酶的研究与应用

建议收藏！《酶的研究与应用》思维导图学习笔记。酶（enzyme）是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或RNA。酶的催化作用有赖于酶分子的一级结构及空间结构的完整。若酶分子变性或亚基解聚均可导致酶活性丧失。酶属生物大分子。喜欢请点赞收藏！关注我，能持续获取优质导图哦。

酶的研究与应用

• 加酶洗衣粉的洗涤效果
  • 洗衣小窍门
    • 水量少——酶浓度相对较高
    • 时间长——使酶能充分分解衣物中的污物
    • 温水——酶的催化作用需要适宜的温度。
    • 彻底清洗双手——人体皮肤细胞有蛋白质，如不彻底清洗双手，就会使手的皮肤受到腐蚀。
  • 实验设计
    • 无关变量：水质、水量、洗衣粉的用量、浸泡时间、洗涤的时间、洗涤力度（2次/秒）、污染程度、衣物的质地、大小
    • 检测指标：污物的残留状况或污物消失所需的时间
    • 因变量：洗涤效果
    • 洗衣粉中影响酶活性的因素
      • 温度
        • 温度设置：5℃、15℃、25 ℃、35 ℃
      • 酸碱度
        • PH设置：5、6、7、8、9
      • 表面活性剂
    • 不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果
      • 实验原理：不同种类的加酶洗衣粉所加的酶不同，而酶具有专一性，所以对不同污渍洗涤效果不同
      • 注意：单一变量原则，对照原则
  • 基础知识
    • 普通洗衣粉：主要成分：表面活性剂，水软化剂，碱剂，漂白剂等成分，有的洗衣粉中还含有增白剂，香精和色素等。
    • 加酶洗衣粉：是指含有酶制剂的洗衣粉，同时减少了表面活性剂、水软化剂（三聚磷酸钠）的用量，且酶可被微生物分解
    • 目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶
• 果胶酶在果汁生产中的应用
  • 制作果汁的问题
    • 出汁率低，耗时长
    • 榨取的果汁浑浊，粘稠度高，容易沉淀
  • 果胶
    • 植物细胞壁和胞间层的组成成分
    • 半乳糖醛酸聚合而成的化合物
  • 果胶酶
    • 作用
      • 分解果胶，使其分解成可溶性的半乳糖醛酸，瓦解胞间层及细胞壁
    • 种类
      • 不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称
        • 聚半乳糖醛酸酶
        • 果胶分解酶
        • 果胶酯酶
  • 实验：酶活性与影响酶活性的因素
    • 温度
      • 设置温度梯度
        • 30℃，35℃，40℃，45℃，50℃
      • 操作注意
        • 1、将果泥和果胶酶分装在不同试管里恒温处理，保证底物和酶在混合时温度一致
        • 2、搅拌，使果胶酶充分催化反应
        • 无关变量相同且适宜
    • PH
      • 设置温度梯度
        • 5、6、7、8、9
    • 判断酶活性高低
      • 果汁体积
        • 果胶酶使果胶转化为小分子，小分子可透过滤纸
      • 澄清度
    • 结果统计
      • 出现两个酶活性相似时，缩小梯度
      • 没有酶活性较高的条件，重新设置PH，温度梯度
• 酵母细胞的固定化
  • 酶制剂的优点：催化效率高、低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。
  • 通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后会混在产物中，可能影响产品质量。
    • 酶制剂存在的缺陷：
  • 固定化酶技术
    • 固定化酶技术的优点：使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；固定在载体上的酶可以被反复利用。
    • 生产高果糖浆：生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶；其作用是将葡萄糖转化为果糖；这种酶稳定性好，可持续发挥作用。
    • 固定化酶技术的不足：一种酶只能催化某一种或某一类的化学反应，而在生产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能进行，所以操作比较麻烦。
  • 固定化细胞技术
    • 固定化细胞固定的是一系列酶
    • 概念：利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术。
    • 包埋法：将酶（或细胞）包埋在细微网格里
    • 化学结合法：将酶（或细胞）相互连接起来
    • 物理吸附法：将酶（或细胞）吸附在载体表面上
    • 固定化细胞常用的载体:明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等
    • 实验设计
      • 制备固定化酵母细胞
        • 酵母细胞的活化：
        • 配制CaCl2溶液
        • 配制海藻酸钠溶液
        • 海藻酸钠溶液冷却至室温与酵母细胞的混合
        • 固定化酵母细胞：以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝胶珠状颗粒。刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。
        • 评价实验：观察凝胶珠的颜色和形状，如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试
      • 固定化酵母细胞的发酵
        • 冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次。
        • 发酵：150mL10％葡萄糖＋固定化酵母细胞→200mL锥形瓶→密封→25℃发酵24h。
    • 酶和细胞固定方法的选择
      • 酶适合采用化学结合和物理吸附法固定
      • 细胞适合采用包埋法固定
• 利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作
• 酶活性：酶所催化的某一化学反应速率