高中生物第2章酶技術(shù)2.4固定化酶的制備和應(yīng)用課件北師大版選修

第4節(jié)固定化酶的制備和應(yīng)用1.簡述固定化酶的作用和原理。2.嘗試制備和應(yīng)用固定化酶。一二三一、固定化酶的制備1.固定化酶固定化酶又叫固相化酶,是指固定在載體上并在一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)行催化反應(yīng)的酶。酶的固定化過程是通過化學(xué)或物理的手段,將酶束縛在一定的區(qū)間內(nèi),固定酶分子在此區(qū)間內(nèi)進(jìn)行催化作用。一二三2.固定化酶的制備(1)制備方法固定化方法由酶的性質(zhì)和載體特性所決定,主要包括吸附法、

載體偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法。凝膠包埋法是常見的方法之一。(2)實(shí)驗(yàn)原理將酶與凝膠混合,酶即包埋在凝膠內(nèi)部的微孔中,這樣酶分子被“網(wǎng)”在凝膠內(nèi)部不易泄露,而底物和產(chǎn)物易通過凝膠孔與酶接觸,從而達(dá)到將酶固定的目的。(3)實(shí)驗(yàn)步驟乳糖酶的溶解→聚合→漂洗。一二三3.乳糖酶的固定化固定化的乳糖酶不僅對(duì)酸、堿耐受力增強(qiáng),而且熱穩(wěn)定性大大提高,同時(shí)可以反復(fù)使用,縮短了生產(chǎn)周期,使成本顯著降低,體現(xiàn)了固定化酶的優(yōu)越性。一二三二、固定化乳糖酶的應(yīng)用1.乳糖酶的應(yīng)用乳糖酶主要用做乳制品的助消化處理劑。用乳糖酶分解乳糖,可以提高牛奶的可消化性。由于乳糖溶解度較低,用乳糖酶處理乳制品,可以避免乳糖在乳制品中結(jié)晶并增加了甜度,改善乳制品的外觀和口感。2.檢測牛奶中乳糖的分解(1)實(shí)驗(yàn)原理乳糖酶可以將乳糖分解為半乳糖和葡萄糖,還原糖可和斐林試劑反應(yīng)產(chǎn)生磚紅色化合物,根據(jù)化合物顏色的深淺變化,可以了解乳糖酶的作用活性。(2)實(shí)驗(yàn)步驟鮮牛奶處理→加酶分解→檢測乳糖的分解→固定化酶的回收。一二三思考：固定化酶回收時(shí)需用體積分?jǐn)?shù)為0.05%的雙氧水洗滌,其目的是什么?提示:防止固定化酶被微生物污染。一二三三、游離酶與固定化酶的比較通常情況下酶都是在水溶液中與底物進(jìn)行反應(yīng),因此酶在反應(yīng)系統(tǒng)中是與底物、產(chǎn)物混合在一起的,反應(yīng)結(jié)束后,即使酶仍有較高活力,也很難再回收利用。另外,在水溶液中起作用的酶也給產(chǎn)物的進(jìn)一步分離純化帶來了困難。固定化酶與游離酶相比不但穩(wěn)定性好,而且與底物和產(chǎn)物容易分離。1.固定化酶的特點(diǎn)固定化酶活性穩(wěn)定,可以反復(fù)多次使用。在生產(chǎn)中,固定化酶能與反應(yīng)液相互分開,不與產(chǎn)品混合,制品較易純化,在大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)所需工藝設(shè)備簡單易行。應(yīng)用固定化酶,工業(yè)生產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)大批量、連續(xù)化、自動(dòng)化,極大地降低生產(chǎn)成本。固定化酶技術(shù)的應(yīng)用,大大提高了酶在生產(chǎn)上的利用率。但在固定化酶制備時(shí),需要制備純凈的酶,稍有不慎,酶就會(huì)失活。2.固定化酶的實(shí)例——木瓜蛋白酶的固定化在啤酒生產(chǎn)過程中,剛釀制的啤酒往往因含有少量的蛋白質(zhì)而顯得渾濁。如果加入木瓜蛋白酶,可以使蛋白質(zhì)水解成氨基酸,供酵母菌增殖所需,從而縮短發(fā)酵時(shí)間,提高啤酒產(chǎn)量,使酒質(zhì)澄清醇和。將尼龍布浸入含等量CaCl2溶液和甲醇溶液的燒杯中,室溫下放置10s左右,并輕輕攪拌至尼龍布發(fā)黏。取出后用水沖洗,并用吸水紙吸干。將尼龍布放入鹽酸中,室溫下水解45min,用蒸餾水洗至pH中性。再將尼龍布放入戊二醛溶液中,室溫下浸泡20min。取出后用磷酸緩沖液(pH為7.8)反復(fù)洗去多余的戊二醛,吸干后立即放入木瓜蛋白酶溶液中,4℃下固定3.5h。取出尼龍布后用NaCl溶液洗去多余的蛋白酶,即得到尼龍固定化酶。為防止改變酶的電荷,操作過程中不能使用金屬鑷子。3.直接使用酶和固定化酶催化的比較

題型一題型二題型三固定化酶的特點(diǎn)【例題1】

下列關(guān)于固定化酶和一般酶制劑在應(yīng)用效果上的說法,錯(cuò)誤的是(

)A.固定化酶生物活性強(qiáng),可長久使用B.一般酶制劑應(yīng)用后和產(chǎn)物混在一起,產(chǎn)物的純度不高C.一般酶制劑參加反應(yīng)后不能重復(fù)利用D.固定化酶可以反復(fù)利用,降低生產(chǎn)成本解析:固定化酶與一般酶制劑相比,在活性上差別不大,固定化酶的成分也是蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)經(jīng)過一定的時(shí)間后會(huì)變性失活,所以固定化酶不可長久使用。答案:A題型一題型二題型三固定化酶的應(yīng)用【例題2】

下列關(guān)于固定化酶的應(yīng)用的敘述,錯(cuò)誤的是

(

)A.乳糖酶主要用做乳制品的助消化處理劑B.在固定化酶應(yīng)用方面,固定化酶比游離酶穩(wěn)定性好C.固定化酶在工業(yè)上頗受重視D.霉菌乳糖酶適用于堿性乳清的水解解析:霉菌乳糖酶適用于酸性乳清的水解。答案:D題型一題型二題型三一般酶制劑和固定化酶的特點(diǎn)比較【例題3】

下列關(guān)于固定化酶的說法,正確的是(

)A.酶被固定在不溶于水的載體上,可反復(fù)利用B.酶作為催化劑,反應(yīng)前后結(jié)構(gòu)不改變,所以固定化酶可永遠(yuǎn)利用下去C.酶由于被固定在載體上,所以喪失了高效性和專一性D.被固定化的酶其活性部位完整,所以不受高溫、強(qiáng)堿、強(qiáng)酸等條件影響解析:固定化酶可以被反復(fù)利用,但并非能永遠(yuǎn)利用下去,B項(xiàng)錯(cuò)誤。固定化酶是將酶分子結(jié)合在特定支持物上且不影響酶的功能,不會(huì)使酶喪失高效性和專一性,C項(xiàng)錯(cuò)誤。固定化酶的活力仍受溫度、pH等環(huán)境條件的影響,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:A123451.霉菌乳糖酶的最適pH為(

)A.2.5~5.0 B.6~7C.6.5~7.5 D.9~10答案:A123452.目前,酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,下列屬于應(yīng)用中面臨的實(shí)際問題的是(

)A.酶通常對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫非常敏感,但對(duì)有機(jī)溶劑不敏感B.酶的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,所以催化功能很高C.酶用于生產(chǎn)時(shí)可能會(huì)混在產(chǎn)物中,影響產(chǎn)品質(zhì)量D.直接用于生產(chǎn)中的酶可以多次利用答案:C解析:目前酶的應(yīng)用中面臨的實(shí)際問題是酶通常對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑非常敏感,容易失活;溶液中的酶很難回收,不能被重復(fù)利用,增加了產(chǎn)品的成本;反應(yīng)后酶會(huì)混在產(chǎn)物中,影響產(chǎn)品質(zhì)量。123453.下列關(guān)于固定化酶的敘述,正確的是(

)A.酶的固定化方法主要包括吸附法、載體偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法B.酶的固定化應(yīng)用中,要控制好pH、溫度和溶解氧C.利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥,需提供適宜的營養(yǎng)條件D.乳糖酶能將乳糖分解為半乳糖和果糖答案:A解析:酶的固定化應(yīng)用中不需控制溶解氧。固定化酶發(fā)揮作用時(shí)不需營養(yǎng)條件。乳糖酶能將乳糖分解為半乳糖和葡萄糖。123454.下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.從酶的固定方式看,吸附法比化學(xué)結(jié)合法對(duì)酶活性影響小B.作為消化酶使用時(shí),蛋白酶制劑以口服方式給藥C.尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過氧化氫酶,可以反復(fù)使用D.用體積分?jǐn)?shù)為0.05%的雙氧水洗滌固定化酶,目的是防止固定化酶被微生物污染答案:C解析:用化學(xué)結(jié)合法固定化酶,會(huì)使部分酶的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而影響到酶的活性。消化酶通過口服方式才可進(jìn)入消化道起作用。尿糖試紙使用后被污染,不可以反復(fù)使用。用體積分?jǐn)?shù)為0.05%的雙氧水洗滌固定化酶,目的是防止固定化酶被微生物污染。123455.下列關(guān)于“檢測牛奶中乳糖的