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1、 生活中我们最常提到生活中我们最常提到生活中我们最常提到生活中我们最常提到的酵母是的酵母是的酵母是的酵母是酿酒酵母酿酒酵母酿酒酵母酿酒酵母（也称（也称（也称（也称面包酵母），自从几千年面包酵母），自从几千年面包酵母），自从几千年面包酵母），自从几千年前人类就用其发酵面包和前人类就用其发酵面包和前人类就用其发酵面包和前人类就用其发酵面包和酒类。酒类。酒类。酒类。导入新课导入新课 有什么办法可以有什么办法可以有什么办法可以有什么办法可以使酵母菌反复使用？使酵母菌反复使用？使酵母菌反复使用？使酵母菌反复使用？ 在日常生活中，我们无法将酵母菌反复使用。在日常生活中，我们无法将酵母菌反复使用。在日常生活
2、中，我们无法将酵母菌反复使用。在日常生活中，我们无法将酵母菌反复使用。专题专题专题专题44酶的研究与应用酶的研究与应用酶的研究与应用酶的研究与应用教学目标教学目标知识与能力知识与能力1.了解固定化酶在生产实践中的优点。了解固定化酶在生产实践中的优点。3.掌握固定化酶或细胞的方法。掌握固定化酶或细胞的方法。2.掌握固定化酶和固定化细胞的作用掌握固定化酶和固定化细胞的作用和原理。和原理。4.产是指被固定化酵母细胞，并利用产是指被固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。固定化酵母细胞进行酒精发酵。过程与方法过程与方法情感态度与价值观情感态度与价值观 通过实验与理论知识相结合的方法，通过实验
3、与理论知识相结合的方法，在实验中掌握酵母细胞固定化的知识。在实验中掌握酵母细胞固定化的知识。1.培养学生动手实验能力。培养学生动手实验能力。2.培养在实验过程中的团结互助的精神。培养在实验过程中的团结互助的精神。教学重难点教学重难点课题重点课题重点制备固定化酵母细胞。制备固定化酵母细胞。课题难点课题难点制备固定化酵母细胞。制备固定化酵母细胞。内容解析内容解析1.基础知识基础知识从从酶酶酶酶到到固定化酶固定化酶固定化酶固定化酶再到再到固定化细胞固定化细胞固定化细胞固定化细胞的发展史的发展史酶酶存在问题：存在问题：容易失活容易失活不能再次不能再次利用利用产物中的产物中的酶影响产酶影响产品质量品质量
4、设想：设想：将酶固定在将酶固定在不溶于水的不溶于水的载体上载体上固定化酶固定化酶出现出现固定化酶固定化酶存在问题：存在问题：设想：设想： 一种酶只能一种酶只能 催化一种化催化一种化 学反应学反应 生产实践中，生产实践中， 产物需要一系产物需要一系 列酶促反应得到列酶促反应得到酶来自细胞，酶来自细胞，能否将合成细胞能否将合成细胞的酶直接固定的酶直接固定固定化细胞固定化细胞出现出现思考下面的问题思考下面的问题 如何使酶或者细胞既能在反应过程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中与反应物接触，又能在反应结束后与反应物分离？反应物分离？包埋在网格中包埋在网格中包埋在网格中包
5、埋在网格中用化学键结合起来用化学键结合起来用化学键结合起来用化学键结合起来物理吸附在载体上物理吸附在载体上物理吸附在载体上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通常情况下，酶和细胞固定采用不同的方法酶酶物理吸附法物理吸附法化学结合法化学结合法细胞细胞 包埋法包埋法2.实验设计实验设计 今天我们以酵母细胞为今天我们以酵母细胞为今天我们以酵母细胞为今天我们以酵母细胞为实验材料，进行酵母细胞的实验材料，进行酵母细胞的实验材料，进行酵母细胞的实验材料，进行酵母细胞的固定化实验。固定化实验。固定化实验。固定化实验。实验材料实验材料干酵母干酵母CaCl2溶液溶液海藻酸钠海藻酸钠干酵母干酵母
6、实验过程实验过程（1 1）制备固定化酵母细胞）制备固定化酵母细胞）制备固定化酵母细胞）制备固定化酵母细胞配置配置0.05mol/L的的CaCl2溶液溶液CaCl20.83g150mLH2O配置海藻酸钠溶液配置海藻酸钠溶液海藻酸钠海藻酸钠0.7g10mL水水小火加热小火加热配方配方干酵母干酵母取取1g干酵母，放干酵母，放10mL水中，水中，用玻璃棒搅拌成糊状，用玻璃棒搅拌成糊状，放置放置1h左右使其活化左右使其活化 干酵母活化干酵母活化干酵母活化干酵母活化 将已经活化的酵母细胞加将已经活化的酵母细胞加 入到海藻酸钠溶液中入到海藻酸钠溶液中 用玻璃棒进行充分搅拌，用玻璃棒进行充分搅拌， 使其混合均
7、匀使其混合均匀固定化酵母细胞固定化酵母细胞固定化酵母细胞固定化酵母细胞将溶液转移至注射器中将溶液转移至注射器中将注射其中的溶液滴加将注射其中的溶液滴加到配置好的到配置好的CaCl2溶液中溶液中液滴在液滴在CaCl2溶液中形成溶液中形成凝胶珠凝胶珠固定化酵母细胞固定化酵母细胞固定化酵母细胞固定化酵母细胞将这些凝胶珠在将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡溶液中浸泡30min左右左右固定化酵母细胞固定化酵母细胞固定化酵母细胞固定化酵母细胞（2 2）用固定化酵母细胞发酵）用固定化酵母细胞发酵）用固定化酵母细胞发酵）用固定化酵母细胞发酵将凝胶珠用蒸馏水冲洗将凝胶珠用蒸馏水冲洗23次次将凝胶珠放入将凝胶珠放
8、入10%葡萄糖溶葡萄糖溶液中，液中，25发酵发酵24h3.结果结果分析与评价结果结果分析与评价3.1制备固定化酵母细胞结果分析制备固定化酵母细胞结果分析 形成凝胶珠的颜色较深，形状为圆形或椭圆形成凝胶珠的颜色较深，形状为圆形或椭圆形形成成 功功 凝胶珠颜色过浅，呈白色凝胶珠颜色过浅，呈白色失失 败败 原因原因原因原因 固定的固定的酵母细胞过酵母细胞过少，海藻酸少，海藻酸钠浓度偏低钠浓度偏低 凝胶珠不是椭圆形或圆形，呈其它形状凝胶珠不是椭圆形或圆形，呈其它形状失败失败 原因原因原因原因 固定的固定的酵母细胞过酵母细胞过多，海藻酸多，海藻酸钠浓度偏高钠浓度偏高3.2固定化酵母细胞发酵结果分析固定化
9、酵母细胞发酵结果分析 葡萄糖溶液中产葡萄糖溶液中产生许多气泡，同时闻生许多气泡，同时闻到酒味到酒味固定化酶技术高果糖浆生产中的应用固定化酶技术高果糖浆生产中的应用1.将葡萄糖异构酶固定在颗粒将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上状载体上2.将酶颗粒装入到反应柱内，反应将酶颗粒装入到反应柱内，反应柱地段有筛孔，可以使反应溶液通过，柱地段有筛孔，可以使反应溶液通过，而酶颗粒不能通过而酶颗粒不能通过4.相关链接相关链接3.将葡萄糖溶液从反应柱上端注入将葡萄糖溶液从反应柱上端注入葡萄糖葡萄糖 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶 果糖果糖4.果糖溶液从下端流出，葡果糖溶液从下端流出，葡萄糖异构酶仍保留在反应柱内萄糖异构
10、酶仍保留在反应柱内 我们采取这种方法，成功我们采取这种方法，成功地实现了酶与反应物的自由接地实现了酶与反应物的自由接触与分离。触与分离。课堂小结课堂小结固定化技术固定化技术固定化技术固定化技术固定化酶技术固定化酶技术固定化酶技术固定化酶技术固定化细胞技术固定化细胞技术固定化细胞技术固定化细胞技术化学结合法化学结合法化学结合法化学结合法物理吸附法物理吸附法物理吸附法物理吸附法包埋法包埋法包埋法包埋法固定化酵母细胞的实验过程固定化酵母细胞的实验过程酵母细胞的活化酵母细胞的活化配置物质的量浓度为配置物质的量浓度为0.05mol/L的的CaCl2溶液溶液配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵
11、母细胞混合海藻酸钠溶液与酵母细胞混合固定化酵母细胞固定化酵母细胞利用固定化酵母细胞发酵利用固定化酵母细胞发酵1.（2009.江苏）江苏）下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（正确的是（）A.固定化细胞技术在多步连续催化反应方固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显面优势明显B.固定化酶的应用中，要控制好固定化酶的应用中，要控制好pH、温、温度和溶解氧度和溶解氧C.利用固定化酶降解水体中有机磷农药，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，糖类的利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只
12、是作为反应物作用只是作为反应物高考链接高考链接A解析：解析：本题考查固定化酶和固定化细胞的相关知识。本题考查固定化酶和固定化细胞的相关知识。B选项固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么高，选项固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么高，耐受性比较好，和溶解氧没什么关系；耐受性比较好，和溶解氧没什么关系；C选项利用固定化酶降解水体中有机磷农药，纯粹选项利用固定化酶降解水体中有机磷农药，纯粹的化学反应，不需要提供营养条件，固定化细胞发的化学反应，不需要提供营养条件，固定化细胞发挥作用需要。挥作用需要。D选项利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用选项利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用作为反应底物也为碳
13、源来调节酵母菌的代谢方式。作为反应底物也为碳源来调节酵母菌的代谢方式。课堂练习课堂练习填空题填空题填空题填空题1.固定化酶和固定化细胞通常采用固定化酶和固定化细胞通常采用_、_、_三种方法。三种方法。其中，酶更适合采用其中，酶更适合采用_、_，细胞更适合采用细胞更适合采用_。2.正常情况下，凝胶珠的颜色正常情况下，凝胶珠的颜色_ ，形状，形状为为_或或_ 。包埋法包埋法化学结合法化学结合法物理吸附法物理吸附法化学结合法化学结合法物理吸附物理吸附法法包埋法包埋法较深较深圆形圆形椭圆形椭圆形选择题选择题选择题选择题1.下列不属于酶的优点的是（下列不属于酶的优点的是（）A.催化效率高催化效率高B.低
14、耗能低耗能C.低污染低污染D.可以反复利用可以反复利用2.在固定化酵母细胞中，海藻酸钠溶液的作用是在固定化酵母细胞中，海藻酸钠溶液的作用是（）A.固定化酵母细胞固定化酵母细胞B.悬浮酵母细胞悬浮酵母细胞C.回收酵母细胞回收酵母细胞D.催化化学反应催化化学反应DA简答题简答题简答题简答题1.在实验过程中为什么要活化酵母细胞？在实验过程中为什么要活化酵母细胞？答：在缺水的状态下，酵母细胞处于休眠状答：在缺水的状态下，酵母细胞处于休眠状答：在缺水的状态下，酵母细胞处于休眠状答：在缺水的状态下，酵母细胞处于休眠状态。将酵母细胞放入蒸馏水中态。将酵母细胞放入蒸馏水中态。将酵母细胞放入蒸馏水中态。将酵母细
15、胞放入蒸馏水中1h1h，可以使处，可以使处，可以使处，可以使处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态，以便于酵母细胞发酵葡萄糖溶液。态，以便于酵母细胞发酵葡萄糖溶液。态，以便于酵母细胞发酵葡萄糖溶液。态，以便于酵母细胞发酵葡萄糖溶液。2.在葡萄糖的异构反应中，如果不将葡萄糖异构在葡萄糖的异构反应中，如果不将葡萄糖异构酶固定，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产酶固定，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产过程产生哪些影响？过程产生哪些影响？答：葡萄糖异构酶如果没有固定，溶液中的酶会答：
16、葡萄糖异构酶如果没有固定，溶液中的酶会答：葡萄糖异构酶如果没有固定，溶液中的酶会答：葡萄糖异构酶如果没有固定，溶液中的酶会很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品应后酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品应后酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品应后酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品质量。质量。质量。质量。3.固定化细胞技术有什么优缺点？固定化细胞技术有什么优缺点？答：优点答：优点答：优点答：优点操作容易、对酶活性影响小、
17、可以使酶操作容易、对酶活性影响小、可以使酶操作容易、对酶活性影响小、可以使酶操作容易、对酶活性影响小、可以使酶 再利用。再利用。再利用。再利用。 缺点缺点缺点缺点 大分子物质难以自由通过细胞膜，固定大分子物质难以自由通过细胞膜，固定大分子物质难以自由通过细胞膜，固定大分子物质难以自由通过细胞膜，固定 化细胞的应用受到限制。化细胞的应用受到限制。化细胞的应用受到限制。化细胞的应用受到限制。教材习题答案教材习题答案1.直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化细胞催化反应，有哪些优点与不足？细胞催化反应，有哪些优点与不足？答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的答：
18、直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下表所示。优缺点如下表所示。优缺点如下表所示。优缺点如下表所示。类型类型类型类型优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点类型类型类型类型优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点直接使用酶直接使用酶直接使用酶直接使用酶催化效率高催化效率高催化效率高催化效率高低耗能低耗能低耗能低耗能低污染低污染低污染低污染对环境条件非常敏感，对环境条件非常敏感，对环境条件非常敏感，对环境条件非常敏感，容易失活；容易失活；容易失活；容易失活；溶液中的酶很那回收，溶液中的酶很那回收，溶液中的酶很那回收，溶
19、液中的酶很那回收，不能被再次利用，提高不能被再次利用，提高不能被再次利用，提高不能被再次利用，提高了生产成本；了生产成本；了生产成本；了生产成本；反应后酶会混在产物中，反应后酶会混在产物中，反应后酶会混在产物中，反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量可能影响产品质量可能影响产品质量可能影响产品质量类型类型类型类型优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点固定化酶固定化酶固定化酶固定化酶酶既能与反应物酶既能与反应物酶既能与反应物酶既能与反应物接触，又能与产接触，又能与产接触，又能与产接触，又能与产物分离，同时，物分离，同时，物分离，同时，物分离，同时，固定在载体上的固定在载体上的固定在载体上的固定在载体上
20、的每还可以被反复每还可以被反复每还可以被反复每还可以被反复利用利用利用利用一种酶只能催化一一种酶只能催化一一种酶只能催化一一种酶只能催化一种化学反应，而在种化学反应，而在种化学反应，而在种化学反应，而在生产实践中，很多生产实践中，很多生产实践中，很多生产实践中，很多产物的形成都通过产物的形成都通过产物的形成都通过产物的形成都通过一系列的酶促反应一系列的酶促反应一系列的酶促反应一系列的酶促反应才能得到才能得到才能得到才能得到类型类型类型类型优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点固定化细胞固定化细胞固定化细胞固定化细胞成本低成本低成本低成本低操作更容易操作更容易操作更容易操作更容易固定后的细胞与反固定后
21、的细胞与反固定后的细胞与反固定后的细胞与反应物不容易接近，应物不容易接近，应物不容易接近，应物不容易接近，可能导致反映效果可能导致反映效果可能导致反映效果可能导致反映效果下降等下降等下降等下降等2.你能写一篇短文，描述葡萄糖分子通过你能写一篇短文，描述葡萄糖分子通过固定化细胞变成酒精的过程吗？固定化细胞变成酒精的过程吗？答：示例答：示例答：示例答：示例葡萄糖通过装有固定化细胞的柱子，在固葡萄糖通过装有固定化细胞的柱子，在固定化细胞分泌的葡萄糖异构酶的作用下变定化细胞分泌的葡萄糖异构酶的作用下变为酒精，酒精通过底部的筛板滤除，固定为酒精，酒精通过底部的筛板滤除，固定化细胞仍保留在柱壁上。化细胞仍
22、保留在柱壁上。3.目前，还没有一种固定化技术能普遍适目前，还没有一种固定化技术能普遍适用于所有的酶。在实际应用中，需要根据各种用于所有的酶。在实际应用中，需要根据各种酶的特性，探索出最佳的固定化途径，你能解酶的特性，探索出最佳的固定化途径，你能解释为什么很难找到一种普遍适用的固定酶的方释为什么很难找到一种普遍适用的固定酶的方法吗？法吗？答：酶的结构和构成多种多样，且具有专一性。答：酶的结构和构成多种多样，且具有专一性。答：酶的结构和构成多种多样，且具有专一性。答：酶的结构和构成多种多样，且具有专一性。一般来说，不同化学反应需要不同的酶，而没一般来说，不同化学反应需要不同的酶，而没一般来说，不同化学反应需要不同的酶，而没一般来说，不同化学反应需要不同的酶，而没有一种酶可以催化所有的化学反应。而不同结有一种酶可以催化所有的化学反应。而不同结有一种酶可以催化所有的化学反应。而不同结有一种酶可以催化所有的化学反应。而不同结构的酶对条件的敏感度也不相同。因此很难找构的酶对条件的敏感度也不相同。因此很难找构的酶对条件的敏感度也不相同。因此很难找构的酶对条件的敏感度也不相同。因此很难找到一种普遍适用的固定酶的方法。到一种普遍适用的固定酶的方法。到一种普遍适用的固定酶的方法。到一种普遍适用的固定酶的方法。
