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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项目直接使用酶固定化酶酶的种数一种或几种一种常用载体—石英砂、高岭土、皂土、硅胶、凝胶制作方法—化学结合法固定化、物理吸附法固定化催化反应单一或多种单一反应底物各种物质(大分子、小分子) 各种物质(大分子、小分子)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 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 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。
高中生物第二部分酶的应用实验6α_淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测自我小测浙科版选修精编版第二部分酶的应用实验6 α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测1淀粉在有关酶的作用下依次生成的物质是…()①糊精②葡萄糖③果胶④麦芽糖⑤蔗糖A．①②③④⑤ B．⑤④①②③C．①③⑤② D．①④②2本实验中α-淀粉酶的固定是将其水溶性的酶用物理或化学的方法固定在下列的哪一物质上( )A．有机硅胶 B．活性炭C．石英砂 D．明胶3下列叙述中不属于本实验所使用的α-淀粉酶特性的是( )A．是大肠杆菌的α-淀粉酶B．其作用的最适pH是5.5～7.5C．其作用的最适温度是50～75 ℃D．其化学本质是蛋白质4将固定化酶装柱后，当底物经过该柱时，底物发生的变化是( ) A．底物被稀释了B．底物被浓缩了C．底物的结构变得更加稳定了D．底物被酶水解成产物了5本实验保存在冰箱中取出后再重复实验，将得到下列的哪一结果( )A．由于时间太久，酶已经失去了活性，因此，用淀粉指示剂鉴定后溶液不显色B．由于时间太久，酶已经失去了活性，因此，用淀粉指示剂鉴定后溶液显蓝色C．固定化酶是能够较长时间保持活性的，因此，用淀粉指示剂鉴定后溶液显红色D．固定化酶是能够较长时间保持活性的，因此，用淀粉指示剂鉴定后溶液显无色6(2009江苏高考，3)下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是( )A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件D．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7在淀粉水解成葡萄糖的过程中，依次起作用的酶是( )①糖化淀粉酶②β-淀粉酶③α-淀粉酶A．①②③ B．③②①C ．①③② D．③①②8下列关于对固定化酶中用到的反应柱的理解，正确的是( )A ．反应物和酶均可自由通过反应柱B ．反应物和酶均不能通过反应柱C ．反应物能通过，酶不能通过D ．反应物不能通过，酶能通过9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10多孔玻璃可使木瓜蛋白酶固定，这一固定化酶的方法属于下列的( )A ．共价偶联法B ．吸附法C ．交联法D ．包埋法11参照教材实验，请简述用多孔玻璃固定木瓜蛋白酶的方法。
实验6：α—淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 导学一、酶和固定化酶1．酶：酶是生物体内催化各种反应的催化剂。
酶作为催化剂与一般的催化剂有共同特点：①用量少而催化效率高；②不改变化学反应的平衡点，酶本身在反应反应前后也不发生变化；③可降低反应的活化能。
酶作为生物催化剂的特性有：①催化效率高；②有高度的专一性；③易失活等。
通常情况下酶都是在水溶液中催化底物反应，因此酶在反应系统中是与底物、产物混在一起的，反应结束后，即使仍有较高活力，也很难再回收利用。
另外，在水溶液中起作用的酶也给产物进一步分离纯化带来了一定困难。
2．固定化酶：固定化酶又称固相酶、水不溶性酶，它是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。
固定化酶与游离酶相比不但稳定性好，而且与底物和产物容易分离，且易于控制，能反复多次使用，便于运输和贮存，有利于自动化生产。
因此，固定化酶在工业、医学和生化分析等方面的应用发展较快。
直接使用酶和固定化酶催化的优缺点比较二、固定化酶的制作原理酶固定化方法由酶的性质和载体特性所决定，主要包括：吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。
1．吸附法：有物理吸附法和离子交换法两种。
物理吸附法是将酶蛋白的分子吸附在惰性载体上，但要选择不引起变性且能保持一定酶活力的载体，对蛋白质有高度吸附能力的有机硅胶、活性碳和石英砂等。
离子交换法是利用蛋白质的两性性质，使其带有电荷的基团与离子交换剂形成离子键，而被交换结合至交换剂上。
2．共价偶联法（载体偶联法）：酶蛋白的一些基团，包括羧基末端、氨基末端等，在温和的条件下能与载体共价结合，从而被固定。
但结合的部位必须不是酶的活性中心，也不是维持其空间结构的必需基团。
这种结合稳定性好，酶不易脱落，可使用较长时间。
3．交联法：是指通过双功能试剂，将酶和酶联结成网状结构的方法，交联法使用的交联剂是戊二醛等水溶性化合物。
4．包埋法：是指将酶包裹在多孔的载体中，如将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中，或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中。
α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用检测的教案教学目标：教学内容分析：试验的基本原理：淀粉遇碘变蓝，糊精遇碘变红； α淀粉酶可以将淀粉水解成糊精；石英砂可以作为物理吸附剂固定化α淀粉酶。
实验的基本步骤：1、配置可溶性淀粉溶液。
取35mg 可溶性淀粉溶于50ml 沸水。
（可溶性淀粉先用冷水调成糊状，再加入沸水中。
这样溶解才会形成澄清的溶液）将配置好的淀粉溶液放置在60℃（酶的最适温度50℃~75℃，使后期淀粉酶经过时能达到酶的最高催化活性）的水浴锅（水浴锅中添加去离子水）中备用。
2、α-淀粉酶的固定化。
在50ml 烧杯中将5mg α-淀粉酶溶于4ml 蒸馏水中。
（注意：由于酶不纯，可能有些不溶物。
）再加入5g 石英砂，不时搅拌（搅拌切忌太用力），固定15min 。
（使酶能吸附到石英砂表面）3、检验未吸附的游离淀粉酶。
小心倒掉上清液后（未吸附的游离淀粉酶应该在上清液中），用10~15ml 的蒸馏水小心清洗石英砂2~3次，每次取其上清液0.5ml 于试管中，同时滴加淀粉溶液充分混匀。
再加入1滴KI-I2溶液，若溶液变为蓝色，说明上清液中已无游离α-淀粉酶，如果溶液为红色，继续用蒸馏水清洗，直至淀粉溶液变为蓝色为止。
（检验未吸附的游离淀粉酶实验内容动作技能认知领域 情感领悟观察思考 实验报告 固定化α淀粉酶①学会固定化酶的基本步骤②检验水洗液中是否还有为固定的酶观察淀粉遇碘反应的变化，和淀粉经酶反应后遇碘的变化①固定过程中，搅拌石英砂应注意什么 ②如何检验倒掉的上清液是否还有酶。
按照试验要求填写通过实验培养学生的思考能力，以及养成做事认真，细心的习惯 淀粉水解作用检测①掌握如何装柱②控制层析柱中的液体流速③检验反应后的流出液①层析柱液体的流速 ②糊精的显色反应为什么要控制流速为6滴每分钟是否洗涤干净，每次蒸馏水洗涤都可以使未吸附的游离淀粉酶溶于上清液，而游离淀粉酶可以与加入的淀粉溶液反应，产生的糊精遇碘变红。
2017-2018年高中生物第2部分酶的应用实验6 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编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017-2018年高中生物第2部分酶的应用实验6 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）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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实验6 α—淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测课标解读重点难点1。
制备固定化α—淀粉酶。
2.进行淀粉水解的测定。
3.通过此实验探讨固定化酶的应用价值。
1.固定化酶的方法和优点.2.固定化酶装柱后的使用。
一、酶与固定化酶1．酶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。
2．固定化酶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。
3．将酶改造成固定化酶的原因由于酶在水溶液中很不稳定,且不利于工业化使用，所以要将酶改造成固定化酶。
4．酶固定化的方法吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。
本实验用的是吸附法。
5．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。
在酶固定化的各种方法中，哪一种方法对酶的作用影响较小？【提示】吸附法二、α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用检测的实验1．实验目的(1）制备固定化α—淀粉酶。
(2)进行淀粉水解作用的检测。
2．实验原理将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。
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。
