生物技术实践 专题4--酶的研究与应用 常考知识点整理及练习

固定化酶与固定化细胞

1．基础知识

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．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。

3．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。

4．实验操作

(一)制备固定化酵母细胞

制备固定化酵母细胞需要的材料是、、、、、、、、和。

1.酵母菌的活化：活化就是处于状态的微生物重新恢复正常的生活状态。

2.配制物质的量尝试为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

5.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溶液中，并浸泡 (时间)。

(二)用固定化酵母细胞发酵

1.将固定好的酵母细胞用冲洗2-3次。

2.发酵时的温度就为，时间。

5．结果分析与评价

（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；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明，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，同时会闻到。

类型优点不足

直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等。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。

固定化酶酶既能与反应物接触，又能与产物分

离，同时，固定在载体上的酶还可以

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

的。

固定化细胞成本低，操作更容易。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。

【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。

3．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。

4．普通洗衣粉中包含哪些化学成分？

提示：普通洗衣粉中通常包含有：表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白剂等成分，有的洗衣粉中还含有增白剂、香精和色素，以及填充剂等。

5．在本课题中你打算使用什么方法和标准判断洗涤效果？

提示：可在洗涤后比较污物的残留状况，如：已消失、颜色变浅、面积缩小等。

6．含有蛋白酶的洗衣粉的洗剂效果好，可以用丝绸作为实验材料吗？

提示：不能。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣物。【典例1】在20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞的技术。请回答下列问题：

(1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是_____________________________________。与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是_________酶。制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是_________，使用了下图中方法[ ]_________(填出号码与名称)。

(2)制作固定化酵母细胞时，酵母细胞活化的作用是_________________。海藻酸钠的主要作用是________________。充分混合均匀的酵母细胞胶液可在饱和_________溶液中形成凝胶珠。形成的凝胶珠颜色为________色。部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是___________________。

(3)某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验材料及用具齐全。请完善该实验小组的同学在制备固定化酵母细胞过程的步骤：

①配制氯化钙溶液时应用蒸馏水；

②海藻酸钠溶液应用________加热；

③海藻酸钠溶液必须__________才能加入酵母细胞；

④注射器中的海藻酸钠和酵母细胞的混合物应滴入________中形成__________。