第二节《 制备和应用固定化酶》word学案 苏教版生物选修1

选修一：考点4：制备和应用酶的固定化技术
【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；溶液中的酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品质量。
    设想：能否有一种方法使酶发挥它的优点，而没有这些缺点？
固定化酶：优点 ：容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 都是通过一系列的酶促反应才能得到的
         设想：细胞中有多种酶，能否用固定化酶类似的技术来处理细胞？
固定化细胞：优点：成本低，操作更容易 
（二）、固定化酶的应用实例
高果糖浆是指果糖含量为42%的糖浆  能将葡萄糖转化为果糖的酶是葡萄糖异构酶。使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与                接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。
（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的技术，包括  包埋法  、化学结合法和物理吸附法。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固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被化学结合或吸附，而个小的酶容易从包埋料中漏出。
包埋法固定化细胞即将微生物细胞均匀 包埋在不溶于水的多孔性载体中。常用的载体有明胶 、琼脂糖 、海藻酸钠 、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。

〖思考1〗对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？     吸附法
〖思考2〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定（细胞）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定（酶）。
（四）、实验操作
(1)制备固定化酵母细胞
制备固定化酵母细胞需要的材料是干酵母  、CaCl2 和海藻酸钠溶液
1.酵母菌的活化
活化就是处于休眠 状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
2.配制物质的量尝试为0.05mol/L的Cacl2溶液
3.配制海藻酸钠溶液
加热溶化海藻酸钠时要注意：微火加热并不断搅拌，防止海藻酸钠焦糊
4.海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合
5.固定化酵母细胞
以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2 溶液中，并浸泡30分钟
 (2)用固定化酵母细胞发酵
1.将固定好的酵母细胞用  无菌水  冲洗2-3次。
2.发酵时的温度就为25℃  ，时间24h 。
〖思考4〗加热溶化海藻酸钠时微火加热并不断搅拌的目的是什么？  防止海藻酸钠焦糊
〖思考5〗为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？    防止高温杀死酵母细胞
〖思考6〗发酵过程中锥形瓶为什么要密封？          酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件
〖思考7〗锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？酵母菌进行无氧呼吸产生的
〖思考8〗在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作码？ 需要

（五）、结果分析与评价
1.观察凝胶珠的颜色和形状
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，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。
2.观察发酵的葡萄糖溶液
利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多 气泡  ，同时会闻到 酒香  。
反馈练习
一、选择题
1、酶的固定化常用的方式不包括 （    ）                                      
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的速度较慢，需要通过加热促进其溶解，采用的最好的加热方法是（   ）       
A．快速加热             B．持续高温加热    C．小火间断加热     D．灼烧加热
3．高果糖浆生产需要的酶是（    ）                                           
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的，如将大肠杆菌得到的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的有机磷农药，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的      （     ）
A．温度               B．酸碱度           C．水分               D．营养
5．将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是（     ）                           

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