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高中二年级生物

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    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),分析回答下列问题。

    (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,固定化酯酶一般可重复使用____次,酶活力明显下降。
    (4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋,同时用戊二醛作交联剂,这是因为________________。
    本题信息:2011年同步题生物读图填空题难度较难 来源:姚瑶
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本试题 “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...” 主要考查您对

探究:影响酶活性的条件

细胞和酶的固定化

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  • 探究:影响酶活性的条件
  • 细胞和酶的固定化
探究影响酶活性的条件:

一、探究温度对酶活性的影响:
1、实验目的:
(1)初步学会探索温度和pH对酶活性的影响的方法。
(2)探索淀粉酶在不同温度和pH下催化淀粉水解的情况。
2、实验原理:
(1)淀粉遇碘后,形成紫蓝色的复合物。
(2)淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖(淀粉水解过程中,不同阶段的中间产物遇碘后,会呈现红褐色或红棕色。)麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。
注:市售a-淀粉酶的最适温度约60℃
3、方法步骤:
 序号   加入试剂或处理方法   试管
A B C c
1 可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL / / /
新鲜淀粉酶溶液  / / 1mL 1mL  1mL 
2 保温5min 60℃ 100℃  0℃ 60℃ 100℃ 0℃
3

将a液加入到A试管,
b液加入到B试管,
c液加入到C试管中,摇匀 

         
4 保温5min  
5 滴入碘液,摇匀 60℃ 100℃ 0℃      
6 观察现象并记录            

二、不同pH值对酶活性的影响(原理、目的参照温度的相关内容)
1、实验步骤:
序号 加入试剂或处理方法 试管
1 2 3
1 注入新鲜的淀粉酶溶液 1mL 1mL 1mL
2 注入蒸馏水 1mL / /
3 注入氢氧化钠溶液 / 1mL /
4 注入盐酸 / / 1mL
5 注入可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL
6 60℃水浴保温5min  
7 加入斐林试剂,边加边振荡 2mL 2mL 2mL
8 水浴加热煮沸1min  
9 观察3支试管中溶液颜色变化边记录      
2、实验结论:影响酶活性的因素有温度和PH值有关。

易错点拨:

1、在酶的最适pH探究实验中,操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加清水、加氢氧化钠、加盐酸),然后再加入反应物。不能把酶加入反应物在酶的作用下先发生水解。
2、在酶的最适温度探究实验中,酶溶液和反应物混合之前,需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度,检测的试剂宜先用碘液,不应该选用斐林试剂。因选用斐林试剂需热水浴加热,而该实验中需严格控制温度。


细胞核酶的固定化:

1、概念:使用固定化酶技术,将这种酶固定在一种颗粒状的载体上,再将这些酶颗粒装到一个反应柱内,柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板的小孔,而反应溶液却可以自由出入。生产过程中,将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入,使葡萄糖溶液流过反应柱,与固定化葡萄糖异构酶接触,转化成果糖,从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年,大大降低了生产成本,提高了果糖的产量和质量。
2、固定方法:
名称 原理 图示 适用范围
包埋法 将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中 多用于细胞的固定
化学结合法 利用共价链、离子键将酶分子或细胞相互结合,或将其结合到载体上 多用于酶的固定
物理吸附法 欧诺个过物理吸附作用,把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体上

3、载体:包埋法 固定化细胞常用的是不容于水的多孔性载体材料,如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
4、优点:
(1)固定化酶优点:使酶既能与反应物接触,又能与产物分离,还可以被反复利用。
(2)固定化细胞优点:成本更低,操作更容易,可以催化一系列的化学反应。
5、固定化没的反应实例——生产高果糖浆
(1)高果糖浆的生产原理

(2)葡萄糖异构酶的固定:将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上,装入反应柱中。
(3)高果糖浆的生产操作:(如图)从反应柱上端注入葡萄糖溶液,从下端流出果糖溶液,一个反应拄可连续使用半年。
6、固定化细胞的应用实例——固定化酵母细胞


知识点拨:

1、注意事项
(1)配制海藻酸钠溶液:小火、间断加热、定容,如果加热太快,海藻酸钠会发生焦糊。
(2)海藻酸钠溶液与酶母细胞混合:冷却后再混合,注意混合均匀,不要进入气泡
(3)制备固定化酵母细胞:高度适宜,并匀速滴入
(4)刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间,以便Ca2+与Na+充分交换,形成的凝胶珠稳定。检验凝胶珠是否形成,可用下列方法:用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压,如果不容易破裂,没有液体流出就表明成功地制成了凝胶珠,还可以用手将凝胶珠在实验桌上用力摔打,如果凝胶珠很容易弹起,也表明制备的凝胶珠是成功的。
(5)凝胶珠的颜色和形状
如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色,说明海藻酸钠的浓度偏低,固定的酵母细胞数目较少;如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,则说明海藻酸钠的浓度偏高,制作失败,需要再作尝试。
(6) 海藻酸钠在水中溶解的速度较慢,需要通过加热促进其溶解。溶解海藻酸钠,最好采用小火间断加热的方法。例如,加热几分钟后,从石棉网上去下烧杯冷却片刻,并不断搅拌,再将烧杯放回石棉网继续加热,如此重复数次,直至海藻酸钠完全溶化。如果加热太快,海藻酸钠会发生焦糊。
2、酵母菌活化时体积会变大,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、海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键,因为如果海藻酸钠浓度过高,将很难形成凝胶珠,如果浓度过低,形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少,也会影响实验效果。
4、溶化海藻酸钠时要用小火或间断加热,避免海藻酸钠发生焦糊。
 5、将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温,再与酵母菌混合,避免高温杀死酵母细胞。
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