,第三講 酶的研究與應(yīng)用,課前自主學(xué)習(xí),課堂互動(dòng)探究,1影響果汁產(chǎn)量的物質(zhì)及處理方法 (1)影響果汁產(chǎn)量的物質(zhì) 纖維素和果膠是組成水果的重要物質(zhì)，這兩種物質(zhì)的存在使制作果汁時(shí)存在兩個(gè)問題：一是果肉的出汁率低，耗時(shí)長；二是榨取的果汁渾濁、黏度高、容易發(fā)生沉淀。,果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用,(2)處理方法酶解法 常用的酶及其作用特點(diǎn)如下：,2.探究影響果膠酶活性因素實(shí)驗(yàn)的分析 (1)實(shí)驗(yàn)原則：遵循單一變量原則、對照原則，嚴(yán)格控制變量，盡量減少無關(guān)變量的影響。 (2)實(shí)驗(yàn)原理：果膠酶活性受溫度、pH或酶抑制劑的影響，在最適溫度或pH時(shí)，其活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都與果膠酶的活性大小成正相關(guān)。,3三個(gè)實(shí)驗(yàn)的變量分析,1下列有關(guān)果膠酶及與果膠酶實(shí)驗(yàn)探究的敘述正確的是( ) A探究果膠酶的用量時(shí)，pH、溫度不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 B果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和葡萄糖異構(gòu)酶等 C探究溫度對果膠酶活性的影響時(shí)，溫度、蘋果泥、果膠酶用量及反應(yīng)時(shí)間等都是變量 D可以用相同時(shí)間內(nèi)過濾得到的果汁體積來確定果膠酶的用量,解析：探究果膠酶的用量時(shí)，pH、溫度會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；葡萄糖異構(gòu)酶不屬于果膠酶的成分；探究溫度對果膠酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，溫度為單一變量，其他因素保持不變。 答案：D,1常用酶制劑的種類及洗滌原理,探究加酶洗衣粉的洗滌效果,2.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物上污漬的洗滌效果 (1)實(shí)驗(yàn)過程 取大燒杯兩只，用量筒量取等量水放入其中 將制好的污染布塊和洗衣粉(一組為污染布塊與普通洗衣粉，一組為污染布塊與加酶洗衣粉)分別放入兩只燒杯中。 用玻璃棒同時(shí)充分?jǐn)嚢?。一段時(shí)間后再攪拌，可重復(fù)進(jìn)行。 相同的時(shí)間后觀測洗滌效果。,(2)結(jié)果分析與注意事項(xiàng) 加酶洗衣粉有很多種，注意實(shí)驗(yàn)用的加酶洗衣粉的說明，是單一加酶洗衣粉，還是復(fù)合加酶洗衣粉。 所滴加的污染物種類與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著密切的關(guān)系。 洗滌材料可選用純棉制品。,3探究不同溫度對加酶洗衣粉的洗滌效果 根據(jù)不同季節(jié)的溫度設(shè)置水溫確認(rèn)適于不同季節(jié)使用的洗衣粉，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)匾荒曛械膶?shí)際氣溫變化來確定水溫，通常情況下，冬季、春季、秋季和夏季可分別選取5 、15 、25 和35 的水溫，因?yàn)檫@4個(gè)水溫較符合實(shí)際情況，對現(xiàn)實(shí)也具指導(dǎo)意義。,4探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果 (1)實(shí)驗(yàn)原理：酶的催化作用具有專一性，復(fù)合酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多，與單一加酶洗衣粉相比，對各種污漬都有較好的洗滌效果。 (2)實(shí)驗(yàn)變量 自變量：加酶洗衣粉的種類。 無關(guān)變量：其他條件相同且適宜(如溫度、pH等)。,(3)實(shí)驗(yàn)步驟,2(2012·江蘇高考)下列關(guān)于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果”的敘述，合理的是( ) A先用熱水溶解洗衣粉，再將水溫調(diào)節(jié)到最適溫度 B實(shí)驗(yàn)的觀察指標(biāo)可以是相同洗滌時(shí)間內(nèi)污漬的殘留程度 C相同pH時(shí)加酶洗衣粉洗滌效果好于普通洗衣粉 D衣物質(zhì)地和洗衣粉用量不會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,解析：熱水溫度高，會使洗衣粉中的酶活性降低甚至喪失；洗滌效果可通過相同時(shí)間內(nèi)污漬的殘留程度來表示；當(dāng)酶不在適宜pH范圍內(nèi)，加酶洗衣粉的洗滌效果可能低于普通洗衣粉；衣物質(zhì)地和洗衣粉的用量屬于無關(guān)變量，會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 答案：B,1固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù) (1)概念：利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。 (2)方法及適用對象：,固定化酶與固定化細(xì)胞,一般來講，酶更適合用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定化，而細(xì)胞多采用包埋法固定化，這是因?yàn)閭€(gè)大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，而個(gè)小的酶則易從包埋材料中漏出。 2固定化酶與固定化細(xì)胞的比較,3.酵母細(xì)胞的固定化方法,特別提醒 細(xì)胞的固定化要在嚴(yán)格無菌條件下進(jìn)行；對制備的海藻酸鈉溶液、CaCl2溶液以及注射器等器材進(jìn)行嚴(yán)格滅菌。 溶解海藻酸鈉時(shí)采用小火間斷加熱法，防止海藻酸鈉焦糊。 海藻酸鈉溶液濃度過高，將很難形成凝膠珠；濃度過低，凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)量少。,3(2013·江蘇高考)下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是( ) A可用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞 B反應(yīng)產(chǎn)物對固定化酶的活性沒有影響 C葡萄糖異構(gòu)酶固定前后專一性不同 D固定化細(xì)胞可以催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng),解析：解答本題時(shí)要注意區(qū)分固定化酶與固定化細(xì)胞在固定的方法、催化的反應(yīng)等方面的不同。體積大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，固定化細(xì)胞多采用包埋法，A項(xiàng)正確；反應(yīng)產(chǎn)物積累會影響酶的活性，B項(xiàng)錯(cuò)誤；葡萄糖異構(gòu)酶在固定前后都是催化葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖，故專一性相同，C項(xiàng)錯(cuò)誤；固定化細(xì)胞固定的是一系列的酶，可以催化一系列的反應(yīng)，但不是能催化各種反應(yīng)底物的反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：A,1下列說法不正確的是( ) A固定化酶和固定化細(xì)胞的方法包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法 B固定化酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法 C由于細(xì)胞個(gè)體大，而酶分子很小，因此細(xì)胞多采用物理吸附法固定 D反應(yīng)物是大分子物質(zhì)應(yīng)采用固定化酶,解析：在酶和細(xì)胞的固定化技術(shù)中，通常有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，其中由于酶分子小，又多帶電荷，易從多孔性物質(zhì)中漏出，因此多使用化學(xué)結(jié)合法與物理吸附法，而細(xì)胞個(gè)體大，難以被多孔性物質(zhì)吸附或結(jié)合，因而多采用包埋法。 答案：C,2酶制劑、固定化酶、固定化細(xì)胞已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( ) A90高溫會使Taq DNA聚合酶失去催化活性 B制備固定化酶的方法主要有包埋法、交聯(lián)法和吸附法等 C對酶進(jìn)行固定時(shí)可能會造成酶的損傷而影響其活性 D固定化細(xì)胞可以催化一系列酶促反應(yīng),解析：Taq DNA聚合酶是從一種水生棲熱菌株中分離提取的，具有耐高溫的特性，在95仍具有酶活性。 答案：A,3(2013·江蘇高三調(diào)研)在酵母細(xì)胞固定化的實(shí)驗(yàn)中，下列操作與目的不相符的是( ) A干酵母加入蒸餾水?dāng)嚢杈鶆蚝?，放置一段時(shí)間，使酵母細(xì)胞活化 B采用小火間斷加熱的方法，防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊 C將活化的酵母細(xì)胞加入海藻酸鈉溶液，輕輕攪拌，以免產(chǎn)生氣泡 D用注射器滴加溶液時(shí)要接近CaCl2溶液的液面，防止凝膠珠出現(xiàn)“尾巴”,解析：實(shí)驗(yàn)中，為了防止凝膠珠出現(xiàn)“尾巴”，注射器應(yīng)離CaCl2溶液的液面遠(yuǎn)一些。 答案：D,4(2013·連云港模擬)下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是( ) A固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯 B固定化酶的應(yīng)用中，要控制好pH、溫度和溶解氧 C利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件 D利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物,解析：本題考查固定化酶和固定化細(xì)胞的相關(guān)知識。B選項(xiàng)固定化酶不像普通酶那樣對環(huán)境要求那么高，耐受性比較好，和溶解氧沒什么關(guān)系；C選項(xiàng)利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥，純粹的化學(xué)反應(yīng)，不需要提供營養(yǎng)條件，固定化細(xì)胞發(fā)揮作用才需要營養(yǎng)物質(zhì)。D選項(xiàng)利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用除了作為反應(yīng)底物也作為碳源來調(diào)節(jié)酵母菌的代謝方式。 答案：A,5在“固定化酵母細(xì)胞”實(shí)驗(yàn)中，對配制海藻酸鈉溶液的敘述不正確的是( ) A加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán) B海藻酸鈉的濃度涉及固定化細(xì)胞的質(zhì)量 C海藻酸鈉的濃度過高，易形成凝膠珠 D海藻酸鈉的濃度過低，形成凝膠珠內(nèi)包埋的酵母細(xì)胞過少,解析：配制海藻酸鈉溶液的過程中，加熱使海藻酸鈉溶化是最重要的一環(huán)，關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成??；海藻酸鈉溶液的濃度涉及固定化細(xì)胞的質(zhì)量；如果海藻酸鈉溶液的濃度過高，很難形成凝膠珠，如果濃度過低，形成的凝膠珠包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目就少，影響實(shí)驗(yàn)效果。 答案：C,6下列關(guān)于加酶洗衣粉說法不正確的是( ) A加酶洗衣粉的效果總比普通洗衣粉的效果好 B加酶洗衣粉效果的好壞受很多因素影響 C加酶洗衣粉中目前常用的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶 D加酶洗衣粉相對普通洗衣粉更有利于環(huán)保,解析：加酶洗衣粉與普通洗衣粉相比，雖然表面活性劑和三聚磷酸鈉的含量較少，但添加了一定量的酶制劑。在酶的作用下，構(gòu)成污漬的一些生物大分子被分解為可溶性的小分子，使污跡容易從衣物上脫落，即加酶洗衣粉的洗滌效果不僅沒有降低，反而加強(qiáng)了。但是，由于酶具有專一性，只有洗衣粉中的酶與污漬相對應(yīng)時(shí)，其優(yōu)勢才能發(fā)揮出來。如果不對應(yīng)，加酶洗衣粉的洗滌效果可能不如普通洗衣粉。 答案：A,7. (2013·蘇北四市調(diào)研)如圖是用固定化酶反應(yīng)柱以葡萄糖為原料生產(chǎn)果糖的示意圖，對該圖理解錯(cuò)誤的是( ),A圖中的固定化酶是葡萄糖異構(gòu)酶 B固定化酶固定在顆粒狀的載體上 C固定化酶可以連續(xù)使用，降低生產(chǎn)成本 D從果糖漿中可以回收部分的固定化酶 解析：果糖流出時(shí)要經(jīng)過反應(yīng)柱下部分布著小孔的篩板，而固定化酶顆粒不能通過此篩板，因此從下部流出的果糖中不含有固定化酶。 答案：D,8(2013·濟(jì)南模擬)某一實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)，欲通過制備固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行葡萄糖溶液發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料及用具齊全。 (1)酵母細(xì)胞的固定采用的方法是_。 (2)請完善該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在制備固定化酵母細(xì)胞過程的步驟：,配制氯化鈣溶液時(shí)應(yīng)用蒸餾水。 海藻酸鈉溶液應(yīng)用_加熱。 海藻酸鈉溶液必須_才能加入酵母細(xì)胞。 注射器中的海藻酸鈉和酵母細(xì)胞的混合物應(yīng)滴入_中形成_。,(3)該實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置來進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵。,為使該實(shí)驗(yàn)中所用到的固定化酵母細(xì)胞可以反復(fù)運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)過程中，一定要在_條件下進(jìn)行。 加入反應(yīng)液后的操作是關(guān)閉_。 裝置的長導(dǎo)管起到什么作用？_。,(4)試分析下圖中，與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母細(xì)胞相似的是( ),解析：由于細(xì)胞過大，難以被吸附或結(jié)合，因此多采用包埋法進(jìn)行固定化。操作過程中，必須等海藻酸鈉溶液冷卻后才能將其與酵母細(xì)胞混合，否則酵母細(xì)胞會在高溫下死亡。酵母菌利用葡萄糖的發(fā)酵過程中會產(chǎn)生CO2，為減小裝置中的壓力，應(yīng)及時(shí)將其排出。 答案：(1)包埋法 (2)小火間斷 冷卻至室溫 氯化鈣溶液 凝膠珠 (3)無菌 活塞1和活塞2 釋放CO2，減小反應(yīng)柱內(nèi)壓力并可防止其他微生物污染 (4)D,9(2013·浙江高考)請?jiān)跇?biāo)有序號的空白處填空，并將序號及相應(yīng)答案寫在答題紙上，第、空各2分，其余每空各1分。 利用紫甘薯制酒可提高其附加值。請回答： (1)為提高紫甘薯的利用率，工廠化生產(chǎn)時(shí)，可加入果膠酶和淀粉酶，其中果膠酶可來自_等微生物。由于酶在水溶液中不穩(wěn)定，因此常將酶固定在某種介質(zhì)上制成_。,(2)果膠酶可將紫甘薯勻漿中的果膠水解成_ A半乳糖醛酸和葡萄糖 B半乳糖和果糖 C半乳糖醛酸甲酯和果糖 D半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯 (3)紫甘薯勻漿流經(jīng)­淀粉酶柱后，取適量流出的液體，經(jīng)脫色后加入KI­I2溶液，結(jié)果液體呈紅色。表明該液體中含有_ A淀粉 B糊精 C麥芽糖 D葡萄糖,(4)在發(fā)酵前，為使酵母菌迅速發(fā)生作用，取適量的干酵母，加入溫水和_。一段時(shí)間后，酵母懸液中會出現(xiàn)氣泡，該氣泡內(nèi)的氣體主要是_。將酵母菌接種到待發(fā)酵液后，隨發(fā)酵的進(jìn)行，酵母菌在_條件下產(chǎn)生了酒精和二氧化碳。 (5)下圖表示發(fā)酵液pH對酒精濃度的影響。據(jù)圖判斷，最佳pH值是_。,解析：以果酒制作為基礎(chǔ)，結(jié)合果膠酶的來源和淀粉酶的固定化以及淀粉水解后產(chǎn)物的檢測作答。 (1)、(2)果膠酶可將紫甘薯勻漿中的果膠水解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯，以提高紫甘薯的利用率；有些微生物，如黑曲霉、蘋果青霉都可用于生產(chǎn)果膠酶；由于酶在水溶液中不穩(wěn)定，所以常將酶固定在某種介質(zhì)上制成固定化酶。 (3)紫甘薯勻漿流經(jīng)­淀粉酶柱后，淀粉會被水解成糊精，糊精經(jīng)脫色后加入KI­I2溶液后呈紅色。,(4)酵母菌可分泌酶，酶在胞外將蔗糖分解后，酵母菌再吸收利用單糖。加入蔗糖使發(fā)酵原料更豐富，有利于早期酵母菌的大量繁殖，該時(shí)期酵母菌進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生CO2和H2O；將酵母菌接種到待發(fā)酵液后，酵母菌會在無氧條件下發(fā)酵產(chǎn)生酒精和CO2。 (5)分析曲線圖可知，pH為4.7時(shí)能獲得最大酒精濃度。 答案：(1)黑曲霉(或蘋果青霉) 固定化酶 (2)D (3)B (4)蔗糖 CO2 無氧 (5)4.7,