高中生物2017年第1部分专题4课题3酵母细胞的固定化(选修一)课件

第1局部专题4课题3理解教材新知把握热点考向应用创新演练知识点一知识点二考向一考向二1.固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而固定化细胞那么常采用包埋法。2．固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、pH外，还需要有机营养的供给。3．配制海藻酸钠溶液浓度过高，那么难以形成凝胶珠；假设浓度过低，那么固定的酵母细胞少，影响实验效果。4．配制海藻酸钠溶液应小火加热或间断加热。5．固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶的重复利用，降低了本钱，又提高了产品质量。 [自读教材·夯根底]1．概念利用方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。2．方法 (1)：多适于的固定化；物理或化学包埋法细胞物理吸附法酶3．载体包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。4．优点(1)固定化酶既能与反响物接触，又能与产物别离，可以。(2)固定化细胞技术制备的低，操作容易。5．实例用固定化酶生产高果糖浆。海藻酸钠反复利用本钱葡萄糖异构1．酶能加快化学反响速率，但溶液中的酶难以回收，不能利用。要想既降低生产本钱，又不影响产品质量，该如何解决这一问题？提示：将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反响物接触，又能与反响物别离，还可重复利用。2．一种酶只能催化一种化学反响，而在生产实践中很多产物的形成都是通过一系列酶促反响才获得的。如何解决这一问题？提示：将合成酶的细胞直接固定。3．固定化酶和固定化细胞一般采用什么方法？为什么？

提示：固定化酶常用化学结合法或物理吸附法。因酶分子小，易从包埋材料中漏出，故一般不用包埋法进行固定。固定化细胞常用包埋法，因个大的细胞难以被吸附或结合。 [跟随名师·解疑难]直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种类一种或几种一种一系列酶常用载体无高岭土、皂土、硅胶、凝胶明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺制作方法无化学结合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化是否需要营养物质否否是直接使用酶固定化酶固定化细胞催化反应单一或多种单一一系列反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)小分子物质优点催化效率高，低耗能、低污染等被固定的酶可重复使用成本低，操作更容易缺点①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高，影响产品质量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[特别提醒]①固定化细胞使用的都是活细胞，在反响时需要适宜的生存条件。②由于被固定的细胞保证了完整性，酶的环境改变较小，所以对酶活性影响不大。 [自读教材·夯根底]1．制备固定化酵母细胞蒸馏水正常生活小火间断加热已活化CaCl2溶液2．用固定化酵母细胞发酵

(1)操作步骤：将用蒸馏水冲洗过的固定好的酵母细胞(

)用于发酵的

溶液中。葡萄糖凝胶珠气泡酒精味在配制海藻酸钠溶液时，小火加热并不断搅拌的目的是什么？提示：防止海藻酸钠焦糊。 [跟随名师·解疑难]1．制备固定化酵母细胞的本卷须知(1)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。酵母细胞需要的活化时间较短，一般为0.5～1h，但实验时需要提前做好准备。(2)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，以防止酵母细胞的活化液溢出。(3)加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，关系到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。

(4)海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量。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目少，影响实验效果。(5)溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否那么会因温度过高而导致酵母菌死亡。(6)可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，用作对照。(7)海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，需稳定30min左右。2．实验结果分析与评价(1)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，那么说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再做尝试。(2)利用固定的酵母细胞发酵产生酒精[C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量]，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味，而不含酵母菌的凝胶珠所做的对照实验那么无此现象。[例1](2009·江苏高考)以下关于固定化酶和固定化细胞的表达，正确的选项是 ()A．固定化细胞技术在多步连续催化反响方面优势明显B．在固定化酶的应用中，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，糖类的作用只是作为反响底物[解析]固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么高，耐受性也比较好，和溶解氧没什么关系；利用固定化酶降解水体中有机磷农药，不需要提供营养条件；利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类不仅是反响底物，同时也作为碳源来提供能量和营养。[答案]A(1)固定化酶是指限制或固定于特定空间位置的酶，具体来说，是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂，不会比一般酶制剂的生物活性更强。

(2)固定化细胞仍能进行正常的生长、繁殖和代谢，可以像游离的细胞一样用于发酵生产。[例2]根据下面制备固定化酵母细胞实验的流程答复以下问题：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(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)观察形成的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)制备固定化酶不宜用包埋法，为什么？[解析](1)酵母菌在枯燥时，处于休眠状态，需加水活化，否那么制成的固定化酵母菌在发酵时酶活性较低且酵母菌增殖缓慢。(2)该实验的关键是海藻酸钠溶液的配制。(3)如果海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞的数目减少，影响实验效果。(4)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低，固定的酵母菌数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，那么说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再做尝试。(5)由于酵母菌细胞个体较大，不易从包埋材料中漏出，故细胞的固定化一般采用包埋法。[答案]

(1)缺水正常的生活体积增大(2)配制海藻酸钠溶液(3)减少(4)固定的酵母细胞数目