高考生物一轮总复习 生物技术实践 专题3 酶的研究与应用名师课件 选修1

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_____________________________________________。
[解析](1)根据题意可知，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，据此计算 各组果胶酶的活性的平均值并进行比较，说明该实验的自变量 是果胶酶的来源，因变量是果胶酶的活性，所以该实验的目的 是探究不同来源果胶酶的活性。(2)根据实验设计可知，该实验 是探究果胶酶的最适温度，所以自变量是温度，因变量是果胶 酶的活性，用出汁量进行衡量，出汁量越多则果胶酶活性越高。 该实验方案中，温度应该在常温范围内设置系列温度梯度且梯 度差值相等，例如 4 组的温度可分别设置为 15 ℃、20 ℃、
哪一种方法更科学？________，请说明理由：___________ _____________________________________________________。
(5)实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使______ ____________________，以减少实验误差。
(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
课题一：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
① ②
项目
向烧杯中加入苹果泥 ____________________
25℃、30 ℃；另外探究温度对酶活性的影响时，应保证酶促反 应只能在设定的温度下进行，同一实验组的反应温度只能是一 个，所以实验操作应该是将各组盛有果胶酶的试管与盛有果泥的 试管分别在设定温度下处理一定时间后再将两支试管混合，才能 保证实验在设定的温度下进行。(3)根据题意，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，则实验的 自变量是果胶酶的量，因变量是出汁量。对照实验的设计应遵 循单一变量原则和对照原则，根据实验设置，E 组应加入缓冲 液而不是蒸馏水，才符合实验设计应遵循单一变量原则。
专题3 酶的研究与应用
考纲内容
实验： (1) 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 (3) 制备和应用固相 化酶
[考纲导读]
能力要求
实验与探究能力 实验与探究能力 实验与探究能力
命题分析
1.近几年新课标卷以 综合题形式考查了影 响微生物代谢中酶的 活性的影响因素等。
(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__________________。
2.在果汁生产中需要用到果胶酶，某课题研究小组为了探 究果胶酶的某些特性，进行了如下实验：
(1)请将上图所示的操作进行排序：___________。 (2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结 果如下图中曲线甲所示：
①图中自变量是温度，除此之外还可用________表示。
A.酶的浓度 C.水的加入量
二、加酶洗衣粉
1.常用酶制剂：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，其 中应用最广泛、效果最明显的是碱性__蛋__白__酶__和碱性脂肪酶。
2.去污机制： (1)碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子___蛋__白__质_水 解成可溶性的__氨__基__酸__或小分子肽，使污迹容易从衣物上脱落。 (2)脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能将大分子的____脂__肪__、 淀粉和__纤__维__素__水解为小分子物质。 3.酶制剂的特点：能够耐酸、耐碱、耐受表面活性剂和较 高___温__度___，并且通过特殊的化学物质将酶层层包裹，与洗衣 粉的其他成分隔离。
答案：(2)注入果胶酶溶液 2 mL (3)相同时间内滤出的果汁体积和果汁的澄清度 预测实验结果及结论：相同时间内 1 号烧杯滤出的果汁体 积比 2 号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高 (4)方法二 方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开 始便达到实验预设的 pH(或方法一的操作会在达到预设 pH 之前 就发生了酶的催化作用) (5)果胶酶与底物(果胶)充分接触
④实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙， 苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是____ _____________________________________________________。
引起曲线乙下移的原因可能是________________________
______________________________________________________ __________________________________(至少答出两条)。
3.利用包埋法固定化酵母细胞 (1)包埋法：将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性 载体中。 (2)常用的载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和 聚丙烯酰胺等。 (3)载体的特点：___不__溶__于__水___。
[判断正误] 1.加酶洗衣粉中常加入的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉 酶和纤维素酶。( ) 2.使用加酶洗衣粉时，应注意水温、水质等问题。( ) 3.固定化酶具有既能与反应物接触，又能与产物分离，还 可以反复利用的优点。( ) 答案：1.√ 2.√ 3.√
(3)下表是某实验小组的详细实验结果：
温度/ ℃ 10 20 30 40 50 60 70 80 果汁量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10
根据上述结果，说明当温度为________时果汁量最多，能 不能确定该温度就是果胶酶的最适温度？________。如果不能， 请设计出进一步研究果胶酶的最适温度的实验方案：_________
(1)实验中所用的果胶酶尽量使用纯酶制剂或不含抑制物 的粗酶制剂，以免影响对酶用量的估算。
(2)确定最适用量的方法：若随着酶浓度的增加，过滤到的 果汁的体积也增加，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 明酶的用量已经饱和，这个值就是酶的最适用量。
2.命题趋势：与酶的 特性、种类、功能、 酶的探究实验等知识 相结合，综合命题。
一、果胶酶
1.定义：果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类 酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、_果__胶__分__解__酶_和果胶酯酶等。
2.来源：植物、___霉__菌___、酵母菌和细菌均能产生果胶酶。 3.应用：果胶酶能够分解果胶成为可溶性的___半__乳__糖__醛__酸_， 瓦解植物的____细__胞__壁____及胞间层，使榨取果汁变得更容易且 使果汁变得___澄__清___。
课题二：探索果胶酶催化果胶水解适宜的 pH。 (4)本课题实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥， 试管中分别注入果胶酶溶液，编号，编组”之后有下面两种操 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：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的 pH 分别 调至 4、5、6、…、10，再把 pH 相同的果胶酶溶液和苹果泥相 混合。
2.实验设计 (1)探究果胶酶的最适温度时，设计多个温度梯度，其他条 件应保持一致(如 pH 应保持一致，且最好是最适 pH)，通过比 较出汁率或者澄清度，确定最适合的温度。
(2)同理，探究果胶酶的最适 pH 时，设计多个 pH 梯度，其 他条件保持一致。
(3)探究果胶酶的最适用量时，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 体积即可；其他条件(如温度和 pH)应保持一致且是最适合的条 件。
B.苹果泥的量 D.pH
②图中的纵坐标还可用______________来表示。 ③实验步骤中，在果胶酶和苹果泥混合前，将二者分装在
不同试管中并进行恒温处理的目的是______________________
_____________________________________________________。
[高考探究]
考向 探究果胶酶活性的影响及其适用量
[典例 1](2015 年海南卷)生产果汁时，果胶酶处理果泥可 提高果汁的出汁率。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_______________________________________。
烧杯
1
2
20 mL 20 mL
2 mL
/
③
注入蒸馏水
/ ______
④
在恒温水浴中保温，并 用玻璃棒不断搅拌
10 min 10 min
(3)取出两个烧杯，同时进行过滤。观察(或比较)_________ _______________________并记录结果。
预测实验结果及结论：_______________________________ ____________________________________________________ ， 说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。
考点一 探究果胶酶活性的影响及其最适用量
[考点梳理]
1.实验原理 (1)酶活力的测定：酶的活力通常以单位时间内底物的消耗 量或单位时间内产物的生成量来表示。 (2)果胶酶的活性受温度、pH 和酶抑制剂等的影响；在最适 条件下，果胶酶的活性最高；果汁的出汁率、澄清度与果胶酶 的活性大小成正比。果胶酶的用量建立在最适温度和 pH 的基 础之上，此时研究的变量是果胶酶的用量，其他因素都应保持 不变。 (3)果胶在果胶酶的催化下形成半乳糖醛酸。
三、制备和应用固定化酶 1.固定化酶技术的产生 (1)酶通常对___强__酸___、强碱、_____高__温___和有机溶剂等条 件非常敏感，容易____失__活____。 (2)由于酶促反应一般是在_____溶__液___中进行，酶与底物和 产物混合在一起，很难回收利用，提高了____生__产__成__本__。
2.固定化酶与固定化细胞技术 (1)固定化酶与固定化细胞技术：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，包括包埋法、化学结合法和 物理吸附法。 (2)一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定 化，而细胞多采用__包__埋__法__固定化。 (3)固定化酶的优点：酶既能与反应物接触，又能与产物分 离，还可以___反__复___利用，降低了生产成本。
______________________________________________________ __________________。
[答案](1)探究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 E 组加入蒸馏水而不是缓冲液违背了单一变量原 则
[考向预测] 1.果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶 能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层。在果汁生产中使 用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你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、苹果、质量分数为 2%的果胶酶溶液、蒸馏 水等。