【中图版】高中生物选修一34《酶的固定化》PPT课件
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环
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节
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一
三
第四节 酶的固定化
学
环Biblioteka Baidu节 二
业 达 标 测
评
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一、固定化酶
1．含义 通过物理或化学的方法，将 水溶性的酶 与 不溶性的载体 结合，使酶固定在 载体上，并在一定的 空间范围内 进行催化反应。
2．方法 (1)共价键结合法：通过化学反应将酶以 共价键 结合到尼龙等载体上。 (2) 包埋法：将酶包埋到多孔性凝胶中的固定化方法。
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【解析】 固定化细胞由于有活细胞存在，含有的酶是一系列的酶，对酒精 生产更有利，固定化细胞对环境条件的要求更低，生产成本更低。但是需要一定 的营养物质。
【答案】 C
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固定化酶的应用
关于固定化酶中的酶的说法正确的是( ) A．酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应 B．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用 C．酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去 D．固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一性特点
(3)物理吸附法。
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3．优点 (1)固定化酶的 活性 稳定，可反复使用； (2)固定化酶能与反应液分开，制品较易 纯化 ； (3)工业化生产可实现大批量、 连续化 、 自动化 ； (4)极大地降低了生产成本。 4．缺点 需要制备 纯净 的酶，稍有不慎，酶就会失活。
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【审题导析】
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【精讲精析】 (1)固定化细胞的方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法， 一般来说多采用包埋法固定化，因为个大的细胞难以被吸附或结合，且不易从包 埋材料中漏出。
(2)包埋法固定化即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。 (3)与固定化酶技术相比，固定化细胞技术的成本更低，操作更容易。 (4)制备固定化大肠杆菌的程序为：培养大肠杆菌―→与生理盐水和琼脂混 合―→琼脂凝固后切块―→用生理盐水和蒸馏水洗净。
二、固定化细胞
1．含义 用适当的载体将 合成酶的细胞 固定起来。
2．优点 比固定化酶更 简捷 ，使用寿命 更长 。
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三、木瓜蛋白酶的固定化操作技术 取尼龙布浸入等体积的 CaCl2溶液和甲醇 溶液中 10 s 左右―→ 盐酸 溶液 中室温下水解 45 min―→蒸馏水冲洗至中性―→室温下放入 戊二醛 溶液中浸泡 20 min―→ 磷酸 缓冲液(pH 为 7.8)反复洗涤―→木瓜蛋白酶溶液中固定 3.5 h，温度 为 4℃ ―→用 NaCl 溶液洗去多余的蛋白酶。
优点
催化效率高、耗能低、 污染低
①既能与反应物接触， 又能与产物分离 ②可以反复利用
成本低，操作容易、 寿命长
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①固定化细胞使用的都是活细胞，因此应提供一定的营养物质。 ②固定化细胞由于保证了细胞的完整性，因而酶的环境改变较小，酶活性受 外界影响也较小。
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二、固定化酶的制备及利用 1．酶的固定化：(1)18.6%的 CaCl2 溶液和甲醇溶液处理(10 s)，冲洗、吸干。 (2)3.65 mol/L 的盐酸水解(45 min)，蒸馏水冲洗至中性。 (3)在 5%的戊二醛溶液中浸泡(20 min)。 (4)0.1 mol/L 的磷酸缓冲液洗涤，(多次)吸干。 (5)放 1 mg/mL 的木瓜蛋白酶溶液中(4 ℃处理 3.5 h)。 ↓
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(4)制备固定化大肠杆菌的步骤为： ①______________________________________________________________； ②______________________________________________________________； ③______________________________________________________________； ④______________________________________________________________。
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【答案】 (1)细胞个大，不易从包埋材料中漏出 (2)将微生物细胞均匀地包埋在琼脂糖凝胶等多孔性载体中 (3)成本更低，操作更容易 (4)①用液体培养基培养大肠杆菌 ②取 1 mL 菌液与 8 mL 生理盐水和体积分 数为 2%的琼脂 16 mL 搅拌均匀 ③琼脂凝固后切成小块 ④用生理盐水和蒸馏水 洗净
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【审题导析】
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【精讲精析】 酶是蛋白质，会出现老化、变性失活现象；作为催化剂，反 应前后酶的结构不变，具有专一性和高效性。酶被固定化后，仍然具有这些特性， 并且由于固定在载体上，可以反复利用，但不能永远利用。
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2．检验酶的活性：(1)用固定化酶在适宜温度下分解蛋白质(10 min) (2)用双缩脲试剂检验 ↓ 3．酶的再利用：用取出的固定化酶再分解蛋白质
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细胞的固定化技术
请参照细胞固定化技术的相关基础知识，完成下列问题。 (1)细胞固定化技术一般采用包埋法固定化，采用该方法的原因是_________。 (2)包埋法固定化是指_________________________。 (3)与固定化酶技术相比，固定化细胞技术的优点是___________。
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固定化细胞的优点 (1)固定化细胞含有一系列的酶，可以催化一系列的反应。 (2)反应的条件较易控制。 (3)使用时间更长。
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1．生产酒精时，使用固定化细胞比固定化酶更好，原因不包括( ) A．固定化细胞中含有一系列酶(与生产酒精有关) B．固定化细胞比固定化酶更经济、成本更低 C．固定化细胞需要提供营养物质 D．固定化细胞比固定化酶对环境条件要求低
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预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中 问题1 问题2 问题3 问题4
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一、酶、固定化酶与固定化细胞的比较
直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
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
不利于催化一系列的 酶促反应
反应物不易与酶接近， 尤其是大分子物质， 反应效率下降
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一、固定化酶
1．含义 通过物理或化学的方法，将 水溶性的酶 与 不溶性的载体 结合，使酶固定在 载体上，并在一定的 空间范围内 进行催化反应。
2．方法 (1)共价键结合法：通过化学反应将酶以 共价键 结合到尼龙等载体上。 (2) 包埋法：将酶包埋到多孔性凝胶中的固定化方法。
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【解析】 固定化细胞由于有活细胞存在，含有的酶是一系列的酶，对酒精 生产更有利，固定化细胞对环境条件的要求更低，生产成本更低。但是需要一定 的营养物质。
【答案】 C
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固定化酶的应用
关于固定化酶中的酶的说法正确的是( ) A．酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应 B．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用 C．酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去 D．固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一性特点
(3)物理吸附法。
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3．优点 (1)固定化酶的 活性 稳定，可反复使用； (2)固定化酶能与反应液分开，制品较易 纯化 ； (3)工业化生产可实现大批量、 连续化 、 自动化 ； (4)极大地降低了生产成本。 4．缺点 需要制备 纯净 的酶，稍有不慎，酶就会失活。
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【精讲精析】 (1)固定化细胞的方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法， 一般来说多采用包埋法固定化，因为个大的细胞难以被吸附或结合，且不易从包 埋材料中漏出。
(2)包埋法固定化即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。 (3)与固定化酶技术相比，固定化细胞技术的成本更低，操作更容易。 (4)制备固定化大肠杆菌的程序为：培养大肠杆菌―→与生理盐水和琼脂混 合―→琼脂凝固后切块―→用生理盐水和蒸馏水洗净。
二、固定化细胞
1．含义 用适当的载体将 合成酶的细胞 固定起来。
2．优点 比固定化酶更 简捷 ，使用寿命 更长 。
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三、木瓜蛋白酶的固定化操作技术 取尼龙布浸入等体积的 CaCl2溶液和甲醇 溶液中 10 s 左右―→ 盐酸 溶液 中室温下水解 45 min―→蒸馏水冲洗至中性―→室温下放入 戊二醛 溶液中浸泡 20 min―→ 磷酸 缓冲液(pH 为 7.8)反复洗涤―→木瓜蛋白酶溶液中固定 3.5 h，温度 为 4℃ ―→用 NaCl 溶液洗去多余的蛋白酶。
优点
催化效率高、耗能低、 污染低
①既能与反应物接触， 又能与产物分离 ②可以反复利用
成本低，操作容易、 寿命长
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①固定化细胞使用的都是活细胞，因此应提供一定的营养物质。 ②固定化细胞由于保证了细胞的完整性，因而酶的环境改变较小，酶活性受 外界影响也较小。
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二、固定化酶的制备及利用 1．酶的固定化：(1)18.6%的 CaCl2 溶液和甲醇溶液处理(10 s)，冲洗、吸干。 (2)3.65 mol/L 的盐酸水解(45 min)，蒸馏水冲洗至中性。 (3)在 5%的戊二醛溶液中浸泡(20 min)。 (4)0.1 mol/L 的磷酸缓冲液洗涤，(多次)吸干。 (5)放 1 mg/mL 的木瓜蛋白酶溶液中(4 ℃处理 3.5 h)。 ↓
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2．检验酶的活性：(1)用固定化酶在适宜温度下分解蛋白质(10 min) (2)用双缩脲试剂检验 ↓ 3．酶的再利用：用取出的固定化酶再分解蛋白质
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细胞的固定化技术
请参照细胞固定化技术的相关基础知识，完成下列问题。 (1)细胞固定化技术一般采用包埋法固定化，采用该方法的原因是_________。 (2)包埋法固定化是指_________________________。 (3)与固定化酶技术相比，固定化细胞技术的优点是___________。
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固定化细胞的优点 (1)固定化细胞含有一系列的酶，可以催化一系列的反应。 (2)反应的条件较易控制。 (3)使用时间更长。
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1．生产酒精时，使用固定化细胞比固定化酶更好，原因不包括( ) A．固定化细胞中含有一系列酶(与生产酒精有关) B．固定化细胞比固定化酶更经济、成本更低 C．固定化细胞需要提供营养物质 D．固定化细胞比固定化酶对环境条件要求低
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一、酶、固定化酶与固定化细胞的比较
直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
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
不利于催化一系列的 酶促反应
反应物不易与酶接近， 尤其是大分子物质， 反应效率下降