发布时间 : 星期日 文章2019_2020学年高中生物专题4课题3酵母细胞的固定化教案新人教版选修1更新完毕开始阅读696d2b14f21dc281e53a580216fc700abb6852a8
课题3 酵母细胞的固定化
学习目标：1.说出固定化酶的作用和原理。(重点) 2.尝试制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。(难点)
1．固定化酶的应用实例——生产高果糖浆 葡萄糖异构酶
(1)反应原理：葡萄糖――――――――→果糖。
(2)生产原理：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装入反应柱中，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液可以自由出入。
(3)生产操作：
①将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入。
②使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触。 ③转化成的果糖，从反应柱的下端流出。
(4)固定化酶的优点：酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。 2．固定化酶和固定化细胞技术
(1)概念：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。 (2)常用方法[连线]：
①－c－Ⅰ ②－b－Ⅰ ③－a－Ⅱ
(3)载体：包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
3．固定化酵母细胞的实验操作
酵母细胞配制CaCl2配制海藻海藻酸钠溶液与
→→→
的活化溶液 酸钠溶液酵母细胞混合
- 1 -
↓ 用固定化酵母细胞发酵←固定化酵母细胞
(1)活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
(2)配制海藻酸钠溶液时，要使用小火或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。 (3)溶化好的海藻酸钠溶液要先冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞。 (4)在CaCl2溶液中形成的凝胶珠需在CaCl2溶液中浸泡30 min左右。
1．判断对错
(1)从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小。 (2)作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药。
(3)尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用。 (4)将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌。 提示：(1)√ (2)√
(3)× 尿糖试纸是一种酶试纸，是将葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和某种无色化合物固定在纸条上，制成测试尿糖含量的酶试纸，这种酶试纸与尿液相遇时，很快会因为尿液中葡萄糖含量的多少而呈现一定的颜色，再次使用时颜色会有掩盖作用，所以不能反复利用。
(4)√
2．目前，酶已经大规模地应用于各个领域，下列属于酶应用中面临的实际问题的是( ) A．酶对有机溶剂不敏感，但对高温、强酸、强碱非常敏感 B．加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境 C．固定化酶可以反复利用，但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性 D．酶的催化功能很强，但需给予适当的营养物质才能较长时间维持其作用
C [酶对有机溶剂也非常敏感；普通洗衣粉中含有P，更容易污染环境；酶发挥催化作用时质
不
需
要
提。
供
营
养
物]
( ) ( ) ( ) ( )
[合作交流] 1．酶能加快化学反应速率，但溶液中的酶难以回收，不能利用。要想既降低生产成本，又不影响产品质量，该如何解决这一问题？
提示：将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与反应物分离，还
- 2 -
固定化酶和固定化细胞技术 可重复利用。
2．从操作角度考虑，固定化酶和固定化细胞哪一种方法对酶活性的影响更小？固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
提示：固定化细胞操作更容易，对酶活性影响更小。固定化细胞可以催化一系列反应，故固定的是一系列酶。比如固定化酵母细胞将葡萄糖转化形成酒精的过程就是一系列酶催化反应的结果。
3．如果反应物是大分子物质，应该采用哪种方法固定化？
提示：应采用固定化酶技术。大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞不能使反应物充分反应。
[归纳总结]
1．固定化酶或固定化细胞的方法 名称 原理 图示 包埋法 将酶或微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中，分为凝胶包埋法和微囊化法 凝胶包埋法 微囊化法 化学结 合法 利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上，分为交联法、共价结合法、离子结合法 通过物理吸附作用，把酶或细胞固定在醋酸纤维素、琼脂糖、多孔玻璃或聚丙烯酰胺等载体上 物理吸 附法 2.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较 酶的种类 常用载体 直接使用酶 一种或几种 无 固定化酶 一种 固定化细胞 一系列酶 高岭土、皂土、硅胶、明胶、琼脂糖、海藻酸钠、凝胶 化学结合固定化、物理吸附固定化 醋酸纤维素、聚丙烯酰胺 制作方法 无 包埋法固定化 是否需要 营养物质 催化反应 反应底物 否 单一或多种 各种物质(大分子、小否 单一 各种物质(大分子、小是 一系列 小分子物质 - 3 -
分子) 分子) ①既能与反应物接优点 催化效率高、低耗能、低污染等 触，又能与产物分离，提高了产品质量 ②可重复使用，降低了成本 成本更低、操作更容易 ①对环境条件非常敏缺点 感，易失活 不利于催化一系列的反应物不易与酶接触，尤其是大分子物质，可能导致反应效率下降 固定化酵母细胞 ②酶难回收，成本高，酶促反应 影响产品质量 实例 果胶酶 固定化葡萄糖异构酶
[典题通关]
关于固定化酶技术的说法正确的是( )
A．固定化酶技术就是固定反应物，将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术 B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应 C．固定化酶中的酶无法重复利用 D．固定化酶是将酶固定在一定空间的技术
D [本题主要考查对固定化酶的概念及其作用特点的理解和掌握。固定化酶是指通过物理或化学的方法，将水溶性的酶与不溶性的载体结合，使酶固定在载体上，并在一定的空间范围内进行催化反应。因此，固定化酶技术固定的不是反应物而是酶。被固定的只是一种酶，不能催化一系列的酶促反应。固定化酶可以重复利用。故选D。]
(1)为什么固定酶不适合采用包埋法？
(2)用固定的葡萄糖异构酶生产高果糖浆有何优点？
提示：(1)由于酶分子较小，容易在包埋材料中遗漏，所以不适合采用包埋法固定化。 (2)固定的葡萄糖异构酶能连续使用半年，大大降低了生产成本，并且提高了果糖的产量和质量。
下列关于固定化酶和一般酶制剂在应用效果上的说法，错误的是( ) A．固定化酶生物活性高，可长久使用
B．一般酶制剂应用后和产物混在一起，产物纯度不高 C．一般酶制剂参加反应后不能重复使用 D．固定化酶可以反复利用，降低生产成本
A [一般酶制剂使用后，混在溶液中的酶不能回收利用，增加了生产成本；同时反应后
- 4 -