2020高中生物专题4酶的研究与应用课题3酵母细胞的固定化教案新人教版选修1.docx

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1、课题3　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和原理。2.尝试制备固定化酵母细胞。3.利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。知识点一　固定化酶与固定化细胞技术知识梳理1.固定化酶的应用实例：高果糖浆的生产(1)反应机理：葡萄糖果糖。(2)固定化酶的反应柱示意图(3)生产过程将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上↓放入底部装有分布着许多小孔的筛板的反应柱内(酶颗粒不能通过筛板上的小孔，反应液能通过)↓将葡萄糖溶液从反应柱上端注入↓流经反应柱，与葡萄糖异构酶接触转化成果糖↓从反应柱下端流出(4)固定化酶技术的特点：使生产成本大大降低，同时提高了果糖的产量和质量。2

2、．固定化酶和固定化细胞技术(1)固定化酶技术①概念：固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术。②固定方法：多采用化学结合法或物理吸附法。a．化学结合法是指将酶分子相互结合，或将其结合到纤维素、琼脂糖、离子交换树脂等载体上的固定方式。b．物理吸附法是指将酶吸附在固体吸附剂表面的方法，吸附剂多为活性炭、多孔玻璃等。③优点：与一般酶制剂相比，固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时还可以被反复利用。(2)固定化细胞技术①概念：固定化细胞是利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术。②固定方法：多采用包埋法。包埋法固定化细胞是指将微生物细胞均匀地包埋在不溶于

3、水的多孔性载体中。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。③优点：与固定化酶技术相比，固定化细胞技术制备的成本更低，操作更容易。　1.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。2．为什么酶更适合采用化学结合法和物理吸附法，而细胞多采用包埋法固定化？提示：因为细胞体积大，而酶分子很小；体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容

4、易从包埋材料中漏出。3．固定化酶与固定化细胞的反应液有什么不同？提示：①在固定化酶应用过程中，反应溶液中只需要加入酶的底物。②固定化细胞在应用过程中，要保持细胞的正常生命活动，反应溶液中除需要加入反应的底物外，还应加入满足细胞生命活动所需要的营养物质等。典题分析题型一　固定化酶与固定化细胞的比较[例1]　酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经广泛地应用于各个领域，下列有关叙述错误的是(　　)A．常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶B．制备固定化酶和固定化细胞的方法主要有包埋法、化学结合法和物理吸附法等C．常用包埋法将脂肪酶和淀粉酶固定D．固定化细胞可以催化一系列酶促反应

5、解题分析　常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，A正确；制备固定化酶和固定化细胞的方法主要有包埋法、化学结合法和物理吸附法等，一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，细胞多采用包埋法固定，B正确，C错误；固定化细胞固定的是一系列酶，因此可以催化一系列酶促反应，D正确。答案　C[例2]　下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是(　　)A．固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用B．溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素C．固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物D．凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合解题分析　固定化酶制作的目的是能够顺利从发酵产

6、物中把酶分离出来，并能够使酶反复使用，A正确；溶解氧交换受阻会影响细胞呼吸，是固定化细胞应用的重要限制因素，B错误；固定化细胞用于生产、获得细胞的代谢产物，C正确；将细胞包埋在多孔载体内部而制成固定化细胞，细胞并不与凝胶通过共价键结合，D正确。答案　B技法提升直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较知识点二　制备固定化酵母细胞的实验操作知识梳理1.实验操作流程2．操作提示(1)海藻酸钠的浓度海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键，因为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量少，也会影响实验效果。(2)海藻酸钠溶液配制与使用①海

7、藻酸钠溶化时要小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊；②将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与已活化的酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞；③固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。(3)CaCl2的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。(4)凝胶珠的检测方法①挤压法：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，就表明凝胶珠制作成功。②摔打法：在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也表明制备的凝胶珠