1、课题3 酵母细胞的固定化 返回总目录知识梳理答案1.固定化酶固定化酶(1)概念：是指用物理学或化学的方法将酶概念：是指用物理学或化学的方法将酶与与结合结合在一在一起形成的仍起形成的仍具有具有 的的酶复合物。酶复合物。(2)特点：在催化反应中，它特点：在催化反应中，它以以作用作用于底物，反应完成后于底物，反应完成后容易容易与与 分离分离，可被反复使用。，可被反复使用。(3)制备方法制备方法：等等。固相载体固相载体酶活性酶活性固相状态固相状态水溶性反应物和产物水溶性反应物和产物物理吸附法、化学结合法和包埋法物理吸附法、化学结合法和包埋法2.固定化细胞技术固定化细胞技术(1)应用：可以取代应用：可以
2、取代进行发酵，生产各种物质。可用于医进行发酵，生产各种物质。可用于医疗诊断；在化学分析方面，可制成各种固定化细胞传感器；此外，在疗诊断；在化学分析方面，可制成各种固定化细胞传感器；此外，在环境保护、能源开发等领域都有重要作用。环境保护、能源开发等领域都有重要作用。(2)酵母菌细胞的固定化技术的实验流程：准备各种实验药品和器材酵母菌细胞的固定化技术的实验流程：准备各种实验药品和器材制备麦芽汁制备麦芽汁配制物质的量浓度为配制物质的量浓度为0.05 mol/L的的溶液溶液制备制备待待 在溶液中浸泡在溶液中浸泡30 min后，后，取出并用取出并用 洗涤洗涤3次备用次备用发酵发酵。答案游离的细胞游离的细
3、胞活化酵母菌细胞活化酵母菌细胞氯化钙氯化钙固定化细胞固定化细胞凝胶珠凝胶珠麦芽汁麦芽汁蒸馏水蒸馏水诊断与思考诊断与思考1.判断下列说法的正误判断下列说法的正误(1)固定化酶适合采用包埋法，因为酶分子较小固定化酶适合采用包埋法，因为酶分子较小()(2)固定化细胞相当于固定了一系列酶固定化细胞相当于固定了一系列酶()(3)生产高果糖浆时所固定的葡萄糖异构酶可以无休止重复使用下去生产高果糖浆时所固定的葡萄糖异构酶可以无休止重复使用下去()答案(4)用固定化细胞进行酒精发酵时，不受温度的影响用固定化细胞进行酒精发酵时，不受温度的影响()(5)在酵母菌细胞的活化或配制在酵母菌细胞的活化或配制CaCl2溶
4、液时，不能使用自来水溶液时，不能使用自来水()(6)配制海藻酸钠溶液时用小火加热或间断加热，目的是防止海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液时用小火加热或间断加热，目的是防止海藻酸钠溶液焦糊焦糊()(7)如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明海藻酸钠溶液的浓度偏高如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明海藻酸钠溶液的浓度偏高()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？合固定细胞？提示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。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
5、用包埋法固定化，如图中的丙。而细胞多采用包埋法固定化，如图中的丙。答案返回题组一固定化酶的方法分析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，用包埋法固定某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定淀粉酶淀粉酶来探究固定化来探究固定化酶的催化效果。实验结果见表酶的催化效果。实验结果见表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通通淀粉酶淀粉酶量相同量相同)。实验表明。实验表明1号试管中淀粉未被水解，你认为最可号试管中淀粉未被水解，你认为最可能的原因是能的原因是()解题探究解析答案比较项目比较项目1号试管号试管2号试管号试管固定化淀粉酶固定化淀粉酶 普通普通淀粉酶
6、淀粉酶 淀粉溶液淀粉溶液60 保温保温5分钟，取出冷却至室温，滴加碘液分钟，取出冷却至室温，滴加碘液现象现象变蓝变蓝不变蓝不变蓝A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性B.淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触C.水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解D.实验程序出现错误，试管中应先加入碘液后保温实验程序出现错误，试管中应先加入碘液后保温解析解析由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通
7、过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇碘液呈现蓝色。能通过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇碘液呈现蓝色。答案答案B2.下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是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，要控制好固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧、温度和溶解氧C.利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，需提供适宜的营养条件利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，需提供适宜的营养条件D.利用固定化酵母菌细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物利用固定化酵母菌细胞进
8、行发酵，糖类的作用只是作为反应底物解析解析固定化细胞可连续多步催化反应；应用固定化酶需控制好温度和固定化细胞可连续多步催化反应；应用固定化酶需控制好温度和pH，不需控制溶解氧；利用固定化酶降解有机磷农药，不需另外提供，不需控制溶解氧；利用固定化酶降解有机磷农药，不需另外提供营养成分；利用固定化酵母菌细胞发酵，糖类既作为反应底物，又可作营养成分；利用固定化酵母菌细胞发酵，糖类既作为反应底物，又可作为酵母菌细胞生命活动的能源物质为酵母菌细胞生命活动的能源物质。A解析答案题组二固定化细胞的制备方法分析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，某
9、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装置如图所示，以下叙述不正确的是()解析答案A.图中标号图中标号a、b的名称分别为固定化酵母菌细胞、反的名称分别为固定化酵母菌细胞、反 应柱应柱B.实验过程一定要在无菌条件下进行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装置中长导管的作用是释放CO2，防止空气，防止空气(杂菌杂菌)进进 入反应柱入反应柱D.为了效果明显，应从上端漏斗中加入高浓度的反应液为了效果明显，应从上端漏斗中加入高浓度的反应液解析解析为使该实验中所用到的固定化酵母菌细胞可以被反复利用，实为使该实验中所用到的固定化酵
10、母菌细胞可以被反复利用，实验过程一定要在无菌条件下进行，验过程一定要在无菌条件下进行，B正确正确；装置装置的导管长且弯曲，其作用是释放的导管长且弯曲，其作用是释放CO2，防止空气，防止空气(杂菌杂菌)进入反应进入反应柱，柱，C正确正确；从从上端漏斗中加入的反应液的浓度不能过高，因为浓度过高会使酵母上端漏斗中加入的反应液的浓度不能过高，因为浓度过高会使酵母菌细胞因失水过多而死亡，菌细胞因失水过多而死亡，D错误错误。答案答案D4.下图下图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图。请回答下列问题：进行酒精
11、发酵的示意图。请回答下列问题：(1)图图1中中X溶液为溶液为_，其作用是，其作用是_。使海藻酸钠形成凝胶珠使海藻酸钠形成凝胶珠解析解析图图1为固定化酵母细胞的步骤，为固定化酵母细胞的步骤，X溶液为溶液为CaCl2溶液，作用是使胶溶液，作用是使胶体聚沉，即使海藻酸钠形成凝胶珠。体聚沉，即使海藻酸钠形成凝胶珠。解析答案CaCl2溶液溶液解析答案(3)在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中，加热溶解海藻酸钠在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中，加热溶解海藻酸钠时需注意用时需注意用_加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液_后，加入酵母菌充分搅拌混合均匀。后，加入酵母菌充
12、分搅拌混合均匀。(2)图图1中制备的凝胶珠用中制备的凝胶珠用_洗涤后再转移到图洗涤后再转移到图2装置中。装置中。图图2发酵过程中搅拌的目的是使发酵过程中搅拌的目的是使_ 培养液培养液与酵母菌充分接触与酵母菌充分接触蒸馏水蒸馏水解析解析图图2为发酵过程，因为是无氧呼吸，故搅拌的目的只是增加培养为发酵过程，因为是无氧呼吸，故搅拌的目的只是增加培养液与酵母菌的接触面积，而不是增加溶氧量。液与酵母菌的接触面积，而不是增加溶氧量。解析解析溶解海藻酸钠时需注意用小火或间断加热，然后将溶化好的海溶解海藻酸钠时需注意用小火或间断加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后，再加入酵母菌充分搅拌混合均匀，以防止
13、藻酸钠溶液冷却至室温后，再加入酵母菌充分搅拌混合均匀，以防止高温杀死酵母菌。高温杀死酵母菌。冷却冷却至室温至室温小火小火(或间断或间断)(4)研究发现，固定化强度高的酵母颗粒发酵效果好，且稳定性高、使用寿命长。研究发现，固定化强度高的酵母颗粒发酵效果好，且稳定性高、使用寿命长。某机构利用上述装置，将某机构利用上述装置，将2%、2.5%、3%的海藻酸钠分别利用的海藻酸钠分别利用2%、3%、4%的的X溶液进行凝胶化处理，所得到的固定化酵母颗粒的强度及在溶液进行凝胶化处理，所得到的固定化酵母颗粒的强度及在28 下发酵下发酵48 h后的酒精产量见下表后的酒精产量见下表：海藻酸钠海藻酸钠(%)22.53
14、22.5322.53X溶液溶液(%)222333444固定化强度固定化强度(g/30个个)9309509901 0301 1001 1401 1701 170 1 160酒精量酒精量(%)6.76.56.56.76.46.26.76.46.3解析答案依照表格分析，随着依照表格分析，随着X溶液浓度的增加，溶液浓度的增加，_增加；增加；用于酒精发酵效果最好的海藻酸钠与用于酒精发酵效果最好的海藻酸钠与X溶液浓度分别是溶液浓度分别是_、_。解析解析分析表格可知，随着分析表格可知，随着X溶液浓度的增加酵母细胞的固定化强度溶液浓度的增加酵母细胞的固定化强度增加，固定化强度和产酒精量都较大的海藻酸钠与增加，
15、固定化强度和产酒精量都较大的海藻酸钠与X溶液浓度分别是溶液浓度分别是2%、4%。4%固定化强度固定化强度2%归纳整合归纳整合1.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较比较项目项目直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞适用适用方法方法 物理吸附法或化物理吸附法或化学结合法学结合法包埋法包埋法营养营养不需要不需要不需要不需要需要需要缺点缺点酶易失活，难以回酶易失活，难以回收，影响产品质量收，影响产品质量只能催化一种化只能催化一种化学反应学反应反应物不易于接触，反应物不易于接触，反应效率下降反应效率下降优点优点催化效率高，低能耗，催化效率高，低能耗
16、，低污染低污染可以回收利用，可以回收利用，提高产品质量提高产品质量成本低，操作成本低，操作容易容易实例实例果胶酶果胶酶固定化葡萄糖异固定化葡萄糖异构酶构酶固定化酵母菌固定化酵母菌细胞细胞2.制备固定化酵母菌细胞的制备固定化酵母菌细胞的2点点说明说明(1)实验注意事项实验注意事项聚乙烯醇聚乙烯醇海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊。焦糊。将溶化好的聚乙烯醇将溶化好的聚乙烯醇海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母菌细胞混合，海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母菌细胞混合，避免高温杀死酵母菌细胞。避免高温杀死酵母菌细胞。制备固定化酵母菌细胞时，应将酵母菌制备固定化酵母菌细胞时，应将酵母菌聚乙烯醇聚乙烯醇海藻酸钠的混合海藻酸钠的混合液用注射器缓慢滴加到液用注射器缓慢滴加到CaC12溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。形成。(2)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母菌细胞数量的影响海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母菌细胞数量的影响浓度过高，将很难形成凝胶珠。浓度过高，将很难形成凝胶珠。浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞的数量少。浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞的数量少。返回
