《新课标》高三生物酶的研究与应用专题复习
《新课标》高三生物酶的研究与应用专题复习 课时安排:1课时 课题目标: 1. 简述果胶酶的作用;检测果胶酶的活性; 2. 探究温度和pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量;搜集有关果胶酶应用的 资料。 3. 探讨温度对加酶洗衣粉洗涤的影响;探讨不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同 污物洗涤效果的区别 4. 说出加酶洗衣粉的洗涤原理、固定化酶和固定化细胞的作用和原理;。 5. 尝试制备固定化酵母细胞,并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。 课题重点: 1. 温度和pH对果胶酶活性的影响。 2. 制备固定化酵母细胞。 3. 区别不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物的洗涤效果。 课题难点: 1. 果胶酶的最适用量。 2. 制备固定化酵母细胞。 3. 实验过程中各种变量的控制。 考点点拨: 一、相关知识 (-)基本概念 果胶酶、半乳糖醛酸、多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果 胶酯酶;加酶洗衣粉、血渍、奶渍;固定化酶、固定化细胞、酵母细 胞的活化。 (二)知识网络 果胶酶在果汁生,基础知识f果胶酶的作用:能够分解果胶,瓦解植物的细胞壁及 产中的作用 寸加酶洗衣 竹洗涤效果 酵母细胞的 探究温度和PH制渣地翻果汁便得更容易,而 基础知识:加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉,目前常用的酶制 陶袖娜擀腆脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶 H藕:化能将大分子的物质水解为可溶性 :酸钠殆婷的去污能力 盒细胞固定在一 考虑实踪窿借睇留傅闽*的技术, 实验设计用啊倒夸粉的洗涤敬果上 辫4士 △壮知伽工田 固定化 (三)疑难解析 1. 酶 (1)概念 酶是生物体内细胞产生的具有催化能力有机物。 酶是生物催化剂,脱离生物机体后仍具有活性。 人体是一个复杂的“化工厂”,在这个“化工厂”里同时进行着许多互相协同配合的化 学反应。这些反应不能在高温、高压、剧毒、强腐蚀的条件下进行,只能在体温条件下温和 地进行。这些反应还要求有较高的速率,而且需要随着环境和身体情况的变化而随时自动地 进行精密地调节。如此苛刻的条件是怎样实现的呢?这要靠一类特殊的有机物一酶。 (2)酶的催化作用具有以下特点: 酶是具有生物活性的一类有机物,对于许多有机化学反应和生物体内进行的复杂的反应 具有很强的催化作用。 ① 条件温和、不需加热。在接近体温和接近中性的条件下,酶就可以起作用。在30°C〜 50°C之间酶的活性最强,超过适宜的温度时,酶将逐渐丧失活性。 ② 具有高度的专一性。如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应;淀粉酶只对淀粉起催化作 用,如同一把钥匙开一把锁那样。 ③ 具有高效催化作用。酶催化的化学反应速率,比普通催化剂高10“倍〜10“倍。 (3)根据催化反应的类型,可以把酶分成六大类: ① 氧化还原酶 如细胞色素氧化酶、乳酸脱氢酶、氨基酸氧化酶。 ② 水解酶一如胃蛋白酶、淀粉酶、蔗糖酶、脂肪酶等。 ③ 转移酶一如转氨酶等。 ④ 裂解酶一如碳酸酎酶等。 ⑤ 异构酶一如磷酸葡萄糖异构酶等。 ⑥ 合成酶一如谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合成酶等。 (4)影响酶作用的因素 抑制剂、激活剂等。其变化规律有 影响酶促反应的因素常有底物浓度、pH值、温度、 以下特点: ① 底物浓度对酶促反应的影响: 在酶浓度不变的情况下,底物浓度较低时,反应 速度随底物浓度增加而加快,反应速度与底物浓度近 乎成正比;在底物浓度较高时,底物浓度增加,反应 速度也随之加快,但不显著;当底物浓度很大但达到 一定限度时,反应速度就达到一个最大值,说明酶的 催化能力完全发挥,此时即使再增加底物浓度,反应 速率也几乎不再改变,如图所示。 ② pH值对酶促反应影响: 温度 ③温度对酶促反应的影响: 每一种酶只能在一定限度的pH值范围内才表现 活性,超出这个范围酶就会失去活性,其特点如图三 所示。反应速率达到最大值时的pH值称为这种酶的最 适pH值。在最适pH值两侧的曲线基本是对称的,pH 值过高过低会使酶蛋白变性,酶也丧失了催化能力。 在一定温度范围内,酶促反应速率随温度的升高而加快;但当温度高到一定限度时,酶 促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而下降,最终,酶因高温变性失去活性,失去 了催化能力。在一定条件下,每一种酶在某一温度时活力最大,这个温度称为这种酶的最适 温度。如图四所示。另外,与高温不同的是,低温只抑制酶的活性,一旦温度适宜,酶的活 性尚可恢复。 ④ 激活剂和抑制剂的影响:有的化合物能增强酶的活性,这种化合物叫做酶的激活剂。 如胰腺分泌的胰蛋白酶,最初是以无活性状态的酶原存在,经过小肠粘膜分泌的肠激酶的激 活作用以后,才能转变成胰蛋白酶。有的化合物能抑制酶的活动,这种化合物叫做酶的抑制 剂。如氤化物可以抑制细胞色素氧化酶等。 2. 酶传感器 (1)传感器又叫变送器,是一种能将某一种北侧物理量变成便于传送和处理的另一种 物理量的器件或装置。酶传感器是一种生物传感器。特是指利用生化反应产生的或消耗的物 质的量,通过电化学转换成电信号,进而选择性的测出某种成分的器件。电化学装置转换成 电信号的方式有电化学法和电流法两种。 (2)酶传感器工作原理示意图 变换器 被检删物质固定化 酶膜 酶传感器主要由固定化酶膜和变换器组成:固定化酶膜可以选择性地“识别”被检测的物 质,并且催化被“识别”出的物质发生化学反应;变换器则把这一催化反应中底物或产物的变 量转换成电信号,进而通过仪表显示出来。用血糖快速测试仪化验血糖,具有灵敏度高和速 度快等优点。 酶传感器还可以用于水质监测。例如,酚是一类对人体有害的化合物,经常通过炼油和 炼焦等工厂的废水排放到河流和湖泊中。根据测定水中酚含量的需要,科学家利用固定化多 酚氧化酶研制成多酚氧化酶传感器,这种酶传感器可惭快速测定出水中质量分数仅有2X 10-7的酚。 三考点例析 例1 (2001,广东,3分)研究认为,用固定化酶技术处理污染物足很有前途的。如将 从大肠杆菌得到磷酸二酯酶固定到尼龙膜上制成制剂,可用于降解残留在土壤中的有机磷农 药,与微生物降解相比,其作用不需要适宜的() A. 温度B. pHC.水分D,营养 解析:固定化酶技术是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术,利用了酶的 高效性和专一性。酶与微生物比较来说,它的活性发挥不需要营养。 答案:D 例2 (2005全国I -4).将小麦种子分别置于20°C 和30笆培养箱中培养4天,依次取等量的萌发种子分 甲乙 丙 ,提取液I 提取液】【7 •淀粉液7 蒸饲水 淀粉液 别制成提取液I和提取液II。取3支试管甲、乙、丙,I 分别加入等量的淀粉液,然后按下图加入等量的提取液和蒸僵水,45°C水浴保温5分钟,立 即在3支试管中加入等量斐林试剂并煮沸2分钟,摇匀观察试管中的颜色。结果是 A. 甲呈蓝色,乙呈砖红色,丙呈无色 B. 甲呈无色,乙呈砖红色,丙呈蓝色 C. 甲、乙皆呈蓝色,丙呈砖红色 D. 甲呈浅砖红色,乙呈砖红色,丙呈蓝色 解析:20笆和30笆培养条件下相比较,30