（浙江專用）2020版高考生物大一輪復習 第十部分 生物技術實踐 32 酶的應用課件.ppt

第32講酶的應用,教材梳理,題型探究,果汁中的果膠和果膠酶 1.果膠 (1)果膠的化學組成:由組成,是的主要成分。 (2)果膠與果汁加工:果膠不僅影響,還會使果汁渾濁。 2.果膠酶 (1)來源:、蘋果青霉等。 (2)組成:果膠酶并不是特指某一種酶,而是分解果膠的一類酶的總稱,主要包括果膠酶和酶。 (3)作用:將果膠分解成可溶性的分子。,半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯,植物細胞壁,出汁率,黑曲霉,果膠甲酯,教材梳理,題型探究,3.探究利用蘋果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件 (1)實驗原理,果膠酶的活性受溫度或pH的影響,處于或pH時活性最高。果汁的出汁率、澄清度與果膠酶的成正比。 果膠不溶于乙醇。,果膠酶、果膠甲酯酶,最適溫度,活性,教材梳理,題型探究,(2)實驗流程設計,不加熱,95%的乙醇,教材梳理,題型探究,考向一果汁中的果膠和果膠酶 【典例1-1】 (2018浙江杭州學軍中學高三3月選考模擬)回答下列有關果膠、果汁和果膠酶等的問題。 (1)果膠是植物細胞壁的主要成分,起著將植物細胞在一起的作用。制作果汁時可加入果膠酶和以分解果膠,提高果汁出汁率和澄清度。 (2)生產(chǎn)果膠酶可從黑曲霉中提取,下列適于黑曲霉擴大培養(yǎng)的培養(yǎng)基是(A.蛋白胨和酵母提取物培養(yǎng)基B.尿素固體培養(yǎng)基C.MS培養(yǎng)基D.添加蔗糖的豆芽汁培養(yǎng)基)。由于果膠酶溶于水,不利于重復使用,可通過物理或化學方法將果膠酶固定在某種介質上,使之成為不溶于水而又有的制劑。,教材梳理,題型探究,(3)用果汁制作果酒,以果汁為原料,加入一定比例的蔗糖目的是。最后倒入酵母懸液,混勻,加蓋;發(fā)酵開始時,由于微生物的需氧呼吸會使發(fā)酵瓶內出現(xiàn),原因是。,答案:(1)粘合果膠甲酯酶(2)D酶活性(3)提高果酒的酒精和糖的含量負壓需氧呼吸消耗氧氣,產(chǎn)生的二氧化碳易溶于水,教材梳理,題型探究,解析:(1)果膠是植物細胞壁成分之一,存在于相鄰細胞壁間的胞間層中,起著將細胞粘合在一起的作用。制作果汁時可加入果膠酶和果膠甲酯酶以分解果膠,提高果汁出汁率和澄清度。 (2)黑曲霉是異養(yǎng)需氧微生物,擴大培養(yǎng)需要含有有機物的液體培養(yǎng)基,添加蔗糖的豆芽汁培養(yǎng)基是液體培養(yǎng)基且含有有機物蔗糖,適合擴大培養(yǎng)黑曲霉,故選D項。由于果膠酶溶于水,不利于重復使用,可通過物理或化學方法將果膠酶固定在某種介質上,使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。 (3)用果汁制作果酒,以果汁為原料,加入一定比例的蔗糖,目的是提高果酒的酒精和糖的含量。最后倒入酵母懸液,混勻,發(fā)酵開始時,由于微生物的需氧呼吸會使發(fā)酵瓶內出現(xiàn)負壓,原因是需氧呼吸消耗氧氣,產(chǎn)生的二氧化碳易溶于水。,教材梳理,題型探究,導師點睛(1)果膠酶不是指某一種酶,而是分解果膠的一類酶的總稱,包括果膠酶、果膠甲酯酶等。 (2)果膠不溶于乙醇,可以利用無水乙醇制備果膠沉淀物,然后將其烘干后,用于各種生產(chǎn)實踐,如一些黏合劑等。 (3)制取果汁時,果膠酶的活性可以通過果汁的出汁率和澄清度反映出來;而果汁的澄清度或出汁率的高低與果膠酶的活性或數(shù)量有關。,教材梳理,題型探究,考向二探究制備果汁的最佳條件 【典例1-2】 葡萄收獲的季節(jié)性較強,并且不易運輸,易造成積壓,腐爛變質。為了解決上述問題且滿足不同人群的需求,可以將其加工制作成果汁、果酒、果醋等。如圖1是簡單的生產(chǎn)流程圖,結合所學知識回答下列問題。,教材梳理,題型探究,(1)果膠酶的使用過程中,需要對酶的活性、酶的用量進行研究。在圖2甲、乙兩個曲線中,果膠酶活性受環(huán)境因素影響的變化曲線是,縱軸還可以用來表示,自變量X可以代表等;自變量Y可代表。 (2)果膠酶的最適用量是圖2中的點對應的量。 (3)過程中不用滅菌一般也不會受到雜菌的污染,原因是。,答案:(1)甲過濾得到的果汁的體積溫度、pH果膠酶的濃度(或用量)(2)B(3)培養(yǎng)液中缺氧環(huán)境及酵母菌產(chǎn)生的酒精能抑制絕大多數(shù)微生物的生長繁殖,教材梳理,題型探究,解析:(1)果膠酶的活性受溫度、pH等條件的影響,每一種酶的最適pH和最適溫度是一定的,衡量實驗結果的指標有兩個,一個是果汁的體積,另一個是果汁的澄清度。(2)果膠酶的最適用量是過濾得到果汁澄清度最高時對應的最小酶量,B點后酶量增加而澄清度不再增加,因此B點對應的量為最適用量。(3)缺氧條件不利于大多數(shù)細菌的生存,同時酵母菌產(chǎn)生的酒精有殺菌作用。,教材梳理,題型探究,易錯提醒探究制備果汁的最佳條件實驗過程中的注意事項 (1)探究果膠酶的用量是建立在探究最適溫度和pH對果膠酶活性影響的基礎之上的。實驗的自變量是果膠酶的用量,其他因素都應保持適宜且相同。 (2)實驗時可以配制不同濃度的果膠酶溶液,也可以只配制一種濃度的果膠酶溶液,然后使用不同的體積。需要注意的是,反應液的pH必須相同,否則將影響實驗結果的準確性。,教材梳理,題型探究,真題演練,-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測 1.-淀粉酶的固定化 (1)固定化酶 概念:將水溶性的酶用的方法固定在某種介質上,使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。 方法:吸附法、交聯(lián)法和包埋法等。 (2)-淀粉酶的固定化 -淀粉酶作用的最適條件:最適pH為,最適溫度為。 方法:法。,物理或化學,共價偶聯(lián)法,5.57.5,5075 ,吸附,教材梳理,題型探究,真題演練,2.淀粉水解作用的檢測 (1)原理,(2)實驗步驟 固定化-淀粉酶,裝入注射器中 以0.3 mL/min的流速滴加,使該溶液過柱 流出5 mL淀粉液后接收 0.5 mL 流出液 滴加12滴溶液,觀察顏色,用水稀釋1倍后再觀察顏色 用柱體積的蒸餾水洗滌固定化柱,放置在4 冰箱中,幾天后取出,重復實驗,糊精,麥芽糖,淀粉溶液,KI-I2,10倍,教材梳理,題型探究,真題演練,考向一固定化酶 【典例2-1】 在20世紀50年代,酶已經(jīng)大規(guī)模地應用于各個生產(chǎn)領域,到了70年代又發(fā)明了固定化酶技術。請回答下列相關問題。,(1)固定化酶技術將酶固定在上,使酶既能與接觸,又能與分離,同時固定在載體上的酶還能。常用的固定方法有吸附法、共價偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法等。,教材梳理,題型探究,真題演練,(2)“-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測實驗”中: -淀粉酶固定在上,使用了圖中法。 實驗中,用滴管滴加淀粉溶液時,使淀粉溶液以的流速過固定化酶柱,目的是。 灌注了固定化酶的注射器在使用完后要洗滌固定化柱,并放置在保存。,答案:(1)不溶于水的載體反應物產(chǎn)物反復利用 (2)石英砂乙吸附0.3 mL/min使淀粉充分與酶接觸用10倍體積的蒸餾水4 冰箱,教材梳理,題型探究,真題演練,解析:(1)固定化酶技術將酶固定在不溶于水的載體上使酶既能與反應物接觸,又能與產(chǎn)物分離,同時固定在載體上的酶還能反復利用。 (2)-淀粉酶固定在石英砂上,使用了圖乙吸附法;用滴管滴加淀粉溶液時,使淀粉溶液以0.3 mL/min的流速通過固定化酶柱,目的是使淀粉充分與酶接觸;灌注了固定化酶的注射器在使用完后要用10倍體積的蒸餾水洗滌固定化柱,并放置在4 冰箱保存。,教材梳理,題型探究,真題演練,拓展提升1.固定化酶方法和原理 (1)圖甲、乙、丙固定化酶的方法分別是包埋法、共價偶聯(lián)法和交聯(lián)法、吸附法。 (2)圖甲的原理是將微生物細胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中。圖乙的原理是利用共價鍵、離子鍵將酶分子相互結合,或將其結合到載體上。圖丙的原理是通過物理吸附作用,把酶固定在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃和離子交換樹脂等載體上。,教材梳理,題型探究,真題演練,2.常見固定化方法及其優(yōu)缺點,教材梳理,題型探究,真題演練,考向二固定化酶技術的實踐應用 【典例2-2】 請回答利用枯草桿菌生產(chǎn)-淀粉酶及酶固定化實驗的有關問題。 (1)篩選高表達菌株的最簡便方法之一是。一般通過兩種手段實現(xiàn)。篩選出的菌株在發(fā)酵生產(chǎn)之前還需利用培養(yǎng)基進行擴大培養(yǎng)。 (2)利用物理或化學的方法將-淀粉酶固定在的介質上成為固定化酶。 (3)實驗過程涉及兩次蒸餾水洗滌反應柱的操作,所用的蒸餾水體積為裝填體積的,第二次洗滌的目的是除去。,教材梳理,題型探究,真題演練,(4)從反應柱下端接取少量流出液進行KI-I2顏色測試,結果未呈現(xiàn)紅色。下列有關此現(xiàn)象的解釋錯誤的是。 A.反應柱中沒有-淀粉酶被固定 B.流速過快淀粉未被水解 C.接取的流出液是蒸餾水 D.流速過慢淀粉被水解成葡萄糖,答案:(1)單菌落分離劃線分離和涂布分離液體 (2)非水溶性 (3)10倍殘留的淀粉溶液 (4)D,教材梳理,題型探究,真題演練,解析:(1)單菌落的分離是獲得高表達菌株的最簡便方法之一。分離單菌落常用的方法是劃線分離法和涂布分離法。進行微生物的擴大培養(yǎng)通常用液體培養(yǎng)基。 (2)固定化酶技術是利用物理或化學的方法將水溶性的酶固定在非水溶性的介質上,使之成為具有酶活性而不溶于水的酶制劑。 (3)制備固定化酶柱和淀粉水解檢測時都需要洗滌反應柱,一般用10倍柱體積的蒸餾水進行洗滌,但兩次洗滌的目的不同,第一次洗滌的目的是除去未吸附的游離的淀粉酶,第二次是除去殘留的淀粉溶液,以便于固定化酶柱重復使用。 (4)從反應柱下接取少量流出液,進行KI-I2顏色測試,若未出現(xiàn)紅色,可能是固定化酶柱制備失敗,沒有酶制劑,無法催化淀粉水解,或者淀粉流速過快導致淀粉未被水解,或者接取的是酶柱中未除去的蒸餾水。,教材梳理,題型探究,真題演練,導師點睛-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測實驗中兩次洗滌固定化酶柱的目的,教材梳理,題型探究,真題演練,1.(2018浙江4月選考,32節(jié)選)回答與果膠、淀粉等提取和利用有關的問題。 某植物富含有果膠、淀粉、蛋白質和纖維素成分。某小組開展了該植物綜合利用的研究。 (1)果膠提取工藝研究結果表明,原料先經(jīng)過一段時間沸水漂洗的果膠得率(提取得到的果膠占原料質量的百分率)顯著高于常溫水漂洗的果膠得率,最主要原因是沸水漂洗(A.有助于清洗雜質和去除可溶性糖B.使植物組織變得松散C.使有關酶失活D.有利于細胞破裂和原料粉碎制漿)。 (2)在淀粉分離生產(chǎn)工藝研究中,為促進淀粉絮凝沉降,添加生物絮凝劑(乳酸菌菌液),其菌株起重要作用。為了消除絮凝劑中的雜菌,通常將生產(chǎn)上使用的菌液,采用,進行單菌落分離,然后將其,并進行特性鑒定,篩選得到純的菌株。,教材梳理,題型探究,真題演練,(3)在用以上提取過果膠和淀粉后的剩渣加工飲料工藝研究中,將剩渣制成的汁液經(jīng)蛋白酶和纖維素酶徹底酶解處理后,發(fā)現(xiàn)仍存在渾濁和沉淀問題?？商砑邮构z徹底分解成半乳糖醛酸,再添加,以解決汁液渾濁和沉淀問題。 (4)在建立和優(yōu)化固定化酶反應器連續(xù)生產(chǎn)工藝研究中,通常要分析汁液中各種成分的濃度和所用酶的活性,然后主要優(yōu)化各固定化酶反應器中的(答出2點即可)、反應pH和酶反應時間等因素。其中,酶反應時間可通過 來調節(jié)。,教材梳理,題型探究,真題演練,答案:(1)C (2)劃線分離法(或涂布分離法)擴大培養(yǎng) (3)果膠酶和果膠甲酯酶淀粉酶使淀粉分解 (4)固定化酶的量、反應液溫度控制反應器液體流量(或體積) 解析:果膠酶活性受溫度、pH或酶抑制劑的影響。固定化酶就是將水溶性的酶用物理或化學的方法固定在某種介質(如石英砂),使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。常用方法有吸附法、共價偶聯(lián)法等。,教材梳理,題型探究,真題演練,2.(2016浙江4月選考,32節(jié)選)請回答與“果汁中的果膠和果膠酶”實驗有關的問題。 (1)果膠是細胞壁的重要組成成分,其化學本質是(A.蛋白質B.脂質C.核酸D.多糖)。它在細胞壁形成過程中的主要作用是將相鄰的細胞在一起。 (2)制取果汁時,先用果膠酶將果膠分解成和半乳糖醛酸甲酯等物質,再用酶處理,可得到比較澄清的果汁。用適量且濃度適宜的上述兩種酶處理時,果汁的出汁率、澄清度與酶的高低呈正相關。 (3)由于果膠不溶于乙醇,故可用乙醇對果膠粗提物(經(jīng)酶處理后的混合物)進行處理,從而得到干制品。,教材梳理,題型探究,真題演練,答案:(1)D粘合(2)半乳糖醛酸果膠甲酯活性(3)脫水(沉淀) 解析:果膠是植物細胞壁的主要成分,其化學本質是多糖,它的作用是將植物細胞粘合在一起。果膠由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯組成。在果膠酶的作用下,果膠被分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯。除了酶量及濃度外,果汁的出汁率、澄清度還與酶的活性高低呈正相關。果膠不溶于乙醇,可用乙醇對果膠粗提物進行沉淀處理而獲得干制品。,