高中生物选修1课件固定化细胞技术(定)
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高中生物选修1课件6：4.3 酵母细胞的固定化
果葡糖浆
④生产优点
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。
实验操作 （一）方法 1、包埋法固定化细胞 2、海藻酸钠作载体包埋酵母细胞 （二）制备固定化酵母细胞
1、酵母细胞的活化 ① 过程 称取1g干酵母，放入50ml的小烧杯中，加入蒸馏水 10ml。用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊 状，放置1h左右，使其活化 ②注意事项 A、选用的干酵母要具有较强的活性，而且物种单一
（四）直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点
类型 优点
不足
直接使 催化效率高，低耗能、 对环境条件非常敏感，容易失活；
用酶 低污染等
溶液中的酶很难回收，不能被再次
利用，提高了生产成本；反应后酶
会混在产物中，可能影响产品质量
固定 化酶
酶既能与反应物接触， 一种酶只能催化一种化学反应，而 又能与产物分离，同时，在生产实践中，很多产物的形成都 固定在载体上的酶还可 通过一系列的酶促反应才能得到的 以被反复利用
等物理作用，将酶固定于水不溶载 酶 附法
体上。从而制成固定化酶
（六）酶和细胞固定方法的选择 1、方法 ①酶适合采用化学结合和物理吸附法固定 ②细胞适合采用包埋法固定
2、原因
①细胞个大，酶分子很小 ②个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的酶容易 从包埋的材料中漏出
（七）固定化酶的应用实例 1、高果糖浆 ①生产原料 葡萄糖，葡萄糖是由淀粉转化而来
固定化 成本低、操作容易、对 固定后的酶或细胞与反应物不容易
细胞 酶活性的影响更小、可 接近，可能导致反应效果下降由于
以催化一系列的反应、 大分子物质难以自由通过细胞膜，
容易回收
因此固定化细胞的应用也受到限制
人教版高中生物选修一4.3 酵母细胞的固定化教学课件
【分析与评价】 观察发酵的葡萄糖溶液；利用固定的酵母细胞发酵产 生酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。
【课堂小结】 一、固定酶的应用实例 1．能将葡萄糖转化为果糖的酶是葡萄糖异构酶，该
酶稳定性好。 2．反应柱上的孔应满足酶颗粒无法通过，反应溶液可
以自由通过。 二、固定化细胞技术 1．概念：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一
较小，根本原因是( D )
A．避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程
栏
B．固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用 目
C．催化反应结束后，能被吸收和重复利用
链 接
D．细胞结构保证了各种酶在细胞内的化学反应中有
效地发挥作用
【方法点拨】 固定化细胞维持了细胞结构的完整性，为酶充分地 发挥作用提供了稳定的内环境。
【解析】 固定化酶实现了酶和底物的分离，酶可重复利用 ，A正确；酶的催化作用不需要氧气，故固定化酶 的应用不需要氧气，与溶解氧交换受阻没有关系 ，B错误；固定化细胞可用于生产分泌到细胞外的 产物，如分泌蛋白等，C正确；凝胶与被包埋细胞 之间没有化学键，不通过共价键结合，D正确。
变式
训练 4．相对固定化酶而言，固定化细胞对酶的活性影响
定空间内的技术。 2．方法：包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。 细胞多采用包埋法，而酶多采用化学结合法和物理
吸附法。
三、实验操作程序 1．酵母细胞的活化 2．配制CaCl2溶液 3．配制海藻酸钠溶液 4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 5．固定化酵母细胞 6．用固定化酵母细胞发酵
随堂练习
1. 下 面 是 制 备 固 定 化 酵 母 细 胞 的 步 骤 ， 正 确 的 是
专题四 酶的研究与应用
课题目标
1．说出固定化酶和固定化细 胞的作用和原理。 2．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。
【课堂小结】 一、固定酶的应用实例 1．能将葡萄糖转化为果糖的酶是葡萄糖异构酶，该
酶稳定性好。 2．反应柱上的孔应满足酶颗粒无法通过，反应溶液可
以自由通过。 二、固定化细胞技术 1．概念：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一
较小，根本原因是( D )
A．避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程
栏
B．固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用 目
C．催化反应结束后，能被吸收和重复利用
链 接
D．细胞结构保证了各种酶在细胞内的化学反应中有
效地发挥作用
【方法点拨】 固定化细胞维持了细胞结构的完整性，为酶充分地 发挥作用提供了稳定的内环境。
【解析】 固定化酶实现了酶和底物的分离，酶可重复利用 ，A正确；酶的催化作用不需要氧气，故固定化酶 的应用不需要氧气，与溶解氧交换受阻没有关系 ，B错误；固定化细胞可用于生产分泌到细胞外的 产物，如分泌蛋白等，C正确；凝胶与被包埋细胞 之间没有化学键，不通过共价键结合，D正确。
变式
训练 4．相对固定化酶而言，固定化细胞对酶的活性影响
定空间内的技术。 2．方法：包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。 细胞多采用包埋法，而酶多采用化学结合法和物理
吸附法。
三、实验操作程序 1．酵母细胞的活化 2．配制CaCl2溶液 3．配制海藻酸钠溶液 4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 5．固定化酵母细胞 6．用固定化酵母细胞发酵
随堂练习
1. 下 面 是 制 备 固 定 化 酵 母 细 胞 的 步 骤 ， 正 确 的 是
专题四 酶的研究与应用
课题目标
1．说出固定化酶和固定化细 胞的作用和原理。 2．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。
人教版高中生物选修一专题四课题3 酵母细胞的固定化 课件(共15张PPT)
如果用海藻酸钠固 定小球藻，凝胶珠 的颜色为 绿色
结果分析与评价
2、观察发酵的葡萄糖溶液；
利用固定的酵母细胞发酵产生酒 精，可以看到产生了很多气泡， 同时会闻到酒味。
还有其他方法鉴定产物吗？
酒精鉴定：酸性的重铬酸钾+酒精——橙色变成灰绿色 CO2鉴定： 澄清石灰水——变浑浊
溴麝香草酚蓝水溶液——由蓝变绿再变黄
例1. 下图是几种固定方法，其中适合固定酵 母细胞的是( D )
【连一连】 固定化酶 固定化细胞
操作容易 对酶活性影响小 固定一系列酶 微生物发酵过程变 成连续的酶反应 反应物是大分子 需要考虑营养条件 需要考虑适宜的温度和pH
三、固定化酵母细胞
酵母细胞在生产中的广泛应用
• 工业生产酒精，解决能源问题 • 酒精在食品行业中应用广泛
配制海藻酸钠溶液
使之溶化→蒸馏水定容到 10mL。
海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合
将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温， 加入活化酵母细胞液，搅拌后吸到 注射器中。
固定化酵母细胞
CaCl2的作用：使海藻酸钠胶 体发生聚沉，形成凝胶珠
以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加 到 CaCl2 溶液中，形成凝胶珠，使其在溶 液中浸泡30min.
检验凝胶珠的质量是否合格，也可以使用下列方法： 一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如
果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作 成功。
二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹 起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。
〖思考〗
1、加热溶化海藻酸钠时，要小火间断加热并不断搅拌
的目的是什么？ 防止海藻酸钠焦糊
果糖
1、注意反应柱的各 部分名称。
2、你能说出固定化 酶的优点吗？
结果分析与评价
2、观察发酵的葡萄糖溶液；
利用固定的酵母细胞发酵产生酒 精，可以看到产生了很多气泡， 同时会闻到酒味。
还有其他方法鉴定产物吗？
酒精鉴定：酸性的重铬酸钾+酒精——橙色变成灰绿色 CO2鉴定： 澄清石灰水——变浑浊
溴麝香草酚蓝水溶液——由蓝变绿再变黄
例1. 下图是几种固定方法，其中适合固定酵 母细胞的是( D )
【连一连】 固定化酶 固定化细胞
操作容易 对酶活性影响小 固定一系列酶 微生物发酵过程变 成连续的酶反应 反应物是大分子 需要考虑营养条件 需要考虑适宜的温度和pH
三、固定化酵母细胞
酵母细胞在生产中的广泛应用
• 工业生产酒精，解决能源问题 • 酒精在食品行业中应用广泛
配制海藻酸钠溶液
使之溶化→蒸馏水定容到 10mL。
海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合
将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温， 加入活化酵母细胞液，搅拌后吸到 注射器中。
固定化酵母细胞
CaCl2的作用：使海藻酸钠胶 体发生聚沉，形成凝胶珠
以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加 到 CaCl2 溶液中，形成凝胶珠，使其在溶 液中浸泡30min.
检验凝胶珠的质量是否合格，也可以使用下列方法： 一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如
果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作 成功。
二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹 起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。
〖思考〗
1、加热溶化海藻酸钠时，要小火间断加热并不断搅拌
的目的是什么？ 防止海藻酸钠焦糊
果糖
1、注意反应柱的各 部分名称。
2、你能说出固定化 酶的优点吗？
高中生物选修1精品课件11：4.3 酵母细胞的固定化
固定化酵母细胞
➢ 将已经活化的酵母细胞加 入到海藻酸钠溶液中
➢ 用玻璃棒进行充分搅拌， 使其混合均匀
固定化酵母细胞
➢ 将溶液转移至注射器中
➢ 将注射其中的溶液滴加 到配置好的CaCl2溶液中
➢ 液滴在CaCl2溶液中形成 凝胶珠
固定化酵母细胞
➢ 将这些凝胶珠在CaCl2 溶液中浸泡30min左右
实验材料
干酵母 干酵母
CaCl2溶液
海藻酸钠
实验过程
（1）制L的CaCl2溶液 配置海藻酸钠溶液
CaCl2 0.83g 150mL H2O
海藻酸钠 0.7g 10mL水 小火加热
干酵母活化
➢ 取1g干酵母，放10mL水中，用 玻璃棒搅拌成糊状，放置1h左右使 其活化
C. 低污染
D.可以反复利用
2. 在固定化酵母细胞中，海藻酸钠溶液的作用是（ A ）
A. 固定化酵母细胞 B. 悬浮酵母细胞 C. 回收酵母细胞 D. 催化化学反应
3、 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（ A ） A. 固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显 B. 固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧 C. 利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件 D. 利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应物
设想：
酶来自细胞，能否 将合成细胞的酶直 接固定
固定化细胞出现
思考下面的问题 如何使酶或者细胞既能在反应过程中与反应物接触，又 能在反应结束后与反应物分离？
包埋在网格中
用化学键结合起来
物理吸附在载体上
通常情况下，酶和细胞固定采用不同的方法
物理吸附法 酶
化学结合法
细胞 包埋法
人教版 高二生物 选修1 专题4 课题3 酵母细胞的固定化技术(共47张PPT)
A．刚溶化的海藻酸钠溶液应迅速与活化的酵母细胞混合制备成 混合液 B．图甲中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠 C．图乙发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母细胞充分接触 D．图甲中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图乙装装置中
答案 A 解析 在制备固定化酵母细胞的实验中，将溶化好的海藻酸 钠溶液冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞，否则高温会 导致酵母细胞死亡，A错误；
凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠浓度过低， 固定的酵母细胞数目较少。
凝胶珠不是圆形或者椭圆形，带小尾巴，说明海藻酸 钠浓度偏高
形成面条状的凝胶，说明注射器推得太快，海藻酸钠 溶液一下射了出来
这一阶段成功与否呢？怎样评价？
1、观察凝胶珠的颜色和形状: 如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明 海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目 较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形， 则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需 要再作尝试。
3.包埋法
能将酶或者细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中。
包埋载体：海藻酸钠、明胶、琼脂糖、醋酸纤 维素、聚丙烯酰胺等
合作探究一：酶和细胞固定方法的选择
①在实际应用中，酶更适用化学结合法和物理吸附法 固定，原因是酶分子小，容易被多孔性物质吸附，更 适合与化学物质结合，容易从包埋材料中漏出。 ②细胞体积大难以吸附或结合，因而细胞多采用包埋 法固定。
成本低，操作容易
（二）固定化酶技术和固定化细胞技术
1.物理吸附法
能将酶或者细胞 吸附在载体表面 上。
2.化学结合法：
指将酶分子或细胞相互结合或将其结合到载体上
种类
交联法：通过双功能试剂，将酶和酶联结成网状 结构的方法 共价结合法：酶和载体以共价键的形式结合在一起 的方法，这种方法需要酶和载体都具有氨基、羧基 或羟基等官能团
人教版高中生物选修一专题四课题3 酵母细胞的固定化 课件(共12张PPT)
固定化酵母细胞 利用固定化酵母细胞发酵
实验中最关键的是哪步？ 答：配置海藻酸钠溶液（操作） 需注意：小火加热或间断加热 海藻酸钠冷却至室温再加入已 活化的酵母菌。 海藻酸钠的浓度不能过高也不 能过低
课堂学习明白卡： 1.比较高浓度的海藻酸钠和标准浓度的海藻酸 钠的实验效果
单一 变量
海藻酸钠溶液的浓度
4.3酵母细胞的固定化
1.学习目标：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。 2.课题重点：制备固定化酵母 细胞 3.课题难点：制备固定化酵母 细胞。
固定化酵母细胞的实验过程
酵母细胞的活化 配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶
配制海藻酸钠溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
三.达标检测【答案】（1）脱分化、再 分化（2）小火间断 冷却（至室温） （3）形成稳定的结构（4）不易形成凝 胶珠 颜色和形状（5）酶分子很小， 容易从化好的海藻酸钠溶液冷却至室温才 能加入活化的酵母菌 (5)固定化酵母细胞时要用注射器缓慢地 将混合溶液滴加到配置好的CacL2溶液 中，而非注射 (6)凝胶珠在CacL2溶液中需浸泡30分钟 左右，并用蒸馏水冲洗后才能进行酵母 细胞的发酵 (7)海藻酸钠溶液浓度过低，固定的酵母 细胞数目较少；浓度过高不易形成圆形 或椭圆形的凝胶珠。
（6）海藻酸钠浓度过高时不容易形成圆形或椭圆 形的凝胶珠（ 对 ）
5.实验重点内容再总结：
（1）CacL2溶液的作用：使海藻酸钠胶 体发生聚沉，形成凝胶珠 （2）酵母细胞的活化，配置CacL2溶液， 配置海藻酸钠溶液，冲洗凝胶珠均用蒸
馏水而不是自来水 (3)海藻酸钠加热时要用小火或者间断加 热的方法
无 关 加入的酵母菌溶液的浓度和量，使用的 变 量 氯化钙溶液的浓度和量，海藻酸钠加热的
实验中最关键的是哪步？ 答：配置海藻酸钠溶液（操作） 需注意：小火加热或间断加热 海藻酸钠冷却至室温再加入已 活化的酵母菌。 海藻酸钠的浓度不能过高也不 能过低
课堂学习明白卡： 1.比较高浓度的海藻酸钠和标准浓度的海藻酸 钠的实验效果
单一 变量
海藻酸钠溶液的浓度
4.3酵母细胞的固定化
1.学习目标：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。 2.课题重点：制备固定化酵母 细胞 3.课题难点：制备固定化酵母 细胞。
固定化酵母细胞的实验过程
酵母细胞的活化 配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶
配制海藻酸钠溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
三.达标检测【答案】（1）脱分化、再 分化（2）小火间断 冷却（至室温） （3）形成稳定的结构（4）不易形成凝 胶珠 颜色和形状（5）酶分子很小， 容易从化好的海藻酸钠溶液冷却至室温才 能加入活化的酵母菌 (5)固定化酵母细胞时要用注射器缓慢地 将混合溶液滴加到配置好的CacL2溶液 中，而非注射 (6)凝胶珠在CacL2溶液中需浸泡30分钟 左右，并用蒸馏水冲洗后才能进行酵母 细胞的发酵 (7)海藻酸钠溶液浓度过低，固定的酵母 细胞数目较少；浓度过高不易形成圆形 或椭圆形的凝胶珠。
（6）海藻酸钠浓度过高时不容易形成圆形或椭圆 形的凝胶珠（ 对 ）
5.实验重点内容再总结：
（1）CacL2溶液的作用：使海藻酸钠胶 体发生聚沉，形成凝胶珠 （2）酵母细胞的活化，配置CacL2溶液， 配置海藻酸钠溶液，冲洗凝胶珠均用蒸
馏水而不是自来水 (3)海藻酸钠加热时要用小火或者间断加 热的方法
无 关 加入的酵母菌溶液的浓度和量，使用的 变 量 氯化钙溶液的浓度和量，海藻酸钠加热的
人教版选修1 酵母细胞的固定化 课件(24张)
凝胶珠的检验方法： 挤压法
用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如 果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，表明制作成功。
摔打法
在实验桌上用力摔打凝胶珠，若凝胶珠很容易弹起， 制备的凝胶珠是成功的。
⑥冲洗凝胶珠
将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2~3次。 ⑦发酵 将150mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到 200mL的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于 25℃下发酵24h。
D
A.温度
B.pH
C.水分
D.营养物质
使用固定化酶存在的实际问题：
固定化酶一般只能固定一种酶，催化一种化学 反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过 一系列的酶促反应才能得到。
设想：
酶是由细胞合成的，能否将合成酶的细胞直接固定？
固定化细胞技术
二、固定化细胞技术
1、概念
是利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术。
④海藻酸钠溶液和酵母细胞混合
将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活 化的酵母细胞，充分搅拌，使其混合均匀，再转移到 注射器内。
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CaCl2溶液中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠 的情形。将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。
固定化酶 一种 多采用化学结合 法和物理吸附法 否 各种物质 不利于催化一系 列的酶促反应
固定化细胞 一系列酶
多采用包埋法
是 适于小分子物质 反应物不易与 酶接触，催化 效率较低 成本低， 操作容易
优点
①即能与反应物接触， 又能与反应物分离； ②可以反复利用
思维导图
优势 固定化酶的应用实例 概念和方法 实例：高果糖浆的生产 包埋法 固定化酶和固定 化细胞的方法 化学结合法 物理吸附法 实验流程及注意事项 固定化酵母细胞 的制备及发酵 结果分析与评价 课题延申
生物人教版选修1课件：专题4 3 酵母细胞的固定化
[解析]
固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么
高，耐受性也比较好，和溶解氧没什么关系；利用固定化 酶降解水体中有机磷农药，不需要提供营养条件；利用固 定化酵母细胞进行发酵，糖类不仅是反应底物，同时也作 为碳源来提供能量和营养。 [答案] A
(1)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，使酶变成不易随液 体流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂， 不会比一般酶制剂的生物活性更强。 (2)固定化细胞仍能进行正常的生长、繁殖和代谢，可 以像游离的细胞一样用于发酵生产。
4．(江苏高考)下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正 确的是 A．可用包埋法制备固定化酵母细胞 B．反应产物对固定化酶的活性没有影响 C．葡萄糖异构酶固定前后专一性不同 D．固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应 ( )
解析：细胞难以被吸附或结合，固定化细胞多采用包埋法； 反应产物积累能影响酶的结构，从而使酶的活性下降；葡萄 糖异构酶在固定前后专一性不变；固定化细胞固定的是一系 列的酶，可以催化一系列的反应，但不能催化各种反应底物 的一系列反应。 答案：A
3．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时应采用固定化酶
解析：由于细胞个大，酶分子很小，个大的细胞难以 被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。 因此，细胞多采用包埋法固定，酶更适合采用化学结 合法和物理吸附法固定。 答案：C
有 气泡 产生 (2)现象 酒精味 散发 有
1．在配制海藻酸钠溶液时，小火加热并不断搅拌的目的 是什么？
高中 人教版 选修I 酵母细胞的固定化 课件 (33张)
课标解读
课前导学
知识点解读
思维拓展
名题赏析
课本问题提示
第11页
经典品质/超越梦想
同步导练/RJ·选修① 生物
(4)深加工，将葡萄糖和果糖的混合物分开，进一步使葡萄糖发生异构化，并反应多次，
可使混合物中果糖含量高达 70% ～ 90%，成为真正的高果糖浆。
【例 1】 现在生产的许多饮料和糖果中的甜味剂不是蔗糖而是高果糖浆，高果糖浆
课标解读
课前导学
知识点解读
思维拓展
名题赏析
课本问题提示
第9页
经典品质/超越梦想
同步导练/RJ·选修① 生物 知识点解读
课标解读
课前导学
知识点解读
思维拓展
名题赏析
课本问题提示
第10页
经典品质/超越梦想
同步导练/RJ·选修① 生物
知识点一 高果糖浆 1．定义 高果糖浆是指果糖含量在 42% 左右的糖浆(果糖浆)。作为蔗糖替代品，高果糖浆具 有甜度高，但又不像蔗糖那样易诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病等，对人类健康更有 益。 2．高果糖浆的生产原则 以葡萄糖为原料，在葡萄糖异构酶的作用下，将葡萄糖转化为其同分异构体—果糖， 而葡萄糖则是由淀粉制得的。 3．制备过程 (1)含淀粉的浆液在 α淀粉酶的作用下形成糊精(其中含有大量麦芽糖)。 (2)糊精经过糖化酶(麦芽糖酶)的作用，形成葡萄糖。 (3)在葡萄糖溶液中加入葡萄糖异构酶，分子结构发生异化，形成果糖，这一过程叫葡 萄糖的异构化。此时果糖转化率并不高，一般为 42%～45%。
是淀粉通过一系列的催化作用转化而来的，在这一过程中不需要的酶是( )
A．α淀粉酶
B．糖化酶
C．葡萄糖异构酶
D．纤维素酶
高中生物选修1优质课件：4.3 酵母细胞的固定化
2.下列关于固定化酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是( ) A.从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小 B.与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本更低，操作更容易 C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用 D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌 解析 用化学结合法固定化酶，会使部分酶的分子结构发生变化，从而影响酶的活 性；与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本更低，操作更容易；试纸使用后 被污染，不可以反复使用；海藻酸钠凝胶珠是在CaCl2溶液中形成的，在制备过程 中也可能混入了杂菌，因而要用无菌水冲洗。 答案 C
3.如何根据凝胶珠的颜色和形状确定是否制备成功？ 提示 可以制备不含酵母细胞的凝胶珠作对照。如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白 色，说明海藻酸钠溶液的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠 不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠溶液的浓度偏高，制作失败，需要再做尝试。
【探究应用】 1.(2017·江 苏 卷 ， 20) 下 列 关 于 “ 酵 母 细 胞 的 固 定 化 技 术 ” 实 验 的 叙 述 ， 正 确 的 是
化学结合 物理吸附
活化
CaCl2 海藻酸钠
固定化
发酵
() A.活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状 B.配制CaCl2 溶液时，需要边小火加热边搅拌 C.将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2 溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出 D.海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状
解析 干酵母缺水处于休眠状态，需要加入蒸馏水混合并搅拌成糊状中使其活化， A正确；配制CaCl2 溶液时，直接取无水CaCl2加入蒸馏水，使其充分溶解即可，B 错误；将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2 溶液时，凝胶珠成形后需要在CaCl2溶液中浸 泡30 min后取出，C错误；海藻酸钠溶液浓度过低时凝胶珠呈白色，过高时凝胶珠 不是圆形或椭圆形，D错误。 答案 A
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4）由于大分子难以通过细胞膜，因 此固定化细胞的应用有一定的限制；
3.固定化酶和固定化细胞常用的载体材料
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素 和聚丙烯酰胺等，其共同的特点是不溶 于水的多孔性载体
练习： 1.使用固定化细胞的优点是( B )。 A.能催化大分子物质的水解 B.可催化一系列化学反应 C.与反应物易接近 D.有利于酶在细胞外发挥作用
设想：酶是细胞合成的，能否将合成酶的细胞直接固定？
固定化细胞：优点：成本低，操作更容易
思考：通过课题背景分析，你有何体会？ ---科学技术的发展是不断提出问题和解决问题的动态发展过
程；人们从生产实践中发现的问题。
一、课题目标
1．说出固定化酶和固定化细胞的作 用和原理。
2．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。
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
固定后的酶或细胞与反应物不容 易接近，可能导致反应效果下降 等。
小结
一、固定化酶和细胞的方法:
二、固定化酶和细胞的优点：
6、固定化细胞对酶的活性影响最小， 根本原因是( )。D A．避免了细胞破碎、酶的提取纯化 过程 B．固定化细胞在多种酶促反应中连 续发挥作用 C．促化反应结束后，能被吸收和重 复利用 D．细胞结构保证了各种酶在细胞内 化学反应中有效的发挥作用
3、直接使用酶、固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点？
直接使用酶： 优点：催化效率高，低耗能，低污染。
实际问题：对环境条件敏感，易失活；溶液中的 酶很难收回，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶混 在产物中，如不去除，会影响产品的品质
设想：将酶固定在不容于水的载体上
固定化酶：优点：酶即能与反应物接触，又容易与反应物分
离，同时，还可以反复利用
实际问题：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中， 很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能完成的
基（础一知）识固定化酶的用实例阅读P49-50，思考
1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例
（1）什么是高果糖浆？使用它有何好处？
（2）高果糖浆的生产需要 葡萄糖异构 酶
（3）葡萄糖异构酶的优点 稳定性好、可以持续发挥作用
（4）在生产中直接使用酶有什么缺点？ 酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收， 造成浪费
------ 这是因为细胞体积大，酶分子小， 体积大的细胞不容易被吸附和结合，而 体积小的酶容易从包埋材料中漏出。
课堂讨论：
1．从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固 定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对 酶活性的影响更小？
固定化细胞技术 2．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
固定化细胞固定的是一系列酶
类型 直接使用酶
优点
不足
催化效率高， 低耗能、 低污染等。
对环境条件非常敏感，容易失活； 溶液中的酶很难回收，不能被再次 利用，提高了生产成本；反应后酶 会混在产物中，可能影响产品质量
固定化酶
酶既能与反应物 接触，又能与产 物分离，固定在 载体上的酶还可 以被反复利用。
成本低，操作 固定化细胞 更容易。
（5）用什么办法克服直接使用酶的缺点？ 固定化葡萄糖异构酶
2.固定化酶的反应柱示意图
3.固定化酶在生产实践中的优点 反应柱能连续使用半年，大大降低
了生产成本，提高产量和质量。
什么是固定化酶和固定化细胞技术？ 怎样固定呢？
（二）固定化酶和细胞或细胞 固定在一定空间内的技术。
2.酶的固定方法不包括( D)。
A.将酶吸附在固体表面上 B．将酶相互连接起来
C．将酶包埋在细微网格里 D．将酶制成固体酶制剂，如加 酶洗衣粉中的酶
3、如果反应物是大分子物质，采 用那种方法催化受限制( C )。 A．直接使用酶
B．使用化学方法结合的酶
C．使用固定化细胞
D．使用物理吸附法固定的酶
3．如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，
应该选择哪种方法？
固定化细胞技术
4．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方
法？
固定化酶技术
2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别 1）联系：应用相同，都能催化某些反应
2）区别：
1）固定化细胞技术操作容易，成 本低，容易回收；
2）固定化细胞技术对酶活性影响 更小； 3）固定化细胞固定的一系列酶；
2.将酶或细胞固定化的方法
将酶（或细胞）包埋在 不溶于水的多孔载体中
（1）包埋法
（2）化学结合法 (3）物理吸附法
将酶（或细胞）通过化 学键相互连接或结合到 载体上。
将酶（或细胞）吸附在 载体表面上（如：活性 炭、多孔玻璃等）
（4）酶和细胞固定方法的选择
一般来说，酶更适合用物理吸附法和 化学结合法固定，而细胞多采用包埋法固 定，想想看为什么？
4、下列关于酶和细胞的固定叙述 不正确的是( A)。 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
5. 关于固定化酶的叙述不正确的是 ( C )。 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
3.固定化酶和固定化细胞常用的载体材料
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素 和聚丙烯酰胺等，其共同的特点是不溶 于水的多孔性载体
练习： 1.使用固定化细胞的优点是( B )。 A.能催化大分子物质的水解 B.可催化一系列化学反应 C.与反应物易接近 D.有利于酶在细胞外发挥作用
设想：酶是细胞合成的，能否将合成酶的细胞直接固定？
固定化细胞：优点：成本低，操作更容易
思考：通过课题背景分析，你有何体会？ ---科学技术的发展是不断提出问题和解决问题的动态发展过
程；人们从生产实践中发现的问题。
一、课题目标
1．说出固定化酶和固定化细胞的作 用和原理。
2．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。
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
固定后的酶或细胞与反应物不容 易接近，可能导致反应效果下降 等。
小结
一、固定化酶和细胞的方法:
二、固定化酶和细胞的优点：
6、固定化细胞对酶的活性影响最小， 根本原因是( )。D A．避免了细胞破碎、酶的提取纯化 过程 B．固定化细胞在多种酶促反应中连 续发挥作用 C．促化反应结束后，能被吸收和重 复利用 D．细胞结构保证了各种酶在细胞内 化学反应中有效的发挥作用
3、直接使用酶、固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点？
直接使用酶： 优点：催化效率高，低耗能，低污染。
实际问题：对环境条件敏感，易失活；溶液中的 酶很难收回，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶混 在产物中，如不去除，会影响产品的品质
设想：将酶固定在不容于水的载体上
固定化酶：优点：酶即能与反应物接触，又容易与反应物分
离，同时，还可以反复利用
实际问题：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中， 很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能完成的
基（础一知）识固定化酶的用实例阅读P49-50，思考
1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例
（1）什么是高果糖浆？使用它有何好处？
（2）高果糖浆的生产需要 葡萄糖异构 酶
（3）葡萄糖异构酶的优点 稳定性好、可以持续发挥作用
（4）在生产中直接使用酶有什么缺点？ 酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收， 造成浪费
------ 这是因为细胞体积大，酶分子小， 体积大的细胞不容易被吸附和结合，而 体积小的酶容易从包埋材料中漏出。
课堂讨论：
1．从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固 定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对 酶活性的影响更小？
固定化细胞技术 2．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
固定化细胞固定的是一系列酶
类型 直接使用酶
优点
不足
催化效率高， 低耗能、 低污染等。
对环境条件非常敏感，容易失活； 溶液中的酶很难回收，不能被再次 利用，提高了生产成本；反应后酶 会混在产物中，可能影响产品质量
固定化酶
酶既能与反应物 接触，又能与产 物分离，固定在 载体上的酶还可 以被反复利用。
成本低，操作 固定化细胞 更容易。
（5）用什么办法克服直接使用酶的缺点？ 固定化葡萄糖异构酶
2.固定化酶的反应柱示意图
3.固定化酶在生产实践中的优点 反应柱能连续使用半年，大大降低
了生产成本，提高产量和质量。
什么是固定化酶和固定化细胞技术？ 怎样固定呢？
（二）固定化酶和细胞或细胞 固定在一定空间内的技术。
2.酶的固定方法不包括( D)。
A.将酶吸附在固体表面上 B．将酶相互连接起来
C．将酶包埋在细微网格里 D．将酶制成固体酶制剂，如加 酶洗衣粉中的酶
3、如果反应物是大分子物质，采 用那种方法催化受限制( C )。 A．直接使用酶
B．使用化学方法结合的酶
C．使用固定化细胞
D．使用物理吸附法固定的酶
3．如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，
应该选择哪种方法？
固定化细胞技术
4．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方
法？
固定化酶技术
2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别 1）联系：应用相同，都能催化某些反应
2）区别：
1）固定化细胞技术操作容易，成 本低，容易回收；
2）固定化细胞技术对酶活性影响 更小； 3）固定化细胞固定的一系列酶；
2.将酶或细胞固定化的方法
将酶（或细胞）包埋在 不溶于水的多孔载体中
（1）包埋法
（2）化学结合法 (3）物理吸附法
将酶（或细胞）通过化 学键相互连接或结合到 载体上。
将酶（或细胞）吸附在 载体表面上（如：活性 炭、多孔玻璃等）
（4）酶和细胞固定方法的选择
一般来说，酶更适合用物理吸附法和 化学结合法固定，而细胞多采用包埋法固 定，想想看为什么？
4、下列关于酶和细胞的固定叙述 不正确的是( A)。 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
5. 关于固定化酶的叙述不正确的是 ( C )。 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