实验用布的制取：取一定量的污染物制成溶液，取等量的污染物滴加在相同大小、质地的新布上。,称取等量的洗衣粉：用天平准确称取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉。,（,2,）实验过程,取两只大烧杯并编号，用量筒分别量,500ml,蒸馏水放入其中。放入,40,0,C,的水浴锅保温。,将制好的污染布和洗衣粉（一组为污染布和普通洗衣粉，另一组为污染布和加酶洗衣粉）分别放入两只烧杯中。,用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。一段时间后搅拌可重复进行。,相同的时间后观察洗涤效果。,（,3,）实验结论,加酶洗衣粉的效果好,阅读：“,资料一,有效地控制变量”探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的不同：,小组讨论分析：,A,同学的实验方案存在问题吗？若有问题，请说明存在的问题。,你同意,B,同学观点吗？请说明理由,影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有哪些？,有问题。未说明控制相同的适宜温度；玻璃棒搅拌的时间、次数和力量应基本相同。,不同意。,B,同学忽略了实验中变量的控制问题。,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时间等。,实验目的：,实验原理：,（二）温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响,比较不同温度下加酶洗衣粉的洗涤效果,酶的活性受温度的影响，最适温度时酶的活性最大，去污力最强，高于或低于此温度酶的活性降低，去污力下降。,洗涤效果的判断,可在洗涤后比较污物的残留状况，如：已消失、颜色变浅、面积缩小等。,分析资料二,温度梯度设置并不恰当和完善，主要是梯度差值偏大。假定用上述梯度测得,40,度时洗涤效果最好，也并不能说最适温度就是,40,度。,请你分析这个方案是否完善、妥当，并提出改进建议。,改进：,制取同样的污染布，称取等量的同一种洗衣粉，分几个温度不同的试验组，温度梯度可设为,20,、,25,、,30,、,35,、,40,、,45,、,50,、,55,度，若测出在,40,度时洗涤效果最好，可设置更细的试验组如,35,、,36,、,37,、,38,、,39,、,40,、,41,、,42,、,43,、,44,、,45,度，直至测出具体的最适温度。,（三）不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果,实验原理：,不同种类的加酶洗衣粉所加的酶不同，而,酶具有专一性,所以对不同污渍洗涤效果不同。,在实验中，,是变量，其他因素在实验中保持不变；水温应保持不变。在实施活动时，通常应采用当地的常温，如果是冬季水温过低，就应采用,的方法，使温度达到25 35。,加酶洗衣粉的种类,水浴加热,本实验判断洗涤效果的标准是什么？,比较相同洗涤时间后污染物残留状况。,解释实际生活中的一些现象,1,、若某洗衣粉较易清除衣物的血渍和奶渍，说明该洗衣粉中加入的是什么酶？为什么？,蛋白酶，因为血渍和奶渍的主要成分是蛋白质，蛋白酶能分解血渍和奶渍中的蛋白质。,2,、为什么洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内数小时？如何缩短衣物的浸泡时间？,是为了使洗衣粉中的蛋白酶充分的分解衣物中的蛋白质污渍；用温水浸泡衣物，因为酶的催化作用需要适宜的温度。,3,、为什么不能在,60,以上的水中使用此洗衣粉？,使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度，温度过高会使酶变性失活。在低温下酶的活性下降。,4,、试解释为什么此洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料？,因为蛋白酶能使蛋白质水解，而丝质及羊毛衣料中含有蛋白质，这样会损坏衣物。,5.,为什么使用加酶洗衣粉洗衣后，须彻底清洗双手？,人体皮肤细胞有蛋白质，如不彻底清洗双手，就会使手的皮肤受到腐蚀。而使人患过敏性皮炎、湿疹等，因此，应避免与这类洗衣粉长时间地接触。,此外：加酶洗衣粉也不宜长期存放，存放时间过长会导致酶活力损失。,蛋白酶：,作用：,碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的小分子肽和氨基酸,碱性蛋白酶是,应用最广泛、效果最明显,蛋白质 多肽 氨基酸,蛋白酶,肽酶,应用：,清除衣物的血渍和奶渍,脂肪酶,碱性脂肪酶,也是应用最广泛、效果最明显。,作用：,将大分子的脂肪水解为小分子的物质，甘油和,脂肪酸,脂肪 甘油,+,脂肪酸,脂肪酶,淀粉酶,淀粉 麦芽糖,淀粉酶,课题,3,酵母细胞的固定化,课题背景,在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，说明酶制剂使用有很多优点，你能举出一些例子吗？,催化效率高、低能耗、低污染等。,酶制剂的使用有缺点吗？,你能举出一些例子吗？,酶制剂存在的缺陷：,1,、通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，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,、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。,如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题？,一、固定化酶的应用实例,1.,利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例,（,1,）高果糖浆的生产需要,酶。,葡萄糖异构,（,2,）葡萄糖异构酶的优点：,稳定性好、可以持续发挥作用,（,3,）在生产中,直接使用,酶有什么缺点？,酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收，造成浪费。,葡萄糖,葡萄糖异构酶,42%,45%,转化成果糖,2.,固定化酶的反应柱示意图,选修一：,P 49,3.,固定化酶在生产实践中的优点,反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。,葡萄糖异构酶,优点：,（,1,）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；,（,2,）固定在载体上的酶可以被反复利用。,在生产实际中使用固定化酶技术有无不足,?,如有不足,怎么办,?,有。一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能进行。,可采用,固定化细胞技术。,1,、概念：,利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。,细胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。,二、固定化细胞技术,1.,将酶或细胞固定化的方法,将酶（或细胞）包埋在细微网格里,将酶（或细胞）相互连接起来,将酶（或细胞）吸附在载体表面上,包埋法,化学结合法,物理吸附法,固定化酶和固定化细胞的原理是什么？,将酶固定在不溶于水的载体上，或者将微生物细胞均匀地包埋于不溶于水的多孔性载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用的技术。,如果反应底物是大分子物质，能否用固定化细胞技术,?,为什么？,那应该采用何种技术,?,应用固定化酶技术。,不能,由于大分子物质难以通过细胞膜。,3.,固定化酶和固定化细胞常用的载体材料,明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。,其共同的特点是不溶于水的多孔性载体。,三、实验操作,选修一：,P 50,类型,优点,不足,直接使用酶,催化效率高，低耗能、低污染等。,对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。,固定化酶,酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，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，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。,固定化细胞,成本低，操作更容易。,固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等。,类型,优点,不足,