课题3 酵母细胞的固定化
课题3 酵母细胞的固定化
三、结果分析与评价 1、观察凝胶珠的颜色和形状
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； 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。 2、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。
例2:下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是 ( A ) 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．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的 营养条件 D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为 反应底物
例3：右图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细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
固定化细胞固定的是一系列酶
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 如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？ 固定化酶技术
规律总结：
酶的种类： 一种
固定化酶
所需条件： 适宜的温度，PH值 酶的种类： 多种 固定化细胞 所需条件：适宜的温度，PH值，营养物质
怎么办？ 固定化酶技术
一、基础知识
（一）固定化酶的应用实例 优点： ①固定在载体上的酶可以被反 复利用。 ②使酶既能与反应物接触，又 能与产物分离；
在生产实际中使用固定化酶技术有无不足?如有不 足,怎么办?
有；一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实 际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才 能进行，所以操作比较麻烦。
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（使两者混合均匀），再转移至注射 器中。 〖思考〗为什么要将海藻酸钠冷却至室温？ 以免海藻酸钠温度过高杀死酵母菌。 （5）固定化酵母细胞 以恒定的速度缓慢（以便形成的凝胶珠呈均匀的圆形或椭 圆形 ）的将注射器中的溶液滴加CaCl2溶液中，将形成的 凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。 〖思考〗 CaCl2溶液有什么作用？ 使胶体聚沉，凝胶珠形成稳定的结构。 若凝胶珠颜色过浅，说明海藻酸钠的浓度偏低；凝胶珠不 是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高。
课题3 酵母细胞的固定化导学案(含答案)
课题3 酵母细胞的固定化导学案【学习目标】（一）知识与技能1、说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理2、尝试制作固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵（二）过程与方法通过实验培养学生的动手操作能力以及对实验结果进行评价，培养学生的批判性思维和探究实验的能（三）情感、态度与价值观让学生体验生物科学、生物技术与生活实际的联系【重点和难点】制备固定化酵母细胞【学法指导】渗透式指导法示范式指导法【课前预习】1.酶：优点：催化效率高，低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。
实际问题：对环境条件敏感，易失活；溶液中的酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品质量。
设想：。
固定化酶：优点。
实际问题：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的。
设想：。
固定化细胞：优点。
2.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。
3. 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，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、、、和等二、实验步骤：（一）制备固定化酵母细胞1. 酵母菌的活化：就是处于状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
2. 配制CaCl2溶液：配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液。
3. 配制海藻酸钠溶液：加热溶化海藻酸钠时要注意：4. 海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合：藻酸钠溶液冷却到室温后与活化后的酵母细胞充分搅拌混合均匀后移到注射器。
酵母细胞的固定化
可多次使用、便于产物分离、提高产品质量。
增加 2.0mol.L-1
凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部。
小火或间断加热 冷却至室温 酵母细胞从颗粒中漏出
定在一定空间的技术。
四、固定化技术常用的方法
包埋法、化学结合法、物理吸附法
包埋法 化学结合法
吸附法
将酶（或细胞）包埋在 细微网格里
将酶（或细胞）相互连 接起来或结合到载体上
将酶（或细胞）吸附在 载体表面上
五、固定化酶技术
1、概念:固定化酶是利用物理或化学方法将酶固 定在一定载体内的技术,多采用 化学结合或物理 吸附法固定化。
课题3 酵母细胞的固定化
一、酶应用存在的问题
1、酶易受外界条件的影响而失活。
2、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用， 提高了生产成本。
3、反应后酶会混在产物中，可能会影响产 品质量。
二、固定化酶的应用实例
1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例 （1）高果糖浆的生产需要 葡萄糖异构 酶 （2）葡萄糖异构酶的固定
3、细胞固定化的条件：无菌条件、适宜温度
4、优点： 成本更低，操作更容易
5、实验操作 （1）制备固定化酵母细胞
①酵母细胞的活化。 ②配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2 溶液。 ③配制海藻酸钠溶液。 ④海藻酸钠溶液与酵母细胞混合。 ⑤固定化酵母细胞。
（2）用固定化酵母细胞发酵
①将固定好的酵母细胞用蒸馏水冲洗2—3次。
2、优点:与一般酶制剂相比,固定化酶既能与反应 物接触，又能与 产物 分离,同时还可以被 反复利 用。
课题3酵母细胞的固定化
A.小火间断 C．大火间断
B．小火持续 D．大火持续
4. 关于酵母菌的叙述，正确的是( ) A．酵母菌在营养物质充足时、环境适宜 时,依靠有性生殖进行繁殖 B．酵母菌的代谢类型时异养厌氧型 C．酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、 各种的细胞器膜等膜 D．用酵母菌酿酒时，应先密封后通气
B．醋酸纤维素
C．聚丙烯酰胺 D．聚乙烯树脂
例8．固定化细胞技术不包括
D
A．包埋法 B．化学结合化
C．物理法 D．生物法
2.发酵：150mL10％葡萄糖＋固定化酵母细 胞→200mL锥形瓶→密封→25℃发酵24h。
15
练习题：
1．下列有关固定化技术的叙述，正确
的是（
）
A．固定化酶B只是在细胞内才能发挥
作用
B．固定化酶能提高酶的利用率
C．酶的固定是酶分离纯化的常用方法
D．固定化酶的固定化方式就是吸附
在固体表面上。
2．关于固定化细胞的叙述，正确的是（ C ） A．催化效率高，低耗能、低污染 B．对环境的条件非常敏感，容易失活 C．既能与反应物充分接触，又能与产物 分离 D．成本低、操作简单，但反应效果可能 很低
4
二、固定化细胞技术
1.概念：固定化酶和固定化细胞是 利用物理或化学方法将酶固定 在一定空间内的技术。
2.方法：
包埋法 化学结合法 物理吸附法
包埋法 化学结合法 物理吸附法
将酶（或细胞）包埋 在细微网格里
将酶（或细胞） 相互连接起来
将酶（或细胞）吸附 在载体表面上
6
【比较】酶和细胞的固定方法和特点
课题3 酵母细胞的固定化
研究目的： 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
高中生物备课参考 酵母细胞的固定化
系统（一系列酶、多种酶） （2）海藻酸钠 ③包埋法
（3）CaCl2
海藻酸
钠浓度过高
【例 1】关于酵母菌的叙述，正确的是（ ） A．酵母菌在营养物质充足时、环境适宜时，依靠有性生殖进行繁殖 B．酵母菌的代谢类型是异养厌氧型 C．酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、各种的细胞器膜等膜 D．用酵母菌酿酒时，应先密封后通气 解析：酵母菌在环境适宜时进行出芽生殖，环境不良时进行孢子生殖。代谢类型为异养兼性 厌氧型。酵母菌细胞为真核细胞，因此具有生物膜系统。在酿酒时，应当先通气后密封。
（3）如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞数目
（4）观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明
果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明
。
（5）固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是
。 。
；如
。
解析：该题以制备固定化酵母菌细胞的过程为载体，考查实验的操作程序、关键步骤、注意 事项及有关试剂的作用。
答案：C 【例 2】研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷 酸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，于微生物降解相比，
其作用不需要适宜的（ ）
A．温度
B．酸碱度
C．水分 D．营养
解析：本题考察酶和细胞的比较，二者的正常活动都需要一定的条件，如温度、酸碱度、水 份等，但是酶本身是一种大分子物质，不需要营养，而细胞的生活离不开营养物质。
【例 1】下面是制备固定化酵母菌细胞的实验步骤，请回答： 活化酵母菌细胞→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合→固定化酵母菌细胞
（1）在 重新恢复
时
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 状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母菌细胞活化 。
课题3 酵母细胞的固定化
2．配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液 配制物质的量浓度为0.05mol/L的 0.05mol/L
思考： 、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液有什 思考：2、配制物质的量浓度为 的 么作用？ 么作用？
3．配制海藻酸钠溶液 ． 思考： 配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？ 思考：①配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？ 包埋酶或细胞 ②在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？ 在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？ 防止焦糊 4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 ． 5．固定化酵母细胞 ． 思考： 为什么刚形成的凝胶珠要在 思考：①为什么刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中 溶液中 浸泡30min左右？ 左右？ 浸泡 左右 形成稳定的凝胶珠 ②如何检验凝胶珠的质量是否合格？ 如何检验凝胶珠的质量是否合格？
四．实验操作结果分析与评价
1．观察凝胶珠的颜色和形状问题思考： ．观察凝胶珠的颜色和形状问题思考： 如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？ ①如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？ 如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明什么？ ②如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明什么？ 如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色， 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； 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， 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。 制作失败，需要再作尝试。 2．观察发酵的葡萄糖溶液 ． 问题思考：当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？ 问题思考：当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？ 为什么？ 为什么？ 利用固定的酵母细胞发酵产生酒精， 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。 很多气泡，同时会闻到酒味。
课题3酵母细胞的固定化
课题3酵母细胞的固定化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？2．固定化酶和固定化细胞一般采用什么方法？为什么？3．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？哪一种方法对酶活性的影响更小？4．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？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？5．如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？为什么？[特别提醒](1)固定化细胞使用的都是活细胞，在反应时需要适宜的生存条件。
(2)由于被固定的细胞保证了完整性，酶的环境改变较小，所以对酶活性影响不大。
6、制备固化酵母细胞的步骤有哪些？7．在配制海藻酸钠溶液时，用小火加热并不断搅拌的目的是什么？8．为什么海藻酸钠溶液要冷却后才能加入酵母细胞？9．将凝胶珠在CaCl 2溶液中浸泡30 min 的作用是什么？[例1] 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是( )A ．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B ．在固定化酶的应用中，要控制好pH 、温度和溶解氧C ．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件D ．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物[例2] ．下列关于固定化酶技术的说法，正确的是( )A ．固定化酶技术就是固定反应物，使酶依附着载体围绕反应物旋转的技术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。
《课题3 酵母细胞的固定化》教学设计(江苏省市级优课)
专题 4 课题 3 酵母细胞的固定化
（一）教材与学情分析
本课题的课题背景简单地从酶在生产生活实践中遇到的一些实际问题提出了一些设想，从而引出“固定化酶” 技术，又从酶的专一性出发，考虑酶促反应往往是一系列的反应，由此又引出“固定化细胞技术”。这样从“酶 到固定化酶、再到固定化细胞”的发展过程，现了科学技术的发展是不断地提出问题和解决问题的动态过程，也 非常符合学生的认知规律。高二的学生已经具备了一定的生物学知识，比如有关酶的概念、特性；又掌握了用酵 母菌酿酒的原理，并掌握有一定的生物学常规实验操作技能，但要将原有的知识用到新知识中，以及迁移到实际 应用中还有所欠缺。本课题能够通过学生了解固定化细胞技术在社会生活生产中的应用，对学生进行 STS 教育， 重在培养学生动手操作能力和创新思维等，使学生体验科学技术和生活实际的密切联系。但“酵母细胞的固定化” 实验对教师和学生而言都是全新的。
【比较】酶和细胞的固定方法和特点
固定对象
酶
细胞
适宜固定 法
化学结合法、物理吸附法
包埋法
特
体积小，固定一种酶。
体积大，固定一系列酶。
点
包埋法容易丢失
难以化学结合和吸附
〖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。
c．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）。
在实验教学中，利用手机、电脑、投影技术，将学生操作实时投影到屏幕上突破了实验课中，学生相互间信 息交流以及相互展示的障碍，该手段今后也可在其他实验教学中进行采用试行。
酒精发酵
冲洗凝胶珠
固定化酵母细胞
（三）课堂总结、点评
酵
《专题4 课题3 酵母细胞的固定化》教学设计教学反思
《酵母细胞的固定化》教学设计方案（第一课时）一、教学目标：1. 掌握酵母细胞固定化的基本原理和操作方法。
2. 能够熟练运用相关实验器械和试剂。
3. 了解固定化酵母细胞在生物工程领域的应用价值。
二、教学重难点：1. 教学重点：酵母细胞固定化的操作过程和技术要点。
2. 教学难点：如何有效地固定酵母细胞，并保持其活性。
三、教学准备：1. 实验器械：注射器、滤纸、培养皿、盖玻片、吸管等。
2. 试剂与溶液：CaCl2溶液、PEG溶液、酵母细胞悬液等。
3. 教材和PPT：包含实验原理、操作步骤、结果分析和应用拓展的教材和PPT。
4. 视频资料：关于酵母细胞固定化的过程和应用的视频，以便学生更好地理解。
四、教学过程：（一）引入1. 回顾细胞固定化的观点和目标。
2. 展示酵母细胞的固定化实验装置，讲解各部分的作用。
3. 提出本节课要探讨的问题：如何固定化酵母细胞？固定化细胞在食品工业中的应用？（二）新课教学1. 实验操作步骤讲解。
（1）制备含有凝固剂的琼脂糖溶液。
（2）将活化后的海藻酸钙晶体制备成凝胶珠。
（3）将凝胶珠与细胞混合，进行固定化。
（4）固定化细胞的培养与观察。
2. 讲解实验注意事项。
（1）操作时要小心，避免激烈震荡。
（2）海藻酸钙凝固点较低，易受温度影响，所以制备凝胶珠时要峻厉控制温度。
（3）培养时要应用缓冲液，以便能模拟细胞生活的环境。
3. 学生实验：进行酵母细胞的固定化。
（1）学生分组，按照讲解的步骤进行操作。
（2）每组需制备至少10个有效的固定化细胞，并拍照记录结果。
（3）观察固定化细胞的状态，记录其活性。
4. 讨论与分享：各组分享实验结果，讨论固定化细胞的质量和活性。
引导学生思考如何提高固定化细胞的活性，并尝试提出解决方案。
5. 拓展延伸：介绍固定化细胞在食品工业中的应用实例，引导学生思考如何将此技术应用到其他领域。
6. 小结：总结本节课的主要内容，强调酵母细胞的固定化实验操作的关键步骤和注意事项。
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？
基础知识
(一 )
固定化酶的应用实例
问5、这种方法的优点是什么？
5优点是： （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。 反应柱能连续使用半 年，大大降低了生产 成本，提高果糖的产 量和质量。
基础知识
(一)、固定化酶的应用实例
使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种颗 粒状的载体上，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 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，与固定化葡 萄糖异构酶接触，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。目前，用固定 化葡萄糖异构酶生；产高果糖浆的规模已经超过 了每年1000万吨。
课题 3 酵母细胞的固定化
课题背景
问1：酶已经应用于哪些方面，酶制剂有哪些优点？人们 发现哪些实际问题？
催化效率高、低能耗、低污染等 如今，酶已经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，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。
课题3_酵母细胞的固定化
1.什么是固定化细胞技术?固定化技术 包括哪些固定方法？
利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。
包括化学酶或固定化细胞技术分别适合 使用哪种方法？为什么？
固定对象 适宜 固定法 原因 酶 细胞
化学结合法 物理吸附法 体积小，固定一种 酶包埋法容易丢失
酶应用中存在的问题：
1、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。
2、溶液中的酶很难回收，不能 被再次利用，提高了生产成本。
3、反应后会混在产物中，可能 影响产品质量。
如果你是工程技术 人员，你如何解决这些 问题？
(溶液中的）酶 （不溶于水的）载体
固定化酶
阅读P49，并思考：
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．固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温 度、pH 外，还需要有机营养的供应。 3． 配制海藻酸钠溶液时若浓度过高， 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．在制备固定化酵母细胞的过程中，溶化好的海藻酸钠溶液 要冷却至室温，才能加入已活化的酵母细胞。 6．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，又可使酶与产物分离，提高了产品质量。
4.海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 海藻酸钠遇钙离子聚沉，形成凝胶珠 小火、间断加热 5.固定化酵母细胞 6.用固定化细胞发酵 缓慢滴加到CaCl2中，浸泡 冷却至室温，充分混匀 30 分钟，形成稳定结构。 将凝胶珠用蒸馏水冲洗2-3次。
实验结果分析与评价
(1)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， 需要再做尝试。 酶 (2) 利用 固定的酵 母细胞发酵 产生酒 精 [C6H12O6 ――→ 2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量]，可以看到产生了很多气泡， 同时会闻到酒味，而不含酵母菌的凝胶珠所做的对照实验则 无此现象。
课题3 酵母细胞的固定化
课题3 酵母细胞的固定化1．固定化酶的应用实例——生产高果糖浆(1)反应原理：葡萄糖――――――→葡萄糖异构酶果糖。
(2)生产原理：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，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，而反应溶液可以自由出入。
(3)生产操作：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。
(4)固定化酶的优点：酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。
2．固定化酶和固定化细胞技术(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)常用方法[连线]：(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，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
3．制备固定化酵母细胞酵母细胞的活化——⎪⎪⎪ 向盛有干酵母的小烧杯中加入蒸馏水使其由休眠状态恢复正常生活状态配制CaCl 2溶液——| 物质的量浓度为0.05 mol/L 配制海藻酸钠溶液——⎪⎪⎪ 用酒精灯加热时要边加热边搅拌并且要小火间断加热，反复几次海藻酸钠溶液与酵母细胞混合——⎪⎪⎪ 向冷却至室温的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中固定化酵母细胞——⎪⎪⎪ 以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl 2溶液中，浸泡30 min 左右4．用固定化酵母细胞发酵(1)操作步骤：固定好的酵母细胞(凝胶珠)―→用蒸馏水冲洗2～3次――→加入到用于发酵的葡萄糖溶液中。
(2)现象⎩⎪⎨⎪⎧ 有气泡产生有酒精味散发1．制备固定化酵母细胞的注意事项(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。
课题3 酵母细胞的固定化_JA
课题3 酵母细胞的固定化课标点击1.说出固定化酶和固定化细胞作用和原理2.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重点、难点制备固定化酵母细胞1.使用固定化细胞的优点是( )。
A.能催化大分子物质的水解B．可催化一系列化学反应C．与反应物易接近 D．有利于酶在细胞外发挥作用2.酶的固定方法不包括( )。
A.将酶吸附在固体表面上 B．将酶相互连接起来C ．将酶包埋在细微网格里D ． 将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中的酶3.下列关于酶制剂的叙述错误的是( )。
A ． 酶制剂是包含酶的制品B ．包内酶和包外酶均可用于制成酶制品C ．酶制品的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化等D ．固定化细胞不属于酶制剂4.如果反应物是大分子物质，采用那种方法催化受限制( )。
A ．直接使用酶B ．使用化学方法结合的酶C ．使用固定化细胞D ．使用物理吸附法固定的酶5.下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是( )。
A ． 酶分子很小，易采用包埋法B ．酶分子很小，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶C ．细胞个大，难被吸附或结合D ．细胞易采用包埋法固定6. 关于固定化酶的叙述不正确的是 ( )。
A ． 既能与反应物接触，又能与反应物分离B ．固定在载体上的酶可被反复利用C ．可催化一系列反应D ．酶的活性和稳定性受到限制7.固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是( )。
A ．避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程B ．固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用C ．促化反应结束后，能被吸收和重复利用D ．细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效的发挥作用8.关于酵母细胞活化的说法，不正确的是( )。
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9.下列关于酶的叙述中正确的是( )。
A ． 酶都提取于动植物细胞B ．酶制剂能够重复利用C ．果酒和果汁能够用酶制剂澄清D ．酶固定后称为酶制剂10.对配制海藻酸钠溶液的叙述不准确的是( )。
5课题3 酵母细胞的固定化
…课题3 酵母细胞的固定化【学习目标】1．学习固定化酶及固定化细胞的作用及原理2．学习制备固定化酵母细胞的方法并用于酒精发酵【基础知识】一、固定化酶的作用原理1．酶的作用被发现后，被大量用于各个领域，但也出现了一些实际问题：一方面对环境条件非常敏感，易___________；另一方面，溶液中的酶很难_________，成本________了，并且酶混在产物中，可能影响___________。
2．有人设想，将酶固定在不溶于水的________上，使酶既能与_________接触，又能与_______分离，同时，固定在上的酶还可以________________。
3．结合图4-5理解该固定化技术的原理。
反应柱内颗粒状的载体上附着的酶是______________。
它能将葡萄糖转化成____________，反应柱上的孔应满足酶颗粒_________通过，反应溶液_______通过，反应柱可以连续使用半年，大大降低了_____________，提高了果糖的___________。
若反应物颗粒过大则不能用此法。
二、固定化酶及固定化细胞技术1．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______、________和_______。
其中细胞多采用_____固定化，酶更适合采用___________________________固定化。
2．固定化酶与固定化细胞相比，哪一种方法更容易？_______________________。
哪一种方法对酶活性的影响更小？。
如果催化的是一系列的反应（如微生物的发酵过程），应该选择哪种方法？________________________。
如果反应物是大分子物质，又该采用哪种方法？_________。
为什么。
3三、制备固定化酵母细胞及使用1．固定化酵母细胞使用的是___________固定化，即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的_____________载体中，常用的载体有______________、______________、_____________等，本实验使用的载体是___________________。
《课题3 酵母细胞的固定化》教学设计(安徽省市级优课)
课题3 《酵母细胞的固定化》（教学设计）
一、教学目标
（一）知识与技能
1．识记固定化技术的常用方法
2．尝试固定化酵母细胞的制备过程
3．通过固定化酶实例的学习，了解固定化酶的应用价值
（二）过程与方法
1．通过模型分析，识记固定化技术的常用方法
2．通过动手实验，尝试固定化酵母细胞的制备过程
（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
二、重点、难点
制备固定化酵母细胞
三、教学方法
启发式教学法、小组合作学习法、实验法、多媒体课件演示法、谈话法及讲授式教学相结合。
四、教学过程。
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课题3 酵母细胞的固定学案
编写：赵战锋审核：高二生物组
寄语：太阳每天都是新的，你准备好了吗？
【学习目标】
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，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。
【学习重点与难点】
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
【知识要点】
1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例；
2.固定化酶的反应柱示意图；
3.固定化酶在生产实践中的优点
【导学诱思】
1．高果糖浆的生产需要使用，它能将葡萄糖转化成果糖。
这种酶的好，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。
2．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。
3．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；个大的难以被
或，而个小的酶容易从中漏出。
4．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。
【疑难点拨】
1．细胞的活化。
提示：在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。
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。
酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5～1小时。
2．如何检验凝胶珠的质量是否合格。
提示：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挤压，如果凝胶珠不破裂，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，也表明制备的凝胶珠是成功的。
【典例解析】
1．酶和细胞分别适应哪种固定方法？
提示：一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法固定化。
这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。
【课本问题答案和提示】
练习
1.答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下表所示。
3.提示：可以从酶的结构的多样性，对理化条件的敏感程度等角度思考
【知识拓展】
固定化微生物细胞利用微生物来生产酶具有生产成本低、周期短、产量大等优点。
微生物产生的酶，可以分为分泌在细胞外的胞外酶和包含在细胞内的胞内酶。
利用胞内酶时，需要采用手段将细胞破碎后，将酶进行分离纯化，提取后酶的活性和稳定性往往都受到很大的影响。
将微生物细胞限制或定位于特定空间位置，即将微生物制成固定化细胞后，既能避免复杂的细胞破碎、酶的提取和纯化过程，又能使酶的活性和稳定性得到较大提高。
固定后的微生物细胞可以作为固体催化剂在多步酶促反应中发挥连续催化作用，同时，催化反应结束后又能被回收和重复利用。
例如，人们将含有青霉素酰化酶的大肠杆菌细胞进行固定化，用于大规模地生产青霉素母核（青霉素的主体化学结构部分，即6-氨基青霉烷酸），然后再对青霉素母核的侧链进行化学修饰，可以生产半合成青霉素，如氨苄青霉素
【课堂演练】
选择题
1．酶的固定化常用的方式不包括
A．吸附B．包埋C．连接D．将酶加工成固体2．溶解海藻酸钠，最好采用加热的方法
A．小火间断B．小火持续
C．大火间断D．大火持续
3．高果糖浆生产需要的酶是
A．葡萄糖异构酶B．蔗糖酶
C．麦芽糖酶D．果糖酶
4．关于酵母菌的叙述，正确的是
A．酵母菌在营养物质充足时、环境适宜时，依靠有性生殖进行繁殖
B．酵母菌的代谢类型时异养厌氧型
C．酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、各种的细胞器膜等膜D．用酵母菌酿酒时，应先密封后通气
5．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸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，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的
A．温度B．酸碱度C．水分D．营养
4.3 当堂检测卡
1．将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是
A．CO2的释放B．丙酮酸的氧化C．葡萄糖的利用D．ATP 的形成
2．固定化酶的优点是
A．有利于增加酶的活性B．有利于产物的纯化
C．有利于提高反应速度D．有利于酶发挥作用
3．下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是
A．琼脂糖B．醋酸纤维素C．聚丙烯酰胺D．聚乙烯树脂
4．在固定化细胞技术中，从操作角度考虑，方法更容易；方法对酶活性的影响小；如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应选择方法；如果反应物是大分子，应选择方法。
5．凝胶珠的颜色是；形状是。
11．利用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液，（填有或无）气泡产生：（填有或无）酒精产生。
6．固定化酶和一般酶制剂的主要区别是。
1．D 2．A 3．A4．B 5．D 6．C 7．B 8．D
12．能回收可以重复利用。