高中生物第二部分酶的应用第4课时α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测同步备课教学案浙科Word格式.docx
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答案 固定化酶能够连续使用，但不是永久使用。
酶是具有生物活性的大分子，因此随着使用次数的增多，酶活性也会降低，如果酶活性降低到一定程度，就会失去使用价值。
2.根据图示连接固定化技术与原理
答案 A—b—Ⅰ B—a—Ⅱ C—c—Ⅲ
3.下列所示的酶固定化技术中属于包埋法的是③④。
1.关于固定化酶技术的说法，正确的是（ ）
A.固定化酶技术就是固定反应物，并将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术
B.固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应
C.固定化酶中的酶无法重复利用
D.固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术
答案 D
解析 固定化酶技术就是将水溶性的酶利用物理或化学方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂，其优点是酶被固定在一定装置内可以重复利用，缺点是无法同时催化一系列酶促反应；
在固定过程中，固定的是酶而不是反应物，因此A、B、C项均错误。
一题多变
判断正误：
（1）固定化酶可反复永久使用（ ）
（2）不管是固定化酶柱还是固定化悬浮体，回收后，在一定条件下贮存，还可以利用（ ）
（3）酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化（ ）
（4）固定化酶可催化一系列的酶促反应（ ）
答案
（1）×
（2）√ （3）√ （4）×
题后反思 直接使用酶和固定化酶的比较
项目
直接使用酶
固定化酶
制作方法
－
吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等
是否需要营养物质
否
酶的种类
一种或多种
一种
催化反应
单一或多种
单一
反应底物
各种物质（大分子、小分子）
缺点
对环境条件非常敏感，易失活；
难回收，成本高，可能影响产品质量
不利于催化一系列反应
优点
催化效率高、耗能低、低污染
既能与反应底物接触，又能与产物分离；
可以重复使用；
可提高酶的热稳定性
二、α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测实验
1.α－淀粉酶的固定化
（1）α－淀粉酶作用的最适条件：
最适pH为5.5～7.5；
最适温度为50～75_℃。
（2）方法：
吸附法，将α－淀粉酶固定在石英砂上。
（3）淀粉的水解作用
淀粉糊精麦芽糖葡萄糖
遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色
2.淀粉水解的测定实验
固定α－淀粉酶→滴管滴加淀粉溶液→加KI－I2溶液→观察→洗涤→几天后重复实验。
3.实验步骤
固定化α－淀粉酶，装入注射器中
↓
以0.3mL/min的流速滴加淀粉溶液过柱
流出5mL淀粉溶液后接收0.5mL流出液
滴加KI－I2溶液，观察颜色，稀释1倍后再观察颜色
以10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱，放置在4℃冰箱中，几天后重复实验
结合实验教材，完成下面的实验，并思考后面的问题：
1.实验原理
将α－淀粉酶固定在石英砂上，一定浓度的淀粉溶液经过固定化酶柱后，可使淀粉水解成糊精。
用淀粉指示剂测试，若流出物呈红色，表明有糊精生成。
淀粉糊精
（遇碘显蓝色） （遇碘显红色）
2.实验材料制备
（1）α－淀粉酶的固定化
在烧杯中将5mgα－淀粉酶溶于4mL蒸馏水中
（由于酶不纯，可能有些不溶物）
↓
加入5g石英砂，不时搅拌
30min后↓
将上述溶液装入1支注射器中
（该注射器的下端接有气门心，并用夹子封住）
↓
用10倍体积的蒸馏水洗涤此注射器，以除去未吸附的游离淀粉酶，流速为1mL/min
（2）可溶性淀粉溶液：
取50mg可溶性淀粉溶于100mL热水中，搅拌均匀。
（3）5mmol/LKI－I2溶液：
称取0.127gI2和0.83gKI。
加蒸馏水100mL，完全溶解后装入滴瓶中。
3.实验结果的比较
2.淀粉在各种酶的作用下会依次水解，不同阶段的水解产物遇到指示剂会出现不同的显色反应。
下列选项中属于本实验中的产物和显色现象的是（ ）
A.淀粉遇碘显蓝色
B.糊精遇KI－I2溶液显红色
C.麦芽糖遇碘不显色
D.葡萄糖遇本尼迪特试剂显红黄色
答案 B
解析 该过程所依据的原理是淀粉流经α－淀粉酶固定化酶柱时，淀粉被酶水解成了糊精，而糊精遇到KI－I2溶液时显红色。
3.某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。
请据图回答：
（1）图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是________________。
黑曲霉提取液中含有的________可水解果胶，从而使果汁澄清。
固定化柱中填充的石英砂通过________方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去____________________。
（2）实验中，操作流程A和B的先后顺序为________。
在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速调节阀是________。
要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否有果胶，可取一定量的果汁与等量的________混合，如果出现________现象，说明果胶还没有被完全水解。
为使果胶完全水解，应将流速调________。
（3）实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被________使用。
答案
（1）消毒 果胶酶 吸附 末吸附的游离酶等
（2）A、B 阀1 乙醇 浑浊（沉淀） 慢 （3）重复
解析
（1）KMnO4有杀菌消毒的作用，可将苹果表面的杂菌杀死。
果汁中因含有果胶等而使苹果汁浑浊，用果胶酶处理可使果胶水解，使果汁澄清。
固定化酶技术是将酶固定在固定化柱的载体上，固定化柱内填充的石英砂可以起到很好的吸附作用。
酶被固定后用蒸馏水冲洗是为了除去末吸附的游离的酶等。
（2）具体操作时，先提取果胶酶，将果胶酶固定在固定化柱中，再将阀2打开，使苹果汁进入固定化柱，与酶接触，固定的果胶酶就能将果汁中的果胶分解，而果胶酶不流失。
果胶不溶于乙醇，与乙醇作用形成沉淀，故可用乙醇鉴定果汁中的果胶，如有浑浊现象，说明果汁中仍有果胶存在，此时应控制阀2的流量，调慢果汁流速。
（3）酶被固定化后，便于与反应物和产物分离，可重复利用，提高酶的利用率。
下列有关α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用检测的实验的叙述，请判断：
（1）石英砂的作用是吸附固定α－淀粉酶（ ）
（2）为了缩短实验用时，可以加快淀粉滴加的速度（ ）
（3）固定化酶可反复多次利用，节约了经济成本（ ）
（4）向亲和层析洗脱液中加KI－I2溶液呈红色（ ）
答案
（1）√
（2）×
（3）√ （4）√
1.α－淀粉酶的固定化所采用的方法是（ ）
A.吸附法B.共价偶联法
C.交联法D.包埋法
答案 A
2.某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定α－淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。
实验结果见下表（假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通α－淀粉酶量相同）。
实验表明1号试管中淀粉未被水解，最可能的原因是（ ）
1号试管
2号试管
固定化淀粉酶
√
普通α－淀粉酶
淀粉溶液
60℃保温5min，取出冷却至室温，滴加碘液
现象
变蓝
不变蓝
注：
“√”表示加入，“－”表示未加入。
A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性
B.淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触
C.水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解
D.实验程序出现错误，试管中应先加入碘液后保温
解析 由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇碘液呈现蓝色。
3.下列关于固定化酶实验的叙述，错误的是（ ）
A.固定化酶柱长度和淀粉溶液流速决定了酶柱中酶的含量
B.淀粉溶液流速过快会导致流出液中含有淀粉
C.各组实验所用的淀粉溶液浓度应相同
D.淀粉溶液的pH对实验结果有影响
解析 A项，固定化酶柱的长度决定了酶的含量，反应是否充分与淀粉溶液的流速有关，从而决定了产物的浓度。
B项，如果淀粉溶液的流速过快，则淀粉与酶接触不充分，从而使淀粉不能被充分水解。
C项，各组淀粉溶液的浓度是实验的无关变量，故各组实验所用的淀粉溶液浓度应该相同。
D项，温度、pH会影响酶的活性，从而对实验结果造成影响。
4.果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，常用于果汁的生产。
（1）果胶酶用于果汁生产，是因为它能分解果胶，可解决果肉出汁率低和______________等问题。
（2）果胶由______________和______________组成。
（3）若要检测苹果汁中是否还含有果胶，可取一定量的果汁与________混合，若出现________现象，说明果胶还没有被完全分解。
（4）下图为某同学进行的澄清苹果汁生产实验，下列相关叙述正确的是______。
A.实验中所用的固定化果胶酶可由某些物质吸附，吸附后的酶可永久使用
B.为防止杂菌污染，图示装置制作完毕后需瞬间高温灭菌
C.通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行
D.固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前需重新装填反应柱
（5）固定化酶技术是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使酶能与________接触，又能与________分离。
（6）在“α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”这一实验中，α－淀粉酶固定在石英砂上，固定化方法使用了下图中的________。
答案
（1）果汁浑浊
（2）半乳糖醛酸 半乳糖醛酸甲酯
（3）乙醇 浑浊 （4）C （5）底物（反应物） 产物
（6）③
课时作业
[基础过关]
1.下列有关教材中α－淀粉酶固定化实验的叙述，错误的是（ ）
A.固定方法为吸附法
B.固定后既不溶于水又有酶活性
C.将石英砂加入α－淀粉酶溶液中后，需要充分地不时地搅拌
D.将α－淀粉酶和石英砂混合物装入注射器后，即可滴加淀粉溶液
解析 将α－淀粉酶和石英砂混合物装入注射器后，需用10倍体积的蒸馏水洗涤注射器，以除去未吸附的游离淀粉酶。
2.酶的固定方法不包括（ ）
A.将酶吸附在载体表面上
B.将酶相互连接起来
C.将酶包埋在细微网格里
D.将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中的酶
3.下列说法不正确的是（ ）
A.固定化酶的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法等
B.固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法
C.由于酶分子很小，因此多采用包埋法固定
D.若反应物是大分子物质应采用固定化酶
答案 C
解析 个体小的酶分子容易从包埋材料中漏出。
因此，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化。
4.下列有关教材实验中淀粉水解作用检测的叙述，不正确的是（ ）
A.实验中，向反应柱中滴加淀粉溶液宜慢，使淀粉溶液以0.3mL/min的流速过柱
B.正常情况下，向流出液中滴加KI－I2溶液呈红色
C.实验后，用蒸馏水洗涤反应柱，可洗去未反应的淀粉和产物糊精
D.实验后，反应柱可常温保存
解析 实验后，反应柱应低温（4℃）保存，以延长酶的寿命。
5.酶的固定方法有多种，其中，通过酶分子侧链基团的相互作用，形成共价键而连接起来的一种方法是（ ）
A.吸附法B.包埋法
C.交联法D.共价偶联法
6.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；
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；
固定化酶的活性仍受温度、pH等环境条件的影响。
7.淀粉在有关酶的作用下依次生成的物质是（ ）
①糊精 ②葡萄糖 ③果胶 ④麦芽糖 ⑤蔗糖
A.①②③④⑤B.⑤④①②③
C.①③⑤②D.①④②
解析 淀粉的水解过程如下：
淀粉糊精麦芽糖葡萄糖
其中依次生成的物质是①糊精、④麦芽糖、②葡萄糖。
[能力提升]
8.下列关于固定化酶的说法，错误的是（ ）
A.固定化酶的不足之处是不能催化一系列反应
B.固定化酶可再次利用，降低了生产成本
C.固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离
D.固定化酶易溶于水
解析 由于酶具有专一性，因此固定化酶不能催化一系列反应，A项正确；
固定化酶可反复利用，降低了生产成本，B项正确；
固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离，C项正确；
固定化酶不易溶于水，易与反应物分离，D项错误。
9.下列叙述中不属于教材实验所使用的α－淀粉酶特性的是（ ）
A.是大肠杆菌的α－淀粉酶
B.其作用的最适pH是5.5～7.5
C.其作用的最适温度是50～75℃
D.其化学本质是蛋白质
解析 教材实验所使用的α－淀粉酶是枯草杆菌的α－淀粉酶，而不是大肠杆菌的。
10.下面关于固定化酶的说法，正确的是（ ）
A.固定化酶是一种能溶解在水中，但依然保持酶活性的制剂
B.固定化酶能溶解于水，且结构很稳定，有利于工业化生产
C.固定化酶是经过物理或化学的方法固定在某种介质上，使之能溶解于水中，又有酶活性的制剂
D.固定化酶是经过物理或化学的方法固定在某种介质上，使之不能溶解于水中，又有酶活性的制剂
解析 固定化酶不能溶解在水中，这是固定化酶的特点之一。
因此只有D选项正确。
11.某工厂为了生产耐高温植酸酶饲料添加剂，开展了菌株的筛选、酶的固定化及其特性分析研究，其流程如下图所示。
→→→→→
请回答下列问题：
（1）土壤悬液需先经80℃处理15分钟，其目的是筛选出____________。
（2）在无菌条件下，将经过处理的土壤悬液进行稀释，然后涂布于含有植酸钠的固体培养基上。
培养后观察到单菌落，其周围出现透明水解圈，圈的直径大小与____________强弱相关。
（3）固定化酶是将水溶性的酶用物理或______________的方法固定在某种介质上，使之成为________而又有酶活性的制剂。
在合适条件下，将提纯的植酸酶与海藻酸钠混合后，滴加到一定浓度的钙离子溶液中，使液滴形成凝胶固体小球。
该过程是对酶进行__________。
A.吸附B.包埋
C.装柱D.洗涤
（4）温度与植酸酶相对酶活性的关系如图所示。
下列叙述错误的是________。
A.测试温度中，固定化与未固定化植酸酶的最适温度分别为60℃和45℃
B.测试温度范围内，固定化植酸酶的相对酶活性波动低于未固定化植酸酶
C.固定化与未固定化植酸酶相比，相对酶活性在80%以上时的温度范围较宽
D.65℃时固定化与未固定化植酸酶的相对酶活性因蛋白质变性而位于最低点
答案
（1）耐高温菌株
（2）植酸酶的活性
（3）化学 不溶于水 B
（4）D
12.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：
（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，固定化酶一般可重复使用________次，以后酶活力明显下降。
（4）固定小麦酯酶不采用海藻酸钠直接包埋，同时用戊二醛作交联剂，这是因为________________________________________________________________________。
答案
（1）固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强且应用范围较广
（2）3% 海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足 （3）3 （4）直接包埋不紧密，酶分子容易漏出
解析 由题图甲可知，固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强且应用范围较广。
读题图乙可知，浓度为3%时，酶活力最好，说明该浓度时海藻酸钠包埋效果最好。
观察题图丙可知，固定化酶一般可重复使用3次，使用了3次以后，曲线下降明显，说明酶活力下降很多。
包埋不紧密，酶分子容易漏出，所以一般要用戊二醛作交联剂。
[个性拓展]
13.请回答下列问题：
（1）在工业生产中，为提高酶的使用效率和产品纯度，一般需要将酶进行固定化处理。
利用石英砂固定α－淀粉酶的方法属于________。
（2）一定浓度的淀粉溶液流经α－淀粉酶固定化柱后，被水解成________，遇碘显________色。
（3）α－淀粉酶可以通过枯草杆菌发酵生产，以下是利用诱变育种方法培育获得产生较多α－淀粉酶的菌株的主要实验步骤。
（原理：
菌株生长过程中可释放α－淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈）
第一步：
将枯草杆菌菌株接种到________培养基上进行扩大培养；
第二步：
将枯草杆菌菌株分成两组，A组用________处理，B组不处理（作对照）。
第三步：
制备多个含淀粉的固体培养基。
第四步：
将A、B两组分别稀释后，分别在含淀粉的固体培养基上利用____________法分离，适宜条件下培养得到单菌落。
第五步：
观察A、B组各菌落周围的______________________________________________。
实验结果预期：
根据诱发突变率低的特点，预期____________________________________。
根据诱发突变不定向的特点，预期________________________________________________。
答案
（1）A
（2）糊精 红 （3）液体 诱变剂 涂布分离 透明圈大小 A组多数菌落周围的透明圈与B组差异不显著 A组有少数菌落周围的透明圈比B组明显小，有少数比B组明显大（或A组透明圈大小不一，B组一致）
解析 吸附法可以将α－淀粉酶固定在石英砂上，淀粉水解成糊精遇碘显红色，液体培养基可以用于扩大培养，固体培养基则可以用于涂布分离，稀释后则用涂布分离法，由于诱发的突变是不定向的，所以A组的菌落周围形成的透明圈有大有小。
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