2016新课标创新人教生物选修1 专专题4 课题3 酵母菌细胞的固定化

一、固定化酶的应用实例——高果糖浆的生产（阅读教材P49）

2．葡萄糖异构酶的固定：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。

3．生产操作

(1)生产过程中，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)葡萄糖转化成果糖，从反应柱的下端流出。

4．优点：反应柱可以连续使用半年，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（阅读教材P50）

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．方法：包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。 3．根据不同固定对象选择固定方法 (1)细胞多采用包埋法固定化。

(2)酶多采用化学结合和物理吸附法固定化。

三、实验设计——固定化酵母细胞的制备（阅读教材P50～51） 1．制备固定化酵母细胞

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2．用固定化酵母细胞发酵

(1)操作步骤：将用蒸馏水冲洗过的固定好的酵母细胞(凝胶珠)――→用于发酵的葡萄糖溶液中。

(2)现象：有气泡产生；有酒味散发。

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[共研探究]

1．酶能加快化学反应速率，但溶液中的酶难以回收，不能被再次利用。解决该问题的方法：将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可重复利用。

2．固定化酶的应用实例

(1)固定化酶的装置

将酶固定在一种颗粒状的载体(如图中②)上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱(如图中①)内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板(如图中③)。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。

(2)高果糖浆的生产

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装置中②固定的酶为葡萄糖异构酶，从反应柱的甲端注入葡萄糖溶液，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶反应，转化成果糖，从反应柱的下端流出。

3．固定化细胞技术

(1)常用的几种固定方式[连线]

①的特点是：能将酶或者细胞吸附到载体表面。

②的特点是：能将酶分子或细胞相互连接，或者结合到载体上。 ③的特点是：能将酶或者细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中。

(2)固定化细胞常用的载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。它们都是不溶于水的多孔性物质。

4．固定化酶和固定化细胞的比较 固定对象 适宜 固定法 特点 固定化酶 酶 化学结合法、物理吸附法 体积小，固定一种酶，使用包埋法容易从包埋材料中漏出 固定化细胞 细胞 包埋法 体积大，固定一系列酶，很难用化学结合法和物理吸附法 5.固定方法的选择[连线]

6．关于固定化酶和固定化细胞的两个结论

(1)固定化细胞对酶活性影响最小，因为固定化细胞保证了细胞的完整性，酶环境改变小，对其活性影响小。

(2)固定化细胞使用活细胞，为了保证活细胞生活的需要，应为其提供一定的营养物质。

[总结升华]

直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较

酶的种数 常用载体 直接使用酶 一种或几种 / 固定化酶 一种 固定化细胞 一系列酶 明胶、琼脂糖、海藻高岭土、皂土、硅胶、酸钠、醋酸纤维素、凝胶 聚丙烯酰胺 版权所有:中国好课堂www.zghkt.cn

制作方法 是否需要 营养物质 反应底物 催化反应 / 否 各种物质(大 分子、小分子) 单一或多种 ①对环境条件非常敏感，易失活 ②难回收，成本高，影响产品质量 化学结合法固定化、物理吸附法固定化 否 各种物质(大分子、小分子) 单一 不利于催化 一系列的酶 促反应 包埋法固定化 是 小分子物质 一系列 反应物不易与固定后的细胞接触，尤其是大分子物质，反应效率下降 缺点 优点 ①既能与反应物接催化效率高、低耗能、成本低、操作容易，触，又能与产物分离；低污染 能产生一系列酶 ②可以反复利用 [对点演练]

1．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是( ) A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显 B．固定化酶的应用中， 要控制好pH、温度和溶解氧 C．利用固定化酶技术能降解水中所有的污染物

D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物

解析：选A 固定化细胞与固定化酶有许多相似之处，但也有较大的区别(酶与活细胞有区别)，固定化细胞主要应用在一些需要活体细胞进行持续性处理的生产过程中，A正确；固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么高，耐受性比较好，和溶解氧没什么关系，B错误；酶具有专一性，只能降解部分有机污染物，C错误；利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类作为反应底物，同时也作为碳源来提供能量和物质，D错误。

[共研探究]

利用酵母菌发酵可以生产酒精，利用固定化细胞技术可以提高发酵效率。实验中可以用海藻酸钠来包埋酵母细胞。

1．制备固定化酵母细胞及应用(完成表格中的实验操作) 步骤 实例图象 主要操作 在50 mL烧杯中加入1 g干酵母，再加入10 mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌均匀，放置1小时使其活化 称0.83 g CaCl2放入200 mL烧杯中，加入150 mL蒸馏水，使其溶解，配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液 酵母细胞的活化 配制CaCl2溶液 / 版权所有:中国好课堂www.zghkt.cn