4.3酵母细胞的固定化
高中生物选修一学案16：4.3 酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化一、学习目标1.认识在应用酶的过程中存在的实际问题及解决办法。
2.掌握固定化技术的方法及适合不同固定方法的材料。
3.掌握固定化酵母细胞的实验操作过程，并能够进行实际操作。
二、重点难点1.重点：制备固定化酵母细胞。
2.难点：制备固定化酵母细胞。
三、学习过程[基础知识]（一）固定化酶的应用实例高果糖浆是指能将葡萄糖转化为果糖的酶是。
使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的。
酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。
生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。
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）固定化细胞技术固定化酶和固定化细胞是利用或方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括、和法。
一般来说，酶更适合采用和法固定，而细胞多采用法固定化。
这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的细胞难以被或，而个小的酶容易从中漏出。
包埋法法固定化细胞即将微生物细胞包埋在不溶于水的中。
常用的载体有、、、和等。
（三）实验操作制备固定化酵母细胞1.酵母细胞的活化（1）在缺水的状态下，微生物会处于_______状态。
活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复___________状态的过程。
（2）酵母细胞所需要的活化时间_____，一般需要0.5～1h，需要提前做好准备。
此外，酵母细胞活化时体积会变____，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。
（3）操作过程：1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h2.配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液（1）作用：使凝胶______。
（2）操作过程：0.83g无水CaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。
3.配制海藻酸钠溶液（1）加热使___________溶化是操作中最重要的一环，涉及实验的成败。
高中生物选修1教学设计8：4.3 酵母细胞的固定化教案
酵母细胞的固定化一、教学目标1．说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。
2．尝试制备固定化酵母细胞，胞进行酒精发酵。
3．尝试设计实验探究固定化后酵母细胞的活性并利用固定化细及相关产物。
二、教学重点和难点1．课题重点：制备固定化酵母细胞。
2．课题难点：制备固定化酵母细胞。
3．难点突破：老师课前实践，摸索出各种试剂的最适浓度；录制微课《酵母细胞的固定化》并设计实验学案，让学生课前预习。
三、学法指导学习微课《酵母细胞的固定化》，思考以下问题：1．从操作角度来考虑，固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？2．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？3．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？4．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？5．什么是干酵母的活化？如何活化?6．如何配制氯化钙溶液？7．如何配制海藻酸钠溶液？配制过程中为什么改用水浴加热而不用酒精灯直接加热？8．为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？9．如何检验凝胶珠的质量是否合格？10．发酵过程中锥形瓶为什么要密封？四、实验过程⑴酵母细胞的活化⑵配制氯化钙溶液⑶配制海藻酸钠溶液挑起海藻酸钠观察其粘稠度（4）藻酸钠溶液与酵母细胞混合（5）固定化酵母细胞凝胶珠的大小、颜色、形态（6）洗涤凝胶珠（7）用固定化细胞进行发酵实验瓶内气泡开瓶后的气味五、结果分析与评价有条件的话在屏幕上同步直播同学们的实验操作过程，将实验结果拍摄出来进行比较，分析凝胶珠合格与否的原因。
六、后续实验让有兴趣的同学继续在实验室完成“洗涤”、“酵母细胞的酒精发酵”、“发酵液中葡萄糖剩余量或者酒精的检测”。
七、教学反思《酵母细胞的固定化》,按照教材中海藻酸钠的浓度配方进行实验的话很难得到合格的凝胶珠，笔者在不断的实践得到更合理浓度配比即0.7g海藻酸钠+25ml蒸馏水；在配制海藻酸钠溶液过程中用酒精灯加热容易焦糊，实践中改用水浴加热；做了这两个改进后学生的成功率大大提升，让他们感受到了收获成功的喜悦，提高后续实验的积极性。
人教版高中生物选修1基础过关+对点训练：专题4.课题3 酵母细胞的固定化 Word版含解析
人教版高中生物选修1基础过关+对点训练专题4 酶的研究与应用课题3 酵母细胞的固定化理一理判一判1.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。
(√)2．固定化细胞相当于固定了一系列酶。
(√)3．酶分子相对较小，常用包埋法进行固定。
(×)4．将固定好的酶放于反应柱后，底部筛板上的小孔能使酶通过而反应物无法通过。
(×)5．固定化酵母细胞需要用到CaCl2溶液和海藻酸钠溶液。
(√) 6．生产高果糖浆时所固定的葡萄糖异构酶可以无休止重复使用下去。
(×)7．细胞的固定化不需要无菌操作。
(×)8．用固定化细胞进行酒精发酵时，不受温度的影响。
(×)悟一悟1.在缺水状态下，微生物处于休眠状态。
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。
酵母细胞需要的活化时间较短，一般为0.5～1 h，但实验时需要提前做好准备。
2．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。
3．加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，关系到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。
加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。
4．海藻酸钠的浓度关系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，可影响实验效果。
5．溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否则会因温度过高而导致酵母菌死亡。
6．可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，用作对照。
7．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，需稳定30 min左右。
8．细胞的固定化要在严格无菌的条件下进行；反复使用固定化酵母细胞时，酵母菌种要纯，用具和材料要严格消毒，同时要注意控制温度，营养液中成分应全面，还需要避免其他微生物的污染。
感悟体会：练一练1.[2018·江苏高考真题]下列关于酵母细胞固定化实验的叙述，正确的是( )A．用温水使海藻酸钠迅速溶解，待其冷却到室温后用于包埋细胞B．进行包埋时，用于悬浮细胞的CaCl2溶液浓度要适宜C．注射器(或滴管)出口应尽量贴近液面以保证凝胶珠成为球状D．包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性解析：在酵母细胞固定化实验中，应该用小火、间断加热的方式使海藻酸钠缓慢溶解，A项错误；将混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液进行酵母细胞的固定化，CaCl2的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠，B项错误；注射器(或滴管)出口应与液面保持适当的距离，以保证凝胶珠成为球状，C项错误；包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性，D项正确。
2019-2020年新人教版高中生物选修1《课题4.3酵母细胞的固定化》详细教案设计附课堂练习
2019-2020年新人教版高中生物选修1《课题4.3酵母细胞的固定化》详细教案设计附课堂练习★课题目标（一）知识与技能1、识记固定化技术的常用方法2、理解固定化酵母细胞的制备过程3、知道固定化酶的实例（二）过程与方法1、固定化细胞技术2、制备固定化酵母细胞的过程（三）情感、态度与价值观通过固定化技术的发展过程，培养科学探究精神，同时领会研究的科学方法★课题重点制备固定化酵母细胞★课题难点制备固定化酵母细胞★教学方法启发式教学★教学工具多媒体课件★教学过程（一）引入新课在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：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。
在本课题中，我们将动手制备固定化酵母细胞，体会固定化酶的作用（二）进行新课1．基础知识1．固定化酶的应用实例――生产高果糖浆（1（2）葡萄糖异构酶固定：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反应柱中。
（3）高果糖浆的生产操作（识图4－5反应柱）：从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反应柱可连续使用半年。
2．固定化技术的方法（识图4－6固定方法）：将酶和细胞固定化方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法。
〖思考1〗对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？吸附法。
〖思考2〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定（酶、细胞）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定（酶、细胞）。
3．固定细胞的材料：固定细胞时应当选用不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等2．实验设计1．制备固定化酵母细胞（1）酵母细胞的活化：1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。
〖思考3〗活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。
（2）配制CaCl2溶液：0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。
生物：4.3《酵母细胞的固定化》课件1(新人教版选修1)
［探讨］ ⒈有位同学打算用丝绸做实验材料，探讨含 有蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果，你认为他 这样做合适吗？为什么？洗羊毛衫呢？
2、为什么洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣 粉的水内数小时？如何缩短衣物的浸泡时间？ 是为了使洗衣粉中的蛋白酶充分的分解衣物 中的蛋白质污渍；用温水浸泡衣物，因为酶 的催化作用需要适宜的温度。
⑴A同学的实验方案存在问题吗？若有问题， 请说明存在的问题。
有问题。未说明控制相同的适宜温度
⑵你同意B同学观点吗？请说明理由
不同意。B同学忽略了实验中变量的控制问题。
⑶影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有哪些？
水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的质 料、大小及浸泡时间和洗涤时间等。
⑷你认为应该控制的单一变量是： 普通洗衣粉和加酶洗衣粉 的区别，其他条件（ 如洗衣粉用量、水温、水质、水量、布料的 大小和颜色、洗涤方式、洗涤时间等）完全 相同。 ⒉阅读“[资料二]考虑实际生活中的具体 情况”，探究温度对加酶洗衣粉效果的影 响：
水温的控制
10℃、20℃、30℃、40℃、 50℃ 、60℃、70℃
⒊探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤效果的比较
加酶洗衣粉的种类是变量，其他因素 在实验中，
在实验中保持不变；水温应保持不变。在实
施活动时，通常应采用当地的常温，如果是
冬季水温过低，就应采用 水浴加热的方法，
使温度达到25 ℃～35 ℃。
3、为什么不能在60℃以上的水中使用此洗衣粉？ 使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度， 温度过高会使酶变性失活。在低温下也会失效；
4.为什么用后须彻底清洗双手？ 人体皮肤细胞有蛋白质，如不彻底清洗双 手，就会使手的皮肤受到腐蚀。而使人患 过敏性皮炎、湿疹等，因此，应避免与这 类洗衣粉长时间地接触。 此外：加酶洗衣粉也不宜长期存放，存放时间 过长会导致酶活力损失
高中生物选修一第三讲酵母细胞的固定化
第三讲酵母细胞的固定化★要点落实：1 .固定化酶(1)酶的应用：广泛应用于食品、化工、轻纺、医药等各个领域(2)应用普通酶的缺点①在、、和有机溶剂等环境下容易失活②溶液中的酶很难回收，不能被 ________ ，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，影响________ 。
(3)固定化酶的实例一高果糖浆的生产①反应机理：葡萄糖在 _____________________ 酶的催化下生成果糖。
②反应柱：酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板，____________ 无法通过小孔，而___________ 溶液可自由出入。
③反应过程：将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从下端流出。
④反应柱的优点：能 ___________ 半年，大大降低成本，提高果糖的产量和质量。
2.固定化细胞(1)固定化技术：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)固定化方法①__________ 法：将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中(或细微网格里) 。
②__________ 法：将酶分子或相互结合，或将其结合到载体上。
③__________ 法：将酶吸附到载体表面上(3)固定化酶和固定化细胞的适用方法①酶更适合采用___________ 和 ____________ 法固定化，因为酶分子较小，容易从包埋材料中漏出；②细胞多采用______________ ，因为细胞体积大，难以被吸附或结合。
(4)常用的包埋细胞的多孔载体：明胶、琼脂糖、 ________________________ 、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等(5) ___________________________________________________ 固定化细胞的优点：与固定化酶相比，__________________________________________________ , ___________________ 。
酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化一、固定化酶与固定化细胞及应用实例1、固定化酶（1）含义：将酶固定在不溶于水的载体上。
（2）实例：利用固定化酶技术生产“高果糖浆”。
（3）优点：酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。
（4）缺点：一种酶只能催化一种化学反应，而在实际生产中，很多产物的形成是通过一系列的酶促反应才能得到。
（5）应用实例：生产高果糖浆①原料：葡萄糖②原理：葡萄糖果糖③生产过程及示意图：a.反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本。
b.提高了果糖的产量和品质。
2、固定化细胞（1）含义：将细胞固定在一定空间内的技术。
（2）优点：成本低、操作容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列的反应、容易回收（3）缺点：固定后的细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降，由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制。
二、固定化酶或固定化细胞技术的常用方法1、固定化酶或固定化细胞：指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：①物理吸附法 ：将酶（或细胞）吸附在载体表面上②包埋法：将酶（或细胞）包埋在细微网格里③化学结合法：将酶（或细胞）相互结合，或将其结合到载体上。
葡萄糖异构酶三、固定化酵母细胞的制备与发酵（一）制备固定化酵母细胞1、酵母细胞的活化：1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。
〖思考〗活化是指什么？在缺水状态下，微生物处于休眠状态。
活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。
2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液：0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用3、配制海藻酸钠溶液0.7g海藻酸钠＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。
注：加热时要用小火，或者间断加热，并搅拌，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止4、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入以活化的酵母细胞，进行充分搅拌，再转移至注射器中注：1、海藻酸钠溶液必须冷却至室温，搅拌要彻底充分，使两者混合均匀，以免影响实验结果的观察。
实验一酵母细胞的固定化
实验一酵母细胞的固定化一、实验原理与目的原理：固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或者细胞固定在一定空间的技术，包括包埋法，化学结合法（将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上）和物理吸附法固定化，细胞多采用包埋法固定化。
常用的包埋载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维和聚丙烯酰胺等。
本实验选用海藻酸钠作为载体包埋酵母菌细胞。
目的：了解细胞固定化的原理；掌握酵母细胞固定化实验操作。
二、仪器与用具仪器：50ml烧杯、200ml烧杯、玻璃棒、量筒、酒精灯、石棉网、针筒、三角瓶、水浴锅、恒温箱。
化学材料：活化酵母菌（酵母悬液）、蒸馏水、无水CaCl2、海藻酸钠、葡萄糖。
三、试剂配制1、0.05mol/L的CaCl2溶液150ml；2、海藻酸钠溶液：每0.7g海藻酸钠加入10ml水加热溶液成糊状；3、10%葡萄糖溶液150ml。
四、实验方法与步骤1、干酵母活化：1g干酵母+10ml蒸馏水→50ml烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。
2、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已经活化的酵母细胞，用玻璃棒充分搅拌混合均匀。
3、固定化酵母细胞：用20ml注射器吸取海藻酸钠与酵母细胞混合液，在恒定的高度（建议距液面12~15cm处，过低凝胶珠形状不规则，过高液体容易飞溅），缓慢将混合液滴加到CaCl2中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。
将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。
4、固定化酵母细胞发酵：用5ml移液器吸取蒸馏水冲洗固定好的凝胶珠2~3次，然后加入装有150ml10%葡萄糖溶液的三角瓶中，置于25℃发酵24h，观察结果。
实验开始时，凝胶球是沉在烧杯底部，24h后，凝胶球浮在溶液悬浮在上层，而且可以观察到凝胶球并不断产生气泡，说明固定化的酵母细胞正在利用溶液中的葡萄糖产生酒精和二氧化碳，结果凝胶球内包含的二氧化碳气泡使凝胶球悬浮于溶液上层。
五、结果观察：打开瓶盖，闻气味，观察葡萄糖液中的变化。
酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化什么是酵母细胞的固定化？酵母细胞的固定化是通过某些物理或化学方式将酵母细胞固定在载体上，从而形成固定化酵母细胞。
固定化酵母细胞具有较高的代谢活性和稳定性，适合应用于许多生产和环境保护领域。
固定化酵母细胞可通过吸附、包埋、凝胶化和共价交联等方式实现。
其中，共价交联是一种常见的方法，它使用化学物质使酵母细胞与载体形成共价键，从而增强稳定性和代谢活性。
固定化酵母细胞的应用食品加工酵母细胞是食品加工中广泛使用的微生物。
固定化酵母细胞可被应用于发酵、浸泡和食品增味等过程中，从而提高产品的质量和产量。
饲料添加剂固定化酵母细胞在饲料添加剂中也有广泛应用。
它可以增加畜禽的生长速度、增强抵抗力和改善肠道菌群，从而提高养殖生产效益。
生物医药固定化酵母细胞在生物医药领域中也有广泛应用。
它可以用于生产酵母蛋白、生物柴油、医药中间体等，从而为生产提供更高效的代谢平台。
环境保护固定化酵母细胞对环境压力的响应较强，可以用于处理废水中的有机污染物等。
通过将酵母细胞固定在载体上并将其与废水接触，可以使其代谢这些有机物质并将它们降解。
固定化酵母细胞的优势和劣势优势1.增强代谢活性和稳定性。
2.操作方便，可以重复使用。
3.保护环境和减少废弃物产生。
劣势1.成本较高。
2.可能出现酵母细胞和载体之间的界面问题。
3.缺乏对特定应用的优化。
固定化酵母细胞具有极高的应用价值，在不同领域中都有广泛的应用。
鉴于优势和劣势的影响因素，我们可以尝试优化不同的固定化方法，为实现性价比更高的酵母细胞固定化方案做出有效的基础研究工作。
酵母细胞的固定化(公开课)
酵母细胞的固定化(公开课)酵母细胞的固定化(公开课)介绍酵母是一种常见的微生物，被广泛应用于食品工业、酿酒工业和生物技术等领域。
酵母细胞的固定化是指将酵母细胞固定在一定的载体上，以便于对其进行分离和重复利用。
固定化技术可以有效提高酵母细胞的稳定性和生产效率，具有重要的实际应用价值。
1. 酵母细胞固定化的原理酵母细胞固定化的原理是利用一定的载体材料将细胞固定在固定床内，形成“细胞载体复合物”。
载体材料通常选择具有良好的稳定性和生物相容性的材料，如多孔陶瓷、海藻酸钙和高分子材料等。
载体表面的孔隙结构提供了良好的生长环境和微观结构，有利于细胞的附着和生长。
2. 酵母细胞固定化的优势相比于游离状态下的酵母细胞，固定化酵母细胞具有以下优势：- 稳定性提高：固定化酵母细胞不易受到环境条件的影响，能够在不同的温度、pH值和抑制物浓度下保持较高的活性。
- 操作简便：固定化酵母细胞可以灵活地进行操作和控制，方便分离和回收，减少了生产过程中的工艺复杂性。
- 循环利用：固定化酵母细胞能够重复利用，提高了酵母细胞的利用率和产能，减少了资源的浪费。
3. 酵母细胞固定化的应用酵母细胞固定化技术在食品工业、酿酒工业和生物技术等领域有着广泛的应用。
3.1 食品工业酵母细胞固定化在食品工业中常被用于发酵产品的生产，如面包、酸奶和啤酒等。
固定化酵母细胞能够提高发酵效率和产品品质，同时还能够减少生产过程中的能耗和废水排放。
3.2 酿酒工业在酿酒工业中，固定化酵母细胞能够提高酿酒过程中的稳定性和酒品质量。
固定化酵母细胞还可以在高温和高浓度的条件下继续进行发酵，从而减少了生产时间和成本。
3.3 生物技术在生物技术领域，固定化酵母细胞常被用于生产生物活性物质，如药物、酶和蛋白质等。
固定化酵母细胞能够提高生产效率和纯度，并且易于回收和再利用，有利于大规模生产。
4. 酵母细胞固定化的方法酵母细胞固定化的方法多种多样，常见的方法包括胶包固定化、吸附固定化、凝胶固定化和共价固定化等。
固定化酵母细胞 方法
固定化酵母细胞方法固定化酵母细胞是一种将酵母细胞固定在载体上的方法，以便在工业生产过程中持续地产生酵母发酵产物。
这种方法的应用广泛，包括啤酒酿造、酒精生产、酮症饮食等。
固定化酵母细胞的方法有很多种，其中常见的有凝胶固定化、包埋固定化和交联固定化等。
凝胶固定化是将酵母细胞悬浮在凝胶质地的载体上，固定化后的酵母细胞能够在凝胶中发酵产生所需的产物。
这种方法的优点是载体与酵母细胞之间有相对大的接触面积，便于营养物质的供给和废物的排出，并且能够较好地保护酵母细胞免受外界环境的影响。
然而，凝胶固定化的缺点是酵母细胞在固定化过程中会被限制在凝胶中生长，导致细胞增殖相对较慢。
包埋固定化是将酵母细胞包裹在聚合物材料中，形成固定化的“小包裹”，在这种包埋固定化的载体中，酵母细胞可以自由生长和繁殖，并发挥酵母的发酵功能。
这种方法的优点是酵母细胞可以保持较自由的生长状态，增加了细胞的活性和稳定性。
同时，包埋固定化的载体也可以利用其自身的特性来调控发酵过程。
然而，包埋固定化的方法在实际应用过程中需要考虑到包埋材料的选择和酵母细胞的适应性等因素。
交联固定化是利用交联剂将酵母细胞固定在载体上，使其形成一定的空间结构。
这种方法的优点是可以使用多种交联剂来调整载体的特性，如孔隙度、孔径大小等，从而控制酵母细胞在载体中的分布和发酵反应。
交联固定化的缺点是交联剂可能对酵母细胞产生毒性影响，需要合理选择和使用交联剂。
除了以上提到的方法，还有其他一些固定化酵母细胞的方法，如电化学固定化、微胶囊化等。
这些方法在实际应用中都有各自的优缺点，需要根据具体的应用需求来选择合适的固定化方法。
总的来说，固定化酵母细胞是一种利用载体将酵母细胞固定化的方法，具有增强酵母细胞活性、稳定性和生产效率等优点。
在工业生产和生物技术应用中有广泛的应用前景。
专题4_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
我们以高果糖浆的生产为例来了解固定化酶技术在生产实践中 的应用。高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构
酶，它能将葡萄糖转化成果糖。这种酶的稳 定性好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解 于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造 成很大的浪费。
思考： 如果你是工程技术人员，如何解决这一缺点？
直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点
类型 优点 不足
P52
催化效率高，低耗能、 对环境条件非常敏感，容易失活； 直接 低污染等 溶液中的酶很难回收，不能被再次 使用 利用，提高了生产成本；反应后酶 酶 会混在产物中，可能影响产品质量 酶既能与反应物接触， 一种酶只能催化一种化学反应，而 又能与产物分离，同 在生产实践中，很多产物的形成都 固定 时，固定在载体上的 通过一系列的酶促反应才能得到的 化酶 酶还可以被反复利用 成本低、操作容易。 固定 对酶活性的影响更小、 化细 可以催化一系列的反 胞 应、容易回收 固定后的酶或细胞与反应物不容易 接近，可能导致反应效果下降等。 由于大分子物质难以自由通过细胞 膜，因此固定化细胞的应用也受到 限制
基础知识
（二）固定化细胞技术
方法
原理
适用对象
1包埋法 是将聚合物的单体与酶溶液混 酶或细胞 合，再借助于聚合助进剂(包括 交联剂)的作用进行聚合，酶被 包埋在聚合物中以达到固定化 2化学 酶蛋白的侧链基团和载体表面 酶 结合法 上的功能基团之间形成共价键 而固定的方法 3物理 通过氢键、疏水作用和π电子 酶 吸附法 亲和力等物理作用，将酶固定 于水不溶载体上．从而制成固 定化酶
基础知识
（二）固定化细胞技术
1、从操作角度来考虑，你认为哪一种方法更容易? 2、哪一种方法对酶活性的影响更小? 3、固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶? 4、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? 5、如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法? 问：固定化酶和固定化细胞常用的载体材料？
4.3酵母细胞的固定化
那应该采用何种技术?
固定化酶技术
作业布置
• 请以表格形式比较：直接使用酶 ，固定化酶，固定化细胞。
实验的过程包括哪些步骤？人教版生物 -探究实验视频-选修-酵母细胞的固定 化.flv
• 你认为实验最重要的步骤是什么？ 试验中应注意的问题是什么？
阅读P50~51思考上面问题：
固定化酶技术和固定化细胞 技术这两种方法
从操作角度来考虑， 你认为哪种方法更容易？ 固定化细胞技术 • 哪一种方法对酶活性的影响更小？ 固定化细胞技术
固定化细胞固定的是一种 酶还是一系列酶？
一系列酶 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？
固定化细胞技术
如果反应底物是大分 子物质，能否用固定化细 胞技术? 不能
课题3
酵母细胞的固定化
温故知新：
酶制剂 1、洗衣粉中添加________可以更
有效地清除顽渍。常用的酶制剂有 蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶 四类。 _________________
温度 2、影响酶活性的因素有_______、 酸碱度 表面活性剂 ________和_________。
酶制剂的优点：
思考：
你认为酵母的活化操作有 哪些注意事项？
1、所用容器要大一些；
2、要保证酵母菌的活性；
3、物种要单一； 4、注意水的用量。
（2）配制CaCl2溶液： 0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水
→200mL烧杯→溶解备用。（3）配制海藻酸钠溶液：
0.7g海藻酸钠＋10mL水→50mL烧杯→酒精 灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶 化→蒸馏水定容到10mL。
（3）配制海藻酸钠溶液：
2017-2018学年高中生物选修一教材用书：专题4酶的研究与应用课题3酵母细胞的固定化含答案
课题3酵母细胞的固定化 固定化酶和固定化细胞技术 [自读教材·夯基础]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(1）包埋法：多适于细胞的固定化；（2） ｝化学结合法物理吸附法多适于酶的固定化。
3．载体包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体材料,如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
1．固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而固定化细胞则常采用包埋法。
2．制备固定化酵母细胞的基本步骤是：酵母细胞的活化―→配制CaCl 2溶液―→配制海藻酸钠溶液―→海藻酸钠与酵母细胞混合―→固定化酵母细胞。
3．配制海藻酸钠溶液浓度过高，则难以形成凝胶珠;若浓度过低，则固定的酵母细胞少，影响实验效果。
4．配制海藻酸钠溶液应小火加热或间断加热。
5．固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶的重复利用，降低了成本，又提高了产品质量.4．优点(1)固定化酶既能与反应物接触,又能与产物分离，可以反复利用.(2）固定化细胞技术制备的成本低，操作容易。
5．实例-—高果糖浆的生产（1）原理：葡萄糖错误!果糖。
(2）生产过程:①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转化成的果糖，从反应柱的下端流出.（3）反应柱：酶固定在一种颗粒状的载体上，再将其装入反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板.酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由通过。
(4）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。
1．酶能加快化学反应速率，但溶液中的酶难以回收，不能利用。
要想既降低生产成本,又不影响产品质量，该如何解决这一问题?提示：将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触,又能与反应物分离，还可重复利用。
2．固定化酶和固定化细胞一般采用什么方法？为什么?提示:固定化酶常用化学结合法或物理吸附法。
因酶分子小，易从包埋材料中漏出,故一般不用包埋法进行固定。
酵母细胞的固定化【19页】
（5）固定化酵母细胞
① 过程
以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2 溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右
②注意事项
A、可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，用作对照
B、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，需稳定30min左右
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课题成果评价
（一）观察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。 （二）观察发酵的葡萄糖溶液 利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气 泡，同时会闻到酒味
次，直到海藻酸钠溶化为止
➢ 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
4、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合 ① 过程 将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入以活化的 酵母细胞，进行充分搅拌，再转移至注射器中
②注意事项 A、溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否则 会因温度过高杀死酵母菌 B、搅拌要彻底充分，使两者混合均匀，以免影响 实验结果的观察
（一）固定化酶
固定化酶是指限制或固定于特定空间位置的酶，具体来说， 是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动 受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂
（二）固定化细胞
被限制或定位于特定空间位置的细胞称为固定化细胞
（三）酶和细胞固定化方法
1、物理吸附法 2、化学结合法 3、包埋法
酶 细胞
原
D 微囊化法
3、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要 经过加热促进其溶解，采用的最好加热方 法是
酵母细胞固定化技术
解析例题
• 1．关于酵母细胞活化的说法，不正确的是 A ______ • A．酵母细胞活化就是由无氧呼吸变成有氧 呼吸 • B．活化就是让处于休眠状态的细胞恢复生 活状态 • C．酵母细胞活化所需要的时间较短
• D．酵母细胞活化后体积增大
2.对配制海藻酸钠溶液的叙述不准确的是
C ______
A．加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要
如何通过凝胶珠的特点来判断细胞固定化是否成功？ （一）观察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 ； 如果形成的凝胶珠 海藻酸钠浓度过低，固定的酵母细胞过少 不是圆形或椭圆形，则说明 ，制作失败， 海藻酸钠浓度过高 需要再作尝试。 （二）观察发酵的葡萄糖溶液 利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生 了很多 ，同时会闻到 。
酵母细胞的细胞的固定化技术
等级要求
B
温故知新
• 固定化酶和固定化细胞是利用 物理 或 化学 方 法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包 括 吸附法、 交联法和 包埋 法。一般来说，酶更适 合采用 吸附法 和 交联 法固定，而细胞多采用 法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小； 包埋剂 容易从 中漏出。 • 包埋法固定化细胞即将微生物细胞 整个 包埋在 不溶于水的 载体 中。常用的载体 有 琼脂 、 海藻酸钠 、 角叉菜胶 、 明胶 和 醋酸纤维素 等。 • 酵母菌是（单 ）细胞（ 真核）生物，代谢形式为 （异氧兼性厌氧型 ）。
气泡 酒味
知识小结 一、固定化酵母细胞的流程
蒸馏水 酵母细胞的活化（将休眠的酵母细胞加入 中） ↓ 配制CaCl2溶液（作用： 使胶体聚沉 ） ↓ 配制海藻酸钠（钙）溶液 （注意点：①浓度高时， 凝胶珠不能成形 ；浓度低 固定化酵母细胞过少 时， ，影响实验效果。②小火或间断加热，避免焦糊。） ↓ 海藻酸钠与酵母菌混合（注意点： 海藻酸钠冷却后再与酵母菌混合 。） ↓ 固定化酵母细胞 二、注意点 1．固定化细胞要在严格的无菌 条件下进行。 2．反复使用固定化酵母细胞时，需要避免 微生物的污染 。
选修一 4.3 酵母细胞的固定化 王
2．如图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答问题。
(1)请在横线上填出各标号的名称。 ①__反__应_柱___，②__固__定__化__酶____，③ _____多__孔__筛__板_。 (2)(多选)固定化酶的优点在于( ABD ) A．能被重复利用 B．降低生产成本，操作容易 C．有利于提高酶活性 D．有利于产物的纯化 (3)③的作用是 __使__酶__颗__粒__无__法__通__过__，__反__应__溶__液__却__可__以__自__由__流_。出 (4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方法有 _化__学__结__合__法_____或__物__理__吸__附__法____。
白色，说明海藻酸钠溶液的浓度偏形或椭圆形，则说明海藻酸钠溶液的浓度
偏高，制作失败，需要再做尝试。 (2)酵母菌无氧发酵的反应式为
酶
C6H12O6 → 2C2H5OH＋2CO2＋
能量。如果实验成功，应该有气泡产生，并具有酒味；而不含酵母
菌的凝胶珠所做的对照实验，则无此现象。
固定化酵母在发酵前期的延迟期的时间比游离酵母发酵前期的 延迟期的时间要___短_____。
③请写出酵母菌产生酒精的方程式：______________________
→ ___C_6_H_1_2_O__6 __酶_____2_C__2H__5_O__H_(_酒__精__)_＋__2_C_O__2_＋__少__量__能__量_______。
(4)该小组将制备好的固定化酵母与游离酵母分别放在一定的条
件下发酵，定时记录发酵液中酒精度的变化。
①实验过程中的“在一定的条件下发酵”的条件是
03酵母细胞的固定化以及温度对其呼吸速率的影响实验报告及评价标准
实验3 酵母细胞的固定化以及设计实验探究温度对酵母菌呼吸速率的影响姓名：王汉白一、实验原理固定化酶和固定化细胞技术是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，包括包埋法、化学结合法。
本课题使用包埋法来固定细胞，既将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。
常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
本实验选用海藻酸钠做载体包埋酵母菌。
二、实验目的1.尝试制备固定化酵母细胞2.尝试设计实验，探究不同温度对酵母呼吸效率的影响3.练习设计简单实验装置二、实验器材烧杯，玻璃棒，注射器，锥形瓶，水浴锅三、实验材料及试剂、海藻酸钠、葡萄糖、苹果干酵母、CaCl2四、实验步骤（画出流程图）1）制备固定化酵母细胞1.酵母细胞的活化称取1g干酵母，放入50ml的小烧杯中，加入10ml蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置1h左右，使其活化。
2.配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液称取无水CaCl2 0.83g，放入200ml的烧杯中，加入150ml蒸馏水，使其充分溶解，待用。
3.配置海藻酸钠溶液称取0.7g海藻酸钠，放入50ml小烧杯中，加入10ml水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全融化，用蒸馏水定容至10ml。
注意加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠融化为止。
4.海藻酸钠溶液与酵母细胞混合将融化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。
5.固定化酵母细胞以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加到配置好的CaCL2溶液中。
将溶液中形成的凝胶珠在CaCL2溶液中浸泡30分钟左右。
2）用固定化酵母细胞发酵将固定好的酵母细胞用蒸馏水冲洗2到3次。
将150ml质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200ml锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25°下发酵24h。
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（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；
基础知识
（ห้องสมุดไป่ตู้）固定化细胞技术
〖思考〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨 酸的发酵过程变为连续的酶反应，应
当固定（酶、细胞）；若将蛋白质变 成氨基酸，应当固定（酶、细胞）。
基础知识
（二）固定化细胞技术
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，
化学结合法 物理吸附法
将酶（或细胞）吸附在 载体表面上
基础知识
（二）固定化细胞技术
酶和细胞的固定方法和特点
固定 对象
适宜固 定法
酶
化学结合法、物理 吸附法
细胞
包埋法
特 点
体积小，固定一种 体积大，固定一 酶。 系列酶。 包埋法容易丢失 难以化学结合和 吸附
基础知识
（二）固定化细胞技术
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更小； （3）固定化细胞固定的是一系列酶；
其共同的特点是不溶于水的多孔性载体
海藻酸钠
聚丙烯酰胺
实验设计
（一）制备固定化酵母细胞
发酵操作 流程
酵母细胞的活化
配制CaCl2溶液
配制海藻酸钠溶液
活化是指让处于休眠 状态的微生物重新恢 复正常生活状态的过 程。 酒精发酵
将海藻酸钠溶液与酵母细 胞的混合
冲洗凝胶珠
固定化酵母细胞
小火间断加热，同时搅拌 海藻酸钠作用——包埋材料
常用方法
操作缺陷
酶分子一般相对较小，容易从大分子有机物网格中逸出;如果 反应物分子较大，则不易进入网格中与酶接触。
包埋法
酶 细 胞
海藻酸钠浓度是否会影响包埋？
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。
三者优点和不足？
类型 直接使 用酶 优点 不足
催化效率高，低 耗能、低污染
固定化 酶
对环境条件非常敏感，容易失活； 溶液中的酶很难回收，不能被再次 利用，提高了生产成本；反应后酶 会混在产物中，可能影响产品质量。
果糖
有何优点？
基础知识
（一）固定化酶的应用实例
固定化酶技术的优点：
（1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；
（2）固定在载体上的酶可以被反复利用。
基础知识
（二）固定化细胞技术
概念：利用物理和化学方法将细胞固定在一定 空间的技术。
将酶（或细胞）包埋在 细微网格里
包埋法
将酶（或细胞）相互连 接起来
酶既能与反应物接触， 又能与反应物分离， 一种酶只能催化一种化学反应，而 同时固定在载体上的 在生产实践中很多产物的形成都通 酶还可以被反复利用。过一系列的酶促反应才能得到。
固定化 细胞
固定后的细胞与反应物不容易接近， 成本低，操作更容易 可能导致反应效果下降。
常用的固定化技术：包埋法、吸附法、结合法。
专题4 酶的研究与应用
课题3 酵母细胞的固定化
课题背景
优点：催化效率高、低耗能、低污染 缺点： 1、对环境条件敏感、易失活； 2、难回收、不能再次利用、成本高： 3、反应后，酶混在产物中，影响产品质量
基础知识
（一）固定化酶的应用实例
1、高果糖浆的生产：
原理： 反应示意图：
葡萄糖
葡 萄 糖 异 构 酶