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－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，，。

★要点突破：固定化技术

固定化技术的方法及适用对象等基础知识，以及固定化酵母细胞的操作要点及要注意的问题都是常考点，考生务必熟悉记牢。

【例1】酵母菌与人们的日常生活密切相关，也是现代生物技术研究常用的模式生物，生物兴趣小组对此进行了下列研究。请你根据他们的研究内容回答酵母细胞的固定化问题：（1）在制备固定化酵母细胞过程中，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菌，原因是。

（2）如果在CaCl2溶液中形成的凝胶珠颜色过浅，说明。（3）本实验所用的固定化技术是包埋法，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是

。

（4）利用固定化酵母细胞进行酒精发酵，与直接接种酵母菌相比较有哪些优点？（说出两点）、。

答案：（1）防止高温杀死酵母菌；（2）固定化酵母细胞数目较少；

（3）酶分子很小，容易从包埋材料中漏出；

（4）能多次重复利用降低生产成本

解析：（1）因为要将海藻酸钠与酵母细胞混合，酵母细胞是活细胞，需要适宜的温度，刚熔化的海藻酸钠温度过高，会杀死酵母细胞；

（2）海藻酸钠为白色粉末，易溶于水，因此凝胶珠颜色的深浅主要与酵母菌的数量有关，酵母菌数量多，则颜色深，数量少则颜色浅；

（3）酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，因为酶分子较小，容易从包埋材料中漏出。

★跟踪训练

1．下列有关固定化酵母细胞制备步骤正确的是

A．应使干酵母与自来水混合并搅拌，以利于酵母菌活化

B．配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热的方法

C．向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀

D．将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液中，会观察到CaCl2溶液中有球形或椭球形的凝胶珠形成

★基础训练

一、单项选择

1．固定化细胞技术不包括

A．包埋法 B．化学结合化C．物理法 D．生物法

2．固定化酶的优点

A．有利于增加酶的活性 B．有利于酶发挥作用

C．有利于提高反应速度 D．有利于产物的纯化

3．下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是

A．聚乙烯树脂 B．醋酸纤维素 C．聚丙烯酰胺D．琼脂糖

4．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将酶依附着载体围绕反应旋转的技术

B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应

C．固定化酶中的酶无法重复利用

D．固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术

5．下列固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是

A．应使干酵母与水混合并搅拌，以利于酵母菌活化

B．配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热的方法

C．向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母菌细胞，充分搅拌并混合均匀D．将与酵母菌混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液中，会观察到CaCl2溶液中有球形或椭球形的凝胶珠形成

6．酵母细胞的活化是指

A．让酵母细胞恢复运动状态

B．让酵母细胞在缺水状态下更容易休眠

C．让酵母细胞内酶活性增强

D．让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态

7．下列叙述不正确的是：

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反应，应选择固定化细胞技术

8．下列制备固定化酵母细胞的正确步骤是：

①配制CaCl2溶液②制备海藻酸钠溶液③海藻酸钠溶液与酵母细胞混合

④酵细胞细胞活化⑤固定化酵细胞

A．①②③④⑤ B．④①③②⑤ C．④⑤②①③D．④①②③⑤

二、非选择题

9．利用下列材料用具，验证固定化酵母细胞能发酵生产啤酒。

实验原理：麦芽汁可以渗入到由海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中。啤酒酵母可以利用自身细胞内的一系列酶将可发酵性糖转化成乙醇。

材料用具：麦芽汁液体培养基、新鲜斜面啤酒酵母、海藻酸钠、葡萄糖—氯化钙混合液，无菌水；高压蒸汽灭菌锅、恒温培养箱、小烧杯、注射器、500ml三角瓶、

天平、玻璃棒、pH试纸、纱布等。

实验步骤：

⑴

⑵

⑶

★拓展训练

一、选择题

1．下列有关制备固定化酵母细胞的说法,不．正确

．．的是

A．可根据凝胶珠的颜色和形状检测凝胶珠的质量

B．酵母细胞更适合采用物理吸附法固定

C．海藻酸钠溶化可采用间断加热或小火加热的方法

D．要将酵母细胞活化处理

2．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如果将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上做成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解比较，其作用不需要适宜的