高中生物 第2部分 酶的應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)6 α 淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測教案 浙科版選修1

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實(shí)驗(yàn)6 α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測 課　標(biāo)　解　讀 重　點(diǎn)　難　點(diǎn) 1.制備固定化α-淀粉酶。 2.進(jìn)行淀粉水解的測定。 3.通過此實(shí)驗(yàn)探討固定化酶的應(yīng)用價(jià)值。 1.固定化酶的方法和優(yōu)點(diǎn)。 2.固定化酶裝柱后的使用。 一、酶與固定化酶 1．酶 活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的一類有機(jī)物，它是生物體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的催化劑。 2．固定化酶 將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)上，使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。 3．將酶改造成固定化酶的原因 由于酶在水溶液中很不穩(wěn)定，且不利于工業(yè)化使用，所以要將酶改造成固定化酶。 4．酶固定化的方法 吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法等。本實(shí)驗(yàn)用的是吸附法。 5．固定化酶作用的機(jī)理 將固定化酶裝柱，當(dāng)?shù)孜锝?jīng)過該柱時(shí)，在酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。 在酶固定化的各種方法中，哪一種方法對酶的作用影響較??？ 【提示】　吸附法 二、α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用檢測的實(shí)驗(yàn) 1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)制備固定化α-淀粉酶。 (2)進(jìn)行淀粉水解作用的檢測。 2．實(shí)驗(yàn)原理 將α-淀粉酶固定在石英砂上，一定濃度的淀粉溶液經(jīng)過固定化酶柱后，可使淀粉水解成糊精。用淀粉指示劑測試，若流出物呈紅色，表明糊精生成。 3．本實(shí)驗(yàn)使用的酶及特性 本實(shí)驗(yàn)使用的酶是枯草桿菌的α-淀粉酶，其作用的最適pH為5.5～7.5，最適溫度為50～75_℃。 4．實(shí)驗(yàn)材料及其制備 (1)α-淀粉酶的固定化： 在燒杯中將5 mg α-淀粉酶溶于4 mL蒸餾水中 (由于酶不純，可能有些不溶物) 　　 　↓ 再加入5 g石英砂，不時(shí)攪拌30 min 　 　　↓ 30 min后將上述溶液裝入1支注射器中 (該注射器的下端接有氣門心，并用夾子封住) 　 　　↓ 用10倍體積的蒸餾水洗滌此注射器，以除去未吸附的游離淀粉酶，流速為1 mL/min (2)可溶性淀粉溶液：取50 mg可溶性淀粉溶于100 mL熱水中，攪拌均勻。 (3)KI-I2溶液：稱取0.127 g碘和0.83 g碘化鉀。加蒸餾水100 mL，完全溶解后裝入滴瓶中。 5．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)淀粉溶液流經(jīng)固定化酶柱 將灌注了固定化酶的注射器放在注射器架上，用滴管滴加淀粉溶液，使該溶液以0.3 mL/min的流速過柱。 (2)接取流出物 待從固定化酶柱中流出5 mL淀粉溶液后，接收0.5 mL流出液。 (3)流出物鑒定 在流出物中加入KI-I2溶液，觀察顏色。用水稀釋1倍后再觀察顏色。 (4)洗滌、保存固定化酶柱 實(shí)驗(yàn)后，用10倍柱體積的蒸餾水洗滌此柱。放置在4 ℃冰箱中保存。 (5)幾天后取出冰箱中該固定化酶柱，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察結(jié)果。 固定化酶柱為什么放在4 ℃的冰箱中保存？ 【提示】　高溫會(huì)破壞酶的結(jié)構(gòu)，低溫不破壞酶的結(jié)構(gòu)。 酶的固定化 1.固定化酶的概念 酶是生物體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的催化劑，具高度專一性和高效性，但酶在水溶液中很不穩(wěn)定，且不利于工業(yè)化使用。固定化酶就是將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)(如石英砂、毛玻璃、瓊脂糖、明膠、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺等)上，使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。 2．酶的常用固定化方法 酶的固定化可分為酶分子固定化及細(xì)胞固定化。細(xì)胞固定化與直接固定酶相比，成本更低，操作也更容易。常用方法如下： (1)物理吸附法 物理吸附法是指將酶吸附到固體吸附劑表面的方法，固體吸附劑多為活性炭、多孔玻璃、石英砂等。 (2)化學(xué)結(jié)合法(包括交聯(lián)法及共價(jià)偶聯(lián)法等) 化學(xué)結(jié)合法是指將酶分子相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到纖維素、瓊脂糖、離子交換樹脂等載體上的固定方式。工藝簡便及條件溫和是其顯著特點(diǎn)，其載體選擇范圍很大，涉及天然或合成的無機(jī)、有機(jī)高分子材料?；瘜W(xué)結(jié)合法中常見的有交聯(lián)法、共價(jià)結(jié)合法、離子結(jié)合法等。 (3)包埋法 包埋法是指將酶包裹在多孔的載體中，如將酶包裹在聚丙烯酰胺凝膠等高分子凝膠中，或包裹在硝酸纖維素等半透性高分子膜中。包埋法又分為凝膠包埋法和微囊化法，前者包埋成格子型，后者包埋成微膠囊型。 固定酶的方法 3．直接使用酶和固定化酶的比較 直接使用酶 固定化酶 酶的種數(shù) 一種或幾種 一種 常用載體 － 石英砂、高嶺土、皂土、硅膠、凝膠 制作方法 － 化學(xué)結(jié)合法固定化、物理吸附法固定化 催化反應(yīng) 單一或多種 單一 反應(yīng)底物 各種物質(zhì)(大分子、小分子) 各種物質(zhì)(大分子、小分子) 缺點(diǎn) ①對環(huán)境條件非常敏感，易失活；②難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量 不利于催化一系列的酶促反應(yīng) 優(yōu)點(diǎn) 催化效率高、耗能低、污染低 ①既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；②可以反復(fù)利用 4.固定化酶的優(yōu)點(diǎn) (1)可循環(huán)反復(fù)使用酶制劑。在某些情況下可使用上千次，極大地降低了生產(chǎn)成本。 (2)在生產(chǎn)中，可通過離心法或過濾法把酶與反應(yīng)液相互分開，在大規(guī)模的生產(chǎn)中所需工藝設(shè)備比較簡單易行。 (3)穩(wěn)定性能好。 　下列與固定化酶相關(guān)的敘述中正確的是(　　) A．固定化酶是將水不溶性酶固定于某種介質(zhì)上，使之成為易溶于水，而又具酶活性的制劑 B．將固定化酶裝柱，當(dāng)酶流過該柱時(shí)，可催化柱內(nèi)底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物 C．酶固定的方法有吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法等 D．固定化酶的缺點(diǎn)是酶在水溶液中很不穩(wěn)定，且易與產(chǎn)物混在一起不易分離 【思路點(diǎn)撥】　固定化酶就是將水溶性的酶用物理或化學(xué)方法固定在某種介質(zhì)上。使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。與普通酶相比，固定化酶易與產(chǎn)物分離，且固定化酶反應(yīng)柱中酶已被固定，不能從柱內(nèi)流出；酶的固定化方法有吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法等。 【答案】　C 關(guān)于固定化酶和一般酶制劑在應(yīng)用效果上的說法錯(cuò)誤的是(　　) A．固定化酶生物活性強(qiáng)，可長久使用 B．一般酶制劑應(yīng)用后和產(chǎn)物混在一起，產(chǎn)物的純度不高 C．一般酶制劑參加反應(yīng)后不能重復(fù)利用 D．固定化酶可以反復(fù)利用，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)量和質(zhì)量 【解析】　固定化酶是將酶固定在不溶于水的載體上，使酶既能與反應(yīng)物接觸又能與產(chǎn)物分離，同時(shí)，固定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用，降低成本，產(chǎn)物中也不含酶，提高了產(chǎn)品的純度，固定化酶雖可以多次利用，但不可長久使用。 【答案】　A 固定化酶的應(yīng)用 1.用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿 (1)高果糖漿生產(chǎn)中面臨的問題： 高果糖漿的生產(chǎn)需要使用葡萄糖異構(gòu)酶，它能將葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖。這種酶的穩(wěn)定性好，可以持續(xù)發(fā)揮作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就無法從糖漿中回收，造成很大的浪費(fèi)。 (2)固定化酶反應(yīng)柱——將酶固定在一種顆粒狀的載體上，再將這些顆粒裝在反應(yīng)柱內(nèi)，反應(yīng)柱底端裝上分布著許多小孔的篩板，酶顆粒無法通過小孔，而反應(yīng)溶液卻能出入。 (3)使用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿。 生產(chǎn)過程中，將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入，使葡萄糖溶液流過反應(yīng)柱，與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成果糖，從反應(yīng)柱的下端流出。(如圖所示) (4)相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢： 上述反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。目前，用固定化葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)高果糖漿的規(guī)模已經(jīng)超過了每年1 000萬噸。 2．α-淀粉酶的固定化 (1)固定方法——用吸附法將α-淀粉酶固定在石英砂上。 在燒杯中將5 mg α-淀粉酶溶于4 mL蒸餾水中，再加入5 g石英砂，不時(shí)攪拌，30 min后，裝入1支下端接有氣門心并用夾子封住的注射器中(石英砂體積約4 mL)。用10倍體積的蒸餾水洗滌注射器以除去未吸附的游離淀粉酶。 (2)固定化α-淀粉酶功能檢測 ①原理：淀粉糊精 (遇碘顯藍(lán)色)　(遇碘顯紅色) 麥芽糖葡萄糖 (遇碘不顯色) ②檢測：用吸附法將α-淀粉酶固定在石英砂上制成反應(yīng)柱后，將反應(yīng)柱(注射器)放在注射器架上，用滴管滴加淀粉溶液，當(dāng)一定濃度的淀粉溶液流經(jīng)反應(yīng)柱時(shí)，柱內(nèi)的α-淀粉酶可使淀粉水解成糊精——用淀粉指示劑(KI-I2溶液)測試，流出物呈“紅色”——表明有淀粉水解產(chǎn)物糊精的生成(未水解時(shí)，淀粉遇其指示劑應(yīng)顯示藍(lán)色)。 固定化酶在消除污染、保護(hù)環(huán)境方面的應(yīng)用：固定化酶和固定化細(xì)胞在清除污染、保護(hù)環(huán)境方面也大有作為，是當(dāng)代環(huán)境保護(hù)的出色“衛(wèi)士”，其主要作用是進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測和處理三廢。 ①環(huán)境監(jiān)測：固定化酶也可以用于測定有毒物質(zhì)的含量，進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測，如用固定化多酚氧化酶檢測水中的酚類物質(zhì)；利用固定化酶還可以檢測有機(jī)磷、有機(jī)氯農(nóng)藥等環(huán)境污染物(如過氯酸鹽、氧化物和尿素等) ②處理三廢：應(yīng)用固定化酶或固定化細(xì)胞可以組成快速、高效、連續(xù)運(yùn)行的污水處理系統(tǒng)，如用固定化分解氰化物的細(xì)菌除去廢水中的氰化物；用固定化α-淀粉酶處理造紙廠的廢水，用水解農(nóng)藥的細(xì)菌固定化制劑處理農(nóng)藥廢水等。 　下圖為固定化酶的反應(yīng)柱示意圖，請據(jù)圖回答： (1)請?jiān)跈M線上填出各標(biāo)號名稱。 ①________，②________，③________。 (2)與一般酶制劑相比，固定化酶的突出優(yōu)點(diǎn)是______________________ ____________________________________________________________。 (3)③的作用是_______________________________________________。 (4)制作固定化葡萄糖異構(gòu)酶所用的方法有________或________。 (5)據(jù)圖說出反應(yīng)柱的作用原理：__________________________________ ____________________________________________________________。 【思路點(diǎn)撥】　(1)固定化酶反應(yīng)柱是將酶固定在一種顆粒狀的載體上，再將這些顆粒裝在反應(yīng)柱內(nèi)，柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板，酶顆粒無法通過小孔，而反應(yīng)液卻可出入，圖示中①為反應(yīng)柱，②為固定化酶，③為具有小孔的篩板。 (2)固定化酶的突出優(yōu)點(diǎn)是既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離。 (3)多孔篩板的作用在于阻止酶顆粒通過，但卻讓反應(yīng)液自由出入。 (4)固定化酶可采用吸附法、交聯(lián)法等方法。 (5)反應(yīng)柱的作用原理在于反應(yīng)物溶液從反應(yīng)柱上端注入后，使反應(yīng)物流過反應(yīng)柱與固定化酶接觸，參與催化化學(xué)反應(yīng)所形成的產(chǎn)物則從柱的底端流出。 【答案】　(1)反應(yīng)柱　固定化酶　分布著小孔的篩板 (2)既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，能連續(xù)性生產(chǎn) (3)酶顆粒無法通過③，反應(yīng)溶液卻可自由出入 (4)吸附法　交聯(lián)法 (5)反應(yīng)物溶液從反應(yīng)柱上端注入，使反應(yīng)物溶液流過反應(yīng)柱，與固定化酶接觸，得到的產(chǎn)物從反應(yīng)柱下端流出。 【互動(dòng)探究】 若上述(例2)反應(yīng)柱中，所固定的酶為α-淀粉酶，注入的溶液為一定濃度的淀粉溶液，請回答： (1)注入淀粉溶液后，反應(yīng)柱底端流出物中主要成分是什么？你如何檢測淀粉是否被水解？現(xiàn)象如何？ (2)該流出物溶液中是否具有α-淀粉酶？為什么？如何通過簡單實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證你的結(jié)論？ 【提示】　(1)流出物主要成分是糊精，可用淀粉指示劑檢測淀粉是否被水解，其現(xiàn)象是：水解前溶液呈藍(lán)色，水解后溶液呈紅色。 (2)流出物溶液中無α-淀粉酶，因?yàn)榉磻?yīng)柱底端的多孔篩板只允許反應(yīng)物溶液自由出入。而酶分子不能通過。為證明上述結(jié)論，可在裝入反應(yīng)物溶液前，先向柱內(nèi)加入蒸餾水，收集柱底端流出物溶液進(jìn)行淀粉水解實(shí)驗(yàn)——加入蒸餾水后的流出物溶液不能將淀粉水解，表明其內(nèi)無淀粉酶。 1．下列不屬于酶固定化的方法的是(　　) A．吸附法 B．共價(jià)法 C．交聯(lián)法 D．包埋法 【解析】　本題考查酶固定化的方法。酶固定化的方法比較多，其中包括吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法、包埋法等。本題四個(gè)選項(xiàng)中B項(xiàng)的方法描述不準(zhǔn)確。 【答案】　B 2．固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是(　　) A．有利于增加酶的活性 B．有利于產(chǎn)物的純化 C．有利于提高反應(yīng)速度 D．有利于酶發(fā)揮作用 【答案】　B 3．將固定化酶裝柱后，當(dāng)?shù)孜锝?jīng)過該柱時(shí)，底物發(fā)生的變化是(　　) A．底物被稀釋了 B．底物被濃縮了 C．底物的結(jié)構(gòu)變得更加穩(wěn)定了 D．底物被酶水解成產(chǎn)物了 【解析】　固定化酶裝柱后，當(dāng)?shù)孜锝?jīng)過該柱時(shí)，底物被酶水解成產(chǎn)物了。所以只有D選項(xiàng)是正確的。 【答案】　D 4．淀粉在各種酶的作用下會(huì)依次水解，不同階段的水解產(chǎn)物遇到指示劑會(huì)出現(xiàn)不同的顯色反應(yīng)，下列選項(xiàng)中屬于本實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)物質(zhì)和顯色現(xiàn)象的是(　　) A．淀粉遇碘顯藍(lán)色 B．糊精遇KI-I2溶液顯紅色 C．麥芽糖遇碘不顯色 D．葡萄糖遇斐林試劑顯磚紅色 【解析】　本題考查本實(shí)驗(yàn)步驟中物質(zhì)的鑒定過程。該過程所依據(jù)的原理是淀粉流經(jīng)α-淀粉酶固定化酶柱時(shí)，淀粉被酶水解成了糊精，而糊精遇到KI-I2溶液顯紅色。所以A、C、D選項(xiàng)中的反應(yīng)物質(zhì)都是錯(cuò)誤的，不是淀粉、麥芽糖、葡萄糖，而是糊精。只有選項(xiàng)B正確。 【答案】　B 5．回答下列有關(guān)固定化酶技術(shù)的問題。 (1)酶是生物體中生化反應(yīng)的催化劑，在工業(yè)生產(chǎn)和食品加工中的應(yīng)用日益廣泛。為提高酶的利用率以及提高產(chǎn)品的純度，一般需要對酶進(jìn)行固定化處理：即將酶用物理或化學(xué)方法固定在______________介質(zhì)上，具體方法有：吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、________法和交聯(lián)法。 (2)下圖為裝有固定化酶a的實(shí)驗(yàn)裝置。其中b是反應(yīng)柱，c是催化底物。若裝置中的固定化酶為α-淀粉酶，則通常是利用吸附法進(jìn)行固定的，介質(zhì)一般為________。利用該裝置進(jìn)行淀粉水解實(shí)驗(yàn)時(shí)，在漏斗中加入反應(yīng)液后的操作是______________________，以保證反應(yīng)充分。對流出的液體用________檢測，若呈現(xiàn)________色，說明淀粉被水解成糊精。若a是固定化酵母，要想得到較多的酒精，加入反應(yīng)液后的操作是________，裝置中的長導(dǎo)管起的作用是______________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (3)研究認(rèn)為，用固定化酶處理污染物是很有前途的，如將從大腸桿菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龍膜上制成制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥，與用微生物降解相比，其作用不需要適宜的________________________。 A．溫度 B．水分　　C．pH　　D．營養(yǎng) 【解析】　(1)固定酶的介質(zhì)應(yīng)為非水溶性物質(zhì)。 (2)固定α-淀粉酶的方法為石英砂吸附法。α-淀粉酶裝柱后進(jìn)行淀粉水解實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)打開活塞1和活塞2，并控制流速，保證α-淀粉酶的催化作用。檢測淀粉是否被分解為糊精應(yīng)用KI-I2溶液。如果反應(yīng)柱中加入的是固定化的酵母細(xì)胞，利用酵母細(xì)胞生產(chǎn)酒精時(shí)，應(yīng)在無氧條件下進(jìn)行。彎曲的長導(dǎo)氣管既可以排出無氧呼吸產(chǎn)生的CO2，也可以防止雜菌進(jìn)入反應(yīng)柱。 (3)固定化酶降解有機(jī)磷農(nóng)藥不需要營養(yǎng)。 【答案】　(1)非水溶性　包埋　(2)石英砂　打開活塞1和2，并控制流速　KI-I2溶液　紅　關(guān)閉活塞1和2　排放氣體CO2，防止雜菌進(jìn)入反應(yīng)柱　(3)D 學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)測評(四)　α-淀粉酶的固定化及淀 粉水解作用的檢測1.淀粉在有關(guān)酶的作用下依次生成的物質(zhì)是(　　) ①糊精　②葡萄糖?、酃z?、茺溠刻恰、菡崽? A．①②③④⑤ B．⑤④①②③ C．①③⑤② D．①④② 【解析】　淀粉的水解過程如下： 淀粉糊精麥芽糖葡萄糖 其中依次生成的物質(zhì)是①糊精、④麥芽糖、②葡萄糖，果膠和蔗糖都是沒有的。 【答案】　D 2．下圖所示的酶固定化技術(shù)中，屬于包埋法的一組是(　　) A．①② B．①③④　　C．①④　　D．③④ 【解析】　包埋法固定化酶是指將酶包裹在聚丙烯酰胺凝膠等高分子凝膠中或包裹在硝酸纖維素等半透性高分子膜中，可分為凝膠包埋法和微囊化法，故應(yīng)選D。 【答案】　D 3．對固定化酶中用到的反應(yīng)柱的理解，正確的是(　　) A．反應(yīng)物和酶均可自由通過反應(yīng)柱 B．反應(yīng)物和酶均不能通過反應(yīng)柱 C．反應(yīng)物能通過，酶不能通過 D．反應(yīng)物不能通過，酶能通過 【解析】　酶被固定不能通過。 【答案】　C 4．用吸附法將α-淀粉酶固定在石英砂上，當(dāng)一定濃度的淀粉溶液流過固定化酶柱后，柱底端收集到的溶液中，加入KI-I2溶液，其顏色變化為(　　) A．顯藍(lán)色 B．顯紅色 C．不顯色 D．流出液中因含淀粉酶，使得溶液顏色顯紫色 【解析】　一定濃度的淀粉溶液流過固定化α-淀粉酶酶柱后，淀粉可轉(zhuǎn)化為糊精，糊精遇KI-I2溶液顯紅色，酶經(jīng)固定化后，不能從柱底端流出。 【答案】　B 5．下列關(guān)于固定化酶的說法正確的是(　　) A．酶被固定在不溶于水的載體上，可反復(fù)利用 B．酶作為催化劑，反應(yīng)前后結(jié)構(gòu)不改變，所以固定化酶可永遠(yuǎn)利用下去 C．酶由于被固定在載體上，所以喪失了高效性和專一性 D．被固定化的酶其活性部位完整，所以不受高溫，強(qiáng)堿、強(qiáng)酸等條件的影響 【解析】　固定化酶可以被反復(fù)利用，但并非能永遠(yuǎn)利用下去。故B項(xiàng)錯(cuò)誤；固定化酶是將酶分子結(jié)合在特定支持物上且不影響酶的功能，不會(huì)使酶喪失高效性和專一性，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；固定化酶的活性仍受溫度、pH等環(huán)境條件的影響，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　A 6．下列有關(guān)固定化技術(shù)的敘述，正確的是(　　) A．固定化酶只是在細(xì)胞內(nèi)才能發(fā)揮作用 B．固定化酶能提高酶的利用率 C．酶的固定是酶分離純化的常用方法 D．固定化酶的固定化方式就是吸附在固體表面上 【解析】　制成固定化酶的步驟是：酶的生產(chǎn)、提取、酶的分離純化、酶的固定化。制成固定化酶的方法有：使酶吸附在固體表面；將酶相互連接起來；將酶包埋在細(xì)微的網(wǎng)格里等。這樣的固定化酶能重復(fù)利用，從而提高了酶的利用率。而酶在條件適宜時(shí)，既可在細(xì)胞內(nèi)起作用，也能在細(xì)胞外起作用，制成的固定化酶，主要在細(xì)胞外發(fā)揮作用。 【答案】　B 7．現(xiàn)在生產(chǎn)的許多飲料和糖果中的甜味劑不是蔗糖而是高果糖漿，高果糖漿是淀粉通過一系列的催化作用轉(zhuǎn)化而來的，下列哪一種酶在這一過程中是不需要的(　　) ①α-淀粉酶　②糖化淀粉酶?、燮咸烟钱悩?gòu)酶 ④纖維素酶?、荭?淀粉酶 A．②④ B．④⑤　　C．①②③　　D．④ 【解析】　由淀粉轉(zhuǎn)化為果糖的過程及相關(guān)酶可表示如下：淀粉糊精麥芽糖葡萄糖果糖。 【答案】　D 8．目前，有一些酶制劑能夠大批量生產(chǎn)與工業(yè)化應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)大量生產(chǎn)的酶主要有淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、葡萄糖異構(gòu)酶等，它們主要來自微生物。微生物有很強(qiáng)的生命力，適應(yīng)能力強(qiáng)，可保證酶的大批量生產(chǎn)。 我們都知道，蔗糖幾乎全部是通過加工甘蔗或甜菜得到的。但是，甘蔗和甜菜的種植范圍都比較有限，因此，蔗糖的產(chǎn)量也就受到了影響。能不能利用淀粉來生產(chǎn)類似蔗糖的物質(zhì)呢？科學(xué)家通過α-淀粉酶、糖化酶和固定化葡萄糖異構(gòu)酶，將淀粉轉(zhuǎn)化成和蔗糖具有同樣甜度的甜味劑——高果糖漿。 (1)微生物可保證酶的大批量生產(chǎn)的原因是什么？ (2)在葡萄糖的異構(gòu)反應(yīng)中，如果不將葡萄糖異構(gòu)酶固定化，而是直接使用葡萄糖異構(gòu)酶，會(huì)對生產(chǎn)過程產(chǎn)生哪些影響？ (3)生產(chǎn)上具體采用哪些方法制成固定化葡萄糖異構(gòu)酶？ (4)科學(xué)家為了解決酶易發(fā)生變性、不易重復(fù)使用等問題，是如何做的，試簡述之。 【解析】　微生物細(xì)胞表面積與體積比相對較大，細(xì)胞與外界物質(zhì)交換充分，代謝效率較高，故可保證酶的大批量生產(chǎn)，葡萄糖異構(gòu)反應(yīng)中，若不將葡萄糖異構(gòu)酶固定化，會(huì)導(dǎo)致酶易與產(chǎn)物混合在一起，導(dǎo)致純度不高，且不易重復(fù)使用，因此生產(chǎn)上常將酶進(jìn)行固定化。 【答案】　(1)微生物繁殖能力強(qiáng)，適應(yīng)能力強(qiáng)。 (2)酶和產(chǎn)物混合在一起，產(chǎn)物的純度不高，并且酶不能重復(fù)使用。 (3)①將葡萄糖異構(gòu)酶吸附到離子交換樹脂上；②將葡萄糖異構(gòu)酶包埋在明膠中。 (4)將酶以一定的方式固定在某種載體上，制成固定化酶，這樣生產(chǎn)原料從載體的一端流入，產(chǎn)品就從載體的另一端流出，而酶可以重復(fù)使用。 9．請回答下列有關(guān)酶及酶固定化的有關(guān)問題： (1)在工業(yè)生產(chǎn)中，為提高酶的使用效率和產(chǎn)品純度，一般需要將酶進(jìn)行固定化處理。利用石英砂固定α-淀粉酶的方法屬于________。 A．吸附法　B．偶聯(lián)法　C．交聯(lián)法　D．包埋法 (2)一定濃度的淀粉溶液流過α-淀粉酶固化柱后，被水解成________，遇碘顯________色。 (3)α-淀粉酶可以通過枯草桿菌發(fā)酵生產(chǎn)，以下是利用誘變育種方法培育獲得產(chǎn)生較多淀粉酶的菌株的主要實(shí)驗(yàn)步驟。 (原理：菌株生長過程可釋放淀粉酶分解培養(yǎng)基中的淀粉，在菌落周圍形成透明圈) 第一步：將枯草桿菌菌株接種到________培養(yǎng)基上進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。 第二步：將枯草桿菌菌株分成兩組，A組用________處理，B組不處理(作對照)。 第三步：制備多個(gè)含淀粉的固體培養(yǎng)基。 第四步：將A、B組分別稀釋后，分別在含淀粉的固體培養(yǎng)基上利用________法分離，適宜條件下培養(yǎng)得到單菌落。 第五步：觀察A、B組各菌落周圍的____________。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)期： 根據(jù)誘發(fā)突變率低的特點(diǎn)，預(yù)期_________________________________ ____________________________________________________________。 根據(jù)誘發(fā)突變不定向性的特點(diǎn)，預(yù)期_____________________________ ____________________________________________________________。 【答案】　(1)A　(2)糊精　紅　(3)液體　誘變劑　涂布　透明圈大小　A組多數(shù)菌落周圍的透明圈與B組差異不顯著　A組有少數(shù)菌落周圍的透明圈比B組明顯小，有少數(shù)比B組明顯大(或A組透明圈大小不一，B組較一致)