《2020高中生物 专题4 酶的研究与应用 课题3 酵母细胞的固定化教案 新人教版选修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020高中生物 专题4 酶的研究与应用 课题3 酵母细胞的固定化教案 新人教版选修1（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课题3酵母细胞的固定化学习目标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。3.利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。知识点一固定化酶与固定化细胞技术知识梳理1.固定化酶的应用实例：高果糖浆的生产(1)反应机理：葡萄糖果糖。(2)固定化酶的反应柱示意图(3)生产过程将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上放入底部装有分布着许多小孔的筛板的反应柱内(酶颗粒不能通过筛板上的小孔，反应液能通过)将葡萄糖溶液从反应柱上端注入流经反应柱，与葡萄糖异构酶接触转化成果糖从反应柱下端流出(4)固定化酶技术的特点：使生产成本大大降低，同时提高了果糖的产量和质量。2固定化酶和固定化细胞技术(1)固定化酶
2、技术概念：固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术。固定方法：多采用化学结合法或物理吸附法。a化学结合法是指将酶分子相互结合，或将其结合到纤维素、琼脂糖、离子交换树脂等载体上的固定方式。b物理吸附法是指将酶吸附在固体吸附剂表面的方法，吸附剂多为活性炭、多孔玻璃等。优点：与一般酶制剂相比，固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时还可以被反复利用。(2)固定化细胞技术概念：固定化细胞是利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术。固定方法：多采用包埋法。包埋法固定化细胞是指将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰
3、胺等。优点：与固定化酶技术相比，固定化细胞技术制备的成本更低，操作更容易。1.从操作角度考虑，固定化酶和固定化细胞哪一种方法对酶活性的影响更小？固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？提示：固定化细胞操作更容易，对酶活性影响更小。固定化细胞可以催化一系列反应，故固定的是一系列酶。比如固定化酵母细胞将葡萄糖转化形成酒精的过程就是一系列酶催化反应的结果。2为什么酶更适合采用化学结合法和物理吸附法，而细胞多采用包埋法固定化？提示：因为细胞体积大，而酶分子很小；体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。3固定化酶与固定化细胞的反应液有什么不同？提示：在固定化酶应用过程中，反应溶液中
4、只需要加入酶的底物。固定化细胞在应用过程中，要保持细胞的正常生命活动，反应溶液中除需要加入反应的底物外，还应加入满足细胞生命活动所需要的营养物质等。典题分析题型一固定化酶与固定化细胞的比较例1酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经广泛地应用于各个领域，下列有关叙述错误的是()A常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶B制备固定化酶和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等C常用包埋法将脂肪酶和淀粉酶固定D固定化细胞可以催化一系列酶促反应解题分析常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，A正确；制备固定化酶和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等，一般来
5、说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，细胞多采用包埋法固定，B正确，C错误；固定化细胞固定的是一系列酶，因此可以催化一系列酶促反应，D正确。答案C例2下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是()A固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用B溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素C固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物D凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合解题分析固定化酶制作的目的是能够顺利从发酵产物中把酶分离出来，并能够使酶反复使用，A正确；溶解氧交换受阻会影响细胞呼吸，是固定化细胞应用的重要限制因素，B错误；固定化细胞用于生产、获得细胞的代谢产物，C正确；将细胞包埋在多孔载体内部而
6、制成固定化细胞，细胞并不与凝胶通过共价键结合，D正确。答案B技法提升直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较知识点二制备固定化酵母细胞的实验操作知识梳理1.实验操作流程2操作提示(1)海藻酸钠的浓度海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键，因为如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠，如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，也会影响实验效果。(2)海藻酸钠溶液配制与使用海藻酸钠溶化时要小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊；将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与已活化的酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞；固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不
7、是注射，以免影响凝胶珠的形成。(3)CaCl2的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。(4)凝胶珠的检测方法挤压法：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，就表明凝胶珠制作成功。摔打法：在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也表明制备的凝胶珠是成功的。3结果分析与评价(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。(2)酵母菌无氧发酵的反应式为C6H12O62C2H5OH2CO2能量。如果
8、实验成功，应该有气泡产生，并具有酒味；而不含酵母菌的凝胶珠所做的对照实验，则无此现象。1.什么是酵母细胞的活化？提示：在缺水状态下，微生物处于休眠状态。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。酵母细胞的活化就是指让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态。2固定酵母细胞的过程中三次使用到蒸馏水，请说出是哪三个环节？提示：酵母细胞的活化，配制CaCl2溶液以及配制海藻酸钠溶液定容时需使用蒸馏水。3酵母菌的活化或配制CaCl2溶液时，都使用了蒸馏水，为什么不能使用自来水？提示：防止自来水中各种离子影响实验结果，减少杂菌污染。典题分析题型二关于固定化酵母细胞制备过程的考查例3下面是
9、制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：酵母细胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合固定化酵母细胞。(1)在_状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复_状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时_。(2)影响实验成败的关键步骤是_。(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目_。(4)观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明_；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明_。(5)固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是_。答案(1)缺水正常的生活体积会增大(2)配制海藻酸钠溶液(3)少(4)海藻酸钠浓度偏低海藻酸
10、钠浓度偏高，制作失败(5)细胞体积大，难以被吸附或结合课堂小结当堂检测查漏补缺巩固提升1.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答案C解析固定化酶由于酶被固定在不溶性的载体上，很容易与产物分离，同时酶也能反复使用，这是固定化酶的主要优点，A、B正确，C错误；通常固定化酶的种类单一，所以不能催化一系列酶促反应(需要一系列的酶)，D正确。 2下列图形依次表示网格包埋法、载体结合法、物理吸附法和凝胶珠包埋法的一组是()A BC D答案C解析为物理吸附法，有载体，可见为载体结合法，为网格包埋法，是
11、凝胶珠包埋法。3下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是()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时，糖类的作用只是作为反应底物答案A解析固定化细胞技术由于保留了细胞内原有的多酶系统，连续催化反应的优势非常明显，A正确；固定化酶的应用中，不需控制溶解氧，B错误；酶的降解作用是纯粹的化学反应不需各种营养条件，C错误；利用固定化酵母细胞进行发酵时，糖类的作用不只是作为反应底物，还为酵母菌的生长繁殖提供物质和能量，D错误。4下面是制备固定化酵母细胞的步骤，正确
12、的是()配制CaCl2溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠与酵母细胞混合酵母细胞活化固定化酵母细胞A BC D答案D解析制备固定化酵母细胞步骤：酵母细胞活化配制CaCl2溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合固定化酵母细胞。5某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验材料及用具齐全。(1)酵母细胞的固定常用的方法是_。(2)该实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程为：使干酵母与蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化；将无水CaCl2溶解在蒸馏水中，配制成CaCl2溶液；用酒精灯大火连续加热配制海藻酸钠溶液；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
13、匀；将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液中，观察凝胶珠的形成。请你改正其中错误的操作：_。(3)该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵。图中a为_；b是反应柱。从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是：_。为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，实验过程一定要在_条件下进行。加入反应液后的操作是关闭活塞1和活塞2。装置的长导管起到什么作用？_。答案(1)包埋法(2)中海藻酸钠溶解应用小火或间断加热；中海藻酸钠溶液冷却至室温再加入已活化的酵母细胞(3)固定化酵母细胞浓度过高酵母细胞会因失水过多而死亡无菌释放CO2，防止空气中微生物的污染解析(1)制备固定化酵母细胞的方法通常用包埋法。(2)海藻酸钠溶解应用小火或间断加热，以免海藻酸钠焦糊；为了防止刚溶化好的海藻酸钠溶液温度过高杀死酵母细胞，应冷却至室温后再加入活化的酵母细胞。(3)通过图可知，a为固定化酵母细胞，b为反应柱，c为分布着小孔的筛板；反应液浓度过高，酵母细胞会因失水过多最终导致死亡；实验过程应保证无菌操作，以免受其他微生物的影响；酵母菌进行的是无氧呼吸，长导管的作用就是防止空气中微生物的污染，并且把无氧呼吸产生的CO2释放出去。- 9 -
