Giải bài tập Chuyên đề Sinh học 10 Bài 7: Ứng dụng của enzyme
Mở đầu trang 43 Chuyên đề Sinh học 10: Enzyme không chỉ có vai trò quan trọng đối với các hoạt động sống trong cơ thể sinh vật mà còn có vai trò rất lớn trong đời sống. Hiện nay, enzyme được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống, đó là những lĩnh vực nào? Kể tên một số sản phẩm được tạo ra từ ứng dụng enzyme.
Lời giải:
• Một số lĩnh vực trong đời sống sử dụng enzyme như:
– Công nghiệp thực phẩm: Ứng dụng các enzyme để chế biến thực phẩm, đồ uống.
– Y – dược: Enzyme dùng để chẩn đoán bệnh, chữa bệnh.
– Trong kĩ thuật di truyền: Sử dụng enzyme trong kĩ thuật PCR, kĩ thuật chuyển gene,…
• Một số sản phẩm được tạo ra từ ứng dụng enzyme: nước mắm, rượu vang, nước hoa quả, phô mai, bánh mì,…
I. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA ENZYME
Dừng lại và suy ngẫm 1 trang 47 Chuyên đề Sinh học 10: Khái quát vai trò của enzyme trong công nghệ chế biến thực phẩm. Lấy một số ví dụ minh họa.
Lời giải:
• Vai trò của enzyme trong công nghệ chế biến thực phẩm: Trong công nghiệp thực phẩm, các chế phẩm enzyme được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau giúp tăng giá trị thực phẩm và năng suất sản xuất. Các enzyme được dùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm như protease, cellulase, amylase, pectinase.
• Một số ví dụ minh họa:
– Enzyme thuộc nhóm protease được dùng trong chế biến thịt, cá trong ngành công nghiệp chế biến đồ hộp. Enzyme protease còn biến đổi các chất thải của ngành công nghiệp thực phẩm thành thức ăn dễ tiêu hóa cho vật nuôi. Ngoài ra, enzyme này cùng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nước mắm, rượu vang, mứt, nước hoa quả,…
– Enzyme cellulase được dùng để tăng chất lượng thực phẩm, nâng cao vị, làm mềm thực phẩm có nguồn gốc thực vật. Enzyme này rất thích hợp trong chế biến thức ăn từ thực vật cho trẻ em, sản xuất bia,…
– Enzyme amylase được ứng dụng trong sản xuất bánh mì, bánh kẹo, rượu vang và bia,…
– Enzyme pectinase được ứng dụng trong sản xuất nước ép trái cây, sản xuất mứt,…
Dừng lại và suy ngẫm 2 trang 47 Chuyên đề Sinh học 10: Công nghệ enzyme được ứng dụng trong y dược như thế nào? Nêu một số ứng dụng của enzyme trong điều trị bệnh ở người.
Lời giải:
• Trong y dược, công nghệ enzyme được ứng dụng trong chữa bệnh và chẩn đoán bệnh.
• Một số ứng dụng của enzyme trong điều trị bệnh ở người:
– Sử dụng enzyme glucosidase để chẩn đoán nhanh bệnh tiểu đường, sử dụng enzyme urease để chẩn đoán nhanh bệnh gout,…
– Sử dụng enzyme amylase để chữa bệnh thiếu enzyme bẩm sinh; điều chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh,…
– Sử dụng enzyme bromelain để làm giảm đau nhanh sau khi phẫu thuật, giảm đau đối với các trường hợp viêm khớp, chống tụ máu làm giảm nguy cơ đột quỵ, tăng khả năng hấp thu các loại thuốc,…
– Sử dụng enzyme trypsin và chymotrypsin làm thuốc tiêu viêm, làm lành vết thương, làm dãn và tiêu biến niêm mạc bị hoại tử, chữa bệnh viêm tĩnh mạch huyết khối, viêm tụy,…
– Sử dụng enzyme penicillinase chữa dị ứng kháng sinh bằng cách thủy phân làm giảm nồng độ kháng sinh.
– Sử dụng enzyme nuclease chữa bệnh do virus gây nên bằng cách phân giải nucleic acid của virus.
Dừng lại và suy ngẫm 3 trang 47 Chuyên đề Sinh học 10: Nêu vai trò của enzyme trong một số công nghệ di truyền.
Lời giải:
Vai trò của enzyme trong một số công nghệ di truyền:
– Enzyme Taq polymerase được tách chiết và sử dụng trong quá trình nhân đôi DNA. Nhờ có enzyme Taq polymerase mà kĩ thuật PCR ra đời và được ứng dụng trong đời sống như phát hiện ra một số virus gây bệnh cho người và động vật,…
– Enzyme cắt giới hạn restrictase và enzyme nối ligase có vai trò quan trọng trong kĩ thuật tạo DNA tái tổ hợp: Enzyme cắt giới hạn restrictase có khả năng cắt phân tử DNA ở vị trí xác định thành các đoạn nhỏ, enzyme nối ligase được dùng để nối các đoạn DNA với nhau tạo ra DNA tái tổ hợp.
II. TRIỂN VỌNG CÔNG NGHỆ ENZYME TRONG TƯƠNG LAI
Dừng lại và suy ngẫm 1 trang 48 Chuyên đề Sinh học 10: Em hãy chỉ ra các triển vọng của công nghệ enzyme trong tương lai.
Lời giải:
– Triển vọng của công nghệ enzyme trong tương lai là tìm kiếm nguồn enzyme mới, sản xuất và sử dụng enzyme ở quy mô công nghiệp, hạ giá thành sản phẩm.
– Một số lĩnh vực ứng dụng công nghệ enzyme được kì vọng là:
+ Sử dụng enzyme trong phân tích, chẩn đoán và điều trị bệnh: Triển vọng tương lai là sản xuất và sử dụng rộng rãi nguồn enzyme không chỉ trong phân tích, chẩn đoán mà cả trong cảnh báo và điều trị bệnh.
+ Triển vọng tổng hợp thuốc bằng phương pháp xúc tác enzyme sinh học: Tạo ra sản phẩm thuốc ít tạp chất hơn và giảm được đáng kể các đồng phân quang học không mong muốn.
+ Sử dụng enzyme trong xử lí chất thải: Sử dụng enzyme để xử lí các chất ô nhiễm khó phân giải như rác thải nhựa, ô nhiễm nước ngầm,…
Dừng lại và suy ngẫm 2 trang 48 Chuyên đề Sinh học 10: Con người đang kì vọng có thể sử dụng enzyme để xử lí rác thải nhựa, ô nhiễm nước ngầm. Em hãy phân tích cơ chế hoạt động của enzyme trong việc thực hiện triển vọng đó.
Lời giải:
Cơ chế hoạt động của enzyme trong việc thực hiển triển vọng sử dụng enzyme để xử lí rác thải nhựa, ô nhiễm nước ngầm:
– Cở sở của xử lí rác thải nhựa là sử dụng enzyme có khả năng phân hủy nhựa. Gần đây, các nhà khoa học tạo ra một nhóm vi khuẩn bằng phương pháp gây đột biến có khả năng phân hủy nhựa nhờ một enzyme có trong tế bào, mở ra giải pháp mới cho vấn đề ô nhiễm rác thải nhựa trên thế giới.
– Xử lí ô nhiễm nước ngầm nhờ hoạt động của enzyme oxi hóa của vi khuẩn: Chất độc gây ô nhiễm nước ngầm khuếch tán vào các hạt trong tế bào vi khuẩn và được vi khuẩn sử dụng làm chất dinh dưỡng. Kết quả là các chất gây ô nhiễm được biến đổi thành hợp chất vô hại.
Luyện tập và vận dụng 1 trang 50 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy liên hệ những lĩnh vực sản xuất và đời sống có ứng dụng các loại enzyme bằng cách hoàn thành bảng theo mẫu sau:
|
Lĩnh vực sản xuất |
Cơ sở ứng dụng |
Enzyme tham gia |
|
Sản xuất bánh mì |
Làm biến đổi bột bánh |
Protease |
|
? |
? |
? |
|
? |
? |
? |
|
? |
? |
? |
Lời giải:
|
Lĩnh vực sản xuất |
Cơ sở ứng dụng |
Enzyme tham gia |
|
Sản xuất bánh mì |
Làm biến đổi bột bánh |
Amylase, protease |
|
Sản xuất bia |
Làm phá vỡ tinh bột |
Amylase |
|
Sản xuất nước ép trái cây |
Phân giải chất pectin giúp dễ dàng tạo nước ép, dễ lọc, tăng hiệu suất |
Pectinase |
|
Sản xuất thuốc chữa bệnh tiêu hóa |
Bổ sung enzyme thiếu hụt trong cơ thể |
Amylase |
Luyện tập và vận dụng 2 trang 50 Chuyên đề Sinh học 10: Trong xử lí ô nhiễm môi trường, tại sao nói việc sử dụng enzyme là “công nghệ cuối đường ống”?
Lời giải:
Trong xử lí ô nhiễm môi trường, việc sử dụng enzyme là “công nghệ cuối đường ống” vì enzyme được xem là nhân tố quan trọng trong việc xử lí ô nhiễm môi trường giai đoạn sau cùng khi chỉ còn những rác thải cứng đầu: Để xử lí ô nhiễm môi trường, người ta có thể kết hợp nhiều phương pháp vật lí, hóa học và sinh học khác nhau. Sử dụng enzyme có thể kết tủa hoặc chuyển các chất gây ô nhiễm thành dạng khác giúp loại bỏ các các chất gây ô nhiễm mà các phương pháp vật lí và hóa học khác không xử lí được. Đồng thời, sử dụng enzyme có thể làm thay đổi các đặc tính của chất thải, đưa chúng về dạng dễ xử lí hoặc chuyển thành các sản phẩm có giá trị hơn mà không gây những biến đổi bất thường, không phá vỡ cân bằng sinh thái,…
Luyện tập và vận dụng 3 trang 50 Chuyên đề Sinh học 10: Tại sao người ta thường hay ninh xương chung với quả dứa hoặc quả đu đủ xanh?
Lời giải:
Người ta thường hay ninh xương chung với quả dứa hoặc quả đu đủ xanh vì: Trong quả dứa có chứa enzyme bromelain và trong quả đu đủ xanh có chứa enzyme papain, 2 loại enzyme này thuộc nhóm enzyme protease đều có tác dụng phân giải protein, giúp làm mềm thịt. Do đó, người ta thường hay nấu thịt hoặc xương với dứa hay đu đủ cho thịt nhanh mềm.
Luyện tập và vận dụng 4 trang 50 Chuyên đề Sinh học 10: Hiện nay, trào lưu sử dụng các chất tẩy rửa thân thiện môi trường đang được nhiều người quan tâm, trong đó có việc sử dụng rác thải nhà bếp (rác thải có nguồn gốc thực vật như vỏ dứa, lá sả, vỏ quả chanh, vỏ quả bưởi,…) để làm nước rửa bát, nước lau sàn. Em hãy tìm hiểu quy trình sản xuất chất tẩy rửa từ các nguyên liệu nói trên và cho biết cơ sở khoa học của những bước làm đó.
Lời giải:
• Quy trình sản xuất chất tẩy rửa từ rác thải nhà bếp:
– Bước 1. Chọn và xử lí nguyên liệu: Chọn vỏ trái cây, rau, củ có thành phần tinh dầu như lá sả, rau thơm,… Làm sạch và loại bỏ các chất bẩn ở nguyên liệu.
– Bước 2. Ủ nguyên liệu lên men: Cho nguyên liệu vào bình nén chặt, thêm một lượng nước sạch và một cốc nước mía hoặc đường nâu tự nhiên (lượng nước gấp đôi nguyên liệu). Đậy nắp chặt, tạo môi trường cho vi sinh vật yếm khí hoạt động.
– Bước 3: Lọc sản phẩm lên men: Sau khoảng 2 – 3 tháng, dùng vải loại bỏ phần bã thực vật và chiết dung dịch nước tẩy rửa có mùi thơm dễ chịu.
• Cơ sở khoa học của việc sản xuất chất tẩy rửa từ rác thải nhà bếp: Dịch chiết từ các nguyên liệu như vỏ dứa, lá sả, vỏ chanh, bưởi có chứa một số enzyme có tác dụng tẩy rửa như nhóm protease có tác dụng làm sạch chất bẩn có nguồn gốc là protein, amylase làm sạch chất bẩn có nguồn gốc tinh bột,… Ngoài ra, còn có một số chất hữu cơ khác được tạo ra trong quá trình ủ có tác dụng làm sạch chất bám bề mặt như ethanol, acid acetic,…