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1、第固定化酶的制备和应用1 .固定化酶常承受化学结合法和物理吸附法， 而固定化细胞则常承受包埋法。2.固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、 pH 夕卜，还需要有机养分的供给。3 .转变海藻酸钠溶液的浓度可以转变凝胶的 孔径，晨背适合于多种细胞的固定化。4.配制海藻酸钠溶液应小火加热或连续加热。5在制备固定化酵母细胞的过程中，溶化好 的海藻酸钠溶液要冷却至 45 C ，才能参加已活化 的酵母细胞。I*6 固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶 的重复键语句利用，降低了本钱，又可使酶与产物分别， 提咼了产品质量。1解-教材知层级比设计对应学生用书P32固定化酶和固定化细胞技术教材1 .制备固定化酶的
2、方法玳繊F 为基臥究恵铀主学习”(1) 固定化酶：指用物理学或化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的 物。(2)制备固定化酶的方法:酶复合种类物理吸附法化学结合法包埋法制备方法将酶吸附在纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体上利用多功能试剂进展酶与载体之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成共价键， 从而得到三维的交联网架构造将酶包埋在能固化的载体中。常用的载体有聚丙烯酰胺凝胶和硝酸纤维素等 固 定 化 酶 的 优 点 ： 在 催 化 反 应 中 ， 它 以 固 相 状 态 作 用 于 底 物 ， 反 应 完 成 后 容 易 与 水 溶 性反响物和产物分别，可被反复使
3、用。2 固定化细胞技术的应用(1) 应用：固定化细胞可以取代游离的细胞进展发酵，生产各种物质。(2) 优点： 固定化细胞技术无须进展酶的分别和纯化，削减了酶的活力损失，同时大大降低了生产成 本。 固定化细胞不仅可以作为单一的酶发挥作用，而且可以利用细胞中所含的复合酶系完成一系列的催化反响。 对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的稳定性更高。 细胞生长停滞时间短，反响快等。(3) 缺点： 固定化细胞只能用于生产细胞外酶和其他能够分泌到细胞外的产物。 由于载体的影响，养分物质和产物的集中受到肯定的限制。 在好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键的限制因素。抽问题 联F7 为铺企突出岭作畫流”1
4、 固定化酶和固定化细胞一般承受什么方法？为什么？提示：固定化酶常用化学结合法或物理吸附法。因酶分子小，易从包埋材料中漏出，故一般不用包埋法进展固 定。固定化细胞常用包埋法，因个大的细胞难以被吸附或结合。2 (1)你认为固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法对酶活性的影响更小？(2)假设想将微生物的发酵过程变成连续的酶反响，应中选择哪种方法？提示：固定化细胞由于保证了细胞的完整性，酶的环境转变小，所以对酶的活性影响最 小。( 2)选固定化细胞技术，因固定化细胞固定的不是一种酶而是一系列酶，故可催化连续的酶 反响。3 假设反响物是大分子物质，应当承受哪种方法？提示：由于大分子物质不简洁进入细胞内，
5、因此不宜承受固定化细胞技术，应承受固定化酶 技术。占曹1 .直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较工程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纤维素、琼脂糖、明胶、琼脂、海藻酸钠常用载体硝酸纤维素、聚丙凝胶、角叉菜胶烯酰胺凝胶制作方法物理吸附法、化学包埋法、物理吸附法是否需要养分催化反响反响底物否单一或多种问一题酵结母合菌法细、胞包的埋固法定化技术否 单一各种物质大分 子、是 一系列小分子物质各种物质大分子、小分子小分子对环境条件格外敏感，易失活缺点难回收，本钱咼，影响产口口质里不利于催化一系列的酶促反响反响物不易与酶接近， 尤其是大分子物质，反 应效率下降违教材朕玖 TT
6、为虽础.究岀苛至学习”种如验药品扌聲干麦序粉、干酵母、聚乙烯醇PVA、誨 鹤吕藻酸钠-硼战-氯化拌藩液馨干册粉耿倍融的迪如“麦券汁遁邑警単丄.无苗麦券汁活化醉耳靖细咆参加 M 财和耐卧転馳F 皿钠碗紳棚畀化砂凝胶珠151 立口配制区优細胞联胶珠的处即0. 83 g 无水氯化钙+150 ml 蒸惆水聚乙坤醉PVA +擁餐战讷+蒸诩水抑热、冷即特凝胶珠在廨液屮殺泡翌 血 n 后，取出 井用裁惚水恍滋 3 欢畀用9“轴麦芽汁将嵌胶珠参加无曲麦芽汁中，置-F25 r 下发酵 T议说鹫为辅备究出“1酵母细胞固定前要活化，缘由是什么备作？史提示：在缺水状态，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的酵母
7、细胞恢复正常的生活状态。2 为什么麦芽汁可以被质量分数为10%勺葡萄糖溶液替代？ 提示：酵母菌也可以利用葡萄糖作为养分物质。3 为什么说海藻酸钠适用于多种细胞的固定化？提示：用海藻酸钠凝胶包埋法制备固定化细胞，除对细胞无毒性外，还具有操作简便、条件温顺等特性。通过 转变海藻酸钠的浓度可以转变凝胶的孔径，适合于多种细胞的固定化。占 1 制备固定化酵母细胞的留意事项(1) 酵母菌细胞活化时体积会变大，因此活化前应选择体积足够大的容器，防止酵母菌细胞 的活化液溢出。(2) 海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量。假设海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠； 假设浓度过低， 形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数
8、量少，也会影响试验效果。(3) 溶化海藻酸钠时要用小火或连续加热，避开海藻酸钠发生焦糊。(4) 将溶化后的聚乙烯醇-海藻酸钠溶液先冷却至45 C,再与预热至 35 C 的酵母菌培育液混合，避开高温杀死酵母菌细胞。(5) 固定化酵母菌细胞时，应将酵母菌-聚乙烯醇-海藻酸钠胶液用注射器以恒定速度缓慢滴 入饱和硼酸-氯化钙溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。(6) 海藻酸钠胶体在 CaCL 这种电解质的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，需稳定30 min 左2试验结果分析与评价(1) 假设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|把握命题热点较少；假设形成的凝胶珠不
9、是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高， 制作失败，需要再做 尝试。(2) 用镊子夹起一个凝胶珠放在试验桌上用手挤压，假设凝胶珠不简洁裂开，没有液体流出, 就说明凝胶珠的制作成功。在试验桌上用力摔打凝胶珠，假设凝胶珠很简洁弹起，也能说明制备 的凝胶珠是成功的。研考融知害恠即规律惮披巧知能步幽升级对应学生用书P33固定化酶和固定化细胞的原理、作用例 1(江苏高考)以下有关固定化酶和固定化细胞的表达，正确的选项是()A. 可用包埋法制备固定化酵母细胞B. 反响产物对固定化酶的活性没有影响C. 葡萄糖异构酶固定前后专一性不同D. 固定化细胞可以催化各种反响底物的一系列反响思路点拨一明明确囲定化畴和
10、囲定牝细胞的制畚对程佥析因定牝萍和因定化细胞在固定方法和催北眞应等方瓯的区则逐项分析.作出解蓉精讲精析此题考察酶或细胞的固定化技术，意在考察对固定化酶和固定化细胞在方法选择和催化反响等方 面异同的比较区分力量。细胞难以被吸附或结合，固定化细胞多承受包埋法，A 项正确；反响产物积存能影响酶的构造，从而使酶的活性下降，B 项错误；葡萄糖异构酶在固定前后专一性不变，C 项错误；固定化细胞固定的是一系列的酶，可以催化一系列的反响，但不 能催化各种反响底物的一系列反响，D 项错误。2 是利用固定化酵CHH固定化酵母细胞的制作及其发酵过程答案A例 2江苏高考改编 以下图 1 表示制备固定化酵母细胞的有关操
11、作，图n二 二 二:-O- G母细胞进展酒精发酵的示意图。以下表达不正确的选项是A. 刚溶化的海藻酸钠应快速与活化的酵母细胞混合制备混合液B. 图 1 中X 溶液为CaCb 溶液，其作用是使注海射藻器酸钠形成凝胶珠C. 图 2 发酵过程中搅拌的目的是使培育液与酵醉母再闘细飞胞细充胞分 接触D. 图 1 中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2 装置中图 2思路点拨厂析图- 发 定 化 定分析题用，明确# 的 项逐项分析程 母 忆固定化酵毋削胞 的制酵 回母程得出蓉案备过程用 的 细胞 圃 浊 豐精讲精析刚溶化的海藻酸钠溶液要冷却后，才能与活化的酵母细胞混合制备混合液，以免高温使酵母细胞失活；混
12、合液参加CaCl2 溶液进展固定化酵母细胞，CaCl2 溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠；发酵过程中搅拌的目的是使培育液与酵母细胞充分接触，以利于发酵过程的顺 利进展；制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤 去除残留的 CaCb后再转移到图 2 装置中进展发酵。答案A应用落实体验对应学生用书慄堂针对堀慄下综合练藻季节节通关P34课堂回扣练习1 以下有关固定化酶和固定化细胞的说法错误的选项是A. 固定化酶的缺乏之处是不能催化一系列反响B. 固定化酶可再次利用，降低了生产本钱C. 固定化细胞技术在多步连续催化反响方面优势明显D. 固定化细胞需要进展酶的分别和纯化解析：选D 固定化酶固定的是一种具体的酶，不能催化
13、一系列化学反响；与直接使用酶相 比，固定化酶实现了酶的反复利用，降低了生产本钱；固定化细胞主要应用在一些需要活体细胞 进展持续性处理的生产过程中，可多步连续催化反响；固定化细胞不需要进展酶的分别和纯化。2 .关于固定化酶和一般酶制剂应用效果的说法，错误的选项是A. 固定化酶生物活性强，可长期使用B. 般酶制剂应用后和产物混在一起，产物的纯度不高C. 一般酶制剂参与反响后不能重复利用D. 固定化酶可以反复利用，降低生产本钱，并能提高产品的产量和质量解析：选A 固定化酶是由于可回收重利用而可以较长时间使用的，并不是由于生物活性强而长期使用。单纯从生物活性方面分析，固定化酶与一般酶制剂的活性差异不大
14、。3 .以下说法不.正确的选项是A. 固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法B. 固定化酶更适合承受化学结合法和物理吸附法C. 由于细胞个大，而酶分子很小，因此细胞多承受物理吸附法D. 反响物是大分子物质时应承受固定化细胞技术解析：选C 酶和细胞的固定化技术通常有包埋法、化学结合法和物理吸附法。由于酶分子 小，又多带有电荷， 易从多孔性物质中漏出，因此多使用化学结合法与物理吸附法。而细胞个体 大，难以被多孔性物质吸附或结合，因而多用包埋法。假设反响物过大，需要一系列酶催化，应采 用固定化细胞技术。4 .关于固定化酵母细胞制备过程的表达，正确的选项是A. 为使酵母菌活化
15、，应让干酵母与自来水混合并搅拌B. 用小火或连续加热可防止海藻酸钠溶液焦糊C. 向刚溶化好的海藻酸钠溶液中参加已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀D. 将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液倒入硼酸 -氯化钙溶液中，会观看到溶液中有球形或椭圆形的凝胶珠形成解析：选B 由于在缺水状态下，微生物处于休眠状态，为了加速酵母细胞的活化，将干酵母与蒸馏水混合后应用玻璃棒充分搅拌。为避开海藻酸钠发生焦糊，溶化时要用小火连续加热。 假设将刚溶化好的海藻酸钠与已活化的酵母细胞混合，有可能会因温度过高而杀死酵母细胞。应 将与酵母细胞混匀的海藻酸钠用注射器缓慢滴加到硼酸 - 氯化钙溶液中，而不是倒入。5 下面为固定化酵母
16、细胞及其应用的相关图解，请据图答复以下问题：活第 21丙1某生物小组利用海藻酸钠制备固定化酵母细胞，应使用图甲中方法 及名称，而制备固定化酶则不宜用此方法，缘由是填号码2 局部同学制得的凝胶珠如图乙所示，其缘由可能是、等。观看形成的凝胶珠的颜色和外形，假设颜色过浅，说明 ; 假设形成的凝胶珠不是, 说明试验操作失败。3表, b 代表漏斗中参加反响液的浓度不能过高的缘由是某同学用图丙所示的装置来进展葡萄糖发酵。 a 代。从上端为使该试验中所用到的固定化酵母细胞可以反复利用，试验过程肯定要在 条件下进展。装置中的长导管起的作用是解析：固定化酶适宜用化学结合法、物理吸附法；固定化酵母细胞适宜用包埋法
17、。假设形成 的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠溶液的浓度偏高或注射器推动速度过快离硼酸-氯化钙液面四周。或针筒口答案：1 包埋法 酶分子很小，简洁从包埋材料中漏出注射器推动速度过快或针筒口离液面四周固定化酵母细胞数目较少（2） 海藻酸钠溶液的浓度过高圆形或椭圆形3固定化酵母细胞反响柱葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡 产生的CO 和防止空气中的杂菌进入反响柱无菌释放 反响课下综合检测、选择题1 以下表达不属于固定化酶特点的是A. 酶固定化后，活性提高B. 酶对酸、碱、温度敏感，易失活C. 在溶液中直接使用酶，难以回收，本钱高D. 固定化酶使酶既可催化反响物，又易与产物分别解
18、析：选A 固定化酶可提高酶的稳定性，防止酶失活，使酶既可催化反响物，又易与产物分别，催化后的酶易回收，降低生产本钱，但并未提高酶的活性。2 .以下关于固定化技术的表达，不.正确的选项是A. 从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶更简洁B. 固定化细胞比固定化酶对酶活性影响更小C. 固定化细胞固定的是一种酶D. 将微生物的发酵过程变成连续的酶反响应选择固定化细胞解析：选C 在应用操作过程中，固定化细胞比固定化酶更简洁、更便捷，对酶活性影响更 小；固定化细胞固定的是一系列酶，可使发酵过程变成连续反响过程。3 .以下图所示的固定化方式中，适宜固定化酶的是 A.B.C.D .解析：选D 图中、分别表示
19、化学结合法、包埋法和物理吸附法。固定化酶适宜用化学结合法、物理吸附法。4. 以下关于固定化细胞的说法错误的选项是 A. 固定化细胞技术是利用物理或化学方法将细胞固定在肯定空间内的技术B. 固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都可在细胞外起作用C. 固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性快速下降D. 包埋法常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等解析：选C 固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但不会消灭酶的活性快速下降的状况。固定化酶是在细胞外发挥作用，固定化细胞中的局部酶在细胞内发挥作用，也有局部酶可在细胞 外发挥作用，所以固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都
20、可在细胞外起作用。5. 以下关于制备固定化酵母细胞的操作，正确的选项是A. 制备好海藻酸钠溶液后，要马上将其与酵母细胞混合以防凝固B. 制备固定化酵母细胞的过程中可能用到注射器C. 以恒定的速度把混合液注射到CaSO 溶液中D. 凝胶珠在硼酸-氯化钙溶液中应浸泡 10 min 左右解析：选 B 应将制备好的海藻酸钠溶液冷却后，再参加已活化的酵母细胞，否则会因温度过高杀死酵母细胞。应以恒定的速度把混合液滴加到硼酸-氯化钙溶液中而不是 胶珠在硼酸-氯化钙溶液中应浸泡 30 min 左右。6.关于酶和固定化酵母细胞的争论与应用的表达，错误的选项是A. 从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响
21、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CaSQ 溶液中。凝(江苏高考 ) 以下()D. 将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌解析：选 C 酶的固定方式有包埋法、化学结合法和物理吸附法，物理吸附法是利用吸附剂 本身的外表张力对四周的分子产生吸附， 与化学结合法相比， 不会使被吸附物质的性质发生转变， 所以吸附法对酶活性影响较小； 消化酶在人体消化道内发挥作用，蛋白酶制剂一般在最外面加上 糖衣后通过口服方式给药；尿糖试纸是一种由葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和某种无色的化合物固 定于滤纸上制成的酶试纸，不能反复利
22、用；制备固定化酵母细胞时， 将海藻酸钠凝胶珠用无菌水 冲洗的目的是洗去 CaCL 和杂菌，防止凝胶珠硬度过大和杂菌污染。7.的是(以下关于固定化酶和固定化细胞的表达，正确)A. 在固定化酶的应用中，要掌握好 pH、温度和溶解氧B. 利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需供给适宜的养分条件C. 利用固定化酵母细胞进展发酵，糖类的作用只是作为反响底物D. 固定化酵母细胞时，假设海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞数目少解析：选 D 固定化酶不像一般酶那样对环境要求那么高，耐受性也比较好，和溶解氧没什 么关系；利用固定化酶降解水体中有机磷农药，不需要供给养分条件；利用固定化酵母细胞进展 发
23、酵时，糖类不仅是反响底物，同时也作为碳源为酵母菌供给能量和养分；假设海藻酸钠浓度过 低，则形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞数目少。8.技术的表达正确的选项是以下有关固定化酶技术和固定化细胞()A. 固定化酶和固定化细胞的目的是限制酶与反响物接触，掌握反响速率B. 酶更适合包埋法固定化，细胞更适合吸附法固定化C. 加酶洗衣粉是含有固定化酶制剂的洗衣粉D. 固定化细胞对酶的活性影响小，与固定化酶相比应用更广泛解析：选 D 固定化酶和固定化细胞的目的都是使酶在肯定的空间范围内起催化作用，并能 反复和连续使用； 对于体积比较大的细胞适合用包埋法固定，酶适合用吸附法固定；加酶洗衣粉 中添加的多种酶制剂，如
24、碱性蛋白酶制剂和碱性脂肪酶制剂等不能重复利用，不属于固定化酶。、非选择题9 固定化酶是从 20 世纪 60 年月快速进展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法，即承受戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，争论固定化酶的性质，并对其最正确固定条件进展了探究。以下图显示的是局部争论结果从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图所示结果可以得出的结论是(注：酶活力为(2) 乙图曲线说明浓度为的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活 力较低的缘由是 (3) 固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶重复使用 次后，酶活力明显下降。(
25、4) 固定小麦酯酶不仅承受海藻酸钠直接包埋，同时用戊二醛作交联剂，这是由于解析：由甲图可知，固定化酶在较高温度下仍旧具有较高的活性。乙和丙图均较为简洁，但对读图识图的力量有肯定的要求。答案：(1)固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强且应用范围较广(2) 3% 海藻酸钠浓度较低时包埋不严密，酶分子简洁漏出，数量缺乏(3) 3(4)酶分子很小，很简洁从包埋材料中漏出10.某试验小组进展固定化酵母细胞的制备，并开展游离酵母和固定化酵母发酵产酒酒精度 的比较。请答复下列问题：产酒酒精度的比较时间/d024681012游离酵母01.02.13.23.94.34.6固定化酵母02.54.25.05.46.
26、06.4(1) 影响制备固定化酵母细胞试验成败的关键步骤是 ，此步的操作应承受。(2) 钙离子的作用是使胶体聚沉，海藻酸钠起 的作用。(3) 该小组将制备好的固定化酵母与游离酵母分别放在肯定的条件下发酵，定时记录发酵液 中酒精度的变化。试验过程中的“在肯定的条件下发酵”的条件是，要求条件一样是为了确保。由表可知，固定化酵母和游离酵母发酵都能产生酒精，但固定化酵母在发酵前期的延迟期的时间比游离酵母 发酵前期的延迟期的时间要。解析：该试验的关键是配制海藻酸钠溶液。海藻酸钠起载体的作用，用于包埋酵母细胞。酵母菌酒精发酵过程是细胞内酶的催化过程，需要在适宜的温度、pH 等条件下进展，两组试验的条件一样，才能够确保无关变量一样，且遵循单一变量原则。由表可知，在12 d 的发酵时间里，固定化酵母发酵产酒酒精度从 0 度到 6.4 度，游离酵母发酵产酒酒精度从 0 度到 4.6 度，而且固 定化酵母发酵产酒酒精度在第 4 d 即到达 4.2 度，说明其延迟期短。答案： (1) 配制海藻酸钠溶液 小火或连续加热(2) 包埋酵母细胞 (或载体 )(3) 适宜的温度、pH 等 单一变量 短