苏教版生物选修1全册精品课件第三章第二节

1、栏目栏目导引导引第三章酶的应用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第二节制备和应用固定化酶栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践学习导航学习导航1.固定化酶和固定化细胞的应用。固定化酶和固定化细胞的应用。(重点重点)2固定化酶与固定化细胞的制备方法。固定化酶与固定化细胞的制备方法。(难点难点)栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践新知初探新知初探思维启动思维启动固相载体固相载体酶活性酶活性水溶性水溶性栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践2.制备固定化酶制备固定化酶目前，制备固定化酶的方法主要有目前，制备固定化

2、酶的方法主要有_、_、包埋法等。、包埋法等。(1)吸附法的显著特点是工艺简便且吸附法的显著特点是工艺简便且_，在生产实践中应用广泛；，在生产实践中应用广泛；(2)交联法是利用多功能试剂进行酶与载体之间交联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；，从而得到三维的交联网架结构；吸附法吸附法交联法交联法条件温和条件温和共价键共价键栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践(3)包埋法是将酶包埋在包埋法是将酶包埋在_中。中。3.应用：固定化酶已被广泛地应用在人们的日应用：固定化酶已被广泛地应用在

3、人们的日常生活、医院、工业等方面。例如，固定化常生活、医院、工业等方面。例如，固定化酶在新型青霉素的生产中具有重要作用。酶在新型青霉素的生产中具有重要作用。能固化的载体能固化的载体栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践酶制剂的应用有哪些缺陷？酶制剂的应用有哪些缺陷？提示：提示：酶制剂应用的缺陷：酶制剂应用的缺陷：(1)通常对强酸、强碱通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；、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，提高溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；了生产成本；(3)反应后酶会混在产物中，可能

4、影反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。响产品质量。想一想想一想栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践二、固定化细胞技术的应用二、固定化细胞技术的应用1.固定化细胞技术固定化细胞技术通过各种方法将通过各种方法将_与一定的载体结合，与一定的载体结合，使其仍保持原有的使其仍保持原有的_，这一过程称，这一过程称为细胞固定化。为细胞固定化。细胞细胞生物活性生物活性栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践2.细胞固定化的方法细胞固定化的方法(1)吸附法：是制备固定化动物细胞的主要方吸附法：是制备固定化动物细胞的主要方法，此法也可制备固定化植物细胞，它既可法，此

5、法也可制备固定化植物细胞，它既可将植物细胞吸附在将植物细胞吸附在_的大孔隙的大孔隙或裂缝之中，也可将植物细胞吸附在或裂缝之中，也可将植物细胞吸附在_的外壁上；的外壁上；泡沫塑料泡沫塑料中空纤维中空纤维栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践(2)包埋法：是指将细胞包埋在包埋法：是指将细胞包埋在_的的内部而制成固定化细胞的方法。其中，内部而制成固定化细胞的方法。其中，_是应用最广泛的细胞固定化是应用最广泛的细胞固定化方法，它所使用的载体主要有琼脂、方法，它所使用的载体主要有琼脂、_、角叉菜胶、明胶等。、角叉菜胶、明胶等。3.固定化细胞技术的优点：可以取代固定化细胞技术的优点：

6、可以取代_进行发酵，生产各种物质。进行发酵，生产各种物质。多孔载体多孔载体凝胶包埋法凝胶包埋法海藻酸钠凝胶海藻酸钠凝胶游离的细胞游离的细胞栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践(1)某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应。反应。()(2)固定化细胞所固定的酶都在细胞外起作用。固定化细胞所固定的酶都在细胞外起作用。()(3)制备固定化细胞的方法主要有包埋法、交联制备固定化细胞的方法主要有包埋法、交联法和吸附法。法和吸附法。()判一判判一判栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践要点突破要点突破讲练互动讲练互动直接

7、使用酶、固定化酶、固直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较定化细胞的比较直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞酶的种类酶的种类一种或几种一种或几种一种一种一系列酶一系列酶常用载体常用载体无无高岭土、皂高岭土、皂土、硅胶、土、硅胶、凝胶凝胶明胶、琼脂糖、明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋海藻酸钠、醋酸纤维素、聚酸纤维素、聚丙烯酰胺丙烯酰胺栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞制作方法制作方法无无化学结合固化学结合固定化、物理定化、物理吸附固定化吸附固定化包埋法固定包埋法固定化化是否需要营是否需要营养物质养物质

8、否否否否是是催化反应催化反应单一或多种单一或多种单一单一一系列一系列反应底物反应底物各种物质各种物质(大分子、大分子、小分子小分子)各种物质各种物质(大分子、大分子、小分子小分子)小分子物质小分子物质栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞缺点缺点对环境条件对环境条件非常敏感，易非常敏感，易失活失活难回收，成难回收，成本高，影响产本高，影响产品质量品质量不利于催化一系不利于催化一系列的酶促反应列的酶促反应反应物不易反应物不易与酶接近，与酶接近，尤其是大分尤其是大分子物质，反子物质，反应效率下降应效率下降优点优点催化效率

9、高、催化效率高、耗能低、低污耗能低、低污染染既能与反应物既能与反应物接触，又能与产接触，又能与产物分离物分离可以反可以反复利用复利用成本低、操成本低、操作容易作容易栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践特别提醒特别提醒固定化细胞使用的都是活细胞，因而为了固定化细胞使用的都是活细胞，因而为了保证其生长、增殖的需要，应该为其提供一保证其生长、增殖的需要，应该为其提供一定的营养物质。定的营养物质。固定化细胞由于保证了细胞的完整性，酶固定化细胞由于保证了细胞的完整性，酶的环境改变小，所以对酶的活性影响最小。的环境改变小，所以对酶的活性影响最小。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实

10、践第三章酶的应用技术实践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中，正确的是中，正确的是()a固定化细胞技术在多步连续催化反应方面固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显优势明显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、温度和、温度和溶解氧溶解氧c利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需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提供适宜的营养条件栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践d利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物用只是作为反应底物【思路点拨】【思路点拨】

11、本题主要考查固定化酶和固定本题主要考查固定化酶和固定化细胞的异同。解答本题关键掌握：化细胞的异同。解答本题关键掌握：固定化酶每次只是固定一种酶，而固定化细固定化酶每次只是固定一种酶，而固定化细胞发挥作用的是整个细胞中所有的酶分子。胞发挥作用的是整个细胞中所有的酶分子。固定化酶作为一种有机物需要适宜的温度、固定化酶作为一种有机物需要适宜的温度、ph，但不需要氧气和营养条件。，但不需要氧气和营养条件。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践【解析】固定化酶耐受性比较好，和溶解【解析】固定化酶耐受性比较好，和溶解氧没有关系；利用固定化酶降解水体中的有氧没有关系；利用固定化酶降解水

12、体中的有机磷农药，不需要提供营养条件；利用固定机磷农药，不需要提供营养条件；利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类既可以作为反应化酵母细胞进行发酵，糖类既可以作为反应底物，也可以作为碳源来调节酵母菌的代谢底物，也可以作为碳源来调节酵母菌的代谢方式。方式。【答案】【答案】a栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践1. (2012邵阳高二检测邵阳高二检测)下列关于酶和细胞的固下列关于酶和细胞的固定化，叙述不正确的是定化，叙述不正确的是()a酶分子很小，宜采用包埋法酶分子很小，宜采用包埋法b酶分子很小，宜采用化学结合法或物理吸附酶分子很小，宜采用化学结合法或物理吸附法固定法固定c细胞个

13、大，难被吸附或结合细胞个大，难被吸附或结合d细胞宜采用包埋法固定细胞宜采用包埋法固定变式训练变式训练栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践解析：选解析：选a。一般来说，酶更适合采用化学结。一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法合法和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法固定。这是由于细胞相对较大，而酶分子相对固定。这是由于细胞相对较大，而酶分子相对很小，个大的细胞难以被吸附或结合，个小的很小，个大的细胞难以被吸附或结合，个小的酶容易从包埋材料中漏出。酶容易从包埋材料中漏出。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践1.方法方法(

14、1)吸附法吸附法动物细胞大多数具有附着特性，能够很好地附动物细胞大多数具有附着特性，能够很好地附着在容器壁、微载体和中空纤维等载体上。着在容器壁、微载体和中空纤维等载体上。将植物细胞吸附在泡沫塑料的大孔隙或裂缝将植物细胞吸附在泡沫塑料的大孔隙或裂缝中，或将植物细胞吸附在中空纤维的外壁上。中，或将植物细胞吸附在中空纤维的外壁上。固定化细胞技术及其应用、固定化细胞技术及其应用、优缺点优缺点栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践(2)包埋法包埋法含义：将细胞包埋在多孔载体的内部而制含义：将细胞包埋在多孔载体的内部而制成固定化细胞的方法。成固定化细胞的方法。凝胶包埋法是应用最广泛

15、的细胞固定化方凝胶包埋法是应用最广泛的细胞固定化方法，适用于微生物、动物和植物细胞的固定法，适用于微生物、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。胶、角叉菜胶、明胶等。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践2.应用应用(1)固定化细胞技术可以取代游离的细胞进行发固定化细胞技术可以取代游离的细胞进行发酵，生产各种物质。酵，生产各种物质。(2)科学家们还成功地用固定化原生质体生产出科学家们还成功地用固定化原生质体生产出谷氨酸。谷氨酸。3.点点(1)固定化细胞仍能进行正常的生长、繁殖和代固定化细胞仍能

16、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。谢，可以像游离的细胞一样用于发酵生产。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践(2)固定化细胞技术免去了破碎细胞提取酶等固定化细胞技术免去了破碎细胞提取酶等步骤，能充分利用细胞内的酶，因而，固定步骤，能充分利用细胞内的酶，因而，固定化细胞内酶的活性基本没有损失。化细胞内酶的活性基本没有损失。(3)保留了细胞内原有的多酶系统，对于多步保留了细胞内原有的多酶系统，对于多步催化的连续反应优势就更加明显。催化的连续反应优势就更加明显。4.缺点缺点(1)固定化细胞只能用于生产细胞外酶和其他固定化细胞只能用于生产细胞外酶和其

17、他能够分泌到细胞外的产物。能够分泌到细胞外的产物。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践(2)由于载体的影响，使营养物质和产物的扩由于载体的影响，使营养物质和产物的扩散受到一定的限制。散受到一定的限制。(3)在好氧性发酵中，限制了溶解氧的传递和在好氧性发酵中，限制了溶解氧的传递和输送。输送。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践 (2012江苏仪征中学高二检测江苏仪征中学高二检测)下图是酶下图是酶的几种固定方式示意图，其所采用的固定方法的几种固定方式示意图，其所采用的固定方法依次是依次是()栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践

18、a吸附法、交联法、包埋法吸附法、交联法、包埋法b交联法、吸附法、包埋法交联法、吸附法、包埋法c包埋法、吸附法、交联法包埋法、吸附法、交联法d包埋法、交联法、吸附法包埋法、交联法、吸附法栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践【解析】【解析】图表示酶包埋在细微网格里，图表示酶包埋在细微网格里，应属包埋法；应属包埋法；图表示许多酶分子通过特殊图表示许多酶分子通过特殊试剂连接起来，成网状结构，应属交联法；试剂连接起来，成网状结构，应属交联法；图表示固定在一定的支持物上，可用物理图表示固定在一定的支持物上，可用物理吸附法、离子结合法和共价结合法固定，应吸附法、离子结合法和共价结合法

19、固定，应属吸附法。属吸附法。【答案】【答案】d栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践【探规寻律】【探规寻律】酶和细胞的固定方法和特点酶和细胞的固定方法和特点固定对象固定对象酶酶细胞细胞适宜固定法适宜固定法交联法、吸附法交联法、吸附法包埋法包埋法特点特点体积小，固定一体积小，固定一种酶。包埋法容种酶。包埋法容易丢失易丢失体积大，固定一体积大，固定一系列酶。难以化系列酶。难以化学结合和吸附学结合和吸附发挥作用需发挥作用需要的条件要的条件适宜的温度、适宜的温度、ph适宜的温度、适宜的温度、ph、还需要营、还需要营养物质和氧气养物质和氧气栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三

20、章酶的应用技术实践变式训练变式训练2. (2012南通高二检测南通高二检测)下列关于固定化细胞技下列关于固定化细胞技术的说法中，正确的是术的说法中，正确的是()a吸附法的优点是操作简单，吸附牢固吸附法的优点是操作简单，吸附牢固b包埋法的优点是操作复杂，条件温和，对包埋法的优点是操作复杂，条件温和，对细胞无毒性细胞无毒性c吸附法容易对酶活性产生影响吸附法容易对酶活性产生影响d凝胶包埋法常用的凝胶种类有琼脂、海藻凝胶包埋法常用的凝胶种类有琼脂、海藻酸钠凝胶、角叉菜胶和明胶等酸钠凝胶、角叉菜胶和明胶等栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践解析：选解析：选d。固定化细胞的主要方法

21、有吸附法。固定化细胞的主要方法有吸附法和包埋法。它们各有利弊，吸附法的主要优点和包埋法。它们各有利弊，吸附法的主要优点是酶活性不受影响，但吸附过程相当复杂，这是酶活性不受影响，但吸附过程相当复杂，这一过程与微生物细胞的性质、载体的性质以及一过程与微生物细胞的性质、载体的性质以及两者之间的相互作用等有关，吸附力较弱且吸两者之间的相互作用等有关，吸附力较弱且吸附不牢固，细胞容易脱落。包埋法操作简便，附不牢固，细胞容易脱落。包埋法操作简便，条件温和，对细胞无毒性，适合于生长细胞的条件温和，对细胞无毒性，适合于生长细胞的固定化。凝胶包埋法常用的凝胶种类有琼脂、固定化。凝胶包埋法常用的凝胶种类有琼脂、海

22、藻酸钠凝胶、角叉菜胶和明胶等。海藻酸钠凝胶、角叉菜胶和明胶等。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践实验探究实验探究专项突破专项突破【操作与实践】【操作与实践】1.操作流程操作流程固定化酵母菌细胞的制备固定化酵母菌细胞的制备栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践2.注意事项注意事项(1)选用的干酵母要具有较强的活性，而且物种单选用的干酵母要具有较强的活性，而且物种单一。一。(2)酵母菌细胞活化时体积会变大，因此活化前应酵母菌细胞活化时体积会变大，因此活化前应选择体积足够大的容器，防止酵母菌细

23、胞的活化选择体积足够大的容器，防止酵母菌细胞的活化液溢出。液溢出。(3)海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母菌细胞的关海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母菌细胞的关键，因为如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝键，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胶珠，如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞的数量少，也会影响实验效果。母菌细胞的数量少，也会影响实验效果。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践(4)溶化海藻酸钠时要用小火或间断加热，避免海藻溶化海藻酸钠时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊。酸钠发生焦糊。(5)将溶化后的海藻酸钠先冷却

24、至室温，再与酵母菌将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母菌细胞混合，避免高温杀死酵母菌。细胞混合，避免高温杀死酵母菌。(6)固定化酵母菌细胞时，应将海藻酸钠与酵母菌细固定化酵母菌细胞时，应将海藻酸钠与酵母菌细胞的混合液用注射器缓慢滴加到饱和硼酸胞的混合液用注射器缓慢滴加到饱和硼酸氯化钙氯化钙溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。(7)可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，作为可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，作为对照。对照。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践【问题与探究】【问题与探究】如何检验凝胶珠的质量是否合格？如

25、何检验凝胶珠的质量是否合格？【提示】【提示】检验凝胶珠的质量是否合格，可检验凝胶珠的质量是否合格，可以采用以下方法。一是用镊子夹起一个凝胶以采用以下方法。一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不破珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成裂，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，也表明制备的凝胶珠是凝胶珠很容易弹起，也表明制备的凝胶珠是成功的。成功的。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践三是观察凝胶珠的颜色。如果制作的凝胶珠三是观

26、察凝胶珠的颜色。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。的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践【例题】【例题】下面的流程图示意制备固定化酵下面的流程图示意制备固定化酵母菌细胞的过程，请据图回答：母菌细胞的过程，请据图回答：(1)图中酵母菌活化就是图中酵母菌活化就是_状状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时细胞活化时_。栏目栏目导引导引第三章酶的应用技术实践第三章酶的应用技术实践(2)影响此实验成败的关键步骤是影响此实验成败的关键步骤是_。此。此步的操作应采用步的操作应采用_。(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞数目的酵母菌细胞数目_