生物人教版高中选修1-生物技术实践选修1专题4《酶的研究与应用》复习课件备课讲稿.ppt

,基础知识梳理,一、酶的制备,1,对于细胞内酶：用,等机械将生物组织细胞破碎，使酶从活细胞中释放出来，进入细胞外的溶液中，经,、离心制备成,。,捣碎机、研磨器,过滤,粗酶液,基础知识梳理,2,对于分泌到细胞外的酶：直接从分泌物或细胞外的组织间隙中提取，提取过程中注意温度、,等多种环境因素对酶活性的影响。,3.,酶活力测定的原理：通常以单位时间内，单位体积中反应物的,或产物的增加量来表示。,pH,减少量,基础知识梳理,二、酶的应用,果胶酶,1,作用：能够分解果胶为,，使浑浊的果汁变得澄清。,2,组成：并不特指某一种酶，而是分解,果胶,的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、,和果胶酯酶。,可溶性的半乳糖醛酸,果胶分解酶,基础知识梳理,三、加酶洗衣粉,1,常用种类：,、脂肪酶、,和纤维素酶，其中应用最广泛，效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性,。,蛋白酶,淀粉酶,脂肪酶,基础知识梳理,2,去污机制,(1),碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子,水解成可溶性的,或小分子肽，使污物从衣物上脱落。,(2),脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能将大分子,、淀粉和,水解为小分子物质。,3,酶制剂特点：能够耐酸、耐碱、忍受,和较高温度，并且通过特殊的化学物质将酶层层包裹，与洗衣粉其他成分隔离。,蛋白质,氨基酸,纤维素,脂肪,表面活性剂,基础知识梳理,四、酶的应用,1,固定化酶,(1),应用原理：将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既易催化反应，又易于回收，可以重复使用。,异构,基础知识梳理,固定化酶反应柱：酶固定在一种,载体上，再将这些酶颗粒装到柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的,，酶颗粒无法通过小孔，而反应溶液却能自由出入。,生产过程：将葡萄糖溶液从反应柱的,注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱,流出。,反应柱优点：能连续使用半年，大大降低了,，提高了果糖的产量和,。,颗粒状,筛板,上端,下端,生产成本,质量,基础知识梳理,2,固定化细胞技术,(1),概念：固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学的方法将酶或细胞固定在,的技术。,(2),方法,包埋法：将酶或细胞包埋在,的细微网格里。,化学结合法：将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到,上。,物理吸附法：将酶吸附到,。,一定空间内,多孔载体,载体,载体表面,基础知识梳理,(3),固定化细胞优点：与固定化酶相比，制备成本,，操作更容易，酶的活性高且稳定。,(4),应用：固定化酵母细胞发酵、固定化乳糖酶制备乳糖等。,更低,核心要点突破,一、对温度、,pH,影响酶活性及酶用量的探究实验流程,1,探究温度对酶活性的影响,核心要点突破,核心要点突破,核心要点突破,核心要点突破,【,易误警示,】,(1),制取苹果泥时，可先将苹果切小块放入榨汁机，再加适量水搅拌。,(2),不同温度下的苹果泥和果胶酶共同水浴时应在试管内温度稳定后再混合。,(3),要探究较准确的最适温度需再设更小的温度梯度差。,核心要点突破,2.,探究,pH,对酶活性的影响,将上述反应条件中温度变化对比实验改为,pH,变化就可以成为研究,pH,对酶活性的影响实验了。例如，温度不变，设计,pH,分别为,5.0,、,5.5,、,6.0,、,6.5,、,7.0,、,7.5,、,8.0,、,8.5,、,9.0,的几组对照实验。,【,易误警示,】,(1),最好用上述实验测试出的最适温度。,(2),溶液的,pH,可用,NaOH,溶液和,HCl,进行调节。,核心要点突破,3,探究果胶酶的用量,将上述研究温度影响实验的变量改为酶的用量不同，使温度和,pH,都控制在最适宜的条件下，反应控制在一定时间内，果泥用量一致。,【,易误警示,】,(1),在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物。,(2),实验时自变量可以是不同浓度的果胶酶溶液也可是同一浓度的不同体积。,核心要点突破,4,实验结果,(1),温度与酶活性的关系,核心要点突破,(2)pH,与酶活性的关系,核心要点突破,(3),榨出的果汁与果胶酶用量的关系,(,或反应速率与酶用量的关系,),核心要点突破,即时应用,1,果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层。请你完成以下有关果胶酶和果汁生产的内容。,核心要点突破,(1),在果汁生产中应用果胶酶可以提高,_,和,_,。,(2),某实验小组进行了“探索果胶酶催化果胶水解最适宜的,pH”,的课题研究。本课题的实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥、试管中分别注入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下面两种操作：,方法一：将试管中果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的,pH,分别调至,4,、,5,、,610,。,核心要点突破,方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥,pH,分别调至,4,、,5,、,610,，再把,pH,相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。,请问哪一种方法更为科学：,_,，并说明理由,_,。,实验操作中要用玻璃棒不时搅拌，其目的是,_,，以减少实验误差。,核心要点突破,如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示,pH,，纵坐标表示,_,时，实验的操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图：,_,。若实验所获得的最适,pH,m,，请你在所选的曲线图中标出“,m”,点的位置。,核心要点突破,核心要点突破,解析,：果胶酶能分解细胞间质的成分，使果汁的榨取更容易，其多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶可以将果胶分解成半乳糖醛酸，使果汁澄清，为保证酶在实验设定条件下进行、酶与底物在混合前都应分别调至所需的条件，以免混合后条件发生改变对酶的活性造成影响。果胶生产的实验中，一定时间内果汁的体积可以反映酶活性的强弱，在最适,pH,条件下，果汁产量最大。,核心要点突破,答案,：,(1),出汁率澄清度,(2),方法二方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的,pH,环境,(,或回答“方法一的操作会在达到预定,pH,之前就发生了酶的催化反应”也可以,),使酶和反应物,(,果胶,),充分地接触果汁体积甲如图所示,核心要点突破,核心要点突破,二、探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果,1,实验原理：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。,核心要点突破,2,实验变量,(1),自变量：不同种类的加酶洗衣粉,(2),无关变量：其他条件相同且适宜,(,如温度、,pH,等,),核心要点突破,(3),实验步骤,步骤,烧杯编号,注入自来水,500 mL,500 mL,500 mL,加入物质,(,相同、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,5 min,5 min,5 min,观察实验现象,核心要点突破,即时应用,2,(2010,年南通模拟,),某兴趣小组准备开展“不同种类的加酶洗衣粉对同一污物的洗涤效果”的活动。下列说法不正确的是,(,),A,该实验的原理是酶的专一性,B,自变量是不同种类的加酶洗衣粉,C,水质、水量、,pH,均可看做无关变量,D,洗涤过程中水温只要保持相同即可,答案,：,D,核心要点突破,三、固定化实验中的有关问题,1,物质,(1),蒸馏水,目的：溶解、定容；作用：防止离子影响，不用自来水。,目的：冲洗；作用：除去凝胶珠表面多余,CaCl,2,溶液。,(2)CaCl,2,：使电荷相互吸引，形成更大胶体颗粒，用于海藻酸钠的聚沉。,核心要点突破,2,溶解海藻酸钠,(1),小火间断加热，防焦糊；冷却后加入酵母菌。,(2),浓度适中,过高，很难形成凝胶珠；过低，凝胶珠包埋酵母菌少，影响实验效果。,(3),对照组：利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠作为对照组。,核心要点突破,3,直接使用酶、固定化酶、固定化细胞三者的异同,核心要点突破,直接使用酶,固定化酶,固定化细胞,酶的种类,一种或几种,一种,一系列酶,常用载体,无,高岭土、皂土、硅胶、凝胶,明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺,制作方法,无,化学结合固定化、物理吸附固定化,包埋法固定化,是否需要营养物质,否,否,是,催化反应,单一或多种,单一,一系列,反应底物,各种物质,(,大分子、小分子,),各种物质,(,大分子、小分子,),小分子物质,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,反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降,核心要点突破,即时应用,3,如图是应用固定化酵母细胞进行葡萄糖发酵的装置，下列说法中不正确的是,(,),核心要点突破,A,为使固定化酵母细胞可以反复使用，实验过程一定要在无菌条件下进行,B,加入反应液后应保持活塞,1,始终打开，活塞,2,则必须关闭,C,装置的长导管主要是为了释放,CO,2,并防止杂菌进入反应柱,D,加入的反应液浓度不能过高以免酵母细胞因失水过多而死亡,核心要点突破,解析,：,选,B,。,固定化酵母细胞在无菌条件下能延长使用时间，若感染了杂菌，一些杂菌能产生一些对酵母菌有害的代谢产物。装置中的长导管既能释放酵母菌发酵产生的,CO,2,，又能防止杂菌进入反应柱。若加入的反应液浓度过高，会导致酵母菌渗透失水死亡。加入反应液后，活塞,1,应关闭，防止杂菌进入，反应一段时间后，活塞,2,应打开，使发酵产物流出。,(2009,年高考广东卷,),材料：,饲料原料中的磷元素有相当一部分存在于植酸中。猪、禽等动物由于缺乏有关酶，无法有效利用植酸，造成磷源浪费，而且植酸随粪便排出后易造成环境有机磷污染。植酸酶能催化植酸水解成肌醇和磷酸，因此成为目前重要的饲料添加剂之一。,高频考点例析,考点一 酶的提取,例,1,高频考点例析,(1),商品化植酸酶主要来自微生物。在产酶菌株筛选过程中，常在基本培养基中添加不溶于水的植酸钙制成固体平板，植酸钙被植酸酶分解后可在平板上产生,_,，可根据其大小选择目的菌株，所得菌株需要进一步测定植酸酶活性。活性测定可以植酸钠作为底物，活性可用一定条件下单位时间的,_,表示。,高频考点例析,(2),利用上述所得菌株制备植酸酶的流程如下图：,高频考点例析,中的主要成分为,；,中包含植酸酶等多种蛋白质。,(3),为构建基因工程菌，可用,PCR,等技术从上述菌株中克隆植酸酶基因。,PCR,反应包含多次循环，每次循环包括三步：,。反应过程中打开模板,DNA,双链的方法是,。,(4),除植酸酶外，微生物还能应用在哪些酶的生产中？,(,至少写两种,),高频考点例析,【,解析,】,植酸酶能使植酸钙分解成易溶于水的植酸和金属离子,(,这也是用植酸钙制备植酸的途径,),。,PCR,技术是利用,DNA,双链复制的原理，生物体外复制特定,DNA,的核酸合成技术。扩增的过程是：目的基因,DNA,受热后解旋为单链，引物与单链结合，然后在,DNA,聚合酶的作用下进行延伸，如此重复循环。,高频考点例析,【,答案,】,(1),透明圈植酸钠的消耗量,(,减少量,),或磷酸,(,肌醇,),的生成量,(,产量,),(2),小分子杂质,(3),变性、复性和延伸,(,长,),加热,(,或高温处理,),(4),果胶酶、纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶,(,任选答两种即可,),。,高频考点例析,考点二 探究洗衣粉的洗涤效果,例,2,(2008,年高考江苏卷,),为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成,3,等份，进行,3,组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入,1,种或,2,种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的,2,种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。,高频考点例析,水温,/,10,20,30,40,50,组别,甲,乙,丙,甲,乙,丙,甲,乙,丙,甲,乙,丙,甲,乙,丙,清除血渍时间,/min,67,66,88,52,51,83,36,34,77,11,12,68,9,11,67,清除油渍时间,/min,93,78,95,87,63,91,82,46,85,75,27,77,69,8,68,高频考点例析,(1),提高洗衣粉去污能力的方法有,_,。甲组在洗衣粉中加入了,_,，乙组在洗衣粉中加入了,_,。,(2),甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有,_,。,高频考点例析,(3),如果甲、乙和丙,3,组均在水温为,80,时洗涤同一种污渍，请比较这,3,组洗涤效果之间的差异并说明理由。,(4),加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由。,高频考点例析,【,解析,】,加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂，如碱性蛋白酶制剂和碱性脂肪酶制剂等。这些酶制剂不仅可以有效地清除衣物上的污渍，而且对人体没有毒害作用。并且这些酶制剂及其分解产物能够被微生物分解，不会污染环境。既是酶制剂，就具备酶的特性，需要适宜的温度和,pH,，具有专一性；温度过高时，酶变性失活，三者几乎没有差别；固定化后的酶在保持原有催化活性的同时，,高频考点例析,又可以同一般催化剂一样能回收和反复使用，可在生产工艺上实现连续化和自动化，更适应工业化生产的需要。,【,答案,】,(1),加酶和适当提高温度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶,(2),专一性,(3),没有差异，因为高温使酶失活。,(4),未运用酶的固定化技术，因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用。,随堂即时巩固,点击下载,感谢聆听！,THANK,YOU,FOR,WATCHING!,演示结束！,