教学准备
1. 教学目标
（一）知识与技能
1、识记固定化技术的常用方法
2、理解固定化酵母细胞的制备过程
3、知道固定化酶的实例
（二）过程与方法
1、固定化细胞技术
2、制备固定化酵母细胞的过程
（三）情感、态度与价值观
通过固定化技术的发展过程，培养科学探究精神，同时领会研究的科学方法。
2. 教学重点/难点
1、课题重点：制备固定化酵母细胞
2、课题难点：制备固定化酵母细胞
3. 教学用具
教学课件
4. 标签
教学过程
（一）引入新课
在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，提高了生产成本，也可能影响产品质量。在本课题中，我们将动手制备固定化酵母细胞，体会固定化酶的作用。如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题？
（二）进行新课
1、基础知识
1.1固定化酶技术。即将酶固定在一定空间内的技术（如固定在不溶于水的载体上）。固定化酶是指限制或固定于特定空间位置的酶，具体来说，是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。
1.2固定化酶技术的优点：
（1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；
（2）固定在载体上的酶可以被反复利用。
2、固定化酶的应用实例――生产高果糖浆
（1）高果糖浆的生产原理
（2）葡萄糖异构酶固定：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反应柱中。
（3）高果糖浆的生产操作（识图4－5反应柱）：
从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反应柱可连续使用半年。
（4）高果糖浆是果糖含量为42%左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人的健康有利。
（5）生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶；其作用是将葡萄糖转化为果糖；这种酶稳定性好，可持续发挥作用。
3、固定化技术的方法（识图4－6固定方法）：
课题4 酵母细胞的固定化
1、酵母细胞的活化是指（ ）
A．让酵母细胞恢复运动状态
B．让酵母细胞在缺水状态下更容易休眠
C．让酵母细胞内酶活性增强
D．让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态
2、高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构它能将葡萄糖转化成果糖，而
不能转化成其他物质。这是根据酶的特性中的（ ）
A．特异性 B．专一性 C．高效性 D．多样性
3、下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是 ( )
A．琼脂糖 B．醋酸纤维素 C．聚丙烯酰胺 D．聚乙烯树
脂
4、关于固定化酶的叙述不正确的是 ( )
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
5、下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是( )
A．酶分子很小，易采用包埋法
B．酶分子很小，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶
C．细胞个大，难被吸附或结合
D．细胞易采用包埋法固定
6、制备固定化酵母细胞过程中，如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白
色，这说明（ ）
A．海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少
B．海藻酸钠的浓度偏高，固定的酵母细胞数目较多
Ｃ．海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较多
D．海藻酸钠的浓度偏高，固定的酵母细胞数目较少
7、下列关于固定化细胞的叙述，正确的是（ ）
A．催化效率高，低耗能、低污染
B．对环境的条件非常敏感，容易失活
C．既能与反应物充分接触，又能与产物分离
D．成本低、操作简单，但反应效率可能很低
8、下列有关固定化酵母细胞制备步骤正确的是（ ）（多选）
A．应使干酵母与自来水混合并搅拌，以利于酵母菌活化
B．配制海藻酸钠溶液时要用小火间断加热的方法
C．向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并
混合均匀
D．将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液中，会观察到
CaCl2溶液中有球形或椭球形的凝胶珠形成
9、研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆
1、什么是定化酶、固定化细胞：是一种在空间运动上受到完全约束或局部约束的酶、细胞。
1) 固定化酶的应用：近代工业化利用始于1969年固定化氨基酰化酶的应用。
利用固定化技术，解决了酶应用过程中的很多问题，为酶的应用开辟了新的前景：如可使所使用的酶能反复使用，使产物分离提取容易，并在生产工艺上可以实现连续化和自动化。
细胞产生的酶分胞内酶和胞外酶：利用胞内酶制作固定化酶时，先要把细胞破碎，才能将里面的酶提取出来，这就增加了工序和成本，且提取的酶往往不够稳定。因此人们设想直接固定那些含有所需胞内酶的细胞，并且就用这样的细胞来催化化学反应。
所以，20世纪70年代后得到迅速发展 。其新的功能和新的应用正在迅速不断地扩展，是一项研究领域宽广、应用前景极为引人瞩目的新研究领域和新技术。
2) 20世纪70年代，在固定化酶的基础上科学家们研制成固定化细胞，并且用于生产。70年代末，法国研究成功固定化细胞生产啤酒，80年代初我国居乃琥等用固定化细胞批量生产啤酒和酒精取得重要研究成果。
2、固定化细胞的类型：按其生理状态又可分为固定化死细胞和活细胞两大类。
1) 最初固定化的细胞是死细胞或静止态细胞：经固定化后，虽然整个细胞活力消失，但是，需要利用的“目的酶”仍保持催化活力；只利用其酶活性
2) 近年来发展到固定化活细胞。细胞经固定化后，细胞仍保存活性，能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢，所以称为固定化活细胞或固定化增殖细胞。
例如，琼脂包埋的酵母细胞数初时为106个/m3，在营养培养基里培养两天后，细胞数可达109～1010个/m3。
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课题5 酵母细胞的固定化
1. 游离酶、固定化酶和固定化细胞的比较
比较项目 游离酶 固定化酶 固定化细胞
与底物的接触面积 充分接触 部分接触
催化反应 催化某种酶促反应 催化一系列的酶促反应
催化效率 最高 较高
回收与重复利用 难 可以
固定方法 无 物理吸附法(吸附法)
化学结合法(交联法) 包埋法
固定理由 无 酶分子小，容易从包埋材料中漏出 细胞大，难以被吸附或结合
(1) 物理吸附法(吸附法)是将酶吸附在载体表面的一种固定方法。特点是工艺简便且条件温和，应用广泛。实质是利用酶与载体之间的范德华力实现吸附。
(2) 化学结合法(交联法)是利用酶与载体之间形成的共价键将酶进行固定的。
2. 酵母细胞的固定化
操作过程 理论依据 注意事项 成功标记
活化酵母细胞 新陈代谢旺盛的细胞自由水含量多 适宜的水温，容器要足够大 出现大量泡沫
配制CaCl2溶液 CaCl2溶于水 搅拌充分溶解
配制海藻
酸钠溶液 海藻酸钠难溶于水，固定需要适宜的浓度 小火或间断加热，边加热边搅拌;定容 没有焦糊，并完全溶化
混合 温度高会杀死活化的酵母菌;温度过低海藻酸钠溶液会凝固，不能与活化的酵母菌混合 冷却至室温，再加入活化的酵母菌，充分搅拌，防止出现气泡 没有气泡，液体状
固定化酵
母细胞 海藻酸钠形成的凝胶能够固定酵母细胞 恒定速率缓慢滴加到氯化钙溶液中，要在氯化钙溶液中固定30 min左右 凝胶珠的颜色较深，一般为乳白色或黄色，形状为圆形或椭圆形。凝胶珠一般沉在氯化钙溶液的底部
（1）活化:在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。
（2）用蒸馏水配制CaCl2溶液,而不用自来水。原因是防止自来水中各种离子影响实验结果。
（3）CaCl2溶液的作用：使胶体聚沉，凝胶珠形成稳定的结构。
（4）海藻酸钠的作用：包埋细胞。
（5）刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。
