高三生物三轮考前冲刺15 酶的应用、蛋白质的提取核分离、植物有效成分的提取(课件共25张PPT)

(共25张PPT)
(十五)酶的应用、蛋白质提取和分离、植物有效成分的提取
高三生物三轮考前冲刺
专题4　酶的研究与应用
1. 是分解果胶的一类酶的总称,包括 、　
和 。
2. 可以瓦解植物的 及 ,使 的果汁里的 分解成 ,而使果汁变得 。因此,可以用 和 来判断果胶酶的活性。
3.设置 实验可以探究它们对酶活性的影响。
果胶酶　　
多聚半乳糖醛酸酶　　
果胶酯酶　
果胶酶　
果胶分解酶　
细胞壁　
胞间层　
浑浊　　
果胶　　
可溶性的半乳糖醛酸　　　
　澄清　　　
出汁率　　　
澄清度　　　　
温度梯度、pH梯度　　　
4.果胶酶活性的实验观测方法:一是反应相同时间后,反应液过滤相同时间,用量筒测量 , ;二是反应相同时间后,通过 。
5. 的酶制剂有四类: (最广泛)、淀粉酶和纤维素酶。
6. 能将 转化成 。该酶固定化后的优点: 。
7.固定化技术包括:(1) →用多孔性载体(海藻酸钠)固定　
;(2) →用于固定酶。
出汁率　
果汁量越多,酶活性越高　
比较果汁的澄清度来比较酶活性的高低　　
碱性蛋白酶和脂肪酶　
加酶洗衣粉　
　葡萄糖异构酶　
　葡萄糖　
　果糖　
能与反应物接触,也能与产物分离,还可以被反复利用,降低成本　　
包埋法　　
细胞　　
化学结合法与物理吸附法　
8.固定化酵母细胞的方法:包埋剂 与 混合均匀后,用注射器滴加到凝固剂 溶液中形成 。
9.制备凝胶珠时,(1)海藻酸钠浓度过低,
;(2)CaCl2浓度过低,制得的凝胶珠过软,呈椭形;(3)CaCl2浓度过高,制得的凝胶珠过硬, 。
海藻酸钠　
酵母菌细胞　
凝胶珠　
　CaCl2　
　　 酵母菌细胞会暴露在表面,固定效果差 　
不利于溶液(底物)进入凝胶内部发酵　
专题5　蛋白质技术
血红蛋白的提取和分离
1.血红蛋白的提取和分离一般分为四步:样品处理→ →
　 　→纯度鉴定。
2.第一步 的注意事项
(1)洗涤红细胞(用 洗涤的目
的是 )→①柠檬酸钠的作用
是防止 ;②低速短时离心的作
用是 ;
粗分离　
　样品处理　
　生理盐水　
去除杂蛋白　
血液凝固　
防止白细胞和淋巴细胞沉淀　
纯化
③缓慢搅拌的目的是 ;④洗涤干净的标志是　
。
(2)释放血红蛋白→①蒸馏水的作用是 ;②加入甲苯的作用是 ;③置于磁力搅拌器上充分搅拌10 min的目的是 。
(3) 血红蛋白溶液→①2000 r/min离心10 min,从上到下第三层红色透明液为血红蛋白溶液;②滤纸过滤除去脂溶性沉淀层;③分液漏斗内静置,分出下层红色透明液。
防止红细胞破裂　
离心后上清液中没有黄色　
溶解红细胞的细胞膜　
加速红细胞的破裂　
使红细胞大量吸水破裂　
　分离　
3.第二步 的注意事项
(1)透析膜是 ,蛋白质是大分子,它不能透过透析膜,而小分子物质可以自由通过透析膜与周围的缓冲溶液进行溶质交换,进入透析液中。
(2)1 mL血红蛋白溶液装入透析袋中,再置于 中透析12 h。
(3)磷酸缓冲液的作用: 。
4.第三步 的注意事项
(1)纯化方法: ,又称为 。
　粗分离　
半透膜　
磷酸缓冲液　
调节pH,避免pH变化引起蛋白质结构改变　
凝胶色谱法　　
分配色谱法　　
纯化　
(2)原理:
。
(3)纯化的步骤:①凝胶色谱柱的制作;②凝胶色谱柱的填装;③样品的加入和洗脱。
注意:色谱柱装填时 ,因为
;色谱柱制作成功的标志是 。
5.第四步 的注意事项
纯度鉴定方法: 。
　 根据被分离物质的蛋白质相对分子质量的大小,利用微小的多孔球体凝胶分子来进行分离。分子量较小的蛋白质进入凝胶内部,路程长、移动速度慢;分子量较大的蛋白质在凝胶外移动,路程短、移动速度快　
色谱柱中不能有气泡　
气泡会扰乱蛋白质
的洗脱次序　
红色区带均匀一致地向下移动　
纯度鉴定　
　SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法　
专题6　植物有效成分的提取
1.玫瑰精油(易挥发)—— ;橘皮精油—— ;胡萝卜素(橘黄色,不溶于水,易溶于石油醚)—— 。
2.采用哪种方法提取,取决于提取物的属性。如有效成分易挥发,化学性质稳定,不易水解,则选用蒸馏法。
3.水蒸气蒸馏法的原理:利用 将挥发性较强的植物芳香油携带出来,形成 ,冷却后,混合物又重新分出 和 。
4.蒸馏的 会影响提取物的品质,若蒸馏 ,则产品 。
水蒸气蒸馏法　
压榨法
萃取法　
　水蒸气　
油水混合物　
　油层　
　水层　
温度和时间　
温度高、时间短
　品质差　
5.　柑橘和柠檬在水中蒸馏会导致原料焦糊　和　效成分水解　等问题。
6.水蒸气蒸馏得到的油水混合物中加　NaCl有利于油水分层 ;加　无水NaS　 吸水。
7.压榨橘皮时先用　石灰水浸泡(分解果胶,防止橘皮滑脱)可　 提高出；；NaHCO3和Na2SO4可使橘皮油易于与水分离。
8.β-胡萝卜素可氧化成维生素A,缺乏维生素A可引起疾病,如　夜盲症、干皮症和幼儿生长发育不良　。
9.β-胡萝卜素的提取方法:一是从植物中提取,二是从　岩藻　中获得,三是微生物发酵生产。
柑橘和柠檬
　原料焦糊
有效成分水解
NaCl有利于油水分层
无水
Na2SO4　　
石灰水浸泡
提高出油率
夜盲症、干皮症和幼儿生长发育不良
岩藻
10.萃取剂的特点:　较高沸点;充分溶解胡萝卜素;不与水混溶　(所以不能
用酒精作为萃取剂)。
11.萃取时,　原料颗粒小,萃取时间长,萃取温度高 ,则萃取效果相对较好。
12.萃取的效率主要取决于　萃取剂的性质和使用量　。
13.萃取时应　水浴加热 是为了防止有机溶剂燃烧、爆炸;　回流冷凝装置　可以防止有机溶剂挥发。
14.胡萝卜素的鉴定方法:　纸层析法　。
15.萃取胡萝卜素的步骤:胡萝卜→　粉碎 →　干燥　 →　萃取　 →
　过滤　 →　浓缩　 →胡萝卜素。
较高沸点;充分溶解胡萝卜素;不与水混溶
原料颗粒小,萃取时间长,萃取温度高
萃取剂的性质和使用量
水浴加热
回流冷凝装置
纸层析法
粉碎
干燥
萃取
过滤
浓缩
　这部分的题型多为实验题。实验题的答题模板:一审“实验目的”,找出自变量和因变量。二析“实验原理”。三辨“材料用具”,依据所给材料,消去已用材料,分析选用未用材料。四套“实验步骤”,①材料分组(对照原则);②材料处理(单一变量原则);③观察记录。五述“实验结果、结论”,依据原理写出实验结果,实验结论照抄实验目的。
加酶洗衣粉A 加酶洗衣粉B 加酶洗衣粉C 无酶洗衣粉(对照)
血渍 +++ + +++ +
油渍 + +++ +++ +
　【例】　(2021·全国甲卷)加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。某同学通过实验比较了几种洗衣粉的去渍效果(“+”越多表示去渍效果越好),实验结果见下表。
根据实验结果回答下列问题:
(1)加酶洗衣粉A中添加的酶是　　　　　;加酶洗衣粉B中添加的酶是　　　　　;加酶洗衣粉C中添加的酶是　 　　　　　。
蛋白酶
答案
脂肪酶
蛋白酶和脂肪酶
(2)表中不宜用于洗涤蚕丝织物的洗衣粉有　　 ,
原因是　 。
(3)相对于无酶洗衣粉,加酶洗衣粉去渍效果好的原因是
。
(4)关于酶的应用,除上面提到的加酶洗衣粉外,固定化酶也在生产实践中得到应用,如固定化葡萄糖异构酶已经用于高果糖浆生产。固定化酶技术是指
　 。固定化酶在生
产实践中应用的优点是
(答出1点即可)。
加酶洗衣粉A和加酶洗衣粉C
蚕丝织物的主要成分是蛋白质,会被蛋白酶催化水解
酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物,小分子有机物易溶于水,从而将污渍与洗涤物分开
利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术
固定在载体上的酶可以被反复利用,可降低生
产成本(或产物容易分离,可提高产品的产量和质量,或固定化酶稳定性
好,可持续发挥作用)
解析
答案
解题思路 本题考查加酶洗衣粉、酶的固定化相关知识点,难度较小,解答本题的关键是明确加酶洗衣粉与普通洗衣粉去污原理的异同,以及固定化酶技术的应用实例和优点。(1)从表格中信息可知,加酶洗衣粉A对血渍的洗涤效果比对照组的无酶洗衣粉好,而血渍含有大分子蛋白质,因此,加酶洗衣粉A中添加的酶是蛋白酶;同理,加酶洗衣粉B中添加的酶是脂肪酶;加酶洗衣粉C对血渍和油渍的洗涤效果比无酶洗衣粉好,油渍中有脂肪,因此,加酶洗衣粉C中添加的酶是蛋白酶和脂肪酶。(2)蚕丝织物中有蛋白质,因此,表中不宜用于洗涤蚕丝织物的洗衣粉有加酶洗衣粉A、加酶洗衣粉C,原因是蚕丝织物的主要成分是蛋白质,会被蛋白酶催化水解。
解题思路 (3)据分析可知,相对于无酶洗衣粉,加酶洗衣粉去渍效果好的原因是酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物,小分子有机物易溶于水,从而将污渍与洗涤物分开。(4)固定化酶技术是指利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术,酶既能与反应物接触,又能与产物分离,所以固定在载体上的酶还可以被反复利用。固定化酶在生产实践中应用的优点是降低生产成本(或产物容易分离,可提高产品的产量和质量,或固定化酶稳定性好,可持续发挥作用)。
1.甘薯俗称“红薯”,它含有丰富的糖、蛋白质和膳食纤维。民间常用甘薯酿酒,从而提高其经济价值。请回答下列问题:
(1)为提高甘薯的利用率,在工业化生产时,可加入果胶酶和淀粉酶,其中果胶酶可将果胶分解为　　　　　 　。
(2)利用酵母菌发酵甘薯汁,常需要将温度控制在　 　　　。
(3)为了提高酵母菌的利用率,研究人员对酵母菌进行了固定化,过程如下:
酵母细胞活化→　　　　　　　　 →配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。

答案
半乳糖醛酸
18~25 ℃
配制CaCl2溶液
自我检测
海藻酸钠溶化时,最好采用　　　　　　　　的方法。上述固定酵母细胞的方法称为　　　　法。活化是指
。
(4)普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱,现通过基因工程方法得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌种。以淀粉为原料,用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵一段时间后,接种　 　　　菌的发酵罐需要先排气,其原因是
　 。
小火间断加热
包埋
让处于休眠状态的微生物重新恢复
正常的生活状态
答案
解析
工程酵母
工程酵母菌利用淀粉的能力更强,产生CO2的
速率更快
自我检测
解析 (1)果胶酶可将果胶分解为半乳糖醛酸。(2)酵母菌生长的适宜温度在18~25 ℃。(3)固定化酵母菌的流程:酵母细胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。海藻酸钠溶化时,最好采用小火间断加热的方法,避免海藻酸钠焦糊。上述固定酵母细胞的方法称为包埋法。活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。(4)接种工程酵母菌的发酵罐需要先排气,因为工程酵母菌利用淀粉的能力更强,产生CO2的速率更快。
自我检测
2.姜黄素是传统的药食两用植物,姜黄素类化合物具有抗肿瘤活性,临床应用十分广泛。β-胡萝卜素是一种色泽鲜艳、对人体有益的天然色素类食
品添加剂。请回答下列有关姜黄素和胡萝卜素提取的问题:
(1)姜黄素微溶于水,可溶于乙醇、丙酮和氯仿等。从新鲜黄姜中提取姜黄素时常用的方法是　　　法,其原理是植物芳香油易溶于　 　　　。提取时要注意溶剂的性质和　　　 　,以提高萃取效率。
(2)提取姜黄素的过程中应该避免直接用明火加热,而要采用　　　　 ,这是因为　 　。
萃取
答案
有机溶剂
使用量
水浴加热
有机溶剂都是易燃物,直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸
自我检测
(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时常用萃取法。以下为提取胡萝卜素的实验流程:胡萝卜→粉碎→A→萃取→B→浓缩→胡萝卜素。其中,B过程叫　　　　,其作用是 。
(4)下图的胡萝卜素的结果示意图中,A、B、C、D四点中,属于提取样品的样点是　　　　。
答案
B和C
过滤
除去萃取液中的不溶物
解析
自我检测
解析 (1)据题意可知,姜黄素微溶于水,可溶于乙醇、丙酮和氯仿等,故从新鲜黄姜中提取姜黄素时常用的方法是萃取法。萃取法的原理是植物芳香油易溶于有机溶剂,如酒精等。萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量,故提取时要注意溶剂的性质和使用量,以提高萃取效率。(2)用萃取法提取姜黄素的过程中,由于有机溶剂都是易燃物,直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸,故萃取时应该避免直接用明火加热,而要采用水浴加热。(3)用萃取法提取胡萝卜素的实验流程:胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。故B过程叫过滤,其作用是除去萃取液中的不溶物。(4)题图是胡萝卜素的纸层析结果示意图,A、B、C、D四点中,属于提取样品的样点是B和C。
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3.鸭梨醋饮属于绿色健康饮品,既保存了鸭梨中的多种氨基酸、维生素、矿物质、有机酸等营养成分,又兼具果醋醒酒护肝、助消化、降低血脂、软化血管等养生保健功能,深受广大消费者青睐。下图为鸭梨醋饮的制作流程,请据图回答问题:
(1)若得到的鸭梨汁非常浑浊,解决的方法是　 　　　。
用果胶酶处理
答案
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(2)过程②所用的微生物是　 　　　,为了提高该微生物的利用率,最好用　　　　法对其进行固定,而固定化酶一般采用　　　　　　　　　　
法,理由是 。
(3)研究人员发现过程②的发酵液中存在一种活性蛋白,该活性蛋白可提高果醋的产量,分离该活性蛋白可用电泳法。电泳是指　
。电泳法的原理是
根据蛋白质的　 　　　、分子本身的大小及形状不同,在
电场中的　　　　　　不同而实现分离。除电泳法外,请再写出一种
分离该活性蛋白的方法:　 　　　。
答案
物理吸附
法和化学结合
包埋
醋酸菌(醋酸杆菌)
酶分子较小,容易从包埋材料中漏出
解析
带电颗粒在电场作用下,向着与其电性相反的电极移动的现象
电荷性质的差异
迁移速度
凝胶色谱法
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解析 (1)植物细胞的细胞壁成分是纤维素和果胶,所以应用果胶酶处理,以提高鸭梨的出汁率并使鸭梨汁变得澄清。(2)过程②表示果醋的制作,果醋制作利用了醋酸菌的有氧呼吸;由于细胞相对于酶来说更大,难以被吸附或结合,因此固定化细胞多采用包埋法;而酶分子较小,容易从包埋材料中漏出,固定化酶一般采用物理吸附法或化学结合法。(3)研究人员发现过程②的发酵液中存在一种活性蛋白,该活性蛋白可提高果醋的产量,分离该活性蛋白可用电泳法。电泳是指带电颗粒在电场作用下,向着与其电性相反的电极移动的现象。电泳法的原理是根据蛋白质的电荷性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同,使带电分子产生不同的迁移速度,从而实现样品中各种分子的分离。除电泳法外,凝胶色谱法也可以用来分离蛋白质。
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