高二生物酶的研究与应用2

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1、选修1:生物技术实践专题4 酶的研究与应用知识回顾：1、洗衣粉中添加_，可以 更有效地清除顽渍。常用的酶制剂 有_四类。 2、影响酶活性的因素有_、 _和_。 3、影响洗衣粉洗涤效果的因素有 _ 。在食品、化工、轻纺、医药等 领域大规模使用酶制剂，说明 酶制剂使用有很多优点，你能 举出一些例子吗？催化效率高、低能耗、低污染等 。酶制剂的使用有缺点吗？你能举出一些例子吗？酶制剂存在的缺陷： 1、通常对强酸、强碱、高温和有 机溶剂等条件非常敏感，容易失活；2、溶液中的酶很难回收，不能被 再次利用，提高了生产成本；3、反应后会混在产物中，可能影 响产品质量。如果你是工程 技术人员，你如何 解决这个问

2、题？阅读P49-50，并思考：1、解决酶应用中存在问题的方法是？ 2、这种方法的优点是什么？ 3、什么是高果糖浆？使用它有何好处 ？ 4、生产高果糖浆需要什么酶？其作用 是什么？这种酶有何特点？ 5、了解高果糖浆生产过程。一、固定化酶的应用实例1、固定化酶技术。即将酶固定在 一定空间内的技术（如固定在不溶 于水的载体上）。2、固定化酶技术的优点：（1）使酶既能与反应物接触，又 能与产物分离；（2）固定在载体上的酶可以被反 复利用。3、高果糖浆是果糖含量为42%左右 的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果 糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖 尿病、龋齿和心血管病，对人的健 康有利。你能写出果糖的分子式吗?它

3、属于什么糖?4、生产高果糖浆需要葡萄糖异构 酶；其作用是将葡萄糖转化为果 糖；这种酶稳定性好，可持续发 挥作用。你能写出方程式吗?5、固定化酶技术生产高果糖浆的图示 ： 注意反应柱的 各部分名称。你能说出反应 柱的优点吗？生产流程生产流程 含淀粉含淀粉 的浆液的浆液-淀粉酶淀粉酶糊精糊精糖化酶糖化酶葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖 异构酶异构酶葡萄糖的葡萄糖的 异构化异构化42%42%45%45% 转化成果糖转化成果糖果葡糖浆果葡糖浆果糖和葡果糖和葡 萄糖分离萄糖分离葡萄糖再葡萄糖再 次异构化次异构化反复多次反复多次果糖含量果糖含量 70%70%90%90%高果糖浆高果糖浆反应柱能连续使用半年，大大

4、降低了生产成本，提高果糖的 产量和质量。优点：练习 ：1、下列说法不正确的是（ ） A、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触 ，转化成的是果糖 B、从固定化酶反应柱下端流出的是果 糖 C、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖 、糖尿病、龋齿和心血管病 D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆 中回收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 得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制 成制剂，可以用来降解残留在土壤中 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3、目前，日用化工厂大量生产的 酶制剂，其中的酶大都来自A、化学合成 B、动物体

5、内 C、植物体内 D、微生物体内 在生产实际中使用固定化酶 技术有无不足?如有不足,怎么办?有。一种酶只能催化一种化学 反应，而在生产实际中很多产 物的形成都通过一系列的酶促 反应才能进行，所以操作比较 麻烦。 可采用固定化细胞技术。二、固定化细胞技术1、概念：利用物理或化学方法将细胞 固定在一定空间的技术。细胞中含有一系列酶，在细胞 正常生命活动的过程中，通过 代谢产生所需要的代谢产物。阅读P50：思考第二段的问题2.将酶或细胞固定化的方法将酶（或细胞）包埋在 细微网格里将酶（或细胞）相 互连接起来将酶（或细胞）吸附在 载体表面上包埋法化学结合法吸附法方 法原 理适用 对象 包 埋 法将聚合

6、物的单体与酶溶液 混合，再借助于聚合助进 剂(包括交联剂)的作用进 行聚合，酶被包埋在聚合 物中以达到固定化酶或 细胞方法原 理适用 对象 化学 结合 法酶蛋白的侧链基团和载休 表面上的功能基团之间形 成共价键而固定的方法酶物理 吸附 法通过氢键、疏水作用和 电子亲和力等物理作用， 将酶固定于水不溶载体上 。从而制成固定化酶酶酶和细胞固定方法的选择酶和细胞固定方法的选择酶适合采用化学结合和物理吸酶适合采用化学结合和物理吸 附法固定附法固定 细胞适合采用包埋法固定细胞适合采用包埋法固定（1 1）、方法）、方法（2 2）、原因）、原因 细胞个大，酶分子很小细胞个大，酶分子很小个体大的细胞难以被吸附

7、或结合而个个体大的细胞难以被吸附或结合而个 小的酶容易从包埋的材料中漏出小的酶容易从包埋的材料中漏出3、固定化细胞常用的载体常用的不溶于水的多孔性载体 有哪些？明胶、琼脂糖、海藻酸钠、 醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等 如果反应底物是大分 子物质，能否用固定化细 胞技术?为什么？那应该采用何种技术?练习：1.使用固定化细胞的优点是( )。A.能催化大分子物质的水解 B.可催化一系列化学反应C.与反应物易接近 D.有利于酶在细胞外发挥作用2.酶的固定方法不包括( )。 A.将酶吸附在固体表面上 B 将酶相互连接起来 C将酶包埋在细微网格里 D 将酶制成固体酶制剂，如加酶洗 衣粉中的酶3、如果反应物是大分

8、子物质，采 用那种方法催化受限制( )。 A直接使用酶 B使用化学方法结合的酶 C使用固定化细胞 D使用物理吸附法固定的酶4、下列关于酶和细胞的固定叙述 不正确的是( )。 A 酶分子很小，易采用包埋法 B酶分子很小，易采用化学结合 或物理吸附法固定的酶 C细胞个大，难被吸附或结合 D细胞易采用包埋法固定5. 关于固定化酶的叙述不正确的 是 ( )。 A 既能与反应物接触，又能与反 应物分离 B固定在载体上的酶可被反复利 用 C可催化一系列反应 D酶的活性和稳定性受到限制6、固定化细胞对酶的活性影响最小，根 本原因是( )。 A避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程 B固定化细胞在多种酶促反应中连续

9、发 挥作用 C促化反应结束后，能被吸收和重复利 用 D细胞结构保证了各种酶在细胞内化学 反应中有效的发挥作用三、实验操作（一）制备固定化酵母细胞阅读P5051思考下列问题：（1）制备过程包括哪几个步骤？ （2）你认为哪个步骤的操作是最 重要的一环？ （3）各步骤应当分别注意什么问 题？1、酵母细胞的活化 思考：关于酵母菌你有哪些知识？什么是活化？怎样活化？应注意什么？活化：让处于休眠状态的微生物重新 恢复正常的生活状态； 本质：加快新陈代谢； 方法：加入适量的水。你能说出理由吗？取1g干酵母，放 入50ml的小烧杯 中，加入蒸馏水 10ml，用玻璃棒 搅拌，使酵母细 胞混合均匀，成 糊状，放置

10、1h左 右使其活化思考：你认为酵母的活化操作有 哪些注意事项？1、所用容器要大一些；2、要保证酵母菌的活性；3、物种要单一；4、注意水的用量。2、配制物质的量浓度为0.05mol/L 的CaCl2溶液称取无水Cacl2 0.83g。放入 200mL的烧杯中，加入150mL的蒸 馏水，使其充分溶解，待用。3、配制海藻酸钠溶液操作：称取0.7g海藻酸钠，放入50mL 小烧杯中.加人10mL水，用酒精灯 加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠 调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏 水定容至10mL。注意，加热时要用 小火，或者间断加热，反复几次， 直到海藻酸钠溶化为止加热使海藻酸钠溶化是操作中 最重要的一环，涉及

11、到实验的成败 ，一定要按照教材的提示进行操作 。海藻酸钠的浓度涉及到固定化细 胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高 ，将很难形成凝胶珠；如果浓度过 低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细 胞的数目少，影响实验效果。应当注意什么问题？4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合将溶化好的海藻酸钠溶液冷 却至室温，加入已活化的醉母细 胞，进行充分搅拌，使其混合均 匀，再转移至注射器中。为什么海藻酸钠溶液要冷却 ？5、固定化酵母细胞以恒定的速度缓慢地将注射 器中的溶液滴加到配制好的 Cacl2溶液中，观察液滴在Cacl2 溶液中形成凝胶珠的情形。将这 些凝胶珠在Cacl2溶液中浸泡30 min左右。你知道还有什么地方可以用 到

12、氯化钙？刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡 一段时间，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用 下列方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌 上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有 液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果 凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠 是成功的。这一阶段成功与否呢？怎样评价？观察凝胶珠的颜色和形状:如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白 色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固 定的酵母细胞数目较少；如果形成 的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说 明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败 ，需要再作尝试。（二）用固定化细胞发酵 1、将固定好的酵母细胞(凝

13、胶 珠)用蒸馏水冲洗2-3次。 2、 将150mL质量分数为10%的 葡萄糖溶液转移到200mL的锥形 瓶中，再加入固定好的酵母细 胞，置于25下发酵24h。这一阶段成功与否呢？怎 样评价？观察发酵的葡萄糖溶液； 利用固定的酵母细胞发酵产生 酒精，可以看到产生了很多气 泡，同时会闻到酒味。 还有其他方法吗？请思考课后练习P52类型优点不足直 接 使 用 酶催化效率高，低 耗能、低污染等 。对环境条件非常敏感，容 易失活；溶液中的酶很难 回收，不能被再次利用， 提高了生产成本；反应后 酶会混在产物中，可能影 响产品质量。固 定 化 酶酶既能与反应物 接触，又能与产 物分离，同时， 固定在载体上的

14、 酶还可以被反复 利用。一种酶只能催化一种化学 反应，而在生产实践中， 很多产物的形成都通过一 系列的酶促反应才能得到 的。固 定 化 细 胞成本低，操 作更容易。固定后的酶或细胞与 反应物不容易接近， 可能导致反应效果下 降等。类 型优点不足练习: 1、制备固定化酵母细胞的过程中错误的 是（ ） A、取干酵母，加入蒸馏水，使其活化 B、配制海藻酸钠时，加热用大火，直 到海藻酸钠溶化为止 C、将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室 温，加入已活化的酵母细胞 D、将凝胶珠在Cacl2溶液中浸泡30 min 左右2、下列叙述不正确的是（ ） A、从操作角度来考虑，固定化细胞 比固定化酶容易 B、固定化细胞

15、比固定化酶对酶的活 性影响更小 C、固定化细胞固定的是一种酶 D、将微生物的发酵过程变成连续的 酶反应应选择固定化细胞技术恶灵退散官网地址：http:/ 恶灵退散官网地址 ioq162fgk 中国人的承受极限。大家一时楞在那里，不知所措，整个会议室静若坟场。就在那一刹那间，突然张钢铁拍案而起、情 绪高昂地叫道：“曾总，你说的话我实在听不下去！中国人的素质差这句话打击面太广了，我们坚决反对恶灵退散！你 说的那种人毕竟是少之又少，你不能一棍子打死一邦人。”张钢铁今生“阅人无数”，今天是第一次不由自主地从他口 中迸出这样的话,他吼完就铁青着脸看着曾臣人，像一只随时准备战斗的藏獒。张钢铁是个老党员，70年刚一生产啤酒 时，他就在啤酒厂，是啤酒厂元老！平时在领导面前很会掌握说话的分寸。今天还是第一次出言顶撞领导，底下的人有 的在偷偷地笑、有的铁青着脸、有的涨红了脸。“肏他妈妈来个。” 一个国骂，恶灵退散马启明听到“这就是中国 人的素质差”这个话时心里也恨恨地骂道！总经理就是总是、经常不讲理的人！曾臣人话刚启个头，就被人公然对抗， 敢顶撞总经理呵呵权威。他吃惊万分，脸色陡然变煞白，连话都说不出来：“你你你”他惊恐地看着张钢 铁，又看看其