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。
酵母细胞的固定化技术
学习目标：
1.简述固定化酶、固定化细胞的应用、原理和意义；
2.说出制备固定化酶、固定化细胞的一般方法；
3.尝试用包埋法制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行发酵。
课前导学：
一、固定化酶技术的应用
1．固定化酶：是指用物理学或化学的方法将___________与_______________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主要有：______________、交联法、______________等。
二、固定化细胞技术
1．固定化细胞：通过各种方法将________与_________结合，使细胞仍保持原有的生物活性。
2. 固定化细胞的方法：吸附法和 两大类。
3．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点比较
类 型 优 点 不 足
直接使用酶 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，不易分离，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，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。 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。
固定化细胞 成本低，操作更容易。 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。
三、实验操作程序
(一)制备固定化酵母细胞
1．活化酵母细胞：活化就是处于________状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
2．配制CaCl2溶液：
3．配制海藻酸钠溶液：溶解海藻酸钠，最好采用酒精灯 的方法，直至海藻酸钠完全融化。如果加热太快，海藻酸钠会发生 。
4．海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合：一定要将溶化好的海藻酸钠溶液________，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，再转移至注射器。
专题4酶的研究及应用
课题3 酵母细胞的固定化
一、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
二、课题重点与难点
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。
三、课题背景分析
课题背景简单介绍了从酶到固定化酶、再到固定化细胞的发展过程。这一过程体现了科学技术的发展是不断地提出问题和解决问题的动态过程。在教学中，可以参考课题背景提供的素材，联系生产实践和学生已有的认识，引导学生认同上述观点，并进而认识到：科学知识既来源于科学实验，也来源于生产生活实践，知识的学习应该与生产实践相联系；人们在生产实践中所发现的问题能够促进科学技术的发展。在生物技术实践活动中，经常涉及技术原理和实践意义等内容，实验教学中要重视这些认知成分。自1969年世界上首次成功地将氨基酰化酶固定化用于拆分氨基酶以来，固定化酶和固定化细胞技术得到迅猛地发展，已广泛应用于氨基酸的拆分和提纯、葡萄糖和果糖的生产、诊断和分析试剂的制造、消除环境污染、特定的化学反应等等。教学中，不仅应遵循人类对固定化技术的研究历程来逐步引导学生理解固定化技术的意义，而且要重视用典型实例（高果糖浆的生产）的剖析来引导学生认识固定化技术的应用价值。以下为人类对固定化技术的认识历程。
四、基础知识分析与教学
【导学诱思】
1．高果糖浆的生产需要使用 ，它能将葡萄糖转化成果糖。这种酶的 好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。
2．使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种 上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的 。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，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 接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。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。
生物’
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一、酵母细胞的固定化技术的考点提示 口陈 维
这一实验高考要求为“ｂ”级，不仅要求能理解相
关实验的目的、原理、方法和操作步骤，更要初步具
备验证生物学事实的能力，并能对实验现象和结果
进行解释、分析和处理。因此，在题型训练上要将着
力点放在“原理解释、变量设定、结果分析、方案评 价”等方面。在“酵母细胞的固定化”的操作过程中，
应该注意下列问题。 ①酵母细胞的活化。在缺水的状态下，微生物
会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生 物重新恢复正常的生活状态。酵母细胞所需要的活
化时问较短，一般需要０．５～１ ｈ；酵母细胞活化时体
积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，
以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。
②加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一
环，涉及到实验的成败。如果海藻酸钠浓度过高，很
难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋
的酵母细胞的数目少，影响实验效果。
③刚形成的凝胶珠应在ＣａＣｌ 溶液中浸泡一 段时间，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是
否合格，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。
／ 甥 例１酵母茵是一种单细胞真菌，酿酒和做面包
都需要酵母茵．根据所学知识回答：
（１）在探究“培养液中酵母茵种群的数量变 化”的实验中．集学生的部分实验操作过程是这
样的：①从静置试管中吸取酵母茵培养液进行
计数，记录数据：②把酵母茵培养液放置在冰箱 中：⑧第七天再取样计数，记录数据。统计分析
绘成曲线
请纠正该同学实验操作中的错误 （２）下面的流程图示意制备固定化酵母细胞的 过程．请据图回答：
酵母细胞活化一配制ＣａＣｋ瘩液一配制海藻酸
钠溶液一海藻酸钠溶液与酵母细胞混合一＿＋固定化酵
