四川省岳池县第一中学2014-2015学年高中生物专题4课题3酵母细胞的固定化学案新人教版选修1

-1-酵母细胞的固定化学习目标1．说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。2．尝试制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。学习重点制备固定化酵母细胞。学习难点制备固定化酵母细胞。课前预习使用说明与学法指导根据学习目标，认真预习课本，用红笔标注重点与难点；15分钟完成课前预习内容。知识准备搜索细胞固定化技术的相关知识教材助读一、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：固定化酶：优点实际问题：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：固定化细胞：优点二、固定化酶的应用实例1.能将葡萄糖转化为果糖的酶是＿＿＿＿＿＿＿，该酶的稳定性好，可以持续发挥作用。2.反应柱上的孔应满足＿＿＿＿＿＿＿＿无法通过，反应溶液却可以＿＿＿＿＿。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱（装满酶颗粒）的＿＿＿＿注入，使其流过反应柱，与＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿接触，转化成果糖，从反应柱的＿＿＿＿＿流出。3.反应柱的优点：反应柱可以连续使用半年，大大降低了_____________，提高了果糖的___________。三、固定化细胞技术概念：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，-2-包括______、________和_______。其中细胞多采用_____固定化，酶更适合采用___________________________固定化。包埋法固定化细胞即将微生物细胞包埋在不溶于水的中。常用的载体有、、、和等。预习自测3．固定化细胞常用包埋法固定，原因是（）A．包埋法固定操作最简便B．包埋法对酶活性的影响最小C．包埋法固定具有普遍性D．细胞体积大，难以被吸附或结合4．下列不属于固定化酶在利用时的特点的是（）A．一种固定化酶一般不能催化一系列酶促反应B．有利于酶与产物分离，提高产物品质C．能自由出入依附的载体D．酶是催化剂，但固定化酶也不可永远利用5．固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是（）A．避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程B．固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用C．促化反应结束后，能被吸收和重复利用D．细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效的发挥作用6．下列关于固定化酶和一般酶制剂在应用效果上的说法中，错误的是（）A．固定化酶生物活性强，可长久使用B．一般酶制剂应用后和产物混在一起，产物的纯度不高C．一般酶制剂只能一次性利用D．固定化酶可降低生产成本，提高产量和和质量7．下图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答：-3-（1）请请在横线上填出各标号名称.①________②_________③_________。（2）与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是_________________________和______________________固定化细胞的优点是___________________________________（3）③的作用是________________________________________________________（4）制作固定葡萄糖异构酶所用的方式有__________________或____________________（5）据图说出反应柱的作用原理我的疑问学始于疑1.酶的固定方法有哪些？最合适的方法是什么？为什么？2.酵母细胞固定化的实验流程及注意事项？3.酶、固定化酶、固定化细胞在使用在有什么不同？课内探究质疑探究探究一．制备固定化酵母细胞（1）酵母细胞的活化：1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。注：活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。（2）配制CaCl2溶液：0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。（3）配制海藻酸钠溶液：0.7g海藻酸＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。思考：微火加热并不断搅拌的目的是什么？-4-（4）海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。思考：为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？（5）固定化酵母细胞：以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝胶珠状颗粒。探究二．固定化酵母细胞的发酵（6）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次。（7）发酵：150mL10％葡萄糖＋固定化酵母细胞→200mL锤形瓶→密封→25℃发酵24h。思考：探究三．发酵操作4.请分析出现以下结果的原因：A：凝胶珠不是圆形或椭圆形的，而是带尾巴的蝌蚪状：B：无典型凝胶珠形成，只有碎屑状物质出现：酵母细胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸钠溶液将海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合固定化酵母细胞冲洗凝胶珠酒精发酵-5-C：向凝胶珠溶液中加入葡萄糖溶液，结果无气泡也无酒味产生：D：向凝胶珠溶液中加入葡萄糖溶液，结果有气泡但无酒味产生：归纳总结直接使用酶用于生产有一些实际问题，于是采用固定化技术，方法有包埋法、化学结合法、物理吸附法三种。其中固定酶的适宜方法是化学结合法和物理吸附法，固定细胞的适宜方法是包埋法。固定化酶的生产实例是将葡萄糖异构酶在载体上制成反应柱，可将葡萄糖顺利的生产成果糖；固定化细胞的实例是制备固定化酵母细胞并用于发酵，基本流程是：酵母细胞的活化CaCl2溶液的配制配制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发酵酵母细胞的固定化直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种类常用载体制作方法是否需要营养催化反应反应物分子的大小优点缺点知识网络图当堂检测1．酶的固定化常用的方式不包括（）酵母细胞固定化酶固定化酶固定化细胞固定化技术高果糖浆生产酵母固定材料方法活化酵母配置溶液溶液混合固定化酵母固定酵母发酵-6-A．吸附B．包埋C．连接D．将酶加工成固体2．溶解海藻酸钠，最好采用的加热方法是（）A．小火间断B．小火持续C．大火间断D．大火持续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．关于酵母菌的叙述，正确的是（）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．酵母菌的代谢类型时异养厌氧型C．酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、各种的细胞器膜等膜D．用酵母菌酿酒时，应先密封后通气5．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6．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（）A．CO2的释放B．丙酮酸的氧化C．葡萄糖的利用D．ATP的形成7．固定化酶的优点是（）A．有利于增加酶的活性B．有利于产物的纯化C．有利于提高反应速度D．有利于酶发挥作用8．下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是（）A．琼脂糖B．醋酸纤维素C．聚丙烯酰胺D．聚乙烯树脂9．关于固定化细胞的叙述，正确的是（）A．催化效率高，低耗能、低污染B．对环境的条件非常敏感，容易失活C．既能与反应物充分接触，又能与产物分离D．成本低、操作简单，但反应效果可能很低10．固定化细胞技术不包括（）A．包埋法B．化学结合化C．物理法D．生物法课后反思请将学习总结写在下面请将学习总结写在下面：-7-课后训练练习册相应作业