选修一生物4.3酵母细胞的固定化学案（人教版）.doc

选修一生物4.3酵母细胞的固定化学案（人教版） 课题3 酵母细胞的固定化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。一、固定化酶的应用实例1高果糖浆的生产需要使用_，它能将葡萄糖转化成果糖。这种酶的_好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。2葡萄糖异构酶固定：将酶固定在一种颗粒状的_上，再将这些酶颗粒装到一个_内，柱子底端装上分布着许多小孔的_。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。3高果糖浆的生产操作：生产过程中，将_从反应柱的上端注入，使其流过反应柱，与_接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。二、固定化技术的方法1固定化酶和固定化细胞技术是利用_或_方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更适合采用_和_法固定化，而细胞多采用_法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的细胞难以被_或_，而个小的酶容易从_中漏出。2包埋法固定化细胞即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的_中。常用的载体有_、_、海藻酸钠、_和_等。三、实验操作1酵母细胞的活化在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于_状态的微生物重新恢复正常的生活状态。2配制物质的量浓度为0.05 mol L1的CaCl2溶液3配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液时要用酒精灯加热，边加热边_，加热时要用_，或者_，直至完全溶化。4海藻酸钠溶液与酵母细胞混合将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。5固定化酵母细胞以_的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的_溶液中，形成凝胶珠状，将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡_ min左右。6将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗23次，放入用于发酵的葡萄糖溶液中，再置于25 下发酵24 h后，会发现有气泡产生，同时有酒味散发。工业生产中，细胞的固定化是在_的条件下进行的。答案：一、1.葡萄糖异构酶 稳定性2载体 反应柱 筛板3葡萄糖溶液 葡萄糖异构酶二、1.物理 化学 化学结合 物理吸附 包埋 吸附 结合 包埋材料2多孔性载体 明胶 琼脂糖 醋酸纤维素 聚丙烯酰胺三、1.休眠3搅拌 小火 间断加热5恒定 CaCl2 306严格无菌 1直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的比较直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种类一种或几种一种一系列酶常用载体高岭土、皂土、硅胶、凝胶明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺制作方法化学结合法、物理吸附法包埋法是否需要营养物质否否是催化反应单一或多种单一一系列反应底物各种物质（大分子、小分子）各种物质（大分子、小分子）小分子物质优点催化效率高，低耗能、低污染等酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用成本低，操作更容易不足对强酸、强碱、高温和有机溶剂等环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的固定后的细胞与反应物不容易接近，尤其是大分子物质，可能导致反应效率下降等2具体操作过程中的注意事项（1）酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要1 h左右。此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。（2）加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，关系到实验的成败，一定按照教材的提示进行操作。海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。凝胶珠颜色过浅，呈白色，说明海藻酸钠溶液浓度低，包埋细胞少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭球形，则说明海藻酸钠溶液浓度偏高，制作失败。（3）刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法。一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。题型一 酶或细胞固定化的方法【例题1】 试分析下图中，哪一种与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似？（ ）解析：A、B 选项适合于酶的固定化，C选项既用于酶固定，也可用于细胞固定。制备固定化酵母细胞用的是包埋法，即将酵母菌包埋在海藻酸钠制成的凝胶珠中，所以与D选项相似。答案：D反思领悟：固定化酶和固定化细胞通常采用包埋法、化学结合法和物理吸附法。海藻酸钠作载体制备的是固定化酵母细胞。题型二 固定化酶或细胞的制备过程【例题2】 在制备固定化酵母细胞的实验中，CaCl2溶液的作用是（ ）。A用于调节溶液pHB用于进行离子交换C用于胶体聚沉D用于为酵母菌提供Ca2解析：海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质溶液的作用下，发生聚沉， 形成凝胶珠，其作用机理是由于盐离子的电荷与胶体微粒电荷相互吸引，形成更大的胶体颗粒，类似于人体红细胞与抗凝集素之间的凝集反应。答案：C题型三 酶和细胞固定化技术的应用【例题3】 （2010 江苏高考改编）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，下列叙述不正确的是（ ）。A刚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CaCl2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装置中解析：刚溶化的海藻酸钠应冷却后再与酵母菌混合，否则温度过高会导致酵母菌死亡。答案：A1固定化酶技术常采用（ ）。A包埋法B化学结合和物理吸附法C活化法D微囊化法2在使用包埋法固定细胞中，下列哪一项不是常用的载体？（ ）A明胶 B琼脂糖C海藻酸钠 D纤维素3下面是制备固定化酵母细胞的步骤，其中排列顺序正确的是（ ）。配制CaCl2溶液 配制海藻酸钠溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 酵母细胞的活化 固定化酵母细胞ABCD4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5（2011 江苏高考）下列有关酶的制备和应用的叙述，正确的是（ ）。A酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶B透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化C棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤D多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层答案：1B 酶的体积较小，容易从包埋材料中漏出来，所以一般采用化学结合和物理吸附法固定化。2D 常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。3D 制备固定化酵母细胞的基本步骤是：酵母细胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合固定化酵母细胞。4A A项中，固定化细胞技术最大的用途就是连续催化反应。B项中，不需控制溶解氧；C项中，不需各种营养条件；D项中，糖类的作用不只是作为反应底物。5A