人教版選修1 專題四 課題3 酵母細(xì)胞的固定化 學(xué)案.doc

課題3酵母細(xì)胞的固定化1固定化酶常采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，而固定化細(xì)胞則常采用包埋法。2固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)既實現(xiàn)了對酶的重復(fù)利用，降低了成本，又可使酶與產(chǎn)物分離，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。3固定化細(xì)胞發(fā)揮作用除了需要適宜的溫度、ph外，還需要有機(jī)營養(yǎng)的供應(yīng)。4配制海藻酸鈉溶液時應(yīng)小火加熱或間斷加熱，溶化好的海藻酸鈉溶液要冷卻至室溫，才能加入已活化的酵母細(xì)胞。5配制的海藻酸鈉溶液若濃度過高，則難以形成凝膠珠；若濃度過低，則固定的酵母細(xì)胞少，影響實驗效果。一、固定化酶的應(yīng)用實例高果糖漿的生產(chǎn)2生產(chǎn)過程二、固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)1概念：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)。2固定方法連線3常用載體：包埋法固定化細(xì)胞常用的是不溶于水的多孔性載體，如明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。4優(yōu)點(diǎn)(1)固定化酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以被反復(fù)利用。(2)固定化細(xì)胞制備成本更低，操作更容易。三、固定化酵母細(xì)胞的實驗操作1活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。2配制海藻酸鈉溶液時，要使用小火或者間斷加熱，反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止。3溶化好的海藻酸鈉溶液要先冷卻至室溫，再加入已活化的酵母細(xì)胞。4在cacl2溶液中形成的凝膠珠需在cacl2溶液中浸泡30_min左右。1制備固定化酵母細(xì)胞，常用的載體和固定方法依次是()a海藻酸鈉、化學(xué)結(jié)合法b氯化鈣、物理吸附法c海藻酸鈉、包埋法d氯化鈣、化學(xué)結(jié)合法解析：選c酵母細(xì)胞體積大，難以用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，宜采用包埋法固定。固定化細(xì)胞應(yīng)當(dāng)選用不溶于水的多孔性載體材料，常用的是海藻酸鈉。2海藻酸鈉在水中溶解的速度較慢，需要通過加熱促進(jìn)其溶解，采用的最好的加熱方法是()a快速加熱b持續(xù)高溫加熱c小火或間斷加熱 d灼燒加熱解析：選c溶解海藻酸鈉時需加熱，旨在加速其溶解，但是務(wù)必要避免溫度過高，使其焦糊，應(yīng)用小火或間斷加熱。3下面制備固定化酵母細(xì)胞的正確步驟是()配制cacl2溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合酵母細(xì)胞的活化固定化酵母細(xì)胞a bc d解析：選d制備固定化酵母細(xì)胞的正確步驟為酵母細(xì)胞的活化配制cacl2溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合固定化酵母細(xì)胞。4目前，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，下列屬于酶應(yīng)用 中面臨的實際問題的是()a酶對有機(jī)溶劑不敏感，但對高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿非常敏感b加酶洗衣粉因為額外添加了酶制劑，比普通洗衣粉更易污染環(huán)境c固定化酶可以反復(fù)利用，但在固定時可能會造成酶的損傷而影響活性d酶的催化功能很強(qiáng)，但需給予適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)物質(zhì)才能較長時間維持其作用解析：選c酶對有機(jī)溶劑也非常敏感；普通洗衣粉中含有p，更容易污染環(huán)境；酶發(fā)揮催化作用時不需要提供營養(yǎng)物質(zhì)。1固定化酶或固定化細(xì)胞的方法名稱原理圖示包埋法將酶或微生物細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中，分為凝膠包埋法和微囊化法化學(xué)結(jié)合法利用共價鍵、離子鍵將酶分子或細(xì)胞相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上，分為交聯(lián)法、共價結(jié)合法、離子結(jié)合法物理吸附法通過物理吸附作用，把酶或細(xì)胞固定在醋酸纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃或聚丙烯酰胺等載體上2直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的比較比較項目直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞酶的種類一種或幾種一種一系列酶制作方法無化學(xué)結(jié)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(zhì)否否是催化反應(yīng)單一或多種單一一系列反應(yīng)底物各種物質(zhì)(大分子、小分子)各種物質(zhì)(大分子、小分子)小分子物質(zhì)優(yōu)點(diǎn)催化效率高，低耗能、低污染等既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；可重復(fù)使用，降低了成本成本更低，操作更容易缺點(diǎn)對環(huán)境條件非常敏感，易失活；酶難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量不利于催化一系列的酶促反應(yīng)反應(yīng)物不易與酶接觸，尤其是大分子物質(zhì)，可能導(dǎo)致反應(yīng)效率下降實例果膠酶固定化葡萄糖異構(gòu)酶固定化酵母細(xì)胞題組沖關(guān)1下列說法不正確的是()a固定化酶和固定化細(xì)胞的方法包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法b固定化酶更適合用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法制備c由于細(xì)胞個體大，而酶分子很小，因此細(xì)胞多采用物理吸附法固定d反應(yīng)物是大分子物質(zhì)應(yīng)采用固定化酶解析：選c在酶和細(xì)胞的固定化技術(shù)中，通常有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。由于酶分子小，又多帶電荷，易從多孔性物質(zhì)中漏出，因此多使用化學(xué)結(jié)合法與物理吸附法制備，而細(xì)胞個體大，難以被多孔性物質(zhì)吸附或結(jié)合，因而多采用包埋法制備。2如圖為固定化酶的反應(yīng)柱示意圖，請據(jù)圖回答問題： (1)請在橫線上填出各標(biāo)號的名稱。_，_，_。(2)固定化酶的優(yōu)點(diǎn)在于(多選)()a能被重復(fù)利用b降低生產(chǎn)成本，操作容易c有利于提高酶活性d有利于產(chǎn)物的純化(3)的作用是_。(4)制作固定化葡萄糖異構(gòu)酶所用的方法有_或_。(5)研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的，如將從大腸桿菌中得到的三磷酸酯酶固定到尼龍膜上制成酶制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥。與微生物降解相比，其作用不需要適宜的()a溫度b酸堿度c水分d營養(yǎng)解析：與一般的酶制劑相比，固定化酶不僅能與反應(yīng)物充分接觸，還能與產(chǎn)物分離，并且可以反復(fù)利用，反應(yīng)成本低，操作更容易。使用固定化酶技術(shù)往往利用一個反應(yīng)柱，下端有一個分布著小孔的篩板，酶顆粒無法通過篩板，而反應(yīng)液卻可以自由流出。制作固定化葡萄糖異構(gòu)酶的方法有化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。酶和微生物細(xì)胞相比較，二者的正?；顒佣夹枰欢ǖ臈l件，如溫度、酸堿度、水分等，但是酶本身是一種大分子物質(zhì)，不需要營養(yǎng)，而細(xì)胞的生活離不開營養(yǎng)物質(zhì)。答案：(1)反應(yīng)柱固定化酶多孔篩板(2)abd(3)使酶顆粒無法通過，反應(yīng)溶液卻可以自由流出(4)化學(xué)結(jié)合法物理吸附法(5)d1實驗操作流程2注意事項(1)酵母細(xì)胞活化時體積會變大，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。(2)cacl2要稱量準(zhǔn)確，不能用自來水配制溶液；cacl2溶液的作用是使海藻酸鈉膠體發(fā)生聚沉，形成凝膠珠，因此需將凝膠珠在cacl2溶液中浸泡30 min左右，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。(3)海藻酸鈉溶液的濃度關(guān)系到固定化細(xì)胞的質(zhì)量。如果海藻酸鈉濃度過高，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(xì)胞的數(shù)目少，影響實驗效果。(4)溶解海藻酸鈉時，要用小火或間斷加熱，并不斷攪拌，防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊。(5)溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，否則會因溫度過高而導(dǎo)致酵母菌死亡。(6)用海藻酸鈉制成不含酵母菌的凝膠珠，作為對照。(7)在工業(yè)生產(chǎn)中，需反復(fù)使用固定化細(xì)胞，因此必須保證在固定化細(xì)胞的制備、應(yīng)用及提取再利用過程中，嚴(yán)格按照無菌操作要求，避免其他微生物污染。3結(jié)果分析與評價(1)觀察凝膠珠的顏色和形狀：如果制作的凝膠珠顏色過淺，呈白色，說明海藻酸鈉溶液的濃度偏低，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，則說明海藻酸鈉溶液的濃度偏高，制作失敗，需要再做嘗試。(2)酵母菌發(fā)酵的反應(yīng)式為c6h12o62c2h5oh2co2能量。如果實驗成功，應(yīng)該有氣泡產(chǎn)生，并具有酒味；而不含酵母菌的凝膠珠所做的對照實驗，則無此現(xiàn)象。題組沖關(guān)3下列對配制海藻酸鈉溶液的敘述，不正確的是()a加熱制備海藻酸鈉溶液是操作中最重要的一環(huán)b海藻酸鈉的濃度涉及固定化細(xì)胞的質(zhì)量c海藻酸鈉的濃度過高，易形成凝膠珠d海藻酸鈉的濃度過低，形成的凝膠珠內(nèi)包埋細(xì)胞過少解析：選c海藻酸鈉的濃度過高，凝膠珠不易形成；海藻酸鈉的濃度過低，形成的凝膠珠內(nèi)包埋的細(xì)胞過少。加熱制備海藻酸鈉溶液是操作中最重要的一環(huán)，因為海藻酸鈉的濃度影響固定化細(xì)胞的質(zhì)量。4某實驗小組的同學(xué)制備固定化酵母細(xì)胞的過程如下：活化酵母細(xì)胞：稱取定量干酵母與定量蒸餾水混合并攪拌，使酵母細(xì)胞活化；配制cacl2溶液：將無水cacl2溶解在定量蒸餾水中，配制成一定濃度的cacl2溶液；配制海藻酸鈉溶液：將定量的海藻酸鈉直接溶解在定量的蒸餾水中，配制成溶液；海藻酸鈉溶液和酵母細(xì)胞混合：將活化的酵母細(xì)胞迅速加入剛配制成的海藻酸鈉溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍还潭ɑ湍讣?xì)胞：用注射器以恒定的速度緩慢地將海藻酸鈉和酵母細(xì)胞混合液滴加到配制好的cacl2溶液中，觀察凝膠珠形成。(1)請你改正其中兩處錯誤的操作：第一處_；第二處_。(2)剛形成的凝膠珠要在cacl2溶液中浸泡30min左右，目的是_。(3)如果制作的凝膠珠顏色過淺，呈白色，則說明海藻酸鈉濃度_(填“過低”或“過高