高中生物 第三章 酶的应用技术实践 第二节 制备和应用固定化酶素材 苏教版选修1

制备和应用固定化酶【教学目标】1、知道从酶到固定化酶技术，再到固定化细胞技术的发展过程以及生产中遇到的问题及固定化技术带来的巨大效益；2、知道常用的固定化技术及适用范围，明确固定化技术的的应用原理，理解固定化细胞的具体步骤、会解释各种现象。

【教学重点、难点】固定化酶与固定化细胞的制备方法及优缺点【教学方法】教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。

【教学手段】多媒体【课时安排】1课时【教学过程】温故知新，引出课题：（1）说一说：酶的概念、特性、影响酶活性的因素、应用（2）加酶洗衣粉中常用的酶制剂有哪些？这些酶能直接加入洗衣粉么？（3）在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，请你归纳使用酶制剂的优点？（4）酶制剂的使用有哪些缺陷？师生归纳，小结：酶制剂应用的缺陷：（1）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；（2）溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；（3）反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。

提出问题：如果你是工程技术人员，你如何解决这些问题？合作探究，解决问题：资料探究1：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；反应后的酶会混在产物中，可能影响影响产品质量。

由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有限、成本高、不利于大规模使用。

因此，酶在大规模生产中，使酶能反复使用，是很有经济价值的课题。

固定化酶的使用，推动了酶在生产上的应用。

固定化酶，就是将酶分子结合在特定的支持物上且不影响酶的功能。

用于固定酶的底物有琼脂糖、丙烯酰胺、藻酸钠等。

固定化酶技术的应用，一是可循环反复使用酶制剂。

据报道，在某些情况下可使用上千次，极大地降低生产成本。

二是在生产中，可通过离心法或过滤法把酶与反应液相互分开，在大规模的生产中所需工艺设备比较简单易行。

三是稳定性能好等。

2019-2020学年度苏教版生物《生物技术实践》第三章酶的应用技术实践第二节制备和应用固定化酶巩固辅导第五十五篇第1题【单选题】下列关于酶和固定化酶的研究与应用的叙述，正确的是( )A、酶的固定化技术因改变了酶的空间结构而提高了酶的催化效率B、作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药C、尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶而可以反复使用D、通过包埋法固定的酶的活性不再受温度和pH值等因素的影响【答案】：【解析】：第2题【单选题】下列关于果胶酶的叙述正确的是( )①果胶酶特指分解果胶的一种酶②纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁③果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸④植物、霉菌、酵母菌和细菌均可能产生果胶酶⑤ 组成果胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸A、①②⑤B、②③⑤C、②③④D、③④⑤【答案】：【解析】：第3题【单选题】如图是根据果胶酶在果汁生产中的作用的系列实验结果得出的坐标曲线．有关说法正确的是( ) 有误A、图甲表示温度对果胶酶活性的影响，高温使得果胶酶结构被破坏B、图乙只能表示pH对果胶酶活性的影响，最适pH通常为碱性条件C、图丙可表示苹果泥中加入果胶酶后得到的果汁量随时间变化情况D、图丁可表示苹果泥用量一定时，果胶酶用量对果汁产量的影响【答案】：【解析】：第4题【单选题】下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述,合理的是( )A、先用热水溶解洗衣粉,再将水温调节到最适温度B、实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度C、相同pH 时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉D、衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果【答案】：【解析】：第5题【单选题】清洗有血渍、奶渍的衣服时，最好选用A、蛋白酶洗衣粉B、普通洗衣粉C、纤维素酶洗衣粉D、脂肪酶洗衣粉【答案】：【解析】：第6题【单选题】下列有关加酶洗衣粉的叙述，错误的是A、加酶洗衣粉中的酶都是固定化酶B、温度影响加酶洗衣粉的洗涤效果C、与普通的洗衣粉相比，用加酶洗衣粉可以减少P对河流的污染D、加酶洗衣粉中的纤维素酶不能直接去除污垢，但可以增强洗涤效果【答案】：【解析】：第7题【单选题】下列关于生物技术实践的叙述，错误的是A、在固定化酵母实验中，溶解海藻酸钠时，最好采用小火或持续加热的方法B、用加酶洗衣粉洗涤污渍时，浸泡时间不足会造成洗涤效果差C、利用DNA不溶于冷酒精的性质除去溶于酒精的物质，从而进一步提纯DNAD、腐乳制作过程中，添加料酒、香辛料和盐，均可以抑制杂菌的生长【答案】：【解析】：第8题【单选题】在以如图所示酶的固定方法模式图中，属于载体结合法的是( )A、B、C、D、【答案】：【解析】：第9题【单选题】在“探究不同温度条件下加酶洗衣粉的洗涤效果”实验中，变量控制方法正确的是( )A、实验材料的污染程度属于本研究的无关变量，实验过程中不必考虑B、若采用手洗法进行去污操作，尽可能保证各组洗涤用力程度、时间等基本相同C、水温属于本研究的变量，实验过程中必须保证各组实验温度相同且恒定D、水的用量和布料大小是成正比的，实验用的布料越大、水量越多实验效果越好【答案】：【解析】：第10题【单选题】加酶洗衣粉洗涤效果好，其主要原因是( )A、酶催化具有专一性B、酶催化具有高效性C、酶具有多样性D、酶催化需要适宜条件【答案】：【解析】：第11题【单选题】下列关于酵母细胞固定化实验的叙述，正确的是( )A、用温水使海藻酸钠迅速溶解，待其冷却到室温后用于包埋细胞B、进行包埋时，用于悬浮细胞的CaCl2溶液浓度要适宜C、注射器(或滴管)出口应尽量贴近液面以保证凝胶珠成为球状D、包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性【答案】：【解析】：第12题【单选题】下面关于酶固定化技术的叙述中，合理的是( )A、只能利用物理学的方法进行酶的固定B、固定的载体一般为液态的C、固定后的酶仍具有酶的活性D、固定化酶只能利用一次，不能重复利用【答案】：【解析】：第13题【多选题】如图表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图．下列叙述正确的是( )A、刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液B、图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠C、图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触D、图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中【答案】：【解析】：第14题【填空题】在20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术．在实际生产中，固定化酶技术的优点是固定在载体上的酶能______；在制备固定化酵母细胞中，所用的方法是图中[______]______（填写编号及名称）．而固定化酶一般不用该方法，因为______．【答案】：【解析】：第15题【综合题】固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。

⾼中⽣物第三章酶的应⽤技术实践第⼆节固定化酶的制备和应⽤学案苏教版选修1第⼆节固定化酶的制备和应⽤学习导航明⽬标、知重点难点固定化酶和固定化细胞的应⽤。

(重点)固定化酶与固定化细胞的制备⽅法。

(难点)[学⽣⽤书P43]⼀、阅读教材P63分析固定化酶1．概念：是指⽤物理学或化学的⽅法将酶与固相载体结合在⼀起形成的仍具有酶活性的酶复合物。

2．优点：在催化反应中，它以固相状态作⽤于底物，反应完成后容易与⽔溶性反应物和产物分离，可被反复使⽤，且保持了酶的催化性能，可实现酶促反应的连续化和⾃动化。

3．制备固定化酶的常⽤⽅法⽬前，制备固定化酶的⽅法主要有物理吸附法、化学结合法、包埋法等。

⼆、阅读教材P64～65分析固定化细胞技术的应⽤1．应⽤：固定化细胞可以取代游离的细胞进⾏发酵，⽣产各种物质。

2．优点(1)固定化细胞技术⽆须进⾏酶的分离和纯化，减少了酶的活⼒损失，同时⼤⼤降低了⽣产成本。

(2)固定化细胞不仅可以作为单⼀的酶发挥作⽤，⽽且可以利⽤细胞中所含的复合酶系完成⼀系列的催化反应。

(3)对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的稳定性更⾼。

(4)细胞⽣长停滞时间短，反应快等。

3．缺点(1)固定化细胞只能⽤于⽣产细胞外酶和其他能够分泌到细胞外的产物。

(2)由于载体的影响，营养物质和产物的扩散受到⼀定限制。

(3)在好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键的限制因素。

4．酵母菌细胞的固定化技术的主要流程准备各种实验药品和器材↓制备麦芽汁↓活化酵母菌细胞↓配制物质的量浓度为0.05 mol/L的氯化钙溶液↓制备固定化细胞↓浸泡凝胶珠，⽤蒸馏⽔洗涤↓发酵麦芽汁判⼀判(1)酶在催化时会发⽣变化，不可反复利⽤。

(×)(2)某种固定化酶的优势在于能催化⼀系列⽣化反应。

(×)(3)固定化细胞所固定的酶都在细胞外起作⽤。

(×)(4)制备固定化细胞的⽅法主要有包埋法、化学结合法和物理吸附法。

(×)连⼀连固定化酶技术[学⽣⽤书P44]由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有限、成本⾼、不利于⼤规模使⽤。

第二节固定化酶的制备和应用[学习目标] 1.掌握制备固定化酶的常用方法。

(重点) 2.掌握酵母菌细胞的固定化技术。

(重难点)知识点一| 固定化酶技术1．固定化酶固定化酶是指用物理学或化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。

2．制备固定化酶的方法(1)物理吸附法的显著特点是工艺简便且条件温和，在生产实践中应用广泛。

(2)化学结合法是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成共价键，从而得到三维的交联网架结构。

(3)包埋法是将酶包埋在能固化的载体中。

3．固定化酶的优点：在催化反应中，它以固相状态作用于底物，反应完成后容易与水溶性反应物和产物分离，可被反复使用。

[合作探讨]探讨1：对固定化酶的作用影响最小的固定方法是哪一种？提示：物理吸附法。

探讨2：为什么固定化酶不适合采用包埋法？提示：由于酶分子较小，容易在包埋材料中漏出，所以不适合采用包埋法固定化。

探讨3：如果反应物是大分子物质，应该采用哪种方法？提示：因为大分子物质不容易进入细胞内，应采用固定化酶技术。

[思维升华]1．制备固定化酶的常用方法可用下图所示2．常用的制备固定化酶的方法1．关于固定化酶中酶的说法，正确的是( )A．酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应B．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用C．酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去D．固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一性特点B [固定化酶不能催化一系列酶促反应的进行；固定化酶被固定在不溶于水的载体上，可以反复利用，但是随着利用次数的增加，受到外界因素的影响，其活性会逐渐降低；固定化酶具有高效性和专一性的特点。

]2．下列属于固定化酶应用特点的是( )①可以被反复利用②有利于酶与产物分离③能自由出入载体④一种固定化酶只催化一种酶促反应⑤酶多用包埋法固定化A．①②③B．③⑤C．①②④ D．①②⑤C [酶被固定化后可与产物分离，故可反复使用，但不能自由出入依附的载体。

第二节固定化酶的制备和应用1．掌握制备固定化酶的常用方法。

(重点)2．掌握酵母菌细胞的固定化技术。

(重难点)1．固定化酶固定化酶是指用物理学或化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。

2．制备固定化酶的方法(1)物理吸附法的显著特点是工艺简便且条件温和，在生产实践中应用广泛。

(2)化学结合法是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成共价键，从而得到三维的交联网架结构。

(3)包埋法是将酶包埋在能固化的载体中。

3．固定化酶的优点：在催化反应中，它以固相状态作用于底物，反应完成后容易与水溶性反应物和产物分离，可被反复使用。

[合作探讨]探讨1：对固定化酶的作用影响最小的固定方法是哪一种？提示：物理吸附法。

探讨2：为什么固定化酶不适合采用包埋法？提示：由于酶分子较小，容易在包埋材料中漏出，所以不适合采用包埋法固定化。

探讨3：如果反应物是大分子物质，应该采用哪种方法？提示：因为大分子物质不容易进入细胞内，应采用固定化酶技术。

[思维升华]1．制备固定化酶的常用方法可用下图所示：2．常用的制备固定化酶的方法1．最广泛的细胞固定化方法凝胶包埋法是应用最广泛的细胞固定化方法，适用于各种微生物、动物和植物细胞的固定化。

所使用的载体主要有琼脂、海藻酸钠凝胶、角叉菜胶、明胶等。

2．优点(1)无须进行酶的分离和纯化，减少了酶的活力损失，降低了生产成本。

(2)不仅可以作为单一的酶发挥作用，且可以利用细胞中所含的复合酶完成一系列的催化反应。

(3)对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的稳定性更高。

3．缺点(1)固定化细胞只能用于生产细胞外酶和其他能够分泌到细胞外的产物。

(2)由于载体的影响，使营养物质和产物的扩散受到一定的限制。

(3)在好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键性的限制因素。

[合作探讨]探讨1：固定化细胞为什么只能用于生产胞外酶和其他能分泌到细胞外的产物？提示：因为固定化细胞固定的是活细胞，细胞膜具有选择透过性，细胞内有用的物质(如胞内酶)是不能自由进出细胞的。

第二节制备和应用固定化酶高二年级第二学期生物学科总第课时导学案课题第二节制备和应用固定化酶使用时间：编制人：一、学习目标：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、知识构成：1．固定化酶是指用或方法将与结合在一起形成的的酶复合物。

其在催化反应中，以作用与底物反应完成后，容易与分离，可被使用。

2．制备固定化酶的方法主要有等，吸附法是利用、等方法，将酶固定在等载体上的固定方式，其显著特点是；交联法是利用多功能试剂进行与之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成，从而得到三维的交联网架结构；包埋法是将酶包埋在中。

3．固定化酶技术的应用有生产，制成试纸，用处理废水等。

4．固定化细胞技术是指通过各种方法与一定的载体结合，使细胞；细胞固定化的主要方法有两大类；制备固定化动物细胞的主要方法是，而凝胶包埋法适用于。

【问题探究】1．酵母菌细胞的固定化技术主要步骤是什么?各步的主要操作要点是什么?应该注意哪些问题?2．固定化酵母菌技术有哪些优点?3．固定化细胞技术的主要应用有哪些? 固定化细胞技术存在哪些不足之处？4．在固定化细胞技术中。

从操作角度考虑，方法更容易，方法对酶活性的影响小；如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应。

应选择方法；如果反应物是大分子，应选择方法。

5．凝胶珠的颜色是；形状是。

6．利用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液， (填“有”或“无”)气泡产生， (填“有”或“无”)酒精产生。

三、学法和自检：【1】酶和细胞分别适应哪种固定方法?【2】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【3】研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。

如将从大肠杆菌中得到的磷酸二酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的 ( )A．温度 B．pH C．水分 D．营养【4】有关固定化酶和固定化细胞的说法，不正确的是 ( )A．它们都受到外界pH的影响 B．它们都受到外界温度的影响C．它们都需要从外界吸收营养物质 D．想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应选择固定化细胞课题制备和应用固定化酶四、达标检测1．酶的固定化常用的方式不包括 ( )A．吸附 B．包埋 C．连接 D．将酶加工成固体2．溶解海藻酸钠，最好采用哪种加热的方法( )A．小火间断 B．小火持续 C．大火间断 D．大火持续3．目前，酶已经大规模地应用于各个领域，下列属于应用中面临的实际问题的是( )A．酶通常对强酸、强碱、高温非常敏感，但对有机溶剂不敏感B．酶的结构比较稳定，所以催化功能很强C．酶用于生产时可能会混在产物中，影响产品质量D．直接用于生产中的酶可以多次利用4．关于酵母菌的叙述，正确的是 ( )A．酵母菌在营养物质充足、环境适宜时，依靠有性生殖进行繁殖B．酵母菌的代谢类型属异养厌氧型C．酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、各种细胞器膜等膜D．用酵母菌酿酒时，应先密封后通气5．关于固定化酶中的酶，说法正确的是 ( )A．酶的种类多样性，可催化一系列的酶促反应B．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用C．酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去D．固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一性特点6．下列不属于固定化酶在利用时的特点的是( )A．有利于酶与产物分离 B．可以被反复利用C．能自由出入依附的载体 D．一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应7．固定化酶的优点是 ( )A．有利于增加酶的活性 B．有利于产物的纯化C．有利于提高反应速度 D．有利于酶发挥作用8．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．聚乙烯树脂五、学习小结和课外作业：1、学习小结：2、上本作业：57页第8题。