2018高中生物第2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课件浙科版1

反应底物
各种物质(大分子、小分子) 各种物质(大分子、小分子) ①对环境条件非常敏感， 易
缺点
失活；②难回收，成本高， 不利于催化一系列的酶促反应 影响产品质量
优点
催化效率高、耗能低、污染 ①既能与反应物接触，又能与产物分 低 离；②可以反复利用
4.固定化酶的优点 (1)可循环反复使用酶制剂。在某些情况下可使用上千次，极大地降低了生 产成本。 (2)在生产中，可通过离心法或过滤法把酶与反应液相互分开，在大规模的 生产中所需工艺设备比较简单易行。 (3)稳定性能好。
课 前 自 主 导 学
当 堂 双 基 达 标
实验 6
课 堂 互 动 探 究
α- 淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测
学 业 达 标 测 评
课 标 解 读 1.制备固定化 α- 淀粉酶。
重 点 难 点 1.固定化酶的方法和优点。
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。
2.固定化酶装柱后的使用。
②处理三废：应用固定化酶或固定化细胞可以组成快速、高效、连续运行 的污水处理系统，如用固定化分解氰化物的细菌除去废水中的氰化物；用固定 化 α- 淀粉酶处理造纸厂的废水， 用水解农药的细菌固定化制剂处理农药废水等。
下图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答：
(1)请在横线上填出各标号名称。 ①________，②________，③________。 (2)与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是______________________ ____________________________________________________________。 (3)③的作用是_______________________________________________。 (4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方法有________或________。 (5)据图说出反应柱的作用原理：__________________________________ ____________________________________________________________。
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
30 min 后将上述溶液装入 1 支注射器中 (该注射器的下端接有 气门心，并用夹子封住) ↓ 用 10 倍体积的蒸馏水洗涤此注射器，以除去 未吸附的游离淀粉酶，流速为 1 mL/min (2)可溶性淀粉溶液：取 50 mg 可溶性淀粉溶于 100 mL 热水 中，搅拌均匀。 (3)KI- I2 溶液：称取 0.127 g 碘和 0.83 g 碘化钾。加蒸馏水 100 mL，完全溶 解后装入滴瓶中。
【思路点拨】
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。
【答案】 C
关于固定化酶和一般酶制剂在应用效果上的说法错误的是( A．固定化酶生物活性强，可长久使用 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
(3)使用固定化酶技术生产高果糖浆。 生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应 柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。(如图所 示)
(4)相关技术优势： 上述反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和 质量。目前，用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆的规模已经超过了每年 1 000 万吨。
1．下列不属于酶固定化的方法的是( A．吸附法 C．交联法 【解析】
)
B．共价法 D．包埋法 本题考查酶固定化的方法。酶固定化的方法比较多，其中包括
吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等。本题四个选项中 B 项的方法描述不 准确。
【答案】 B
2．固定化酶的优点是( A．有利于增加酶的活性 C．有利于提高反应速度
【答案】 (1)反应柱 固定化酶 分布着小孔的筛板 (2)既能与反应物接触，又能与产物分离，能连续性生产 (3)酶颗粒无法通过③，反应溶液却可自由出入 (4)吸附法 交联法 (5)反应物溶液从反应柱上端注入，使反应物溶液流过反应柱，与固定化酶 接触，得到的产物从反应柱下端流出。
【互动探究】 若上述例 2反应柱中，所固定的酶为 α-淀粉酶，注入的溶液为一定浓度的 淀粉溶液，请回答： 1注入淀粉溶液后，反应柱底端流出物中主要成分是什么？你如何检测淀 粉是否被水解？现象如何？ 2该流出物溶液中是否具有 α-淀粉酶？为什么？如何通过简单实验，验证 你的结论？
2．α- 淀粉酶的固定化 (1)固定方法——用吸附法将 α- 淀粉酶固定在石英砂上。 在烧杯中将 5 mg α- 淀粉酶溶于 4 mL 蒸馏水中，再加入 5 g 石英砂，不时 搅拌，30 min 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 4 mL)。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。
5．实验步骤 (1)淀粉溶液流经固定化酶柱 将灌注了 固定化酶的注射器放在注射器架上，用滴管滴加 淀粉溶液，使该 溶液以 0.3 mL/min 的流速过柱。 (2)接取流出物 待从固定化酶柱中流出 5 mL 淀粉溶液后，接收 0.5 mL 流出液。
(3)流出物鉴定 在流出物中加入
KI-I2
溶液，观察颜色。用水稀释 1 倍后再观察颜色。
2．酶的常用固定化方法 酶的固定化可分为酶分子固定化及细胞固定化。细胞固定化与直接固定酶 相比，成本更低，操作也更容易。常用方法如下： (1)物理吸附法 物理吸附法是指将酶吸附到固体吸附剂表面的方法，固体吸附剂多为活性 炭、多孔玻璃、石英砂等。
(2)化学结合法(包括交联法及共价偶联法等) 化学结合法是指将酶分子相互结合，或将其结合到纤维素、琼脂糖、离子 交换树脂等载体上的固定方式。工艺简便及条件温和是其显著特点，其载体选 择范围很大，涉及天然或合成的无机、有机高分子材料。化学结合法中常见的 有交联法、共价结合法、离子结合法等。
固定化酶在消除污染、保护环境方面的应用：固定化酶和固定化细胞在清 除污染、保护环境方面也大有作为，是当代环境保护的出色“卫士”，其主要 作用是进行环境监测和处理三废。 ①环境监测：固定化酶也可以用于测定有毒物质的含量，进行环境监测， 如用固定化多酚氧化酶检测水中的酚类物质；利用固定化酶还可以检测有机磷、 有机氯农药等环境污染物(如过氯酸盐、氧化物和尿素等)
)
【解析】
固定化酶是将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既能与反应物
接触又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用，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，但不可长久 使用。
【答案】 A
固定化酶的应用
1.用固定化酶技术生产高果糖浆 (1)高果糖浆生产中面临的问题： 高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，它能将葡萄糖转化成果糖。这种 酶的稳定性好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就无法从 糖浆中回收，造成很大的浪费。 (2)固定化酶反应柱——将酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些颗粒装 在反应柱内，反应柱底端装上分布着许多小孔的筛板，酶颗粒无法通过小孔， 而反应溶液却能出入。
【提示】
1流出物主要成分是糊精，可用淀粉指示剂检测淀粉是否被水
解，其现象是：水解前溶液呈蓝色，水解后溶液呈红色。 2流出物溶液中无 α-淀粉酶，因为反应柱底端的多孔筛板只允许反应物溶 液自由出入。而酶分子不能通过。为证明上述结论，可在装入反应物溶液前， 先向柱内加入蒸馏水，收集柱底端流出物溶液进行淀粉水解实验——加入蒸馏 水后的流出物溶液不能将淀粉水解，表明其内无淀粉酶。
(3)包埋法 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。包埋法又分为凝胶包 埋法和微囊化法，前者包埋成格子型，后者包埋成微胶囊型。
固定酶的方法
3．直接使用酶和固定化酶的比较 直接使用酶 酶的种数 常用载体 制作方法 催化反应 一种或几种 － － 单一或多种 固定化酶 一种 石英砂、高岭土、皂土、硅胶、凝胶 化学结合法固定化、物理吸附法固定化 单一
(4)洗涤、保存固定化酶柱 实验后，用 10 倍柱体积的蒸馏水洗涤此柱。放置在 4 ℃冰箱中保存。 (5)几天后取出冰箱中该固定化酶柱，重复实验，观察结果。
固定化酶柱为什么放在 4 ℃的冰箱中保存？
【提示】 高温会破坏酶的结构，低温不破坏酶的结构。
酶的固定化
1.固定化酶的概念 酶是生物体内各种化学反应的催化剂，具高度专一性和高效性，但酶在水 溶液中很不稳定，且不或 化学的方法固定在某种介质(如石英砂、毛玻璃、琼脂糖、明胶、海藻酸钠、醋 酸纤维素、聚丙烯酰胺等)上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
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
【思路点拨】
(1)固定化酶反应柱是将酶固定在一种颗粒状的载体上，再
将这些颗粒装在反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板，酶颗粒无法 通过小孔，而反应液却可出入，图示中①为反应柱，②为固定化酶，③为具有 小孔的筛板。 (2)固定化酶的突出优点是既能与反应物接触，又能与产物分离。 (3)多孔筛板的作用在于阻止酶颗粒通过，但却让反应液自由出入。 (4)固定化酶可采用吸附法、交联法等方法。 (5)反应柱的作用原理在于反应物溶液从反应柱上端注入后，使反应物流过 反应柱与固定化酶接触，参与催化化学反应所形成的产物则从柱的底端流出。