尝试制备和应用固相化酶实验教学

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1、尝试制备和应用固相化酶北京市一零一中学高中生物选修1生物技术实践第7课主讲人梁东区级骨干教师高中生物课程标准：尝试制备和应用固相化酶实验课题：浙科版《α-淀粉酶固定化及淀粉水解作用的检测》人教版《酵母细胞的固定化》一、备课基本思路回顾酶的基本概念介绍酶制剂的应用提出酶制剂的使用缺点介绍酶的固定化技术和优点具体实验操作原理及流程介绍酶的化学本质酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶的特性酶的催化活性极高酶有专一性酶的作用受许多因素的影响pH的影响温度的影响酶的作用

2、受许多因素的影响酶制剂的应用自20世纪中叶以来，工业用酶制剂的市场得到了蓬勃发展。1981年工业酶制剂生产量约65000t，产值4亿美元；1985年工业酶制剂生产量约75000t，产值约6亿美元。进入20世纪90年代后，市场对酶制剂的需求增强，以世界上最大的酶制剂生产商丹麦的NovoNordisk公司为例：1993年酶制剂销售为9亿美元；1998年产业用酶的销售额为15.18亿美元。年份总收入∕亿美元收入增长率∕%年份总收入∕亿美元收入增长率∕%1993199419951996199719984.0

3、14.254.544.875.255.69-----6.26.77.37.88.3199920002001200220036.196.767.438.199.068.89.39.810.210.7欧洲工业用酶产品市场（1993～2003年）蛋白酶可用于去污剂、奶制品业、皮革业等；淀粉酶用于烘焙、酿造、淀粉糖化和纺织业，脂肪酶用于去污剂、食品和精细化工工业等。酶制剂在各行业中所占百分比原理：根据葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下形成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下形成水和氧，氧可以将

4、某种无色的化合物氧化成有色的化合物。尿糖试纸（酶的应用实例）这种酶试纸与尿液相遇时，很快会因为尿液中葡萄糖的含量的少到多而依次呈现浅蓝色、浅绿色、棕色或深棕色。酶制剂的缺点通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件敏感。（易失活）溶液中的酶很难回收，不能被再次利用。（成本高）反应后会混在产物中，可能影响产品质量。(难分离）固定化酶和固定化细胞固定化酶：通过物理的或化学的手段，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚在一定的空间内，限制酶分子的自由流动，但能使酶充分发挥催化作用的改性酶；也称水不溶酶或固相酶。

5、水溶性酶水不溶性载体水不溶性酶（固定化酶）固定化技术固定化酶技术的优点1.使酶既能与反应物接触，又能与产物分离。2.固定在载体上的酶可以被反复利用。固定化酶技术是酶工程中最核心的技术环节。固定化酶的应用实例高果糖浆的生产所需的葡萄糖异构酶，该酶稳定性好、反应柱能连续使用半年，大大降低成本，提高了果糖的产量和质量。固定化细胞是固定在载体上并在一定空间范围内进行生命活动（生长、繁殖、新陈代谢）的细胞。固定化细胞的优点1.降低成本，省去酶的分离纯化工作。2.既可作为单一酶，也可作为复合酶系完成部分代谢过程

6、。固定化酶和固定化细胞的方法吸附法共价偶联法交联法包埋法一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞体积大，而酶分子很小；体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。二、重视选修1各课题的实践环节实验操作一、α-淀粉酶固定化及淀粉水解作用的检测淀粉糊精葡萄糖麦芽糖遇碘显蓝色遇碘显红色遇碘不显蓝色遇碘不显蓝色α-淀粉酶β-淀粉酶糖化淀粉酶设备及用品5mL塑料注射器50mL烧杯滴管自行车用气门心及夹子注射器架试管或微量离心管3支材料及试剂α

7、-淀粉酶石英砂可溶性淀粉蒸馏水碘碘化钾α-淀粉酶固定化的实验流程图实验材料准备1.α-淀粉酶的固定化2.配制可溶性淀粉溶液3.配制KI-I2溶液滴加淀粉溶液过固定化酶柱滴加KI-I2溶液检验流出液实验材料准备1.α-淀粉酶的固定化第一步：5mgα-淀粉酶溶于4mL蒸馏水，加入5g石英砂。1.α-淀粉酶的固定化反应柱固定化酶气门心夹子5mL注射器第二步：搅拌30min之后装入含气门心并用夹子封住的注射器中。实验材料准备缓慢搅拌30分钟，使α–淀粉酶固定到石英砂上，放入注射器中。注射器底部事先需垫一片滤

8、纸，防止石英砂下漏1.α-淀粉酶的固定化反应柱固定化酶气门心夹子5mL注射器第三步：用40mL蒸馏水用流速1mL/min来洗涤除去未吸附的游离淀粉酶。实验材料准备注：1mL大概25滴，以此流速需每2秒滴1滴，总共40分钟操作。2.配制可溶性淀粉溶液：取50mg可溶性淀粉溶于100mL热水中，搅拌均匀。实验材料准备3.配制5mmol/LKI-I2溶液：称取0.127g碘和0.83g碘化钾。加蒸馏水100mL，完全溶解后装入滴瓶中。将灌注了固定化酶的注射器放在注射器架上,