高中生物

實(shí)驗(yàn)6α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測

浙科版

核心解讀HEXINJIEDU

1.酶與固定化酶一樣嗎？相對酶而言，固定化酶有什么優(yōu)點(diǎn)呢？

不完全相同，固定化酶是酶的衍生物。酶是活細(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)反響的催化劑，而固定化酶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。

固定化酶的優(yōu)點(diǎn)：

①使酶固定化后有一定的機(jī)械強(qiáng)度，催化反響的過程可管道化、連續(xù)化和自動(dòng)化。

②酶不溶解在催化反響的溶液中，產(chǎn)物更易純化。

③固定化酶可反復(fù)使用，更經(jīng)濟(jì)，更利于工廠化生產(chǎn)。

④固定化酶提高了酶的穩(wěn)定性，可較長時(shí)間地貯存和使用。

固相酶是在20世紀(jì)60年代開展起來的一項(xiàng)技術(shù)，很快就得到了廣泛的應(yīng)用。

2．如何證明洗滌固定化淀粉酶柱的流出液中沒有淀粉酶？

可在試管中參加1

mL可溶性淀粉溶液，再參加幾滴淀粉酶柱的流出液，混合后用手握住試管增加溫度，幾分鐘后加1～2滴KI—I2指示劑，如仍顯藍(lán)色，即流出液中沒有淀粉酶了。用固定在石英砂上的淀粉酶柱再作用于淀粉溶液，使其自柱中流出，作用的結(jié)果才能說明是淀粉酶的固相酶作用的結(jié)果。

3．固定化酶有哪些用途呢？

(1)固相酶在工業(yè)上的應(yīng)用

①氨基酸?；腹滔嗝缚墒笵型和L型氨基酸拆分，用于生產(chǎn)L型氨基酸。

②柚苷酶固相酶用于果汁脫苦。

③蛋白酶固相酶用于制造蛋白水解液。

④木瓜蛋白酶固相酶用于啤酒澄清。

⑤葡萄糖異構(gòu)酶固相酶用于制造果糖，果糖是最甜的糖，制備的糖溶液可大大提高糖液的甜度。

(2)固相酶在化學(xué)分析和臨床診斷上的應(yīng)用

用尿酶固相酶可測定血液或尿中的尿素含量。

(3)固相酶在醫(yī)藥上的應(yīng)用

①苯丙酮尿癥患者是由于體內(nèi)缺少苯丙氨酸羥化酶，不能使苯丙氨酸轉(zhuǎn)變成氨基酸，使苯丙氨酸變成苯丙酮酸和苯乳酸而隨尿排出。這種病人智力發(fā)育緩慢，又稱精神幼稚病。如將苯丙氨酸羥化酶及其輔酶制成不溶酶，注射到患者體內(nèi)，可有效治療苯丙酮尿病。

②亞洲有15%的人體內(nèi)缺少乳糖酶，不能水解牛乳中的乳糖，乳糖進(jìn)入腸道后異常發(fā)酵，引起腹瀉腹痛。這種現(xiàn)象大約在飲用后十幾小時(shí)發(fā)生。有的人進(jìn)入老年后缺少乳糖酶，也會發(fā)生上述現(xiàn)象。因此，可以用乳糖酶固相酶在體外或體內(nèi)水解乳糖。

4．耐高溫的淀粉酶有哪些可能的用途？

在實(shí)際生產(chǎn)中，總希望反響的時(shí)間愈短愈好，這就要提高反響溫度。通常生產(chǎn)上淀粉酶是一次性使用的，加溫雖在短時(shí)間內(nèi)會使酶變性失活，但沒有關(guān)系，只要使淀粉在短時(shí)間內(nèi)水解即可。尋找耐高溫的淀粉酶的目的是在高溫下使淀粉水解快，而且酶不會因高溫而在短時(shí)間內(nèi)變性。在發(fā)酵生產(chǎn)中使用的往往是植物淀粉，如青霉素發(fā)酵、丙酮—丁醇發(fā)酵、乙醇發(fā)酵(生產(chǎn)啤酒)等都要水解淀粉。所以耐高溫淀粉酶用途廣泛。

5．實(shí)驗(yàn)中為什么要待固定化酶柱中流出5

mL液體后再接收流出液用于鑒定？

因?yàn)楣潭ɑ钢械拿概c流經(jīng)柱子的淀粉反響需要一定的時(shí)間，剛開始流出的液體中由于反響時(shí)間過短，糊精未生成或生成的量太少，所以不利于后面的顏色鑒定。

6．本實(shí)驗(yàn)中為什么選用石英砂來固定化酶？

固定化酶有許多方法，本實(shí)驗(yàn)中采用的是吸附法。吸附法有物理交換法和離子交換法兩種。其中本實(shí)驗(yàn)采用的又是物理交換法。該方法是將酶蛋白的分子吸附在惰性載體上，但要選擇不引起變性且能保持一定酶活力的載體，且對蛋白質(zhì)要有高度吸附能力。自然界中有機(jī)硅膠、活性炭和石英砂等都可以被用于做載體?，F(xiàn)已了解其中石英砂對固定化α-淀粉酶、胰蛋白酶作用較好。

題例領(lǐng)悟TILILINGWU

【例題1】

下面關(guān)于固定化酶的說法，正確的選項(xiàng)是…

()

A．固定化酶是一種能溶解在水中，但依然保持酶活性的制劑

B．固定化酶能溶解于水，且結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，有利于工業(yè)化生產(chǎn)

C．固定化酶是經(jīng)過物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)上，使之能溶解于水中，又有酶活性的制劑

D．固定化酶是經(jīng)過物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)上，使之不能溶解于水中，又有酶活性的制劑

解析：此題考查固定化酶的概念。A、B、C選項(xiàng)都錯(cuò)在固定化酶是不溶于水中的。此外，固定化酶是經(jīng)過物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)上，使之不能溶解于水中，又有酶活性的制劑。所以，只有選項(xiàng)D是正確的。

答案：D

酶與固定化酶彼此有關(guān)聯(lián)，但又有不同。其中固定化酶是酶的衍生物。酶能溶于水，而固定化酶不溶于水。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)上，使之不能溶解于水中，又有酶活性的制劑。

【例題2】

以下方法中不屬于固定化酶的是()

A．吸附法　B．共價(jià)法

C．交聯(lián)法

D．包埋法

解析：此題考查固定化酶的方法。固定化酶的方法比擬多，其中包括吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法、包埋法等。此題4個(gè)選項(xiàng)中B的方法是不對的，所以要求知識掌握，尤其是專用名詞一定要精確。

答案：B

固定化酶的方法包括吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法、包埋法等。

【例題3】

淀粉在各種酶的作用下會依次水解，不同階段的水解產(chǎn)物遇到指示劑會出現(xiàn)不同的顯色反響，以下選項(xiàng)中屬于本實(shí)驗(yàn)中的反響物質(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：此題考查本實(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

淀粉在各種不同酶的催化作用下的水解過程要掌握，此外還要知道每種生成物在遇到指示劑后將出現(xiàn)怎樣的顯色反響現(xiàn)象。

隨堂訓(xùn)練SUITANGXUNLIAN

1以下關(guān)于α-淀粉酶的固定化過程的表達(dá)中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()

A．首先要在燒杯中將α-淀粉酶溶于4

mL蒸餾水中

B．再將5

g石英砂參加上述燒杯中，不時(shí)攪拌30

min

C．隨后將燒杯中的物質(zhì)裝入1支下端接有氣門芯但并不封住的注射器中

D．最后用10倍體積的蒸餾水洗滌此注射器，除去那些未吸附的游離淀粉酶

答案：C　解析：本實(shí)驗(yàn)所用的材料之一是α淀粉酶的固定化酶，它是需要現(xiàn)場制備的。此題4個(gè)選項(xiàng)就是關(guān)于其制備的過程的4個(gè)步驟。但是C選項(xiàng)的制備錯(cuò)了，應(yīng)該是將燒杯中的物質(zhì)裝入1支下端接有氣門芯并用夾子封住的注射器中，而不是不封住的注射器中。

2以下選項(xiàng)中是本實(shí)驗(yàn)固定化酶所采用的方法是()

A．吸附法

B．共價(jià)偶聯(lián)法

C．交聯(lián)法

D．包埋法

答案：A　解析：固定化酶的方法包括吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法、包埋法等。其中，本實(shí)驗(yàn)所采用的是吸附法，所以A選項(xiàng)是正確的。

3α-淀粉酶與其固定化酶的化學(xué)本質(zhì)分別是

…()

A．蛋白質(zhì)、脂質(zhì)

B.蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)

C.RNA、蛋白質(zhì)

D.RNA、脂質(zhì)

答案：B　解析：固定化酶是酶的衍生物，兩者的化學(xué)本質(zhì)是一樣的。其中α淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，因此其固定化酶的化學(xué)本質(zhì)也是蛋白質(zhì)。