江苏省扬州市宝应县画川高级中学高中生物 专题四 酵母细胞的固定化导学案（无答案）新人教版选修1.doc

专题四 酶的研究与应用课题：酵母细胞的固定化【课题目标】1说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。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。【课题重点与难点】制备固定化酵母细胞【导学诱思】一、本课题提出的背景酶已经大规模地应用于食品、化工、医药等各个领域，但在使用过程中一些很实际的问题需要解决：酶对强酸、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，既造成了浪费，提高了生产成本；又由于酶混在产物中造成产品质量下降。针对以上出现的问题，你认为可以从哪些方面入手去解决？方法一、能否通过基因工程等手段生产出耐性较强的酶？方法二、能否使用一种技术，使酶既能与反应物充分接触，又能与产物分离达到循环利用的目的？方法三、能否使用一种技术，将合成酶的细胞直接进行固定，使生产成本更低，操作更容易？二、以高果糖浆生产为例，认识“固定化酶”在生产中的应用1高果糖浆的生产需要使用 酶，它能将葡萄糖转化成 。这种酶的 好，可以持续发挥作用。2使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种 上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的 。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与 接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。（参见教材装置图解）3、固定化酶技术就是利用物理或化学的方法将酶固定在一定空间内的技术，常用的固定方法有 、 。为什么？ 4、高果糖浆生产采用“固定化酶技术”有什么实际意义？ 三、酵母细胞的“固定化”技术及应用1、与固定化酶方法相比，固定化细胞技术更适合采用什么方法？为什么？2、固定化酶技术与固定化细胞技术各有优缺点。生产上采用哪种技术往往需要根据需要去确定。以下两种情况应该怎样去选择解决？、如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种固定化技术？为什么？、如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种固定化技术？为什么？3、以酵母细胞固定化技术为例，解决下列相关问题：、酵母细胞在固定前为什么要“活化”？怎样使其活化？、固定化酵母常用的载体有哪些？在配制“海藻酸钠”这种载体溶液时，要注意哪些事项？为什么？、在将配制好的海藻酸钠溶液与活化后的酵母细胞混合过程中，要注意哪些事项？为什么？、用注射器将上述混合液在cacl2溶液中形成“凝胶珠”时，要注意哪些事项？为什么？如何检验凝胶珠的质量是否合格？利用固定化酵母细胞发酵产酒可以检测哪些方面的内容？直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化反应，各有哪些优缺点？完成下表内容填空类型优点不足直接使用酶固定化酶固定化细胞【高考、模拟试题回放】例1、（2010江苏高考）（多选）下图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图下列叙述正确的是（ ）a剐溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液b图1中x溶液为溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠c图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触d图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中例2、（2010苏北四市高三第二次凋考）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，但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用例3、（2009南通二模）人类利用微生物发酵制作果酒、果酷的历史源远流长。请回答以下发酵有关的问题：(1)喝剩的葡萄酒放置一段时间后变酸的原因是 。(2)某研究性学习小组用固定化的酵母细胞发酵无菌麦芽汁制酒，发酵条件符合操作要求，10天后检查发酵瓶发现麦芽汁几乎无酒味，请分析发酵失败可能的原因： ； 。(3)该小组同学用琼脂作载体，用包埋法固定a淀粉酶来探究固定化酶催化效果。实验结果如下：(注：假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通a淀粉酶量相同)1号试管2号试管固定化淀粉酶普通a淀粉酶淀粉溶液60保温5分钟，取出冷却至室温，滴加碘液现象变蓝不变蓝1号试管变蓝的原因是 。例4、（2009南通一模）固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂（使酶相互连接），海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果（注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量），分析回答：（1）从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图所示结果可以得出的结论是_ 。（2）乙图曲线表明浓度为_的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低原因是_ 。（3）固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丁图可知，固定化酯酶一般可重复使用_次，酶活力明显下降。（4）固定小麦酯酶不采用海藻酸钠直接包埋，同时用戊二醛作交联剂，这是因为_ 【反思总结】【巩固训练】1酶的固定化常用的方式不包括a吸附 b包埋 c连接 d将酶加工成固体2溶解海藻酸钠，最好采用 加热的方法a小火间断 b小火持续 c大火间断 d大火持续3高果糖浆生产需要的酶是a葡萄糖异构酶 b蔗糖酶 c麦芽糖酶 d果糖酶4研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的a温度 b酸碱度 c水分 d营养5将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是aco2的释放 b丙酮酸的氧化 c葡萄糖的利用 datp的形成6下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是a琼脂糖 b醋酸纤维素 c聚丙烯酰胺 d聚乙烯树脂7、用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产生酒精，下列措施错误的是 a向瓶内泵入氧气 b应将装置放于适宜的条件下进行c瓶内应富含葡萄糖等底物 d应将瓶口密封，效果更好8、下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是 a固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显 b固定化酶的应用中，要控制好ph、温度和溶解氧 c利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件 d利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物 9、下列有关叙述，不属于酶固定化的原因 a、酶对酸、碱、温度敏感，易失活 b、在溶液中直接使用酶，难以回收，成本高c、固定化酶使酶既可催化反应物，又易与产物分离d、使用物理、化学等方法，将酶固定在一定的空间内10、某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验材料及用具齐全。（1）酵母细胞的固定采用的方法是 。（2）该实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程为：a使干酵母与蒸馏水混合并搅拌，使酵母菌活化 b将无水cacl2溶解在自来水中，配成cacl2溶液 c用酒精灯大火连续加热配制海藻酸钠溶液 d向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀 e将与酵母混匀的海藻酸钠液注入蒸馏水中，观察凝胶珠