苏教版教学教案考点制备和应用酶的固定化技术.doc

选修一: 考点4: 制备和应用酶固定化技术
【学习目标】
1．说出固定化酶概念和方法(A) 2．制备固定化酵母细胞(B)
【知识梳理】
（一）课题背景
酶: 优点: 催化效率高, 低耗能、 低污染, 大规模地应用于食品、 化工等各个领域。
实际问题: 对环境条件敏感, 易失活; 溶液中酶极难回收, 不能再次利用, 提升了生产成本; 反应后酶会混合在产物中, 如不除去, 会影响产品质量。
设想: 能否有一个方法使酶发挥它优点, 而没有这些缺点？
固定化酶: 优点 : 轻易与水溶性反应物和生成物分离, 可被反复使用
实际问题: 一个酶只能催化一个化学反应, 而在生产实践中, 很多产物形成 都是经过一系列酶促反应才能得到
设想: 细胞中有多个酶, 能否用固定化酶类似技术来处理细胞？
固定化细胞: 优点: 成本低, 操作更轻易
（二）、 固定化酶应用实例
高果糖浆是指果糖含量为42%糖浆 能将葡萄糖转化为果糖酶是葡萄糖异构酶。使用固定化酶技术, 将这种酶固定在一个颗粒状载体上, 再将这些酶颗粒装到一个反应柱内, 柱子底端装上分布着很多小孔筛板。酶颗粒无法经过筛板小孔, 而反应溶液却能够自由出入。生产过程中, 将葡萄糖溶液从反应柱上端注入, 使葡萄糖溶液流过反应柱, 与 接触, 转化结果糖, 从反应柱下端流出。反应柱能连续使用六个月, 大大降低了生产成本, 提升了果糖产量和质量。
（三）、 固定化细胞技术
固定化酶和固定化细胞是利用物理 或 化学 方法将酶或细胞固定在一定空间内技术, 包含 包埋法 、 化学结正当和物理吸附法。通常来说, 酶更适合采取化学结正当 和物理吸附法固定, 而细胞多采取包埋法固定化。这是因为细胞个大, 而酶分子很小; 个大难以被化学结合或吸附, 而个小酶轻易从包埋料中漏出。
包埋法固定化细胞立即微生物细胞均匀 包埋在不溶于水多孔性载体中。常见载体有明胶 、 琼脂糖 、 海藻酸钠 、 醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。

〖思索1〗对固定酶作用影响较小固定方法是什么？ 吸附法
〖思索2〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸发酵过程变为连续酶反应, 应该固定（细胞）; 若将蛋白质变成氨基酸, 应该固定（酶）。
（四）、 试验操作
(1)制备固定化酵母细胞
制备固定化酵母细胞需要材料是干酵母 、 CaCl2 和海藻酸钠溶液
1.酵母菌活化
活化就是处于休眠 状态微生物重新恢复正常生活状态。
2.配制物质量尝试为0.05mol/LCacl2溶液
3.配制海藻酸钠溶液
加热溶化海藻酸钠时要注意: 微火加热并不停搅拌, 预防海藻酸钠焦糊
4.海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合
5固定化酵母细胞
以恒定速度缓慢地将注射器中溶液滴加到配制好CaCl2 溶液中, 并浸泡30分钟
(2)用固定化酵母细胞发酵
1.将固定好酵母细胞用 无菌水 冲洗2-3次。
2.发酵时温度就为25℃ , 时间24h 。
〖思索4〗加热溶化海藻酸钠时微火加热并不停搅拌目是什么？ 预防海藻酸钠焦糊
〖思索5〗为何要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？ 预防高温杀死酵母细胞
〖思索6〗发酵过程中锥形瓶为何要密封？ 酵母菌酒精发酵需要缺氧条件
〖思索7〗锥形瓶中气泡和酒精是怎样形成？酵母菌进行无氧呼吸产生
〖思索8〗在利用固定化酶或固定化细胞进行生产过程中, 需要无菌操作码？ 需要

（五）、 结果分析与评价
1.观察凝胶珠颜色和形状
假如制作凝胶珠颜色过浅、 呈白色, 说明海藻酸钠浓度偏低, 固定酵母细胞数目较少; 假如形成凝胶珠不是圆形或椭圆形, 则说明海藻酸钠浓度偏高, 制作失败, 需要再作尝试。
2.观察发酵葡萄糖溶液
利用固定酵母细胞发酵产生酒精, 能够看到产生了很多 气泡 , 同时会闻到 酒香 。
反馈练习
一、 选择题
1、 酶固定化常见方法不包含 （ ）
A．吸附 B．包埋 C．连接 D．将酶加工成固体
2．海藻酸钠在水中溶解速度较慢, 需要经过加热促进其溶解, 采取最好加热方法是（ ）
A．快速加热 B．连续高温加热 C．小火间断加热 D．灼烧加热
3．高果糖浆生产需要酶是（ ）
A．葡萄糖异构酶 B．蔗糖酶 C．麦芽糖酶 D．果糖酶
4．研究认为, 用固定化酶技术处理污染物是很有前途, 如将大肠杆菌得到三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂, 可用于降解残留在土壤中有机磷农药, 于微生物降解相比, 其作用不需要适宜 （ ）
A．温度 B．酸碱度 C．水分 D．营养
5．将酵母菌培养液由富氧状态变为缺氧状态, 下面加紧一项是（ ）
A．CO2释放 B．丙酮酸氧化 C．葡萄糖利用 D．ATP形成
6．固定化酶优点是 （ ）
A．有利于增加酶活性 B．有利于产物纯化 C．有利于提升反应速度 D．有利于酶发挥作用
7．下列不是用于包埋法固定化细胞载体是 （ ）
A．琼脂糖 B．醋酸纤维素 C．聚丙烯酰胺 D．聚乙烯树脂
8.下列对固定化酶和固定化细胞说法错误是（ ）
A、 固定化酶和固定化细胞是利用物理或者化学方法将酶或者细胞固定在一定空间内技术
B、 固定化酶和固定化细胞技术包含包埋法、 化学结正当和物理吸附法
C、 通常来说, 酶更适合采取包埋法固定化, 而细胞多采取化学结合和物理吸附法固定化
D、 包埋法常见载体有明胶、 琼脂糖、 海藻酸钠、 醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等
9．试分析下图中, 哪一处与用海藻酸钠作载体制备固定化酵母细胞相同（ ）

10.酵母细胞活化是指 （ ）
A．让酵母细胞恢复运动状态 B．让酵母细胞在缺水状态下更轻易休眠
C．让酵母细胞内酶活性加倍 D．让处于休眠状态酵母细胞重新恢复正常生活状态
11.相关固定化酶和通常酶制剂在应用效果上说法错误是 （ ）
A、 固定化酶活性强, 可长久使用
B、 通常酶制剂应用后和产物混合在一起, 产物纯度不高
C、 通常酶制剂使用后不能反复利用
D、 固定化酶能够反复利用, 降低生产成本, 提升产量和质量
12.使用固定化细胞优点是 ( )
A.能催化大分子物质水解 　B．可催化一系列化学反应
C．与反应物易靠近 　 D．有利于酶在细胞外发挥作用
13.酶固定方法不包含 ( )
A.将酶吸附在固体表面上 B．将酶相互连接起来
C．将酶包埋在细微网格里
D． 将酶制成固体酶制剂, 如加酶洗衣粉中酶
14.下列相关酶制剂叙述错误是 ( )
A． 酶制剂是包含酶制品 B．包内酶和包外酶均可用于制成酶制品
C．酶制品生产包含酶生产、 提取、 分离纯化和固定化等
D．固定化细胞不属于酶制剂
15.假如反应物是大分子物质, 采取那种方法催化受限制 ( )
A．直接使用酶 B．使用化学方法结合酶
C．使用固定化细胞 D．使用物理吸附法固定酶
16.下列相关酶和细胞固定叙述不正确是 ( )
A． 酶分子很小, 易采取包埋法
B．酶分子很小, 易采取化学结合或物理吸附法固定酶
C．细胞个大, 难被吸附或结合 D．细胞易采取包埋法固定
17. 相关固定化酶叙述不正确是 ( )。
A． 既能与反应物接触, 又能与反应物分离
B．固定在载体上酶可被反复利用
C．可催化一系列反应 D．酶活性和稳定性受到限制
18.固定化细胞对酶活性影响最小, 根本原因是 ( )
A．避免了细胞破碎、 酶提取纯化过程
B．固定化细胞在多个酶促反应中连续发挥作用
C．促化反应结束后, 能被吸收和反复利用
D．细胞结构确保了多种酶在细胞内化学反应中有效发挥作用
19.相关酵母细胞活化说法, 不正确是 ( )
A．酵母细胞活化就是由无氧呼吸变成有氧呼吸
B．活化就是让处于休眠状态细胞恢复生活状态
C．酵母细胞活化所需要时间较短 D．酵母细胞活化后体积增
20.下列相关酶叙述中正确是 ( )
A． 酶都提取于动植物细胞 B．酶制剂能够反复利用
C．果酒和果汁能够用酶制剂澄清 D．酶固定后称为酶制剂
21.对配制海藻酸钠溶液叙述不正确是 ( )
A．加热使海藻酸钠溶化是操作中最关键一环
B.海藻酸钠浓度包含固定化细胞质量
C．海藻酸钠浓度过高, 易形成凝胶珠
D．海藻酸钠浓度过低, 形成凝胶珠内包埋细胞过少
22．相关酵母菌叙述, 正确是（多选）（ ）
A．酵母菌在营养物质充足时、 环境适宜时, 依靠有性生殖进行繁殖
B．酵母菌代谢类型时异养兼性厌氧型
C．酵母菌生物膜系统包含细胞膜、 核膜、 多种细胞器膜等膜
D．用酵母菌酿酒时, 应先密封后通气
二、 非选择题
11．现在, 日用化工厂大量生产酶制剂, 其中酶大都来自（ ）
A．化学合成 B动物体内 C植物体内 D微生物体内
①
②
③

①
②

③
12.下图为固定化酶反应柱示意图, 请据图回复:
(1)请请在横线上填出各标号名称.①________
②_________ ③_________。
(2) 与通常酶制剂相比, 固定化酶突出优点
是_____________和_____________,
固定化细胞优点是___________________。
(3)③作用是_______________。
（4）制作固定葡萄糖异构酶所用方法有__________
或_______________。
（5）据图说出反应柱作用原理
13.下图是制备固定化酵母细胞试验步骤图解, 请据图回复:
酵母细胞活化→配制CaCl2溶液→配置海藻酸钠溶液→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
眠状态微生物恢复_________状态。活化前应选择足够大容器, 因为酵
母细胞活化时_________。(2) 影响试验成败关键步骤是 _______ 。
(3) 假如海藻酸钠浓度过低, 形成凝胶珠包埋酵母细胞数目______。
（4）观察形成凝胶珠颜色和形状, 假如颜色过浅, 说明
假如形成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, 为何？

酶固定化技术参考答案
一、 选择题
1－5.DCADC 6-10.BDCDD 11-15.ABDDC 16-20.ACDAC 21.C 22.BC
23、 （1）反应柱; 固定化酶; 分布着小孔筛板 （2）既能与反应物接触, 又能与反应物分离; 能被反复利用, 成本更低, 操作更轻易 （3）酶颗粒无法经过筛板上小孔, 反应溶液可自由出入。（4）将酶相互连接起来; 将酶吸附在载体表面上 （5）反应物溶液从反应柱上端注入, 使反应物溶液流过反应柱, 与固定化酶接触, 得到产物, 从反应柱下端流出。
24、 （1）缺水; 正常生活状态; 体积增大（2）配制海藻酸钠溶液; (3)少
（4）固定化酵母细胞数目较少; 海藻酸钠浓度偏高, 制作失败
（5）因为酶分子很小, 轻易从包埋材料中露出