高中生物酵母细胞的固定化 (7)
酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化课题5 酵母细胞的固定化1. 游离酶、固定化酶和固定化细胞的⽐较(1) 物理吸附法(吸附法)是将酶吸附在载体表⾯的⼀种固定⽅法。
特点是⼯艺简便且条件温和，应⽤⼴泛。
实质是利⽤酶与载体之间的范德华⼒实现吸附。
(2) 化学结合法(交联法)是利⽤酶与载体之间形成的共价键将酶进⾏固定的。
2. 酵母细胞的固定化（1）活化: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）⽤蒸馏⽔配制CaCl溶液,⽽不⽤⾃来⽔。
原因是防⽌⾃来⽔中各种2离⼦影响实验结果。
溶液的作⽤：使胶体聚沉，凝胶珠形成稳定的结构。
（3）CaCl2（4）海藻酸钠的作⽤：包埋细胞。
溶液中浸泡⼀段时间，以便形成稳定的结（5）刚形成的凝胶珠应在CaCl2构。
（6）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。
（7）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。
3. ⽤固定化酵母细胞发酵（1）配制麦芽汁或葡萄糖溶液:注意浓度适宜，过⾼会造成固定的酵母细胞失⽔，甚⾄死亡。
（2）葡萄糖的作⽤：既可以作为发酵底物，也作为酵母菌细胞的营养物质。
（3）固定化酵母凝胶珠的处理:固定好的凝胶珠从氯化钙溶液取出后要⽤蒸馏⽔冲洗2~3次。
洗去氯化钙溶液的⽬的是防⽌凝胶珠硬度过⼤，影响通透性。
（4）发酵:开始时凝胶珠沉在发酵液的底部，⼀段时间后慢慢上浮且有⽓泡产⽣，发酵液有酒味。
思考：1.发酵过程中锥形瓶为什么要密封？2.锥形瓶中的⽓泡和酒精是怎么形成的？3.发酵时为什么要将温度控制在25℃？例题：为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研⼈员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如下图所⽰。
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。
邳州市第二中学高二生物导学案：酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化【重难点突破】一、如何理解固定化酶的作用和原理？1．酶的催化活性依赖于酶的空间结构及活性中心。
所以在固定化要选择适当条件，力图不使其活性中心的基团受到影响。
2．酶固定化的方法很多，目前采用的固定化技术大致可分为三类：载体结合法(包括共价键结合法、离子结合法、物理吸附法)、交联法和包埋法。
上述几种方法也可并用，称为混合法。
(1)载体结合法：利用共价键、离子键和物理吸附法把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体的固定化处。
(2)交联法：交联法是利用双功能试剂的作用，在酶分子之间发生交联，凝集成网状结构而制成的固定化酶。
酶蛋白中的游离基团(如氨基、巯基等)可参与交联反应。
(3)包埋法：包埋法是将酶包埋在聚合物凝胶的微细网络中或被半透性的聚合物膜所包围，使酶分子不能从凝胶的网络中或膜中漏出，而小分子的底物和产物则可以自由通过凝胶网格和半透膜。
3．固定化酶应用实例将葡萄糖异化酶固定在果颗状载体上→放入底部有许多小孔的反应柱(酶颗粒不能通过，反应液能通过)→葡萄糖溶液从反应柱上端注入→流经反应柱→与葡萄糖异构酶接触→果糖从反应柱下端流出。
4.对固定化酶的理解：可以使反应过程管道化、自动化，产物易从反应液中回收；酶的稳定性有所改进；酶的使用效率提高。
【典题演示1】1. (2010苏南四市一模)固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。
科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，以研究固定化酶的相关性质和最佳固定条件。
酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量。
下图甲、乙、丙为部分研究结果。
下列有关叙述中，错误的是A．由甲图可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强B．由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好C．由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后若继续使用则酶活力明显下降D．固定化酶的酶活力较高，主要原因是增加了酶与底物的接触面积【答案】D【解析】正确掌握固定酶的特性和识别图形是突破口。
酵母固定化 实验报告
酵母固定化实验报告
酵母固定化是将酵母细胞固定在一定载体上的过程。
这种方法可以使酵母在酶反应中重复使用，提高产量和效率。
在本次实验中，我们使用凝胶微珠作为载体，通过将酵母细胞培养在微珠表面上，使其固定化。
本实验的目的是探究酵母固定化对酵母细胞生长和代谢的影响。
首先，我们准备了酵母固定化实验所需的材料。
包括酵母细胞悬浮液、凝胶微珠、培养基和培养设备等。
接下来，我们按照实验流程进行操作。
首先，我们将凝胶微珠浸泡在无菌水中，以去除可能存在的污染物。
然后，将凝胶微珠放入培养基中，在摇床上以适当的速度和时间进行搅拌，使酵母细胞均匀地附着在微珠表面上。
接下来，我们将固定化的酵母细胞收集并洗涤，以去除未附着的细胞，并将其转移到新的培养基中。
然后，我们在恒温恒氧条件下进行培养，并定期观察酵母细胞的生长情况。
在实验过程中，我们对比了未固定化的酵母细胞和固定化的酵母细胞的生长速率和代谢活性。
结果显示，固定化的酵母细胞在培养基中生长得更快，并且具有更高的酶活性。
这表明固定化技术可以提高酵母细胞的代谢效率。
此外，我们还测试了固定化酵母细胞的稳定性。
结果显示，固定化酵母细胞在多
次重复使用后仍能保持较高的活性，而未固定化的酵母细胞的活性逐渐下降。
这进一步证实了固定化技术的可行性和有效性。
综上所述，酵母固定化技术可以提高酵母细胞的生长速率和代谢活性，增加产量和效率。
此外，固定化的酵母细胞还具有较好的稳定性，可以重复使用。
因此，酵母固定化技术具有广阔的应用前景，在工业生产和科研领域有着重要的意义。
酵母细胞固定化实验的实验总结
酵母细胞固定化实验的实验总结酵母细胞固定化实验是高中生物选修一中的一个操作实验。
通过必修一和选修一的学习，学生已经掌握了酶的概念、特性、影响活性的因素、传统发酵技术等有关知识和酶制剂在生产中的一些应用，也了解了固定化酶和固定化细胞技术及其应用。
本实验旨在通过学生动手操作了解固定化细胞的包埋法，并在活动中理解和体会生物技术的魅力和与我们生活的密切关系。
一、选择适合配方本试验成功的关键是海藻酸钠溶液的配置，其配方在不同的教材中存在差异。
苏教版教材中海藻酸钠溶液的配方是：4克聚乙烯醇和0.2克海藻酸钠，加入40 ml无菌水，适当加热至完全溶化。
聚乙烯醇是一种胶黏剂，它和海藻酸钠构成的联合载体包埋效果较好，但是聚乙烯醇对人体有害，吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体有害，对眼睛和皮肤有刺激作用。
人教版上的配方：称取0.7 g海藻酸钠，放入10 ml水加热溶解。
二、实验操作中常遇到的问题1.关于加热本实验中海藻酸钠为固体粉末，需要加热促进其溶解。
直接用酒精灯对烧杯进行加热，为防止海藻酸钠焦糊要用小火，或者间断加热。
通过学生实验我们发现中这种方法不易操作，学生不好掌握间断加热的时间间隔，造成加热时间延长，是整个实验时间加长。
改用水浴加热：在酒精灯石棉网上放一个500ml大烧杯，向烧杯中注入事先加热至70℃～80℃的热水，另取一个50ml小烧杯，向小烧杯中加入海藻酸钠和蒸馏水，将小烧杯放入大烧杯中水浴加热，并边加热边搅拌，可大大缩短加热时间。
2.海藻酸钠的结块和粘壁问题海藻酸钠粉末在水中易结块不宜溶解，加热溶解后易粘到玻璃棒和烧杯壁上，使溶液不易定容至10ml。
解决方法：（1）注意试剂放入烧杯的顺序：配置海藻酸钠溶液时先称量海藻酸钠粉末放入烧杯中，再向烧杯中加入蒸馏水覆盖住海藻酸钠粉末。
（2）调整加入蒸馏水的量：教材中要求加入10ml蒸馏水，但加热溶解海藻酸钠时这个比例比较黏稠，搅拌不动。
而由于加热过程中水分的蒸发使烧杯中的蒸馏水减少，更增加了海藻酸钠的黏稠度，使之粘在玻璃棒和试管壁上，加热后不易定容。
酵母细胞固定化实验的深度解析
大量繁 殖 ． 而繁 殖 的主要 方式是 出芽 生殖
（ ）该过程表 明啤酒酵母菌异化作用的特点是 １
（ ）初期 酵母 菌 迅速 繁殖 的主要方 式是 ２
— —
（）１ ３ ～％的 葡 萄糖 还要 用于 自身 的代 谢 ， 即生长
据 化学 反应 方程 式来 进行 计算 。
参 考答 案 ： （ ） 酵母 菌 的 异化 作 用 类 型是 既 可 以进 行 有 氧 １ 呼吸 也 可 以进 行 无氧 呼吸 ， 氧 气充足 的 情 况下 可 以 在
比如计算在酵母菌发酵过程 中某物质的量 。 【 例题 】 “ 啤酒 生产 过程 中 ， 酵是 重要 环 节 。 在 发 生产 过程 大致 如 下 ： 经 过 灭 菌 的麦 芽 汁充 氧 ， 人 将 接 啤酒 酵 母 菌 菌 种后 输 入 发 酵 罐 。初 期 酵 母 菌迅 速 繁 殖， 糖度 下 降 ， 产生 白色泡 沫 ， 溶解 氧逐 渐 耗尽 。随后
结构 ， 蓄含液体 ， 制作不成功。
参考文献 ：
［］ 许 加 超 ． 化 钙 体 系制 备 的海 藻 酸钙 凝 胶 特 性 的 研 究 ［］ １ 氯 Ｊ． 渔 业 科 学 进 展 ．００１：０ — ０ ． ２ １（）１０ １ ３ ［］ 马萍． 藻酸钙凝胶微球 的制备和 ｐ ２ 海 Ｈ依 赖 性 溶 胀 ［］ Ｊ． 中 国 海 洋 药 物 ，０ ３５：５ ３ ２０ （）３ — ８
（ ）海藻 酸钠 浓度 低会 导 致包 埋 的酵 母 细胞 少 。 １
海藻酸钠浓度低 ， 导致海藻酸钙凝胶结构 中的间隙偏
大 ， 而有 一 部 分 酵母 细胞 从 间隙 中漏 出 ， 以包 埋 从 所
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。
酵母细胞的固定化技术
酵母细胞的固定化技术学习目标：1.简述固定化酶、固定化细胞的应用、原理和意义；2.说出制备固定化酶、固定化细胞的一般方法；3.尝试用包埋法制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行发酵。
课前导学：一、固定化酶技术的应用1．固定化酶：是指用物理学或化学的方法将___________与_______________结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。
2. 制备固定化酶的方法主要有：______________、交联法、______________等。
二、固定化细胞技术1．固定化细胞：通过各种方法将________与_________结合，使细胞仍保持原有的生物活性。
2. 固定化细胞的方法：吸附法和两大类。
3．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点比较(一)制备固定化酵母细胞1．活化酵母细胞：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：3．配制海藻酸钠溶液：溶解海藻酸钠，最好采用酒精灯的方法，直至海藻酸钠完全融化。
如果加热太快，海藻酸钠会发生。
4．海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合：一定要将溶化好的海藻酸钠溶液________，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，再转移至注射器。
5．固定化酵母细胞：以的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，逐渐形成凝胶珠。
(二)用固定化酵母细胞发酵1．制备麦芽汁：2．将固定好的酵母细胞用冲洗2-3次。
3．将固定好的酵母细胞凝胶珠加入无菌麦芽汁中，温度为℃。
（三）实验结果的观察：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。
质疑讨论：1．在固定化酶时，一般宜采用什么方法？固定化细胞时，又适宜采用什么方法？2．海藻酸钠溶液的浓度对实验有什么影响？3．怎么判断凝胶珠制作是否成功？例题精讲：1．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2．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3．固定化细胞常用包埋法而不用吸附法固定化，原因是 ( ) A．包埋法固定化操作最简便 B．包埋法对酶的活性影响最小C．包埋法固定化具有普遍性D．细胞体积大，难以吸附或结合4．如下步骤是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞（1）在状态下，微生物处于休眠状态。
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。
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。
关于“酵母细胞的固定化”实验的几点改进及教学建议
2019年第12期_她f⑩实验教学----------------关于“酵母细胞的固定化”实验的几点改进及教学建议广东省东莞市光正实验学校(523378) 赵双燕摘要就“酵母细胞的固定化”实验中常见难点进行改进，并对教学准备阶段给出了几点教学建 议，以得到更好的实验结果及教学效果。
关键词酵母细胞固定化；实验改进;教学建议文章编号 1005 -2259(2019)12-0049 -03“酵母细胞的固定化”实验是人教版《生物•选修1 •生物技术实践》专题4“酶的研究与应用”中的重要实验之一，该实验在2019年重新出现在 生物学考试大纲的要求中，其重要性不言而喻。
固定化细胞技术兴起于20世纪70年代，并在近几十 年来得到了迅速发展和应用[1]。
其中，固定化酵母 更是在果酒发酵生产上得到了越来越广泛的应用[2]。
学生可通过该实验，了解生物学与生产实践 间的联系，以培养学习的兴趣。
但严格按照教材操 作步骤，很难制作出符合要求的凝胶珠。
为了能够 让学生感受完整的实验过程,在一节课内顺利完成 此实验，笔者结合自己的实践，从教学准备阶段到 实验方案的设计总结出几点建议。
1实验步骤及教学中常见的问题1.1实验步骤中的问题1.1.1酵母细胞短时间内难以活化按照教材中的实验操作要求，1g干酵母加•+--»»♦ »---♦—H K--* •----1--♦11H技能:显微镜的操作使用；区分两种试剂:斐林试剂 与双缩脲试剂；生成一个概念:细胞中含有多种多 样的有机分子。
本节实验内容与生活联系密切，针对实验方法 及教学流程的创新设计也是立足于学生实际，将纯 粹的物质验证改变为引领探究，更能促进学生生物 学学科核心素养的提升。
通过教学实施观察，无论 是实验效果，还是学生参与教学的积极性和主动性10mL蒸馏水混合均匀放置1h。
教材中配图显示，活化后的酵母会产生大量气泡，体积膨胀。
但实践 表明，1h甚至2h后，溶在水中的酵母基本没有变化。
2019-2020学年高二生物人教版选修一课下能力提升：(十一) 酵母细胞的固定化 Word版含解析
课下能力提升（十一）酵母细胞的固定化【基础题组】1．下列属于固定化酶应用特点的是( )①可以被反复利用 ②有利于酶与产物分离 ③能自由出入载体 ④一种固定化酶只催化一种酶促反应 ⑤酶多用包埋法固定化A．①②③ B．③⑤C．①②④D．①②⑤解析：选C 酶被固定化后可与产品分离，故可反复使用，但不能自由出入依附的载体。
通常情况下固定化酶种类单一，所以只催化一种酶促反应。
2．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是( )A．从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶更容易B．固定化细胞比固定化酶对酶活性的影响更小C．固定化细胞固定的是一种酶D．将微生物的发酵过程变成连续的酶促反应应选择固定化细胞技术解析：选C 细胞内有许多种酶，因此固定化细胞固定的是一系列酶。
3．下列关于使用固定化酶生产高果糖浆的说法，正确的是( )①生产高果糖浆需要使用果糖异构酶 ②在反应柱的顶端装上分布着许多小孔的筛板，防止异物的进入 ③将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，果糖溶液从反应柱的下端流出 ④反应柱可以降低生产成本，提高果糖的产量和质量A．①② B．②③C．③④D．①④解析：选C 高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，①错误；在反应柱内的底端装上分布着许多小孔的筛板，防止固定化酶漏出，②错误；将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，果糖溶液从反应柱的下端流出，③正确；反应柱能连续使用多次，降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量，④正确。
4．相对固定化酶而言，固定化细胞对酶的活性影响较小，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．催化反应结束后，能被重复利用D．细胞结构保证了各种酶在细胞内的化学反应中有效地发挥作用解析：选D 固定化细胞维持了细胞结构的稳定性，为酶充分发挥作用提供了稳定的环境。
5．有关制备固定化酵母细胞的叙述，正确的是( )A．首先用蒸馏水把干酵母、CaCl2、海藻酸钠配制成溶液，但配制CaCl2溶液需要加热B．配制海藻酸钠溶液时不需要加热，因为海藻酸钠在水中溶解速度很快C．配制酵母细胞海藻酸钠溶液，要用玻璃棒搅拌，使酵母细胞与海藻酸钠混合均匀D．酵母细胞溶液首先要和CaCl2溶液混合解析：选C 配制CaCl2溶液不需加热；配制海藻酸钠溶液需要加热，直至将海藻酸钠完全溶化；溶化好的海藻酸钠冷却至室温后加入活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀。
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。
第七组酵母细胞的固定化
Thanks
一、实验原理
3.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）葡萄糖异构酶的优点 稳定性好，可以持续发挥作用 （3）在生产中直接使用酶有什么缺点？ 酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收，造成浪费
●本实验利用海藻酸钙凝胶包埋酵母生长细胞。
二、实验器材 干酵母、小烧杯、大烧杯、 0.05mo1/L的CaCl2溶液、海藻酸 钠溶液、酒精灯、蒸馏水、注射 剂、10%的葡萄糖溶液、200mL的 锥形瓶。
三、实验步骤
6、使用固定化酵母细胞发酵 a)将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2-3次。 b)将150mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200mL的锥形瓶中， 再加入固定好的酵母细胞，置于25℃下发酵24h。 【补充】 发酵过程中锥形瓶密封的原因是酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。 锥形瓶中的气泡和酒精是酵母菌进行无氧呼吸产生的。
三、实验步骤
1、细胞的活化 称取lg干酵母，放入50 mL的小烧杯中，加人蒸馏水10 mL，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。 【注】活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态
2、配制物质的量浓度为0.05mo1/L的CaCl2溶液 称取无水CaCl2 0.83g放人200mL的烧杯中，加入150mL的蒸馏水， 使其充分溶解，待用。 3、配制海藻酸钠溶液 称取0.7g海藻酸钠，放入50mL小烧杯中。加人10mL水，用酒精 灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用 蒸馏水定容至10 mL。注意，加热时要用小火，或者间断加热，反 复几次，直到海藻酸钠溶化为止。
四、注意事项
1.配制海藻酸钠溶液：小火、间断加热、定容，如果加热太快，海 藻酸钠会发生焦糊。 2.海藻酸钠溶液与酶母细胞混合：冷却后再混合，注意混合均匀， 不要进入气泡。 3.制备固定化酵母细胞：高度适宜，并匀速滴入。 4．刚形成的凝胶珠应在CaCL2溶液中浸泡一段时间，以便Ca2+与Na+ 充分交换，形成的凝胶珠稳定。检验凝胶珠是否形成，可用下列方 法：用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果不容易破 裂，没有液体流出就表明成功地制成了凝胶珠，还可以用手将凝胶 珠在实验桌上用力摔打，如果凝胶珠很容易弹起，也表明制备的凝 胶珠是成功的。 5．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。
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类型
优点
缺点
固定化酶
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 每还可以被反复 利用
一种酶只能催化一 种化学反应，而在 生产实践中，很多 产物的形成都通过 一系列的酶促反应 才能得到
类型
优点
缺点
固定后的细胞与反
固定化细胞
成本低 操作更容易
应物不容易接近， 可能导致反映效果
下降等
CaCl2 0.83g 150mL H2O
海藻酸钠 0.7g 10mL水 小火加热
干酵母活化
取1g干酵母，放10mL水中， 用玻璃棒搅拌成糊状， 放置1h左右使其活化
固定化酵母细胞
将已经活化的酵母细胞加 入到海藻酸钠溶液中
用玻璃棒进行充分搅拌， 使其混合均匀
固定化酵母细胞 将溶液转移至注射器中
固定化技术
课堂小结
固定化酶技术
化学结合法
物理吸附法
固定化细胞技术 包埋法
固定化酵母细胞的实验过程
酵母细胞的活化 配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液
配制海藻酸钠溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
固定化酵母细胞 利用固定化酵母细胞发酵
高考链接
1. （2009.江苏） 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，
将注射其中的溶液滴加 到配置好的CaCl2溶液中
液滴在CaCl2溶液中形成 凝胶珠
固定化酵母细胞 将这些凝胶珠在CaCl2
溶液中浸泡30min左右
（2）用固定化酵母细胞发酵
将凝胶珠用蒸馏水冲洗2~3次
将凝胶珠放入10%葡萄糖溶 液中，25℃发酵24h
3. 结果结果分析与评价
3.1 制备固定化酵母细胞结果分析
答：酶的结构和构成多种多样，且具有专一性。 一般来说，不同化学反应需要不同的酶，而没 有一种酶可以催化所有的化学反应。而不同结 构的酶对条件的敏感度也不相同。因此很难找 到一种普遍适用的固定酶的方法。
1. 将葡萄糖异构酶固定在颗粒 状载体上
2. 将酶颗粒装入到反应柱内，反 应柱地段有筛孔，可以使反应溶液通 过，而酶颗粒不能通过
3. 将葡萄糖溶液从反应柱上端注入
葡萄糖 葡萄糖异构酶 果糖
4. 果糖溶液从下端流出，葡 萄糖异构酶仍保留在反应柱内
我们采取这种方法，成功 地实现了酶与反应物的自由接 触与分离。
1. 直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化 细胞催化反应，有哪些优点与不足？
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。
类型
优点
缺点
类型
优点
缺点
直接使用酶
催化效率高 低耗能 低污染
对环境条件非常敏感， 容易失活；
溶液中的酶很那回收， 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
C选项利用固定化酶降解水体中有机磷农药，纯粹 的化学反应，不需要提供营养条件，固定化细胞发 挥作用需要。
D选项利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用 作为反应底物也为碳源来调节酵母菌的代谢方式。
课堂练习
填空题
1.固定化酶和固定化细胞通常采用_包__埋__法___、 ___化__学__结__合__法_____ 、___物__理__吸__附__法____三种方法。 法其中，酶更适合采用_化__学__结__合__法__、__物__理__吸__附___， 细胞更适合采用_包__埋__法___。
包埋在网格中
用化学键结合起来
物理吸附在载体上
通常情况下，酶和细胞固定采用不同的方法
物理吸附法 酶
化学结合法
细胞 包埋法
2. 实验设计
今天我们以酵母细胞为 实验材料，进行酵母细胞的 固定化实验。
实验材料
干酵母 干酵母
CaCl2溶液
海藻酸钠
实验ห้องสมุดไป่ตู้程
（1）制备固定化酵母细胞
配方
配置0.05mol/L的CaCl2溶液 配置海藻酸钠溶液
简答题
1. 在实验过程中为什么要活化酵母细胞？
答：在缺水的状态下，酵母细胞处于休眠状 态。将酵母细胞放入蒸馏水中1h，可以使处 于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状 态，以便于酵母细胞发酵葡萄糖溶液。
2. 在葡萄糖的异构反应中，如果不将葡萄糖异构 酶固定，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产 过程产生哪些影响？
形成凝胶珠的颜色较深，形状为圆形或椭圆形
成功
凝胶珠颜色过浅，呈白色
原因 固定的
酵母细胞过 少，海藻酸 钠浓度偏低
失败
凝胶珠不是椭圆形或圆形，呈其它形状
原因 固定的
酵母细胞过 多，海藻酸 钠浓度偏高
失败
3.2 固定化酵母细胞发酵结果分析
葡萄糖溶液中产 生许多气泡，同时闻 到酒味
4. 相关链接
固定化酶技术高果糖浆生产中的应用
答：葡萄糖异构酶如果没有固定，溶液中的酶会 很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反 应后酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品 质量。
3. 固定化细胞技术有什么优缺点？
答：优点 操作容易、对酶活性影响小、可以使酶 再利用。
缺点 大分子物质难以自由通过细胞膜，固定 化细胞的应用受到限制。
教材习题答案
2. 你能写一篇短文，描述葡萄糖分子通 过固定化细胞变成酒精的过程吗？
答：示例
葡萄糖通过装有固定化细胞的柱子，在固 定化细胞分泌的葡萄糖异构酶的作用下变 为酒精，酒精通过底部的筛板滤除，固定 化细胞仍保留在柱壁上。
3. 目前，还没有一种固定化技术能普遍适 用于所有的酶。在实际应用中，需要根据各种 酶的特性，探索出最佳的固定化途径，你能解 释为什么很难找到一种普遍适用的固定酶的方 法吗？
过程与方法
通过实验与理论知识相结合的方法， 在实验中掌握酵母细胞固定化的知识。
情感态度与价值观
1. 培养学生动手实验能力。 2.培养在实验过程中的团结互助的精神。
教学重难点
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。
内容解析
1. 基础知识
从酶到固定化酶再到 固定化细胞的发展史
存在问题：
2. 正常情况下，凝胶珠的颜色___较__深___ ，形状 为__圆__形____或_椭__圆__形___ 。
选择题
1.下列不属于酶的优点的是（ D ）
A. 催化效率高 C. 低污染
B. 低耗能 D.可以反复利用
2. 在固定化酵母细胞中，海藻酸钠溶液的作用是 （A）
A. 固定化酵母细胞 B. 悬浮酵母细胞 C. 回收酵母细胞 D. 催化化学反应
• 容易失活 • 不能再次
利用 • 产物中的
酶影响产 品质量
设想：
将酶固定在 不溶于水的 载体上
固定化酶出现
存在问题：
固定化酶
设想：
• 一种酶只能 催化一种化 学反应
• 生产实践中， 产物需要一系 列酶促反应得到
酶来自细胞，
能否将合成细胞 的酶直接固定
固定化细胞出现
思考下面的问题
如何使酶或者细胞既能在反应过程 中与反应物接触，又能在反应结束后与 反应物分离？
导入新课
生活中我们最常提到 的酵母是酿酒酵母（也称 面包酵母），自从几千年 前人类就用其发酵面包和 酒类。
在日常生活中，我们无法将酵母菌反复使用。
有什么办法可以 使酵母菌反复使用？
专题4 酶的研究与应用
教学目标
知识与能力
1. 了解固定化酶在生产实践中的优点。 2. 掌握固定化酶和固定化细胞的作用 和原理。 3. 掌握固定化酶或细胞的方法。 4. 产是指被固定化酵母细胞，并利用 固定化酵母细胞进行酒精发酵。
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 作用只是作为反应物
解析：
本题考查固定化酶和固定化细胞的相关知识。
B选项固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么高， 耐受性比较好，和溶解氧没什么关系；