2017-2018学年高中生物第二部分酶的应用-α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测同步备课教学案.docx

第4课时淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测考试要求知识内容考试属性及要求考情解读淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测加试1.尝试用吸附法制作固定化淀粉酶。2.运用固定化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：酶是生物体内各种化学反应的催化剂，它有高度的专一性和高效性。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：酶在水溶液中很不稳定，且不利于工业化使用。4.酶固定化的方法有：吸附法、包埋法、交联法和共价偶联法。教材实验中用的是吸附法。5.固定化酶作用的机理(如图)：将固定化酶装柱，当甲底物经过该柱时，在酶的作用下转变为乙产物。解决学生疑难点 1.固定化酶的优点是什么？答案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。2.根据图示连接固定化技术与原理答案AbBaCc3.下列所示的酶固定化技术中属于包埋法的是。1.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。一题多变判断正误：(1)固定化酶可反复永久使用()(2)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()(3)酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化()(4)固定化酶可催化一系列的酶促反应()答案(1)(2)(3)(4)题后反思直接使用酶和固定化酶的比较项目直接使用酶固定化酶制作方法吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等是否需要营养物质否否酶的种类一种或多种一种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)缺点对环境条件非常敏感，易失活；难回收，成本高，可能影响产品质量不利于催化一系列反应优点催化效率高、耗能低、低污染既能与反应底物接触，又能与产物分离；可以重复使用；可提高酶的热稳定性二、淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测实验1.淀粉酶的固定化(1)淀粉酶作用的最适条件：最适pH为5.57.5；最适温度为5075_。(2)方法：吸附法，将淀粉酶固定在石英砂上。(3)淀粉的水解作用淀粉糊精麦芽糖葡萄糖遇碘显蓝色 遇碘显红色遇碘不显色2.淀粉水解的测定实验固定淀粉酶滴管滴加淀粉溶液加KII2溶液观察洗涤几天后重复实验。3.实验步骤固定化淀粉酶，装入注射器中以0.3 mL/min的流速滴加淀粉溶液过柱流出5 mL淀粉溶液后接收0.5 mL流出液滴加KII2溶液，观察颜色，稀释1倍后再观察颜色以10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱，放置在4 冰箱中，几天后重复实验结合实验教材，完成下面的实验，并思考后面的问题：1.实验原理将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。用淀粉指示剂测试，若流出物呈红色，表明有糊精生成。淀粉糊精(遇碘显蓝色)(遇碘显红色)2.实验材料制备(1)淀粉酶的固定化在烧杯中将5 mg 淀粉酶溶于4 mL蒸馏水中 (由于酶不纯，可能有些不溶物) 加入5 g石英砂，不时搅拌 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)5 mmol/LKII2溶液：称取0.127 g I2和0.83 g KI。加蒸馏水100 mL，完全溶解后装入滴瓶中。3.实验结果的比较2.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。下列选项中属于本实验中的产物和显色现象的是()A.淀粉遇碘显蓝色B.糊精遇KII2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淀粉酶固定化酶柱时，淀粉被酶水解成了糊精，而糊精遇到KII2溶液时显红色。3.某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。请据图回答：(1)图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是_。黑曲霉提取液中含有的_可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过_方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去_。(2)实验中，操作流程A和B的先后顺序为_。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速调节阀是_。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否有果胶，可取一定量的果汁与等量的_混合，如果出现_现象，说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解，应将流速调_。(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被_使用。答案(1)消毒果胶酶吸附末吸附的游离酶等(2)A、B阀1乙醇浑浊(沉淀)慢(3)重复解析(1)KMnO4有杀菌消毒的作用，可将苹果表面的杂菌杀死。果汁中因含有果胶等而使苹果汁浑浊，用果胶酶处理可使果胶水解，使果汁澄清。固定化酶技术是将酶固定在固定化柱的载体上，固定化柱内填充的石英砂可以起到很好的吸附作用。酶被固定后用蒸馏水冲洗是为了除去末吸附的游离的酶等。(2)具体操作时，先提取果胶酶，将果胶酶固定在固定化柱中，再将阀2打开，使苹果汁进入固定化柱，与酶接触，固定的果胶酶就能将果汁中的果胶分解，而果胶酶不流失。果胶不溶于乙醇，与乙醇作用形成沉淀，故可用乙醇鉴定果汁中的果胶，如有浑浊现象，说明果汁中仍有果胶存在，此时应控制阀2的流量，调慢果汁流速。(3)酶被固定化后，便于与反应物和产物分离，可重复利用，提高酶的利用率。一题多变下列有关淀粉酶的固定化及淀粉水解作用检测的实验的叙述，请判断：(1)石英砂的作用是吸附固定淀粉酶()(2)为了缩短实验用时，可以加快淀粉滴加的速度()(3)固定化酶可反复多次利用，节约了经济成本()(4)向亲和层析洗脱液中加KII2溶液呈红色()答案(1)(2)(3)(4)1.淀粉酶的固定化所采用的方法是()A.吸附法 B.共价偶联法C.交联法 D.包埋法答案A2.某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定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()1号试管2号试管固定化淀粉酶普通淀粉酶淀粉溶液60 保温5 min，取出冷却至室温，滴加碘液现象变蓝不变蓝注：“”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，试管中应先加入碘液后保温答案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，它不能通过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇碘液呈现蓝色。3.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A项，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。B项，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。C项，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。D项，温度、pH会影响酶的活性，从而对实验结果造成影响。4.果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，常用于果汁的生产。(1)果胶酶用于果汁生产，是因为它能分解果胶，可解决果肉出汁率低和_等问题。(2)果胶由_和_组成。(3)若要检测苹果汁中是否还含有果胶，可取一定量的果汁与_混合，若出现_现象，说明果胶还没有被完全分解。(4)下图为某同学进行的澄清苹果汁生产实验，下列相关叙述正确的是_。A.实验中所用的固定化果胶酶可由某些物质吸附，吸附后的酶可永久使用B.为防止杂菌污染，图示装置制作完毕后需瞬间高温灭菌C.通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行D.固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前需重新装填反应柱(5)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，使酶能与_接触，又能与_分离。(6)在“淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”这一实验中，淀粉酶固定在石英砂上，固定化方法使用了下图中的_。答案(1)果汁浑浊(2)半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯(3)乙醇浑浊(4)C(5)底物(反应物)产物(6)课时作业基础过关1.下列有关教材中淀粉酶固定化实验的叙述，错误的是()A.固定方法为吸附法B.固定后既不溶于水又有酶活性C.将石英砂加入淀粉酶溶液中后，需要充分地不时地搅拌D.将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。2.酶的固定方法不包括()A.将酶吸附在载体表面上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答案D3.下列说法不正确的是()A.固定化酶的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法等B.固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法C.由于酶分子很小，因此多采用包埋法固定D.若反应物是大分子物质应采用固定化酶答案C解析个体小的酶分子容易从包埋材料中漏出。因此，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化。4.下列有关教材实验中淀粉水解作用检测的叙述，不正确的是()A.实验中，向反应柱中滴加淀粉溶液宜慢，使淀粉溶液以0.3 mL/min的流速过柱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.实验后，反应柱可常温保存答案D解析实验后，反应柱应低温(4 )保存，以延长酶的寿命。5.酶的固定方法有多种，其中，通过酶分子侧链基团的相互作用，形成共价键而连接起来的一种方法是()A.吸附法 B.包埋法C.交联法 D.共价偶联法答案D6.下列关于固定化酶的说法，正确的是()A.酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用B.酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去C.酶由于被固定在载体上，所以丧失了高效性和专一性D.被固定化的酶其活性部位完整，所以不受高温、强碱、强酸等条件影响答案A解析固定化酶可以被反复利用，但并非能永远利用下去；固定化酶是将酶分子结合在特定支持物上且不影响酶的功能，不会使酶丧失高效性和专一性；固定化酶的活性仍受温度、pH等环境条件的影响。7.淀粉在有关酶的作用下依次生成的物质是()糊精葡萄糖果胶麦芽糖蔗糖A. B.C. D.答案D解析淀粉的水解过程如下：淀粉 糊精麦芽糖葡萄糖其中依次生成的物质是糊精、麦芽糖、葡萄糖。能力提升8.下列关于固定化酶的说法，错误的是()A.固定化酶的不足之处是不能催化一系列反应B.固定化酶可再次利用，降低了生产成本C.固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离D.固定化酶易溶于水答案D解析由于酶具有专一性，因此固定化酶不能催化一系列反应，A项正确；固定化酶可反复利用，降低了生产成本，B项正确；固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离，C项正确；固定化酶不易溶于水，易与反应物分离，D项错误。9.下列叙述中不属于教材实验所使用的淀粉酶特性的是()A.是大肠杆菌的淀粉酶B.其作用的最适pH是5.57.5C.其作用的最适温度是5075 D.其化学本质是蛋白质答案A解析教材实验所使用的淀粉酶是枯草杆菌的淀粉酶，而不是大肠杆菌的。10.下面关于固定化酶的说法，正确的是()A.固定化酶是一种能溶解在水中，但依然保持酶活性的制剂B.固定化酶能溶解于水，且结构很稳定，有利于工业化生产C.固定化酶是经过物理或化学的方法固定在某种介质上，使之能溶解于水中，又有酶活性的制剂D.固定化酶是经过物理或化学的方法固定在某种介质上，使之不能溶解于水中，又有酶活性的制剂答案D解析固定化酶不能溶解在水中，这是固定化酶的特点之一。因此只有D选项正确。11.某工厂为了生产耐高温植酸酶饲料添加剂，开展了菌株的筛选、酶的固定化及其特性分析研究，其流程如下图所示。请回答下列问题：(1)土壤悬液需先经80 处理15分钟，其目的是筛选出_。(2)在无菌条件下，将经过处理的土壤悬液进行稀释，然后涂布于含有植酸钠的固体培养基上。培养后观察到单菌落，其周围出现透明水解圈，圈的直径大小与_强弱相关。(3)固定化酶是将水溶性的酶用物理或_的方法固定在某种介质上，使之成为_而又有酶活性的制剂。在合适条件下，将提纯的植酸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(4)温度与植酸酶相对酶活性的关系如图所示。下列叙述错误的是_。A.测试温度中，固定化与未固定化植酸酶的最适温度分别为60 和45 B.测试温度范围内，固定化植酸酶的相对酶活性波动低于未固定化植酸酶C.固定化与未固定化植酸酶相比，相对酶活性在80%以上时的温度范围较宽D.65 时固定化与未固定化植酸酶的相对酶活性因蛋白质变性而位于最低点答案(1)耐高温菌株(2)植酸酶的活性(3)化学不溶于水B(4)D12.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，浓度为3%时，酶活力最好，说明该浓度时海藻酸