《酵母细胞的固定化》学案

酵母细胞的固定化学习目标：1说出固定化酶和固定化细胞的作用、原理和方法。 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。学习重点： 制备固定化酵母细胞。学习难点： 制备固定化酵母细胞。&学讲过程一、固定化酶的应用实例（P49）1、高果糖浆是指 。 2、能将葡萄糖转化为果糖的酶是 。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 ，而 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。二、固定化细胞技术（P50）1、固定化酶和固定化细胞是利用 或 方法将酶或细胞固定在一 定空间内的技术，包括 、 和 法。2、一般来说，酶更适合采用 和 法固定，而细胞多采用 法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被 或 ，而个小的酶容易从 中漏出。3、包埋法法固定化细胞即将微生物细胞 包埋在不溶于水的 中。 常用的载体有 、 、 、 和 等。【质疑拓展】思考1对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？思考2将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固 定（ ）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定（ ）。【合作探究】三、实验操作(一)制备固定化酵母细胞（P50） 制备固定化酵母细胞需要的材料是 、 和 1.酵母菌的活化 活化就是处于 状态的微生物重新恢复正常的生活状态。2.配制物质的量尝试为0.05mol/L的Cacl2溶液3.配制海藻酸钠溶液 加热溶化海藻酸钠时要注意： 4.海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合5.固定化酵母细胞 以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的 溶液中， 并浸泡 (时间)。(二)用固定化酵母细胞（凝胶珠）发酵 1.将固定好的酵母细胞用 冲洗2-3次。 2.发酵时的温度就为 ，时间 。【质疑拓展】思考3加热溶化海藻酸钠时微火加热并不断搅拌的目的是什么？思考4为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？思考5发酵过程中锥形瓶为什么要密封？思考6锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？思考7在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？四、结果分析与评价1. 观察凝胶珠的颜色和形状 如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵 母细胞数目较少； 如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失 败，需要再作尝试。2. 观察发酵的葡萄糖溶液 利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多 ，同时会 闻到 。&巩固练习1、使用固定化细胞的优点是 ( ) A. 能催化大分子物质的水解 B可催化一系列化学反应 C. 与反应物易接近 D有利于酶在细胞外发挥作用2、酶的固定方法不包括 ( ) A. 将酶吸附在固体表面上 B将酶相互连接起来 C将酶包埋在细微网格里 D.将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中的酶3、下列关于酶制剂的叙述错误的是 ( ) A酶制剂是包含酶的制品 B包内酶和包外酶均可用于制成酶制品 C酶制品的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化等 D固定化细胞不属于酶制剂4、如果反应物是大分子物质，采用那种方法催化受限制 ( ) A直接使用酶 B使用化学方法结合的酶 C使用固定化细胞 D使用物理吸附法固定的酶5.下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是 ( ) A 酶分子很小，易采用包埋法 B酶分子很小，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶 C细胞个大，难被吸附或结合 D细胞易采用包埋法固定6、关于固定化酶的叙述不正确的是 ( ) A 既能与反应物接触，又能与反应物分离 B固定在载体上的酶可被反复利用 C可催化一系列反应 D酶的活性和稳定性受到限制7、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是 ( ) A避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程 B固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用 C促化反应结束后，能被吸收和重复利用 D细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效的发挥作用8、关于酵母细胞活化的说法，不正确的是 ( ) A酵母细胞活化就是由无氧呼吸变成有氧呼吸 B活化就是让处于休眠状态的细胞恢复生活状态 C酵母细胞活化所需要的时间较短 D酵母细胞活化后体积增大9、下列关于酶的叙述中正确的是 ( ) A酶都提取于动植物细胞 B酶制剂能够重复利用 C果酒和果汁能够用酶制剂澄清 D酶固定后称为酶制剂10、对配制海藻酸钠溶液的叙述不准确的是 ( ) A加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环 B.海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量 C海藻酸钠的浓度过高，易形成凝胶珠 D海藻酸钠的浓度过低，形成凝胶珠内包埋细胞过少11、目前，日用化工厂大量生产的酶制剂，其中的酶大都来自 （ ） A化学合成 B.动物体内 C.植物体内 D.微生物体 12.下图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答： (1) 请请在横线上填出各标号名称. _ _ _(2)与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点 是 和 固定化细胞的优点是 (3)的作用是 (4)制作固定葡萄糖异构酶所用的方式有_ 或_。 (5)据图说出反应柱的作用原理 13.下图是制备固定化酵母细胞实验步骤图解，请据图回答： 酵母细胞活化配制CaCl2溶液配置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(1) 在_状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状 态的微生物恢复_状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化 。(2) 影响实验成败的关键步骤是 。(3) 如果海藻酸钠浓度过低，形成凝胶珠包埋酵母细胞数目 。(4) 观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明 如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形， 说明 。(5) 制备固定化酶不宜用包埋法，为什么？参考答案（1） 能否有一种方法使酶发挥它的优点，而没有这些缺点？ 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。 细胞中有多种酶，能否用固定化酶类似的技术来处理细胞？ 成本低，操作更容易（2） 果糖含量为42%的糖浆 葡萄糖异构酶 颗粒状的载体上 筛板 葡萄糖异构酶 （3） 物理 化学 包埋 化学结合法 物理吸附法 化学结合法、 物理吸附法 包埋法 难以化学结合 吸附 包埋料中 均匀 多孔性载体 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素 和聚丙烯酰胺等（4） 干酵母 CaCl2 海藻酸钠溶液 休眠 微火加热并不断搅拌，防止海藻酸南焦糊 CaCl2 30分钟 25 24h。思考1 吸附法 思考2 细胞 酶 思考3防止海藻酸南焦糊 思考4防止高温杀死酵母细胞 思考5 酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件 思考6酵母菌进行无氧呼吸产生的。 思考7 需要。 BDDCA CDACC D 12、 答案： （1）反应柱； 固定化酶； 分布着小孔的筛板 （2）既能与反应物接触，又能与反应物分离； 能被反复利用，成本更低，操作更容易 （3）酶颗粒无法通过筛板上的小孔，反应溶液可自由出入。 （4）将酶相互连接起来；将酶吸附在载体表面上 （5）反应物溶液从反应柱上端注入，使反应物溶液流过反应柱，与固定化酶 接触，得到产物，从反应柱下端流出。13、 答案： （1）缺水； 正常生活状态； 体积增大 （2）配制海藻酸钠溶液； (3)少 （4）固定化酵母细胞数目较少； 海藻酸钠浓度偏高，制作失败 （5）因为酶分子很小，容易从包埋材料中露出参考答案（5） 能否有一种方法使酶发挥它的优点，而没有这些缺点？ 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。 细胞中有多种酶，能否用固定化酶类似的技术来处理细胞？ 成本低，操作更容易（6） 果糖含量为42%的糖浆 葡萄糖异构酶 颗粒状的载体上 筛板 葡萄糖异构酶 （7） 物理 化学 包埋 化学结合法 物理吸附法 化学结合法、 物理吸附法 包埋法 难以化学结合 吸附 包埋料中 均匀 多孔性载体 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素 和聚丙烯酰胺等（8） 干酵母 CaCl2 海藻酸钠溶液 休眠 微火加热并不断搅拌，防止海藻酸南焦糊 CaCl2 30分钟 25 24h。思考1 吸附法 思考2 细胞 酶 思考3防止海藻酸南焦糊 思考4防止高温杀死酵母细胞 思考5 酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件 思考6酵母菌进行无氧呼吸产生的。 思考7 需要。 BDDCA CDACC D 14、 答案： （1）反应柱； 固定化酶； 分布着小孔的筛板 （2）既能与反应物接触，又能与反应物分离； 能被反复利用，成本更低，操作更容易 （3）酶颗粒无法通过筛