高中生物第2章酶技术2.4固定化酶的制备和应用课件北师大版选修.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,第,4,节固定化酶的制备和应用,1,.,简述固定化酶的作用和原理。,2,.,尝试制备和应用固定化酶。,一,二,三,一、固定化酶的制备,1,.,固定化酶,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。,一,二,三,2,.,固定化酶的制备,(1),制备方法,固定化方法由,酶的性质,和,载体特性,所决定,主要包括,吸附,法、,载体偶联,法、,交联,法和,包埋,法。,凝胶包埋,法是常见的方法之一。,(2),实验原理,将酶与凝胶混合,酶即包埋在凝胶内部的,微孔,中,这样酶分子被,“,网,”,在凝胶内部不易泄露,而,底物和产物,易通过凝胶孔与酶接触,从而达到将酶固定的目的。,(3),实验步骤,乳糖酶的溶解,聚合,漂洗。,一,二,三,3,.,乳糖酶的固定化,固定化的乳糖酶不仅对酸、碱耐受力,增强,而且,热稳定,性大大提高,同时可以,反复,使用,缩短,了生产周期,使成本显著降低,体现了固定化酶的优越性。,一,二,三,二、固定化乳糖酶的应用,1,.,乳糖酶的应用,乳糖酶主要用做乳制品的助消化处理剂。用乳糖酶分解乳糖,可以提高牛奶的,可消化,性。由于乳糖溶解度较,低,用乳糖酶处理乳制品,可以避免乳糖在乳制品中结晶并增加了甜度,改善乳制品的外观和口感。,2,.,检测牛奶中乳糖的分解,(1),实验原理,乳糖酶可以将乳糖分解为,半乳糖和葡萄糖,还原糖可和斐林试剂反应产生砖红色化合物,根据化合物颜色的深浅变化,可以了解乳糖酶的作用活性。,(2),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。,一,二,三,思考：,固定化酶回收时需用体积分数为,0.05%,的双氧水洗涤,其目的是什么,?,提示,:,防止固定化酶被微生物污染。,一,二,三,三、游离酶与固定化酶的比较,通常情况下酶都是在水溶液中与底物进行反应,因此酶在反应系统中是与底物、产物,混合在一起,的,反应结束后,即使酶仍有较高活力,也很难再,回收利用,。另外,在水溶液中起作用的酶也给产物的进一步,分离纯化,带来了困难。固定化酶与游离酶相比不但稳定性好,而且与底物和产物容易,分离,。,1,.,固定化酶的特点,固定化酶活性稳定,可以反复多次使用。在生产中,固定化酶能与反应液相互分开,不与产品混合,制品较易纯化,在大规模生产时所需工艺设备简单易行。应用固定化酶,工业生产可以实现大批量、连续化、自动化,极大地降低生产成本。固定化酶技术的应用,大大提高了酶在生产上的利用率。,但在固定化酶制备时,需要制备纯净的酶,稍有不慎,酶就会失活。,2,.,固定化酶的实例,木瓜蛋白酶的固定化,在啤酒生产过程中,刚酿制的啤酒往往因含有少量的蛋白质而显得浑浊。如果加入木瓜蛋白酶,可以使蛋白质水解成氨基酸,供酵母菌增殖所需,从而缩短发酵时间,提高啤酒产量,使酒质澄清醇和。,将尼龙布浸入含等量,CaCl,2,溶液和甲醇溶液的烧杯中,室温下放置,10 s,左右,并轻轻搅拌至尼龙布发黏。取出后用水冲洗,并用吸水纸吸干。将尼龙布放入盐酸中,室温下水解,45 min,用蒸馏水洗至,pH,中性。再将尼龙布放入戊二醛溶液中,室温下浸泡,20 min,。取出后用磷酸缓冲液,(pH,为,7.8),反复洗去多余的戊二醛,吸干后立即放入木瓜蛋白酶溶液中,4,下固定,3.5 h,。取出尼龙布后用,NaCl,溶液洗去多余的蛋白酶,即得到尼龙固定化酶。为防止改变酶的电荷,操作过程中不能使用金属镊子。,3,.,直接使用酶和固定化酶催化的比较,题型一,题型二,题型三,固定化酶的特点,【例题,1,】,下列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.,固定化酶生物活性强,可长久使用,B.,一般酶制剂应用后和产物混在一起,产物的纯度不高,C.,一般酶制剂参加反应后不能重复利用,D.,固定化酶可以反复利用,降低生产成本,解析,:,固定化酶与一般酶制剂相比,在活性上差别不大,固定化酶的成分也是蛋白质,蛋白质经过一定的时间后会变性失活,所以固定化酶不可长久使用。,答案,:,A,题型一,题型二,题型三,固定化酶的应用,【例题,2,】,下列关于固定化酶的应用的叙述,错误的是,(,),A.,乳糖酶主要用做乳制品的助消化处理剂,B.,在固定化酶应用方面,固定化酶比游离酶稳定性好,C.,固定化酶在工业上颇受重视,D.,霉菌乳糖酶适用于碱性乳清的水解,解析,:,霉菌乳糖酶适用于酸性乳清的水解。,答案,:,D,题型一,题型二,题型三,一般酶制剂和固定化酶的特点比较,【例题,3,】,下列关于固定化酶的说法,正确的是,(,),A.,酶被固定在不溶于水的载体上,可反复利用,B.,酶作为催化剂,反应前后结构不改变,所以固定化酶可永远利用下去,C.,酶由于被固定在载体上,所以丧失了高效性和专一性,D.,被固定化的酶其活性部位完整,所以不受高温、强碱、强酸等条件影响,解析,:,固定化酶可以被反复利用,但并非能永远利用下去,B,项错误。固定化酶是将酶分子结合在特定支持物上且不影响酶的功能,不会使酶丧失高效性和专一性,C,项错误。固定化酶的活力仍受温度、,pH,等环境条件的影响,D,项错误。,答案,:,A,1,2,3,4,5,1.,霉菌乳糖酶的最适,pH,为,(,),A.2.55.0B.67,C.6.57.5D.910,答案,:,A,1,2,3,4,5,2.,目前,酶已经大规模地应用于各个领域,下列属于应用中面临的实际问题的是,(,),A.,酶通常对强酸、强碱、高温非常敏感,但对有机溶剂不敏感,B.,酶的结构比较稳定,所以催化功能很高,C.,酶用于生产时可能会混在产物中,影响产品质量,D.,直接用于生产中的酶可以多次利用,答案,:,C,解析,:,目前酶的应用中面临的实际问题是酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂非常敏感,容易失活,;,溶液中的酶很难回收,不能被重复利用,增加了产品的成本,;,反应后酶会混在产物中,影响产品质量。,1,2,3,4,5,3.,下列关于固定化酶的叙述,正确的是,(,),A.,酶的固定化方法主要包括吸附法、载体偶联法、交联法和包埋法,B.,酶的固定化应用中,要控制好,pH,、温度和溶解氧,C.,利用固定化酶降解水体中有机磷农药,需提供适宜的营养条件,D.,乳糖酶能将乳糖分解为半乳糖和果糖,答案,:,A,解析,:,酶的固定化应用中不需控制溶解氧。固定化酶发挥作用时不需营养条件。乳糖酶能将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖。,1,2,3,4,5,4.,下列叙述错误的是,(,),A.,从酶的固定方式看,吸附法比化学结合法对酶活性影响小,B.,作为消化酶使用时,蛋白酶制剂以口服方式给药,C.,尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶,可以反复使用,D.,用体积分数为,0.05%,的双氧水洗涤固定化酶,目的是防止固定化酶被微生物污染,答案,:,C,解析,:,用化学结合法固定化酶,会使部分酶的分子结构发生变化,从而影响到酶的活性。消化酶通过口服方式才可进入消化道起作用。尿糖试纸使用后被污染,不可以反复使用。用体积分数为,0.05%,的双氧水洗涤固定化酶,目的是防止固定化酶被微生物污染。,1,2,3,4,5,5.,下列关于,“,检测牛奶中乳糖的分解,”,实验的叙述,错误的是,(,),A.,实验所用的鲜牛奶要用巴氏灭菌法进行灭菌,B.,本实验遵循了对照原则,C.,半乳糖和葡萄糖均可与斐林试剂反应产生砖红色化合物,D.,砖红色越深,说明乳糖酶的作用活性越弱,答案,:,D,解析,:,砖红色越深,说明还原糖,(,半乳糖和葡萄糖,),含量越多,即乳糖酶的作用活性越强。,