2017-2018学年高中生物第章酶技术-固定化酶的制备和应用同步备课教学案

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1、第8课时　固定化酶的制备和应用[学习导航]　1.阅读教材P42内容，了解固定化酶的常用方法。2.结合教材P40～41内容，学习固定化乳糖酶的制备。3.结合教材P42～43内容，检测牛奶中乳糖的分解。[重难点击]　1.尝试制备固定化乳糖酶。2.利用固定化酶检测乳糖的分解产物。一、固定化酶及其制备由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有限、成本高、不利于大规模使用。利用固定化酶技术可以解决这些难题。1.固定化酶(1)概念：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

2、子在此区间内进行催化作用。(2)酶的固定方法：根据酶的性质和载体特性需要采用不同的方法，有时还需要将几种方法联合使用：①是吸附法：是将酶吸附到载体表面。②是载体偶联法：是将酶通过共价键结合到载体的表面。③是交联法：通过把酶交互连接、相互结合从而将酶固定。④是包埋法：是将酶或者细胞包埋在细微的网格里。(3)固定化酶技术的优缺点①优点：稳定性好，而且与底物和产物容易分离。②缺点：一次只能固定一种酶，不利于催化一系列的反应。2.固定化乳糖酶的制备(1)实验原理①乳糖酶学名为βD半乳糖苷水解酶，是工业中应用相当广泛的一种酶，较多地应用于乳制品加工中。很多人小肠黏膜内的乳糖酶活性严重

3、降低，导致乳糖不耐症。用乳糖酶处理部分乳糖，分解为葡萄糖和半乳糖，可以减少这种症状。②固定乳糖酶用的是凝胶包埋法：凝胶是由丙烯酰胺(Arc)和N，N－甲叉双丙烯酰胺(Bis)形成的三维网状结构的高聚化合物，将酶和凝胶混合，酶即包埋在凝胶内部的微孔中，从而将酶固定。(2)方法步骤①乳糖酶的溶解：准确称取乳糖酶100mg，然后将其溶解在pH7.3的磷酸缓冲液中，其中单体Arc浓度为质量分数20%，交联剂Bis浓度为质量分数5%。②聚合：将含有0.6mLN，N，N′，N′－四甲基乙二胺和200mg过硫酸铵的4mL磷酸缓冲液迅速倒入乳糖酶的溶解液中，缓慢搅拌混匀，4℃条件下进行聚合

4、反应30min。③漂洗：聚合反应完成后形成凝胶，用小刀切成小块，用缓冲液洗涤4～6次，0～4℃保存备用。1.固定化酶依据的原理与其优点分别是什么？答案　将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。2.固定化乳糖酶的制备(1)制备固定化乳糖酶时为什么要用缓冲液配制凝胶单体？答案　酶活性易受温度和酸碱度的影响，用缓冲液配制凝胶单体能保持溶液中pH的相对稳定，从而保证实验过程中酶的活性。(2)漂洗凝胶的目的是什么？答案　将凝胶表面没有固定的乳糖酶冲洗干净。归纳总结　固定化酶及其制备的2点总结(1)固定化酶的优点①同一批

5、固定化酶能在工艺流程中重复多次地使用；②固定化后，和反应物分开，有利于控制生产过程，同时也省去了热处理使酶失活的步骤；③稳定性显著提高；④可长期使用，并可预测衰变的速度；⑤提供了研究酶动力学的良好模型。(2)固定化乳糖酶时的注意事项①乳糖酶溶解时为了保持酶的活性，需使用磷酸缓冲液。②缓冲液反复冲洗一方面针对形成凝胶后表面还有一些酶没有包埋在凝胶内部的微孔中被冲洗掉，另一方面维持酶的活性。③Arc和Bis都是神经性毒剂，操作过程中注意不要沾到皮肤上和吸入体内，一旦沾到皮肤上要立即用水冲洗。④聚合反应和试剂的质量有很大的关系，如果在教材规定的时间内还没有聚合完成，可以适当延长聚

6、合时间。1.下列关于固定化乳糖酶的制备的说法，不正确的是(　　)A.在乳糖酶的溶解中加入磷酸缓冲液是为了维持pH相对稳定，保证乳糖酶的活性B.聚合过程中应将混有各种物质的磷酸缓冲液迅速倒入乳糖酶的溶解液中，缓慢搅拌混匀C.聚合过程中各种物质就放在40℃进行聚合反应30minD.漂洗过程中用磷酸缓冲液洗涤4～6次，将其表面没有固定的酶冲洗掉，0～4℃保存备用答案　C解析　固定化乳糖酶的制备过程中始终都应该是用缓冲液来维持pH的相对稳定，以保证酶不会变性失活，而对于聚合反应形成凝胶的过程中应该在温度为4℃条件下进行，而不是40℃。2.下列属于固定化酶应用特点的是(　　)①可以被

7、反复利用　②有利于酶与产物分离　③能自由出入载体　④一种固定化酶只催化一种酶促反应　⑤酶多用包埋法固定化A.①②③B.③⑤C.①②④D.①②⑤答案　C解析　酶被固定后可与产物分离，故可反复使用，但不能自由出入依附的载体。通常情况下固定化酶种类单一，所以不能催化一系列酶促反应，只催化一种或一类酶促反应。酶分子较小，不适合采用包埋法进行固定化。一题多变(1)在实际生产中，固定化酶技术能节约成本的原因是什么？答案　固定化酶能被反复利用。(2)写出如图所示固定化酶的方法。答案　①是交联法，②是吸附法，③是包埋法。二、固定化