人教版选修1 酵母细胞的固定化 学案

课堂探究
探究点一直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较
·问题导引·
在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，说明酶制剂使用有很多优点。

但酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，提高了生产成本，也可能影响产品质量。

如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题？
提示：用固定化酶或固定化细胞取代酶制剂。

〃名师精讲〃
A．某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应
B．固定化细胞技术一次只能固定一种酶
C．固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都可在细胞外起作用
D．固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性迅速下降
解析：酶具有专一性，一种酶固定后不能催化一系列生化反应；固定化细胞技术固定的是细胞内的一系列酶；固定化酶和固定化细胞都能反复使用，若条件适宜，一般不会出现酶的活性迅速下降的问题。

答案：C
方法点拨固定化酶和固定化细胞所固定的酶都可以反复使用。

变式训练1 下列说法不正确的是（）
A．固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、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．细胞由于个体大，多采用物理吸附法固定
D．反应物是大分子物质时应采用固定化酶
解析：在酶和细胞的固定化技术中，通常有包埋法、化学结合法和物理吸附法。

酶分子小，又多带电荷，易从多孔性物质中漏出，因此多使用化学结合法与物理吸附法，而细胞个体大，难以被多孔性物质吸附或结合，因而多采用包埋法。

答案：C
探究点二制备固定化酵母细胞
·问题导引·
李超学习了制备固定化酵母细胞后，将葡萄清洗干净，用固定化酵母细胞发酵制葡萄酒，但是效果却不理想。

这是为什么呢？你能给他解决这个问题吗？
提示：固定化酵母细胞包埋在海藻酸钠内，不容易与葡萄接触。

可先将葡萄榨汁，在汁液中加入固定化酵母细胞，汁液中的葡萄糖容易透过海藻酸钠进入凝胶珠内部。

〃名师精讲〃
1．酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要1 h左右。

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。

2．加热海藻酸钠加速溶解的过程中，需使用小火，或者间断加热，防止加热过快，使海藻酸钠焦糊。

海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量。

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。

3．用蒸馏水定容和最后冲洗凝胶珠，不用自来水，防止自来水中的离子对固定好的酵母细胞产生影响。

4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：冷却后再混合，防止过热杀死酵母菌。

注意混合均匀，不要进入气泡。

5．细胞的固定要在严格无菌条件下进行；反复使用固定化酵母细胞时，需要避免微生物的污染。

6．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。

7．凝胶珠的颜色和形状：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，制作失败，需要再作尝试。

8．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。

【例题2】下图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述不正确的是（）
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
解析：刚溶化的海藻酸钠应冷却后再与酵母菌混合，否则温度过高会导致酵母菌死亡。

答案：A
变式训练2 下列有关配制海藻酸钠溶液的叙述，不准确的是（）
A．加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环
B．海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量
C．海藻酸钠可在水中迅速溶解，无须再加温
D．海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠内包埋的细胞过少
解析：海藻酸钠在水中溶解较慢，需要通过加热促进其溶解，最好用小火或间断加热的方法。

如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。

答案：C。