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高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题1 果酒和果醋的制作教学设计
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这是一份高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题1 果酒和果醋的制作教学设计，共6页。教案主要包含了酶与固定化酶等内容，欢迎下载使用。
导学诱思DAOXUEYOUSI
一、酶与固定化酶
1．酶：活细胞产生的具有催化作用的一类有机物，它是生物体内各种化学反应的催化剂。
2．固定化酶：将________的酶用________或________方法________，使之成为________而又有________。
3．将酶改造成固定化酶的原因是：
由于酶________，且不利于________，所以要将酶改造成固定化酶。
4．酶固定化的方法有：
________法、________法、________法和________法等。本实验用的是________法。
5．固定化酶作用的机理：
将固定化酶________，当________时，在________的作用下________。
答案：2.水溶性 物理 化学 固定在某种介质上 不溶于水 酶活性的制剂
3．在水溶液中很不稳定 工业化使用
4．吸附 共价偶联 交联 包埋 吸附
5．装柱 底物经过该柱 酶 转变为产物
二、淀粉水解的过程及其在淀粉指示剂下的颜色反应：
答案：糊精 蓝 红 不显
三、α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用检测的实验
1．实验目的：
(1)制备________。
(2)进行________的测试。
2．实验原理：
将________酶固定在________上，一定浓度的淀粉溶液经过________后，可使淀粉水解成________。用________测试，若流出物呈________色，表明有________生成。
3．本实验使用的酶及特性：
本实验使用的酶是________酶，其作用的最适宜pH为________，最适宜温度为________。
4．实验设备及用品：
5 mL塑料注射器、50 mL烧杯、滴管、自行车用气门芯及夹子、注射器架、试管或微量离心管3支。
5．实验材料及其制备：
(1)材料：固定化的α淀粉酶、可溶性淀粉酶、5 ml/L KI—I2溶液。
(2)部分材料的制备：
▲α淀粉酶的固定化：
▲可溶性淀粉溶液：取________mg可溶性淀粉溶于100 mL________中，搅拌均匀。
▲可溶性淀粉溶液：称取0.127 g________和0.83 g________。加蒸馏水100 mL，完全溶解后装入滴瓶中。
6．实验步骤：
(1)淀粉溶液流经固定化酶柱
将灌注了________的注射器放在注射器架上，用滴管加________溶液，使该溶液以________mL/min的流速过柱。
(2)接取流出物
待从固定化酶柱中流出________mL的溶液后，接收________mL流出液。
(3)流出物鉴定
在流出物中加入________溶液，观察颜色。用水稀释________倍后再观察颜色。
(4)洗涤、保存固定化酶柱。
实验后，用________倍柱体积的蒸馏水洗涤此柱。放置在________℃冰箱中保存。
(5)几天后取出冰箱中该固定化酶柱，重复实验，观察结果。
7．实验结果的比较：
答案：1.(1)固定化α淀粉酶 (2)淀粉水解
2．α淀粉 石英砂 固定化酶柱 糊精 淀粉指示剂
红 糊精
3．枯草杆菌的α淀粉 5.5～7.5 50～75 ℃
5．实验材料及其制备：
(2)α淀粉酶 酶不纯 石英砂 气门芯 夹子 10
洗涤 未吸附的游离淀粉酶 50 热水 碘 碘化钾
6．(1)固定化酶 淀粉 0.3 (2) 5 0.5 (3)KII2
1 (4)10 4
7．蓝 红 红
核心解读HEXINJIEDU
1.酶与固定化酶一样吗？相对酶而言，固定化酶有什么优点呢？
不完全相同，固定化酶是酶的衍生物。酶是活细胞产生的具有催化作用的一类有机物，它是生物体内各种化学反应的催化剂，而固定化酶是将水溶性的酶用物理或化学方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
固定化酶的优点：
①使酶固定化后有一定的机械强度，催化反应的过程可管道化、连续化和自动化。
②酶不溶解在催化反应的溶液中，产物更易纯化。
③固定化酶可反复使用，更经济，更利于工厂化生产。
④固定化酶提高了酶的稳定性，可较长时间地贮存和使用。
固相酶是在20世纪60年代发展起来的一项技术，很快就得到了广泛的应用。
2．如何证明洗涤固定化淀粉酶柱的流出液中没有淀粉酶？
可在试管中加入1 mL可溶性淀粉溶液，再加入几滴淀粉酶柱的流出液，混合后用手握住试管增加温度，几分钟后加1～2滴KI—I2指示剂，如仍显蓝色，即流出液中没有淀粉酶了。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，作用的结果才能表明是淀粉酶的固相酶作用的结果。
3．固定化酶有哪些用途呢？
(1)固相酶在工业上的应用
①氨基酸酰化酶固相酶可使D型和L型氨基酸拆分，用于生产L型氨基酸。
②柚苷酶固相酶用于果汁脱苦。
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葡萄糖异构酶固相酶用于制造果糖，果糖是最甜的糖，制备的糖溶液可大大提高糖液的甜度。
(2)固相酶在化学分析和临床诊断上的应用
用尿酶固相酶可测定血液或尿中的尿素含量。
(3)固相酶在医药上的应用
①苯丙酮尿症患者是由于体内缺少苯丙氨酸羟化酶，不能使苯丙氨酸转变成氨基酸，使苯丙氨酸变成苯丙酮酸和苯乳酸而随尿排出。这种病人智力发育迟缓，又称精神幼稚病。如将苯丙氨酸羟化酶及其辅酶制成不溶酶，注射到患者体内，可有效治疗苯丙酮尿病。
②亚洲有15%的人体内缺少乳糖酶，不能水解牛乳中的乳糖，乳糖进入肠道后异常发酵，引起腹泻腹痛。这种现象大约在饮用后十几小时发生。有的人进入老年后缺少乳糖酶，也会发生上述现象。因此，可以用乳糖酶固相酶在体外或体内水解乳糖。
4．耐高温的淀粉酶有哪些可能的用途？
在实际生产中，总希望反应的时间愈短愈好，这就要提高反应温度。通常生产上淀粉酶是一次性使用的，加温虽在短时间内会使酶变性失活，但没有关系，只要使淀粉在短时间内水解即可。寻找耐高温的淀粉酶的目的是在高温下使淀粉水解快，而且酶不会因高温而在短时间内变性。在发酵生产中使用的往往是植物淀粉，如青霉素发酵、丙酮—丁醇发酵、乙醇发酵(生产啤酒)等都要水解淀粉。所以耐高温淀粉酶用途广泛。
5．实验中为什么要待固定化酶柱中流出5 mL液体后再接收流出液用于鉴定？
因为固定化酶柱中的酶与流经柱子的淀粉反应需要一定的时间，刚开始流出的液体中由于反应时间过短，糊精未生成或生成的量太少，所以不利于后面的颜色鉴定。
6．本实验中为什么选用石英砂来固定化酶？
固定化酶有许多方法，本实验中采用的是吸附法。吸附法有物理交换法和离子交换法两种。其中本实验采用的又是物理交换法。该方法是将酶蛋白的分子吸附在惰性载体上，但要选择不引起变性且能保持一定酶活力的载体，且对蛋白质要有高度吸附能力。自然界中有机硅胶、活性炭和石英砂等都可以被用于做载体。现已了解其中石英砂对固定化α淀粉酶、胰蛋白酶作用较好。
题例领悟TILILINGWU
【例题1】 下面关于固定化酶的说法，正确的是… ( )
A．固定化酶是一种能溶解在水中，但依然保持酶活性的制剂
B．固定化酶能溶解于水，且结构很稳定，有利于工业化生产
C．固定化酶是经过物理或化学的方法固定在某种介质上，使之能溶解于水中，又有酶活性的制剂
D．固定化酶是经过物理或化学的方法固定在某种介质上，使之不能溶解于水中，又有酶活性的制剂
解析：本题考查固定化酶的概念。A、B、C选项都错在固定化酶是不溶于水中的。此外，固定化酶是经过物理或化学的方法固定在某种介质上，使之不能溶解于水中，又有酶活性的制剂。所以，只有选项D是正确的。
答案：D
酶与固定化酶彼此有关联，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。固定化酶就是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之不能溶解于水中，又有酶活性的制剂。
【例题2】 下列方法中不属于固定化酶的是( )
A．吸附法 B．共价法
C．交联法 D．包埋法
解析：本题考查固定化酶的方法。固定化酶的方法比较多，其中包括吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等。本题4个选项中B的方法是不对的，所以要求知识掌握，尤其是专用名词一定要精确。
答案：B
固定化酶的方法包括吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等。
【例题3】 淀粉在各种酶的作用下会依次水解，不同阶段的水解产物遇到指示剂会出现不同的显色反应，下列选项中属于本实验中的反应物质和显色现象的是 …
( )
A．淀粉遇碘显蓝色
B．糊精遇KI—I2溶液显红色
C．麦芽糖遇碘不显色
D．葡萄糖遇斐林试剂显砖红色
解析：本题考查本实验步骤中物质的鉴定过程。该过程所依据的原理是淀粉流经α淀粉酶固定化酶柱时，淀粉被酶水解成了糊精，而糊精遇到KI—I2溶液显红色。所以A、C、D选项中的物质都是错误的，不是淀粉、麦芽糖、葡萄糖，而是糊精。只有选项B正确。
答案：B
淀粉在各种不同酶的催化作用下的水解过程要掌握，此外还要知道每种生成物在遇到指示剂后将出现怎样的显色反应现象。
随堂训练SUITANGXUNLIAN
1下列关于α淀粉酶的固定化过程的叙述中错误的是( )
A．首先要在烧杯中将α淀粉酶溶于4 mL蒸馏水中
B．再将5 g石英砂加入上述烧杯中，不时搅拌30 min
C．随后将烧杯中的物质装入1支下端接有气门芯但并不封住的注射器中
D．最后用10倍体积的蒸馏水洗涤此注射器，除去那些未吸附的游离淀粉酶
答案：C 解析：本实验所用的材料之一是α淀粉酶的固定化酶，它是需要现场制备的。本题4个选项就是关于其制备的过程的4个步骤。但是C选项的制备错了，应该是将烧杯中的物质装入1支下端接有气门芯并用夹子封住的注射器中 ，而不是不封住的注射器中。
2下列选项中是本实验固定化酶所采用的方法是( )
A．吸附法 B．共价偶联法
C．交联法 D．包埋法
答案：A 解析：固定化酶的方法包括吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等。其中，本实验所采用的是吸附法，所以A选项是正确的。
3α淀粉酶与其固定化酶的化学本质分别是 …( )
A．蛋白质、脂质 B. 蛋白质、蛋白质
C. RNA、蛋白质 D. RNA、脂质
答案：B 解析：固定化酶是酶的衍生物，两者的化学本质是一样的。其中α淀粉酶的化学本质是蛋白质，因此其固定化酶的化学本质也是蛋白质。
在烧杯中将5 mg________溶于4 mL蒸馏水中
(由于________，可能有些不溶物)
↓
再加入5g________，不时搅拌30 min
↓
30 min后将上述溶液装入1支注射器中
(该注射器的下端接有________并用________封住)
石英砂体积约4 mL
↓
用________倍体积的蒸馏水________此注射器以
除去__________________，流速为1 mL/min
导学诱思DAOXUEYOUSI
一、酶与固定化酶
1．酶：活细胞产生的具有催化作用的一类有机物，它是生物体内各种化学反应的催化剂。
2．固定化酶：将________的酶用________或________方法________，使之成为________而又有________。
3．将酶改造成固定化酶的原因是：
由于酶________，且不利于________，所以要将酶改造成固定化酶。
4．酶固定化的方法有：
________法、________法、________法和________法等。本实验用的是________法。
5．固定化酶作用的机理：
将固定化酶________，当________时，在________的作用下________。
答案：2.水溶性 物理 化学 固定在某种介质上 不溶于水 酶活性的制剂
3．在水溶液中很不稳定 工业化使用
4．吸附 共价偶联 交联 包埋 吸附
5．装柱 底物经过该柱 酶 转变为产物
二、淀粉水解的过程及其在淀粉指示剂下的颜色反应：
答案：糊精 蓝 红 不显
三、α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用检测的实验
1．实验目的：
(1)制备________。
(2)进行________的测试。
2．实验原理：
将________酶固定在________上，一定浓度的淀粉溶液经过________后，可使淀粉水解成________。用________测试，若流出物呈________色，表明有________生成。
3．本实验使用的酶及特性：
本实验使用的酶是________酶，其作用的最适宜pH为________，最适宜温度为________。
4．实验设备及用品：
5 mL塑料注射器、50 mL烧杯、滴管、自行车用气门芯及夹子、注射器架、试管或微量离心管3支。
5．实验材料及其制备：
(1)材料：固定化的α淀粉酶、可溶性淀粉酶、5 ml/L KI—I2溶液。
(2)部分材料的制备：
▲α淀粉酶的固定化：
▲可溶性淀粉溶液：取________mg可溶性淀粉溶于100 mL________中，搅拌均匀。
▲可溶性淀粉溶液：称取0.127 g________和0.83 g________。加蒸馏水100 mL，完全溶解后装入滴瓶中。
6．实验步骤：
(1)淀粉溶液流经固定化酶柱
将灌注了________的注射器放在注射器架上，用滴管加________溶液，使该溶液以________mL/min的流速过柱。
(2)接取流出物
待从固定化酶柱中流出________mL的溶液后，接收________mL流出液。
(3)流出物鉴定
在流出物中加入________溶液，观察颜色。用水稀释________倍后再观察颜色。
(4)洗涤、保存固定化酶柱。
实验后，用________倍柱体积的蒸馏水洗涤此柱。放置在________℃冰箱中保存。
(5)几天后取出冰箱中该固定化酶柱，重复实验，观察结果。
7．实验结果的比较：
答案：1.(1)固定化α淀粉酶 (2)淀粉水解
2．α淀粉 石英砂 固定化酶柱 糊精 淀粉指示剂
红 糊精
3．枯草杆菌的α淀粉 5.5～7.5 50～75 ℃
5．实验材料及其制备：
(2)α淀粉酶 酶不纯 石英砂 气门芯 夹子 10
洗涤 未吸附的游离淀粉酶 50 热水 碘 碘化钾
6．(1)固定化酶 淀粉 0.3 (2) 5 0.5 (3)KII2
1 (4)10 4
7．蓝 红 红
核心解读HEXINJIEDU
1.酶与固定化酶一样吗？相对酶而言，固定化酶有什么优点呢？
不完全相同，固定化酶是酶的衍生物。酶是活细胞产生的具有催化作用的一类有机物，它是生物体内各种化学反应的催化剂，而固定化酶是将水溶性的酶用物理或化学方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
固定化酶的优点：
①使酶固定化后有一定的机械强度，催化反应的过程可管道化、连续化和自动化。
②酶不溶解在催化反应的溶液中，产物更易纯化。
③固定化酶可反复使用，更经济，更利于工厂化生产。
④固定化酶提高了酶的稳定性，可较长时间地贮存和使用。
固相酶是在20世纪60年代发展起来的一项技术，很快就得到了广泛的应用。
2．如何证明洗涤固定化淀粉酶柱的流出液中没有淀粉酶？
可在试管中加入1 mL可溶性淀粉溶液，再加入几滴淀粉酶柱的流出液，混合后用手握住试管增加温度，几分钟后加1～2滴KI—I2指示剂，如仍显蓝色，即流出液中没有淀粉酶了。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，作用的结果才能表明是淀粉酶的固相酶作用的结果。
3．固定化酶有哪些用途呢？
(1)固相酶在工业上的应用
①氨基酸酰化酶固相酶可使D型和L型氨基酸拆分，用于生产L型氨基酸。
②柚苷酶固相酶用于果汁脱苦。
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葡萄糖异构酶固相酶用于制造果糖，果糖是最甜的糖，制备的糖溶液可大大提高糖液的甜度。
(2)固相酶在化学分析和临床诊断上的应用
用尿酶固相酶可测定血液或尿中的尿素含量。
(3)固相酶在医药上的应用
①苯丙酮尿症患者是由于体内缺少苯丙氨酸羟化酶，不能使苯丙氨酸转变成氨基酸，使苯丙氨酸变成苯丙酮酸和苯乳酸而随尿排出。这种病人智力发育迟缓，又称精神幼稚病。如将苯丙氨酸羟化酶及其辅酶制成不溶酶，注射到患者体内，可有效治疗苯丙酮尿病。
②亚洲有15%的人体内缺少乳糖酶，不能水解牛乳中的乳糖，乳糖进入肠道后异常发酵，引起腹泻腹痛。这种现象大约在饮用后十几小时发生。有的人进入老年后缺少乳糖酶，也会发生上述现象。因此，可以用乳糖酶固相酶在体外或体内水解乳糖。
4．耐高温的淀粉酶有哪些可能的用途？
在实际生产中，总希望反应的时间愈短愈好，这就要提高反应温度。通常生产上淀粉酶是一次性使用的，加温虽在短时间内会使酶变性失活，但没有关系，只要使淀粉在短时间内水解即可。寻找耐高温的淀粉酶的目的是在高温下使淀粉水解快，而且酶不会因高温而在短时间内变性。在发酵生产中使用的往往是植物淀粉，如青霉素发酵、丙酮—丁醇发酵、乙醇发酵(生产啤酒)等都要水解淀粉。所以耐高温淀粉酶用途广泛。
5．实验中为什么要待固定化酶柱中流出5 mL液体后再接收流出液用于鉴定？
因为固定化酶柱中的酶与流经柱子的淀粉反应需要一定的时间，刚开始流出的液体中由于反应时间过短，糊精未生成或生成的量太少，所以不利于后面的颜色鉴定。
6．本实验中为什么选用石英砂来固定化酶？
固定化酶有许多方法，本实验中采用的是吸附法。吸附法有物理交换法和离子交换法两种。其中本实验采用的又是物理交换法。该方法是将酶蛋白的分子吸附在惰性载体上，但要选择不引起变性且能保持一定酶活力的载体，且对蛋白质要有高度吸附能力。自然界中有机硅胶、活性炭和石英砂等都可以被用于做载体。现已了解其中石英砂对固定化α淀粉酶、胰蛋白酶作用较好。
题例领悟TILILINGWU
【例题1】 下面关于固定化酶的说法，正确的是… ( )
A．固定化酶是一种能溶解在水中，但依然保持酶活性的制剂
B．固定化酶能溶解于水，且结构很稳定，有利于工业化生产
C．固定化酶是经过物理或化学的方法固定在某种介质上，使之能溶解于水中，又有酶活性的制剂
D．固定化酶是经过物理或化学的方法固定在某种介质上，使之不能溶解于水中，又有酶活性的制剂
解析：本题考查固定化酶的概念。A、B、C选项都错在固定化酶是不溶于水中的。此外，固定化酶是经过物理或化学的方法固定在某种介质上，使之不能溶解于水中，又有酶活性的制剂。所以，只有选项D是正确的。
答案：D
酶与固定化酶彼此有关联，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。固定化酶就是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之不能溶解于水中，又有酶活性的制剂。
【例题2】 下列方法中不属于固定化酶的是( )
A．吸附法 B．共价法
C．交联法 D．包埋法
解析：本题考查固定化酶的方法。固定化酶的方法比较多，其中包括吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等。本题4个选项中B的方法是不对的，所以要求知识掌握，尤其是专用名词一定要精确。
答案：B
固定化酶的方法包括吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等。
【例题3】 淀粉在各种酶的作用下会依次水解，不同阶段的水解产物遇到指示剂会出现不同的显色反应，下列选项中属于本实验中的反应物质和显色现象的是 …
( )
A．淀粉遇碘显蓝色
B．糊精遇KI—I2溶液显红色
C．麦芽糖遇碘不显色
D．葡萄糖遇斐林试剂显砖红色
解析：本题考查本实验步骤中物质的鉴定过程。该过程所依据的原理是淀粉流经α淀粉酶固定化酶柱时，淀粉被酶水解成了糊精，而糊精遇到KI—I2溶液显红色。所以A、C、D选项中的物质都是错误的，不是淀粉、麦芽糖、葡萄糖，而是糊精。只有选项B正确。
答案：B
淀粉在各种不同酶的催化作用下的水解过程要掌握，此外还要知道每种生成物在遇到指示剂后将出现怎样的显色反应现象。
随堂训练SUITANGXUNLIAN
1下列关于α淀粉酶的固定化过程的叙述中错误的是( )
A．首先要在烧杯中将α淀粉酶溶于4 mL蒸馏水中
B．再将5 g石英砂加入上述烧杯中，不时搅拌30 min
C．随后将烧杯中的物质装入1支下端接有气门芯但并不封住的注射器中
D．最后用10倍体积的蒸馏水洗涤此注射器，除去那些未吸附的游离淀粉酶
答案：C 解析：本实验所用的材料之一是α淀粉酶的固定化酶，它是需要现场制备的。本题4个选项就是关于其制备的过程的4个步骤。但是C选项的制备错了，应该是将烧杯中的物质装入1支下端接有气门芯并用夹子封住的注射器中 ，而不是不封住的注射器中。
2下列选项中是本实验固定化酶所采用的方法是( )
A．吸附法 B．共价偶联法
C．交联法 D．包埋法
答案：A 解析：固定化酶的方法包括吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等。其中，本实验所采用的是吸附法，所以A选项是正确的。
3α淀粉酶与其固定化酶的化学本质分别是 …( )
A．蛋白质、脂质 B. 蛋白质、蛋白质
C. RNA、蛋白质 D. RNA、脂质
答案：B 解析：固定化酶是酶的衍生物，两者的化学本质是一样的。其中α淀粉酶的化学本质是蛋白质，因此其固定化酶的化学本质也是蛋白质。
在烧杯中将5 mg________溶于4 mL蒸馏水中
(由于________，可能有些不溶物)
↓
再加入5g________，不时搅拌30 min
↓
30 min后将上述溶液装入1支注射器中
(该注射器的下端接有________并用________封住)
石英砂体积约4 mL
↓
用________倍体积的蒸馏水________此注射器以
除去__________________，流速为1 mL/min
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