加酶洗衣粉和固定化細胞酶導學案

加酶洗衣粉和固定化細胞(或酶)【教學內容及課標考點要求】課標要求考點展示1、加酶洗衣粉去除衣服污漬的原理2、去除衣物上油漬、汗?jié)n、血漬的方法和驗證加酶洗衣 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、固定化細胞的應用、原理和意義5、制備固定化酶、固定化細胞的一般方法及固定化酵母 細胞的制備方法及應用1、加酶洗衣粉去除衣服污漬的原 理2、探究不同溫度條件下加酶洗衣 粉的洗滌效果3、固定化酵母細胞的制備方法和 過程4、固定化酵母細胞制備過程中的 注意事項5、固定化酶與固定化細胞區(qū)別二、重要的結論性語句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：蛋白酶、脂肪酶、淀粉 酶和纖維素酶，其中，應用最廣泛、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，使洗衣粉具有更好的去污能力。3固定化酶和固定化細胞是利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間內的技術，包括 包埋法、化學結合法和物理吸附法。4、一般來說，酶更適合采用化學結合法和物理吸附法固定，而細胞多采用包埋法固定化。 原因：因為細胞個大，而酶分子很??；個大的難以被吸附或結合，而個小的酶容易從包埋材 料中漏出。5、固定化酶優(yōu)點：使酶既能與反應物接觸，又能與產物分離，還可以被反復利用。固定化細胞優(yōu)點：成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化學反應。6、配制海藻酸鈉溶液要注意：小火、間斷加熱；如果加熱太快，海藻酸鈉會發(fā)生焦糊。7、如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細胞數目較 少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再 作嘗試。8、CaCb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、難點知識歸類、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例:蛋白酶可將蛋白質水解為易溶解或分散于洗滌液中的小分子 肽或氨基酸血漬、奶漬及各種食品 類的蛋白質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、葡萄糖等來自面條、巧克力等的 污垢纖維素酶使纖維的結構變得蓬松，從而使?jié)B入到纖維深處的塵土 和污垢能夠與洗衣粉充分接觸，達到更好的去污效果2.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物上污漬的洗滌效果(1)實驗過程取大燒杯兩只，用量筒量取等量水放入其中。 將制好的污染布塊和洗衣粉 (一組為污染布塊與普通洗衣粉，一組為污染布塊與加酶洗衣粉 )分別放入兩只燒杯中。 用玻璃棒同時充分攪拌。一段時間后再攪拌，可重復進行。 相同的時間后觀測洗滌效果。(2) 結果分析與注意事項 加酶洗衣粉有很多種，注意實驗用的加酶洗衣粉的說明，是單一加酶洗衣粉，還是復合加酶洗衣粉。 所滴加的污染物種類與實驗結果有著密切的關系。 洗滌材料可選用純棉制品。3 探究不同溫度對加酶洗衣粉的洗滌效果根據不同季節(jié)的溫度設置水溫一一確認適于不同季節(jié)使用的洗衣粉，應根據當地一年中的實際氣溫變化來確定水溫，通常情況下，冬季、春季、秋季和夏季可分別選取 5 C、15 C、25 C和35 C的水溫，因為這 4個水溫較符合實際情況，對現實也具指導意義?！咎貏e提醒】 在探究溫度或 pH的影響時，不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間構成了相互對照，通過相互對照可確定酶的活性的溫度或pH的最適值。 在混合反應物和酶之前，一定要讓兩者分別達到相應的條件。這樣可以避免底物和酶在混合時條件變化而影響實驗結果。4探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果(1) 實驗原理：酶的催化作用具有專一性，復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，對各種污漬都有較好的洗滌效果。(2) 實驗變量 自變量：加酶洗衣粉的種類。 無關變量：其他條件相同且適宜(如溫度、pH等)。(3) 實驗步驟步驟燒杯編號In出注入自來水500 mL500 mL500 mL加入物質(等量)奶漬布奶漬布奶漬布控制水溫37 C37 C37 C加入洗衣粉蛋白酶復合酶脂肪酶(等量)洗衣粉洗衣粉洗衣粉用玻璃棒攪拌5 min5 min5 min觀察實驗現象5.直接使用酶、固定化酶、固定化細胞的比較直接使用酶固定化酶固定化細胞酶的種數一種或幾種一種一系列酶常用載體高嶺土、皂土、硅膠、凝膠明膠、瓊脂糖、海藻 酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺制作方法化學結合固定化、物 理吸附固定化包埋法固定化是否需要營養(yǎng)物質否否是催化反應單一或多種單一一系列反應底物各種物質（大分子、小 分子）各種物質（大分子、小 分子）小分子物質缺點對環(huán)境條件非常敏 感，易失活；難回 收，成本咼，影響產 口口質量不利于催化一系列的 酶促反應反應物不易與酶接 近，尤其是大分子物 質，反應效率下降優(yōu)點催化效率咼、耗能低、 低污染 既能與反應物接 觸，又能與產物分離； 可以反復利用成本低、操作容易6. 制備固定化酵母細胞的實驗注意事項（1）酵母細胞的活化酵母細胞需要的活化時間較長，一般需要0.51 h，需要提前做好準備。此外，酵母細胞活化時體積會變大，因此活化前應該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細胞的活化液溢出容 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胞的關鍵，因為如果海藻酸鈉溶液濃度過高，將很難形 成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數量少，都會影響實驗效果。（3）海藻酸鈉溶液配制注意事項 對海藻酸鈉溶化時要小火或間斷加熱，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，再與酵母細胞混合，避免高溫殺死酵母細胞； 固定化酵母細胞時，應將海藻酸鈉酵母細胞的混合液用注射器緩慢滴加到CaCb溶液中，而不是注射，以免影響凝膠珠的形成。CaCl 2溶液的作用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】某校學生嘗試用瓊脂作載體，用包埋法固定a-粉酶來探究固定化酶的催化效果。實驗結果見下表（假設加入試管中的固定化淀粉酶量與普通a-淀粉酶量相同）。實驗表明1號試管中淀粉未被水解，你認為最可能的原因是（）。1號試管2號試管固定化淀粉酶普通a粉酶V淀粉溶液V60 C保溫5分鐘，取出冷卻至室溫，滴加碘液現象變藍不變藍A. 實驗中的溫度過高，導致固定化淀粉酶失去活性B. 淀粉是大分子物質，難以通過瓊脂與淀粉酶接觸C 水浴保溫時間過短，固定化淀粉酶未將淀粉水解D 實驗程序出現錯誤，試管中應先加入碘液后保溫【例2】下列關于固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是（）。A 固定化細胞技術在多步連續(xù)催化反應方面優(yōu)勢明顯B. 固定化酶的應用中，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磷農藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件D 利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應底物 【例3】下列有關酶的制備和應用的敘述，正確的是（）。A 酶解法和吸水漲破法常用于制備微生物的胞內酶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】固定化酶是從20世紀60年代迅速發(fā)展起來的一種技術?？蒲腥藛T用海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶，以研究固定化酶的相關性質和最佳固定條件。酶活力為固定化酶催化 化學反應的總效率，包括酶活性和酶的數量。圖甲、乙、丙為部分研究結果。下列有關敘述中，錯誤的是（乙荷便用衣數A .由甲圖可知，固定化酯酶比游離酯酶對溫度變化適應性更強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），會產生嚴重污染。目前使 用酶解法去除橘絡，可減少污染。下列生長在特定環(huán)境中的4類微生物，可以大量產生所用酶的有（ ）。A 生長在麥麩上的黑曲霉B生長在酸奶中的乳酸菌C .生長在棉籽殼上的平菇D .生長在木屑上的木霉【例6】（多選題）圖1表示制備固定化酵母細胞的有關操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵的示意圖，下列敘述正確的是（）。注射器海議酸鈉與 酵母菌混合液攪拌器固定化酵母二7oQ - o - o -X溶液嚨腳丿A 剛溶化的海藻酸鈉應迅速與活化的酵母菌混合制備混合液B.圖1中X溶液為CaCl2溶液，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠C 圖2發(fā)酵過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移到圖2裝置中五、課后練習1、某學生進行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果”的課題研究。他的實驗設計如下： 設置2組實驗，分別使用蛋白酶洗衣粉和復合酶洗衣粉 2組實驗的洗衣粉用量、被洗滌的衣物量、衣物質地、污染物性質和量、被污染的時間、洗滌時間、洗滌方式等全部設置相同 對這個實驗的評價，正確的是 （A.未設置對照實驗C. 沒有自變量 根據污漬去除程度得出結果）°B.無關變量設置太多D. 因變量不能描述2下列有關固定化酶和固定化細胞的說法正確的是（）°A.某種固定化酶的優(yōu)勢在于能催化一系列生化反應B. 固定化細胞技術一次只能固定一種酶C. 固定化酶和固定化細胞的共同點是所固定的酶都可在細胞外起作用D. 固定化酶和固定化細胞都能反復使用，但酶的活性迅速下降3、下列對“探究某種加酶洗衣粉使用的最適溫度”的說法，最合理的是（）°A. 加酶洗衣粉在 30 C的水中洗滌效果不如45 C時好，說明45 C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 C的水中洗滌同樣的污物，發(fā)現加酶洗衣粉效果好，說明加酶洗衣粉的最適溫度為37 C4. 酶制劑、固定化酶、固定化細胞已經廣泛應用于各個領域，下列敘述錯誤的是（）A. 90 C高溫會使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、交聯法和吸附法C .固定化酶固定時可能會造成酶的損傷而影響活性D .固定化細胞可以催化一系列酶促反應5. 下列有關固定化酵母技術的敘述中正確的是（）A .實驗中需要先利用蒸餾水消耗酵母細胞中的有機物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 .實驗中使用 CaCl2溶液處理的目的是使酵母細胞處于感受態(tài)，提高發(fā)酵效率D .固定化酵母細胞的常用方法是吸附法，這種方法對酵母細胞活性影響最小6. （多選題）下列有關加酶洗衣粉的敘述，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，但可以增強洗滌效果7. 下面是某同學所做的啤酒釀造實驗，請根據其實驗過程，回答相關的問題。實驗原理：利用固定化啤酒酵母分解麥芽汁，生成啤酒。實驗步驟：第一步：啤酒酵母細胞活化。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 1h，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，注意火候。第三步：海藻酸鈉與啤酒酵母細胞混合。將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化的酵母細胞，充分攪拌均勻。第四步：用注射器以恒定的速度將上述混合液滴加到0.05 mol/L CaCl2溶液中，制成凝膠珠。第五步：倒去 CaCl2溶液，加無菌水洗滌三次后，將凝膠珠放入500 mL的三角瓶中，加入 300mL麥芽汁溶液，置于 25 C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。 啤酒酵母細胞活化的作用是 。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胞？。(2) 海藻酸鈉的主要作用是 ;上述固定化細胞的方法稱為 ，形成的凝膠珠顏色為色。(3) 與固定化酶相比，該方法的優(yōu)點是 。7、答案(1)讓處于休眠狀態(tài)的啤酒酵母細胞恢復到生活狀態(tài)用小火或間斷加熱，反復幾次 防止高溫殺死啤酒酵母細胞(2)固定啤酒酵母細胞包埋法 淺黃 (3)省去酶的分離、提純等工序，同時酶的活性更穩(wěn)定&某一實驗小組的同學，欲通過制備固定化酵母細胞進行葡萄糖溶液發(fā)酵實驗，實驗材料及 用具齊全。 酵母細胞的固定采用的方法是 。(2) 請完善該實驗小組的同學在制備固定化酵母細胞過程的步驟： 配制氯化鈣溶液時應用蒸餾水。 海藻酸鈉溶液應用加熱。 海藻酸鈉溶液必須才能加入酵母細胞。 注射器中的海藻酸鈉和酵母細胞的混合物應滴入中形成。(3) 該實驗小組用如圖所示的裝置來進行葡萄糖發(fā)酵。 為使該實驗中所用到的固定化酵母細胞可以反復運用，實驗過程中，一定要在條件下進行。 加入反應液后的操作是關閉 。 裝置的長導管起到什么作用？ 。(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胞相似的是。ABCD8、(1)包埋法 (2)小火或間斷冷卻至室溫氯化鈣溶液凝膠珠 (3)無菌活塞1和活塞2釋放CQ減小反應柱內壓力并可防止其他微生物污染(4)D9 下面是制備固定化藻菌細胞的流程，試圖利用固定化細胞技術對生活污水進行脫氮。試分 析回答以下問題：混合，離心沖撫切唱到人pH嚴舸卿二+沖洗兩定優(yōu)小球亙私伽!左右2.5%的 CaS 擂合版 7hu(1) 活性污泥取自污水處理廠曝氣池.主要原因是經過長期，曝氣池污泥中的微生物。(2) 關于本實驗相關分析不正確的是()A固定化小球的直徑不宜過大，否則會影響污水與固定化細胞的物質交換B固定化小球的直徑越大小球藻接收的光照量越大，除氮效果越好C固定化小球所用的海藻酸鈉濃度不能過高，否則會影響污水中有機物與固定化細胞的接觸D固定化小球所用的海藻酸鈉濃度不能過低，否則會造成包埋細胞過少（3）右圖所示為不同濃度的固定化藻菌小球對模擬污水中N元素去除效果關系曲線， 圖中比例代表固定化藻菌小球體積與污水體積，如" 1: 9”代表I體積小球與9體積模擬污水 混合液。試回答：rjk.1i 研究中“空白實驗”的處理方法是 ，設置“空白實驗”組的目的是 。 實驗表明最佳的小球濃度是V球：V水=。 要證明固定化藻菌比藻菌混合液凈化N的能力強，主要實驗思路是利用一定量的固定化藻菌小球和，在條件下處理等量的模擬污水，一段時間后檢測（1）自然選擇分解污水中有機物質的旨幼強心）B（3）是佝等量模擬污水中加入固定了經高溫殺死藻菌的固定優(yōu)小球探究除生物命化以外其它因畫（如物理吸附）是否影響污水N的去除1； 4.5等量的藻菌混合培養(yǎng)液潟度、光照等相同且適宜的模擬污水中N剩余量加酶洗衣粉和固定化細胞（或酶）答案【例題解析答案：】例 1 . B 例 2. A 例 3、A 例 4、D 例 5. ACD例 6. BCD【課后練習】1、A2、C 3、C 4、A 5、B 6、BCD7、 答案 （1）讓處于休眠狀態(tài)的啤酒酵母細胞恢復到生活狀態(tài)用小火或間斷加熱，反復幾次 防止高溫殺死啤酒酵母細胞（2）固定啤酒酵母細胞包埋法 淺黃 （3）省去酶的分離、提純等工序，同時酶的活性更穩(wěn)定8、（1）包埋法 （2）小火或間斷 冷卻至室溫 氯化鈣溶液 凝膠珠 （3）無菌活塞1和活塞2釋放CO,減小反應柱內壓力并可防止其他微生物污染（4）D9、（1）自然選擇分解污水中有機物質的自幼強（2） B（3）是向等重模擬污水中加入固定了經高溫殺死藻菌的固定化小球 探究除生物凈化以外其它因養(yǎng)（如物理吸附）是否影響污水N的去除1； 4.5等量的漠菌混合培養(yǎng)液溫度、光照等相同且適宜的模擬污水中N剩余墨