学年浙科版选修1 第二章 α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 学案.docx
《学年浙科版选修1 第二章 α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 学案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《学年浙科版选修1 第二章 α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 学案.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
学年浙科版选修1第二章α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测学案
实验四
α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测
1.固定化酶就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。
2.酶固定化的方法有吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等。
3.固定化酶的优点:
(1)既能使酶与反应物接触,又能使酶与产物分离;
(2)固定在载体上的酶可以被反复利用。
4.淀粉遇碘显蓝色,糊精遇碘显红色,麦芽糖遇碘不显色。
1.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、交联法和包埋法等。
2.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)方法:
吸附法,介质是石英砂。
(3)淀粉水解作用的检测原理:
遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色
3.α淀粉酶固定化实验步骤
↓
↓
↓
滴加KII2溶液,观察颜色,稀释1倍后再观察颜色
↓
1.如何证明洗涤固定化酶柱的流出液中没有淀粉酶?
提示:
可在试管中加入1mL可溶性淀粉,再加几滴淀粉酶柱流出液,保温几分钟后用碘液检验。
如仍显蓝色,则流出液中没有淀粉酶。
2.耐高温的淀粉酶有哪些可能的用途?
提示:
可以在高温下使淀粉水解快,而且酶不会因高温而失活,所以可在一些需要高温加热同时又要水解淀粉的反应中使用。
3.判断下列叙述的正误
(1)固定化α淀粉酶可永久使用(×)
(2)用固定化α淀粉酶进行淀粉水解实验时不需考虑温度及pH的影响(×)
(3)α淀粉酶固定化实验结束后,将固定化柱放在常温下即可(×)
1.酶的固定化方法
名称
原理
图示
包埋法
将酶或微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中,分为凝胶包埋法和微囊化法
化学结合法
利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合,或将其结合到载体上,分为交联法、共价结合法、离子结合法
吸附法
通过物理吸附作用,把酶或细胞固定在醋酸纤维素、琼脂糖、多孔玻璃或聚丙烯酰胺等载体上
2.直接使用酶和固定化酶比较
类型
直接使用酶
固定化酶
优点
催化效率高,低耗能、低污染等
a.酶既能与反应物接触,又能与产物分离;
b.固定在载体上的酶还可以被反复利用
不足
a.对环境条件非常敏感,容易失活
b.溶液中的酶很难回收,不能被再次利用,提高了生产成本
c.反应后酶会混在产物中,可能影响产品质量
一种酶只能催化一种化学反应,而在生产实践中,很多产物的形成是通过一系列的酶促反应得到的
[题组冲关]
1.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
解析:
选B 固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。
2.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.⑤④①②③
C.①③⑤②D.①④②
解析:
选D 淀粉水解过程为:
淀粉
糊精
麦芽糖
葡萄糖,所以依次生成的物质是①糊精、④麦芽糖、②葡萄糖。
3.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KII2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
解析:
选A 实验后,反应柱应低温(4℃)保存,以延长酶的寿命。
4.在“α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”实验中α淀粉酶的固定方法是下图中的( )
答案:
C
5.如图是固定化酶反应柱,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淀粉酶就固定在了石英砂上。
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____________溶液,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,却没有了相同的结果,试分析可能的原因:
_______________________________________________
解析:
α淀粉酶固定化以石英砂为介质吸附固定,由于吸附过程可能仍旧存在游离的淀粉酶,所以需要先用蒸馏水洗涤反应柱,流速不能过快。
淀粉水解过程中,需要控制流速,使淀粉酶能充分催化淀粉水解。
淀粉水解的检测试剂为KII2溶液,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。
用淀粉指示剂溶液测试,流出物呈红色,表明有水解产物糊精生成。
实验结束后,用10倍体积的蒸馏水洗涤此反应柱,洗涤的目的是洗去残留的反应物和产物。
由于冰箱温度为4℃,所以酶活性、反应条件可能会受影响,最终影响实验结果。
答案:
(1)吸附法 除去未吸附的游离淀粉酶 不能
(2)使淀粉溶液与淀粉酶充分接触,充分反应 KII2
稀释 糊精 (3)洗去残留的反应物和产物 (4)温度太低,抑制了酶的活性(答案合理即可)
[随堂基础巩固]
1.下列物质遇KII2溶液显红色的是( )
A.淀粉 B.葡萄糖
C.麦芽糖D.糊精
答案:
D
2.固定化酶的特点不包括( )
A.可反复利用B.可永久使用
C.酶的稳定性有所改进D.利于酶与产物分离
答案:
B
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5.5~7.5
C.其作用的最适温度是50~75℃
D.其化学本质是蛋白质
解析:
选A 本实验所使用的α淀粉酶是枯草杆菌的α淀粉酶,而不是大肠杆菌的。
4.利用紫甘薯制酒可提高其附加值。
请回答:
(1)为提高紫甘薯的利用率,工厂化生产时,可加入果胶酶和淀粉酶,其中果胶酶可来自________________等微生物。
由于酶在水溶液中不稳定,因此常将酶固定在某种介质上制成________________。
(2)果胶酶可将紫甘薯匀浆中的果胶水解成( )
A.半乳糖醛酸和葡萄糖
B.半乳糖和果糖
C.半乳糖醛酸甲酯和果糖
D.半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯
(3)紫甘薯匀浆流经α淀粉酶柱后,取适量流出的液体,经脱色后加入KII2溶液,结果液体呈红色,表明该液体中含有( )
A.淀粉B.糊精
C.麦芽糖D.葡萄糖
解析:
果胶酶可将紫甘薯匀浆中的果胶水解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯,以提高紫甘薯的利用率;有些微生物,如黑曲霉、苹果青霉都可用于生产果胶酶;由于酶在水溶液中不稳定,所以常将酶固定在某种介质上制成固定化酶。
紫甘薯匀浆流经α淀粉酶柱后,淀粉会被水解成糊精,糊精经脱色后加入KII2溶液后呈红色。
答案:
(1)黑曲霉(或苹果青霉) 固定化酶
(2)D (3)B
[课时跟踪检测]
1.目前,酶已经被大规模地应用于各个领域,下列属于应用中面临的实际问题是( )
A.酶通常对强酸、强碱、高温非常敏感,但对有机溶剂不敏感
B.酶的结构比较稳定,所以催化功能很强
C.酶用于生产时可能会混在产物中,影响产品质量
D.直接用于生产中的酶可以多次利用
解析:
选C 酶催化反应结束后,酶和其他产物混合在一起,分离比较麻烦,这不仅影响产品的纯度,而且使酶不能被分离出来重复利用。
2.下列关于α淀粉酶的固定化过程的叙述错误的是( )
A.首先要在烧杯中将α淀粉酶溶于4mL蒸馏水中
B.再将5g石英砂加入上述烧杯中,不时搅拌30min
C.随后将烧杯中的物质装入1支下端接有气门芯但并不封住的注射器中
D.最后用10倍体积的蒸馏水洗涤此注射器,除去那些未吸附的游离淀粉酶
解析:
选C 在α淀粉酶酶固定的步骤中,使用的注射器下端接有气门芯且用夹子封住。
3.回答下列有关固定化酶技术的问题:
(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提高产品的纯度,一般需要对酶进行固定化处理,即将酶用物理或化学方法固定在________________介质上,具体方法有:
吸附法、共价偶联法、________________法和交联法。
(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。
若装置中的固定化酶为α淀粉酶,则通常是利用吸附法进行固定的,介质一般为____________。
利用该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__________________检测,若呈现________色,说明淀粉被水解成糊精。
若a是固定化酵母,要想得到较多的酒精,加入反应液后的操作是____________,装置中的长导管起的作用是__________________________________。
(3)研究认为,用固定化酶处理污染物是很有前途的,如将从大肠杆菌中得到的磷酸三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,与用微生物降解比,其作用不需要适宜的______________。
(填选项编号)
A.温度 B.水分
C.pHD.营养
答案:
(1)非水溶性 包埋
(2)石英砂 打开活塞1和2,并控制流速 KII2溶液 红 关闭活塞1和2 排放气体CO2,防止杂菌进入反应柱 (3)D
4.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。
如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),分析并回答:
(1)固定化酶技术是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上,使酶既能与__________接触,又能与________分离,同时还能被__________。
常见的酶固定化的方法有多种:
如对本题的小麦酯酶使用了________和________。
(2)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析,由甲图所示结果可以得出的结论是______________________________。
(3)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,酶活力较低的原因是____________________________________________________。
(4)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降,由丙图可