1、4.3酵母細(xì)胞的固定化導(dǎo)學(xué)案 班級(jí)：高二（ ）班 姓名： 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.舉例說明固定化技術(shù)的種類及應(yīng)用。2.比較直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的異同點(diǎn)。3.初步學(xué)會(huì)制備固定化酵母細(xì)胞并用其進(jìn)行酒精發(fā)酵?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】一、固定化酶的應(yīng)用實(shí)例生產(chǎn)高果糖漿1.生產(chǎn)高果糖漿的原理:葡萄糖 果糖。2.傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的優(yōu)缺點(diǎn):(1)優(yōu)點(diǎn):_好,能持續(xù)發(fā)揮作用。(2)缺點(diǎn)。酶通常對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑等條件非常_,容易_。溶液中的酶很難回收,不能_,提高了生產(chǎn)成本。反應(yīng)后會(huì)混在_中,可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。3.使用固定化酶的生產(chǎn)原理:(1)制備固定化酶:將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀的_上。(2)制備固定化酶反

2、應(yīng)柱:將這些酶顆粒裝入_中,柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板。(3)酶與反應(yīng)液分離的原理:_無法通過篩板上的小孔,而_可以自由出入。4.生產(chǎn)操作:(1)將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的_注入。(2)使葡萄糖溶液流過反應(yīng)柱,與_接觸。(3)轉(zhuǎn)化成的果糖從反應(yīng)柱的_流出。二、固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)1.概念:利用_或_方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。2.常用方法:序號(hào)固定方法固定對(duì)象圖例_法固定化_法固定化_法固定化_3.優(yōu)點(diǎn):(1)固定化酶既能與_接觸,又能與_分離,可反復(fù)使用。(2)固定化細(xì)胞制備成本_,操作_。三、實(shí)驗(yàn)操作1.制備固定化酵母細(xì)胞:(1)固定方法:_。(2)常用載體:一些不溶于水的

3、_載體,如_、瓊脂糖、_、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。(3)實(shí)驗(yàn)操作:酵母細(xì)胞的_配制_溶液配制_溶液(影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟)海藻酸鈉溶液與_混合固定化酵母細(xì)胞2.用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵: 將固定好的酵母細(xì)胞(凝膠珠)用_沖洗23次將150 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的_溶液轉(zhuǎn)移到錐形瓶中加入固定好的酵母細(xì)胞(凝膠珠) 置于25下發(fā)酵24 h發(fā)現(xiàn)有_產(chǎn)生,同時(shí)有_散發(fā)【合作探究】主題1固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)1.固定化酶和固定化細(xì)胞的原理及優(yōu)點(diǎn)：(1)根據(jù)教材“高果糖漿的生產(chǎn)”分析固定化酶依據(jù)的原理與其優(yōu)點(diǎn)。原理：將酶固定在_。優(yōu)點(diǎn)：使酶既能與_。(2)探討固定化細(xì)胞采用的固定方法、固定原理和固定化細(xì)

4、胞的優(yōu)點(diǎn)。方法：_。原理：將微生物細(xì)胞包埋在_。優(yōu)點(diǎn)：與固定化酶技術(shù)相比較，該方法成本_,操作_。2.固定化酶和固定化細(xì)胞的特點(diǎn)：(1) 從操作角度來考慮，你認(rèn)為哪一種方法更容易？_哪一種方法對(duì)酶活性的影響更??？_固定化細(xì)胞固定的是一種酶還是一系列酶？_如果想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的一系列酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇哪種方法？_如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該采用哪種方法？_(2)直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的比較比較項(xiàng)目直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞酶的種類一種或幾種一種一系列酶制作方法化學(xué)結(jié)合法物理吸附法包埋法是否需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)_催化反應(yīng)單一或多種_反應(yīng)底物各種物質(zhì)(大分子、小分子)_優(yōu)點(diǎn)催化效率_

5、，低耗能、低污染等。酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時(shí)，固定在載體上的酶還可以被_。成本_，操作更_。缺點(diǎn)酶不能回收_,增加了生產(chǎn)成本酶混在產(chǎn)物中影響_一種酶只能催化_化學(xué)反應(yīng)。而在生產(chǎn)實(shí)踐中，很多產(chǎn)物的形成都通過一系列的酶促反應(yīng)才能得到的。固定后的細(xì)胞與反應(yīng)物不容易接近,尤其是大分子物質(zhì),可能導(dǎo)致反應(yīng)效率下降等【探究總結(jié)】固定化酶和固定化細(xì)胞的兩個(gè)區(qū)別(1)從固定方法上看。在實(shí)際應(yīng)用中，酶更適合用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化，原因是酶分子小，容易被多孔性物質(zhì)吸附，更適合與化學(xué)物質(zhì)結(jié)合，但容易從包埋材料中漏出。細(xì)胞體積大難以被吸附或結(jié)合，因而多采用包埋法固定。(2)從催化作用上看。固定化

6、細(xì)胞操作更容易，對(duì)酶活性的影響更小，可以催化一系列反應(yīng)，但是，由于大分子物質(zhì)難以自由通過細(xì)胞膜，因此固定化細(xì)胞的應(yīng)用也受到限制。所以，催化的反應(yīng)物為大分子物質(zhì)時(shí)，最好選用固定化酶技術(shù)。主題2固定化酵母細(xì)胞的制備及發(fā)酵1.實(shí)驗(yàn)過程分析：(1)用于固定酵母細(xì)胞的載體是海藻酸鈉。探討載體的濃度對(duì)固定效果的影響：載體(海藻酸鈉)濃度過_:不易形成凝膠珠；載體(海藻酸鈉)濃度過_:形成的凝膠珠內(nèi)包埋的細(xì)胞過少(2)配制海藻酸鈉時(shí)小火或間斷加熱并不斷攪拌的目的是：加熱的目的是促進(jìn)其_。用小火或間斷加熱并不斷攪拌的目的是防止_。(3)為什么要等海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細(xì)胞？提示：固定的酵母細(xì)胞必須保持

7、活性才能發(fā)揮作用，冷卻后加入酵母細(xì)胞的原因是防止_殺死酵母細(xì)胞。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：(1)合格的凝膠珠呈淡黃色，圓形或橢圓形，分析凝膠珠形態(tài)異常的表現(xiàn)和原因。表現(xiàn)：顏色過淺呈白色，原因是：海藻酸鈉溶液濃度過_，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少。表現(xiàn)：凝膠珠形狀不規(guī)則（不是圓形或橢圓形），可能原因有海藻酸鈉濃度過_(填“高”或“低”)或注射器中的混合液推進(jìn)速度過_(填“快”或“慢”)或注射器距離液面太_(填“遠(yuǎn)”或“近”)?！井?dāng)堂檢測(cè)】一、判斷題1.加酶洗衣粉中的酶是固定化酶,能反復(fù)利用。( )2.酶的固定化提高了酶的催化效率。( )3.固定化酶反應(yīng)柱底端分布著許多小孔的篩板屬于半透膜。( )4.固定化細(xì)胞

8、是可以催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng)。( )5.反應(yīng)物是大分子物質(zhì)時(shí)最好采用固定化細(xì)胞技術(shù)。( )二、單項(xiàng)選擇題1.(2017常州高二檢測(cè))下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述,正確的是()A.固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢(shì)明顯B.固定化酶的應(yīng)用中,要控制好pH、溫度和溶解氧C.利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥,需提供適宜的營(yíng)養(yǎng)條件D.固定化酶和固定化細(xì)胞的共同點(diǎn)之一是酶都是在細(xì)胞外起作用2.試分析下圖中,哪一種與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母細(xì)胞相似()3.(2017哈爾濱高二檢測(cè))下列關(guān)于酶和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用的敘述,錯(cuò)誤的是()A.從酶的固定方式看,物理吸附法比化學(xué)結(jié)合法對(duì)酶活性影響小B.作為消化酶使用時(shí),蛋白酶制劑以口服方式給藥C.尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過氧化氫酶,可以反復(fù)使用D.將海藻酸鈉凝膠珠用蒸餾水沖洗,目的是洗