4-3酵母细胞的固定化课件高二下学期生物人教版选修一

人教版高中生物选修一

1 专题4 课题3 酵母细胞的固定化

课下提能

一、选择题

1．与直接使用酶相比，固定化酶的优势是( )

A．催化效率高，低耗能、低污染

B．对环境条件非常敏感，容易失活

C．既能与反应物充分接触，又能与产物分离

D．不能重复利用

[解析]选C 与直接使用酶相比，固定化酶的优势是：既能与反应物接触，又能与产物分离，可被重复利用。

2．(2019·襄阳五中期中)如果反应物是大分子物质，则应采用的固定化技术和理由是( )

A．固定化酶技术；可应用化学结合法或物理吸附法对酶固定，利于大分子物质和酶的接触

B．固定化酶技术；可应用包埋法对酶固定，利于大分子物质和酶的接触

C．固定化细胞技术；一般应用化学结合法或物理吸附法对细胞固定，利于大分子物质和细胞的接触

D．固定化细胞技术；一般应用包埋法对细胞固定，利于大分子物质和细胞的接触

[解析]选A 如果反应物是大分子物质，则应采用的固定化技术是固定化酶技术，理由为：如果采用固定化细胞技术，则一般用包埋法对细胞固定，但大分子反应物难以进入包埋细胞的网格或颗粒，不利于反应的进行，故采用固定化酶技术，一般用化学结合法或物理吸附法对酶固定，和包埋法相比，化学结合法或物理吸附法有利于反应物与酶的接触。

3．下列关于固定化酶技术与固定化细胞技术之间的关系的叙述，正确的是人教版高中生物选修一

2 ( )

A．固定化酶技术是固定化细胞技术的基础

B．固定化细胞技术是固定化酶技术的基础

C．固定化酶技术与固定化细胞技术是同时发展起来的

D．固定化细胞技术先于固定化酶技术

[解析]选A 固定化细胞技术是在固定化酶技术的基础上发展起来的，解决了固定化酶不能催化一系列反应的问题，因此固定化酶技术先于固定化细胞技术。

4．下列叙述正确的是( )

A．固定化细胞成本比固定化酶的更高，但能连续生产

B．固定化细胞能产生一系列酶

C．固定化细胞产生的酶，其活性比固定化酶更容易受影响

人教版高中生物选修一

- 1 - 课题3 酵母细胞的固定化

课时过关·能力提升

基础巩固

1.下列关于使用固定化酶技术生产高果糖浆的叙述,正确的是( )

A.高果糖浆的生产需要使用果糖异构酶

B.在反应柱内的顶端装上分布着许多小孔的筛板,防止异物进入

C.葡萄糖溶液从反应柱的上端注入,果糖从反应柱下端流出

D.固定化酶技术过程复杂,成本较高

[解析]:生产高果糖浆时所用的酶应为葡萄糖异构酶,将这种酶固定在一种颗粒状的载体上,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筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔,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,与固定化葡萄糖异构酶接触,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。

[答案]:C

2.下列关于固定化酶的叙述,错误的是( )

A.既能与反应物接触,又能与反应物分离

B.固定在载体上的酶可被反复利用

C.可催化一系列反应

D.酶的活性和稳定性受到限制

[解析]:固定化酶只能催化一种或一类反应。

[答案]:C

3.在使用包埋法固定细胞时,下列哪一项不是常用的载体? ( )

A.明胶 B.琼脂糖

C.海藻酸钠 D.纤维素

[解析]:包埋法常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。

[答案]:D

4.下面是制备固定化酵母细胞的步骤,其中排列顺序正确的是( )

①配制CaCl2溶液 ②配制海藻酸钠溶液 ③海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 ④酵母细胞的活化 ⑤固定化酵母细胞

A.①②③④⑤ B.④①③②⑤

C.④⑤②①③ D.④①②③⑤

[解析]:制备固定化酵母细胞的基本步骤:酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。

[答案]:D

5.下列有关固定化技术的叙述,正确的是( )

A.固定化酶只有在细胞内才能发挥作用 人教版高中生物选修一

第16课时 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制作的原理和作用。

2.比较固定化酶和固定化细胞的异同。

3.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。

预学案：

一、固定化酶的应用实例

1.高果糖浆是指果糖含量为①左右的糖浆。

2.能将葡萄糖转化为果糖的酶是②。使用固定化酶技术,将这种酶固定在一种③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④。酶颗粒无法通过筛板的小孔,而⑤却可以自由出入。生产过程中,将葡萄糖溶液从反应柱的⑥注入,使葡萄糖溶液流过反应柱,与葡萄糖异构酶接触,转化成果糖,从反应柱的⑦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质量。

二、固定化细胞技术

1.固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术,包括⑧、化学结合法和物理吸附法。一般来说,酶更适合采用⑨和物理吸附法固定,而细胞多采用⑩固定化。这是因为细胞个大,而酶分子很小;体积大的细胞难以被化学结合或物理吸附,而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。

2.包埋法固定化细胞即将微生物细胞均匀包埋在不溶于水的多孔性载体中。常用的载体有明胶、琼脂糖、、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。

三、实验操作

1.制备固定化酵母细胞:制备固定化酵母细胞需要的材料是、CaCl2和。

(1)酵母菌的活化:活化就是处于状态的微生物重新恢复正常的生活状态。

(2)配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液。

(3)配制海藻酸钠溶液:加热溶化海藻酸钠时要注意用微火加热并不断搅拌,防止。

(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)发酵时的温度为,时间24 h。

1 酵母细胞的固定化

【重难点突破】

一、如何理解固定化酶的作用和原理？

1．酶的催化活性依赖于酶的空间结构及活性中心。所以在固定化要选择适当条件，力图不使其活性中心的基团受到影响。

2．酶固定化的方法很多，目前采用的固定化技术大致可分为三类：载体结合法(包括共价键结合法、离子结合法、物理吸附法)、交联法和包埋法。上述几种方法也可并用，称为混合法。

(1)载体结合法：利用共价键、离子键和物理吸附法把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体的固定化处。

(2)交联法：交联法是利用双功能试剂的作用，在酶分子之间发生交联，凝集成网状结构而制成的固定化酶。酶蛋白中的游离基团(如氨基、巯基等)可参与交联反应。

(3)包埋法：包埋法是将酶包埋在聚合物凝胶的微细网络中或被半透性的聚合物膜所包围，使酶分子不能从凝胶的网络中或膜中漏出，而小分子的底物和产物则可以自由通过凝胶网格和半透膜。

3．固定化酶应用实例

将葡萄糖异化酶固定在果颗状载体上→放入底部有许多小孔的反应柱(酶颗粒不能通过，反应液能通过)→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→果糖从反应柱下端流出。

4.对固定化酶的理解：可以使反应过程管道化、自动化，产物易从反应液中回收；酶的稳定性有所改进；酶的使用效率提高。

【典题演示1】

1. (2010苏南四市一模)固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，以研究固定化酶的相关性质和最佳固定条件。酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量。下图甲、乙、丙为部分研究结果。下列有关叙述中，错误的是

2

A．由甲图可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强

B．由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好

C．由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后若继续使用则酶活力明显下降

D．固定化酶的酶活力较高，主要原因是增加了酶与底物的接触面积