《酵母細(xì)胞的固定化》學(xué)案

江蘇省睢寧高級中學(xué)

高二生物學(xué)習(xí)單酵母細(xì)胞的固定化學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．說出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用、原理和方法。2試制備固定化酵母細(xì)胞利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。學(xué)習(xí)重點：制備固定化酵母細(xì)胞。學(xué)習(xí)難點：制備固定化酵母細(xì)胞。學(xué)講過一、固定化酶的應(yīng)用實例（P）1、高果糖漿是指

。2、能將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖的酶是。使用固定化酶技術(shù)，將這種酶固定在一種上將這些酶顆粒裝到一個反應(yīng)柱內(nèi)子底端裝上分布著許多小孔的。酶顆粒無法通過篩板的，而卻可以自由出入。生產(chǎn)過程中，將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入，使葡萄糖溶液流過反應(yīng)柱，與

接觸，轉(zhuǎn)化成果糖，從反應(yīng)柱的下端流出。反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。二、固定化細(xì)胞技術(shù)（P）1酶和固定化細(xì)胞是利用或方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括、和法。2、一般來說，酶更適合采用和法固定，而細(xì)胞多采用法固定化。這是因為細(xì)胞個大，而酶分子很??；個大的難以被或，而個小的酶容易從3、包埋法法固定化細(xì)胞即將微生物細(xì)胞

中漏出。包埋在不溶于水的

中。常用的載體有、、、和

等。【質(zhì)疑展】〖考對固定酶的作用影響較小的固定方法是什么〖考谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵過程變?yōu)檫B續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)固成氨基酸固【合作究】三、實驗操作(一)制備固定化酵母細(xì)胞（P）制備固定化酵母細(xì)胞需要的材料是、和1.酵母菌的活化活化就是處于狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。2.配制物質(zhì)的量嘗試為L的Cacl液23.配制海藻酸鈉溶液1

江蘇省睢寧高級中學(xué)加熱溶化海藻酸鈉時要注意：4.海藻酸鈉溶液與酵母菌細(xì)胞混合5.固定化酵母細(xì)胞以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的并浸泡(時間)。(二)用固定化酵母細(xì)胞（凝膠珠）發(fā)酵1.將固定好的酵母細(xì)胞用沖洗2-3次。2.發(fā)酵時的溫度就為，時間。

高二生物學(xué)習(xí)單溶液中，【質(zhì)疑展】〖考加熱溶化海藻酸鈉時微火加熱并不斷攪拌的目的是什么〖考為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細(xì)胞〖考發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封〖考錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的〖考在利用固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎四、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，制作失敗，需要再作嘗試。2.觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多，同時會聞到。鞏練1、使用固定化細(xì)胞的優(yōu)點是()A.能催化大分子物質(zhì)的水解

B．可催化一系列化學(xué)反應(yīng)C.與反應(yīng)物易接近D．有利于酶在細(xì)胞外發(fā)揮作用2、酶的固定方法不包括A.將酶吸附在固體表面上B．將酶相互連接起來C．將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格里D.將酶制成固體酶制劑，如加酶洗衣粉中的酶

()3于酶制劑的敘述錯誤的是()A．酶制劑是包含酶的制品B．包內(nèi)酶和包外酶均可用于制成酶制品2

江蘇省睢寧高級中學(xué)C．酶制品的生產(chǎn)包括酶的生產(chǎn)、提取、分離純化和固定化等D．固定化細(xì)胞不屬于酶制劑

高二生物學(xué)習(xí)單4、如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，采用那種方法催化受限制()A．直接使用酶B．使用化學(xué)方法結(jié)合的酶C．使用固定化細(xì)胞D．使用物理吸附法固定的酶5.下列關(guān)于酶和細(xì)胞的固定敘述不正確的是()A．酶分子很小，易采用包埋法B．酶分子很小，易采用化學(xué)結(jié)合或物理吸附法固定的酶C．細(xì)胞個大，難被吸附或結(jié)合D．細(xì)胞易采用包埋法固定6、關(guān)于固定化酶的敘述不正確的是()A．既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離B．固定在載體上的酶可被反復(fù)利用C．可催化一系列反應(yīng)D．酶的活性和穩(wěn)定性受到限制7、固定化細(xì)胞對酶的活性影響最小，根本原因是()A．避免了細(xì)胞破碎、酶的提取純化過程B．固定化細(xì)胞在多種酶促反應(yīng)中連續(xù)發(fā)揮作用C．促化反應(yīng)結(jié)束后，能被吸收和重復(fù)利用D．細(xì)胞結(jié)構(gòu)保證了各種酶在細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)中有效的發(fā)揮作用8、關(guān)于酵母細(xì)胞活化的說法，不正確的是()A．酵母細(xì)胞活化就是由無氧呼吸變成有氧呼吸B．活化就是讓處于休眠狀態(tài)的細(xì)胞恢復(fù)生活狀態(tài)C．酵母細(xì)胞活化所需要的時間較短D．酵母細(xì)胞活化后體積增大9、下列關(guān)于酶的敘述中正確的是()A．酶都提取于動植物細(xì)胞B．酶制劑能夠重復(fù)利用C．果酒和果汁能夠用酶制劑澄清D．酶固定后稱為酶制劑10、對配制海藻酸鈉溶液的敘述不準(zhǔn)確的是()A．加熱使海藻酸鈉溶化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，形成凝膠珠內(nèi)包埋細(xì)胞過少11、目前，日用化工廠大量生產(chǎn)的酶制劑，其中的酶大都來自（A．化學(xué)合成B.物體內(nèi)

）C.植物體內(nèi)

D.微生物體3

江蘇省睢寧高級中學(xué)12.下圖為固定化酶的反應(yīng)柱示意圖，請據(jù)圖回答：(1)請請在橫線上填出各標(biāo)號名稱.①________②_________③_________(2)與一般酶制劑相比，固定化酶的突出優(yōu)點

高二生物學(xué)習(xí)單①②是固定化細(xì)胞的優(yōu)點是

和(3)③的作用是(4)制作固定葡萄糖異構(gòu)酶所用的方式有__________或_______________。(5)據(jù)圖說出反應(yīng)柱的作用原理13.下圖是制備固定化酵母細(xì)胞實驗步驟圖解，請據(jù)圖回答：

③酵母細(xì)胞活化→配CaCl液→配置海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母2細(xì)胞混合→固定化酵母細(xì)胞(1)_______________狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物恢復(fù)_________狀態(tài)。活化前應(yīng)選擇足夠大的容器，因為酵母細(xì)胞活化。(2)響實驗成敗的關(guān)鍵步驟是

。(3)如果海藻酸鈉濃度過低，形成凝膠珠包埋酵母細(xì)胞數(shù)目。(4)觀察形成凝膠珠的顏色和形狀，如果顏色過淺，說明如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明(5)制備固定化酶不宜用包埋法，為什么

。4

江蘇省睢寧高級中學(xué)參考答案（一）能否有一種方法使酶發(fā)揮它的優(yōu)點，而沒有這些缺點

高二生物學(xué)習(xí)單酶既能與反應(yīng)物接觸能與產(chǎn)物分離時定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用。細(xì)胞中有多種酶，能否用固定化酶類似的技術(shù)來處理細(xì)胞成本低，操作更容易（二）果糖含量為42%的糖漿葡萄糖異構(gòu)酶顆粒狀的載體上篩板葡萄糖異構(gòu)酶（三）物理化學(xué)包埋化學(xué)結(jié)合法物理吸附法化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法包埋法難以化學(xué)結(jié)合吸附包埋料中均勻多孔性載體明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等（四）干酵母CaCl海藻酸鈉溶液休眠2微火加熱并不斷攪拌，防止海藻酸南焦糊CaCl30分鐘25℃24h。2思考1吸附法思考2細(xì)胞酶思考3防止海藻酸南焦糊思考4防止高溫殺死酵母細(xì)胞思考5酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件思考6酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生的。思考7需要。BDDCACDACCD12、答案：（1）反應(yīng)柱；固定化酶；分布著小孔的篩板（2）既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離；能被反復(fù)利用，成本更低，操作更容易（3）酶顆粒無法通過篩板上的小孔，反應(yīng)溶液可自由出入。（4）將酶相互連接起來；將酶吸附在載體表面上（5）反應(yīng)物溶液從反應(yīng)柱上端注入，使反應(yīng)物溶液流過反應(yīng)柱，與固定化酶接觸，得到產(chǎn)物，從反應(yīng)柱下端流出。13、答案：（1）缺水；正常生活狀態(tài)；體積增大（2）配制海藻酸鈉溶液；(3)少（4）固定化酵母細(xì)胞數(shù)目較少；海藻酸鈉濃度偏高，制作失敗（5）因為酶分子很小，容易從包埋材料中露出5

江蘇省睢寧高級中學(xué)參考答案（五）能否有一種方法使酶發(fā)揮它的優(yōu)點，而沒有這些缺點

高二生物學(xué)習(xí)單酶既能與反應(yīng)物接觸能與產(chǎn)物分離時定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用。細(xì)胞中有多種酶，能否用固定化酶類似的技術(shù)來處理細(xì)胞成本低，操作更容易（六）果糖含量為42%的糖漿葡萄糖異構(gòu)酶顆粒狀的載體上篩板葡萄糖異構(gòu)酶（七）物理化學(xué)包埋化學(xué)結(jié)合法物理吸附法化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法包埋法難以化學(xué)結(jié)合吸附包埋料中均勻多孔性載體明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等（八）干酵母CaCl海藻酸鈉溶液休眠2微火加熱并不斷攪拌，防止海藻酸南焦糊CaCl30分鐘25℃24h。2思考1吸附法思考2細(xì)胞酶思考3防止海藻酸南焦糊思考4防止高溫殺死酵母細(xì)胞思考5酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件思考6酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生的。思考7需要。BDDCACDACCD14、答案：（1）反應(yīng)柱；固定化酶；分布著小孔的篩板（2）既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離；能被反復(fù)利用，成本更低，操作更容易（