固定化酶的制备和应用 PPT课件

(2)固定化后，和反应物分开，有利于控制生产过程，
目 开
同时也省去了热处理使酶失活的步骤；
关
(3)稳定性显著提高；
(4)可长期使用，并可预测衰变的速度；
(5)提供了研究酶动力学的良好模型。
学习探究区
第8课时
2．固定化乳糖酶时的注意事项
(1)乳糖酶溶解时为了保持酶的活性，需使用磷酸缓冲液。
本
(2)缓冲液反复冲洗一方面针对形成凝胶后表面还有一些
学习探究区
本 课 栏 目 开 关
第8课时
吸附 载体
交联 包埋
凝胶 微格
漂洗
聚合
检测 回收
自我检测区
第8课时
1．固定化酶技术通常采用
本
课
A．包埋法
栏
目
B．化学结合和物理吸附固定法
开
关
C．活化法
(B)
D．微囊化法 解析 酶的体积较小，容易从包埋的材料中漏出来，
所以一般采用化学结合和物理吸附固定法。
自我检测区
本 4．固定化酶应用的常见方式
课 栏
(1)间歇式：每次反应完后，经_离__心__或__过__滤___法
目
收集酶后再重复利用。
开 关
(2)连续式：用固定化酶制成的_反__应__柱___进行不
间断的重复利用，如图。
图中①是反应柱，②是固定化酶，③是分布着
小孔的筛板，不允许酶颗粒通过，而反应液可
以自由流出。
(2)加酶分解：向 A 烧杯内加入适量的__固__定__化__酶___制剂，
_4_5_～__5_0___ ℃条件下保温 45 min，保温过程中要用预先
灭过菌的玻璃棒每隔一段时间轻轻搅拌。
本 课
(3)检测乳糖的分解：保温到时后，将牛奶__过__滤__。用移
栏 目 开 关
液管分别取 A 烧杯和 B 烧杯内的牛奶滤液各 2 mL，放 到两支试管中，用移液管取_斐__林___试剂各 2 mL 分别放 入被检试管中，然后把试管放入装有__热__水___的烧杯中，
物分离，提高产品质量；可以反复利用，降低生产成本；
但是固定化酶作为生物催化剂，具有一定的生物活性，随
着时间的推移，酶的活性会降低，甚至消失，即固定化酶
不能长久使用。例如：生产高果糖浆的固定化酶一般只能
连续使用半年。
自我检测区
第8课时
3．酶的固定方法不包括
(D )
A．将酶吸附在载体表面上
本 课
B．将酶相互连接起来
课
酶没有包埋在凝胶内部的微孔中被冲洗掉，另一方面维
栏
目
持酶的活性。
开
关
(3)Arc 和 Bis 都是神经性毒剂，操作过程中注意不要沾
到皮肤上和吸入体内，一旦沾到皮肤上要立即用水冲洗。
(4)聚合反应和试剂的质量有很大的关系，如果在教材规
定的时间内还没有聚合完成，可以适当延长聚合时间。
学习探究区
第8课时
栏 目
C．将酶包埋在细微网格里
开 关
D．将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中的酶
学习探究区
第8课时
归纳提炼
检测牛奶中乳糖的分解实验的注意事项
(1)检测乳糖酶对牛奶的分解时，为了使实验现象更明
本
显，可以适当减少底物鲜牛奶的量或增加固定化酶的
课 栏
含量，或适当延长保温时间。
目 开
(2)加酶分解时，温度不宜过高或过低，否则酶变性失
关
活或活性太低，得不到实验结果或不明显。
(3)酶回收要用缓冲液反复洗涤固定化酶，维持酶的活
活学活用
1．下列关于固定化乳糖酶的制备的说法，不正确的是
()
本
A．在乳糖酶的溶解中加入磷酸缓冲液是维持 pH 相
课 栏
对稳定，保证乳糖酶的活性
目 开
B．聚合过程中应将混有各种物质的磷酸缓冲液迅速
关
倒入乳糖酶的溶解液中，缓慢搅拌混匀
C．聚合过程中各种物质就放在 40 ℃进行聚合反应
30 min D．漂洗过程中用磷酸缓冲液洗涤 4～6 次，将其表
本 课
④是__包__埋__法：是将酶或者细胞包埋在细微的网格里。
栏 目
(3)固定化酶技术的优缺点
开 关
①优点：_稳__定___性好，而且与_底__物__和__产__物___容易分离。
②缺点：一次只能固定一种酶，不利于催化一系列的反应。
小贴士 为了解决固定化酶不能催化一系列反应的问
题，人们又发展出固定化细胞技术，直接将整个细胞固
课
栏 D．实验步骤：鲜牛奶处理→加酶分解→检测乳糖的分解→固
目
开
定化酶的回收
关
解析 牛奶中乳糖分解的检测原理是乳糖酶可以将乳糖
分解为半乳糖和葡萄糖；还原糖可与斐林试剂反应产生
砖红色沉淀；根据化合物颜色的深浅变化，可以了解乳
糖酶的作用活性。实验步骤：鲜牛奶处理→加酶分解→
检测乳糖的分解→固定化酶的回收。
关
__葡__萄__糖__和__半__乳__糖__，可以减少这种症状。
②固定乳糖酶用的是凝胶包埋法：凝胶是由
__丙__烯__酰__胺__(Arc) 和 _N__，__N_－__甲__叉__双__丙__烯__酰__胺___(Bis) 形成的三维网状结构的_高__聚___化合物，将酶和凝胶混 合，酶即包埋在凝胶内部的_微__孔___中，从而将酶固定。
管取斐林试剂各 2 mL，分别放入被检试管中，然后把
学习探究区
第8课时
试管放入装有热水的烧杯中，摇动试管，观察试管
中溶液颜色的变化
D．实验完成后，用蒸馏水反复洗涤固定化酶，再用体
本 课
积分数为 0.05%的双氧水洗涤，以防固定化酶被微
栏 目
生物污染，然后于 0 ℃～4 ℃下保存
开
关 解析 鲜牛奶处理中是在 85 ℃～90 ℃温度下巴氏灭菌；
第8课时
固定化酶的制备和应用
本
课 栏
[学习目标定位]
目 开
1.说明固定化酶的常用方法。
关 2.尝试制备固定化乳糖酶。
3.利用固定化酶检测乳糖的分解产物。
知识储备区
第8课时
本 1．加酶洗衣粉是指含有_酶__制__剂___的洗衣粉，目前常用的
课 栏
酶制剂有四类：_蛋__白__酶___、_脂__肪__酶___、__淀__粉__酶__和
学习探究区
第8课时
(2)方法步骤
①乳糖酶的溶解：准确称取乳糖酶 100 mg，然后将其溶
本
解在 pH__7_.3__的磷酸缓冲液中，其中单体__A_r_c__浓度为
课 栏
质量分数 20%，交联剂__B_i_s __浓度为质量分数 5%。
目 开 关
②聚合：将含有 N，N，N′，N′－四甲基乙二胺和 _过__硫__酸__铵___的磷酸缓冲液迅速倒入乳糖酶的溶解液中，
面没有固定的酶冲洗掉，0～4 ℃保存备用
学习探究区
第8课时
本
解析 对于固定化乳糖酶的制备过程中始终都应该是用
课 栏
缓冲液来维持 pH 的相对稳定，从而保证酶不会变性失
目 开
活，而对于聚合反应完成后形成凝胶应该在温度为 4 ℃，
关
而不是 40 ℃。
答案 C
学习探究区
第8课时
探究点二 固定化酶的应用
性；再用体积分数为 0.05%的双氧水洗涤，达到消毒
目的，以防固定化酶被微生物污染；然后于 0～4 ℃下
保存，以备下次再使用。
学习探究区 活学活用
第8课时
2．下列有关检测牛奶中乳糖的分解的实验过程正确的是 ( )
A．取新鲜牛奶 0.5 kg 放入 1000 mL 干净烧杯中，100 ℃沸
水灭菌。将灭菌后的牛奶冷却至 45 ℃～50 ℃，过滤后
加酶分解是用预先灭过菌的玻璃棒每隔一段时间轻轻搅
拌；固定化酶回收用的是缓冲液反复冲洗固定化酶。所
以 C 正确。 答案 C
学习探究区
第8课时
3．下列关于牛奶中乳糖的分解的检测的相关叙述，错误的是( B ) A．乳糖酶可以将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖
B．还原糖可与双缩脲试剂反应产生砖红色沉淀
本 C．根据化合物颜色的深浅变化，可以了解乳糖酶的作用活性
固定化酶在工业生产和医学等方面有着重要的用途，下面我
们就利用固定化酶来检测牛奶中乳糖的分解。
1．实验原理
本 课
乳糖酶可以将牛奶中的乳糖分解为__半__乳__糖__和__葡__萄__糖___，
栏 目
还原糖可和__斐__林__试剂反应生成_砖___红__色化合物，根据
开
关
化合物颜色的深浅变化，可以了解乳糖酶的作用活性。
缓慢搅拌混匀，_4__℃条件下进行__聚__合__反应 30 min。
③漂洗：聚合反应完成后形成__凝__胶__，用小刀切成小块， 用_缓__冲__液___洗涤 4～6 次，_0_～__4__℃保存备用。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
学习探究区
第8课时
(3)讨论
①制备固定化乳糖酶时为什么要用缓冲液配制凝胶单体？
目 开
_纤__维__素__酶___。 其中应用最 广泛、效果最 明显的是
关
_碱__性__蛋__白__酶___和__碱__性__脂__肪__酶___。
2．酶制剂具有催化效率_高___，低能耗、低污染，可以大
规模地应用于_食__品___、化工等各个领域。
知识储备区
第8课时
3．酶大多数是_蛋__白__质___，对环境条件敏感，易_失__活___；
_水__浴__加__热___的条件下，会出现_砖__红___色的沉淀。
学习探究区
第8课时
探究点一 固定化酶及其制备
由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有
本
课 限、成本高、不利于大规模使用。利用固定化酶技术可以解
栏
目 决这些难题。
开
关 1．固定化酶
(1)概念 固 定 化 酶 又 叫 _固__相__化___ 酶 ， 是 指 固 定 在 载 体 上 并 在 _一__定__的__空__间__范__围__内进行催化反应的酶。酶的固定化过程 是通过_化__学__或__物__理___的手段，将酶束缚在__一__定__的__区__间__ 内，固定酶分子在此区间内进行_催__化___作用。
定，催化一系列的生化反应。
学习探究区
第8课时
2．固定化乳糖酶的制备
(1)实验原理
①乳糖酶学名为__β_－__D_－__半__乳__糖__苷__水__解____酶，是工业
本
中应用相当广泛的一种酶，较多地应用于乳制品加工
课 栏
中。很多人小肠黏膜内的乳糖酶活性严重降低，导致
目 开
__乳__糖__不__耐__症 。用 乳糖 酶处理 部分乳 糖， 分解 为
摇动试管，观察试管中溶液颜色的变化。
(4)固定化酶的回收：实验完成后，用__缓__冲__液__反复洗涤 固定化酶，再用体积分数为 0.05%的__双__氧__水__洗涤，然
后于__0_～__4___℃下保存。
学习探究区
第8课时
3．实验现象
两只试管中，砖红色较深的是__A__，说明固定的乳糖酶能 分解乳糖，产生_还__原__性___糖。
学习探究区
第8课时
(2)酶的固定方法 根据酶的_性__质___和载体_特__性___需要采用不同的方法，有 本 时还需要将几种方法联合使用：
课 栏 目 开 关
学习探究区
第8课时
①是_吸__附___法：是将酶吸附到载体表面；
②是_载__体__偶__联___法：是将酶通过共价键结合到载体的表面；
③是__交__联__法：通过把酶交互连接、相互结合从而将酶固定；
本 课
答案 酶活性易受温度和酸碱度的影响，用缓冲液配制
栏 目
凝胶单体能保持溶液中 pH 的相对稳定，从而保证实验
开 关
过程中酶的活性。
②漂洗凝胶的目的是什么？
答案 将凝胶表面没有固定的乳糖酶冲洗干净。
学习探究区
第8课时
归纳提炼
1．固定化酶的优点
本
Leabharlann Baidu
(1)同一批固定化酶能在工艺流程中重复多次地使用；
课 栏
2．方法步骤 (1)鲜牛奶的处理：取新鲜牛奶 0.5 kg 放入 1 000 mL 干净 烧杯中，__8_5_～__9_0__ ℃巴氏灭菌。将灭菌后的牛奶冷却至 __4_5_～__5_0___ ℃，_过__滤___后平均分为两部分，一部分放入 A 烧杯，另一部分放到 B 烧杯内作对照。
学习探究区
第8课时
第8课时
2．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 )
A．固定化酶生物活性强，可长久使用
本 B．一般酶制剂应用后和产物混合在一起，产物的纯度不高
课 栏
C．一般酶制剂参加反应后不能重复利用
目 开
D．固定化酶可以反复利用，降低生产成本，提高产量和质量
关 解析 该题主要考查了固定化酶的优点，即应用后易与产
溶液中的酶_很__难__回__收___，不能再次利用，提高了生产
本
成本；反应后的酶会混合在产物中，如不除去会
课
栏 目
_影__响__产__品__质__量___。
开 关
4．乳糖是一种_二___糖，主要存在于动物的__乳__汁__之中。 5．常见的还原性糖有_葡__萄___糖、__果__糖、半乳糖、麦芽
糖，在 还原性糖溶液中 加入新制的 __斐__林__试剂，在
本 课
平均分为两部分，一部分放入 A 烧杯，另一部分放至 B
栏 目
烧杯内作对照
开 关
B．向 A 烧杯内加入适量的固定化酶制剂，45 ℃～50 ℃条
件下保温 45 min，保温过程中要用普通玻璃棒不停用力
搅拌
C．保温到时后，将牛奶过滤。用移液管分别取 A 烧杯和 B
烧杯内的牛奶滤液各 2 mL，放到两支试管中，用移液