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1、2019-2020年高中生物3.2固定化酶学案苏教版选修1【课标要求】尝试制备和应用固相酶。【教学目标】1.说出直接使用酶的不足2.说出固定化酶的作用和原理。3.说出固定化酶的优点和在生产实践中的应用。【知识归纳】知识点一、固定化酶技术的应用(一)酶的不足随着酶在医药、食品、轻工、化工、环境保护和科学研究等方面的广泛应用,酶的一些不足之处也暴露出来:1、酶的稳定性较差:除了某些耐受高温的酶(如、)和耐受较低pH的等以外,大多数酶在、、和等外界因素的影响下,都容易变性失活。2、酶一般都是在溶液中与底物反应,这样酶在反应系统中,与底物和产物混在一起,反应结束后,即使酶
2、仍有很高的活力,也。增加了,难以。3、反应结束后酶成为杂质与产物混在一起,无疑给产物的进一步分离纯化带来一定的困难。(二)固定化酶技术1、概念:是指用的方法将酶与结合在一起形成的仍具有的酶复合物。2、优点:在催化反应中,它以作用于底物,反应完成后,容易与水溶性反应物和产物,可被使用。3、制备方法:(1)吸附法a、具体方法:利用离子键作用、物理吸附等方法将酶固定在载体上。b、常用载体:纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃,离子交换树脂等。c、显著特点:工艺简便且条件温和。(2)交联法:也叫化学结合法a、具体方法:通过交联作用使酶与载体形成共价键将酶与载体结合在一起。b、
3、常用载体:多功能试剂。c、交联结构:酶与载体的三维的交联网架结构。(3)包埋法a、具体方法:将酶包埋在能固化的载体中。b、常用载体:能固化的半透性高分子膜,如聚丙烯酰胺凝胶和硝酸纤维素等。c、包埋结果:格子型或微胶囊型固定化酶。【思考】对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么?4、应用(知识海洋)(1)固定化酶在的生产中具有重要作用。由于长期大量使用,特别是无节制的滥用,造成细菌产生,使的治疗效果明显下降。为了解决细菌对产生的耐药性问题,除了努力寻找外,更有效的办法是,以克服细菌所产生的抗药性。现在已经得到几十种半合成青霉素,它们都能作用于耐药性菌株,是治疗很好的光
4、谱抗生素。要生产各种半合成青霉素,最终要的问题是获得,催化青霉素生成6—氨基青霉烷酸,以便进一步合成新型青霉素。工业上已用固定化酶生产出很多新型青霉素,如、、、等。(2)在化验诊断方面,可制成测试含量的酶试纸。科学奖根据葡萄糖在的催化作用下形成和,过氧化氢在的催化作用下形成和,可以将某种无色的化合物氧化成的原理,将上述两种酶和无色的化合物固定在纸条上,制成。这种酶试纸与尿液相遇时,随尿液中的多少而呈现出不同的,如、或等。(3)固定化酶应用于处理。采用固定化(将硝酸还原为亚硝酸)、(将亚硝酸还原成一氧化氮和水)、(将一氧化氮还原为氮)可以有效地处理含有、的地下水或废
5、水。(三)固定化酶的应用实例——高果糖浆的生产(补充)(1)高果糖浆:是指果糖含量为42%左右的糖浆。作为甘蔗的替代品,高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管疾病,对人类的健康更有益(2)高果糖浆的生产原理:葡萄糖异构酶果糖葡萄糖葡萄糖异构酶的稳定性好,可以持续发挥作用。但是,酶溶解于葡萄糖溶液后,就无法从糖浆中回收,造成很大的浪费。而使用固定化酶技术,可以克服这些缺点。(3)葡萄糖异构酶固定:将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上,装入反应柱中。葡萄糖(4)高果糖浆的生产操作(识下图反应柱):①反应柱②固定化酶③分布着小孔的筛板果糖【说明】柱子底端装上了
6、分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔,而反应溶液却可以自由出入。生产过程中,将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入,使葡萄糖溶液流过反应柱,与固定化葡萄糖异构酶接触,转化成果糖,从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年,大大降低了生产成本,提高了果糖的产量和质量。目前,用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆的规模已经超过了每年1000万吨。总结:列表比较直接使用酶和固定化酶的优缺点类型优点不足直接使用酶固定化酶【反馈练习】()1.关于固定化酶技术的说法,正确的是A.固定化酶技术即使固定反应物,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
7、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()2.研究认为,用固定化酶技术处理污染物是很有前途的,如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂,可用于降解残留在土壤中的有机磷农药,于微生物降解相比,其作用不需要适宜的A.温度B.酸碱度C.水分D.营养()3.下列说法中,哪项不是在应用酶的过程中常遇见的问题A.酶与反应物混合,产品难以提纯B.酶在生物反应中往往难以回收C.酶遇强酸、强碱、高温等条件容易失活D.酶作为催化剂,绝大多数是蛋白质()4.高果糖浆生产需要的酶是A.葡萄糖异构酶B.蔗糖酶C.麦芽糖酶D.果糖酶()5.下列
8、关于使用固
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