高中生物选修一第三讲酵母细胞的固定化
高中生物选修1课件6：4.3 酵母细胞的固定化
果葡糖浆
④生产优点
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。
实验操作 （一）方法 1、包埋法固定化细胞 2、海藻酸钠作载体包埋酵母细胞 （二）制备固定化酵母细胞
1、酵母细胞的活化 ① 过程 称取1g干酵母，放入50ml的小烧杯中，加入蒸馏水 10ml。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注意事项 A、选用的干酵母要具有较强的活性，而且物种单一
（四）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
直接使 催化效率高，低耗能、 对环境条件非常敏感，容易失活；
用酶 低污染等
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， 一种酶只能催化一种化学反应，而 又能与产物分离，同时，在生产实践中，很多产物的形成都 固定在载体上的酶还可 通过一系列的酶促反应才能得到的 以被反复利用
等物理作用，将酶固定于水不溶载 酶 附法
体上。从而制成固定化酶
（六）酶和细胞固定方法的选择 1、方法 ①酶适合采用化学结合和物理吸附法固定 ②细胞适合采用包埋法固定
2、原因
①细胞个大，酶分子很小 ②个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的酶容易 从包埋的材料中漏出
（七）固定化酶的应用实例 1、高果糖浆 ①生产原料 葡萄糖，葡萄糖是由淀粉转化而来
固定化 成本低、操作容易、对 固定后的酶或细胞与反应物不容易
细胞 酶活性的影响更小、可 接近，可能导致反应效果下降由于
以催化一系列的反应、 大分子物质难以自由通过细胞膜，
容易回收
因此固定化细胞的应用也受到限制
专题4课题3 酵母细胞的固定化-高二生物同步课件讲解(人教版选修1 )
思考
1．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？ 固定化细胞
2．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
固定化细胞
3．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？
固定化细胞固定的是一系列酶
固定化细胞技术
4．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
酶的种类 营养物质 催化反应 反应底物 优点 缺点
直接使用酶
一种或多种
固定化酶
一种
固定化细胞
一系列
不需要
不需要
需要
一种或多种
一种
一系列
大分子、小分子 大分子、小分子
小分子
催化效率高，低耗能、固定在载体上的
低污染等
酶可被反复利用
成本低，操作更 容易。酶活性不 易受到影响
对环境条件敏感，易 不利于催化
实验结果分析与评价
形成凝胶珠的颜色较深， 形状为圆形或椭圆形
成功
若凝胶珠颜色过浅，说明海藻酸钠的浓
度偏低，固定的酵母细胞数目
.
形状：如果形成的凝胶珠不是圆形
或椭圆形，海藻酸钠的浓度
.
检验凝胶珠的质量：挤压，摔打
失败
【情景分析】联系生活，筛选信息，分析P50第2段的问题： 尿毒症克星“人工肾”:用固定化脲酶和微胶囊活性炭组成人工
固定化细胞：一系列酶→连续酶反应。（第2段第3、4问题）
优质烟生产：在烤烟烘烤后尚残留淀粉，大分子淀粉在燃吸时 影响燃烧完全性，产生糊焦味。研究表明，固定化酶处理烟叶淀 粉品降质解。率为25%~30%，优于固定化细胞的25%，明显提高吸食
高中生物选修一教案：课题3 酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化一、研究背景酶是生物细胞产生的具有催化作用的一种有机物，对于细胞的代谢极其重要。
同学们知道，理论上催化剂在反应前后物质的质量等均不改变，那么酶应该可以为人们所反复利用。
而实际上，大多数情况下，人们发现：1、酶对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感；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、反应后的酶混在产物中，可能影响产品质量。
怎样解决这样的问题呢？二、设想将酶固定在不溶于水的载体中，使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反复利用。
三、实际操作1、固定化细胞技术：a、概念：固定化酶和固定化细胞技术是医用物理或化学技术将酶或细胞固定在一定空间的技术b、操作方法：包埋法：适合固定化细胞，酶分子太小；常用的包埋材料为：琼脂糖，醋酸纤维素，聚丙烯酰胺，明胶和海藻酸钠。
物理吸附法和化学结合法c、特点：固定化酶技术优点：既能与反应物接触，又能与产物分离，可反复利用；固定化酶技术不足：只能催化一类反应；固定化细胞技术优点：能催化一系列反应，成本低，操作容易固定化细胞技术不足：与反应物不容易接触，可能导致催化效率下降2、酵母细胞的固定化操作a 酵母细胞的活化：称取1g干酵母，置于50ml小烧杯中，加10ml水，搅拌均匀，放置1h，活化b 配置物质的量浓度为0.05mol/l的CaCl2溶液：称取0.83g无水CaCl，置于200ml小烧杯中，加入150ml水，充分溶解备用；c 配置海藻酸钠溶液：取0.7g海藻酸钠置于50ml小烧杯中，加入10ml水，用酒精灯小火或间断加热，并充分搅拌，反复几次，直至海藻酸钠溶化，并定容至10ml（保证海藻酸钠溶液浓度：过高，很难形成凝胶珠；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。
）d 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，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀。
高中生物酵母细胞的固定化 (3)
↓ 冲洗：将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗 2～3 次
↓ 发酵：将 150 mL 质量分数为 10%的葡萄糖溶液转移至 200 mL 的锥形瓶中，加入固定好的酵母细胞，25 ℃下发酵 24 h
3．用包埋法固定化细胞是将微生物细胞均匀地包埋于 不溶于水的多孔性载体 中，常用的包埋载体有
明胶 、 琼脂糖 、 海藻酸钠 、 醋酸纤维素 和 聚丙烯酰胺 等。 4．固定化酶的应用实例——高果糖浆的生产 固定化酶技术已经应用于高果糖浆的生产中，生产 高果糖浆所需要的酶是 葡萄糖异构酶 ，所使用的反 应柱上的孔应满足 酶颗粒 不能通过筛板上的小孔， 而 反应溶液却可以自由出入。
(3)影响实验成败的关键步骤是________________。 (4)海藻酸钠溶化过程的注意事项是______________。 (5)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞 数目_____。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形 ，说明 ______。 (6)该实验中CaCl2溶液的作用是__________。
解析 (1)酵母细胞在缺水的状态下休眠。活化是加入水使酵 母菌恢复到生活状态。酵母细胞活化后体积会增大。(2)固定 化酶常用化学结合法和物理吸附法固定化。(3)实验的关键是 配制海藻酸钠溶液，得到凝胶珠。(4)海藻酸钠溶化过程要小 火加热(小火间断加热)不断搅拌，使海藻酸钠完全溶化，又 不会焦糊。(5)海藻酸钠浓度过低，包埋的酵母菌就过少；海 藻酸钠浓度过高，不易与酵母菌混合均匀。(6)氯化钙能使海 藻酸钠形成聚沉。
反应物不易 与酶接近， 尤其是大分 子物质，反 应效率下降
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，__________________________________________________ , ___________________ 。
生物选修Ⅰ人教新课标4-3酵母细胞的固定化课件(18张)
固定化细胞技术
1.将酶或细胞固定化的方法
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
将酶（或细胞）吸附 在载体表
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
〖思考〗微火加热并不断搅拌的目的是什么？
曰：防止海藻酸钠焦糊。
实验操作的相关问题
1.①酵母细胞的活化，需要时间是多少？ ②活化就是让处于____状态的微生物重新恢复__ ______状态。 ③活化为何要用大容器？曰：酵母细胞活化后体 积变大，避免活化液溢出容器外
2. CaCl2溶液的作用？ 3. 加热溶化海藻酸钠是关键步骤，决定实验的成败，
酵母菌进行无氧呼吸产生的。
_________________。 2.叙述葡萄糖异构酶的固定化技术
3.记忆图4-5
固定化酶的反应柱示意图
(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：
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。
（二）固定化细胞技术（50页第一段极其重要） 1.固定化酶和固定化细胞技术是利用
酶和细胞的固定方法选择 （1）、方法 ①酶适合采用化学结合和物理吸附法固定
②细胞适合采用包埋法固定 （2）、原因 ①细胞体积大，酶分子很小 ②体积大的细胞难以被吸附或结合而个小的酶容 易从包埋的材料中漏出
〖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）。
课题3 酵母细胞的固定化 课件(新人教版选修1)
课题3 酵母细胞的固定化
【目标导航】 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。
一、 固定化酶和固定化细胞技术 1．固定化酶和固定化细胞技术是利用物理和化学方
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 和 物理吸附法 。 2．固定化细胞多采用 包埋法 固定化，而固定化酶多采 用化学结合和 物理吸附法 。与固定化酶技术相比， 固定化细胞技术制备的成本 更低 ，操作 更容易 。
↓ 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至 配制好的 CaCl2 溶液中，形成凝胶珠，使其在溶液中浸泡 30 min 左右
↓ 冲洗：将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗 2～3 次
↓ 发酵：将 150 mL 质量分数为 10%的葡萄糖溶液转移至 200 mL 的锥形瓶中，加入固定好的酵母细胞，25 ℃下发酵 24 h
【问题导析】 (1)无论是固定酶还是细胞，目的都相同，即可以重复使 用 酶 ，降低 生产成本，但固定的对象不同，则采用的 固定方法 不同 。 (2)固定的对象如果较大(如细胞)，则常采用 包埋 法固定； 如果被固定的对象较小(如酶分子)，则一般采用 化学结合. 法和 物理吸附 法。
解析 由于细胞个大，酶分子很小，个大的细胞难以被吸附 或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。因此，细胞多 采用包埋法固定化，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法 固定化。 答案 C
3．用包埋法固定化细胞是将微生物细胞均匀地包埋于 不溶于水的多孔性载体 中，常用的包埋载体有
明胶 、 琼脂糖 、 海藻酸钠 、 醋酸纤维素 和 聚丙烯酰胺 等。 4．固定化酶的应用实例——高果糖浆的生产 固定化酶技术已经应用于高果糖浆的生产中，生产 高果糖浆所需要的酶是 葡萄糖异构酶 ，所使用的反 应柱上的孔应满足 酶颗粒 不能通过筛板上的小孔， 而 反应溶液却可以自由出入。
高中生物选修1优质课件：4.3 酵母细胞的固定化
2.下列关于固定化酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是( ) A.从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小 B.与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本更低，操作更容易 C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用 D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌 解析 用化学结合法固定化酶，会使部分酶的分子结构发生变化，从而影响酶的活 性；与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本更低，操作更容易；试纸使用后 被污染，不可以反复使用；海藻酸钠凝胶珠是在CaCl2溶液中形成的，在制备过程 中也可能混入了杂菌，因而要用无菌水冲洗。 答案 C
3.如何根据凝胶珠的颜色和形状确定是否制备成功？ 提示 可以制备不含酵母细胞的凝胶珠作对照。如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白 色，说明海藻酸钠溶液的浓度偏低，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，则说明海藻酸钠溶液的浓度偏高，制作失败，需要再做尝试。
【探究应用】 1.(2017·江 苏 卷 ， 20) 下 列 关 于 “ 酵 母 细 胞 的 固 定 化 技 术 ” 实 验 的 叙 述 ， 正 确 的 是
化学结合 物理吸附
活化
CaCl2 海藻酸钠
固定化
发酵
() A.活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状 B.配制CaCl2 溶液时，需要边小火加热边搅拌 C.将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2 溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出 D.海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状
解析 干酵母缺水处于休眠状态，需要加入蒸馏水混合并搅拌成糊状中使其活化， A正确；配制CaCl2 溶液时，直接取无水CaCl2加入蒸馏水，使其充分溶解即可，B 错误；将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2 溶液时，凝胶珠成形后需要在CaCl2溶液中浸 泡30 min后取出，C错误；海藻酸钠溶液浓度过低时凝胶珠呈白色，过高时凝胶珠 不是圆形或椭圆形，D错误。 答案 A
高中生物选修一2017-3酵母细胞的固定化(30ppt)
包埋法 固定化 是
是否需要 营养物质
否
学习·探究区
第12课时
反应 各种物质 各种物质 底物 (大分子、小分子) (大分子、小分子)
催化 反应
小分子物质
单一或多种
单一
一系列
本 课 时 栏 目 开 关
①对环境条件非 反应物不易与固 常敏感,易失活 不利于催化一系 定后的细胞接触, 缺点 ②难回收,成本高, 列的酶促反应 尤其是大分子物 影响产品质量 质,反应效率下降 ①既能与反应 催化效率高、低 物接触,又能 优点 耗能、低污染 与产物分离; ②可以反复利用
稳定的结构
。
学习·探究区
第12课时
2．用固定化酵母细胞发酵 (1)将固定好的 酵母细胞 (凝胶珠)用蒸馏水冲洗 2～3 次。 (2)将 150 mL 质量分数为 10%的葡萄糖溶液 转移到 200 mL 的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于 25 ℃下发 酵 24 h，可以看到产生了 大量气泡 ,同时会闻到 酒香 。
固定化酶 固定 对象 酶
.
固定化细胞 细胞
.
本 课 时 栏 目 开 关
适宜固
定法
化学 结合法、 物理
吸附法
包埋法
.
体积小，固定 一种
酶。 体积大，固定 一系列 和物理吸附法
特点
使用包埋法容易从包埋材料 酶。难用化学结合法
中漏出
(3)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。 它们都是 不溶于水 的多孔性物质。
( A )
本 课 时 栏 目 开 关
酒精，而有氧时不产生酒精。
学习·探究区
第12课时
化学结合
反复利用 活化 CaCl2 海藻酸钠
高中生物专题四课题3酵母细胞的固定化课件新人教版选修1
接链目栏
2．用固定化酵母细胞发酵
将 固 定 好 的 酵 母 细 胞 ( 凝 胶 珠 ) 加 入 用 于葡发萄酵糖 的 __________ 溶 液气后泡， 发 现 有 ________酒产 生 ， 同 时 有 ________味散发。
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接链目栏
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一、固定化酶和固定化细胞的方法
(1)包埋法(A、B图)：是指将酶包裹在多孔的载体 中，如将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中， 或包裹在醋酸纤维素等半透性高分子膜中。
溶液：向无C水aC__l2______加入蒸馏水，
或后间用_断_蒸_加(_3馏_热)_配水__制定__海容，藻。且酸边钠加溶热液搅边：拌__酒__精__灯，加直热至时完要小全用火溶化__，__最__
(4)海藻酸钠溶液与酵_母__细__胞_____混合。
(5)固定化酵母细胞：以恒定速度缓慢将上述混合 液滴C加a到Cl2_溶__液_________中，形成凝胶珠，并在 CaCl2溶 液中浸泡。
(3)配制海藻酸钠溶液： 0.7 g海藻酸钠＋10 mL 水→50 mL烧杯→酒精灯小火(或间断)加热，并不断搅 拌，使之溶化→蒸馏水定容到10 mL。
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(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：将溶化好的海 藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的酵母细胞，充分 搅拌后吸入到注射器中。
(5)固定化酵母细胞：以恒定速度缓慢地将注射器 中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝胶珠。
(2)化学结合法 (C图)：将酶分子相互结合，或将 其结合到纤维素、琼脂糖等载体上的固定方式。
(3)物理吸附法 (D图)：指将酶吸附到固体吸附剂 表面的方法，固体吸附剂多为活性炭、多孔玻璃等。
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例1 试分析下图中哪一种与用海藻酸钠作载体 制备的固定化酵母细胞相似？( )
精讲课件之高二生物人教版选修1 4-3 酵母细胞的固定化
高果 糖浆
反复 多次
葡萄糖再 次异构化
分离果糖 果葡糖浆
和葡萄糖
一、基础知识
3.固定化细胞 ①定义：利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间
的技术 ②固定方式：包埋法、化学结合法、物理吸附法 ③优点和不足：操作较容易、对酶活性影响小、可催
化一系列反应等；大分子底物不能通过细胞膜 ④固定酶与固定细胞的比较 ➢固定化酶--化学结合法和物理吸附法、
较小，根本原因是( D )
A．避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程
栏
B．固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用 目
C．催化反应结束后，能被吸收和重复利用
链 接
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
5.试分析下图中哪一种与用海藻酸钠作载体制备的 固定化酵母细胞相似？( D )
3.下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述,错误的是 （B ） A. 固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用 B. 溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素 C. 固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物 D. 凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合
变式
训练 4．相对固定化酶而言，固定化细胞对酶的活性影响
3．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
4．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(因为大分子物质不能进入细胞)
5.直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化细胞催 化反应各有哪些优点和不足？
二、实验操作
1.酵母细胞的活化(干酵母+蒸馏水)
酵母细胞活化时体积会变大，所用容器应足够大
随堂练习
1.下面是制备固定化酵母细胞的步骤，正确的是( D )
生物：4.3《酵母细胞的固定化》课件(新人教版选修1)
思考： 、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶 思考：2、配制物质的量浓度为 的 溶 液有什么作用？ 液有什么作用？
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 形成稳定的凝胶珠 浸泡30min左右？ 左右？ 浸泡 左右 如何检验凝胶珠的质量是否合格？ ②如何检验凝胶珠的质量是否合格？
3、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要 、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢， 经过加热促进其溶解， 经过加热促进其溶解，采用的最好加热方 法是 A 快速加热 C 小火间断加热 B 持续高温加热 D 灼烧加热
4、酵母菌的活化是指 、 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加倍 D 让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正 常的生活状态
固定化细胞技术
4．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？ ．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
三．实验操作 （一）制备固定化酵母细胞 1．酵母细胞的活化
思考：1、什么叫酵母细胞的活化？ 思考： 、什么叫酵母细胞的活化？ 在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。 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。 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～ ， 要的活化时间较短，一般需要 ～1 h，教师需要提前做好 准备。此外，酵母细胞活化时体积会变大， 准备。此外，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容器 选择体积足够大的容器， 外。
人教版高中生物选修一专题四课题3 酵母细胞的固定化 课件(共20张PPT)
1 234
解析答案
题组二 固定化细胞的制备方法分析 3.某一实验小组欲通过制备固定化酵母菌细胞进行葡萄糖溶液的发酵实验， 装置如图所示，以下叙述不正确的是( )
A.图中标号a、b的名称分别为固定化酵母菌细胞、反 应柱
B.实验过程一定要在无菌条件下进行 C.装置中长导管的作用是释放CO2，防止空气(杂菌)进
海藻酸钠(%) 2 2.5 3
2
2.5 3
2
2.5 3
X溶液(%) 2 2 2
3
3
3
4
44
固定化强度 930 950 990 1 030 1 100 1 140 1 170 1 170 1 160
(g/30个)
酒精量(%) 6.7 6.5 6.5 6.7 6.4 6.2 6.7 6.4 6.3
1 234
解析答案
归纳整合 1.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
项目 适用 方法
直接使用酶
固定化酶 物理吸附法或化 学结合法
固定化细胞 包埋法
营养
不需要
不需要
需要
酶易失活，难以回 只能催化一种化 反应物不易于接触，
缺点
收，影响产品质量 学反应
反应效率下降
催化效率高，低能耗，可以回收利用， 成本低，操作
答案
2.如图表示几种固定酶或细胞的方法，请问哪些适合固定酶？哪些适 合固定细胞？ 提示 酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，如图中的甲、乙。 而细胞多采用包埋法固定化，如图中的丙。
答案
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解题探究
题组一 固定化酶的方法分析 1.某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定α-淀粉酶来探究固定化 酶的催化效果。实验结果见表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普 通α-淀粉酶量相同)。实验表明1号试管中淀粉未被水解，你认为最可 能的原因是( )
高中生物课件《酵母细胞的固定化》
未来研究方向与发展前景
深入研究固定化机理
开发新型固定化载体
进一步探究酵母细胞固定化的机理，为优 化固定化条件和提高固定化效率提供理论 支持。
研发具有优异性能的新型固定化载体，提 高载体的稳定性和生物相容性。
拓展应用领域
加强技术集成与优化
将固定化酵母细胞技术应用于更多领域， 如生物制药、生物传感器等，发掘其更多 的应用价值。
点。
生产食品添加剂
固定化酵母细胞可用于生产食品 添加剂，如柠檬酸、谷氨酸等， 能够提高生产效率和产品质量。
生产生物燃料
固定化酵母细胞可用于生产生物 燃料，如生物柴油、生物乙醇等 ，有助于减少对化石燃料的依赖
。
在生物传感器中的应用
葡萄糖传感器
固定化酵母细胞可用于制作葡萄糖传 感器，通过检测葡萄糖的浓度变化来 监测血糖水平，为糖尿病患者的治疗 提供帮助。
02
将溶解好的海藻酸钠溶液转移至 离心管中，备用。
酵母细胞的活化与离心
将干酵母加入适量清水中，搅拌均匀 ，使酵母细胞充分活化。
将活化好的酵母细胞溶液进行离心处 理，去除上清液，得到较为纯净的酵 母细胞沉淀。
固定化凝胶珠的制备
将制备好的海藻酸钠溶液和活化好的酵母细胞混合均匀，缓慢滴入无水氯化钙溶 液中，观察到混合液逐渐形成凝胶珠。
用于制备固定化凝胶珠，应选择优质的海藻酸钠粉末，以保证制备出 的凝胶珠具有良好的固定效果。
无水氯化钙
用于促进海藻酸钠凝胶珠的固化，应选择分析纯的无水氯化钙，以保 证固化的效果。
离心管、烧杯、磁力搅拌器等实验器材
用于制备过程中材料的混合、离心和搅拌等操作。
制备海藻酸钠溶液
01
在烧杯中加入适量清水，将海藻 酸钠粉末缓慢加入清水中，边加 入边搅拌，直至海藻酸钠完全溶 解。
生物：4-3酵母细胞的固定化(选修1)(优秀课件)
2．固定化实验中的有关问题
特别提醒
制备固定化酵母细胞的注意事项
(1)海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：冷却后再混合，注意混合均匀，不要进入
气泡。
(2)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。
固定化酶 一种 化学结合固定
固定化细胞 一系列酶
制作方法
化、物理吸附
固定化
包埋法固定化
是否需要
否 营养物质 反应底物 各种物质(大分 否 是
各种物质
小分子物质
缺点
①对环境条件非常敏感 ，易失活②难回收，成 本高，影响产品质量
反应物不易与酶接近， 不利于催化一系列的酶促 尤其是大分子物质，反 反应 应效率下降
4．固定化酶的应用实例——高果糖浆的生产 固 定化酶技术已经应用于高果糖浆的生产中，生产高果糖浆所需要的 葡萄糖异构酶 酶颗粒 酶是 ，所使用的反应柱上的孔应满足 不能 反应溶液 通过筛板上的小孔，而 却可以自由出入。
[思维激活1]
日常生活中人们用来蒸馒头的发酵粉在浸泡宜用凉水、温水还是
开水？
[思维激活2]
用于固定酵母细胞的载体是什么？载体的浓度越高固定效果越好
吗？
提示
用于固定酵母细胞的载体是海藻酸钠，海藻酸钠的浓度关系到固定化 细胞的质量——浓度过低形成的凝胶珠内包埋的细胞过少，浓度过高则不易形成 凝胶珠。
1．固定化酵母细胞的制备
酵 母细胞的活化： 1 g 干酵母＋ 10 mL 蒸馏水 → 50 mL烧杯中，搅拌均匀，放置1 h
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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
A．温度 B．pH值 C．水分D．营养
3
A B D
4．关于固定化酶技术说法，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物旋转的技术
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的技术
5．下列说法不正确
．．．的是
A．固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法
B．固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法
C．由于细胞个大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定
D．反应物是大分子物质应采用固定化酶
6．制备固定化酵母细胞的实验步骤是：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。
关于制备固定化酵母细胞有关
叙述，不正确
．．．的是
A．影响实验成败的关键步骤是配制海藻酸钠溶液的浓度，过低会导致包埋的酵母细胞少，过高则会导致失败
B．如果制作成功，则形成的凝胶珠应是圆形或椭圆形
C．熔化后的海藻酸钠要立即与活化的酵母细胞混合
D．固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是细胞个体大，不易从包埋材料中漏出
7．使用固定化酶较直接使用酶催化化学反应的优点是：
A．对环境条件非常敏感，容易失活。
B．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。
C．固定在载体上的酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，酶还可以被反复利用。
D．催化效率高，低耗能、低污染。
8．（2009江苏）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．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
二、非选择题
9．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。
(1) 酵母细胞的固定采用的方法是。
如果反应物是大分子，应选择
方法。
(2) 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海藻酸钠溶解应用小火间断加热，这样做的目的是。
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人氯化钙溶液中形成凝胶珠，凝胶珠的
颜色是；形状是；
氯化钙溶液的作用是。
(3) 该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵，请回答：
①为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，实
验过程中，一定要在条件下进行。
②加入反应液后的操作是关闭。
③装置的长导管起到什么作用?。
(4) 实验过程中，可能会观察到的现象：（填有或无）气泡产生；（填
有或无）酒精产生。
实验过程中，装置内可能会发生的反应式为：。
(5) 固定化酶和一般酶制剂的主要区别是。