高中生物选修一第三讲酵母细胞的固定化

第三讲酵母细胞的固定化

★要点落实：

1 .固定化酶

(1) 酶的应用：广泛应用于食品、化工、轻纺、医药等各个领域

(2) 应用普通酶的缺点

① 在 、 、 和有机溶剂等环境下容易失活

② 溶液中的酶很难回收， 不能被 ________ ，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，

影响 ________ 。

(3) 固定化酶的实例一高果糖浆的生产

① 反应机理：葡萄糖在 _____________________ 酶的催化下生成果糖。

② 反应柱：酶固定在一种颗粒状的载体上， 再将这些酶颗粒装到柱内，柱子底端装上

分布着许多小孔的筛板， ____________ 无法通过小孔， 而 ___________ 溶液可

自由出入。

③ 反应过程：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，从下端流出。

④ 反应柱的优点：能 ___________ 半年，大大降低成本，提高果糖的产量和质量。

2. 固定化细胞

(1) 固定化技术：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

(2) 固定化方法

① __________ 法：将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中(或细微网格里) 。

② __________ 法：将酶分子或相互结合，或将其结合到载体上。

③ __________ 法：将酶吸附到载体表面上

(3) 固定化酶和固定化细胞的适用方法

① 酶更适合采用 ___________ 和 ____________ 法固定化，因为酶分子较小，容易从包

埋材料中漏出；

② 细胞多采用 ______________ ，因为细胞体积大，难以被吸附或结合。

(4) 常用的包埋细胞的多孔载体：明胶、琼脂糖、 ________________________ 、醋酸纤维素

和聚丙烯酰胺等

(5) ___________________________________________________ 固定化细胞的优点：与固定化酶相比， __________________________________________________ , ___________________ 。

★要点突破：固定化技术

固定化技术的方法及适用对象等基础知识， 以及固定化酵母细胞的操作要点及要注意的

问题都是常考点，考生务必熟悉记牢。

【例1】酵母菌与人们的日常生活密切相关，也是现代生物技术研究常用的模式生物， 生物兴趣小组对此进行了下列研究。请你根据他们的研究内容回答酵母细胞的固定化问题：

（1） 在制备固定化酵母细胞过程中，溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温，才能加入已

活化的酵母菌，原因是 ________________________________________________ 。

（2） 如果在CaCb溶液中形成的凝胶珠颜色过浅，说明 _____________________________ 。

（3） 本实验所用的固定化技术是包埋法，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是

（4）利用固定化酵母细胞进行酒精发酵，与直接接种酵母菌相比较有哪些优点？（说出

两点） ________________________ 、 ________________________________。

答案：（1）防止高温杀死酵母菌；（2）固定化酵母细胞数目较少；

（3） 酶分子很小，容易从包埋材料中漏出；

（4） 能多次重复利用 降低生产成本

解析：（1）因为要将海藻酸钠与酵母细胞混合，酵母细胞是活细胞，需要适宜的温度，刚熔

化的海藻酸钠温度过高，会杀死酵母细胞；

（2） 海藻酸钠为白色粉末， 易溶于水，因此凝胶珠颜色的深浅主要与酵母菌的数量有

关，酵母菌数量多，则颜色深，数量少则颜色浅；

（3） 酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化， 因为酶分子较小，容易从包埋材 料中漏出。

★跟踪训练

1 .下列有关固定化酵母细胞制备步骤正确的是

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或间断加热的方法

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

★基础训练

A •固定化酶技术就是固定反应物将酶依附着载体围绕反应旋转的技术

B •固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应

C •固定化酶中的酶无法重复利用

D .固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术 5．下列固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是

A ．应使干酵母与水混合并搅拌，以利于酵母菌活化

B .配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热的方法

C •向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母菌细胞，充分搅拌并混合均匀

D .将与酵母菌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

6．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

7．下列叙述不正确的是：

A •从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶更容易

B •固定化细胞比固定化酶对酶活性的影响更小

C .固定化细胞固定的是一种酶

D .将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应选择固定化细胞技术一、单项选择

1．固定化细胞技术不包括

A. 包埋法 B .化学结合化

2．固定化酶的优点

A. 有利于增加酶的活性 B

C.有利于提高反应速度

3. 下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是

A. 聚乙烯树脂 B .醋酸纤维素 C.物理法 D .生物法

.有利于酶发挥作用

D .有利于产物的纯化

C ．聚丙烯酰胺 D． 琼脂糖

&下列制备固定化酵母细胞的正确步骤是:

二、非选择题

9•利用下列材料用具，验证固定化酵母细胞能发酵生产啤酒。

实验原理：麦芽汁可以渗入到由海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中。啤酒酵母可以利

用自身细胞内的一系列酶将可发酵性糖转化成乙醇。

材料用具：麦芽汁液体培养基、 新鲜斜面啤酒酵母、 海藻酸钠、葡萄糖一氯化钙混合液，

无菌水；高压蒸汽灭菌锅、恒温培养箱、小烧杯、注射器、 500ml三角瓶、

天平、玻璃棒、pH试纸、纱布等。

实验步骤：

⑴ ________________________________________________________________________________

⑵ _______________________________________________________________________

⑶ _______________________________________________________________________

★拓展训练

一、选择题

1.下列有关制备固定化酵母细胞的说法 ，不正确的是

A. 可根据凝胶珠的颜色和形状检测凝胶珠的质量

B. 酵母细胞更适合采用物理吸附法固定

C. 海藻酸钠溶化可采用间断加热或小火加热的方法

D. 要将酵母细胞活化处理

2 •研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如果将从大肠杆菌得到的磷酸三 酯酶固定到尼龙膜上做成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降 解比较，其作用不需要适宜的①配制CaCb溶液 ②制备海藻酸钠溶液 ③海藻酸钠溶液与酵母细胞混合

④ 酵细胞细胞活化 ⑤ 固定化酵细胞

A.①②③④⑤ B .④①③②⑤ C .④⑤②①③ D.④①②③⑤

A.温度 B . pH值 C .水分 D.营养

4.关于固定化酶技术说法，正确的是

A. 固定化酶技术就是固定反应物，将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术

B. 固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应

C. 固定化酶中的酶无法重复利用

D. 固定化酶是将酶固定在一定空间的技术

5. 下列说法不正确.的是

A.固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法

B. 固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法

C. 由于细胞个大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定

D. 反应物是大分子物质应采用固定化酶

6. 制备固定化酵母细胞的实验步骤是：酵母细胞的活化T配制 CaCl2溶液T配制海藻酸钠

溶液T海藻酸钠溶液与酵母细胞混合T固定化酵母细胞。关于制备固定化酵母细胞有关 叙述，不正确的是

A .影响实验成败的关键步骤是配制海藻酸钠溶液的浓度，过低会导致包埋的酵母细胞

少，过高则会导致失败

B .如果制作成功，则形成的凝胶珠应是圆形或椭圆形

C .熔化后的海藻酸钠要立即与活化的酵母细胞混合

D .固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是细胞个体大，不易从包埋材料中漏

出

7. 使用固定化酶较直接使用酶催化化学反应的优点是：

A .对环境条件非常敏感，容易失活。

B .一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都通过一系列的

酶促反应才能得到的。

C .固定在载体上的酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，酶还可以被反复利 用。

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o o o o O 3•试分析下图中，哪一种与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似

A B C D