2019-2020学年高中生物第3章第4节酶的固定化检测含解析中图版选修1.pdf
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1、第四节 酶的固定化第四节 酶的固定化 一、固定化酶 1含义 通过物理或化学的方法,将水溶性的酶与不溶性的载体结合,使酶固定在载体上,并在 一定的空间范围内进行催化反应。 2方法 (1)共价键结合法:通过化学反应将酶以共价键结合到尼龙等载体上。 (2)包埋法:将酶包埋到多孔性凝胶中的固定化方法。 (3)物理吸附法。 3优点 (1)固定化酶的活性稳定,可反复使用; (2)固定化酶能与反应液分开,制品较易纯化; (3)工业化生产可实现大批量、连续化、自动化; (4)极大地降低了生产成本。 4缺点 需要制备纯净的酶,稍有不慎,酶就会失活。 二、固定化细胞 1含义 用适当的载体将合成酶的细胞固定起来。
2、2优点 比固定化酶更简捷,使用寿命更长。 三、木瓜蛋白酶的固定化操作技术 取尼龙布浸入等体积的CaCl2溶液和甲醇溶液中10 s左右盐酸溶液中室温下水解 45 min蒸馏水冲洗至中性室温下放入戊二醛溶液中浸泡 20 min磷酸缓冲液(pH 为 7.8)反复洗涤木瓜蛋白酶溶液中固定 3.5 h,温度为 4_用 NaCl 溶液洗去多余 的蛋白酶。 预习完成后,请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中 问题 1 问题 2 问题 3 问题 4 一、酶、固定化酶与固定化细胞的比较 直接使用酶固定化酶固定化细胞 缺点 对环境条件非常敏感, 易失活 难回收,成本高,影响 产品质量 不利于催化一系列的酶促
3、反应 反应物不易与酶接近,尤 其是大分子物质,反应效 率下降 优点 催化效率高、耗能低、污 染低 既能与反应物接触,又 能与产物分离 可以反复利用 成本低,操作容易、寿命 长 固定化细胞使用的都是活细胞,因此应提供一定的营养物质。 固定化细胞由于保证了细胞的完整性, 因而酶的环境改变较小, 酶活性受外界影响也 较小。 二、固定化酶的制备及利用 1酶的固定化:(1)18.6%的 CaCl2溶液和甲醇溶液处理(10 s),冲洗、吸干。 (2)3.65 mol/L 的盐酸水解(45 min),蒸馏水冲洗至中性。 (3)在 5%的戊二醛溶液中浸泡(20 min)。 (4)0.1 mol/L 的磷酸缓冲
4、液洗涤,(多次)吸干。 (5)放 1 mg/mL 的木瓜蛋白酶溶液中(4 处理 3.5 h)。 2检验酶的活性:(1)用固定化酶在适宜温度下分解蛋白质(10 min) (2)用双缩脲试剂检验 3酶的再利用:用取出的固定化酶再分解蛋白质 细胞的固定化技术 请参照细胞固定化技术的相关基础知识,完成下列问题。 (1)细胞固定化技术一般采用包埋法固定化,采用该方法的原因是_。 (2)包埋法固定化是指_。 (3)与固定化酶技术相比,固定化细胞技术的优点是_。 (4)制备固定化大肠杆菌的步骤为: _; _; _; _。 【审题导析】 【精讲精析】 (1)固定化细胞的方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法,一
5、般来说 多采用包埋法固定化,因为个大的细胞难以被吸附或结合,且不易从包埋材料中漏出。 (2)包埋法固定化即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。 (3)与固定化酶技术相比,固定化细胞技术的成本更低,操作更容易。 (4)制备固定化大肠杆菌的程序为:培养大肠杆菌与生理盐水和琼脂混合琼脂 凝固后切块用生理盐水和蒸馏水洗净。 【答案】 (1)细胞个大,不易从包埋材料中漏出 (2)将微生物细胞均匀地包埋在琼脂糖凝胶等多孔性载体中 (3)成本更低,操作更容易 (4)用液体培养基培养大肠杆菌 取 1 mL 菌液与 8 mL 生理盐水和体积分数为 2%的 琼脂 16 mL 搅拌均匀 琼脂凝固后切成小
6、块 用生理盐水和蒸馏水洗净 固定化细胞的优点 (1)固定化细胞含有一系列的酶,可以催化一系列的反应。 (2)反应的条件较易控制。 (3)使用时间更长。 1生产酒精时,使用固定化细胞比固定化酶更好,原因不包括( ) A固定化细胞中含有一系列酶(与生产酒精有关) B固定化细胞比固定化酶更经济、成本更低 C固定化细胞需要提供营养物质 D固定化细胞比固定化酶对环境条件要求低 【解析】 固定化细胞由于有活细胞存在, 含有的酶是一系列的酶, 对酒精生产更有利, 固定化细胞对环境条件的要求更低,生产成本更低。但是需要一定的营养物质。 【答案】 C 固定化酶的应用 关于固定化酶中的酶的说法正确的是( ) A酶
7、的种类多样,可催化一系列的酶促反应 B酶被固定在不溶于水的载体上,可反复利用 C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 D固定化酶由于被固定在载体上,所以丧失了酶的高效性和专一性特点 【审题导析】 【精讲精析】 酶是蛋白质,会出现老化、变性失活现象 ; 作为催化剂,反应前后酶的 结构不变,具有专一性和高效性。酶被固定化后,仍然具有这些特性,并且由于固定在载体 上,可以反复利用,但不能永远利用。 【答案】 B 固定化酶在工业生产中的应用 (1)固定化酶活性稳定,可反复使用。 (2)固定化酶可用于工业上大规模生产。 (3)用固定化酶生产可实现大批量、连续化、自动化,极大地降低
8、生产成本。 2关于固定化酶和一般酶制剂应用效果的说法中,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,提高产量和质量 【解析】 固定化酶只是将酶固定在载体上,活性不变,仍具有蛋白质的特性,可以发 生老化、变性、失活等。 【答案】 A 1下图中所示的酶固定化技术中属于包埋法的一组是( ) A B C D 【解析】 为吸附法,为化学结合法,为包埋法,包埋于网格中,包埋于 微胶囊中。 【答案】 D 2下列不属于固定化酶在利用时的特点的是( ) A有利于酶与产物分离 B可以被
9、反复利用 C能自由出入依附的载体 D一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应 【解析】 固定化酶只是将酶固定在载体上, 仍然具有酶的特点(如专一性), 此外固定 化酶还具有易与产物分离、能反复利用等优点。 【答案】 C 3(2016江苏高考)为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响,以及固定化藻对 含 Zn2污水的净化作用,科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验,流程及结果如下。请 回答下列问题: 图 1 图 2 (1)实验中的海藻酸钠作用是_,CaCl2的作用是_。 (2)为洗去凝胶球上残余的 CaCl2和其他污染物,并保持绿球藻活性,宜采用_ 洗涤。图 1 中 1.0%海藻酸钠组培养 2
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