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文檔簡介

1、高三生物一輪復(fù)習(xí)選修1生物技術(shù)實(shí)踐 三廠中學(xué)高三生物備課組 PAGE PAGE 7專題四 課題3 酵母細(xì)胞的固定化【考試要求】制備和應(yīng)用固相化酶(A)說出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用和原理。說出制備固定化酶、固定化細(xì)胞的一般方法。嘗試制備固定化酵母細(xì)胞,并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。酵母細(xì)胞的固定化技術(shù)(b)。 學(xué)習(xí)重難點(diǎn):制備固定化酵母細(xì)胞?!緞?chuàng)設(shè)情境】 酶具有催化效率高,低耗能、低污染等優(yōu)點(diǎn),被大規(guī)模地應(yīng)用于食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等各個領(lǐng)域。在應(yīng)用酶的過程中,人們發(fā)現(xiàn)了一些問題。下列屬于酶應(yīng)用中面臨的實(shí)際問題的是 酶對有機(jī)溶劑、對高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿非常敏感加酶洗衣粉因?yàn)轭~外添加了酶制劑,比

2、普通洗衣粉更易污染環(huán)境酶的催化功能很強(qiáng),但需給以適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)物質(zhì)才能較長時間維持其作用溶液中的酶很難回收,不能被再次利用,提高了生產(chǎn)成本反應(yīng)后會混在產(chǎn)物中,可能影響產(chǎn)品質(zhì)量酶能提供反應(yīng)所需的活化能,所以具低耗能的優(yōu)點(diǎn)【教學(xué)活動】活動一、認(rèn)識固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)問題思考一問題1:右圖是固定化酶的反應(yīng)柱示意圖,圖中所放置的篩板上的孔應(yīng)滿足什么要求? 在圖中補(bǔ)全原料和產(chǎn)物的位置。問題2:固定酶和固定細(xì)胞采用的方法有何不同?為什么?問題3:包埋法固定細(xì)胞常用的載體有哪些?問題4:從操作角度來考慮,你認(rèn)為固定化酶技術(shù)與固定化細(xì)胞技術(shù)哪一種方法更容易、成本更低?哪一種方法對酶活性的影響更?。繂栴}5:如果

3、想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng),應(yīng)該選擇哪種方法?問題6:如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì),又應(yīng)該選擇哪種方法?典例引路一例1.下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述,正確的是A固定化酶的應(yīng)用中,要控制好pH、溫度和溶解氧B利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥,需提供適宜的營養(yǎng)條件C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D固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯例2.(多選)下列關(guān)于生物技術(shù)實(shí)踐活動的敘述正確的是 A.在果酒和果醋的制作中,發(fā)酵原料一定不同 B.固定化酶固定時可能會造成酶的損失而影響活性 C.若酵母菌培養(yǎng)液濃度過低,酵母菌會吸水脹破而死亡D.制作腐乳時,加鹽腌制可使豆腐

4、塊變硬且能抵制雜菌生長 變式訓(xùn)練一1.隨著生物技術(shù)的發(fā)展,酶在社會生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用越來越廣泛。下列說法錯誤的是A. 利用酶生產(chǎn)某些化工產(chǎn)品,能顯著降低能耗、減少污染、節(jié)約成本B參與蛋白酶合成分泌的膜性細(xì)胞器有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體C. 用于治療消化不良癥的腸溶多酶片含有多種消化酶,但嚼服后會失去療效D. 要較長時間保持酶活性,各種酶制劑都應(yīng)保存在低溫的條件下2.如圖是應(yīng)用固定化酵母進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵的裝置,下列說法中不正確的是 A為使固定化酵母可以反復(fù)使用,實(shí)驗(yàn)過程一定要在無菌條件下進(jìn)行B加入反應(yīng)液后應(yīng)保持活塞1始終打開,活塞2則必須關(guān)閉C裝置的長導(dǎo)管主要是為了釋放CO2并防止雜菌進(jìn)入

5、反應(yīng)柱D加入反應(yīng)液的濃度不能過高以免酵母細(xì)胞因失水過多而死亡活動二、說出固定酵母細(xì)胞中的操作要點(diǎn)問題思考二觀看實(shí)驗(yàn)錄像,思考以下列出的問題。問題1:什么是活化?酵母細(xì)胞活化時體積會如何變化?問題2:配制的海藻酸鈉溶液在加熱的過程中的注意點(diǎn)是什么?問題3:剛?cè)诨玫暮T逅徕c溶液能直接和酵母細(xì)胞混合嗎?為什么?問題4:若注射器離CaCl2溶液液面的距離過近,會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?問題5:將固定的酵母細(xì)胞凝膠珠用蒸餾水沖洗23次的目的是什么?問題6:用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵時為什么選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10葡萄糖溶液?發(fā)酵溫度為何控制在25?發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封?疑難點(diǎn)撥1.海藻酸鈉膠體在CaCl2這種電

6、解質(zhì)的作用下,發(fā)生聚沉,形成凝膠珠。2.如何檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格? = 1 * GB3 可以采用以下方法:一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓,如果凝膠珠不容易破裂,沒有液體流出,就表明凝膠珠的制作成功;二是在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠,如果凝膠珠很容易彈起,也能表明制備的凝膠珠是成功的。 = 2 * GB3 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,則說明海藻酸鈉的濃度偏高。3. 利用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵,溶液中會看到有氣泡產(chǎn)生,能聞到酒味,固定化酵母細(xì)胞的凝膠珠在發(fā)酵過程中會上浮。典例引路

7、二例1.(2010江蘇生物)下圖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(多選)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(zhuǎn)移到圖2裝置中例2.右圖為某同學(xué)利用海藻酸鈉固定酵母菌細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,出現(xiàn)此結(jié)果的可能原因不包括 A海藻酸鈉濃度過高B酵母細(xì)胞已經(jīng)死亡C注射器中的溶液推進(jìn)速度過快D注射器距離CaCl2溶液液面太近變式訓(xùn)練二1.下列關(guān)于酵母細(xì)胞活化的說法,不正確的是A.酵母

8、細(xì)胞活化后呼吸作用增強(qiáng),線粒體中分解掉的葡萄糖增加B.酵母細(xì)胞活化所需要的時間較短C.活化就是讓處于休眠狀態(tài)的細(xì)胞恢復(fù)生活狀態(tài)D.酵母細(xì)胞活化后體積增大2. (多選)某小組為研究固定化酵母細(xì)胞在不同條件下的呼吸方式和強(qiáng)度,進(jìn)行了甲、乙兩組實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的敘述中,錯誤的是 A. 該實(shí)驗(yàn)中,葡萄糖的作用只是作為反應(yīng)的底物B. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時,甲、乙兩組燒杯中石灰水渾濁程度相同C. 若因未攪拌而導(dǎo)致溶氧不足,裝置甲的錐形瓶中也可能出現(xiàn)少量酒精D. 同等條件下,固定化酵母細(xì)胞呼吸方式與游離的細(xì)胞相同3(2011南京二模)根據(jù)材料回答下列有關(guān)問題:.某大學(xué)科研人員利用雙重固定法,即

9、采用戊二醛作交聯(lián)劑(使酶相互連接),海藻酸鈉來包埋小麥酯酶,研究固定化酶的性質(zhì),并對其最佳固定條件進(jìn)行了探究。下圖顯示的是部分研究結(jié)果。(注:酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率,包括酶的活性和酶的數(shù)量)(1)從圖1可以看出:固定化小麥酯酶比游離的小麥酯酶對溫度變化的適應(yīng)性更_。(2)從圖2可以看出:海藻酸鈉濃度為_時的小麥酯酶活力最強(qiáng)。當(dāng)海藻酸鈉濃度較低時,酶活力較低的原因是:_。(3)根據(jù)介紹,科研人員所采用的固定化技術(shù)可用下圖中的_ 表示。.某實(shí)驗(yàn)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CaCl

10、2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:用定量的海藻酸鈉直接溶解在定量的蒸餾水/無菌水中,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)胞迅速加入到剛配制成的海藻酸鈉溶液中,充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?;固定化酵母?xì)胞:用注射器以恒定的速率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30 min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_(過低/過高)。課堂反饋1研究認(rèn)為,用固定化酶技術(shù)處理污

11、染物是很有前途的。如將從大腸桿菌得到的磷酸二酯酶固定到尼龍膜上制成制劑,可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥,與用微生物降解相比,其作用不需要適宜的A溫度 BpH C水分 D營養(yǎng)2.下列關(guān)于固定化酶和一般酶制劑在應(yīng)用效果上的說法中,錯誤的是A.固定化酶的生物活性強(qiáng),可永久使用B.一般酶制劑應(yīng)用后和產(chǎn)物混在一起,產(chǎn)物的純度不高C.一般酶制劑只能一次性使用D.固定化酶可降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)量和質(zhì)量3.下列說法不正確的是 A固定化酶和固定化細(xì)胞的技術(shù)方法包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法B固定化酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法C由于細(xì)胞個大,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

12、物質(zhì)應(yīng)采用固定化酶4.下列不屬于酶的固定方式的是 A將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格中 B將酶相互連接起來C將酶吸附在載體表面 D將酶加上糖衣5. 下列關(guān)于生物技術(shù)的敘述中,錯誤的是A腐乳制作過程中加入的香辛料也有殺菌作用B固定化細(xì)胞的優(yōu)勢在于能催化一系列的酶促反應(yīng)C醋酸菌在氧氣、糖充足的條件下可將葡萄汁中的糖分分解成醋酸D參與果醋發(fā)酵的微生物是需氧型的,其含有線粒體6酵母細(xì)胞固定化的實(shí)驗(yàn)中,下列實(shí)驗(yàn)操作與目的不相符的是 A干酵母加入蒸餾水?dāng)嚢杈鶆蚝螅胖靡欢螘r間,使酵母細(xì)胞活化B采用小火間斷加熱的方法,防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊C將活化的酵母細(xì)胞加入海藻酸鈉溶液,輕輕攪拌,以免產(chǎn)生氣泡D用注射器滴加溶液時要接近CaCl2溶液的液面,防止凝膠珠出現(xiàn)“尾巴”7.用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵葡萄糖溶液時,為了能產(chǎn)生酒精,下列措施錯誤的是 A向瓶內(nèi)泵入氧氣 B應(yīng)將裝置放于適宜的條件下進(jìn)行C瓶內(nèi)應(yīng)富含葡萄糖等底物 D應(yīng)將瓶口密封,效果更好8.下列關(guān)于酵母菌發(fā)酵的有關(guān)說法正確的是 A. 酵母菌產(chǎn)生酒

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