浙江专用2020版高考生物大一轮复习第十部分生物技术实践32酶的应用课件201901212125.pptx

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1、第32讲 酶的应用,-2-,-3-,教材梳理,题型探究,果汁中的果胶和果胶酶 1.果胶 (1)果胶的化学组成:由 组成,是 的主要成分。 (2)果胶与果汁加工:果胶不仅影响 ,还会使果汁浑浊。 2.果胶酶 (1)来源: 、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 酶。 (3)作用:将果胶分解成可溶性的分子。,半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯,植物细胞壁,出汁率,黑曲霉,果胶甲酯,-4-,教材梳理,题型探究,3.探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件 (1)实验原理,果胶酶的活性受温度或pH的影响,处于 或pH时活性最高。果汁的出汁率、澄清度与

2、果胶酶的 成正比。 果胶不溶于乙醇。,果胶酶、果胶甲酯酶,最适温度,活性,-5-,教材梳理,题型探究,(2)实验流程设计,不加热,95%的乙醇,-6-,教材梳理,题型探究,考向一 果汁中的果胶和果胶酶 【典例1-1】 (2018浙江杭州学军中学高三3月选考模拟)回答下列有关果胶、果汁和果胶酶等的问题。 (1)果胶是植物细胞壁的主要成分,起着将植物细胞 在一起的作用。制作果汁时可加入果胶酶和 以分解果胶,提高果汁出汁率和澄清度。 (2)生产果胶酶可从黑曲霉中提取,下列适于黑曲霉扩大培养的培养基是 (A.蛋白胨和酵母提取物培养基 B.尿素固体培养基 C.MS培养基 D.添加蔗糖的豆芽汁培养基)。由

3、于果胶酶溶于水,不利于重复使用,可通过物理或化学方法将果胶酶固定在某种介质上,使之成为不溶于水而又有 的制剂。,-7-,教材梳理,题型探究,(3)用果汁制作果酒,以果汁为原料,加入一定比例的蔗糖目的是 。最后倒入酵母悬液,混匀,加盖;发酵开始时,由于微生物的需氧呼吸会使发酵瓶内出现 ,原因是 。,答案:(1)粘合 果胶甲酯酶 (2)D 酶活性 (3)提高果酒的酒精和糖的含量 负压 需氧呼吸消耗氧气,产生的二氧化碳易溶于水,-8-,教材梳理,题型探究,解析:(1)果胶是植物细胞壁成分之一,存在于相邻细胞壁间的胞间层中,起着将细胞粘合在一起的作用。制作果汁时可加入果胶酶和果胶甲酯酶以分解果胶,提高

4、果汁出汁率和澄清度。 (2)黑曲霉是异养需氧微生物,扩大培养需要含有有机物的液体培养基,添加蔗糖的豆芽汁培养基是液体培养基且含有有机物蔗糖,适合扩大培养黑曲霉,故选D项。由于果胶酶溶于水,不利于重复使用,可通过物理或化学方法将果胶酶固定在某种介质上,使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。 (3)用果汁制作果酒,以果汁为原料,加入一定比例的蔗糖,目的是提高果酒的酒精和糖的含量。最后倒入酵母悬液,混匀,发酵开始时,由于微生物的需氧呼吸会使发酵瓶内出现负压,原因是需氧呼吸消耗氧气,产生的二氧化碳易溶于水。,-9-,教材梳理,题型探究,导师点睛(1)果胶酶不是指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称,包括

5、果胶酶、果胶甲酯酶等。 (2)果胶不溶于乙醇,可以利用无水乙醇制备果胶沉淀物,然后将其烘干后,用于各种生产实践,如一些黏合剂等。 (3)制取果汁时,果胶酶的活性可以通过果汁的出汁率和澄清度反映出来;而果汁的澄清度或出汁率的高低与果胶酶的活性或数量有关。,-10-,教材梳理,题型探究,考向二 探究制备果汁的最佳条件 【典例1-2】 葡萄收获的季节性较强,并且不易运输,易造成积压,腐烂变质。为了解决上述问题且满足不同人群的需求,可以将其加工制作成果汁、果酒、果醋等。如图1是简单的生产流程图,结合所学知识回答下列问题。,-11-,教材梳理,题型探究,(1)果胶酶的使用过程中,需要对酶的活性、酶的用量

6、进行研究。在图2甲、乙两个曲线中,果胶酶活性受环境因素影响的变化曲线是 ,纵轴还可以用 来表示,自变量X可以代表 等;自变量Y可代表 。 (2)果胶酶的最适用量是图2中的 点对应的量。 (3)过程中不用灭菌一般也不会受到杂菌的污染,原因是 。,答案:(1)甲 过滤得到的果汁的体积 温度、pH 果胶酶的浓度(或用量) (2)B (3)培养液中缺氧环境及酵母菌产生的酒精能抑制绝大多数微生物的生长繁殖,-12-,教材梳理,题型探究,解析:(1)果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响,每一种酶的最适pH和最适温度是一定的,衡量实验结果的指标有两个,一个是果汁的体积,另一个是果汁的澄清度。(2)果胶酶的最

7、适用量是过滤得到果汁澄清度最高时对应的最小酶量,B点后酶量增加而澄清度不再增加,因此B点对应的量为最适用量。(3)缺氧条件不利于大多数细菌的生存,同时酵母菌产生的酒精有杀菌作用。,-13-,教材梳理,题型探究,易错提醒探究制备果汁的最佳条件实验过程中的注意事项 (1)探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。实验的自变量是果胶酶的用量,其他因素都应保持适宜且相同。 (2)实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液,也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液,然后使用不同的体积。需要注意的是,反应液的pH必须相同,否则将影响实验结果的准确性。,-14-,教材梳理,题型探究,真题演练,

8、-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 1.-淀粉酶的固定化 (1)固定化酶 概念:将水溶性的酶用 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。 方法:吸附法、 、交联法和包埋法等。 (2)-淀粉酶的固定化 -淀粉酶作用的最适条件:最适pH为 ,最适温度为 。 方法: 法。,物理或化学,共价偶联法,5.57.5,5075 ,吸附,-15-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.淀粉水解作用的检测 (1)原理,(2)实验步骤 固定化-淀粉酶,装入注射器中 以0.3 mL/min的流速滴加 ,使该溶液过柱 流出5 mL淀粉液后接收 0.5 mL 流出液 滴加12滴 溶液,观察颜色,用水稀

9、释1倍后再观察颜色 用 柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱,放置在4 冰箱中,几天后取出,重复实验,糊精,麦芽糖,淀粉溶液,KI-I2,10倍,-16-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向一 固定化酶 【典例2-1】 在20世纪50年代,酶已经大规模地应用于各个生产领域,到了70年代又发明了固定化酶技术。请回答下列相关问题。,(1)固定化酶技术将酶固定在 上,使酶既能与 接触,又能与 分离,同时固定在载体上的酶还能 。常用的固定方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。,-17-,教材梳理,题型探究,真题演练,(2)“-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测实验”中: -淀粉酶固定在 上,使用了图 中

10、法。 实验中,用滴管滴加淀粉溶液时,使淀粉溶液以 的流速过固定化酶柱,目的是 。 灌注了固定化酶的注射器在使用完后要 洗涤固定化柱,并放置在 保存。,答案:(1)不溶于水的载体 反应物 产物 反复利用 (2)石英砂 乙 吸附 0.3 mL/min 使淀粉充分与酶接触 用10倍体积的蒸馏水 4 冰箱,-18-,教材梳理,题型探究,真题演练,解析:(1)固定化酶技术将酶固定在不溶于水的载体上使酶既能与反应物接触,又能与产物分离,同时固定在载体上的酶还能反复利用。 (2)-淀粉酶固定在石英砂上,使用了图乙吸附法;用滴管滴加淀粉溶液时,使淀粉溶液以0.3 mL/min的流速通过固定化酶柱,目的是使淀粉

11、充分与酶接触;灌注了固定化酶的注射器在使用完后要用10倍体积的蒸馏水洗涤固定化柱,并放置在4 冰箱保存。,-19-,教材梳理,题型探究,真题演练,拓展提升1.固定化酶方法和原理(1)图甲、乙、丙固定化酶的方法分别是包埋法、共价偶联法和交联法、吸附法。 (2)图甲的原理是将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。图乙的原理是利用共价键、离子键将酶分子相互结合,或将其结合到载体上。图丙的原理是通过物理吸附作用,把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体上。,-20-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.常见固定化方法及其优缺点,-21-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向二 固定化

12、酶技术的实践应用 【典例2-2】 请回答利用枯草杆菌生产-淀粉酶及酶固定化实验的有关问题。 (1)筛选高表达菌株的最简便方法之一是 。一般通过 两种手段实现。筛选出的菌株在发酵生产之前还需利用 培养基进行扩大培养。 (2)利用物理或化学的方法将-淀粉酶固定在 的介质上成为固定化酶。 (3)实验过程涉及两次蒸馏水洗涤反应柱的操作,所用的蒸馏水体积为装填体积的 ,第二次洗涤的目的是除去 。,-22-,教材梳理,题型探究,真题演练,(4)从反应柱下端接取少量流出液进行KI-I2颜色测试,结果未呈现红色。下列有关此现象的解释错误的是 。 A.反应柱中没有-淀粉酶被固定 B.流速过快淀粉未被水解 C.接

13、取的流出液是蒸馏水 D.流速过慢淀粉被水解成葡萄糖,答案:(1)单菌落分离 划线分离和涂布分离 液体 (2)非水溶性 (3)10倍 残留的淀粉溶液 (4)D,-23-,教材梳理,题型探究,真题演练,解析:(1)单菌落的分离是获得高表达菌株的最简便方法之一。分离单菌落常用的方法是划线分离法和涂布分离法。进行微生物的扩大培养通常用液体培养基。 (2)固定化酶技术是利用物理或化学的方法将水溶性的酶固定在非水溶性的介质上,使之成为具有酶活性而不溶于水的酶制剂。 (3)制备固定化酶柱和淀粉水解检测时都需要洗涤反应柱,一般用10倍柱体积的蒸馏水进行洗涤,但两次洗涤的目的不同,第一次洗涤的目的是除去未吸附的

14、游离的淀粉酶,第二次是除去残留的淀粉溶液,以便于固定化酶柱重复使用。 (4)从反应柱下接取少量流出液,进行KI-I2颜色测试,若未出现红色,可能是固定化酶柱制备失败,没有酶制剂,无法催化淀粉水解,或者淀粉流速过快导致淀粉未被水解,或者接取的是酶柱中未除去的蒸馏水。,-24-,教材梳理,题型探究,真题演练,导师点睛-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测实验中两次洗涤固定化酶柱的目的,-25-,教材梳理,题型探究,真题演练,1.(2018浙江4月选考,32节选)回答与果胶、淀粉等提取和利用有关的问题。 某植物富含有果胶、淀粉、蛋白质和纤维素成分。某小组开展了该植物综合利用的研究。 (1)果胶提取工艺

15、研究结果表明,原料先经过一段时间沸水漂洗的果胶得率(提取得到的果胶占原料质量的百分率)显著高于常温水漂洗的果胶得率,最主要原因是沸水漂洗 (A.有助于清洗杂质和去除可溶性糖 B.使植物组织变得松散 C.使有关酶失活 D.有利于细胞破裂和原料粉碎制浆)。 (2)在淀粉分离生产工艺研究中,为促进淀粉絮凝沉降,添加生物絮凝剂(乳酸菌菌液),其菌株起重要作用。为了消除絮凝剂中的杂菌,通常将生产上使用的菌液,采用 ,进行单菌落分离,然后将其 ,并进行特性鉴定,筛选得到纯的菌株。,-26-,教材梳理,题型探究,真题演练,(3)在用以上提取过果胶和淀粉后的剩渣加工饮料工艺研究中,将剩渣制成的汁液经蛋白酶和纤

16、维素酶彻底酶解处理后,发现仍存在浑浊和沉淀问题。可添加 使果胶彻底分解成半乳糖醛酸,再添加 ,以解决汁液浑浊和沉淀问题。 (4)在建立和优化固定化酶反应器连续生产工艺研究中,通常要分析汁液中各种成分的浓度和所用酶的活性,然后主要优化各固定化酶反应器中的 (答出2点即可)、反应pH和酶反应时间等因素。其中,酶反应时间可通过来调节。,-27-,教材梳理,题型探究,真题演练,答案:(1)C (2)划线分离法(或涂布分离法) 扩大培养 (3)果胶酶和果胶甲酯酶 淀粉酶使淀粉分解 (4)固定化酶的量、反应液温度 控制反应器液体流量(或体积) 解析:果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响。固定化酶就是将水

17、溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质(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。,-28-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.(2016浙江4月选考,32节选)请回答与“果汁中的果胶和果胶酶”实验有关的问题。 (1)果胶是细胞壁的重要组成成分,其化学本质是 (A.蛋白质 B.脂质 C.核酸 D.多糖)。它在细胞壁形成过程中的主要作用是将相邻的细胞 在一起。 (2)制取果汁时,先用果胶酶将果胶分解成 和半乳糖醛酸甲酯等物质,再用 酶处理,可得到比较澄清的果汁。用适量且浓度适宜的上述两种酶处理时,果汁的出汁率、澄清度与酶的 高低呈正相关。 (3)由于果胶不溶于乙醇,故可用乙醇对果胶粗提物(经酶处理后的混合物)进行 处理,从而得到干制品。,-29-,教材梳理,题型探究,真题演练,答案:(1)D 粘合 (2)半乳糖醛酸 果胶甲酯 活性 (3)脱水(沉淀) 解析:果胶是植物细胞壁的主要成分,其化学本质是多糖,它的作用是将植物细胞粘合在一起。果胶由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。在果胶酶的作用下,果胶被分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯。除了酶量及浓度外,果汁的出汁率、澄清度还与酶的活性高低呈正相关。果胶不溶于乙醇,可用乙醇对果胶粗提物进行沉淀处理而获得干制品。,