B版浙江选考专用高考生物总复习专题26酶的应用.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,专题,26,酶的应用,生物（浙江选考专用）,考点酶的应用,基础知识,一、果汁中的果胶和果胶酶,1.,果胶,(1),果胶的成分与存在,:,果胶是植物,细胞壁,以及胞间层的主要组,成成分之一,它由,半乳糖醛酸,和,半乳糖醛酸甲酯,组成。,(2),果胶与果汁加工,:,果胶不仅影响,出汁率,还会使果汁浑浊。,考点清单,2.,果胶酶,(1),来源,:,黑曲霉、苹果青霉等。,(2),组成,:,果胶酶并不是特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称,主,要包括果胶酶和果胶甲酯酶。,(3),作用,:,将果胶分解成可溶性的分子使出汁率提高,也使浑浊的果汁变,得澄清。,3.,果胶酶的应用,(1),水果加工业,:,水果中的果胶经果胶酶水解后,可降低果汁的,粘度,有助于压榨,;,在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到,澄清,作用,还,可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀,;,果胶酶可用于桔子脱囊衣,制造果,粉和低糖果冻。,(2),饲料工业,:,果胶酶与,纤维素,酶、半纤维素酶等配合,可降解植,物细胞壁中的果胶和纤维,促使淀粉、脂类、维生素和蛋白质等释放出,来,从而提高饲料的营养价值,;,果胶酶可降低饲料的粘度,促进饲料在动,物消化道内的,消化吸收,。,二、,-,淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测,1.,固定化酶,(1),形成,:,将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种,介质,上,使之成为,不溶于水,而又有,酶活性,的制剂。,(2),特性,:,与游离酶相比较,稳定性,好,与底物和产物容易分离,易于,控制,能反复多次使用,;,便于,运输和贮存,有利于自动化生产。,2.,固定化酶的制作方法,:,由酶的性质和载体特性所决定,主要包括,吸附,法、共价偶联法、交联法和包埋法等。,3.-,淀粉酶水解作用的检测,重点难点,一、果汁中的果胶和果胶酶,1.,探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验,(1),实验原理,果胶,半乳糖醛酸,+,半乳糖醛酸甲酯。,果胶酶的活性受温度,(,或,pH),的影响,处于最适温度,(,或,pH),时活性最,高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小呈正相关。,果胶不溶于乙醇。,第一步,制匀浆,第二步,烧杯,A,烧杯,B,5 g,匀浆,5 g,匀浆,10 mL,黑曲霉提取液,10 mL,水,间歇搅拌,2030 min,第三步,试管,1,试管,2,试管,3,试管,4,A,烧杯混,合物,4 mL,A,烧杯混,合物,4 mL,B,烧杯混,合物,4 mL,B,烧杯混,合物,4 mL,沸水浴,不加热,沸水浴,不加热,第四步,加入,95%,酒精,4 mL,(2),实验流程,2.,影响果汁产量的物质及处理方法,(1),影响果汁产量的物质,:,纤维素和果胶是组成水果的重要物质,这两种物质的存在使制作果汁时,存在两个问题,:,一是果肉的出汁率低,制作耗时长,;,二是榨取的果汁浑,浊、粘度高、容易发生沉淀。,(2),处理方法,酶解法,易混易错,在苹果泥和果胶酶混合之前,一定要保证底物和酶达到所要求的温度或,pH,条件,以避免混合后条件的变化,确保实验结果的可靠性。,组成,本质,作用,果胶酶和果胶甲酯酶,蛋白质,催化果胶水解为可溶性半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯,二、,-,淀粉酶的固定化,1.,固定化酶,含义,:,将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上,使之成为,不溶于水而又有酶活性的制剂。,名称,原理,图示,包埋法,将酶或微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中,化学结合法,利用共价键、离子键使酶分子或细胞相互结合,或将其结合到载体上,物理吸附法,通过物理吸附作用,把酶或细胞固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃或离子交换树脂等载体上,制备固定化酶的主要方法,:,2.,常见固定化方法及其优缺点,方法,优点,缺点,吸附法,适用的酶范围广,酶活性高,酶与载体的结合力较弱,酶容易脱落,偶联法、交联法,结合稳定,适用范围广,制备条件不够温和,酶活性较低,包埋法,酶活性高,稳定性也较高,适用范围窄,例,1,如图为固定化酶的反应柱示意图,其中为反应柱,为固定,化酶,为分布着小孔的筛板,请据图回答,:,(1),关于固定化酶中用到的反应柱,理解正确的是,(,),A.,反应物和酶均可自由通过反应柱,B.,反应物和酶均不能通过反应柱,C.,反应物能通过,酶不能通过,D.,反应物不能通过,酶能通过,(2),的作用是,。,(3),制作固定化,-,淀粉酶常用的方法是,。,(4),据图说出反应柱的作用原理,:,。,解析,固定化酶就是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介,质上,(,如石英砂,),使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。常用方法有,吸附法、共价偶联法等。,答案,(1)C,(2),使酶颗粒无法通过,反应液能自由通过,(3),吸附法,(4),从反应柱上端注入反应物溶液,使反应物溶液流过反应柱,与固定化,酶接触,得到产物,产物从反应柱下端流出,知能拓展,直接使用酶和固定化酶的比较,直接使用酶,固定化酶,制作方法,化学结合法固定化、物理吸附法固定化,是否需要,营养物质,否,否,酶的种类,一种或多种,一种,催化反应,单一或多种,单一,反应底物,各种物质,(,大分子、小分子,),各种物质,(,大分子、小分子,),缺点,对环境条件非常敏感,易失活,难回收,成本高,影响产品质量,不利于催化一系列酶促反应,优点,催化效率高、耗能低、低污染,既能与反应物接触,又能与产物分离,可以重复利用,方法探究酶活性最适条件和用量的实验设计,1.,探究影响果胶酶活性的因素的实验分析,(1),实验原则,:,遵循单一变量原则、对照原则,严格控制变量,尽量减少无,关变量的影响。,(2),实验原理,:,果胶酶活性受温度、,pH,或酶抑制剂的影响,在最适温度或,pH,时,其活性最高,果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大,小呈正相关。,突破方法,实验名称,(,目的,),自变量,因变量,注意事项,探究温度对果胶酶活性的影响,温度,果汁量,(,澄清度,),底物和酶在混合时的温度是相同的,温度梯度越小,实验结果越精确,各个试管中的苹果泥和果胶酶用量应相同,pH,应为最适,pH,探究,pH,对果胶酶活性的影响,pH,果汁量,(,澄清度,),温度应为最适温度,pH,梯度可用,NaOH,和盐酸调节,用玻璃棒搅拌使反应充分进行,探究果胶,酶的用量,果胶酶,的用量,果汁量,(,澄清度,),制备苹果匀浆后迅速加热,使苹果匀浆中的果胶酶变性,温度、,pH,应为最适值且保持不变,2.,三个实验的变量分析,例,2,果胶是植物细胞细胞壁及胞间层的主要组成成分之一。果胶酶能够水解果胶,瓦解植物细胞的细胞壁及胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。,实验用具和材料,:,磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、,纱布等,;,苹果、质量分数为,2%,的果胶酶溶液、蒸馏水等。,.,验证果胶酶在果汁生产中的作用,实验方法及步骤,:,(1),将苹果洗净去皮,用磨浆机制成苹果泥,加入适量蒸馏水备用。,(2),取两个,100 mL,洁净的烧杯,编号为,1,、,2,按相应程序进行操作,请把表,中未填写的内容填上。,操作顺序,项目,烧杯,1,2,a,在烧杯中加入苹果泥,20 mL,20 mL,b,2 mL,c,注入蒸馏水,2 mL,d,在恒温水浴中保温,并用玻璃棒不时搅拌,10 min,10 min,(3),取出两个烧杯,同时进行过滤。一定时间后,观察,(,或比较,),和,并记录结果。,(4),最可能得到的实验结果及结论,:,。,.,探究果胶酶催化果胶水解的最适,pH,本课题实验步骤中,在进行果胶酶溶液和苹果泥的混合并调整,pH,时有,下面两种操作,:,方法一,:,将试管中的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,、,6,10,。,方法二,:,将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的,pH,分别调至,4,、,5,、,6,10,再把,pH,相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。,(1),请问上述哪一种操作更科学,:,。说明理由,:,。,(2),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,在图中选择一个最可能是实验结果的曲线,图,:,。,解析,.,该实验的目的是验证果胶酶的催化作用。实验设计遵循对照,原则和等量原则。实验组添加果胶酶溶液,对照组添加等量蒸馏水。实,验因变量为滤出的果汁的体积和澄清度。,.,该实验是探究在一定温度,条件下果胶酶催化果胶水解的最适,pH,。比较方法一和方法二可发现,方法二避免了在达到预设,pH,之前就发生酶的催化反应。实验的因变量,是果汁的体积和澄清度。实验结果若用坐标图表示,可设置纵坐标为果,汁体积。在一定范围内,随,pH,增加,果汁体积增大,当,pH,超过最适值后,随,pH,增加,酶活性降低,果汁体积减小。,答案,.(2)b,注入果胶酶溶液,(3),滤出的果汁体积果汁澄清度,(4),相同时间内,1,号烧杯中滤出果汁体积比,2,号烧杯多,且澄清度高,说明,果胶酶对果胶的水解有催化作用,.(1),方法二方法二的操作能确保酶的反应环境从一开始便达到实,验的预设,pH,(2),果汁体积甲,2-1,下列是有关酶的应用的问题,请分析回答。,工业生产果汁时,常常利用果胶酶破除果肉细胞壁来提高出汁率,为研,究温度对果胶酶活性的影响,某学生设计了如下实验,:,将果胶酶与苹果泥分装于不同试管,在,10,水浴中恒温处理,10 min,(,如图,A),。,将步骤处理后的果胶酶和苹果泥混合,再次在,10,水浴中恒温处,理,10 min(,如图,B),。,将步骤处理后的混合物过滤,收集滤液,测量果汁量,(,如图,C),。,在不同温度条件下重复以上实验步骤,并记录果汁量,结果如下表,:,温度,/,10,20,30,40,50,60,70,80,果汁量,/mL,8,13,15,25,15,12,11,10,根据上述实验,请分析回答下列问题,:,(1),果胶酶能破除细胞壁,是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解,产物是,。,(2),实验结果表明,当温度为,左右时,果汁量最多,此时果胶酶的,活性,。,(3),为什么该实验能够通过测定过滤出的苹果汁的体积来判断果胶酶活,性的高低,?,。,(4),果胶酶作用于一定量的某种物质,(,底物,),保持温度、,pH,在最适值,生,成物量与反应时间的关系如图所示,在,35 min,后曲线变成水平是因为,。若增加果胶酶浓度,其他条件不变,请在图中画出生成,物量变化的示意曲线。,答案,(1),半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯,(2)40,最高,(3),果胶酶将果胶分解为小分子物质,小分子物质可以通过滤纸,因此苹,果汁的体积反映了果胶酶催化分解果胶的能力,(4),底物消耗完毕如图,解析,从实验数据分析,:,在,40,左右时,果汁量最多,说明此时的果胶酶,催化活性最高。因为底物的量是一定的,所以底物消耗完时,生成物的,量达到最大值,其后不再发生变化,;,增加酶的浓度可以使反应更快地达,到平衡点,但生成物的总量不会发生变化。,