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
实验一 酵母细胞的固定化
一、实验原理与目的
原理：固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或者细胞固定在一定空间的技术，包括包埋法,化学结合法（将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上）和物理吸附法固定化，细胞多采用包埋法固定化。
常用的包埋载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维和聚丙烯酰胺等。本实验选用海藻酸钠作为载体包埋酵母菌细胞。
目的:了解细胞固定化的原理；掌握酵母细胞固定化实验操作.
二、仪器与用具
仪器:50ml烧杯、200ml烧杯、玻璃棒、量筒、酒精灯、石棉网、针筒、三角瓶、水浴锅、恒温箱.
化学材料：活化酵母菌(酵母悬液)、蒸馏水、无水CaCl2、海藻酸钠、葡萄糖。
三、试剂配制
1、0.05mol/L的CaCl2溶液150ml；
2、海藻酸钠溶液：每0.7g海藻酸钠加入10ml水加热溶液成糊状；
3、10％葡萄糖溶液150ml。
四、实验方法与步骤
1、干酵母活化：1g干酵母+10ml蒸馏水→50ml烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。
2、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已经活化的酵母细胞,用玻璃棒充分搅拌混合均匀。
3、固定化酵母细胞：用20ml注射器吸取海藻酸钠与酵母细胞混合液，在恒定的高度（建议距液面12~15cm处，过低凝胶珠形状不规则，过高液体容易飞溅），缓慢将混合液滴加到CaCl2中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。
4、固定化酵母细胞发酵：用5ml移液器吸取蒸馏水冲洗固定好的凝胶珠2～3次，然后加入装有150ml10％葡萄糖溶液的三角瓶中，置于25℃发酵24h,观察结果。
实验开始时，凝胶球是沉在烧杯底部,24h后，凝胶球浮在溶液悬浮在上层,而且可以观察到凝胶球并不断产生气泡，说明固定化的酵母细胞正在利用溶液中的葡萄糖产生酒精和二氧化碳,结果凝胶球内包含的二氧化碳气泡使凝胶球悬浮于溶液上层.
部穿了一些小孔，移植的组培苗成活率达到
１００％。为了便于移栽后管理，学生们还利用大饮 料瓶和废旧输液管等精心制作了“自动浇水装
置”（见图１ｂ）。这些组培实验配套器材的制作，
不仅保证了实验的顺利进行，也为学校节约了经 费开支，同时学生们的创造能力得到了提高。
一一
ａ组堵酉定植槽 ｂ自动挠水装置 图１ （３）提高了学生的科学素养
植物组织培养实验要求很严格。首先，比较 典型的是植物组织培养过程中，要求必须在无菌 的条件下进行接种，对于所用的接种环境、外植
体、接种器材和培养基等都必须做好消毒灭菌处
理，否则实验的成功率不高。这就要求学生树立 严谨的科学态度。其次，不同植物材料要求培养
条件不一样，如要对培养基中激素的加入 种类和数量、温度控制和光照时问等条件进行不 同的探究。在实验过程中，使学生真正体验科学
探究过程，掌握科学的探究方法，提高科学探究能 力。
（４）提高了学生的综合实践技能
组培实验其实是许多学科知识的融合。例如
在培养基的配制中，既用到化学中溶液的配制知 识，又涉及理化中天平、量筒和温度计等工具的使 用。培养基的配置和激素量的添加都要经过精密
计算，同时要求学生进行观察、交流、探讨、分析、 写研究报告等等。这些工作与语文、数学知识分
不开。对于低年级的学生有许多知识是未知先
学，不断地在实践中学习、应用。所以在组培实验 过程中，提高了学生学科知识的综合运用能力和
实践技能。 旭阳学校组培实验取得了初步的成功。但今
后还要继续努力，扩大活动规模，充分利用山区资 源，采集如花草和药材之类的名贵物种，向更广的
方向去发展。争取在不远的将来，让学校的每一
位学生都能参与到活动中来，用亲手培育的花草 把校园装点得更加美丽，让科技之花开得更鲜、更
艳、更美。 （收稿日期：２０１１＿ｏ５．２０）
酵母细胞固定化实验的改进和拓展探究
口 陈 维
江苏省连云港市高级中学 ２２２０４２
摘要针对酵母细胞固定化实验中存在的问题，提出了有针对性的改进建议，并在此基础上开展了一系列的实验拓展探 究。 关键词 细胞固定化 实验改进拓展探究
酵母细胞的固定化
一、固定化酶与固定化细胞及应用实例
1、固定化酶
（1）含义：将酶固定在不溶于水的载体上。
（2）实例：利用固定化酶技术生产“高果糖浆”。
（3）优点：酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。
（4）缺点：一种酶只能催化一种化学反应，而在实际生产中，很多产物的形成是通过一系列的酶促反应才能得到。
（5）应用实例：生产高果糖浆
①原料：葡萄糖
②原理：葡萄糖
果糖
③生产过程及示意图：
a.反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本。
b.提高了果糖的产量和品质。
2、固定化细胞
（1）含义：将细胞固定在一定空间内的技术。
（2）优点：成本低、操作容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列的反应、容易回收
（3）缺点：固定后的细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降，由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制。
二、固定化酶或固定化细胞技术的常用方法
1、固定化酶或固定化细胞：指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、方法：
①物理吸附法 ：将酶（或细胞）吸附在载体表面上
②包埋法：将酶（或细胞）包埋在细微网格里
③化学结合法：将酶（或细胞）相互结合，或将其结合到载体上。
3、酶和细胞的固定方法和特点
固定化酶 固定化细胞
酶的种类 一种 一系列酶
制作方法 吸附法、化学结合法 包埋法
缺点 不利于催化一系列的酶促反应 反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降
优点 ①既能与反应物接触，又能与产物分离
②可以反复利用 成本低，操作容易
葡萄糖异构酶
三、固定化酵母细胞的制备与发酵
（一）制备固定化酵母细胞
1、酵母细胞的活化：
1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。
〖思考〗活化是指什么？
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。
