復(fù)件專題4課題3酵母細(xì)胞的固定化

1、如東縣真學(xué)課堂高二選修班生物導(dǎo)學(xué)案 編制：郭志祥 審核：徐新林專題4課題3 酵母細(xì)胞的固定化【學(xué)習(xí)要求】1說出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用原理，了解利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的實(shí)例。2說出固定化酶在生產(chǎn)實(shí)踐中的優(yōu)點(diǎn)，了解固定化酶和固定化細(xì)胞的方法及二者的聯(lián)系和區(qū)別。3嘗試制備固定化酵母細(xì)胞，并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。【學(xué)習(xí)重、難點(diǎn)】7重點(diǎn)：1簡述固定化酶、固定化細(xì)胞的應(yīng)用、原理2說出制備固定化酶、固定化細(xì)胞的方法難點(diǎn)：嘗試制備固定化酵母細(xì)胞學(xué)習(xí)活動(dòng)一 簡述固定化酶和固定化細(xì)胞的應(yīng)用、原理【自主學(xué)習(xí)】1固定化酶的應(yīng)用實(shí)例（1）高果糖漿是指 含量為42%左右的糖漿。（2）能將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果

2、糖的酶是 。（3）固定化酶的反應(yīng)柱上孔應(yīng)滿足酶顆粒 通過，反應(yīng)溶液 通過。  2固定化細(xì)胞技術(shù) 固定化酶和固定化細(xì)胞是利用 或 方法，將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括 、 和 法。一般來說，酶更適合采用 和 法固定，原因是： 而細(xì)胞多采用 法固定化。原因是： 或 。包埋法固定化細(xì)胞即將微生物細(xì)胞 包埋在不溶于水的 中。常用的載體有 、 、 、 和 等。3直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞催化的優(yōu)缺點(diǎn)比較 類型優(yōu)點(diǎn)不足直接使用酶催化效率 ，低耗能、 污染等。對(duì)環(huán)境條件非常敏感，容易 ；溶液中的酶很難 ，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應(yīng)后酶會(huì)混在產(chǎn)物

3、中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。固定化酶酶既能與反應(yīng)物 ，又能與產(chǎn)物分離，同時(shí)，固定在載體上的酶還可以被反復(fù) 。一種酶只能催化一種化學(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。固定化細(xì)胞成本低，操作更容易。固定后的酶或細(xì)胞與反應(yīng)物不容易 ，可能導(dǎo)致反應(yīng)效果下降等?！竞献魈骄俊咳绻雽⑽⑸锏陌l(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(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)該選擇哪種方法？【正誤判斷】(1) 葡萄糖異構(gòu)酶固定前后專一性不同(2) 反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)固定化酶的活性沒有影響(3) 可用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞(4) 固定化細(xì)胞可以催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng)(5) 從酶的固定方式看，

4、吸附法比化學(xué)結(jié)合法對(duì)酶活性影響小(6) 作為消化酶使用時(shí)，蛋白酶制劑以口服方式給藥(7) 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)使用學(xué)習(xí)活動(dòng)二 固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)操作【自主學(xué)習(xí)】1制備固定化酵母細(xì)胞酵母細(xì)胞的活化配制0.05 mol/L的CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與 混合固定化酵母細(xì)胞。1、酵母活化（活化前選用足夠大的容器，因?yàn)榛罨瘯r(shí)酵母菌體積會(huì)變大）活化就是處于 狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。2、配制鈣液配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液CaCl2溶液的作用：_3、配制海藻酸鈉溶液影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟加熱溶化海藻酸鈉時(shí)要注意： 過高：

5、海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細(xì)胞的質(zhì)量 過低4、海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合海藻酸鈉溶液溶化后 與酵母菌細(xì)胞混合5、固定化酵母細(xì)胞以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的 溶液中，并浸泡 (時(shí)間)。浸泡的作用：CaCl2溶液濃度過大：(二)用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵1、將固定好的酵母細(xì)胞用 沖洗2-3次。蒸餾水沖洗的目的：_2、發(fā)酵時(shí)的溫度就為 ，時(shí)間 小時(shí) 。五、結(jié)果分析與評(píng)價(jià)（一）觀察凝膠珠的顏色和形狀如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明 ；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明 ，制作失敗，需要再作嘗試?！竞献魈骄俊?小火加熱海藻酸鈉時(shí)要不斷攪拌，其中的目的是什么？2為什么要海藻酸鈉溶

6、液冷卻后才能加入酵母細(xì)胞？3在利用固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？【正誤判斷】(1) 凝膠珠要先在CaCl2溶液中浸泡一段時(shí)間，然后用蒸餾水沖洗幾次。(2) 將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗，目的是洗去CaCl2和雜菌【鞏固訓(xùn)練】1.高果糖漿的生產(chǎn)需要使用葡萄糖異構(gòu)它能將葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖，而不能轉(zhuǎn)化成其他物質(zhì)。這是根據(jù)酶的特性中的A特異性 B專一性 C高效性 D多樣性2.下列關(guān)于固定化酶和一般酶制劑在應(yīng)用效果上的說法，錯(cuò)誤的是A.固定化酶生物活性強(qiáng)，可以長久使用 B.一般酶制劑應(yīng)用后和產(chǎn)物混合在一起，產(chǎn)品的純度不高C.一般酶制劑只能一次性利用 D.固定化酶可降低生產(chǎn)成本，提高

7、質(zhì)量和產(chǎn)量3.下列不是用于包埋法固定化細(xì)胞的載體是A瓊脂糖 B醋酸纖維素 C聚丙烯酰胺 D聚乙烯樹脂4.固定化細(xì)胞對(duì)酶的活性影響最小，根本原因是A.避免了細(xì)胞破碎、酶的提取純化過程 B.固定化細(xì)胞在多種酶促反應(yīng)中連續(xù)發(fā)揮作用C.催化反應(yīng)結(jié)束后，酶能被吸收和重復(fù)利用D.細(xì)胞結(jié)構(gòu)保證了各種酶在細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)中有效的發(fā)揮作用5.制備固定化酵母細(xì)胞過程中，如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，這說明 A.海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少B.海藻酸鈉的濃度偏高，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較多 .海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較多D.海藻酸鈉的濃度偏高，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少6.下列關(guān)于固定化細(xì)胞的

8、敘述，正確的是A.催化效率高，低耗能、低污染 B.對(duì)環(huán)境的條件非常敏感，容易失活C.既能與反應(yīng)物充分接觸，又能與產(chǎn)物分離 D.成本低、操作簡單，但反應(yīng)效率可能很低7(2014·蘇、錫、常、鎮(zhèn)調(diào)研)下列有關(guān)固定化酶的敘述中，正確的是A只在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用B既能與反應(yīng)底物接觸，又容易與產(chǎn)物分離C對(duì)環(huán)境的條件非常敏感，容易失活D其固定化方式就是將酶吸附在固體表面上8.研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的，如將大腸桿菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龍膜上制成制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥，于微生物降解相比，其作用不需要適宜的 A.溫度 B.酸堿度 C.水分 D.營養(yǎng)9.對(duì)配制海藻

9、酸鈉溶液的敘述，不正確的是A.加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)B.海藻酸鈉的濃度涉及固定化細(xì)胞的質(zhì)量C.海藻酸鈉的濃度過高，易形成凝膠珠 D.海藻酸鈉的濃度過低，形成凝膠珠內(nèi)包埋細(xì)胞過少10.（多選題）下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，不正確的是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的有機(jī)磷農(nóng)藥，需要提供適宜的營養(yǎng)條件D.利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物11(2013·江蘇高考)下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是 A可用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞B反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)固定化

10、酶的活性沒有影響C葡萄糖異構(gòu)酶固定前后專一性不同D固定化細(xì)胞可以催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng)12右圖是應(yīng)用固定化酵母進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵的裝置，下列說法中不正確的是(B)A為使固定化酵母可以反復(fù)使用，實(shí)驗(yàn)過程一定要在無菌條件下進(jìn)行B加入反應(yīng)液后應(yīng)保持活塞1始終打開，活塞2則必須關(guān)閉C裝置的長導(dǎo)管主要是為了釋放CO2并防止雜菌進(jìn)入反應(yīng)柱D加入反應(yīng)液的濃度不能過高以免酵母細(xì)胞因失水過多而死亡13(2013·江蘇百校聯(lián)考)下面關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)的敘述，正確的是A固定化酶一般只能使用一次，不能重復(fù)使用B海藻酸鈉凝膠包埋法是固定化酶時(shí)常用的方法C固定化細(xì)胞用于生產(chǎn)胞外酶和分泌到胞外的產(chǎn)物D

11、固定化后的細(xì)胞已經(jīng)完全失去了原有的生物活性14下列有關(guān)固定化酵母技術(shù)的敘述，正確的是A實(shí)驗(yàn)中需要先利用蒸餾水消耗酵母細(xì)胞中的有機(jī)物B固定化酵母細(xì)胞的常用方法是吸附法，這種方法對(duì)酵母細(xì)胞活性影響最小C實(shí)驗(yàn)中使用CaCl2溶液處理的目的是使酵母細(xì)胞處于感受態(tài)，提高發(fā)酵效率D若最終凝膠珠的顏色泛白，可能是由于海藻酸鈉的濃度偏低15.在酵母細(xì)胞固定化的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)操作與目的不相符的是A干酵母加入蒸餾水?dāng)嚢杈鶆?，放?小時(shí)左右，使酵母細(xì)胞活化B采用小火或間斷加熱的方法，防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊C將活化的酵母細(xì)胞加入海藻酸鈉溶液，輕輕攪拌，以免產(chǎn)生氣泡D用注射器滴加溶液時(shí)要接近氯化鈣溶液的液面，防止凝膠珠出現(xiàn)

12、“尾巴”16.下列關(guān)于固定化酵母細(xì)胞的制備步驟中，不恰當(dāng)?shù)氖茿.應(yīng)使干酵母與水混合并攪拌，以利于酵母菌活化B.配制海藻酸鈉溶液時(shí)要用小火或間斷加熱的方法C.向剛?cè)诨玫暮Ｔ逅徕c溶液中加入已活化的酵母菌細(xì)胞，充分?jǐn)嚢璨⒒旌暇鶆駾.將與酵母菌混勻的海藻酸鈉溶液注入氯化鈣溶液中，會(huì)觀察到氯化鈣溶液中有球形或橢球形的凝膠珠形成17.如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，采用下列哪種方法催化會(huì)受限制A.直接使用酶 B.使用化學(xué)方法結(jié)合的酶C.反應(yīng)物能通過，酶不能通過 D.使用物理吸附法固定的酶18.在制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中，氯化鈣溶液的作用是A.調(diào)節(jié)溶液PH B.進(jìn)行離子交換C.使膠體聚沉 D.為酵母菌提供鈣離子

13、19.下圖為某同學(xué)利用海藻酸鈉固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，出現(xiàn)此結(jié)果的可能原因有（多選）A海藻酸鈉濃度太高 B酵母菌已經(jīng)死亡C注射器中的溶液推進(jìn)速度過快 D注射器距離氯化鈣溶液液面太近20（多選題）下圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)操作，圖2是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖，下列敘述正確的是A.剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)迅速與活化的酵母菌混合，制備混合液B.圖1中X溶液為CaCl2溶液，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠C.圖2發(fā)酵過程中攪拌的目的是為了使培養(yǎng)液中含有充足氧氣D.圖2中葡萄糖溶液濃度越高，酒精產(chǎn)量就越高21.某一實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)，欲通過制備固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行葡萄糖溶液發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料及

14、用具齊全。（1）該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)制備固定化酵母細(xì)胞的過程為： 使干酵母與蒸餾水混合并攪拌，使酵母菌活化；將無水CaCl2溶解在蒸餾水中，配成CaCl2溶液；用酒精燈大火連續(xù)加熱配制海藻酸鈉溶液；向剛?cè)芑玫暮Ｔ逅徕c溶液中加入已活化的酵母細(xì)胞，充分?jǐn)嚢璨⒒旌暇鶆?；將與酵母混勻的海藻酸鈉液滴加到CaCl2溶液中，觀察凝膠珠形成。請(qǐng)你改正其中錯(cuò)誤的操作 。（2）該實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置來進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵，圖中a為固定化的酵母細(xì)胞，b是反應(yīng)柱。從上端漏斗中加入反應(yīng)液的濃度不能過高的原因是 。為使該實(shí)驗(yàn)中所用到的固定化酵母細(xì)胞可以反復(fù)運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)過程一定要在 條件下進(jìn)行。要想得到更多的酒精，再加入反應(yīng)液后

15、，應(yīng)該如何操作？ 。裝置的長導(dǎo)管起到什么作用？ 。22下圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)操作，圖2是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖。請(qǐng)回答下列問題：(1)圖1中X溶液為_，其作用是使_。(2)圖1中制備的凝膠珠用_洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中。圖2發(fā)酵過程中攪拌的目的是使_。(3)在用海藻酸鈉包埋酵母菌形成凝膠珠的過程中，加熱溶解海藻酸鈉時(shí)需注意用_加熱，然后將溶化好的海藻酸鈉溶液_后，加入酵母菌充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉?4)研究發(fā)現(xiàn)，固定化強(qiáng)度強(qiáng)的酵母顆粒發(fā)酵效果好，且穩(wěn)定性高、使用壽命長。某機(jī)構(gòu)利用上述裝置，將2%、2.5%、3%的海藻酸鈉分別利用2%、3%、4%的X溶液進(jìn)行凝膠化處理，所得

16、到的固定化酵母顆粒的強(qiáng)度及在28 下發(fā)酵48 h后的酒精產(chǎn)量見下表：海藻酸鈉(%)22.5322.5322.53X溶液(%)222333444固定化強(qiáng)度(g/30個(gè))930950990103011001140117011701160酒精量(%)6.76.56.56.76.46.26.76.46.3依照表格分析，隨著X溶液濃度的增加，_增加；用于酒精發(fā)酵效果最好的海藻酸鈉與X溶液濃度分別是_、_。23.下面是制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)回答：酵母細(xì)胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合固定化酵母細(xì)胞   （1）在_狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)。活