【小初高学习]2017-2018学年高中生物 第三章 酶的应用技术实践 第二节 制备和应用固定化酶素
人教高中生物选修2第3章第2节 酶在工业生产中的应用高中生物精品公开课
酶在医药工业上的应用
•多巴的生产
练一练
现在生产的许多饮料和糖果中的甜味剂不是蔗糖而是高果糖浆,高果糖浆是淀粉通
过一系列的催化作用转化而来的,在这一过程中不需要的酶是( )
A.α-淀粉酶
B.糖化酶
C.葡萄糖异构酶
D.纤维素酶
解析 此题中酶的作用不是除去果肉细胞的细胞壁,而是将淀粉通过一系列的催化
作用转化为高果糖浆。
3.酶制剂
(1)概念 •在实际应用中,为了保持酶的活性以及使用 、储存和运输的方便,人们将酶制备成不同的 剂型,如液体、颗粒、粉末等,这种含有酶的 制品成为酶制剂。
(2)类型
液 体
粉末状
颗粒状
4.固定化酶
(1)概念
• 人们采取多种方法将酶固定在一定的 载体上,制备成不溶于水的固体颗粒, 成为固定化酶。
现实中的问题
1.大规模工业生产对酶的需要量很大。生物体内尽管含有酶, 但含量很少,怎样才能获取大量可供应用的酶呢?
2.酶特别“娇嫩”,对环境条件要求比较苛刻,生产中是如何 来解决这一问题呢?酶催化反应结束后,酶与产物混合在一起, 这不仅影响产品纯度,而且酶不能重复使用,造成浪费,这一 问题又如何来解决?
用酶 低污染等
被再次利用,反应后酶会混合
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,一种酶只能催化一种化学反应, 又能与产物分离,同 而在生产实践中,很多产物都 时,固定在载体上的 是通过一系列的酶促反应才能 酶还可以被反复利用 得到的
酶在工业生产中的应用
• 1、葡萄糖的a生-淀产粉酶 • 2、果汁的果生胶产酶和纤维素酶 • 3、棉布的生纤维产素酶
(3)优点
• 酶被固定化后,大多数稳定性增加,可 以通过过滤等简单的方法将酶从反应系统中 取出,既避免了污染环境,又可以反复使用 ,从而有助于实现反应的连续化和自动化。
2018版高中生物人教版选修2教师用书(学之窗+师之说+梦之旅)第3章第2节+酶在工业生产中的应用
第2节酶在工业生产中的应用一、酶的家族与酶制剂的生产1.酶的种类(1)根据存在部位分:胞内酶和胞外酶。
(2)根据酶催化的反应和所起的作用分:氧化还原酶、水解酶、裂解酶、连接酶、转移酶和异构酶六大类。
2.酶的特点比无机催化剂催化效率高,反应条件温和。
3.酶的生产(1)微生物发酵生产:大量应用的酶都是利用微生物发酵方法生产的。
(2)基因工程菌发酵生产:一些重要的酶是通过基因工程菌发酵生产的。
4.固定化酶技术(1)方法:采用多种办法将酶固定在一定的载体上,制备成不溶于水的固体颗粒,称为固定化酶。
(2)固定化酶的优点:避免了污染产物,又可以反复使用,从而有助于实现反应的连续化和自动化。
二、酶在工业生产中的应用1.酶比无机催化剂的优越性(1)反应能在常温、常压和中性pH条件下进行,可以节省大量的能源和设备投资。
(2)生产过程中不会造成严重的污染,符合环境保护的要求。
(3)生产过程简单、效率高,产品质量好,生产成本低。
2.应用(1)食品的生产、改进工艺、简化生产过程、改善产品的品质和风味、延长储存期、提高产品产量和质量等方面。
(2)酶在轻工业和化工业方面有着广泛的应用。
(3)在医药工业方面,利用酶的催化反应生产药物。
1.酶是如何进行分类的?提示:(1)据存在部位:①胞内酶:占酶的绝大多数,存在于细胞内,如细胞内有氧呼吸酶等。
②胞外酶:占酶的小部分,分泌到细胞外,如消化酶等。
(2)据催化的反应和所起的作用:①氧化还原酶:AH2+B A+BH2,如乙醇脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、多酚氧化酶等。
②水解酶:AB+H2O AOH+BH,如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、蔗糖酶、纤维素酶等。
③裂解酶:AB A+B,如:草酰乙酸脱羧酶、碳酸酐酶等。
④连接酶:A+B+ATP AB+ADP+Pi,如天冬氨酸合成酶、丙酮酸羧化酶等。
⑤转移酶:AR+B A+BR,如谷丙转氨酶、胆碱转乙酰酶等。
⑥异构酶:A B,如葡萄糖磷酸异构酶、磷酸甘油磷酸变位酶等。
2017-2018学年高中生物第三章酶的制备及活力测第三节加酶洗衣粉的洗涤条件自我小测中图
第二章酶的制备及活力测第二节加酶洗衣粉的洗涤条件1下列关于加酶洗衣粉的说法错误的是()A. 洗衣粉中的酶是人工合成的无机催化剂B. 洗衣粉中的酶是生物工程的产物C. 加酶洗衣粉有保质期,时间长了,酶活性会降低或丧失D. 加酶洗衣粉中磷的含量比普通洗衣粉低2•加酶洗衣粉中的“酶”有多种,对于各种污渍要考虑其不同情况选用不同的加酶洗A. 酶具有多样性C.酶具有专一性B. 酶具有高效性D.酶易受环境影响A. 针对衣物上的污渍选择洗衣粉B. 注意衣物的面料成分C. 水温要适宜D. 以上都应注意A4. 加酶洗衣粉中含有蛋白酶,不含有肽酶的原因是(A. 肽酶制备成本太高B. 肽酶会影响蛋白酶活性C衣物上的大分子蛋白质变为多肽后已很容易脱落D.蛋白酶把蛋白质全部水解成可溶性氨基酸5. 蛋白酶能分解其他蛋白质类的酶,但洗衣粉中,以下解释正确的是()A. 蛋白酶处于抑制状态A 、)B. 其他几类酶不是蛋白质类C. 蛋白酶具有识别作用,不分解作为酶作用的蛋白质D. 缺少水环境或各种酶在添加前已作了保护性修饰6. 在研究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响实验时,往往采用同一型号的小容量自动洗衣机洗涤衣物,其主要原因是()A.便于更好地控制变量 B.洗涤时间短C .洗涤时更省力 D.可洗涤的衣物多7 . 实验探究设计的原则是()衣粉,主要原因是()3•选择不同种类的加酶洗衣粉时,应注意()蛋白酶并没有将其他几种酶分解掉,10 C、20 C、30 C、A.根据实际,控制单一变量 B . 设置对照实验C .实验用品等量原则 D.以上三者&某同学探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响,选择40 C 、50 C 、60 C 和70 C 的温度梯度,在其他条件都一致的情况下,发现 40 C时的洗涤效果最好,由此可以得出()A. 40 C 为该酶的最适温度B. 40 C 不是该酶的最适温度C. 40 C 酶活性最高D. 不能确定该酶的最适温度9•某兴趣小组准备开展“不同种类的加酶洗衣粉对同一污物的洗涤效果”的活动。
人教高中生物选修2第3章第2节 酶在工业生产中的应用
C 裂解酶,
D 连接酶,
E 异构酶, F 转移酶;
酶3:不同的DNA片段 → DNA;
A 氧化还原酶, B 水解酶, C 裂解酶, D 连接酶, E 异构酶, F 转移酶;
酶4:淀粉 + H2O → 麦芽糖, 酶5:甲醛裂解酶, 酶6:谷氨酸 → 丙酮酸;
我国酶工业发展的调查
1、2001年,我国酶制剂总产量超过32万吨; 2、酶制剂应用:提高产品质量、得率,
工程菌发酵
Ⅱ:酵母菌表达的EGV是一种纤维素酶,研究发现将第 49位的脯氨酸删除,热稳定性比EGV提高了21.6%, 其他酶性质与EGV基本相似。 (2)通过什么工程技术可以得到耐高温的EVG酶?
该工程的技术步骤?
工程菌发酵
Ⅲ: 材料中还有哪些酶的改造技术?
二、酶的生产
(二)酶的剂型: 1、液体: 2、颗粒: 3、粉末:
二、酶的生产
(三)酶的固化: 1、吸附: 2、交联: 3、包埋:
三、酶的应用
(一)食品加工:
1、果汁的生产: 2、葡萄糖的生产:
三、酶的应用
(二)轻工业和化工工业: 1、棉布的生产:
2、造纸工业中的应用:
纤维素测方法: 1、布料的变化:柔软、光滑
2、产物 + 斐林试剂
第二节 酶在工业生产中的应用
12
1
2
关于酶,我们学过哪些知识?
酶的定义;酶的功能;酶的特性;
一、酶的家族
1、存在部位: 胞内酶,胞外酶; 2、酶的功能: 氧化还原酶,水解酶,
裂解酶, 连接酶, 异构酶, 转移酶;
A 氧化还原酶, B 水解酶,
酶1:[H] + O2 → H2O, 酶2:葡萄糖 → 果糖,
人教版高中生物选修2第3章第2节 酶在工业生产中的应用
随堂练习
D 3、能正确说明酶特性的是 A、酶大多数是蛋白质 B、酶是活细胞产生的,只能在生物体 内发挥催化作用 C、酶的活性随温度的升高而不断升高 D、每一种酶只能催化一种或一类物质 的化学反应
随堂练习
4、科学研究表明,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
得到的磷酸三脂酶固定到尼龙膜上制成
第3章 生物科学与工业
第2节 酶在工业生产中的应用
课标要求:
1、了解酶家族的概况 2、掌握酶制剂的生ห้องสมุดไป่ตู้方法。 3、了解酶在工业生产中的应用。
重点和难点:
重点:酶在工业生产中的应用 难点:利用基因工程技术生产酶的方法
一、酶的家族
1、酶概念:酶是活细胞产生的具有催
化能力的一类有机物
化学本质 绝大多数蛋白质 少数RNA
常见的酶制剂
淀粉酶
葡 萄糖的 淀粉酶
粉末状的酶制剂
颗粒状的酶制剂
2、酶制剂的生产:
(1)微生物发酵生产: 大量应用的酶都是利用微生物发
酵的方法生产的
(2)基因工程菌发酵生产: 一些重要的酶已经采用基因工程
菌发酵生产
2、酶制剂的生产:
例如:加酶洗衣粉
提取目的基因+运载体 构建 重组的载体
导入 特定细菌
(2)缺点: 酶容易受到温度、PH的影响而失
去活性。
二、酶制剂的生产
1、酶制剂的概念:
在实际应用中,为了保持酶的活 性以及使用、储存和运输的方便,人们 将酶发酵过的酶液经过分离提纯、浓缩 或干燥等工艺过程制备成不同的剂型, 如液体、颗粒、粉末等,这种含有酶的 制品成为酶制剂。
常见的酶制剂
液体的酶制剂
合成原料 氨基酸
2017_2018年高中生物第2部分酶的应用阶段整合提升浙科版选修
阶段整合提升网络构建一、探究酶的实验设计1.思路在保证无关变量相同的前提下,在一恒定温度下设置pH梯度,可确定酶催化作用的最适pH;在一恒定pH条件下,通过设置温度梯度,可确定酶催化作用的最适温度;在温度和pH都相同的条件下,通过设置酶的用量梯度可以确定酶的最适用量。
2.原则对照原则、单一变量原则、平行重复原则。
其中的变量就是所研究的对象。
在分析实验问题时,要紧紧抓住研究变量,把其他可能影响实验结果的变量变为常量,才能保证对照实验结果的严密性和准确性。
3.生物探究实验中的各种变量及控制(1)变量:在实验中,变量是指可被操纵的特定因素或条件。
据其在实验中的作用,可分为两组:①实验变量与反应变量:实验变量,也称为自变量,指实验中实验者所操纵的因素或条件。
反应变量,亦称因变量,指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。
通常,实验变量是原因,反应变量是结果,二者具有因果关系。
实验的目的在于获得和解释这种前因后果。
在本实验中,温度为实验变量,果汁的量为反应变量。
②无关变量与额外变量:无关变量,也称控制变量,指实验中除实验变量以外的影响实验现象或实验结果的因素或条件。
额外变量,也称干扰变量,指实验中由于无关变量所引起的变化或结果。
显然,额外变量会对反应变量起干扰作用。
例如,上述实验中除实验变量温度以外,试管洁净程度、酶的新鲜程度、试剂溶液的剂量、实验操作程序、温度处理的时间长短等,都属于无关变量。
如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件,对实验组的给定不等同、不均衡、不稳定,则会对实验结果造成干扰,产生误差。
在实验设计和操作中,要尽量减少无关变量,而且不同的实验组中的无关变量应完全相同,这样就会避免实验结果的差异是由无关变量引起的可能性,便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。
(2)严格控制无关变量(以上述实验为例)①各实验组中苹果泥的用量和果胶酶的用量要严格控制相等。
②苹果泥和果胶酶混合之前,要进行恒温处理,并且处理时间不能太短。
【小初高学习]2017-2018学年高中生物 第3章 食品加工技术 第12课时 食品加工过程中产生的
第12课时食品加工过程中产生的有害物质的测定[学习导航] 1.阅读教材P60、P63内容,掌握乳酸菌及亚硝酸盐的相关知识。
2.结合教材P60~62内容,学习制作泡菜并测定亚硝酸盐含量的变化。
3.结合教材P62~63内容,概述比色法的测定原理及亚硝酸盐标准曲线的制作方法。
[重难点击] 1.分析泡菜制作过程中产生亚硝酸盐的原因及亚硝酸盐含量变化的影响因素。
2.概述比色法的测定原理及亚硝酸盐标准曲线的制作方法。
一、乳酸菌的特点和亚硝酸盐的性质泡菜的制作离不开乳酸菌的作用,泡菜制作中会产生有害的亚硝酸盐,因此要先了解二者的特点。
1.乳酸菌(1)生物学特征①单细胞的原核生物。
②种类:乳酸菌不是一种生物,而是一类生物,其中常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌。
③增殖方式:分裂生殖。
④分布:空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道等。
(2)代谢特点①代谢类型是异养厌氧型,在无氧条件下,能分解葡萄糖为乳酸,可用来生产泡菜和酸奶。
②反应式:C6H12O6―→2C3H6O3(乳酸)。
2.亚硝酸盐(1)理化特性:为白色粉末,易溶于水。
(2)应用:在食品生产中用作食品添加剂。
(3)腌菜中亚硝酸盐的来源:生产中使用化肥不当使硝酸盐在蔬菜体内积累,在腌渍蔬菜的过程中有害微生物将其还原为亚硝酸盐。
(4)亚硝酸盐的危害①诱发高铁血红蛋白症。
②在一定条件下,亚硝酸盐与微生物对蔬菜和肉类食物中的蛋白质、多肽、氨基酸的降解作用会产生胺类物质,在一定条件下与亚硝酸盐合成较强致癌物质亚硝胺。
1.泡菜制作过程中乳酸菌的来源?答案蔬菜自然带入。
2.蔬菜带有大肠杆菌等一些有害微生物,泡菜制作过程中,哪些因素可以抑制有害细菌的生长?答案加入一定浓度的食盐可以抑制有害微生物的生长,乳酸菌的繁殖产生的乳酸进一步抑制有害细菌的生长。
3.为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶?答案因为酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用。
抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长,因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。
人教高中生物选修2第3章第2节 酶在工业生产中的应用 (2)
生产实例1:葡萄糖的生产
酸水解淀粉法
酶制剂水解淀粉法
• 缺点:
• 优点:
• 反应温度高、
• 葡萄糖易分离纯化
• 酸性强,设备易被腐蚀 • 产量高,质量好
• 产物颜色深,提取葡萄糖
的难度大
30%的淀粉浆
耐高温α-淀粉酶 90-110℃
糊精
生产流程:
糖化酶 55-60℃水解40h
葡萄糖
生产实例2:果汁的生产
广、抗耐药性强和稳定性好的新的青霉素,统称为半合成青霉素。
生产实例1:半合成青霉素的生产
化学方法
青霉素酰化酶处理法
• 缺点: • 生产效果很差 • 产品质量低 • 无法满足生产的需要
• 优点: • 生产效率高 • 产品质量好 • 成本大幅度降低
生产实例2:多巴的生产 • 多巴为神经递质,用于治疗帕金森综合征 • 酪氨酸酶能将邻苯二酚、丙酮酸和氨合成多巴。 • 优点: • 反应效率很高,可用于大量生产多巴。
第2节 酶在工业生产中的应用
从 生 活 中 来
观察体验
一、酶的家族与酶制剂的生产 (一)、酶的分类
根据酶存在 的部位分
胞内酶
胞外酶
绝大多数 存在于细胞内 如:有氧呼吸酶
少数 分泌到细胞外
如:消化酶
ห้องสมุดไป่ตู้
氧化还 原酶
连接酶
水解酶
按照酶催化 的反应和所 起的作用分
转移酶
裂解酶 异构酶
资料卡
• 1.氧化还原酶:是指能够将细胞内产 生的有毒物质氧化分解和合成某些生 理活性物质的酶。
提高果肉出汁率
果胶酶 纤维素酶
分解果胶、纤维素,瓦 解植物细胞壁及胞间层
缩短出汁时间 使果汁澄清
【小初高学习]2017-2018学年高中生物 第三章 酶的应用技术实践 第一节 酶的制备和应用素材
第一节酶的制备和应用1.酶的性质和活力(1)性质:①酶是两性电解质,能在电场中移动。
②酶的水溶液具有亲水胶体的性质,不能通过半透膜。
③酶分子易受一些物理因素(如高温、紫外线等)和化学因素(如强酸、强碱、有机溶剂等)的作用而变性,从而丧失活力。
(2)酶活力:①概念:酶活力也称为酶活性,是指酶在催化一定的化学反应时表现出来的能力。
②表示方法:通常用酶促反应的速率,即酶促反应过程中单位时间内底物的减少量或产物的生产量来表示。
③影响酶活力的因素:高温、强酸、强碱、重金属盐或紫外线等都会影响酶的活力。
2.果胶与果胶酶(1)果胶:①分布:存在于所有高等植物细胞壁和细胞间隙中。
②作用:与植物组织中的纤维素、半纤维素、木质素以及蛋白质、无机盐离子等相互交联,使细胞组织结构坚固。
(2)果胶酶:①概念:果胶酶是一个多酶复合体系,是所有能够分解果胶的酶的总称。
②作用:果胶酶能分解果胶,促进植物组织的分解,降低细胞内容物的黏度。
③应用:广泛应用于饲料、食品、纺织、造纸等行业中。
3.制备果胶酶并观察其作用(1)制备果胶酶上清液(含果胶酶)(2)观察果胶酶对苹果匀浆液的作用制作苹果匀浆液↓设置对照实验↓观察现象并得出结论探讨1:某果汁公司生产的一种蜜枣汁鲜甜爽口、营养丰富,但是在试生产时,由于果汁中有一种果胶,造成果汁产量低且有沉淀,你如何解决这一问题?提示:在果汁生产中加入果胶酶把果胶分解。
探讨2:在提取果胶酶的过程中要注意哪些事项?提示:酶活力的高低受温度、pH、激活剂等多种因素的影响。
提取果胶酶要在低温、偏酸性和用NaCl作激活剂的条件下进行。
一、酶活性的影响因素1.温度酶活力随温度的变化而变化的趋势可用下图表示:(1)温度从t1到t时,随着温度的升高,酶活力逐渐增强。
(2)温度从t到t2时,随着温度的升高,酶活力逐渐降低直到全部丧失。
(3)t3、t4条件下,酶活力相同。
(4)温度为t时酶的活力最高,即t为该酶的最适温度。
2018学年高中生物选修一课件:第3章 酶的应用技术实践 第2节
【解析】 (1)绿球藻为单细胞生物,可用包埋法固定化,实验中海藻酸钠的 作用是包埋绿球藻。配制好的海藻酸钠溶液需要滴入CaCl2溶液中,与CaCl2反应 形成凝胶球,刚形成的凝胶球应在CaCl2溶液中浸泡一段时间,有利于形成稳定的 结构。(2)将固定好的凝胶球用绿球藻的培养液(生理盐水)清洗2~3次,能够洗去 凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物,并保持绿球藻的活性。如果包埋绿球藻用的 海藻酸钠浓度过低,或形成的凝胶球孔径过大,在培养过程中会有绿球藻从包埋 材料中漏出来,使溶液呈绿色。
[思维升华]
1.制备固定化酵母菌细胞的操作流程
准备各种实验药品和器具 ↓
制备麦芽汁 ↓
活化酵母菌细胞 ↓
制备固定化细胞 ↓
浸泡凝胶珠,用蒸馏水洗涤 ↓
发酵麦芽汁
2.酵母菌细胞的固定化实验需要注意的事项 (1)选用的干酵母要具有较强的活性,而且物种单一。 (2)酵母菌细胞活化时体积会变大,因此活化前应选择体积足够大的容器,防 止酵母菌细胞的活化液溢出。 (3)固定化酵母菌细胞时,应将海藻酸钠与酵母菌细胞的混合液用注射器缓慢 滴加到 0.05 mol/L 的氯化钙溶液中,而不是注射,以免影响凝胶珠的形成。 (4)可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠,作为对照。
1.固定化细胞常用包埋法固定化,原因是( ) A.包埋法固定化操作最简便 B.包埋法对酶活性的影响最小 C.包埋法固定化具有普遍性 D.细胞体积大,难以被吸附或结合 【解析】 因为细胞体积大,而酶分子很小,体积大的细胞难以被吸附或结 合,但不易从包埋的材料中漏出,所以常用包埋法进行固定。 【答案】 D
(2)化学结合法是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联,在酶和多功能试 剂之间形成 共价键 ,从而得到三维的交联网架结构。
2017-2018学年高中生物 第三章 酶的应用技术实践章末整合提升同步备课课件 苏教版选修1
4.3
6.0
12
4.6
6.4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
(1)制备固定化酵母菌细胞的实验步骤:酵母菌细胞的活化→_配__制__C__aC__l2_溶__液__ →配制海藻酸钠溶液→ 海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合 →固定化酵母菌细胞。 解析 制备固定化酵母细胞的实验步骤为:酵母菌细胞的活化→配制CaCl2 溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合→固定化酵母 菌细胞。 (2)影响实验成败的关键步骤: 配制海藻酸钠溶液 。 解析 该实验的关键是海藻酸钠溶液的配制。如果浓度过低,则制作的凝 胶珠颜色过浅,呈白色;若浓度过高,则形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形, 一般呈蝌蚪状。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
10.某实验小组进行固定化酵母菌细胞的制备,并进行了游离酵母菌和固定
化酵母菌发酵产酒酒精度的比较,结果如下表所示。请回答下列问题:
产酒酒精度的比较
时间(d) 0 2
游离酵母菌 0 1.0
固定化酵母菌 0 2.5
4
2.1
4.2
6
3.2
5.0
8
3.9
5.4
10
2.下列关于探究果胶酶最适用量的实验,叙述错误的是
A.配制不同浓度的果胶酶溶液,并在各组中加入等量的该溶液
B.调节pH,使各组中的pH相同而且处于适宜状态
√C.用玻璃棒搅拌加酶的果泥,搅拌时间可以不同
D.在相同且适宜温度条件下进行实验
解析 由于要探究果胶酶最适用量,故可配制不同浓度的果胶酶溶液,
并在各组中加入等量的溶液,A项正确;
第三章 酶的应用技术实践
章末整合提升
内容索引
知识系统构建 规律方法整合 热点考题集训
2017-2018学年高中生物 第二部分 酶的应用章末整合提升同步备课教学案 浙科版选修1
第二部分酶的应用梳理知识构建纲要整合重点提升技能突破1 定量探究某实验变量对实验结果的影响的三个步骤第一步:通过设置一系列具有一定梯度的自变量进行实验。
第二步:根据实验结果分析实验自变量的取值范围是否合适(即是否出现最适值)。
①如果出现最适值,说明自变量的范围设置合理。
②如果不出现最适值,说明自变量的范围设置不合理,可将此实验作为预实验,然后根据实验结果重新设置自变量的梯度和范围。
第三步:如果要提高实验的精度,应减小实验自变量的梯度,且梯度差越小,实验结果越精确。
突破体验1.某校生物兴趣小组为探究不同浓度果胶酶对澄清苹果汁出汁率的影响,进行了如下实验。
实验步骤:①制备苹果汁:将苹果洗净,切成小块,用榨汁机打碎成苹果汁匀浆。
加热苹果汁到100 ℃,再冷却至50 ℃左右。
②配制不同浓度的酶液:取5支10 mL的试管,依次编号为2~6号。
分别加入不同量的质量浓度为10 g/mL的果胶酶溶液,再分别加入苹果酸定容至10 mL,获得质量浓度分别为2 g/mL、4 g/mL、6 g/mL、8 g/mL、10 g/mL的果胶酶溶液备用。
③降解苹果汁(如下图)④沉淀:向上述6只烧杯中添加明胶、活性炭等物质搅拌处理,充分混匀后静置,分别过滤。
记录并处理结果:用量筒测量澄清滤液(即苹果汁)的体积,记入表格,并计算出汁率。
请回答下列问题:(1)果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原因是________________________________________________________________________。
(2)步骤①中,苹果汁先加热到100 ℃的目的是________________________________________________________________________。
(3)步骤②中,在2~6号试管中加入10 g/mL果胶酶溶液的量分别是____________________;步骤③中,在1号烧杯中加入1 mL___________________________________________。
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第二节固定化酶的制备和应用
1.掌握制备固定化酶的常用方法。
(重点)
2.掌握酵母菌细胞的固定化技术。
(重难点)
1.固定化酶
固定化酶是指用物理学或化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。
2.制备固定化酶的方法
(1)物理吸附法的显著特点是工艺简便且条件温和,在生产实践中应用广泛。
(2)化学结合法是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联,在酶和多功能试剂之间形成共价键,从而得到三维的交联网架结构。
(3)包埋法是将酶包埋在能固化的载体中。
3.固定化酶的优点:在催化反应中,它以固相状态作用于底物,反应完成后容易与水溶性反应物和产物分离,可被反复使用。
[合作探讨]
探讨1:对固定化酶的作用影响最小的固定方法是哪一种?
提示:物理吸附法。
探讨2:为什么固定化酶不适合采用包埋法?
提示:由于酶分子较小,容易在包埋材料中漏出,所以不适合采用包埋法固定化。
探讨3:如果反应物是大分子物质,应该采用哪种方法?
提示:因为大分子物质不容易进入细胞内,应采用固定化酶技术。
[思维升华]
1.制备固定化酶的常用方法可用下图所示:
2.常用的制备固定化酶的方法
1.最广泛的细胞固定化方法
凝胶包埋法是应用最广泛的细胞固定化方法,适用于各种微生物、动物和植物细胞的固定化。
所使用的载体主要有琼脂、海藻酸钠凝胶、角叉菜胶、明胶等。
2.优点
(1)无须进行酶的分离和纯化,减少了酶的活力损失,降低了生产成本。
(2)不仅可以作为单一的酶发挥作用,且可以利用细胞中所含的复合酶完成一系列的催化反应。
(3)对于活细胞来说,保持了酶的原始状态,酶的稳定性更高。
3.缺点
(1)固定化细胞只能用于生产细胞外酶和其他能够分泌到细胞外的产物。
(2)由于载体的影响,使营养物质和产物的扩散受到一定的限制。
(3)在好氧性发酵中,溶解氧的传递和输送成为关键性的限制因素。
[合作探讨]
探讨1:固定化细胞为什么只能用于生产胞外酶和其他能分泌到细胞外的产物?
提示:因为固定化细胞固定的是活细胞,细胞膜具有选择透过性,细胞内有用的物质(如胞内酶)是不能自由进出细胞的。
探讨2:能否在刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入活化的酵母菌细胞?
提示:不能,因为刚溶化好的海藻酸钠溶液温度较高,会将酵母菌细胞杀死。
探讨3:如果制作的凝胶珠颜色过浅,呈白色,则说明了什么?如果凝胶珠不是圆形或椭圆形,又说明了什么?
提示:如果凝胶珠的颜色过浅,则说明了海藻酸钠溶液的浓度偏低,固定的酵母菌细胞数目较少;如果凝胶珠不是圆形或椭圆形,则说明了海藻酸钠的浓度过高,制作失败。
[思维升华]
1.制备固定化酵母菌细胞的操作流程
准备各种实验药品和器具
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制备麦芽汁
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活化酵母菌细胞
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制备固定化细胞
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浸泡凝胶珠,用蒸馏水洗涤
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发酵麦芽汁
2.酵母菌细胞的固定化实验需要注意的事项
(1)选用的干酵母要具有较强的活性,而且物种单一。
(2)酵母菌细胞活化时体积会变大,因此活化前应选择体积足够大的容器,防止酵母菌细胞的活化液溢出。
(3)固定化酵母菌细胞时,应将海藻酸钠与酵母菌细胞的混合液用注射器缓慢滴加到0.05 mol/L的氯化钙溶液中,而不是注射,以免影响凝胶珠的形成。
(4)可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠,作为对照。
3.检测凝胶珠是否制作合格的方法
(1)机械法:用镊子夹取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,就表明凝胶珠制作成功;也可以在实验桌上用力摔打凝胶珠,如果凝胶珠很容易弹起,也表明制备的凝胶珠是成功的。
(2)目测法:合格的凝胶珠应是淡黄色,圆形或椭圆形的。
如果颜色过浅呈白色,说明海藻酸钠溶液的浓度过低,固定的酵母菌细胞数目较少;如果形成的凝胶珠形状不规则,则说明海藻酸钠的浓度偏高。