高二生物酵母细胞的固定化

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必修一专题四课题3
酵母细胞的固定化
基础知识
（一）固定化酶的应用实例
1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例
（使葡萄糖在酶的作用下生成果糖的过程）
（1）高果糖浆的生产需要 酶
葡萄糖异构
（2）葡萄糖异构酶的优点
稳定性好、可以持续发挥作用
（3）在生产中直接使用酶有什么缺点？
酶溶解于溶液后，无法回收，造成浪费
2.固定化酶的反应柱示意图
3.固定化酶在生产实践中的优点
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.将酶或细胞固定化的方法
将酶（或细胞）包埋在细微网格里
将酶（或细胞）相互连接起来
将酶（或细胞）吸附在载体表面上
包埋法
化学结合法
吸附法
酶和细胞分别适应哪种
固定方法？
一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定，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；个大的难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。
2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别
联系：应用相同，都能催化某些反应
区别：
1）固定化细胞技术操作容易，成本 低，容易回收；
2）固定化细胞技术对酶活性影响小；
3）固定化细胞固定的一系列酶；
4）由于大分子难以通过细胞膜，因此固 定化细胞的应用有一定的限制；
3.固定化酶和固定化细胞常用的载体材料
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等，
其共同的特点是不溶于水的多孔性载体
（一）制备固定化酵母细胞
实验操作
1、酵母细胞的活化
2、配制物质的量浓度为0.05mol/L
的CaCl2
3、配制海藻酸钠的溶液
4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
5、固定化酵母细胞
（二）用固定化酵母细胞发酵
实验操作
1、将固定化的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2到3次。
2、将150ml质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200ml的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25摄氏度下发酵24h。
特别提醒
(1)干燥的酵母水分含量较少，酵母菌处于休眠状态，此时酶的活性较低。
(2)CaCl2的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。
在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5～1 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。
（一）酵母细胞的活化
实验操作过程中要注意的下列问题
（二）加热使海藻酸钠溶化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。
（三）刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，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。
巩固练习
1．酶的固定化常用的方式不包括( D )
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 A 加热的方法
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 )
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( B )
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．酵母菌发酵时的代谢类型是异养厌氧型
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( D )
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( C )
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( B )
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