高中生物专题4酶的研究与应用4.3酵母细胞的固定化导学案新人教版选修1

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1、4.3酵母细胞的固定化一、学习冃标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。二、学习重点和难点1.学习重点：制备固定化酵母细胞。2.学习难点：制备固定化酵母细胞。三、学习过程基础知识1•背景酶：优点：催化效率高，低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。实际问题：对环境条件敏感，易失活；溶液中的酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品质量。设想：O固定化酶：优点0实际问题：一种酶只

2、能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都、r是通过一系列的酶促反应才能得到的。设想：O固定化细胞：优点一、2.固定化酶的应用实例高果糖浆是指0能将葡萄糖转化为果糖的酶是o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o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

3、质量。3.固定化细胞技术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。一般來说，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，而个小的酚容易从中漏出。包埋法法固定化细胞即将微牛物细胞包埋在不溶于水的中。常用的载体有、、、和等。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：将谷氨酸棒状杆菌先产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定；若将蛋口质变成氨基酸，应当固定。2.实验操作(1)制备固定化酵母细胞制备固定化酵

4、母细胞需要的材料是、和O1.酵母菌的活化活化就是处于状态的微生物重新恢复止常的生活状态。2.配制物质的屋尝试为0.05mol/L的CaCL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)。(2)用固定化酵母细胞发酵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o思考3：加热溶化海藻酸钠吋微火加热并不断搅拌的冃的是什么？思考4：为什么要海藻酸钠溶液冷却后才

5、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：锥形瓶小的气泡和酒精是怎样形成的？思考7：在利用固定化齣或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗?2.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、呈门色，说明海藻酸钠的浓度偏低,固定的酵母细胞数冃较少；如果形成的凝胶珠不是関形或椭関形，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牛酒粘:，可以看到产牛了很多，同吋会闻到O在具体的操作过程中，还应该注意下列问

6、题。（一）酵母细胞的活化。在缺水的状态卞，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微牛物重新恢复正常的住活状态。酵母细胞所需要的活化时间较短，--般需要0.5〜1h。此外，酵母细胞活化吋体积会变大，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IH容器外。（二）加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，涉及到实验的成败。海藻酸饰的浓度涉及到固定化细胞的质量。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。（三）冈I〕形成的凝

7、胶珠应在CaCL溶液中浸泡-•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。一是用锻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，没冇液体流出，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。（四）总接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下表所示。直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种类…种或儿种一种一系列酚常用载体高岭土、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

8、法、1舌1定化、物理吸附法固定化包埋法固定化是否需要营养物质否否是催化反应单…或多种单一—•系列反应底物各种物质（人分子、小分了）各种物质（大分了、小分了）小分了物质缺点①对环境条件非常敏感，易失活②难回收，成本高，影响产品质量不利于催化一系列酶促反应反应物不易与輛接近，尤其是大分子物质，反应效率下降练习1.高果糖浆生产需要的酶是A.葡萄糖界构酶B.蔗糖酶C.麦芽糖酶D.果糖酶2.下列关于固定化酶屮用到的反应柱的理解屮。正确的是A.反应物和酶均可自由通过反应柱B.反应