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1、-【人教版】选修一生物：4.3酵母细胞的固定化导学案-第 4 页专题4课题3 酵母细胞的固定化课题背景1、问题：酶对环境条件敏感，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：将酶固定在 的 上。优点：使酶既能与反应物 ，又能与产物 ，同时，固定在载体上的酶还可以 。2、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：将合成酶的 直接固定。优点：成本 ，操作 。一、基础知识（一）固定化酶的应用实例1、高果糖浆是指 含量为 左右的糖浆，能将葡萄糖转化为果糖的酶是 。2、
2、使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种 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 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 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 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。（二）固定化细胞技术1、固定化酶和固定化细胞是利用 或 方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括 、 和 。2、一般来说，酶更适合采用 和 固定，而细胞多采用 固定化。这是因为细胞体积比酶分子的体积大；体积大的细胞难以被 或 ，而个小的酶容易从包埋材料中 。3、
3、包埋法法固定化细胞，即将微生物细胞 包埋在不溶于水的 的载体中。常用的载体有 、 、 、 和 等。二、实验操作（一）制备固定化酵母细胞1酵母细胞的活化活化就是处于 状态的微生物重新恢复正常的生活状态。2配制物质的量的浓度为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 加热， 几次，并不断 ，直到海藻酸钠 为止。如果加热太快，海藻酸钠会发生 。4海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合 将海藻酸钠溶液冷却至 ，加入已活化的海藻酸钠溶液，进行充分搅拌，使其混合 ，在转移至 。（二）用固定化酵母细胞发酵1将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2-3次。2将10%葡萄糖溶液转移至
4、锥形瓶中，加入固定好的酵母细胞，置于 下发酵 （时间）。三、结果分析与评价（一）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，说明海藻酸钠浓度浓度 ，该种凝胶珠包埋的酵母细胞数目 ，影响实验效果；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠浓度浓度 ，制作失败，需要再作尝试。（二）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 ，同时会闻到 。四、课题延伸工业生产中，细胞的固定化技术是在 的条件下进行的。【教材答案】练习1.答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下表所示。类型优点不足直接使用酶催化 ， 、 等。对环境条件非常 ，容易 ；溶液中的
5、酶 ，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 。固定化酶酶既能 ，又能 ，同时，固定在载体上的酶还可以被 。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。固定化细胞成本 ，操作 。固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致 等。3.提示：可以从酶的结构的多样性，对理化条件的敏感程度等角度思考。【知识拓展】1、酵母细胞的活化。在缺水的状态下，微生物会处于 状态。活化就是让处于休眠状态的微生物 。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.51 h，教师需要提前做好准备。此外，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、 是操作中最重要的一环，涉及到实验的成败，教师一定要提醒学生按照教材的提示进行操作。海藻酸钠的浓度涉及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。3、刚形成的凝胶珠应在 中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法。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。