选修14.3酵母细胞的固定化学案有答案(好).doc

专题4 课题3 酵母细胞的固定化
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一．直接使用酶、固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点？
类型
优点
不足
直接使用酶
催化效率高，低耗能、低污染等

对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。
固定化酶
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反复利用
一种酶只能催化一种化学反应，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。
固定化细胞
成本低，操作更容易。
固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等。

基础知识
（一）固定化酶
1.如何利用固定化酶生产高果糖浆？
【答案】将葡萄糖溶液从固定化酶反应柱的上端注入，是葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化为果糖，从反应柱下端流出。
2.有哪些优点？
【答案】降低生产成本，提高果糖的质量和产量。
（二）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是什么？
【答案】将酶固定在不溶于水的载体上，或者将微生物细胞均匀地包埋于不溶于水的多孔性载体上，使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反复利用的技术。
2.（1）包埋法：
【答案】不溶于水的多孔性载体（常用明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺），网格或微囊体，分子太小易漏出。
（2）化学结合法：
【答案】将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上，形成共价键（酶+酶，细胞+细胞，酶+载体）
（3）物理吸附法：
【答案】使酶分子或细胞吸附在活性碳，硅藻土，多孔玻璃等载体上。
【课堂讨论】
1． 从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？ 【答案】固定化细胞技术
2． 固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？ 【答案】固定化细胞固定的是一系列酶
3．如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？ 【答案】固定化细胞技术
4．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？ 【答案】固定化酶技术
实验操作
（一）制备固定化酵母细胞
1．酵母细胞的活化
（1）为什么要活化？加的是什么水？
【答案】在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。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。加的是蒸馏水
（2）为什么要选择体积足够大的容器？
【答案】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，以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。
2．配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液
（1）配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液有什么作用？
【答案】用于海藻酸钠聚沉，以便形成稳定的结构
（2）蒸馏水可以用其他水代替吗？
【答案】不能
3．配制海藻酸钠溶液（实验成功的关键步骤）
（1）配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？
【答案】包埋酶或细胞
（2）在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？
【答案】防止焦糊
（3）海藻酸钠浓度过高或者过低会有何影响？
【答案】浓度过高：形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形（很难形成凝胶珠）；浓度过低：凝胶珠颜色过浅或呈白色，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞的数目少，影响实验结果。
4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
（1）海藻酸钠溶液为何要冷却？
【答案】防止温度过高杀死酵母菌
（2）冷却后转移到哪里？
【答案】注射器
5．固定化酵母细胞（注意缓慢滴加）
（1）如何检验凝胶珠的质量是否合格？
【答案】一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，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，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。
（2）固定好的酵母细胞能直接用于发酵吗？
【答案】不能，要用蒸馏水冲洗2-3次
（1）在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？
【答案】如果希望反复使用固定化酶或酵母细胞时需要无菌操作。需注意避免微生物的污染，整个过程要在严格无菌条件下进行，对制备的海藻酸钠溶液， CaCl2溶液以及注射器等器材进行严格灭菌。
（2）是否可以利用固定化细胞发酵制作果酒和果醋，使用固定化细胞能否达到连续生产的目的？
【答案】可以。操作过程要保证底物充足，注意控制氧气的供应。