酵母细胞的固定化-学案

第-1-页共4页§4.3《酵母细胞的固定化》导学案班级：高二（）班姓名：【学习目标】1.举例说明固定化技术的种类及应用。2.比较直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的异同点。3.初步学会制备固定化酵母细胞并用其进行酒精发酵。【自主学习】一、固定化酶的应用实例——生产高果糖浆1.生产高果糖浆的原理:葡萄糖果糖。2.传统生产方法的优缺点:(1)优点:_______好,能持续发挥作用。(2)缺点。①酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常_____,容易_____。②溶液中的酶很难回收,不能___________,提高了生产成本。③反应后会混在_____中,可能影响产品质量。3.使用固定化酶的生产原理:(1)制备固定化酶:将葡萄糖异构酶固定在颗粒状的_____上。(2)制备固定化酶反应柱:将这些酶颗粒装入_______中,柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。(3)酶与反应液分离的原理:_______无法通过筛板上的小孔,而_________可以自由出入。4.生产操作:(1)将葡萄糖溶液从反应柱的_____注入。(2)使葡萄糖溶液流过反应柱,与___________________接触。(3)转化成的果糖从反应柱的_____流出。二、固定化酶和固定化细胞技术1.概念:利用_____或_____方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。2.常用方法:序号固定方法固定对象图例①_____法固定化_____②_________法固定化___③_________法固定化___3.优点:(1)固定化酶既能与_______接触,又能与_____分离,可反复使用。第-2-页共4页(2)固定化细胞制备成本___,操作_____。三、实验操作1.制备固定化酵母细胞:(1)固定方法:_______。(2)常用载体:一些不溶于水的_______载体,如_____、琼脂糖、_________、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。(3)实验操作:酵母细胞的_____↓配制_____溶液↓配制_________溶液(影响实验成败的关键步骤)↓海藻酸钠溶液与_________混合↓固定化酵母细胞2.用固定化酵母细胞发酵:将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用_______冲洗2～3次↓将150mL质量分数为10%的_______溶液转移到锥形瓶中↓加入固定好的酵母细胞(凝胶珠)↓置于25℃下发酵24h↓发现有_____产生,同时有_____散发【合作探究】主题1固定化酶和固定化细胞技术1.固定化酶和固定化细胞的原理及优点：(1)根据教材“高果糖浆的生产”分析固定化酶依据的原理与其优点。①原理：将酶固定在___________________________。②优点：使酶既能与______________________________________________________。(2)探讨固定化细胞采用的固定方法、固定原理和固定化细胞的优点。①方法：_______。②原理：将微生物细胞包埋在__________________________________________。③优点：与固定化酶技术相比较，该方法成本________,操作______________。2.固定化酶和固定化细胞的特点：(1)从操作角度来考虑，你认为哪一种方法更容易？________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？________如果想将微生物的发酵过程变成连续的一系列酶反应，应该选择哪种方法？________第-3-页共4页如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？________(2)直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较比较项目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制作方法化学结合法物理吸附法包埋法是否需要营养物质__________________催化反应单一或多种____________反应底物各种物质(大分子、小分子)________________________优点催化效率___，低耗能、低污染等。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________。成本_____，操作更_____。缺点①酶不能回收_______,增加了生产成本②酶混在产物中影响_______一种酶只能催化_______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。固定后的细胞与反应物不容易接近,尤其是大分子物质,可能导致反应效率下降等【探究总结】固定化酶和固定化细胞的两个区别(1)从固定方法上看。①在实际应用中，酶更适合用化学结合法和物理吸附法固定化，原因是酶分子小，容易被多孔性物质吸附，更适合与化学物质结合，但容易从包埋材料中漏出。②细胞体积大难以被吸附或结合，因而多采用包埋法固定。(2)从催化作用上看。固定化细胞操作更容易，对酶活性的影响更小，可以催化一系列反应，但是，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。所以，催化的反应物为大分子物质时，最好选用固定化酶技术。主题2固定化酵母细胞的制备及发酵1.实验过程分析：(1)用于固定酵母细胞的载体是海藻酸钠。探讨载体的浓度对固定效果的影响：①载体(海藻酸钠)浓度过_____:不易形成凝胶珠；②载体(海藻酸钠)浓度过_____:形成的凝胶珠内包埋的细胞过少(2)配制海藻酸钠时小火或间断加热并不断搅拌的目的是：①加热的目的是促进其______。②用小火或间断加热并不断搅拌的目的是防止____________________________。(3)为什么要等海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？第-4-页共4页提示：固定的酵母细胞必须保持活性才能发挥作用，冷却后加入酵母细胞的原因是防止_______杀死酵母细胞。2.实验结果分析：(1)合格的凝胶珠呈淡黄色，圆形或椭圆形，分析凝胶珠形态异常的表现和原因。①表现：颜色过浅呈白色，原因是：海藻酸钠溶液浓度过____，固定的酵母细胞数目较少。②表现：凝胶珠形状不规则（不是圆形或椭圆形），可能原因有海藻酸钠浓度过________(填“高”或“低”)或注射器中的混合液推进速度过________(填“快”或“慢”)或注射器距离液面太________(填“远”或“近”)。【当堂检测】一、判断题1.加酶洗衣粉中的酶是固定化酶,能反复利用。()2.酶的固定化提高了酶的催化效率。()3.固定化酶反应柱底端分布着许多小孔的筛板属于半透膜。()4.固定化细胞是可以催化各种反应底物的一系列反应。()5.反应物是大分子物质时最好采用固定化细胞技术。()二、单项选择题1.(2017·常州高二检测)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.固定化酶和固定化细胞的共同点之一是酶都是在细胞外起作用2.试分析下图中,哪一种与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似()3.(2017·哈尔滨高二检测)下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述,错误的是()A.从酶的固定方式看,物理吸附法比化学结合法对酶活性影响小B.作为消化酶使用时,蛋白酶制剂以口服方式给药C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶,可以反复使用D.将海藻酸钠凝胶珠用蒸馏水冲洗,目的是洗去CaCl2和杂菌4.(2017·邯郸高二检测)固定化细胞对酶的活性影响最小,根本原因是()A.避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程B.固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用C.催化反应结束后,能被吸收和重复利用D.细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效发挥作用