加酶洗衣粉和固定化細(xì)胞(酶)導(dǎo)學(xué)案

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載加酶洗衣粉和固定化細(xì)胞（或酶）一、【教學(xué)內(nèi)容及課標(biāo)考點(diǎn)要求】課標(biāo)要求1、加酶洗衣粉去除衣服污漬的原理考點(diǎn)展示1 、加酶洗衣粉去除衣服污漬的原2、去除衣物上油漬、汗?jié)n、血漬的方法和驗(yàn)證加酶洗衣粉的洗滌效果3、探究不同溫度條件下加酶洗衣粉的洗滌效果4、固定化酶、固定化細(xì)胞的應(yīng)用、原理和意義理2 、探究不同溫度條件下加酶洗衣粉的洗滌效果3 、固定化酵母細(xì)胞的制備方法和5、制備固定化酶、固定化細(xì)胞的一般方法及固定化酵母細(xì)胞的制備方法及應(yīng)用過(guò)程4 、固定化酵母細(xì)胞制備過(guò)程中的注意事項(xiàng)5、固定化酶與固定化細(xì)胞區(qū)別二、重要的結(jié)論性語(yǔ)句1加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉，目前常用的酶制劑有四類

2、：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶，其中，應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。2堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污跡從衣物上脫落。脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶也能分別將大分子的脂肪、淀粉和纖維素水解為小分子物質(zhì)，使洗衣粉具有更好的去污能力。3固定化酶和固定化細(xì)胞是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。4、一般來(lái)說(shuō)，酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定，而細(xì)胞多采用包埋法固定化。原因：因?yàn)榧?xì)胞個(gè)大，而酶分子很??；個(gè)大的難以被吸附或結(jié)合，而個(gè)小的酶容易從包埋材料中漏出。5、固定化酶優(yōu)點(diǎn)：使

3、酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以被反復(fù)利用。固定化細(xì)胞優(yōu)點(diǎn)：成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化學(xué)反應(yīng)。6、配制海藻酸鈉溶液要注意：小火、間斷加熱；如果加熱太快，海藻酸鈉會(huì)發(fā)生焦糊。7、如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺、呈白色，說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。8、 CaCl 2 溶液的作用是使海藻酸鈉膠體發(fā)生聚沉，形成凝膠珠。三、重、難點(diǎn)知識(shí)歸類、整理1常用酶制劑的種類及洗滌原理種類洗滌原理洗滌實(shí)例蛋白酶可將蛋白質(zhì)水解為易溶解或分散于洗滌液中的小分子血漬、奶漬及各種食品肽或氨基酸類的蛋白質(zhì)

4、污垢脂肪酶把脂肪水解為較易溶解的甘油和游離的脂肪酸油漬、人體皮脂、口紅淀粉酶能使淀粉迅速分解為可溶性的麥芽糖、葡萄糖等來(lái)自面條、巧克力等的污垢使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松，從而使?jié)B入到纖維深處的塵土纖維素酶和污垢能夠與洗衣粉充分接觸，達(dá)到更好的去污效果2. 探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對(duì)衣物上污漬的洗滌效果(1) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程取大燒杯兩只，用量筒量取等量水放入其中。學(xué)習(xí)必備歡迎下載將制好的污染布?jí)K和洗衣粉( 一組為污染布?jí)K與普通洗衣粉，分別放入兩只燒杯中。用玻璃棒同時(shí)充分?jǐn)嚢?。一段時(shí)間后再攪拌，可重復(fù)進(jìn)行。相同的時(shí)間后觀測(cè)洗滌效果。一組為污染布?jí)K與加酶洗衣粉)(2) 結(jié)果分析與注意事項(xiàng)加酶洗衣粉有很多種，注

5、意實(shí)驗(yàn)用的加酶洗衣粉的說(shuō)明，是單一加酶洗衣粉，還是復(fù)合加酶洗衣粉。所滴加的污染物種類與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著密切的關(guān)系。洗滌材料可選用純棉制品。3探究不同溫度對(duì)加酶洗衣粉的洗滌效果根據(jù)不同季節(jié)的溫度設(shè)置水溫確認(rèn)適于不同季節(jié)使用的洗衣粉，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)匾荒曛械膶?shí)際氣溫變化來(lái)確定水溫，通常情況下， 冬季、春季、秋季和夏季可分別選取5 、15 、25 和 35 的水溫，因?yàn)檫@ 4 個(gè)水溫較符合實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)實(shí)也具指導(dǎo)意義?！咎貏e提醒】在探究溫度或pH 的影響時(shí)，不同的溫度梯度之間或不同的pH 梯度之間構(gòu)成了相互對(duì)照，通過(guò)相互對(duì)照可確定酶的活性的溫度或pH 的最適值。在混合反應(yīng)物和酶之前，一定要讓兩者分別達(dá)到相應(yīng)的

6、條件。這樣可以避免底物和酶在混合時(shí)條件變化而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果(1) 實(shí)驗(yàn)原理：酶的催化作用具有專一性，復(fù)合酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多，與單一加酶洗衣粉相比，對(duì)各種污漬都有較好的洗滌效果。(2) 實(shí)驗(yàn)變量自變量：加酶洗衣粉的種類。無(wú)關(guān)變量：其他條件相同且適宜 ( 如溫度、 pH 等) 。(3) 實(shí)驗(yàn)步驟步 驟燒杯編號(hào)注入自來(lái)水500 mL500 mL500 mL加入物質(zhì) ( 等量 )奶漬布奶漬布奶漬布控制水溫37 37 37 加入洗衣粉蛋白酶復(fù)合酶脂肪酶(等量)洗衣粉洗衣粉洗衣粉用玻璃棒攪拌5 min5 min5 min觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象5直接使用酶、固定化酶、固定化

7、細(xì)胞的比較直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞酶的種數(shù)一種或幾種一種一系列酶高嶺土、皂土、硅膠、明膠、瓊脂糖、海藻常用載體酸鈉、醋酸纖維素、凝膠聚丙烯酰胺制作方法化學(xué)結(jié)合固定化、物包埋法固定化理吸附固定化是否需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)否否是催化反應(yīng)單一或多種單一一系列學(xué)習(xí)必備歡迎下載各種物質(zhì) ( 大分子、 小各種物質(zhì) ( 大分子、 小小分子物質(zhì)反應(yīng)底物分子 )分子 )對(duì)環(huán)境條件非常敏反應(yīng)物不易與酶接感，易失活；難回不利于催化一系列的近，尤其是大分子物缺點(diǎn)酶促反應(yīng)收，成本高，影響產(chǎn)質(zhì)，反應(yīng)效率下降品質(zhì)量催化效率高、 耗能低、既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；成本低、操作容易優(yōu)點(diǎn)低污染可以反復(fù)利用6. 制備固定化酵母細(xì)

8、胞的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1) 酵母細(xì)胞的活化酵母細(xì)胞需要的活化時(shí)間較長(zhǎng)，一般需要0.5 1 h ，需要提前做好準(zhǔn)備。此外，酵母細(xì)胞活化時(shí)體積會(huì)變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細(xì)胞的活化液溢出容器外。(2) 海藻酸鈉溶液的濃度海藻酸鈉溶液的配制是固定化酵母細(xì)胞的關(guān)鍵，因?yàn)槿绻Ｔ逅徕c溶液濃度過(guò)高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)量少，都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果。(3) 海藻酸鈉溶液配制注意事項(xiàng)對(duì)海藻酸鈉溶化時(shí)要小火或間斷加熱，避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊；將溶化后的海藻酸鈉先冷卻至室溫，再與酵母細(xì)胞混合，避免高溫殺死酵母細(xì)胞；固定化酵母細(xì)胞時(shí)，應(yīng)將海藻酸鈉酵母細(xì)胞的混

9、合液用注射器緩慢滴加到不是注射，以免影響凝膠珠的形成。(4)CaCl 2 溶液的作用CaCl2 溶液中， 而CaCl2 溶液的作用是使海藻酸鈉膠體發(fā)生聚沉，形成凝膠珠。四、例題解析【例1】某校學(xué)生嘗試用瓊脂作載體，用包埋法固定淀-粉酶來(lái)探究固定化酶的催化效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表(假設(shè)加入試管中的固定化淀粉酶量與普通- 淀粉酶量相同)。實(shí)驗(yàn)表明1 號(hào)試管中淀粉未被水解，你認(rèn)為最可能的原因是()。固定化淀粉酶1 號(hào)試管2 號(hào)試管普通 淀-粉酶淀粉溶液60 保溫 5 分鐘，取出冷卻至室溫，滴加碘液現(xiàn)象變藍(lán)A.實(shí)驗(yàn)中的溫度過(guò)高，導(dǎo)致固定化淀粉酶失去活性不變藍(lán)【例B淀粉是大分子物質(zhì)，難以通過(guò)瓊脂與淀粉酶接觸

10、C水浴保溫時(shí)間過(guò)短，固定化淀粉酶未將淀粉水解D實(shí)驗(yàn)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤，試管中應(yīng)先加入碘液后保溫2】下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是()?！纠鼳固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢(shì)明顯B固定化酶的應(yīng)用中，要控制好pH 、溫度和溶解氧C利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥，需提供適宜的營(yíng)養(yǎng)條件D利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物3】下列有關(guān)酶的制備和應(yīng)用的敘述，正確的是()。學(xué)習(xí)必備歡迎下載A酶解法和吸水漲破法常用于制備微生物的胞內(nèi)酶B透析、電泳和酸解等方法常用于酶的分離與純化C棉織物不能使用添加纖維素酶的洗衣粉進(jìn)行洗滌D多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的核心層【例 4】固定化

11、酶是從 20 世紀(jì) 60 年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)。 科研人員用海藻酸鈉作為包埋劑來(lái)固定小麥酯酶，以研究固定化酶的相關(guān)性質(zhì)和最佳固定條件。酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量。圖甲、乙、丙為部分研究結(jié)果。下列有關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是()。A由甲圖可知，固定化酯酶比游離酯酶對(duì)溫度變化適應(yīng)性更強(qiáng)B由乙圖可知，濃度為 3% 的海藻酸鈉包埋效果最好C由丙圖可知，固定化酯酶一般可重復(fù)使用3 次，之后若繼續(xù)使用則酶活力明顯下降D固定化酶的酶活力較高，主要原因是增加了酶與底物的接觸面積【例5】 (多選題 )加工橘子罐頭，采用酸堿處理脫去中果皮( 橘絡(luò) )，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染。目前使用酶解法去

12、除橘絡(luò)，可減少污染。下列生長(zhǎng)在特定環(huán)境中的4 類微生物，可以大量產(chǎn)生所用酶的有 ()。A生長(zhǎng)在麥麩上的黑曲霉B生長(zhǎng)在酸奶中的乳酸菌C生長(zhǎng)在棉籽殼上的平菇D生長(zhǎng)在木屑上的木霉【例 6】(多選題 )圖 1 表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)操作，圖2 是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖，下列敘述正確的是()。A剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)迅速與活化的酵母菌混合制備混合液B圖 1 中 X 溶液為 CaCl 2 溶液，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠學(xué)習(xí)必備歡迎下載C圖 2 發(fā)酵過(guò)程中攪拌的目的是為了使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸D圖1 中制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2 裝置中五、課后練習(xí)1、某學(xué)生進(jìn)行“加酶洗衣

13、粉和普通洗衣粉的洗滌效果”的課題研究。他的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：設(shè)置 2 組實(shí)驗(yàn)，分別使用蛋白酶洗衣粉和復(fù)合酶洗衣粉2組實(shí)驗(yàn)的洗衣粉用量、被洗滌的衣物量、衣物質(zhì)地、污染物性質(zhì)和量、被污染的時(shí)間、洗滌時(shí)間、洗滌方式等全部設(shè)置相同根據(jù)污漬去除程度得出結(jié)果對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)，正確的是() 。A未設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)B無(wú)關(guān)變量設(shè)置太多C沒(méi)有自變量D因變量不能描述2下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的說(shuō)法正確的是() 。A某種固定化酶的優(yōu)勢(shì)在于能催化一系列生化反應(yīng)B固定化細(xì)胞技術(shù)一次只能固定一種酶C固定化酶和固定化細(xì)胞的共同點(diǎn)是所固定的酶都可在細(xì)胞外起作用D固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)使用，但酶的活性迅速下降3、下列對(duì)“探究某

14、種加酶洗衣粉使用的最適溫度”的說(shuō)法，最合理的是() 。A加酶洗衣粉在30 的水中洗滌效果不如45 時(shí)好，說(shuō)明45 為最適溫度B在不同溫度的水中，加入相同的污物及不等量的洗衣粉，看哪種效果好C取一系列不同溫度、其他條件相同的水，加入等量相同的污物及等量相同的加酶洗衣粉，看哪一個(gè)溫度下洗衣粉的洗滌效果最好D將加酶洗衣粉與普通洗衣粉分別加入37 的水中洗滌同樣的污物，發(fā)現(xiàn)加酶洗衣粉效果好，說(shuō)明加酶洗衣粉的最適溫度為37 4酶制劑、固定化酶、固定化細(xì)胞已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，下列敘述錯(cuò)誤的是()A 90高溫會(huì)使TaqDNA 聚合酶失去催化活性B制備固定化酶的方法主要有包埋法、交聯(lián)法和吸附法C固定化酶固

15、定時(shí)可能會(huì)造成酶的損傷而影響活性D固定化細(xì)胞可以催化一系列酶促反應(yīng)5下列有關(guān)固定化酵母技術(shù)的敘述中正確的是（）A實(shí)驗(yàn)中需要先利用蒸餾水消耗酵母細(xì)胞中的有機(jī)物B若制備的凝膠珠的顏色泛白，可能是由于海藻酸鈉的濃度偏低C實(shí)驗(yàn)中使用 CaCl 2 溶液處理的目的是使酵母細(xì)胞處于感受態(tài)，提高發(fā)酵效率D固定化酵母細(xì)胞的常用方法是吸附法，這種方法對(duì)酵母細(xì)胞活性影響最小6（多選題）下列有關(guān)加酶洗衣粉的敘述，正確的是A加酶洗衣粉中的酶都是固定化酶B溫度影響加酶洗衣粉的洗滌效果C與普通的洗衣粉相比，用加酶洗衣粉可以減少 P 對(duì)河流的污染D加酶洗衣粉中的纖維素酶不能直接去除污垢，但可以增強(qiáng)洗滌效果7下面是某同學(xué)所做

16、的啤酒釀造實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)根據(jù)其實(shí)驗(yàn)過(guò)程，回答相關(guān)的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)原理：利用固定化啤酒酵母分解麥芽汁，生成啤酒。實(shí)驗(yàn)步驟：第一步：啤酒酵母細(xì)胞活化。取1 g 干酵母，放入50 mL的小燒杯中，加蒸餾水10 mL，用玻璃棒攪拌均勻，放置1 h ，使其活化。第二步：配制海藻酸鈉溶液。取0.7 g海藻酸鈉，放入另一只50 mL 的小燒杯中，加蒸餾水10 mL，并攪拌，直至溶化，用蒸餾水定容至10 mL。加熱時(shí)，注意火候。第三步：海藻酸鈉與啤酒酵母細(xì)胞混合。將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化的學(xué)習(xí)必備歡迎下載酵母細(xì)胞，充分?jǐn)嚢杈鶆?。第四步：用注射器以恒定的速度將上述混合液滴加?.05 mol/LCaCl

17、2 溶液中，制成凝膠珠。第五步：倒去CaCl2 溶液，加無(wú)菌水洗滌三次后，將凝膠珠放入500 mL的三角瓶中，加入300mL 麥芽汁溶液，置于25 下封口，發(fā)酵五天后，倒出發(fā)酵后的麥芽汁即為啤酒，品嘗其口味。(1) 啤酒酵母細(xì)胞活化的作用是_ 。第二步中注意火候指的是_。第三步中為什么要等海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入活化的酵母細(xì)胞？_ 。(2) 海藻酸鈉的主要作用是 _ ；上述固定化細(xì)胞的方法稱為 _ ，形成的凝膠珠顏色為 _色。(3) 與固定化酶相比，該方法的優(yōu)點(diǎn)是_ 。7、答案 (1) 讓處于休眠狀態(tài)的啤酒酵母細(xì)胞恢復(fù)到生活狀態(tài) 用小火或間斷加熱，反復(fù)幾次 防止高溫殺死啤酒酵母細(xì)胞 (2

18、) 固定啤酒酵母細(xì)胞 包埋法 淺黃 (3) 省去酶的分離、提純等工序，同時(shí)酶的活性更穩(wěn)定8某一實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)，欲通過(guò)制備固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行葡萄糖溶液發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料及用具齊全。(1) 酵母細(xì)胞的固定采用的方法是 _。(2) 請(qǐng)完善該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在制備固定化酵母細(xì)胞過(guò)程的步驟：配制氯化鈣溶液時(shí)應(yīng)用蒸餾水。海藻酸鈉溶液應(yīng)用 _加熱。海藻酸鈉溶液必須 _才能加入酵母細(xì)胞。注射器中的海藻酸鈉和酵母細(xì)胞的混合物應(yīng)滴入_ 中形成_。(3) 該實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置來(lái)進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵。為使該實(shí)驗(yàn)中所用到的固定化酵母細(xì)胞可以反復(fù)運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一定要在 _條件下進(jìn)行。加入反應(yīng)液后的操作是關(guān)閉_ 。裝置的長(zhǎng)導(dǎo)管起到什么作用？_ 。(4) 試分析下圖中，與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母細(xì)胞相似的是。8、(1)和活塞包埋法2釋放(2) 小火或間斷冷卻至室溫氯化鈣溶液CO2，減小反應(yīng)柱內(nèi)壓力并可防止其他微生物污染凝膠珠(3) 無(wú)菌(4)D活塞19下面是制備固定化藻菌細(xì)胞的流程，試圖利用固定化細(xì)胞技術(shù)對(duì)生活污水進(jìn)行脫氮。試分析回答以下問(wèn)題：（ 1）活性污泥取自污水處理廠曝氣池主要原因是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期生物 _ 。（ 2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)相關(guān)分析不正確的是（ ）_，曝氣池污泥中的微學(xué)習(xí)必備歡迎下載A 固定