《酵母细胞的固定化》教案盛黎春

专题四课题 3酵母细胞的固定化【考试要求 】制备和应用固相化酶(A)说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。说出制备固定化酶、固定化细胞的一般方法。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。酵母细胞的固定化技术(b) 。学习重难点：制备固定化酵母细胞。【创设情境 】酶具有催化效率高，低耗能、低污染等优点，被大规模地应用于食品、化工、轻纺、医药等各个领域。在应用酶的过程中，人们发现了一些问题。下列属于酶应用中面临的实际问题的是酶对有机溶剂、对高温、强酸、强碱非常敏感加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境酶的催化功能很强，但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本反应后会混在产物中，可能影响产品质量酶能提供反应所需的活化能，所以具低耗能的优点【教学活动】活动一、认识固定化酶和固定化细胞技术 问题思考一 问题 1：右图是固定化酶的反应柱示意图，图中所放置的筛板上的孔应满足什么要求？ 在图中补全原料和产物的位置。问题 2：固定酶和固定细胞采用的方法有何不同？为什么？问题 3：包埋法固定细胞常用的载体有哪些？问题 4：从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法更容易、成本更低？哪一种方法对酶活性的影响更小？问题 5：如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？问题 6：如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？典例引路一例 1. 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是A固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧B利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件C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D固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显例 2. （多选）下列关于生物技术实践活动的叙述正确的是 A. 在果酒和果醋的制作中，发酵原料一定不同B. 固定化酶固定时可能会造成酶的损失而影响活性C. 若酵母菌培养液浓度过低，酵母菌会吸水胀破而死亡D. 制作腐乳时，加盐腌制可使豆腐块变硬且能抵制杂菌生长 变式训练一 1. 随着生物技术的发展，酶在社会生产、生活中的应用越来越广泛。下列说法错误的是A. 利用酶生产某些化工产品，能显著降低能耗、减少污染、节约成本B参与蛋白酶合成分泌的膜性细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体C. 用于治疗消化不良症的肠溶多酶片含有多种消化酶，但嚼服后会失去疗效 D. 要较长时间保持酶活性，各种酶制剂都应保存在低温的条件下2. 如图是应用固定化酵母进行葡萄糖发酵的装置， 下列说法中不正确的是A为使固定化酵母可以反复使用，实验过程一定要在无菌条件下进行B加入反应液后应保持活塞1 始终打开，活塞2 则必须关闭C装置的长导管主要是为了释放CO2并防止杂菌进入反应柱D加入反应液的浓度不能过高以免酵母细胞因失水过多而死亡活动二、说出固定酵母细胞中的操作要点 问题思考二 观看实验录像，思考以下列出的问题。问题 1：什么是活化？酵母细胞活化时体积会如何变化？问题 2：配制的海藻酸钠溶液在加热的过程中的注意点是什么？问题 3：刚融化好的海藻酸钠溶液能直接和酵母细胞混合吗？为什么？问题 4：若注射器离CaCl2 溶液液面的距离过近，会出现什么现象？问题 5：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗2 3 次的目的是什么？问题 6：用固定化酵母细胞进行发酵时为什么选择质量分数为10葡萄糖溶液？发酵温度为何控制在25？发酵过程中锥形瓶为什么要密封？疑难点拨图 2 是利用固定化酵, 固定化酵母细胞的1. 海藻酸钠胶体在 CaCl2 这种电解质的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠。2. 如何检验凝胶珠的质量是否合格？可以采用以下方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手珠不容易破裂，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。观察凝胶珠的颜色和形状挤压 ，如果凝胶摔打 凝胶如果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较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高。3. 利用固定化酵母细胞发酵，溶液中会看到有气泡产生，能闻到酒味凝胶珠在发酵过程中会上浮。典例引路二例 1. (2010 江苏生物) 下图 1 表示制备固定化酵母细胞的有关操作，母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述正确的是( 多选 )A刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液B图 1 中 X 溶液为 CaCl2 溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠C图 2 发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触D图 1 中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2 装置中例 2. 右图为某同学利用海藻酸钠固定酵母菌细胞的实验结果，出现此结果的可能原因不包括A海藻酸钠浓度过高B酵母细胞已经死亡C注射器中的溶液推进速度过快D注射器距离CaCl2 溶液液面太近 变式训练二 1. 下列关于酵母细胞活化的说法，不正确的是A. 酵母细胞活化 后呼吸作用增强，线粒体中分解掉的葡萄糖增加B. 酵母细胞活化所需要的时间较短C. 活化就是让处于休眠状态的细胞恢复生活状态D. 酵母细胞活化后体积增大2. ( 多选 ) 某小组为研究固定化酵母细胞在不同条件下的呼吸方式和强度, 进行了甲、乙两组实验，实验装置如下图所示。下列有关该实验的叙述中，错误的是A. 该实验中，葡萄糖的作用只是作为反应的底物B. 实验结束时，甲、乙两组烧杯中石灰水浑浊程度相同C. 若因未搅拌而导致溶氧不足，装置甲的锥形瓶中也可能出现少量酒精D. 同等条件下，固定化酵母细胞呼吸方式与游离的细胞相同3(2011 南京二模) 根据材料回答下列有关问题：. 某大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂 ( 使酶相互连接 ) ，海藻酸钠来包埋小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果。 ( 注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶的活性和酶的数量 )(1) 从图 1 可以看出： 固定化小麦酯酶比游离的小麦酯酶对温度变化的适应性更_。(2) 从图 2 可以看出：海藻酸钠浓度为 _时的小麦酯酶活力最强。当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是：_ 。(3) 根据介绍，科研人员所采用的固定化技术可用下图中的_ 表示。 . 某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下：活化酵母细胞：称取定量干酵母与定量蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化；配制 CaCl2 溶液：将无水 CaCl 2 溶解在定量蒸馏水中， 配制成一定浓度的 CaCl2 溶液；配制海藻酸钠溶液：用定量的海藻酸钠直接溶解在定量的蒸馏水液；/ 无菌水中，配制成溶海藻酸钠溶液和酵母细胞混合：将活化的酵母细胞迅速加入到刚配制成的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混合均匀；固定化酵母细胞：用注射器以恒定的速率缓慢地将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的 CaCl2 溶液中，观察凝胶珠形成。(1) 请你改正其中两处错误的操作：第一处： _；第二处：。(2)刚形成的凝胶珠要在CaCl2 溶液中浸泡30 min 左右，目的是 _ _ 。(3)如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓_( 过低 / 过高 ) 。 课堂反馈 1研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸二酯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，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的A温度B pHC 水分D 营养2. 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. 固定化酶的生物活性强，可永久使用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使用D. 固定化酶可降低生产成本，提高产量和质量3. 下列说法不正确的是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固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法C由于细胞个大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定D反应物是大分子物质应采用固定化酶4. 下列不属于酶的固定方式的是A将酶包埋在细微网格中B将酶相互连接起来C将酶吸附在载体表面D 将酶加上糖衣5. 下列关于生物技术的叙述中，错误的是A腐乳制作过程中加入的香辛料也有杀菌作用B固定化细胞的优势在于能催化一系列的酶促反应C醋酸菌在氧气、糖充足的条件下可将葡萄汁中的糖分分解成醋酸D参与果醋发酵的微生物是需氧型的，其含有线粒体6酵母细胞固定化的实验中，下列实验操作与目的不相符的是A干酵母加入蒸馏水搅拌均匀后，放置一段时间，使酵母细胞活化B采用小火间断加热的方法，防止海藻酸钠发生焦糊C将活化的酵母细胞加入海藻酸钠溶液，轻轻搅拌，以免产生气泡D用注射器滴加溶液时要接近CaCl2 溶液的液面，防止凝胶珠出现“尾巴”7. 用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产生酒精，下列措施错误的是A向瓶内泵入氧气B应将装置放于适宜的条件下进行C瓶内应富含葡萄糖等底物D应将瓶口密封，效果更好8. 下列关于酵母菌发酵的有关说法正确的是A. 酵母菌产生酒精的条件与醋酸菌发酵产生醋酸的条件相同B. 利用酵母菌生产酒精的过程中，固定化酶比固定化酵母细胞更好C. 培养液中是否产生酒精可用溴麝香草酚蓝检验D. 若培养液中酵母菌在进行酒精发酵，则培养液中葡萄糖在变少、培养液的pH在变小【总结归纳】3 .(1)强(2)3%酶的数量不足BC .(1)海藻酸钠溶解应适当加热至完全溶化海藻酸钠溶液冷却至常温再加入酵母细胞(2) 让凝胶珠形成稳定的结构(3)过低