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酶的應(yīng)用,專題3,一、果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用 1．果膠酶的組成及作用原理 (1)組成：果膠酶是分解果膠的①________的總稱，包括②__________________、果膠分解酶和③______________等。 (2)作用原理：果膠酶能夠分解④________，瓦解植物細(xì)胞的⑤________和胞間層。,一類酶,多聚半乳糖醛酸酶,果膠酯酶,果膠,細(xì)胞壁,2．酶活性及其影響因素 (1)酶活性：是指酶⑥________________________的能力。酶活性的高低可以用在一定條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的⑦_(dá)_______________來(lái)表示。 (2)影響因素：⑧________、⑨________________、pH等條件。,催化一定化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)速度,溫度,酶的抑制劑,3．探究溫度和pH對(duì)果膠酶活性的影響 (1)實(shí)驗(yàn)原理：果膠酶的活性隨著溫度和pH的變化而變化。 (2)實(shí)驗(yàn)步驟：制備蘋(píng)果泥→制備果膠酶→蘋(píng)果泥與果膠酶分別⑩__________→將蘋(píng)果泥和果膠酶混合保溫一段時(shí)間，過(guò)濾出?________，記錄數(shù)據(jù)→改變不同?________后，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)論：獲得的果汁越多或者果汁越?________ ，表明果膠酶活性?________。,水浴加熱,果汁,溫度,澄清,越高,酶制劑,蛋白酶,纖維素酶,堿性蛋白酶,堿性脂肪酶,堿性蛋白酶,氨基酸,脂肪,纖維素,酶制劑,污漬,污染布,不同洗衣粉,記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果,較短,污漬顏色較淺,加酶洗衣粉,所加的酶,專一性,是否消失,顏色變淺,物理或化學(xué),一定空間內(nèi),包埋法,物理吸附法,活化,CaCl2溶液,海藻酸鈉溶液,酵母細(xì)胞,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(wèn)題：第一是果肉的出汁率低，耗時(shí)長(zhǎng)；第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．實(shí)驗(yàn)探究影響果膠酶活性的因素及其用量 (1)溫度對(duì)酶活性的影響 ①原理：酶活性受溫度的影響，酶促反應(yīng)都有一個(gè)最適溫度。在低于最適溫度時(shí)，隨溫度升高，酶活性增強(qiáng)；當(dāng)高于最適溫度時(shí)，隨溫度的升高，酶活性減弱以至消失。 ②操作步驟 制作蘋(píng)果泥→分類→蘋(píng)果泥及果膠酶在不同溫度水浴恒溫→將果膠酶加入對(duì)應(yīng)的試管中→保溫一段時(shí)間→過(guò)濾→觀察比較。,③注意事項(xiàng) a．本實(shí)驗(yàn)為對(duì)照實(shí)驗(yàn)，因此每個(gè)試管中蘋(píng)果泥的量及果膠酶的量都要相等。 b．由于溫度影響酶活性，因此，蘋(píng)果泥和果膠酶都應(yīng)先放到對(duì)應(yīng)溫度的水中恒溫處理，使它們的溫度都達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定的溫度，然后再混合進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。 c．溫度梯度越小，實(shí)驗(yàn)結(jié)論越精確。,(2)pH對(duì)酶活性的影響 ①原理：酶分子上有許多酸性、堿性氨基酸的側(cè)鏈基團(tuán)，這些基團(tuán)隨著pH的變化可處于不同的解離狀態(tài)，進(jìn)而影響酶活性。 ②操作步驟 制備蘋(píng)果泥→分裝→調(diào)pH→反應(yīng)一段時(shí)間→過(guò)濾→觀察比較。,③注意事項(xiàng) a．本實(shí)驗(yàn)是對(duì)照實(shí)驗(yàn)，其變量是pH。因此，每個(gè)試管內(nèi)加入的蘋(píng)果泥的量及果膠酶的量應(yīng)相等，溫度也應(yīng)相同且適宜，反應(yīng)時(shí)間相同。 b．本實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)觀察果汁的體積大小來(lái)判斷酶活性的高低，也可以通過(guò)觀察果汁的澄清度來(lái)判斷果膠酶活性的強(qiáng)弱。,(3)探究果膠酶的用量 ①原理 在底物足夠，其他條件不變的條件下，反應(yīng)系統(tǒng)中不含有抑制酶活性的物質(zhì)及其他不利酶發(fā)揮作用的因素時(shí)，酶促反應(yīng)的速度與酶濃度成正比。 ②操作過(guò)程 制備果汁→配制不同濃度的果膠酶溶液→取1～6號(hào)燒杯，向1號(hào)燒杯加蒸餾水1 mL，向2～6號(hào)燒杯分別加入1 mL質(zhì)量為2 g/L、4 g/L、6 g/L、8 g/L、10 g/L的果膠酶溶液→向6只燒杯中加入等量的蘋(píng)果泥→45 ℃水浴恒溫5 min→沉淀→過(guò)濾→測(cè)量澄清濾液體積→計(jì)算澄清蘋(píng)果汁出汁率→結(jié)論。,③注意事項(xiàng) a．制備蘋(píng)果勻漿后，迅速加熱，使蘋(píng)果勻漿中酶變性失活。 b．由于Fe3＋、Ca2＋、Zn2＋等金屬離子對(duì)果膠酶有抑制作用，所以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不用金屬容器。 c．如果隨著酶濃度或酶量的增加，過(guò)濾得到的果汁的體積也增加，說(shuō)明酶用量不足；當(dāng)酶的濃度增加到一定程度時(shí)，過(guò)濾得到的果汁體積不再增加，說(shuō)明酶的用量已經(jīng)足夠，那么使果汁的量不再增加的最低酶的用量就是酶的最適用量。,(2013·成都摸底考試)下列關(guān)于利用果膠酶生產(chǎn)果汁的說(shuō)法中不正確的是( ) A．果膠可被果膠酶分解，而纖維素不能被果膠酶分解 B．果膠的存在會(huì)影響出汁率，還會(huì)使果汁渾濁、黏度高 C．果膠酶不特指某種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱 D．果膠酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物 解析 酶具有專一性，果膠酶能分解果膠，不能分解纖維素；果膠的存在會(huì)降低出汁率，使果汁含雜質(zhì)多；果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等；果膠酶是蛋白質(zhì)，果膠才是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物。 答案 D,下列說(shuō)法不正確的是( ) A．在探究果膠酶用量的實(shí)驗(yàn)中，雖然實(shí)驗(yàn)的變量發(fā)生了變化，但通過(guò)設(shè)置梯度來(lái)確定最適值的思想方法是不變的 B．植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶 C．通過(guò)測(cè)定濾出的蘋(píng)果汁的體積大小無(wú)法來(lái)判斷果膠酶活性的高低 D．人們使用果膠酶、纖維素酶等來(lái)解決制作果汁面臨的問(wèn)題 【答案】C 【解析】在使用梯度測(cè)定酶的用量及活性時(shí)，可以通過(guò)測(cè)定濾出的蘋(píng)果汁的體積大小來(lái)判斷，因此C錯(cuò)誤。,1．加酶洗衣粉的原理 加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉。目前常用的酶制劑有四類：蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纖維素酶。其中應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性氨基酸或小分子肽，其他酶同樣可以將大分子的物質(zhì)水解成小分子的物質(zhì)，使污跡容易從衣物上脫落。,探討加酶洗衣粉的洗滌效果,2．使用加酶洗衣粉的注意事項(xiàng) (1)堿性蛋白酶能使蛋白質(zhì)水解，因此，蛋白類纖維(羊毛、蠶絲等)織物就不能用加酶洗衣粉來(lái)洗滌，以免使纖維受到破壞。 (2)使用加酶洗衣粉時(shí)，必須注意洗滌用水的溫度。堿性蛋白酶在35 ℃～50 ℃時(shí)活性最強(qiáng)，在低溫下酶活性降低，水溫在70 ℃以上就會(huì)失活。,(3)加酶洗衣粉也不宜長(zhǎng)期存放，存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致酶活力損失。 (4)加酶洗衣粉不宜與三聚磷酸鹽共存，否則酶的活性將會(huì)喪失。 (5)添加了堿性蛋白酶的洗衣粉可以分解人體皮膚表面蛋白質(zhì)，而使人患過(guò)敏性皮炎、濕疹等，應(yīng)避免與這類洗衣粉長(zhǎng)時(shí)間接觸。,3．探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對(duì)衣物上污漬的洗滌效果 (1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程 ①取大燒杯兩只，用量筒量取等量的水放入其中。 ②將制好的污染布?jí)K和洗衣粉(一組為污染布?jí)K與普通洗衣粉，一組為污染布?jí)K與加酶洗衣粉)分別放入兩只燒杯中。 ③用玻璃棒同時(shí)充分?jǐn)嚢琛Ｒ欢螘r(shí)間后再攪拌，可重復(fù)進(jìn)行。 ④相同的一段時(shí)間后觀察洗滌效果。,(2)結(jié)果分析與注意事項(xiàng) ①加酶洗衣粉有很多種，注意實(shí)驗(yàn)用的加酶洗衣粉的說(shuō)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(shí)驗(yàn)結(jié)果有著密切的關(guān)系。 ③洗滌材料可選用純棉制品。,4．探究加酶洗衣粉的最適溫度 (1)明確實(shí)驗(yàn)變量為溫度，即自變量為溫度變化，因變量為洗滌效果，研究對(duì)象為加酶洗衣粉。 (2)注意其他無(wú)關(guān)變量要等量，如洗衣粉種類、用量、污物種類等，即要控制單一變量。 (3)溫度梯度的設(shè)置要在允許范圍內(nèi)，盡可能小，否則偏差大，最好進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。,5．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)合加酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多，較單一加酶洗衣粉來(lái)說(shuō)，對(duì)各種污漬都有較好的洗滌效果。 (2)評(píng)判實(shí)驗(yàn)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)要客觀。對(duì)于不同的污漬，各種加酶洗衣粉的洗滌效果會(huì)不大一樣。蛋白酶洗衣粉有助于去除汗?jié)n、血漬；復(fù)合加酶洗衣粉對(duì)油漬、汗?jié)n、血漬都有效；而普通洗衣粉則只是對(duì)油漬等有一些效果。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)只能探究哪種洗衣粉適合于清洗何種污漬，無(wú)法對(duì)比說(shuō)明何種洗衣粉的洗滌效果好。,(3)實(shí)驗(yàn)要遵循單一變量原則。 (4)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路 探究同一種加酶洗衣粉對(duì)于不同污漬的洗滌效果； 探究多種加酶洗衣粉對(duì)同一污漬的洗滌效果。,隨著生物技術(shù)的發(fā)展，酶在社會(huì)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A．利用酶生產(chǎn)某些化工產(chǎn)品，能顯著降低能耗、減少污染，節(jié)約成本 B．“加酶洗衣粉”的洗滌效果與水溫、pH有關(guān)，與污物或衣物的性質(zhì)無(wú)關(guān) C．用于治療消化不良癥的腸溶多酶片含有多種消化酶，但嚼服后會(huì)失去療效 D．要較長(zhǎng)時(shí)間保持酶活性，各種酶制劑都應(yīng)保存在低溫的條件下,解析 由于酶具有專一性，所以“加酶洗衣粉”的洗滌效果不僅與水溫、pH有關(guān)，還與污物或衣物的性質(zhì)有關(guān)。 答案 B,在“探究不同溫度條件下加酶洗衣粉的洗滌效果”的實(shí)驗(yàn)中，控制變量的方法正確的是( ) A．實(shí)驗(yàn)材料的污染程度屬于本研究的無(wú)關(guān)變量，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不必考慮 B．若采用手洗法進(jìn)行去污操作，需盡可能保證各組的洗滌用力程度、時(shí)間等基本相同 C．水溫屬于本研究的變量，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須保證各組實(shí)驗(yàn)溫度相同且恒定 D．水的用量和布料的大小是成正比的，實(shí)驗(yàn)用的布料越大、水量越多實(shí)驗(yàn)效果越好 【答案】B,【解析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則和單因子變量原則，水溫是本研究的自變量，要有溫度梯度，各組實(shí)驗(yàn)溫度不能相同，其他的無(wú)關(guān)變量要保持適宜且相同。該實(shí)驗(yàn)用的布料大小、水量要適中，不是布料越大、水量越多實(shí)驗(yàn)效果越好。,1．直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的比較,固定化酶與固定化細(xì)胞,2．固定化酵母菌制備及應(yīng)用 (1)實(shí)驗(yàn)流程,(2)注意事項(xiàng) ①酵母細(xì)胞的活化。活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。酵母細(xì)胞活化時(shí)體積會(huì)變大，故活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細(xì)胞的活化液溢出容器外。 ②加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)，關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成敗。海藻酸鈉在水中溶解的速度較慢，需通過(guò)加熱促進(jìn)其溶解。溶解海藻酸鈉，最好利用小火間斷加熱的方法。海藻酸鈉的濃度涉及固定化細(xì)胞的質(zhì)量。如果海藻酸鈉濃度過(guò)高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目少，影響實(shí)驗(yàn)效果。,③剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時(shí)間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格，可以使用下列方法：一是用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒(méi)有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功；二是在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。,固定化酶是從20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)?？蒲腥藛T用海藻酸鈉作為包埋劑來(lái)固定小麥酯酶，以研究固定化酶的相關(guān)性質(zhì)和最佳固定條件。酶活力為固定化酶催化反應(yīng)的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量。下圖甲、乙、丙為部分研究結(jié)果。下列有關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是( ),,A．由甲圖可知，固定化酯酶比游離酯酶對(duì)溫度變化的適應(yīng)性更強(qiáng) B．由乙圖可知，濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好 C．由丙圖可知，固定化酯酶一般可重復(fù)使用3次，之后若繼續(xù)使用則酶活力明顯下降 D．固定化酶的酶活力較高，主要原因是增加了酶與底物的接觸面積,解析 由甲圖可知，固定化酯酶比游離酯酶對(duì)溫度變化的適應(yīng)性更強(qiáng)；由乙圖可知，濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好；由丙圖可知，固定化酯酶一般可重復(fù)使用3次，之后若繼續(xù)使用則酶活力明顯下降；固定化酶的酶活力較高，主要原因是固定化酶的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。 答案 D,下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的說(shuō)法，正確的是( ) A．某種固定化酶的優(yōu)勢(shì)在于能催化一系列生化反應(yīng) B．固定化細(xì)胞技術(shù)只能固定一種酶 C．固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)使用，但酶的活性迅速下降 D．固定化細(xì)胞常用包埋法，固定化酶常用物理吸附法 【答案】D 【解析】固定化酶的優(yōu)勢(shì)在于酶能夠多次利用。細(xì)胞內(nèi)有多種酶，固定化細(xì)胞技術(shù)不只固定一種酶。固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)使用，且酶的活性不會(huì)迅速下降。,