高中生物第2部分酶的应用第4课时α_淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测学案浙科版选修1
第4课时α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测
[学习目标] 1.尝试用吸附法制作固定化α-淀粉酶。2.运用固定化α-淀粉酶进行淀粉水解的测定。3.说明酶固定化的方法及制作原理。4.通过此实验探讨固定化酶的应用价值。
一、固定化技术的基础知识
1.酶
(1)作用：酶是生物体内各种化学反应的催化剂。
(2)特点：它有高度的专一性和高效性。
2.固定化酶
(1)概念：将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
(2)方法：吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法。教材实验中用的是吸附法。
特别提醒图示解读：酶固定化的方法
①是吸附法：是将酶吸附到载体表面。
②是共价偶联法：是将酶通过共价键结合到载体的表面。
③是交联法：通过把酶交互连接、相互结合而将酶固定。
④是包埋法：是将酶或者细胞包埋在细微的网格里。
3.将酶改造成固定化酶的原因：酶在水溶液中很不稳定，且不利于工业化使用。
4.固定化酶作用的机理：将固定化酶装柱，当底物经过该柱时，在酶的作用下转变为产物。归纳总结直接使用酶和固定化酶的比较
例1 (2019·嘉兴一中月考)下列不属于固定化酶在使用时的特点的是( )
A.有利于酶与产物分离
B.可以被反复利用
C.能自由出入依附的载体
D.一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应
答案 C
解析 固定化酶由于酶被固定在不溶性的载体上，很容易与产物分离，同时酶也能反复使用，这是固定化酶的主要优点；通常固定化酶的种类单一，所以不能催化一系列酶促反应。 例2 下列与固定化酶相关的叙述中正确的是( )
A.固定化酶是将水不溶性酶固定于某种介质上，使之成为易溶于水，而又具酶活性的制剂
B.将固定化酶装柱，当酶流过该柱时，可催化柱内底物转变为产物
C.酶固定的方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等
D.固定化酶的缺点是酶在水溶液中很不稳定，且易与产物混在一起不易分离
答案 C
解析 固定化酶就是将水溶性的酶用物理或化学方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂；与普通酶相比，固定化酶易与产物分离，且固定化酶反应柱中酶已被固定，不能从柱内流出；酶的固定化方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。
二、α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测实验 1.枯草杆菌的α-淀粉酶的固定化
(1)枯草杆菌的α-淀粉酶作用的条件：最适pH 为5.5～7.5；最适温度为50～75_℃。
(2)固定化方法——用吸附法将α-淀粉酶固定在石英砂上。
在烧杯中将5mg α-淀粉酶溶于4mL 蒸馏水中，再加入5g 石英砂，不时搅拌，30min 后，装入1支下端接有气门心并用夹子封住的注射器中(石英砂体积约4mL)。用10倍体积的蒸馏水洗涤注射器以除去未吸附的游离淀粉酶。
(3)淀粉水解作用的检测原理
淀粉――――→α-――――β-――→糖化葡萄糖
遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色
2.α-淀粉酶固定化实验步骤
↓
↓
流出5mL淀粉溶液后接收0.5mL流出液
↓
↓
3.实验结果
归纳总结
1.图示解读：α-淀粉酶的固定化反应柱示意图(如图所示)
(1)α-淀粉酶的固定化的介质是石英砂，方法是吸附法。
(2)过程和原理：将α-淀粉酶固定在石英砂上，一定浓度的淀粉溶液经过固定化酶柱后，可使淀粉水解成糊精。
(3)用淀粉指示剂测试，若流出物呈红色，表明有糊精生成。
2.两次洗涤的作用
(1)α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测实验过程中，涉及两次对固定化酶柱的洗涤，第一次是α-淀粉酶的固定化时，目的是洗去未吸附的游离的α-淀粉酶。
(2)第二次洗涤是在实验结束时，目的是清除未反应的淀粉和产物以便于下次固定化酶柱的继续使用。两次洗涤都使用10倍柱体积的蒸馏水对固定化酶柱进行洗涤。
例3 (2018·嘉兴高二检测)下列有关淀粉水解作用检测的叙述，错误的是( )
A.实验后，反应柱可常温保存
B.正常情况下，向流出液中滴加KI－I2溶液呈红色
C.实验后，用蒸馏水洗涤反应柱，可洗去未反应的淀粉和产物糊精
D.实验中，向反应柱中滴加淀粉溶液宜慢，使淀粉溶液以0.3mL/min的流速过柱
答案 A
解析实验后反应柱应低温(4℃)保存，以延长酶的寿命。
例4 如图为固定化酶反应柱的示意图，请回答下列问题：
(1)将α-淀粉酶溶于水中，再加入石英砂，不时搅拌，这样α-淀粉酶就可以固定在石英砂
上。这种固定化的方法称为________________。30min后，装入如图所示的反应器中，构成固定化酶反应柱，并用10倍柱体积的蒸馏水洗涤此反应柱，洗涤的目的是______________。洗涤时，蒸馏水流速______________(填“能”或“不能”)过快。
(2)实验时，将此反应柱固定在支架上，用滴管滴加可溶性淀粉溶液，并以0.3mL/min的流速过柱，控制流速的目的是__________________________________。在流出5mL后接收0.5mL 流出液，加入1～2滴___________________________________________________________，观察颜色。为了使观察到的颜色变化明显，可________后再观察。如果溶液呈红色，说明淀粉水解成为________。
(3)实验后，用10倍柱体积的蒸馏水洗涤此反应柱，洗涤的目的是_______________________。洗涤后，放置在4℃冰箱中保存。几天后，可重复使用。
(4)一段时间后，某同学从冰箱中取出此反应柱，重复上述实验，却没有得到相同的结果，试分析可能的原因：_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
答案(1)吸附法除去未吸附的游离的酶不能
(2)保证酶与底物充分反应KI－I2溶液稀释1倍糊精(3)除去反应物及产物(4)酶已经失活或再次操作时相应的反应条件(如温度)不合适等
解析(1)酶的固定化方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等，本题中为吸附法。构成固定化酶反应柱后，用蒸馏水洗涤是为了除去未吸附的一些游离的酶，在洗涤时蒸馏水流速不能过快，流速为1mL/min。(2)以相对较慢的速度使淀粉溶液流过反应柱，可以让吸附着的酶与底物充分反应。根据KI－I2溶液与淀粉反应呈蓝色，与糊精反应呈红色的原理来鉴定反应情况。(3)实验完成后还需要对反应柱进行洗涤，以除去参与反应的反应物及生成的产物，以便重复使用。(4)一段时间后重复使用得不到相同的结果，排除反应物本身的问题，肯定是酶出了问题，可能这些酶已经失活或再次操作时相应的反应条件(如温度)不合适等。
1.判断正误：
(1)固定化酶可反复永久使用( )
(2)固定化酶技术所用的固定载体一般为液相的( )
(3)反应物对固定化酶的活性没有影响( )
(4)固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，提高了产物品质( )
(5)不管是固定化酶柱还是固定化悬浮体，回收后，在一定条件下贮存，还可以利用( )
(6)固定化酶可反复多次利用，节约了经济成本( )
(7)向亲和层析洗脱液中加KI－I2溶液呈红色( )
(8)实验使用的α-淀粉酶的最适pH为5.5～7.5，最适温度为50～75℃()
(9)糊精遇碘显蓝色，淀粉遇碘显红色( )
答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)√(6)√(7)√(8)√(9)×
2.(2018·浙江吴越联盟联考)在合适条件下，将果胶酶与海藻酸钠混合后，滴加到一定浓度的钙离子溶液中，使液滴形成凝胶固体小球。该过程是对酶进行( )
A.吸附
B.包埋
C.装柱
D.洗涤
答案 B
解析分析题意可知，果胶酶在一定浓度的钙离子溶液中形成凝胶固体小球，说明凝胶固体小球对果胶酶进行了包埋，B项符合题意。
3.下列关于固定化酶和一般酶制剂应用效果的说法，错误的是( )
A.固定化酶生物活性强，可永久使用
B.一般酶制剂应用后和产物混在一起，产物的纯度不高
C.一般酶制剂参加反应后不能重复利用
D.固定化酶可以反复利用，降低生产成本，提高产量和质量
答案 A
解析固定化酶是将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既能与底物接触，又能与产物分离。同时，固定在载体上的酶还可以反复利用，降低成本，产物中也不含酶，提高了产品的纯度；固定化酶虽可以多次利用，但不可永久使用。
4.淀粉在各种酶的作用下会依次水解，不同阶段的水解产物遇到指示剂会出现不同的显色反应，下列选项中属于α-淀粉酶的固定化实验中的反应产物和显色现象的是( )
A.淀粉遇碘显蓝色
B.糊精遇KI－I2溶液显红色
C.麦芽糖遇碘不显色
D.葡萄糖遇本尼迪特试剂显红黄色
答案 B
解析该过程所依据的原理是淀粉流经α-淀粉酶固定化酶柱时，淀粉被酶水解成了糊精，而糊精遇到KI－I2溶液显红色。所以A、C、D选项中的反应产物都是错误的，不是淀粉、麦芽糖、葡萄糖，而是糊精。只有选项B正确。
5.在20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶技术。请回答下列相关问题：
(1)固定化酶技术将酶固定在________________上，使酶既能与__________接触，又能与__________分离，同时固定在载体上的酶还能__________。常用的固定方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。
(2)“α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”实验中：
①α-淀粉酶固定在____________上，使用了上图中的方法__________(填号码及名称)。
②实验中，用滴管滴加淀粉溶液时，使淀粉溶液以________的流速过固定化酶柱，目的是________________________________________________________________________。
③灌注了固定化酶的注射器在使用完后要__________________洗涤固定化柱，并放置在______________中保存。
答案(1)不溶于水的载体反应物产物反复利用
(2)①石英砂乙、吸附法②0.3mL/min使淀粉充分与酶接触③用10倍柱体积的蒸馏水4℃冰箱
解析(1)固定化酶技术将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时固定在载体上的酶还能反复利用。
(2)①α-淀粉酶固定在石英砂上，使用了图乙——吸附法；②用滴管滴加淀粉溶液时，使淀粉溶液以0.3mL/min的流速通过固定化酶柱，目的是使淀粉充分与酶接触；③灌注了固定化酶的注射器在使用完后要用10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱，并放置在4℃冰箱中保存。
6.(2018·金华十校期末调研)回答与“α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用检测”有关的问题：
(1)在酶的固定化时，共价偶联法比吸附法对α-淀粉酶活性的影响更________(填“大”或“小”)。
(2)实验室常用枯草芽孢杆菌来制备α-淀粉酶，枯草芽孢杆菌的α-淀粉酶的最适pH范围是______________。
(3)在固定化α-淀粉酶水解淀粉作用的检测实验中，固相淀粉酶水解淀粉的鉴定实验结果为：①淀粉溶液加指示剂呈蓝色；②____________________加指示剂呈红色。
(4)枯草芽孢杆菌也是制备蛋白酶的良好原料，为筛选枯草芽孢杆菌的蛋白酶高产菌株，将分别浸过不同菌株(a～e)的分泌物提取液及无菌水(f)的无菌圆纸片置于含某种高浓度蛋白质的平板培养基表面；在37℃恒温箱中放置2～3天，结果如下图。若需要保存a菌株，可将其接种至斜面上，培养后置于________中保存。菌株b提取物周围没有形成明显清晰区的原因：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
答案(1)大(2)5.5～7.5 (3)亲和层析洗脱液
(4)4℃冰箱①不能合成蛋白酶或合成的蛋白酶量不足
②合成的蛋白酶不分泌或分泌量不足③分泌的蛋白酶活性低(任意答出两点)
题组一固定化酶
1.(2018·学军中学期中)下列不属于酶的固定化方法的是( )
A.将酶包埋在细微网格中
B.将酶相互连接起来
C.将酶吸附在载体表面
D.将酶加上糖衣做成胶囊
答案 D
2.关于固定化酶技术的说法，正确的是( )
A.固定化酶技术就是固定反应物，并将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术
B.固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应
C.固定化酶中的酶无法重复利用
D.固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术
答案 D
解析固定化酶技术就是将水溶性的酶利用物理或化学方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂，其优点是酶被固定在一定装置内可以重复利用，缺点是无法同时催化一系列酶促反应；在固定过程中，固定的是酶而不是反应物，因此A、B、C项均错误。
3.下列关于固定化酶的叙述，错误的是( )
A.既能与反应物接触，又能与产物分离
B.可催化一系列反应
C.固定在载体上的酶可被反复利用
D.酶的活性和稳定性受到限制
答案 B
解析固定化酶能催化一种或一类化学反应，不能催化一系列的化学反应。
4.下图所示的酶固定化技术中，属于包埋法的一组是( )
A.①②
B.①③④
C.①④
D.③④
答案 D
题组二α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测实验
5.某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定α-淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。实验结果见下表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通α-淀粉酶量相同)。实验表明1号试管中淀粉未被水解，最可能的原因是( )
注：“√”表示加入，“－”表示未加入。
A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性
B.淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触
C.水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解
D.实验程序出现错误，试管中应先加入KI－I2溶液后保温
答案 B
解析由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通过琼脂与淀粉酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇KI－I2溶液呈现蓝色。
6.下列有关教材中α-淀粉酶固定化实验的叙述，错误的是( )
A.酶的固定方法为吸附法
B.固定化酶既不溶于水又有酶活性
C.将石英砂加入α-淀粉酶溶液中后，需要充分地不时地搅拌
D.将α-淀粉酶和石英砂混合物装入注射器后，即可滴加淀粉溶液
答案 D
解析将α-淀粉酶和石英砂混合物装入注射器后，需用10倍体积的蒸馏水洗涤注射器，以除去未吸附的游离淀粉酶。
7.下列关于固定化酶实验的叙述，错误的是( )
A.固定化酶柱长度和淀粉溶液流速决定了酶柱中酶的含量
B.淀粉溶液流速过快会导致流出液中含有淀粉
C.各组实验所用的α-淀粉溶液浓度应相同
D.淀粉溶液的pH对实验结果有影响
答案 A
解析固定化酶柱的长度决定了酶的含量，反应是否充分与淀粉溶液的流速有关，从而决定了产物的浓度；如果淀粉溶液的流速过快，则淀粉与酶接触不充分，从而使淀粉不能被充分水解；各组淀粉溶液的浓度是实验的无关变量，故各组实验所用的淀粉溶液浓度应该相同；温度、pH会影响酶的活性，从而对实验结果造成影响。
8.下列关于固定化酶中用到的反应柱的理解，正确的是( )
A.反应物和酶都可以自由通过反应柱
B.反应物能通过，固定化酶的颗粒不能通过
C.反应物和酶都不能通过反应柱
D.反应物不能通过，酶能通过
答案 B
解析固定化酶的颗粒不能通过反应柱，否则就起不到对酶固定和反复利用的作用。反应物能通过反应柱，在反应物通过反应柱的过程中不断地被酶催化。
9.在果汁生产中使用固定化果胶酶具有很多优点，以下说法中不属于其优点的是( )
A.固定化果胶酶可以重复回收，多次利用
B.固定化果胶酶可以提高酶的稳定性和果汁的质量
C.便于果汁加工工艺操作的连续化、自动化
D.用于处理溃碎果实，可以提高出汁率，促进澄清
答案 D
解析固定化酶主要是让水溶性的酶固定在相应的介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂，达到重复使用、反应物和产物容易分离等目的，可以提高产品的质量等，游离的果胶酶也可以提高出汁率和澄清度，不是固定化果胶酶的优点，故A、B、C项正确，D项错误。
10.下列关于酶和固定化酶的研究与应用的叙述，正确的是( )
A.酶的固定化技术因改变了酶的空间结构而提高了酶的催化效率
B.作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药
C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖和过氧化氢酶而可以反复使用
D.通过包埋法固定的酶的活性不再受温度和pH等因素的影响
答案 B
解析酶的固定化技术没有改变酶的空间结构，A项错误；消化酶在消化道内起作用，则蛋白酶制剂以口服的方式给药，B项正确；尿糖试纸由于使用后不能将反应物和酶分开，所以不能再次使用，C项错误；通过包埋法固定的酶的活性也要受到温度和pH等因素的影响，D 项错误。
11.回答下列有关酶的问题：
(1)酶是生物体中生化反应的催化剂，在工业生产和食品加工中的应用日益广泛。为提高酶的利用率以及产品的纯度，一般需要对酶进行固定化处理，具体方法有吸附法、共价偶联法、________法和________法。
(2)如图为装有固定化酶a的实验装置。其中b是反应柱，c是催化底物。
①若装置中的固定化酶为α-淀粉酶，则通常是利用________法进行固定的，介质一般为石英砂。利用装置进行淀粉水解实验时，在漏斗中加入反应液后的操作是____________________ ___________________________________________________________，
以保证反应充分。对流出的液体用________溶液检测，若呈现________色反应，则说明淀粉被水解成糊精。
②若a是固定化酵母，要想得到较多的乙醇，加入反应液后的操作是________________。
答案(1)交联包埋
(2)①吸附打开活塞1和2，并控制流速KI－I2红
②关闭活塞1和2
解析(1)固定化酶常用的方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法。(2)①固定化α-淀粉酶通常用吸附法，开始实验后只需打开图示活塞1和2，并使淀粉溶液以0.3mL/min的流速过柱，不能过快，以保证反应充分。在流出5mL淀粉溶液后接收0.5mL流出液，加入1～2滴KI－I2溶液检测，若溶液呈现红色，说明有糊精生成。②要利用固定化酵母产生较多乙醇，需要创造无氧环境，所以要把活塞1和2关闭。
12.固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果(注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量)，分析回答：
(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图所示结果可以得出的结论是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙图曲线表明浓度为______________的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力也较低的原因是___________________________________________________________。
(3)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酶一般可重复使用
________次，以后酶活力明显下降。
(4)固定小麦酯酶不采用海藻酸钠直接包埋，同时用戊二醛作交联剂，这是因为
________________________________________________________________________。
答案(1)固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强且应用范围较广(2)3% 海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足(3)3 (4)直接包埋不紧密，酶分子容易漏出
解析由题图甲可知，固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强且应用范围较广。读题图乙可知，海藻酸钠浓度为3%时，酶活力最好，说明该浓度时海藻酸钠包埋效果最好。观察题图丙可知，固定化酶一般可重复使用3次，使用了3次以后，曲线下降明显，说明酶活力下降
很多。包埋不紧密，酶分子容易漏出，所以一般要用戊二醛作交联剂。
13.(2019·台州检测)酶经过固定化后，不仅能提高酶的稳定性，而且容易与产物分开，具有可反复使用等优点。下图为利用枯草杆菌生产α-淀粉酶及固定化实验流程图，回答下列有关问题：
(1)筛选高表达菌株的最简便方法之一是____________。一般通过____________、____________两种手段实现。筛选出的菌株在发酵生产前还需利用________培养基进行扩大培养。
(2)利用物理或化学的方法将α-淀粉酶固定在__________的介质上成为固定化酶。
(3)如图是实验室中α-淀粉酶的固定化装置示意图。实验过程涉及两次蒸馏水体积为装填体积的__________，第二次洗涤的目的是除去________________________________________。
(4)若图中的液体X为淀粉溶液，从反应柱下端接取少量流出液进行KI－I2颜色测试，结果未呈现红色。下列有关此现象的解释错误的是________。
A.反应柱中没有α-淀粉酶被固定
B.流速过快淀粉未被水解
C.接取的流出液是蒸馏水
D.流速过慢淀粉被水解成葡萄糖
答案(1)单菌落分离划线分离涂布分离LB液体
(2)非水溶性(3)10倍残留的淀粉溶液(4)D
解析(1)筛选高表达菌株的最简便方法之一是单菌落分离。一般通过划线分离和涂布分离两种手段实现。对筛选的菌种进行扩大培养，采用LB液体培养基。(2)固定化酶技术是指通过物理或化学的方法将水溶性的酶固定在某种介质上，使其具有酶活性而又不溶于水，因此利用物理或化学的方法将α-淀粉酶固定在不溶于水(非水溶性)的介质上成为固定化酶。(3)固定化酶柱制作及催化淀粉水解过程中，涉及两次用10倍柱体积蒸馏水洗涤固定化酶柱，第一次洗涤是除去未吸附的α-淀粉酶，第二次洗涤是洗去未反应残留的淀粉溶液。(4)淀粉水解时，
淀粉溶液低速通过固定化酶柱，若流速过快可能导致淀粉未发生反应，检测流出液未呈红色，也可能是酶未被固定化；由于在淀粉溶液流经酶柱之前，用蒸馏水洗涤过酶柱，因此，可能刚开始时收集到的是蒸馏水，因此，A、B、C项均为可能的原因；淀粉被α-淀粉酶水解产生糊精，不可能产生葡萄糖，D项错误。
高二生物酶的研究与应用测试题及答案
一、选择题 1下图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述不正确的是( ) 图1 图2 A．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠C．图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中 解析：刚溶化的海藻酸钠应冷却后再与酵母菌混合，否则温度过高会导致酵母菌死亡。 答案：A 2．如下图所示，下列4支试管内加入3 mL浆糊。另外A、C内分别注入2 mL清水，B、D内分别注入2 mL新鲜的唾液淀粉酶。甲、乙两水槽水温分别为35 ℃、55 ℃。保温5 min，再向4支试管内分别滴入碘液，不变蓝色的是( ) 解析：该题考查的是温度对酶活性的影响，利用碘遇淀粉变蓝色的特性来鉴定酶是否将淀粉水解。A、C两支试管中没有淀粉酶，所以淀粉还存在，加碘后会变蓝色；D试管中虽然有酶，但由于唾液淀粉酶催化的最佳温度在35 ℃左右，温度55 ℃太高，已经使唾液淀粉酶失去了活性，不能水解淀粉，所以D试管也会变蓝色；只有B 试管中的酶能将淀粉水解，所以加入碘液不变蓝色。 答案：B 3．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将从大肠杆菌中得到的三酯磷酸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，其作用需要适宜的( ) ①温度②酸碱度③水分④营养
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④ 解析：本题考查了固定化酶的条件。大肠杆菌中的三酯磷酸酶可以催化有机磷农药分解，需要适宜的温度和pH，同时反应离不开水，但是不需要提供营养。 答案：A 4．下列关于酶制剂的叙述正确的是( ) A．需依次经过提纯、沉淀、过滤等过程 B．经过固定化的酶才能称为酶制剂 C．酶制剂活性的维持需要提供营养物质 D．酶制剂中的酶最终来源于活细胞 解析：获取酶制剂要将细胞破碎，释放出细胞内的酶分子；提取到的酶即可称为酶制剂；酶不是活细胞，活性的维持不需提供营养物质。 答案：D 5．下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究的有关叙述正确的是( ) A．探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果 B．果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等C．探究温度对果胶酶活性影响时，温度、苹果泥、果胶酶用量及反应时间等都是变量 D．可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量 解析：本题考查了果胶酶及其相关实验，探究果胶酶用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶；探究温度对果胶酶活性影响的实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。 答案：D 二、非选择题 6．生物柴油是一种可再生的清洁能源，其应用在一定程度上能够减缓人类对化石燃料的消耗。科学家发现，在微生物M产生的脂肪酶作用下，植物油与甲醇反应能够合成生物柴油(如下图)。
高中生物第2部分酶的应用第4课时α_淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测学案浙科版选修1
第4课时α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 [学习目标] 1.尝试用吸附法制作固定化α-淀粉酶。2.运用固定化α-淀粉酶进行淀粉水解的测定。3.说明酶固定化的方法及制作原理。4.通过此实验探讨固定化酶的应用价值。 一、固定化技术的基础知识 1.酶 (1)作用：酶是生物体内各种化学反应的催化剂。 (2)特点：它有高度的专一性和高效性。 2.固定化酶 (1)概念：将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。 (2)方法：吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法。教材实验中用的是吸附法。 特别提醒图示解读：酶固定化的方法 ①是吸附法：是将酶吸附到载体表面。 ②是共价偶联法：是将酶通过共价键结合到载体的表面。 ③是交联法：通过把酶交互连接、相互结合而将酶固定。 ④是包埋法：是将酶或者细胞包埋在细微的网格里。 3.将酶改造成固定化酶的原因：酶在水溶液中很不稳定，且不利于工业化使用。 4.固定化酶作用的机理：将固定化酶装柱，当底物经过该柱时，在酶的作用下转变为产物。归纳总结直接使用酶和固定化酶的比较
例1 (2019·嘉兴一中月考)下列不属于固定化酶在使用时的特点的是( ) A.有利于酶与产物分离 B.可以被反复利用 C.能自由出入依附的载体 D.一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应 答案 C 解析 固定化酶由于酶被固定在不溶性的载体上，很容易与产物分离，同时酶也能反复使用，这是固定化酶的主要优点；通常固定化酶的种类单一，所以不能催化一系列酶促反应。 例2 下列与固定化酶相关的叙述中正确的是( ) A.固定化酶是将水不溶性酶固定于某种介质上，使之成为易溶于水，而又具酶活性的制剂 B.将固定化酶装柱，当酶流过该柱时，可催化柱内底物转变为产物 C.酶固定的方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等 D.固定化酶的缺点是酶在水溶液中很不稳定，且易与产物混在一起不易分离 答案 C 解析 固定化酶就是将水溶性的酶用物理或化学方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂；与普通酶相比，固定化酶易与产物分离，且固定化酶反应柱中酶已被固定，不能从柱内流出；酶的固定化方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。 二、α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测实验 1.枯草杆菌的α-淀粉酶的固定化 (1)枯草杆菌的α-淀粉酶作用的条件：最适pH 为5.5～7.5；最适温度为50～75_℃。 (2)固定化方法——用吸附法将α-淀粉酶固定在石英砂上。 在烧杯中将5mg α-淀粉酶溶于4mL 蒸馏水中，再加入5g 石英砂，不时搅拌，30min 后，装入1支下端接有气门心并用夹子封住的注射器中(石英砂体积约4mL)。用10倍体积的蒸馏水洗涤注射器以除去未吸附的游离淀粉酶。 (3)淀粉水解作用的检测原理 淀粉――――→α-――――β-――→糖化葡萄糖 遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色 2.α-淀粉酶固定化实验步骤
2017高考生物一轮复习教案：专题27考点二 固定化酶和固定化细胞 含解析 精品
考点二固定化酶和固定化细胞 基础点 1固定化酶 (1)应用实例——果糖生产：葡萄糖异构酶将葡萄糖转化为果糖。 (2)固定化酶技术：将酶固定在颗粒状的载体上，再将酶颗粒装到反应柱内，反应柱底端的孔应满足酶颗粒无法通过而反应溶液可以自由通过。 2固定化细胞技术 (1)概念：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。 (2)方法：包埋法、化学结合法和物理吸附法。 (3)制备固定化酵母细胞的操作流程：酵母细胞的活化→配制0.05 mol/L 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→冲洗→发酵。 重难点 1制备固定化酵母细胞及用固定化酵母细胞发酵 2直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
易错警示(1)固定化技术对酶的影响：固定化酶改变了酶的存在状态，不改变酶的特性，因此利用固定化酶仍要严格控制温度、pH 等环境条件，以利于酶发挥作用。 (2)正确理解固定化酶的优点：固定化酶能够连续使用，但不是永久使用。酶是具有生物活性的大分子，因此随着使用次数的增多，酶活性也会降低，如果酶活性降低到一定程度，就会失去使用价值。 1．思维辨析 (1)反应产物对固定化酶的活性没有影响。( ) (2)固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应。( ) (3)从酶的固定方式看，物理吸附法比化学结合法对酶活性影响小。( ) (4)将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl 2和杂菌。( ) (5)刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液。( ) (6)利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物。( ) 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× 2．酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术，而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有( ) A ．热稳定性 B ．催化高效性 C ．催化特异性 D ．可反复使用性 答案 D 解析 固定化酶是利用物理或化学方法处理水溶性的酶使之变成不溶于水或固定于固相载体的但仍具有酶活性的酶衍生物。在催化反应中，它以固相状态作用于底物，反应完成后，容易与水溶性反应物分离，可反复使用。固定化酶不但仍具有酶的高度专一性和高催化效率的特点，且比水溶性酶稳定，可较长期使用，具有较高的经济效益。
淀粉酶及其应用
淀粉酶及其应用 0 引言 淀粉酶分布非常广泛，是人们经常研究的一种酶。从纺织工业到废水处理，这些酶都有不同规模的应用。 淀粉酶是淀粉降解酶。它们广泛存在于微生物、植物和动物体中。它们将淀粉及相关的聚合物分解为带有具体淀粉分解酶特征的产品。最初，淀粉酶一词用来指可以水解直链淀粉、支链淀粉、肝糖及其降解产品中α-1，4-糖苷键的酶(本菲尔德(Bernfeld)，1955年；费希尔(Fisher)和斯坦(Stein)，1960年；迈拜克(Myrback)和纽慕勒(Neumuller)，1950年)。它们水解相邻葡萄糖单体之间的键，产生带有具体用酶特征的产品。 近年来，人们发现了很多与淀粉及相关多糖结构降解有关的新型酶，并对其进行了研究(鲍伊(Boyer)和英格尔(Ingle)，1972年；博诺考尔(Buonocore)等人，1976年；格里芬(Griffin)和福格蒂(Fogarty)，1973年；福格蒂(Fogarty)和格里芬(Griffin)，1975年)。 (1)有一些微生物源可以劈开这些结构中的α-1，4或α-1，4和／或α-1，6键，人们将现在已经或将来可能对这些微生物源工业化生产有重大影响的酶分为六种(福格蒂(Fogarty)和凯利(Kelly)，1979年)。 (2)水解α-1，4键和绕过α-1，6键的酶，比如α-淀粉酶(内作用淀粉酶)。 (3)水解α-1，4键，但不能绕过α-1，6键的酶，比如β-淀粉酶(把麦芽糖当作一个重要的终端产品来生产的外作用淀粉酶)。 (4)水解α-1，4和α-1，6键的酶，比如淀粉葡糖苷酶(葡萄糖淀粉酶)和外作用淀粉酶。 (5)仅水解α-1，6键的酶，比如支链淀粉酶和其它一些脱支酶。 (6)优先水解其它酶对直链淀粉和支链淀粉所起的作用产生的短链低聚糖中α-1，4键的酶，比如α-葡萄糖苷酶。 (7)将淀粉水解为一连串非还原环状口葡糖基聚合物，称为环糊精或塞查丁格(Sachardinger)糊精的酶，比如浸麻芽孢杆菌(Bacillus macerans)淀粉酶(环糊精生成酶)。 1 淀粉 在描述淀粉分解酶的作用方式和性质前，有必要来讨论一下这种天然基一一淀粉的特性。淀粉是所有高等植物中主要储备碳水化合物的。在有些植物中，淀粉占整个未干植物的70％。淀粉是不溶于水的细小颗粒。这些颗粒的大小和形状常常由植物母体决定，具有植物品种的特征。当把淀粉颗粒置于水中加热时，颗粒中的连接氢键变弱，颗粒开始膨胀、凝胶化。最终，它们根据多糖的浓度或形成糊状物或形成弥散现象。淀粉来自于植物，比如玉米、小麦、高梁、稻米的种子，或木薯、马铃薯、竹芋的茎根，或来自于西谷椰子的木髓。玉 米是淀粉的主要商业原料，通过湿磨生产工艺便可获得商品淀粉(博考特(Berkhout)，1976年)。直链淀粉和支链淀粉的特性见表1。 表1直链淀粉和支链淀粉的比较 性质 直链淀粉 支链淀粉 基本结构 基本直线 分岔 在水溶液中稳定性 回生 稳定 聚合度 C.103 C.104～105 平均链长 C.103 C.20～25 β淀粉酶水解 87％ 54％
α-淀粉酶的固定化以及淀粉水解作用的检测
《α-淀粉酶的固定化与淀粉水解作用的检测》 实 验 方 案 第二实验班一组 组长：张金昌 组员：胡建军、朱恩梅、石仙竹、谢娟丽、李昀奕、郭天天 2013．10.15
α-淀粉酶的固定化与淀粉水解作用的检测 一、实验背景资料： 1、酶：活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质；具有高效性、 专一性，同时，也有高度不稳定性，因为绝大多数酶的本质是蛋白质，凡是能使蛋白 质变性的因素，如高温、高压、强酸、强碱等都会使酶丧失活性。 2、酶促反应：指由酶作为催化剂进行催化的化学反应； 3、α-淀粉酶：为枯草杆菌的α-淀粉酶，其作用的最适PH为5.5~7.5，最适温度为50~70℃。 广泛分布于动物（唾液、胰脏等）、植物（麦芽、山萮菜）及微生物。此酶既作用于直 链淀粉，亦作用于支链淀粉，其特征是引起底物溶液粘度的急剧下降和碘反应的消失， 最终产物在分解直链淀粉时以麦芽糖为主，此外，还有麦芽三糖及少量葡萄糖；在分 解支链淀粉时，除麦芽糖、葡萄糖外，还生成分支部分具有α-1，6-键的α-极限糊精。 4、固定化酶：借助于物理和化学的方法把酶束缚在一定的空间内并仍具有催化活性的酶 制剂。酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化。吸附法是酶分子吸附于水不溶性 的载体上，它的优点是操作简便，条件温和，不会引起酶变性或失活，且载体廉价易 得，可以反复使用。 5、吸附剂：常用的吸附剂有活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃等。 活性炭：活性炭是一种多孔性的含炭物质, 它具有高度发达的孔隙构造, 是一种极优 良的吸附剂, 每克活性炭的吸附面积更相当于八个网球埸之多. 而其吸附作用是藉由 物理性吸附力与化学性吸附力达成. 其組成物质除了炭元素外，尚含有少量的氢、氮、 氧及灰份，其結构则为炭形成六环物堆积而成。由于六环炭的不规则排列，造成了活 性炭多微孔体积及高表面积的特性。 硅胶：硅胶是由硅酸凝胶mSiO2·nH2O适当脱水而成的颗粒大小不同的多孔物质。具 有开放的多孔结构，比表面（单位质量的表面积）很大，能吸附许多物质，是一种很 好的干燥剂、吸附剂和催化剂载体。硅胶的吸附作用主要是物理吸附，可以再生和反 复使用。在碱金属硅酸盐（如硅酸钠）溶液中加酸，使之酸化，再加入一定量的电解 质进行搅拌，即生成硅酸凝胶；或者在较浓的硅酸钠溶液中加酸或铵盐也能生成硅酸 凝胶。将硅酸凝胶静置几小时使之老化，然后用热水洗去可溶性盐类,在60～70℃下烘
高中生物第三章酶的应用技术实践第二节固定化酶的制备和应用学案苏教版选修1
第二节固定化酶的制备和应用 学习导航明目标、知重点难点 固定化酶和固定化细胞的应用。(重点) 固定化酶与固定化细胞的制备方法。(难点) [学生用书P43] 一、阅读教材P63分析固定化酶 1．概念：是指用物理学或化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。 2．优点：在催化反应中，它以固相状态作用于底物，反应完成后容易与水溶性反应物和产物分离，可被反复使用，且保持了酶的催化性能，可实现酶促反应的连续化和自动化。 3．制备固定化酶的常用方法 目前，制备固定化酶的方法主要有物理吸附法、化学结合法、包埋法等。 二、阅读教材P64～65分析固定化细胞技术的应用 1．应用：固定化细胞可以取代游离的细胞进行发酵，生产各种物质。 2．优点 (1)固定化细胞技术无须进行酶的分离和纯化，减少了酶的活力损失，同时大大降低了生产成本。 (2)固定化细胞不仅可以作为单一的酶发挥作用，而且可以利用细胞中所含的复合酶系完成一系列的催化反应。 (3)对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的稳定性更高。 (4)细胞生长停滞时间短，反应快等。 3．缺点 (1)固定化细胞只能用于生产细胞外酶和其他能够分泌到细胞外的产物。 (2)由于载体的影响，营养物质和产物的扩散受到一定限制。 (3)在好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键的限制因素。 4．酵母菌细胞的固定化技术的主要流程 准备各种实验药品和器材 ↓ 制备麦芽汁 ↓
活化酵母菌细胞 ↓ 配制物质的量浓度为0.05 mol/L的氯化钙溶液 ↓ 制备固定化细胞 ↓ 浸泡凝胶珠，用蒸馏水洗涤 ↓ 发酵麦芽汁 判一判 (1)酶在催化时会发生变化，不可反复利用。(×) (2)某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应。(×) (3)固定化细胞所固定的酶都在细胞外起作用。(×) (4)制备固定化细胞的方法主要有包埋法、化学结合法和物理吸附法。(×) 连一连 固定化酶技术[学生用书P44] 由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有限、成本高、不利于大规模使用。人们针对酶的这种不足寻着改善的方法之一是固定化酶技术的应用。结合教材P63内容完成以下探究。 (1)图A为物理吸附法，它的显著特点是工艺简便且条件温和，在生产实践中应用广泛。 (2)图B为化学结合法，它是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成共价键，从而得到三维的交联网架结构。 (3)包埋法是将酶包埋在能固化的载体中。将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中(如图C)，包埋成格子型；或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中(如图D)，包埋成微胶囊型。 各种固定化酶方法的比较
固定化α-淀粉酶及活性测定
固定化α-淀粉酶及活性测定 一、实验目的：学会交联法制备固定化酶的操作技术 二、实验原理：制备固定化酶的方法很多，利用双功能试剂或多功能试剂在酶分子间，酶分子与惰性蛋白间，或酶分子与载体间进行交联反应，以共价键制备固定化酶的方法称为交联法，本实验即采用这种方法。交联剂为戊二醛，载体为甲壳素。 三、实验器材： 1．恒温水浴锅 2．恒温振摇仪 四、实验试剂 1. 5%戊二醛 2. 甲壳素 3. 碘原液：称取碘1.1g。碘化钾2.2g，臵于小烧杯中，加10ml蒸馏水使之溶解，然后转入容量瓶中。再加少量的蒸馏水洗涤烧杯数次，洗涤液均转入容量瓶中，最后定容至50ml。摇均后放于棕色试管中备用。 4. 比色稀碘液：取碘原液2ml，加碘化钾20g，再用蒸馏水定容至5000ml。 5. 2%淀粉溶液：称取2g可溶淀粉，放入小烧杯中，加少量蒸馏水做成悬浮液。然后在搅拌下注入沸腾的蒸馏水中，继续煮沸一分钟，冷却后加蒸馏水定容至100ml。 6. pH6磷酸氢二钠——柠檬酸缓冲液：称取磷酸二氢钠（Na 2HPO4.12H 2 O）45.23g, 柠檬酸（C 6H 8 O 7 .H 2 O）8.07g,先在烧杯中使之溶解，然后转入容量瓶中定容至 1000ml。 7. 标准终点色溶液， A液：精确称取氯化钴（CoCl.6H 2O）40.2493g和重洛酸钾（K 2 GrO 7 ）0.4878g， 用蒸馏水定容至500ml. B液:：精确称取络黑T40mg，用蒸馏水定容至100ml. 同时取A液40ml、B液5ml、混合后臵于冰箱中待用。混合液在15天内使用有效。
五、实验操作 1. 酶液的制备： 精确称取α-淀粉酶2g，先用少量40℃pH6的磷酸二氢钠——柠檬酸缓冲液溶解，溶解过程中轻轻用玻璃棒捣研。将上层液小心倾入100ml容量瓶，沉渣部分再加入少量上述缓冲液，如此反复捣研3—4次。最后，将溶液与残渣全部移入容量瓶中，用缓冲液先定容摇匀后，通过四层纱布过滤，溶液供测定使用。 2.固定化酶的制备 (1) 称取50mg粉末甲壳素，加入5%戊二醛10ml，调节pH=8.5，搅拌均匀后，于25℃，恒温振摇1小时。取出后，倾去戊二醛，然后以蒸馏水洗涤，倾去清夜，以除去多余的交联剂。 (2) 取前面制备的酶液10ml，与上述处理的甲壳素混合均匀，25℃，恒温振摇1小时，然后4℃冰箱放臵过夜。 (3)取出后，4000rpm离心分离，倾去清液，蒸馏水洗涤，可得固定化酶 3.固定化α-淀粉酶活力测定及活力回收率的计算 （1）首先用吸管取1ml的标准终点色溶液，加至白瓷板的空穴内，作为终点参照的标准。 （2）固定前总酶活力测定：取20ml 2%的可溶淀粉液与5mLpH6的磷酸氢二钠——柠檬酸缓冲液，加入一支大试管中。将试管臵于60℃水浴5分钟。然后加入前面制备的酶液0.5ml。摇匀后，立即用秒表记录时间。此后，每经一段时间，用吸管吸出0.2ml反应液，加入预先盛入稀碘液的白瓷板中。当穴内颜色反应由紫色逐渐变为红棕色并与标准色相同时，即为反应终点，记录反应到达终点时的时间。 （3）固定化酶活力测定：取20ml 2%的可溶淀粉液与5mLpH6的磷酸氢二钠——柠檬酸缓冲液，加入一支大试管中。将试管臵于60℃水浴5分钟。然后加入前面制备的固定化酶。摇匀后，立即用秒表记录时间。此后，不断振摇，每经一段时间，用吸管吸出0.2ml反应液，加入预先盛入稀碘液的白瓷板中。当穴内颜色反应由紫色逐渐变为红棕色并与标准色相同时，即为反应终点，记录反应到达终点时的时间。
影响淀粉酶酶活性的因素
影响淀粉酶酶活性的因素 一、目的 了解淀粉在水解过程中遇碘后溶液颜色的变化。观察温度、pH、激活剂与抑制剂对淀粉酶活性的影响。 二、原理 人唾液中淀粉酶为α—淀粉，在唾液腺细胞中合成。在唾液淀粉酶的作用下，淀粉水解，经过一系列被称为糊精的中间产物，最后生成麦芽糖和葡萄糖。 淀粉→紫色糊精→红色糊精→麦芽糖、葡萄糖 淀粉、紫色糊精、红色糊精遇碘后分别呈蓝色、紫色与红色，麦芽糖、葡萄糖遇碘不变色。 唾液淀粉酶的最适温度为37－40℃，最适pH为。偏离此最适环境时，酶的活性减弱。 低浓度的氯离子能增加淀粉酶的活性，是它的激活剂。铜离子等金属离子能降低该酶的活性，是它的抑制剂。 三、试剂和仪器 1．碘液：称取2g碘化钾溶于5ml蒸馏水中，再加1g碘。待碘完全溶解后，加蒸馏水295ml，混合均匀后贮存于棕色瓶内。 2．1％淀粉溶液：称取1克可溶性淀粉放入小烧杯中，加少量蒸馏水做成悬浮液。然后在搅拌下注入沸腾的蒸馏水中，继续煮沸1分钟，冷后再加蒸馏水定容至100ml。 3．％的盐酸溶液 4．％的乳酸溶液。 5．1％的碳酸钠溶液。 6．％的氯化钠溶液。 7．％的硫酸铜溶液。 8．仪器：试管试管架吸管玻璃棒白磁板烧杯漏斗恒温水浴量筒冰浴四、操作步骤 1．淀粉酶液的制备：实验者先用蒸馏水嗽口，然后含一口蒸馏水于口中，轻嗽一、二
分钟，吐入小烧杯中，用脱脂棉过滤，除去稀释液中可能含有的食物残渣。最后将数人的稀释液混合在一起，再进行过滤，以避免个体差异。 2．pH对酶活性的影响 取4支试管，分别加入%盐酸（pH＝1），％乳酸（pH＝5），蒸馏水（pH＝7），与1％碳酸钠（pH＝9）各2毫升，再向以上四支试管中各加入2毫升淀粉溶液及淀粉酶液。混合摇匀后置于37℃水浴中保温。2分钟后，从蒸馏水试管中取出一滴溶液，置于白磁板上，用碘液检查淀粉的水解程度，待蒸馏水试管内的溶液遇碘不再变色后，取出所有的试管，各加碘液2滴，观察溶液颜色的变化。根据观察结果说明pH对酶活性的影响。 3．温度对酶活性的影响 取3支试管各加入3毫升2％淀粉溶液，另取三支试管，各加入1毫升淀粉酶液。将6支试管分为三组，每组中盛放淀粉溶液与淀粉酶液的试管各1支。三组试管分别置于0℃、37℃、70℃的水浴中，5分钟后将各组中的淀粉溶液到入淀粉酶液中，继续保温。2分钟后从37℃试管中取出一滴溶液，置于白磁板上，用碘液检查淀粉的水解程度，待37℃试管内的溶液遇碘不再变色后，取出所有的试管，各加碘液2滴，观察溶液颜色的变化。根据观察结果说明温度对酶活性的影响。 4．激活剂与抑制剂对酶活性的影响 取3支试管按下表的规定加入各种试剂。混匀后置于37℃的水浴中保温，1分钟后从1号试管中取出一滴溶液，置于白磁板上，用碘液检查淀粉的水解程度，待一号试管内的溶液遇碘不再变色后，取出所有的试管，各加碘液2滴，观察溶液颜色的变化。根据观察结果说明激活剂与抑制剂对酶活性的影响。
沪科版高中生物选修1学案设计酶的固定化
第四节酶的固定化 一、固定化酶 1．含义 通过物理或化学的方法，将水溶性的酶与不溶性的载体结合，使酶固定在载体上，并在一定的空间范围内进行催化反应。 2．方法 (1)共价键结合法：通过化学反应将酶以共价键结合到尼龙等载体上。 (2)包埋法：将酶包埋到多孔性凝胶中的固定化方法。 (3)物理吸附法。 3．优点 (1)固定化酶的活性稳定，可反复使用； (2)固定化酶能与反应液分开，制品较易纯化； (3)工业化生产可实现大批量、连续化、自动化； (4)极大地降低了生产成本。 4．缺点 需要制备纯净的酶，稍有不慎，酶就会失活。 二、固定化细胞 1．含义 用适当的载体将合成酶的细胞固定起来。 2．优点 比固定化酶更简捷，使用寿命更长。 三、木瓜蛋白酶的固定化操作技术 取尼龙布浸入等体积的CaCl2溶液和甲醇溶液中10 s左右―→盐酸溶液中室温下水解45 min―→蒸馏水冲洗至中性―→室温下放入戊二醛溶液中浸泡20 min―→磷酸缓冲液(pH为7.8)反复洗涤―→木瓜蛋白酶溶液中固定3.5 h，温度为4 ℃―→用NaCl溶液洗去多余的蛋白酶。
一、酶、固定化酶与固定化细胞的比较 直接使用酶固定化酶固定化细胞 缺点 ①对环境条件非常敏 感，易失活 ②难回收，成本高，影 响产品质量 不利于催化一系列的 酶促反应 反应物不易与酶接近， 尤其是大分子物质，反 应效率下降 优点 催化效率高、耗能低、 污染低 ①既能与反应物接 触，又能与产物分离 ②可以反复利用 成本低，操作容易、寿 命长 (1)固定化细胞使用的都是活细胞，因此应提供一定的营养物质。 (2)固定化细胞由于保证了细胞的完整性，因而酶的环境改变较小，酶活性受外界影响也较小。 二、固定化酶的制备及利用 1．酶的固定化： (1)18.6%的CaCl2溶液和甲醇溶液处理(10 s)，冲洗、吸干。 (2)3.65 mol/L的盐酸水解(45 min)，蒸馏水冲洗至中性。 (3)在5%的戊二醛溶液中浸泡(20 min)。 (4)0.1 mol/L的磷酸缓冲液洗涤，(多次)吸干。 (5)放入1 mg/mL的木瓜蛋白酶溶液中(4 ℃处理3.5 h)。 2．检验酶的活性： (1)用固定化酶在适宜温度下分解蛋白质(10 min) (2)用双缩脲试剂检验 3．酶的再利用：用取出的固定化酶再分解蛋白质
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 一、教学目的 l．初步学会探索酶催化特定化学反应的方法。 2．探索是否只能催化特定的化学反应。 二、教学建议 在本实验的教学中，教师应注意以下几点。 1．实验课前，教师应当布置学生预习实验指导。学生通过预习，可以理解实验原理，了解实验的目的要求和方法步骤，避免实验时边看书边做实验的情况发生。 2．实验过程中，教师应提醒学生注意以下几点。 （1）制备的可溶性淀粉溶液，必须完全冷却后才能使用，如果用刚煮沸的可溶性淀粉溶液进行实验，就会因温度过高而破坏淀粉酶的活性。 （2）两支试管保温时，应控制在60℃左右，低于50℃或高于75℃，都会降低化学反应的速度。 （3）如果2号试管也产生了砖红色沉淀，可以考虑以下原因。 ①蔗糖溶液放置的时间是否过长。因为蔗糖溶液放置时间过长，蔗糖容易被溶液中的微生物分解成还原性糖，影响实验的结果。这时应改用现配制的蔗糖溶液。 ②试管是否干净。如果上一个班的同学做完实验后未能将试管清洗干净，这次实验又接着用，就可能出现这种情况。为此，教师必须要求学生在实验结束后，一定要将试管洗刷干净，并倒置控干。教师在实验前应对试管统一进行检查，以杜绝上述情况的发生。 ③蔗糖本身是否纯净。如果蔗糖不纯，就可能出现产生砖红色沉淀的现象。为保证蔗糖纯净，实验前教师可先配制少量的蔗糖溶液，并用斐林试剂检验一下，确无砖红色沉淀产生，则为纯净蔗糖。 三、参考资料 淀粉溶液的配制取2g淀粉酶（粉剂），放入烧杯中，边搅拌边加入98mL蒸馏水，搅拌均匀后备用。
淀粉酶简介本实验为定性实验，因此，不必使用纯的淀粉酶。淀粉酶在一般的化学试剂商店就可以买到，有的酿酒厂也有出售，买回后放在冰箱冷藏室中可保存几年。 替换材料容易购买到菊糖的学校，最好用菊糖代替蔗糖。这是因为菊糖是由多个果糖分子缩合而成的，与淀粉同属于多糖。用菊糖与淀粉进行对比实验，更具有说服力。 1、实验目的 （1）初步学会探索酶催化特定化学反应的方法。 （2）探索淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 2、实验原理 淀粉和蔗糖都没有还原性,也就是都不能使斐林试剂还原,所以都不能与斐林试剂发生反应。唾液淀粉酶将淀粉水解成的麦芽糖则具有还原性,能够使斐林试剂还原,生成砖红色的沉淀。蔗糖水解产生的葡萄糖和果糖都具有还原性,但唾液淀粉酶不能将蔗糖水解。 试验中可以用菊糖代替蔗糖。这是因为菊糖是由多个果糖分子缩合而成的，与淀粉同属于多糖，用菊糖与淀粉进行对比实验，更具有说服力。 3、实验材料 质量分数分别为3%的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液；质量分数为2%的新鲜淀粉酶（化学试剂商店有售）溶液。 4、试剂与仪器 斐林试剂（也可以用班氏试剂）试管、大烧杯、量筒、滴管、温度计、试管夹、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴。 5、实验方法与步骤 （1）取两支洁净的试管，编上号，然后向1号注入2mL可溶性淀粉溶液和2mL新鲜淀粉酶溶液。向2号注入2mL蔗糖溶液和2mL新鲜淀粉酶溶液。 （2）轻轻振荡这两支试管，使试管内的液体混合均匀，然后将试管的下半部浸到60℃左右的热水中，保温5min。 （3）取出试管，各加入2mL斐林试剂（边加入斐林试剂，边轻轻振荡这两支试管，以便使试管内的物质混合均匀）。 （4）将两支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中,用酒精灯加热,煮沸并保持1min。 （5）观察并记录两支试管内的变化。
高二生物酶的研究与应用1
专题4 酶的研究和应用 （一）基础知识回顾 1、探究加酶洗衣粉的洗涤效果 （1）加酶洗衣粉是指含有_______________的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：___________________________________。其中应用最广泛，效果最明显的是______________和________________。（2）_______________能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的__________或_________________。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶分别能将大分子的_____________、________和_____________水解成小分子物质，这样洗衣粉就具有更好的去污能力。 （3）在本课题中，我们主要探究有关加酶洗衣粉的三个问题： 二是探究在什么温度下使用加酶洗衣粉效果最好；在探究此问题时，_________是变量，不同实验组之间形成______________。 三是探究不同种类的加酶洗衣粉，其洗剂效果的区别。在探究此问题时，变量是_________，污渍应是完全相同的。 （4）.实验设计遵循_______________和________________原则（5）.普通洗衣粉中含有_______。含磷污水的排放可能导致______________________________，造成水体的污染。加酶洗衣 粉可以降低____________________的用量，使洗涤剂朝 ______________方向发展，减少__________________。 2、酵母细胞的固定化
（1）.固定化酶和固定化细胞是指利用________________将___________________固定在_________________内的技术，包括哪三种方法？___________________________________。 一般来说，酶更适合采用___________________，而细胞多采用________________方法。原因在于________________________________________________________ ________________。 其中包埋法固定化细胞是指将____________均匀地包摆在不溶于水的________________中，常用的载体有_______________________________________________________ ___________。 （2）.固定化酶的应用实例——高果糖浆的生产：生产高果糖浆所需要的酶是_____________，所使用的反应柱上的孔应满足酶颗粒__________通过筛板上的小孔，而反应液却可以_______出入。 生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的________注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与________________接触，转化成___________，从反应柱_________流出。 （3）.固定化酶的优点是___________________________________________________________ __ 固定化酶存在的实际问题是______________________________________________________
α-淀粉酶
根据淀粉酶对淀粉的水解方式不同，可将其分为α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和异淀粉酶等。其中，α-淀粉酶（α-1，4-葡聚糖-4-葡聚糖苷酶)多是胞外酶，其作用于淀粉时可从分子内部随机地切开淀粉链的α-1，4糖苷键，而生成糊精和还原糖，产物的末端残基碳原子构型为α-构型，故称α-淀粉酶。 α-淀粉酶来源广泛，主要存在发芽谷物的糊粉细胞中，当然，从微生物到高等动、植物均可分离到，是一种重要的淀粉水解酶，也是工业生产中应用最为广泛的酶制剂之一。它可以由微生物发酵制备，也可以从动植物中提取。不同来源的α-淀粉酶的性质有一定的区别，工业中主要应用的是真菌和细菌α-淀粉酶。 目前，α-淀粉酶已广泛应用于变性淀粉及淀粉糖、焙烤工业、啤酒酿造、酒精工业、发酵以及纺织等许多行业，是一种重要工业用酶。如在淀粉加工业中，微生物α-淀粉酶已成功取代了化学降解法；在酒精工业中能显著提高出酒率。其应用于各种工业中对缩短生产周期，提高产品得率和原料的利用率，提高产品质量和节约粮食资源，都有着极其重要的作用。相对地，关于α-淀粉酶抑制剂国内外也有很多研究报道，α-淀粉酶抑制剂是糖苷水解酶的一种。它能有效地抑制肠道内唾液及胰淀粉酶的活性，阻碍食物中碳水化合物的水解和消化，降低人体糖份吸收、降低血糖和血脂的含量，减少脂肪合成，减轻体重。有报道表明，α-淀粉酶可以帮助改善糖尿病患者的耐糖量。 α-淀粉酶是淀粉及以淀粉为材料的工业生产中最重要的一种水解酶，其最早的商业化应用在1984年，作为治疗消化紊乱的药物辅助剂。现在，α-淀粉酶已广泛应用于食品、清洁剂、啤酒酿造、酒精工业和造纸工业。 在焙烤工业中的应用： α-淀粉酶用于面包加工中可以使面包体积增大，纹理疏松；提高面团的发酵速度；改善面包心的组织结构，增加内部组织的柔软度；产生良好而稳定的面包外表色泽；提高入炉的急胀性；抗老化，改善面包心的弹性和口感；延长面包心储存过程中的保鲜期 在啤酒酿造中的应用： 啤洒是最早用酶的酿造产品之一，在啤洒酿造中添加α-淀粉酶使其较快液化以取代一部分麦芽，使辅料增加，成本降低，特别在麦芽糖化力低，辅助原料使用比例较大的场合，使用α-淀粉酶和β-淀粉酶协同麦芽糖化，可以弥补麦芽酶系不足，增加可发酵糖含量，提高麦汁率，麦汁色泽降低，过滤速度加快，提高了浸出物得率，同时又缩短了整体糊化时间。在酒精工业中的应用： 在玉米为原料生产酒精中添加α-淀粉酶低温蒸煮的新工艺，每生产1t酒精可节煤 224.42kg。又可减少冷却用水，提高出酒率8.8％，酒精成品质量也有显著提高。酒精生产应用耐高温α-淀粉酶。采用中温95℃～105℃蒸煮，既可有效地杀死原料中带来的杂菌，降低入池酸度和染菌机率，又可保护原材料中的淀粉组织不被破坏，形成焦糖或其它物质而损失，从而提高原料利用率 在造纸工业中的应用： 当代造纸工业中，造纸用化学品在提高纸品质量、增加纸品功能、提高生产效率和降低生产成本等方面发挥着极为重要的作用。由于淀粉与造纸用植物纤维素结构相近，相互间有良好的亲和作用，资源广泛，廉价易得，尤其是经变性处理的淀粉，能赋予纸张优异的性能，因此各类变性淀粉在造纸中广泛用于湿部添加、层间喷雾、表面施胶和涂布粘合。α-淀粉酶可以生产涂布粘合用变性淀粉
最新高中生物-高二生物酶的固定化 精品
第四节 酶的固定化 【课标要求】 1．掌握固定化酶和固定化细胞的作用和原理 2．尝试制备固定化酶，并检验酶的活性 【知识梳理】 （向下移动位置） 实践案例：木瓜蛋白酶的固定化 1．木瓜蛋白酶的作用：可以使蛋白质水解成 ，供酵母菌 所需，从而 发酵时间，提高啤酒 ，使酒质 醇和。 2．材料器具：见课本49页 3．活动程序： （1）酶的固定化 方法： ↓ 载体： 经一系列操作后，即可得到 。 （2）检验酶的活性 最适宜温度 ↓ 双缩脲试剂A 液和B 液 1号烧杯颜色： 2号烧杯颜色： 原因 （3）酶的再利用 3号烧杯颜色 ↓ 说明了 。 （向下移动） （4）结果记录 小结： 和 技术的应用，大大提高了酶在生产上的利用率。 定义：通过 或 的方法，将水溶性的 与不溶性的 结合，使酶固定在 上，并在一定的空间范围内进行 ， 这样制成的酶称为 。 ① ：将酶通过 以 结合到 等 上。 方法 ② :将酶均匀 在 等多孔性的 中的固定化方法。 ③ ：将酶吸附在载体表面上而被固定。 优点：固定化酶活性 ，可以 使用 次。 工业生产可以实现 、 、 极大降低生产成本。 1．固定化酶 2．固定化细胞 定义：利用适当的 将合成酶的 固定起来。 方法：多采用包埋固定法。（原因：细胞个大，而酶分子较小；个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。 优点：操作更容易更 ，使用 更长。 固定化细胞不需要酶的提取，减少了酶活力的损失和操作。
探究活动：大肠杆菌细胞的固定化 1．用培养基培养大肠杆菌，取1ml 加入烧杯中，再加入8ml 和体积分数为9%的1．6ml，搅拌均匀，待凝固后，切成小块，用和洗涤，即得到固定化大肠杆菌细胞。 2．胰凝乳蛋白酶的固定化 从提取，并以为载体，将胰凝乳蛋白酶固定化。 【复习指要】 1．学法指导：本节课应初步学会固定化酶的方法，引导学生理解固定化细胞和固定化酶这两种技术的区别与联系，辩证地认识这两种技术的优势与不足。本节课的固定化酶的方法和制备固定木瓜蛋白酶的操作过程应引起重视，在高考选择题和实验题中都有可能体现。 2．疑难解析： 辩证地认识固定化细胞和固定化酶两种技术的优势与不足。如：固定化细胞操作容易，对酶活性的影响更小，可以催化一系列的反应，容易回收等，但由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制。 【典题解析】 1．关于固定化酶技术说法正确的是（） A．固定化酶技术就是固定反应物，将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术 B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应 C．固定化酶中的酶无法重复利用 D．固定化酶是将酶固定在一定空间的技术 [解析]固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术，其优点是酶被固定在一定装置内可重复利用，不足是无法同时解决一系列酶促反应。 [答案]D 2．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的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，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的（） A．温度B．PH C．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 【聚焦高考】
2013浙科版选修1第二部分《实验六 α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测》word学案3
高中生物实验6α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 浙科版 核心解读HEXINJIEDU 1.酶与固定化酶一样吗？相对酶而言，固定化酶有什么优点呢？ 不完全相同，固定化酶是酶的衍生物。酶是活细胞产生的具有催化作用的一类有机物，它是生物体内各种化学反应的催化剂，而固定化酶是将水溶性的酶用物理或化学方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。 固定化酶的优点： ①使酶固定化后有一定的机械强度，催化反应的过程可管道化、连续化和自动化。 ②酶不溶解在催化反应的溶液中，产物更易纯化。 ③固定化酶可反复使用，更经济，更利于工厂化生产。 ④固定化酶提高了酶的稳定性，可较长时间地贮存和使用。 固相酶是在20世纪60年代发展起来的一项技术，很快就得到了广泛的应用。 2．如何证明洗涤固定化淀粉酶柱的流出液中没有淀粉酶？ 可在试管中加入1 mL可溶性淀粉溶液，再加入几滴淀粉酶柱的流出液，混合后用手握住试管增加温度，几分钟后加1～2滴KI—I2指示剂，如仍显蓝色，即流出液中没有淀粉酶了。用固定在石英砂上的淀粉酶柱再作用于淀粉溶液，使其自柱中流出，作用的结果才能表明是淀粉酶的固相酶作用的结果。 3．固定化酶有哪些用途呢？ (1)固相酶在工业上的应用 ①氨基酸酰化酶固相酶可使D型和L型氨基酸拆分，用于生产L型氨基酸。 ②柚苷酶固相酶用于果汁脱苦。 ③蛋白酶固相酶用于制造蛋白水解液。 ④木瓜蛋白酶固相酶用于啤酒澄清。 ⑤葡萄糖异构酶固相酶用于制造果糖，果糖是最甜的糖，制备的糖溶液可大大提高糖液的甜度。 (2)固相酶在化学分析和临床诊断上的应用 用尿酶固相酶可测定血液或尿中的尿素含量。 (3)固相酶在医药上的应用 ①苯丙酮尿症患者是由于体内缺少苯丙氨酸羟化酶，不能使苯丙氨酸转变成氨基酸，使苯丙氨酸变成苯丙酮酸和苯乳酸而随尿排出。这种病人智力发育迟缓，又称精神幼稚病。如将苯丙氨酸羟化酶及其辅酶制成不溶酶，注射到患者体内，可有效治疗苯丙酮尿病。 ②亚洲有15%的人体内缺少乳糖酶，不能水解牛乳中的乳糖，乳糖进入肠道后异常发酵，引起腹泻腹痛。这种现象大约在饮用后十几小时发生。有的人进入老年后缺少乳糖酶，也会发生上述现象。因此，可以用乳糖酶固相酶在体外或体内水解乳糖。 4．耐高温的淀粉酶有哪些可能的用途？ 在实际生产中，总希望反应的时间愈短愈好，这就要提高反应温度。通常生产上淀粉酶是一次性使用的，加温虽在短时间内会使酶变性失活，但没有关系，只要使淀粉在短时间内水解即可。寻找耐高温的淀粉酶的目的是在高温下使淀粉水解快，而且酶不会因高温而在短时间内变性。在发酵生产中使用的往往是植物淀粉，如青霉素发酵、
探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 1、实验目的 （1）初步学会探索酶催化特定化学反应的方法。 （2）探索淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 2、实验原理 淀粉和蔗糖都没有还原性,也就是都不能使斐林试剂还原,所以都不能与斐林试剂发生反应。唾液淀粉酶将淀粉水解成的麦芽糖则具有还原性,能够使斐林试剂还原,生成砖红色的沉淀。蔗糖水解产生的葡萄糖和果糖都具有还原性,但唾液淀粉酶不能将蔗糖水解。 试验中可以用菊糖代替蔗糖。这是因为菊糖是由多个果糖分子缩合而成的，与淀粉同属于多糖，用菊糖与淀粉进行对比实验，更具有说服力。 3、实验材料 质量分数分别为3%的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液；质量分数为2%的新鲜淀粉酶（化学试剂商店有售）溶液。 4、试剂与仪器 斐林试剂（也可以用班氏试剂）试管、大烧杯、量筒、滴管、温度计、试管夹、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴。 5、实验方法与步骤 （1）取两支洁净的试管，编上号，然后向1号注入2mL可溶性淀粉溶液和2mL新鲜淀粉酶溶液。向2号注入2mL蔗糖溶液和2mL新鲜淀粉酶溶液。 （2）轻轻振荡这两支试管，使试管内的液体混合均匀，然后将试管的下半部浸到60℃左右的热水中，保温5min。 （3）取出试管，各加入2mL斐林试剂（边加入斐林试剂，边轻轻振荡这两支试管，以便使试管内的物质混合均匀）。 （4）将两支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中,用酒精灯加热,煮沸并保持1min。 （5）观察并记录两支试管内的变化 6、注意事项 ①做好本实验的关键是蔗糖的纯度和新鲜程度。这是因为蔗糖是非还原性糖，如果其中混有少量的葡萄糖或果糖，或蔗糖放置久了受细菌作用部分分解成单糖，则与斐林试剂共热时能生成砖红色沉淀，使人产生错觉。为了确保实验的成功，实验之前应检验一下纯度。普通的细粒蔗糖往往是由于部分水解而具有一些还原糖。可用市售大块冰糖，水洗去其表面葡萄糖得到纯净的蔗糖。 ②实验中要将试管的下半部浸到37℃的温水中，因为淀粉酶在适宜的温度条件下催化能力最强。 ③在实验中，质量分数为3%的蔗糖溶液要现配现用（以免被细菌污染变质），取唾液时一不定期要用清漱口，以免食物残渣进入唾液中。 ④制备的可溶性淀粉溶液，一定要完全冷却后才能使用，因为温度过高会使酶活性降低，甚至失去催化能力。 ⑤实验中如果2号试管也产生了砖红色沉淀，可能的原因是： 蔗糖溶液放置的时间过长，蔗糖被溶液中的微生物分解成还原性的糖，从而影响实验效果。这时应临时配制蔗糖溶液。另一个可能的原因是试管不干净，所以实验之前应将试管用清水再清洗一次，试管编号要醒目。