制備固定化酵母細(xì)胞 (學(xué)案)

1、制備固定化酵母細(xì)胞 （學(xué)案）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、比較直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的優(yōu)點和缺點。2、嘗試制備固定化酵母細(xì)胞，并了解利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。3、能運用該部分內(nèi)容解決一些實際問題。二、學(xué)習(xí)重點與難點 制備固定化酵母細(xì)胞三、知識回顧1、列表比較直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化細(xì)胞催化反應(yīng)，各有哪些優(yōu)點和缺點，并各舉一例。 2、固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)利用的方法有哪些？3、固定化細(xì)胞常用的方法是哪一種？為什么？4、催化大分子物質(zhì)反應(yīng)，應(yīng)該采用固定化酶的方法還是固定化細(xì)胞的方法？為什么？四、實驗操作步驟學(xué)生先自己看操作步驟，思考相關(guān)問題，有不會解決的互相討論完成。最好再讓學(xué)生回

2、顧一遍操作步驟。 1、酵母細(xì)胞的活化 稱取1g干酵母，放入50ml的小燒杯中，加入蒸餾水10ml，用玻璃棒攪拌，使酵母細(xì)胞混合均勻，成糊狀，放置1h左右，使其活化（問：什么是活化？活化后酵母細(xì)胞的體積會變 ）2、配制0.05mol/L的CaCl2溶液（問：為什么要配制CaCl2溶液？答： ） 稱取無水CaCl20.83g，放入200ml的燒杯中，加入150ml蒸餾水，使其充分溶解，待用。3、配制海藻酸鈉溶液 （該實驗成敗的關(guān)鍵步驟）稱取07g海藻酸鈉,放入50ml小燒杯中，加入10ml水，用酒精燈加熱，邊加熱邊攪拌,將海藻酸鈉調(diào)成糊狀,直至完全溶化,用蒸餾水定容至10ml。注意，加熱時要用小火

3、，或者間斷加熱，反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止。（問：為什么要小火或者間斷叫熱？ 海藻酸鈉濃度不能太高，也不能太低。原因是：太高 ，太低 ）4、海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合 將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已活化的酵母細(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使其混合均勻，再轉(zhuǎn)移至注射器中。（為什么要冷卻？ ）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CaCl2溶液中，觀察液滴在CaCl2溶液中形成凝膠珠的情形。將這些凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30分鐘。（為什么要浸泡30分鐘？ ）五、反饋練習(xí)1、2、3題是09年的江蘇高考題，在上課前先讓學(xué)生做這3道高考題，學(xué)生錯誤率很高。老師講解完

4、題目后進(jìn)一步強調(diào)實驗的重要性。1下列有關(guān)實驗及顯色結(jié)果的敘述，錯誤的有（多選）   A水浴加熱條件下，蔗糖與斐林試劑發(fā)生作用生成磚紅色沉淀  B沸水浴條件下，脫氧核苷酸與二苯胺發(fā)生作用呈現(xiàn)藍(lán)色   C常溫條件下，蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用呈現(xiàn)紫色  D常溫條件下，核糖核酸與甲基綠作用呈現(xiàn)綠色2下列關(guān)于DNA和蛋白質(zhì)提取與分離實驗的敘述，正確的有(多選)   A提取細(xì)胞中的DNA和蛋白質(zhì)都需用蒸餾水漲破細(xì)胞  B用不同濃度NaCl溶液反復(fù)溶解與析出DNA可去除蛋白質(zhì)C蛋白質(zhì)提取和分離過程中進(jìn)行透析可去除溶液中的DNA

5、D蛋白質(zhì)和DNA都可以用電泳的方法進(jìn)行分離純化   3下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是 （單選）  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有機磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(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4、為提高葡萄酒的品質(zhì)并降低生產(chǎn)成本，許多廠家使用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵。下面是制備固定化酵母細(xì)胞的實驗過程：A將干酵母與蒸餾水混合并攪拌，使酵母菌活化B將無水氯化鈣溶解在蒸餾水中，配成氯化鈣溶液C用酒精燈大火連續(xù)加熱海藻酸鈉溶液

6、D向溶化后冷卻至室溫的海藻酸鈉溶液中加入已活化的酵母細(xì)胞，充分?jǐn)嚢璨⒒旌暇鶆蜣D(zhuǎn)入注射器E將與酵母混勻的海藻酸鈉溶液注入蒸餾水中，觀察凝膠珠形成請你改正其中錯誤的操作：5、酵母菌與人們的日常生活密切相關(guān)，也是現(xiàn)代生物技術(shù)研究常用的模式生物，生物興趣小組對酵母細(xì)胞的固定化進(jìn)行了究。請你根據(jù)他們的研究內(nèi)容回答問題： 在制備固定化酵母細(xì)胞過程中，溶化好的海藻酸鈉溶液要冷卻至室溫，才能加入已活化的酵母菌，原因是 。 如果在CaCl2溶液中形成的凝膠珠顏色過淺，說明 。 本實驗所用的固定化技術(shù)是包埋法，而制備固定化酶則不宜用此方法，原因是 。 利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵，與直接接種酵母菌相比較有哪些優(yōu)

7、點？（說出兩點） 。六、對本實驗?zāi)氵€有的疑問、建議或反思 七、課后作業(yè)1、生產(chǎn)果膠酶是食品加工業(yè)中使用量最大的酶制劑之一，若通過固定化酵母菌細(xì)胞生產(chǎn)果膠酶，在配置海藻酸鈉溶液時，要注意 ，否則可能出現(xiàn)焦糊。2、上個世紀(jì)50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域，到了70年代又發(fā)明了固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)。在實際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點是 。固化細(xì)胞固定的是 酶。在制備固定化酵母細(xì)胞的實驗中，常用的包埋材料是 。3、某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用適宜濃度的海藻酸鈉溶液將活化的酵母細(xì)胞固定化后發(fā)酵無菌麥芽汁制酒，發(fā)酵條件符合操作要求。10天后檢查發(fā)酵液發(fā)現(xiàn)麥芽汁幾乎無酒味，發(fā)酵失敗最可能的原因是 。

8、甲 海藻酸鈉濃度/% 乙 使用次數(shù)酶活力酶活力4、某科研人員用海藻酸鈉作為包埋劑來固定堿性蛋白酶，以研究固定化酶的性質(zhì)，并對其最佳固定條件進(jìn)行了探究。下圖顯示的是部分研究結(jié)果（注：酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量），分析回答：（1）甲圖顯示當(dāng)海藻酸鈉濃度較低時，酶活力較低原因是 。（2）固定化酶的活力隨使用次數(shù)的增多而下降，由乙圖可知，固定化酯酶一般可重復(fù)使用 次，酶活力明顯下降。5、某一實驗小組的同學(xué)，欲通過制備固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行葡萄糖溶液發(fā)酵實驗，實驗材料及用具齊全。(1)該實驗小組的同學(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

9、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 攪拌并混合均勻； 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。請你改正其中錯誤的操作： 。(2)該實驗小組用如圖所示的裝置來進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵 圖中a為 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 。 為使該實驗中所用到的固定化酵母細(xì)胞可以反復(fù)運用，實驗 過程一定要在 條件下進(jìn)行。 加入反應(yīng)液后的操作是關(guān)閉活塞l和活塞2。 裝置的長導(dǎo)管起到什么作用? 。6、固定化酶是從20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)科研人員利用雙重固定法，即采用戊二醛作交聯(lián)劑（使酶相互連接），海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶，研究固定化酶的性質(zhì)，并對其最佳固定條件進(jìn)行了探究。下圖顯示的是部分研究結(jié)果（注：酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量），分析回答：（1）從對溫度變化適應(yīng)性和應(yīng)用范圍的角度分析，甲圖所示結(jié)果可以得出的結(jié)論是 。（2）乙圖曲線表明濃度為_的海藻酸鈉包埋效果最好，當(dāng)海藻酸鈉濃度較低時，酶活力較低原因是_。（3）固定小麥酯酶不采用海藻酸鈉直接包埋，同時用戊二醛作交聯(lián)劑，這是因為 。7、酵母菌與人們的日常生活密切相關(guān)，也是現(xiàn)代生物技術(shù)研究常用的模式生物，生物興趣小