高考生物一轮复习 第11单元 生物技术实践 第39讲 酶的应用和蛋白质的提取和分离名师公开课省级获奖课件(选

3．(选修 1 P47 资料卡片)衣物的洗涤，不仅要考虑洗涤效果，还要考虑 衣物的承受能力、洗涤成本等因素。
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4．酵母细胞的固定化 (1)固定化酶的应用实例：高果糖浆的生产
①反应机理：葡萄糖葡萄―糖―异→构酶□01 果糖 。
②固定化酶的反应柱示意图
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2．探究影响果胶酶活性因素实验的分析 (1)实验原则：单一变量原则、对照性原则。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，酶的活性最高，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。
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提示
(3)想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶 活性的高低？
提示：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 此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和 pH 下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。
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(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 4 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组出汁量平均值。该实验温度设置的不足之处 有________________和________________。
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③生产过程
④固定化酶技术的特点：使生产成本大大降低，同时提高了果糖的产量 和质量。
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4．(选修 1 P49 资料卡片)高果糖浆是指果糖含量为 42%左右的糖浆。作 为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血 管病，对人类的健康更有益。
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题组一 果胶酶在果汁生产中的应用的实验分析 1．(2015·海南高考)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)某同学用三种来源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活性的平均 值并进行比较。这一实验的目的是__________________。
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(3)酶的活性及影响酶活性的因素 ①酶的活性：指酶催化一定化学反应的能力。
②表示方法：酶的活性可以用在一定条件下，酶所催化的
□06 某一化学反应的反应速度
来表示。
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③酶反应速度：酶反应速度用单位时间内、单位体积中□07
反应物的减少量或产物的增加量 来表示。
提示
2．(选修 1 P46 旁栏思考)查阅资料，看看普通洗衣粉中包含哪些化学成 分？
提示：普通洗衣粉中通常包含有：表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白 剂等成分，有的洗衣粉中还含有增白剂、香精和色素，以及填充剂等。
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提示
3．(选修 1 P48 课后习题)比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的异同？ 提示：
④影响酶活性的因素：温度、pH 和□08 酶的抑制剂 等条件都会影
响酶的活性。
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(4)影响果汁产量的物质和处理方法 ①影响果汁产量的物质：纤维素、果胶。 ②榨取果汁过程中存在的问题：出汁率低，耗时长，果汁混浊，黏度高， 易发生沉淀。 ③处理方法：酶解法。
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1．果胶酶在果汁生产中的作用 (1)果胶
①作用：□01 植物细胞壁 以及胞间层的主要组成成分之一；在果 汁加工中，会影响□02 出汁率 并使果汁浑浊。
②成分：是由□03 半乳糖醛酸 聚合而成的一种高分子化合物。
③特点：不溶于水。
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(2)果胶酶
①组成：果胶酶是指分解果胶的一类酶的总称，包括
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(2)固定化细胞技术
①概念：利用□07 物理或化学方法
技术。 ②方法
将酶或细胞固定在一定空间内的
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(3)制备固定化酵母细胞 ①酵母细胞的固定化方法
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提示
1．探究影响果胶酶活性的因素(温度或 pH)的实验 (1)实验原则：单一变量原则、对照原则。要严格控制变量，尽量减少无 关变量的影响。 (2)实验原理：果胶酶的活性受温度、pH 和酶抑制剂的影响，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 呈正相关。
(3)本实验的目的是检测不同量的同种果胶酶下的出汁量的差异，为保证 单一变量，A～E 组都应加入等量缓冲溶液。
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解析
2．我国水果生产发展迅速，但由于收获的季节性强，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，可以将水果加工制作成果 汁、果酒、果醋等。在果汁生产中要用到果胶酶，某生物研究小组为了探究 温度对果胶酶活性的影响，进行了如图所示实验。
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(3)某同学取 5 组试管(A～E)分别加入等量的同种果泥，在 A、B、C、D 4 个实验组的试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 5 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 A～D 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 0 而其他条件均与实验组相同时的出汁量，E 组设计 ________( 填 “ 能 ” 或 “ 不 能 ”) 达 到 目 的 ， 其 原 因 是 ________________________。
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。
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提示
(2)在探究温度或 pH 对酶活性的影响时，是否需要设置对照？如果需要， 又应该如何设置？为什么？
提示：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 就可以作为对照，这种对照称为相互对照。
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c．配制海藻酸钠溶液的注意事项：海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热， 避免海藻酸钠发生焦糊；将溶化后的海藻酸钠溶液先冷却至室温，再与酵母 细胞混合，避免高温的海藻酸钠溶液杀死酵母细胞；固定化酵母细胞时，应 将海藻酸钠溶液和酵母细胞的混合液用注射器以恒定的速度缓慢滴加到 CaCl2 溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。CaCl2 溶液的作用是使 海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。
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3．加酶洗衣粉在洗涤中的作用 (1)加酶洗衣粉和酶制剂
加酶洗衣粉是指含有□01 酶制剂 的洗衣粉，常用的酶制剂有四类：
□02 蛋白酶 、脂肪酶、□03 淀粉酶 和纤维素酶。
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(2)加酶洗衣粉的去污机理
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2．(选修 1 P46 资料卡片)普通洗衣粉中含有磷。含磷污水的排放可能导 致微生物和藻类的大量繁殖，造成水体的污染。加酶洗衣粉可以降低表面活 性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷无磷的方向发展，减少对环境的 污染。
□04 多聚半乳糖醛酸酶
、果胶分解酶和果胶酯酶等。
②作用：果胶酶能够瓦解□05 植物细胞的细胞壁及胞间层 ，把果胶
分解成可溶性的半乳糖醛酸，从而使果汁变得澄清，并提高水果的出汁率。
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1．(选修 1 P43 资料卡片)植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶。 由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂之一，被广泛 地应用于果汁加工业。
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提示
(4)当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应该 保持不变？
提示：温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和 混合物的 pH 等所有其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对 果胶酶的活性产生影响。
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答案 (1)比较不同来源果胶酶的活性 (2)温度范围设置不合理 温度梯度设置不合理 (3)不能 未加入缓冲液
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答案
解析 (1)利用不同来源的果胶酶处理果泥，检测各组出汁量，据此可以 比较不同来源的果胶酶的活性大小。
(2)探究果胶酶的最适温度时，一般在 20～70 ℃范围内，每隔 5 ℃进行 梯度设计。显然题中温度设置过低，温度梯度设置不合理。
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(3)实验流程
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2．探究果胶酶的最适用量 (1)实验流程
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(2)实验结果分析 如果随着酶浓度的增加，过滤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。
d．凝胶珠的颜色和形状：如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海 藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形 或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要重新尝试。
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1．(选修 1 P44 旁栏思考)(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温处理？
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(3)变量分析
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5．使用加酶洗衣粉要注意的问题 (1)对于丝绸等主要成分为蛋白质的面料，若使用含有碱性蛋白酶的洗衣 粉，衣物会受到损伤，因此蛋白质类丝织物不能用含蛋白酶的洗衣粉来洗涤。 (2)使用加酶洗衣粉要注意洗涤用水的温度。碱性蛋白酶在 35～50 ℃的 范围内活性最高，在低温或 60 ℃以上时就会失效。 (3)衣服的洗涤，不仅要考虑洗涤效果，还要考虑衣物的承受能力、洗涤 成本等因素。
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(3)实验流程
(4)分析：该实验的自变量是□02 温度或 pH ，因变量是□03 □ 酶的活性 ，检测因变量是通过 04 测定果汁的体积或比较澄清度来实现的 。
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(5)无关变量 ①探究最适温度时，pH 为不变量，最好是最适 pH；探究最适 pH 时， 温度为不变量，最好是最适温度。 ②探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH 等适宜条件下测 出来的，如果无关变量改变，最适用量也会发生变化。
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(4)人体皮肤细胞有蛋白质，使用加酶洗衣粉后如不彻底清洗双手，就会 使手的皮肤受到腐蚀，而使人患过敏性皮炎、湿疹等。
(5)酶制剂中的蛋白酶、淀粉酶等并非是单一酶，而是复合酶，如蛋白酶 制剂实际包括蛋白酶和某些肽酶，可将蛋白质水解成小分子肽和氨基酸。
(6)酶作为一种生物催化剂，有一定的寿命，不能放置太久。
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3．三个实验的变量分析
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4．加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法 (1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：可在洗涤后比较污物残留状况，如 已消失、颜色变浅、面积缩小等。 (2)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 和单一变量原则，如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果 有何不同时，以洗衣粉的种类为自变量，其他条件完全一致；同时，普通洗 衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照。
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5．(选修 1 P50 资料卡片)在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化就 是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
②实验注意事项 a．酵母细胞的活化：酵母细胞需要的活化时间一般为 1 h，因此需要提 前做好准备。此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积 足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器。 b．海藻酸钠溶液的浓度：海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠； 如果其浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，两种情况都会 影响实验效果。