发布时间 : 星期二 文章2018-2019学年高中生物人教版选修一学案：专题4 课题3酵母细胞的固定化 Word版含答案更新完毕开始阅读
课题3 酵母细胞的固定化
1．说出固定化酶的作用和原理。(重点)
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。(难点)
固 定 化 酶 和 固 定 化 细 胞 技 术
1．固定化酶的应用实例——生产高果糖浆 葡萄糖异构酶
(1)反应原理：葡萄糖――――――→果糖。
(2)生产原理：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装入反应柱中，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上的小孔，而反应溶液可以自由出入。
(3)生产操作：
①将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入。
②使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触。 ③转化成的果糖，从反应柱的下端流出。
(4)固定化酶的优点：酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。
2．固定化酶和固定化细胞技术
(1)概念：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)常用方法[连线]：
①－c－Ⅰ ②－b－Ⅰ ③－a－Ⅱ
(3)载体：包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
[合作探讨]
探讨1：酶能加快化学反应速率，但溶液中的酶难以回收，不能利用。要想既降低生产成本，又不影响产品质量，该如何解决这一问题？
提示：将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与反应物分离，还可重复利用。
探讨2：从操作角度考虑，固定化酶和固定化细胞哪一种方法对酶活性的影响更小？固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
提示：固定化细胞操作更容易，对酶活性影响更小。固定化细胞可以催化一系列反应，故固定的是一系列酶。比如固定化酵母细胞将葡萄糖转化形成酒精的过程就是一系列酶催化反应的结果。
探讨3：如果反应物是大分子物质，应该采用哪种方法固定化？
提示：应采用固定化酶技术。大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞不能使反应物充分反应。
[思维升华]
直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较 直接使用酶 固定化酶 酶的种类 一种或几种 一种 固定化细胞 一系列酶 常用载体 无 高岭土、皂土、硅胶、明胶、琼脂糖、海藻酸钠、凝胶 醋酸纤维素、聚丙烯酰胺 制作方法 无 化学结合固定化、物理吸附固定化 包埋法固定化 是 一系列 小分子物质 是否需要 否 否 营养物质 催化反应 单一或多种 单一 各种物质(大各种物质(大分子、小反应底物 分子、小分分子) 子) ①既能与反应物接催化效率触，又能与产物分离，优点 高、低耗能、提高了产品质量 低污染等 ②可重复使用，降低了成本 ①对环境条件非常敏感，易失活 不利于催化一系列的缺点 ②酶难回酶促反应 收，成本高，影响产品质量 实例 果胶酶 固定化葡萄糖异构酶 成本更低、操作更容易 反应物不易与酶接触，尤其是大分子物质，可能导致反应效率下降 固定化酵母细胞
1．关于固定化酶技术的说法正确的是( )
A．固定化酶技术就是固定反应物，将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术 B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应 C．固定化酶中的酶无法重复利用
D．固定化酶是将酶固定在一定空间的技术
【解析】 本题主要考查对固定化酶的概念及其作用特点的理解和掌握。固定化酶是指通过物理或化学的方法，将水溶性的酶与不溶性的载体结合，使酶固定在载体上，并在一定的空间范围内进行催化反应。因此，固定化酶技术固定的不是反应物而是酶。被固定的只是一种酶，不能催化一系列的酶促反应。固定化
酶可以重复利用。故选D。
【答案】 D
2．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是
( ) 【导学号：05520033】
A．固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用 B．溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素 C．固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物 D．凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合
【解析】 A项，固定化酶技术是指将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，可实现重复利用。B项，固定化酶发挥作用不需要供氧，溶解氧交换受阻不会成为其应用的限制因素。C项，固定化细胞只能用于生产分泌到细胞外的产物，否则无法获得需要的产物。D项，用凝胶包埋细胞利用的是物理方法。
【答案】 B
3．下列关于固定化酶和一般酶制剂在应用效果上的说法，错误的是( ) A．固定化酶生物活性高，可长久使用
B．一般酶制剂应用后和产物混在一起，产物纯度不高 C．一般酶制剂参加反应后不能重复使用 D．固定化酶可以反复利用，降低生产成本
【解析】 一般酶制剂使用后，混在溶液中的酶不能回收利用，增加了生产成本；同时反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。固定化酶可重复使用，降低了生产成本，但是固定化酶使用多次后，催化效果也会下降，并不能长久使用。
【答案】 A
固 定 化 酵 母 细 胞 的 实 验 操 作
1．制备固定化酵母细胞
?向盛有干酵母的小烧杯中加入蒸馏水酵母细
——?
胞的活化?使其由休眠状态恢复正常生活状态