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1、第第34讲 酶的制备及应用讲 酶的制备及应用 最新考纲最新考纲全国卷考情全国卷考情 1.酶活力测定的一般原理和方法酶活力测定的一般原理和方法 2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用酶在食品制造和洗涤等方面的应用 3.制备和应用固相化酶制备和应用固相化酶 近三年考纲不作要求近三年考纲不作要求 果胶酶在果汁生产中的作用果胶酶在果汁生产中的作用 (1)果胶果胶 作用：作用：_以及胞间层的主要组成成分之一；在果汁加工中，会影响以及胞间层的主要组成成分之一；在果汁加工中，会影响 _并使果汁浑浊。并使果汁浑浊。 成分：由成分：由_聚合而成的一种高分子化合物。聚合而成的一种高分子化合物。 特点：不溶于水。特点：
2、不溶于水。 考点一 酶在果汁生产中的应用考点一 酶在果汁生产中的应用 植物细胞壁植物细胞壁 出汁率出汁率 半乳糖醛酸半乳糖醛酸 果胶酯酶果胶酯酶 半乳糖醛酸半乳糖醛酸 催化催化 反应物反应物 生成物增加量生成物增加量 pH (4)探究温度和探究温度和pH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响 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。的影响。 实验原理：果胶酶的活性受温度、实验原理：果胶酶的活性受温度、pH和酶抑制剂的影响，在最适温度或和酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时时 ，活性最高。果肉的
3、出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。，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成正比。 实验流程实验流程 制备果泥制备果泥 设置一系列具有梯度的设置一系列具有梯度的pH或温度或温度 加入果胶酶反应一段时间加入果胶酶反应一段时间 过滤果汁过滤果汁 分析：该实验的自变量是温度或分析：该实验的自变量是温度或pH，因变量是酶的活性，检测因变量是通过测定果，因变量是酶的活性，检测因变量是通过测定果 汁的体积或比较澄清度来实现的。汁的体积或比较澄清度来实现的。 (5)探究果胶酶的最适用量探究果胶酶的最适用量 实验流程实验流程 实验结果分析实验结果分析 如果随着酶浓度的增加，过滤
4、得到的果汁体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓如果随着酶浓度的增加，过滤得到的果汁体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓 度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁的体积不再改变，说明酶的用度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁的体积不再改变，说明酶的用 量已经足够，这个值就是酶的最适用量。量已经足够，这个值就是酶的最适用量。 (1)为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒 温处理？温处理？ 提示 提示 将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合将果泥和果胶酶
5、分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合 时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果 胶酶活性的问题。胶酶活性的问题。 (2)在探究温度或在探究温度或pH的影响时，是否需要设置对照？如果需要，是如何设置的？的影响时，是否需要设置对照？如果需要，是如何设置的？ 提示 提示 需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为梯度之间就可以作为 对照，这种对照称为相互对照。对照，这种对照称为相互对照。 (2015海南卷，海南卷，30)
6、生物生物选修选修1：生物技术实践：生物技术实践 生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。回答下列相关问题：生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。回答下列相关问题： (1)某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条 件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶的活性的平均值并进行比较。件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶的活性的平均值并进行比较。 这一实验的目的是这一实验的目的是_。 (2)现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取现有一种新
7、分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取 试管试管16支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为4组，分别置于组，分别置于 0 、5 、10 、40 下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各 组 出 汁 量 平 均 值 。该实验温度设置的不足之处有组 出 汁 量 平 均 值 。该实验温度设置的不足之处有 和和 。 (3)某同学取某同学取5组试管组试管(AE)分别加入等量的同种果泥，在分别加入等量的同种果泥，在A、B、C、D 4个实验组的试个实验组的试
8、 管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使4组试管内组试管内 液体体积相同；液体体积相同；E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将5组试管置于适宜组试管置于适宜 温度下保温一定时间后，测定各组的出汁量。通过温度下保温一定时间后，测定各组的出汁量。通过AD组实验可比较不同实验组出汁组实验可比较不同实验组出汁 量的差异。本实验中，若要检测加入酶的量等于量的差异。本实验中，若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出而其他条件均与实验组相同时的出 汁量，
9、汁量，E组设计组设计 (填填“能能”或或“不能不能”)达到目的，其原因是达到目的，其原因是_ _。 答案 答案 (1)探究不同来源果胶酶的活性 探究不同来源果胶酶的活性 (2)温度梯度设置不合理 温度范围设置不合理 温度梯度设置不合理 温度范围设置不合理 (3)不能 不能 E组没有加入等量的缓冲液，违背了单一变量原则组没有加入等量的缓冲液，违背了单一变量原则 加酶洗衣粉在洗涤中的作用加酶洗衣粉在洗涤中的作用 (1)加酶洗衣粉：指含加酶洗衣粉：指含_的洗衣粉。的洗衣粉。 (2)酶制剂的种类与洗涤原理酶制剂的种类与洗涤原理 考点二 酶在洗涤方面的应用考点二 酶在洗涤方面的应用 种类种类洗涤原理洗涤
10、原理洗涤的物质种类洗涤的物质种类 蛋白酶蛋白酶蛋白质蛋白质_或氨基酸或氨基酸血渍、奶渍等血渍、奶渍等 脂肪酶脂肪酶脂肪脂肪_食品的油渍、人体皮脂、口红等食品的油渍、人体皮脂、口红等 淀粉酶淀粉酶淀粉淀粉_来自面粉等的污垢来自面粉等的污垢 _酶酶使纤维的结构变得蓬松使纤维的结构变得蓬松棉纺品的表面浮毛棉纺品的表面浮毛 酶制剂酶制剂 小分子肽小分子肽 甘油和脂肪酸甘油和脂肪酸 麦芽糖、葡萄糖麦芽糖、葡萄糖 纤维素纤维素 (3)对加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法对加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法 判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：可在洗涤后比较污物的残留状况，如已消失、颜判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：可在洗
11、涤后比较污物的残留状况，如已消失、颜 色变浅、面积缩小等。色变浅、面积缩小等。 加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法：实验设计遵循的原则是对照原则和加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法：实验设计遵循的原则是对照原则和_ 原则，其变量分析如下表。原则，其变量分析如下表。 单一变量单一变量 实验实验自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量 探究普通洗衣粉和加酶洗探究普通洗衣粉和加酶洗 衣粉的洗涤效果衣粉的洗涤效果 _(普通和加酶普通和加酶) 洗涤洗涤 效果效果 水的用量，污物的水的用量，污物的 量，实验用布的质量，实验用布的质 地与大小，不同洗地与大小，不同洗 衣粉的用量，搅拌、衣粉的用量，搅拌、 洗涤洗涤_
12、等等 探究不同种类加酶洗衣粉探究不同种类加酶洗衣粉 的洗涤效果的洗涤效果 加酶洗衣粉中加酶洗衣粉中_ 探究不同温度对加酶洗衣探究不同温度对加酶洗衣 粉洗涤效果的影响粉洗涤效果的影响 温度温度 洗衣粉种类洗衣粉种类 酶的种类酶的种类 时间时间 (1)使用加酶洗衣粉时宜用开水、温水还是凉水浸泡？使用加酶洗衣粉时宜用开水、温水还是凉水浸泡？ 提示 提示 酶的催化作用需要适宜的温度，用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时间，酶的催化作用需要适宜的温度，用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时间， 加快洗涤。加快洗涤。 (2)某同学打算用丝绸作实验材料探讨含蛋白酶洗衣粉的洗涤效果，合适吗？为什么某同学打算用丝绸作
13、实验材料探讨含蛋白酶洗衣粉的洗涤效果，合适吗？为什么 ？ 提示 提示 不合适。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解不合适。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解 ，损坏衣物。，损坏衣物。 (2016海南高考，海南高考，30)回答下列问题：回答下列问题： (1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常，用清水洗涤衣服上的的变化如图所示。通常，用清水洗涤衣服上的 新鲜血迹时，不应该使用开水，原因是新鲜血迹时，不应该使用开水，原因是_。 若要去除衣服上的血渍，应选择含有若要去除衣服上的血渍，应选择含有 (填填“蛋白酶甲
14、蛋白酶甲”、“蛋白酶乙蛋白酶乙”或或“蛋蛋 白酶丙白酶丙”)的碱性洗衣粉，理由是的碱性洗衣粉，理由是_。 (2)某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同 学的做法学的做法 (填填“合理合理”或或“不合理不合理”)，理由是，理由是_。 (3)已知溶液的已知溶液的pH可以影响酶的活性，请推测可以影响酶的活性，请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响某种蛋白酶活性的原因可能是其 影响了酶和底物分子中影响了酶和底物分子中 (填填“羧基和氨基羧基和氨基”、“氨基和甲基氨基和甲基”、“羧基和甲基羧
15、基和甲基 ”或或“甲基和甲基甲基和甲基”)等基团的解离状态。等基团的解离状态。 答案 答案 (1)开水使血迹中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗 蛋白酶丙 碱性条件下只开水使血迹中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗 蛋白酶丙 碱性条件下只 有蛋白酶丙有活性有蛋白酶丙有活性 (2)不合理 蛋白酶会降解脂肪酶不合理 蛋白酶会降解脂肪酶 (3)羧基和氨基羧基和氨基 1.固定化酶和固定化细胞固定化酶和固定化细胞 (1)固定化酶固定化酶 形成：将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种形成：将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种_上，使之成为上，使之成为 _的制剂。的制剂。 特性：与游离酶相比较，特性：与游离酶相比
16、较，_好，与底物和产物容易分离，易于控制，能反好，与底物和产物容易分离，易于控制，能反 复多次使用；便于复多次使用；便于_，有利于自动化生产。，有利于自动化生产。 (2)固定化细胞：是指固定在固定化细胞：是指固定在_的、能够进行生命活动并且可以的、能够进行生命活动并且可以 _的活细胞，又叫做固定化活细胞或固定化增殖细胞。的活细胞，又叫做固定化活细胞或固定化增殖细胞。 考点三 固定化酶和固定化细胞考点三 固定化酶和固定化细胞 介质介质 不溶于水而又有酶活性不溶于水而又有酶活性 稳定性稳定性 运输和贮存运输和贮存 一定空间范围内一定空间范围内 反复使用反复使用 (3)固定技术固定技术 概念：利用物
17、理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。概念：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。 方法方法(连线连线) 适用对象适用对象 一般来讲，酶更适合采用一般来讲，酶更适合采用_和物理吸附法固定化，而细胞多采用和物理吸附法固定化，而细胞多采用 _固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶则易从固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶则易从 包埋材料中漏出。包埋材料中漏出。 化学结合法化学结合法 包埋法包埋法 2.制备固定化酵母细胞及用固定化酵母细胞发酵制备固定化酵母细胞及用固定化酵母细胞发酵 (2016经典高考经典高考)为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长
18、的影响，以及固定化藻对含为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响，以及固定化藻对含 Zn2 污水的净化作用，科研人员用筛选到的一株绿球藻进行试验，流程及结果如下 污水的净化作用，科研人员用筛选到的一株绿球藻进行试验，流程及结果如下 。请回答下列问题：。请回答下列问题： (1)实验中的海藻酸钠作用是实验中的海藻酸钠作用是 ，CaCl2的作用是的作用是 。 (2)为洗去凝胶球上残余的为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻活性，宜采用和其他污染物，并保持绿球藻活性，宜采用 洗洗 涤。图涤。图1中中1.0%海藻酸钠培养海藻酸钠培养24 h后，移去凝胶球，溶液呈绿色，原因是后，移去凝胶
19、球，溶液呈绿色，原因是 _。 (3)为探索固定化藻对含为探索固定化藻对含Zn2 污水的净化作用，应选用浓度为 污水的净化作用，应选用浓度为 海藻酸钠海藻酸钠 制备凝胶球。制备凝胶球。 ( 4 ) 图图 2 中 空 白 凝 胶 球 组中 空 白 凝 胶 球 组 Z n 2 浓 度 下 降 的 原 因 是浓 度 下 降 的 原 因 是 。结合图。结合图1和图和图2分析，固定化藻的实验组分析，固定化藻的实验组2448 h间间Zn2 浓度下降速度较快的 浓度下降速度较快的 主要原因是主要原因是_ ； 7296 h间间Zn2 浓度下降速度较慢的原因有 浓度下降速度较慢的原因有_ _。 解析 解析 (1)
20、海藻酸钠溶液在海藻酸钠溶液在CaCl2溶液中形成凝胶球，包埋绿球藻。溶液中形成凝胶球，包埋绿球藻。(2)可采用培养液或可采用培养液或 生理盐水洗去凝胶球上残余的生理盐水洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻活性。溶液呈绿色和其他污染物，并保持绿球藻活性。溶液呈绿色 ，说明固定化的绿球藻数量少，原因是海藻酸钠浓度过低，说明固定化的绿球藻数量少，原因是海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大凝胶球孔径过大)。(3)根据根据 图图1可知，浓度为可知，浓度为2.0%的海藻酸钠制备的凝胶球最有利于绿球藻的繁殖。的海藻酸钠制备的凝胶球最有利于绿球藻的繁殖。(4)空白凝胶空白凝胶 球容易吸附球容易吸
21、附Zn2 ，导致溶液中 ，导致溶液中Zn2 浓度下降；根据图 浓度下降；根据图1和图和图2分析，固定化藻的实验组分析，固定化藻的实验组 2448 h间绿球藻数量增加最快间绿球藻数量增加最快(处于处于“S”型曲线的型曲线的K/2值处值处)，导致，导致Zn2 浓度下降速 浓度下降速 度较快，度较快，7296 h间绿球藻数量基本不再增加。间绿球藻数量基本不再增加。 答案 答案 (1)包埋绿球藻包埋绿球藻(包埋剂包埋剂) 与海藻酸钠反应形成形成凝胶球 与海藻酸钠反应形成形成凝胶球(凝固剂凝固剂) (2)培养液培养液(生理盐水生理盐水) 海藻酸钠浓度过低 海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大凝胶球孔径过大)
22、 (3)2.0% (4)凝胶球吸附凝胶球吸附Zn2 绿球藻生长 绿球藻生长(增殖增殖)速度快 绿球藻生长速度快 绿球藻生长(增殖增殖)速度减慢速度减慢 ，溶液中，溶液中Zn2 浓度较低 浓度较低 (1)直接使用酶的三大缺点直接使用酶的三大缺点 对环境条件非常敏感，容易失活。对环境条件非常敏感，容易失活。 溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本。溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本。 反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。 (2)固定化酶与固定化细胞的比较固定化酶与固定化细胞的比较 固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞 固定酶的种类固定酶的种类一种一种一系列一系列 适用方法适用方法化学结合法、物理吸附法化学结合法、物理吸附法包埋法包埋法 特点特点 优点优点 酶既可与反应物结合，又可与产物分酶既可与反应物结合，又可与产物分 离，固定在载体上的酶可反复利用离，固定在载体上的酶可反复利用 成本低，操作容易成本低，操作容易 缺点缺点一种酶只能催化一种或一类化学反应一种酶只能催化一种或一类化学反应可能导致反应效率下降可能导致反应效率下降 实例实例固定化葡萄糖异构酶固定化葡萄糖异构酶固定化酵母细胞固定化酵母细胞