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,第三講 酶的研究與應(yīng)用,,課前自主學(xué)習(xí),,課堂互動探究,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存在兩個問題：一是果肉的出汁率低，耗時長；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如下：,2.探究影響果膠酶活性因素實驗的分析 (1)實驗原則：遵循單一變量原則、對照原則，嚴格控制變量，盡量減少無關(guān)變量的影響。 (2)實驗原理：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，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)。,3．三個實驗的變量分析,1．下列有關(guān)果膠酶及與果膠酶實驗探究的敘述正確的是( ) A．探究果膠酶的用量時，pH、溫度不影響實驗結(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，溫度、蘋果泥、果膠酶用量及反應(yīng)時間等都是變量 D．可以用相同時間內(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，pH、溫度會影響實驗結(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驗中，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)實驗過程 ①取大燒杯兩只，用量筒量取等量水放入其中 ②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。 ③用玻璃棒同時充分攪拌。一段時間后再攪拌，可重復(fù)進行。 ④相同的時間后觀測洗滌效果。,(2)結(jié)果分析與注意事項 ①加酶洗衣粉有很多種，注意實驗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。 ②所滴加的污染物種類與實驗結(jié)果有著密切的關(guān)系。 ③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)匾荒曛械膶嶋H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，因為這4個水溫較符合實際情況，對現(xiàn)實也具指導(dǎo)意義。,4．探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果 (1)實驗原理：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)實驗變量 ①自變量：加酶洗衣粉的種類。 ②無關(guān)變量：其他條件相同且適宜(如溫度、pH等)。,(3)實驗步驟,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．實驗的觀察指標(biāo)可以是相同洗滌時間內(nèi)污漬的殘留程度 C．相同pH時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驗結(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，會影響實驗結(jié)果。 答案：B,1．固定化酶和固定化細胞技術(shù) (1)概念：利用物理或化學(xué)方法將酶或細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，而細胞多采用包埋法固定化，這是因為個大的細胞難以被吸附或結(jié)合，而個小的酶則易從包埋材料中漏出。 2．固定化酶與固定化細胞的比較,3.酵母細胞的固定化方法,[特別提醒] ①細胞的固定化要在嚴格無菌條件下進行；對制備的海藻酸鈉溶液、CaCl2溶液以及注射器等器材進行嚴格滅菌。 ②溶解海藻酸鈉時采用小火間斷加熱法，防止海藻酸鈉焦糊。 ③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胞的敘述，正確的是( ) A．可用包埋法制備固定化酵母細胞 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：解答本題時要注意區(qū)分固定化酶與固定化細胞在固定的方法、催化的反應(yīng)等方面的不同。體積大的細胞難以被吸附或結(jié)合，固定化細胞多采用包埋法，A項正確；反應(yīng)產(chǎn)物積累會影響酶的活性，B項錯誤；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項錯誤；固定化細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項錯誤。 答案：A,1．下列說法不正確的是( ) A．固定化酶和固定化細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．由于細胞個體大，而酶分子很小，因此細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，而細胞個體大，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、固定化細胞已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，下列有關(guān)敘述錯誤的是( ) A．90℃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．對酶進行固定時可能會造成酶的損傷而影響其活性 D．固定化細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)在酵母細胞固定化的實驗中，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?，放置一段時間，使酵母細胞活化 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要接近CaCl2溶液的液面，防止凝膠珠出現(xiàn)“尾巴”,解析：實驗中，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胞的敘述，正確的是( ) A．固定化細胞技術(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磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件 D．利用固定化酵母細胞進行發(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胞的相關(guān)知識。B選項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選項利用固定化酶降解水體中有機磷農(nóng)藥，純粹的化學(xué)反應(yīng)，不需要提供營養(yǎng)條件，固定化細胞發(fā)揮作用才需要營養(yǎng)物質(zhì)。D選項利用固定化酵母細胞進行發(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“固定化酵母細胞”實驗中，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)系到實驗的成??；海藻酸鈉溶液的濃度涉及固定化細胞的質(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胞的數(shù)目就少，影響實驗效果。 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，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·濟南模擬)某一實驗小組的同學(xué)，欲通過制備固定化酵母細胞進行葡萄糖溶液發(fā)酵實驗，實驗材料及用具齊全。 (1)酵母細胞的固定采用的方法是________。 (2)請完善該實驗小組的同學(xué)在制備固定化酵母細胞過程的步驟：,①配制氯化鈣溶液時應(yīng)用蒸餾水。 ②海藻酸鈉溶液應(yīng)用________加熱。 ③海藻酸鈉溶液必須________才能加入酵母細胞。 ④注射器中的海藻酸鈉和酵母細胞的混合物應(yīng)滴入__________中形成________。,(3)該實驗小組用如圖所示的裝置來進行葡萄糖發(fā)酵。,①為使該實驗中所用到的固定化酵母細胞可以反復(fù)運用，實驗過程中，一定要在________條件下進行。 ②加入反應(yīng)液后的操作是關(guān)閉_____________________________________________________________________。 ③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胞相似的是( ),解析：由于細胞過大，難以被吸附或結(jié)合，因此多采用包埋法進行固定化。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胞混合，否則酵母細胞會在高溫下死亡。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)①無菌 ②活塞1和活塞2 ③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)請在標(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③、④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，可加入果膠酶和淀粉酶，其中果膠酶可來自____①____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____。,(2)果膠酶可將紫甘薯勻漿中的果膠水解成____③____ 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)α-淀粉酶柱后，取適量流出的液體，經(jīng)脫色后加入KI-I2溶液，結(jié)果液體呈紅色。表明該液體中含有____④____ 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____⑤____。一段時間后，酵母懸液中會出現(xiàn)氣泡，該氣泡內(nèi)的氣體主要是____⑥____。將酵母菌接種到待發(fā)酵液后，隨發(fā)酵的進行，酵母菌在____⑦____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____⑧____。,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)α-淀粉酶柱后，淀粉會被水解成糊精，糊精經(jīng)脫色后加入KI-I2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，該時期酵母菌進行有氧呼吸產(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時能獲得最大酒精濃度。 答案：(1)①黑曲霉(或蘋果青霉) ②固定化酶 (2)③D (3)④B (4)⑤蔗糖 ⑥CO2 ⑦無氧 (5)⑧4.7,