2016 2017版高中生物 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教案 浙科版选修1.doc

实验6α-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。用淀粉指示剂测试，若流出物呈红色，表明糊精生成。 3．本实验使用的酶及特性 本实验使用的酶是枯草杆菌的α淀粉酶，其作用的最适pH为5.5～7.5，最适温度为50～75_℃。 4．实验材料及其制备 (1)α淀粉酶的固定化： 在烧杯中将5 mg α淀粉酶溶于4 mL蒸馏水中 (由于酶不纯，可能有些不溶物) 　　　↓ 再加入5 g石英砂，不时搅拌30 min 　　　↓ 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)KII2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。 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KII2溶液，观察颜色。用水稀释1倍后再观察颜色。 (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，且不利于工业化使用。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(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。 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。 (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 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 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。