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第第4节节酶的固定化酶的固定化学习导航学习导航1.说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。重、难点重、难点2.尝试制备固定大肠杆菌细胞。尝试制备固定大肠杆菌细胞。新知初探思维启动新知初探思维启动一、固定化酶一、固定化酶1 . 含 义 ：含 义 ： 通 过 物 理 或 化 学 的 方 法 ， 将通 过 物 理 或 化 学 的 方 法 ， 将_与与_结合，使结合，使酶固定在载体上，并在一定的酶固定在载体上，并在一定的_内内进行催化反应。进行催化反应。2.方法：方法：共价键结合法、共价键结合法、_、物理吸附、物理吸附法。法。水溶性的酶水溶性的酶不溶性的载体不溶性的载体空间范围空间范围包埋法包埋法3.优点优点(1)酶的酶的_，可以反复使用多次。，可以反复使用多次。(2)酶不与产品混合，制品酶不与产品混合，制品_。(3)可极大地降低生产成本。可极大地降低生产成本。活性稳定活性稳定较易纯化较易纯化4.实例：实例：木瓜蛋白酶的固定化过程木瓜蛋白酶的固定化过程取尼龙布浸入等体积的取尼龙布浸入等体积的_溶溶液中液中10 s左右左右盐酸溶液中室温下水解盐酸溶液中室温下水解45 min蒸馏水冲洗至蒸馏水冲洗至pH中性中性室温下放室温下放入入_溶液中浸泡溶液中浸泡20 min_缓缓冲液冲液(pH7.8)反复洗涤反复洗涤木瓜蛋白酶溶液中木瓜蛋白酶溶液中固定固定3.5 h，温度为，温度为_。CaCl2溶液和甲醇溶液和甲醇戊二醛戊二醛磷酸磷酸4 二、固定化细胞二、固定化细胞1.含义：含义：用适当的载体将用适当的载体将_固定固定起来。起来。2.优点：优点：比固定化酶更比固定化酶更_，使用寿命，使用寿命_。3.实例实例：大肠杆菌细胞的固定化：大肠杆菌细胞的固定化可以用可以用_培养基培养大肠杆菌，取菌液加培养基培养大肠杆菌，取菌液加入入_和和_，搅拌均匀，待，搅拌均匀，待_凝固后，切成小块，用生理盐水和蒸馏水洗净凝固后，切成小块，用生理盐水和蒸馏水洗净,即得到固定化的大肠杆菌细胞。即得到固定化的大肠杆菌细胞。合成酶的细胞合成酶的细胞简捷简捷更长更长液体液体生理盐水生理盐水琼脂琼脂琼脂凝胶琼脂凝胶要点突破讲练互动要点突破讲练互动要点一要点一酶固定化的方法酶固定化的方法1.包埋法：包埋法：将酶包裹在多孔性载体中，如包将酶包裹在多孔性载体中，如包裹在聚丙烯酰胺等高分子凝胶中，或醋酸纤裹在聚丙烯酰胺等高分子凝胶中，或醋酸纤维素等半透性高分子膜中。维素等半透性高分子膜中。2.共价键结合法：共价键结合法：将酶分子相互结合，或将将酶分子相互结合，或将其结合到纤维素、琼脂糖、离子交换树脂等其结合到纤维素、琼脂糖、离子交换树脂等载体上的固定方式。载体上的固定方式。3.物理吸附法：物理吸附法：将酶吸附到固体吸附剂表面将酶吸附到固体吸附剂表面的固定方式，固体吸附剂多为活性炭、多孔的固定方式，固体吸附剂多为活性炭、多孔玻璃等。玻璃等。 下列关于酶和细胞的固定，叙述不正下列关于酶和细胞的固定，叙述不正确的是确的是()A酶分子很小，宜采用包埋法酶分子很小，宜采用包埋法B酶分子很小，宜采用共价键结合法或物理酶分子很小，宜采用共价键结合法或物理吸附法固定吸附法固定C细胞个大，难被吸附或结合细胞个大，难被吸附或结合D细胞宜采用包埋法固定细胞宜采用包埋法固定例例1【解析解析】一般来说，酶更适合采用共价键一般来说，酶更适合采用共价键结合法和物理吸附法固定，而细胞多采用包结合法和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法固定。这是由于细胞相对较大，而酶分埋法固定。这是由于细胞相对较大，而酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，个子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，个小的酶容易从包埋材料中漏出。小的酶容易从包埋材料中漏出。【答案答案】A【误区警示误区警示】酶和细胞的固定方法容易混酶和细胞的固定方法容易混淆，酶分子很小，适于用共价键结合法和物淆，酶分子很小，适于用共价键结合法和物理吸附法固定；细胞个大，难以被吸附或结理吸附法固定；细胞个大，难以被吸附或结合，多采用包埋法固定。合，多采用包埋法固定。变式训练变式训练下列有关固定化酶和固定化细胞的说法，错下列有关固定化酶和固定化细胞的说法，错误的是误的是()A固定化酶和固定化细胞的技术包括包埋固定化酶和固定化细胞的技术包括包埋法、共价键结合法和物理吸附法法、共价键结合法和物理吸附法B某种固定化酶的优势在于能催化一系列某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应生化反应C固定化酶技术一次只能固定一种酶固定化酶技术一次只能固定一种酶D固定化酶和固定化细胞都能反复使用，固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性不会迅速下降但酶的活性不会迅速下降解析：选解析：选B。固定化酶只能固定一种酶，固。固定化酶只能固定一种酶，固定化细胞可以固定一系列酶，固定化酶和固定化细胞可以固定一系列酶，固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的恬性不会很定化细胞都能反复使用，但酶的恬性不会很快下降。快下降。要点二要点二比较直接使用酶、固定化酶、固定比较直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的特点化细胞的特点直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞酶种酶种类类一种或几种一种或几种一种一种一系列酶一系列酶催化催化反应反应单一或多种单一或多种单一单一一系列一系列营养营养物质物质不需要不需要不需要不需要需要需要反应反应底物底物大分子、小大分子、小分子分子大分子、小大分子、小分子分子小分子物质小分子物质直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞优优点点催化效率高，催化效率高，耗能少，污染耗能少，污染轻等轻等酶既与反应酶既与反应物结物结合合,又又与与产物分产物分离离;可可反复利用反复利用成本低，操成本低，操作更容易作更容易缺缺点点对环境条件非对环境条件非常敏感，易失常敏感，易失活；不能被再活；不能被再利用；可能影利用；可能影响产品质量响产品质量不利于催化不利于催化一系列的酶一系列的酶促反应促反应反应物不易反应物不易与酶接与酶接近近,特特别是大分子别是大分子物质，反应物质，反应效果下降等效果下降等特别提醒特别提醒固定化细胞可以保证细胞的完整固定化细胞可以保证细胞的完整性，由于环境条件改变比较小，所以酶的活性，由于环境条件改变比较小，所以酶的活性较为稳定。性较为稳定。 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述中，正确的是述中，正确的是()A固定化细胞技术在多步连续催化反应方面固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显优势明显B固定化酶的应用中，要控制好固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和、温度和溶解氧量溶解氧量C利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，需提供适宜的营养条件需提供适宜的营养条件D利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作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用只是作为反应底物例例2【解析解析】固定化酶耐受性比较好，和溶解固定化酶耐受性比较好，和溶解氧没有关系；利用固定化酶降解水体中的有氧没有关系；利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，不需要提供营养条件；利用固定机磷农药，不需要提供营养条件；利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类既可以作为反应化酵母细胞进行发酵，糖类既可以作为反应底物，也可以作为碳源来调节酵母菌代谢方底物，也可以作为碳源来调节酵母菌代谢方式。式。【答案答案】A变式训练变式训练关于固定化酶中的酶说法正确的是关于固定化酶中的酶说法正确的是()A酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应B酶被固定在不溶于水的载体上酶被固定在不溶于水的载体上,可反复利用可反复利用C酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去以固定化酶可永远利用下去D固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一性特点了酶的高效性和专一性特点解析：选解析：选B。一种载体只能固定化一种酶，。一种载体只能固定化一种酶，一种固定化酶只能催化一种酶促反应；固定一种固定化酶只能催化一种酶促反应；固定化酶可反复利用，但不能永远利用下去；固化酶可反复利用，但不能永远利用下去；固定化酶保持了一般酶的特性。定化酶保持了一般酶的特性。
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