蘇教版教學(xué)教案考點(diǎn)4：制備和應(yīng)用酶的固定化技術(shù)

1、選修一:考點(diǎn) 4:制備和應(yīng)用酶的固定化技術(shù)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.說(shuō)出固定化酶概念和方法 (A 2.制備固定化酵母細(xì)胞 (B【知識(shí)梳理】(一課題背景酶:優(yōu)點(diǎn):催化效率高,低耗能、低污染,大規(guī)模地應(yīng)用于食品、化工等各個(gè)領(lǐng)域。 實(shí)際問(wèn)題:對(duì)環(huán)境條件敏感,易失活;溶液中的酶很難回收,不能再次利用,提高了 生產(chǎn)成本;反應(yīng)后的酶會(huì)混合在產(chǎn)物中,如不除去,會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。 設(shè)想:能否有一種方法使酶發(fā)揮它的優(yōu)點(diǎn),而沒(méi)有這些缺點(diǎn)?固定化酶:優(yōu)點(diǎn) :容易與水溶性反應(yīng)物和生成物分離,可被反復(fù)使用實(shí)際問(wèn)題:一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng), 而在生產(chǎn)實(shí)踐中, 很多產(chǎn)物的形成 都 是通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)才能得到的設(shè)想:細(xì)胞中有多種

2、酶,能否用固定化酶類似的技術(shù)來(lái)處理細(xì)胞?固定化細(xì)胞:優(yōu)點(diǎn):成本低,操作更容易(二 、固定化酶的應(yīng)用實(shí)例高果糖漿是指果糖含量為 42%的糖漿 能將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖的酶是葡萄糖異構(gòu)酶。使用柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板。酶顆粒無(wú)法通過(guò)篩板的小孔,而反應(yīng)溶液卻可以自 由出入。生產(chǎn)過(guò)程中,將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入,使葡萄糖溶液流過(guò)反應(yīng)柱,與 接觸,轉(zhuǎn)化成果糖,從反應(yīng)柱的下端流出。反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年,大大降低了生產(chǎn)成本, 提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。(三 、固定化細(xì)胞技術(shù)固定化酶和固定化細(xì)胞是利用物理 或 化學(xué) 方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技 術(shù),包括 包埋法 、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。一般來(lái)

3、說(shuō),酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法 和物理吸附法固定,而細(xì)胞多采用包埋法固定化。這是因?yàn)榧?xì)胞個(gè)大,而酶分子很小;個(gè) 大的難以被化學(xué)結(jié)合或吸附,而個(gè)小的酶容易從包埋料中漏出。包埋法固定化細(xì)胞即將微生物細(xì)胞均勻 包埋在不溶于水的多孔性載體中。常用的載體有明 膠 、瓊脂糖 、海藻酸鈉 、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。思考 1對(duì)固定酶的作用影響較小的固定方法是什么? 吸附法思考 2將谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵過(guò)程變?yōu)檫B續(xù)的酶反應(yīng),應(yīng)當(dāng)固定(細(xì)胞 ; 若將蛋白質(zhì)變成氨基酸,應(yīng)當(dāng)固定(酶 。(四 、實(shí)驗(yàn)操作(1制備固定化酵母細(xì)胞制備固定化酵母細(xì)胞需要的材料是干酵母1. 酵母菌的活化活化就是處于休眠 狀態(tài)的微生物重

4、新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。2. 配制物質(zhì)的量嘗試為 0.05mol/L的 Cacl 2溶液3. 配制海藻酸鈉溶液加熱溶化海藻酸鈉時(shí)要注意:微火加熱并不斷攪拌,防止海藻酸鈉焦糊4. 海藻酸鈉溶液與酵母菌細(xì)胞混合5. 固定化酵母細(xì)胞以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的 CaCl(2用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵1. 將固定好的酵母細(xì)胞用 沖洗 2-3次。2. 發(fā)酵時(shí)的溫度就為 ,時(shí)間思考 4加熱溶化海藻酸鈉時(shí)微火加熱并不斷攪拌的目的是什么? 防止海藻酸鈉焦糊 思考 5為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細(xì)胞? 防止高溫殺死酵母細(xì)胞 思考 6發(fā)酵過(guò)程中錐形瓶為什么要密封? 酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條

5、件 思考 7錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的?酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的思考 8在利用固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中,需要無(wú)菌操作碼? 需要(五 、結(jié)果分析與評(píng)價(jià)1. 觀察凝膠珠的顏色和形狀需要再作嘗試。2. 觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精,可以看到產(chǎn)生了很多 氣泡 ,同時(shí)會(huì)聞到 酒香 。 反饋練習(xí)一、選擇題1、酶的固定化常用的方式不包括 (A .吸附 B .包埋 C .連接 D .將酶加工成固體2.海藻酸鈉在水中溶解的速度較慢,需要通過(guò)加熱促進(jìn)其溶解,采用的最好的加熱方法是 (A .快速加熱 B.持續(xù)高溫加熱 C .小火間斷加熱 D .灼燒加熱 3.高果糖漿生產(chǎn)需要的

6、酶是(A .葡萄糖異構(gòu)酶 B .蔗糖酶 C .麥芽糖酶 D .果糖酶 4.研究認(rèn)為,用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的,如將大腸桿菌得到的三酯磷酸酶 固定到尼龍膜上制成制劑,可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥,于微生物降解相比, 其作用不需要適宜的 (A .溫度 B .酸堿度 C .水分 D .營(yíng)養(yǎng) 5.將酵母菌的培養(yǎng)液由富氧狀態(tài)變?yōu)槿毖鯛顟B(tài),下面加快的一項(xiàng)是(A . CO 2的釋放 B .丙酮酸的氧化 C .葡萄糖的利用 D . ATP 的形成 6.固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是 (A .有利于增加酶的活性 B .有利于產(chǎn)物的純化 C .有利于提高反應(yīng)速度 D .有利于酶發(fā) 揮作用7.下列不是用于包埋法

7、固定化細(xì)胞的載體是 (A .瓊脂糖 B .醋酸纖維素 C .聚丙烯酰胺 D .聚乙烯樹(shù)脂 8. 下列對(duì)固定化酶和固定化細(xì)胞的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(A 、 固定化酶和固定化細(xì)胞是利用物理或者化學(xué)方法將酶或者細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)B 、固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法C 、一般來(lái)說(shuō),酶更適合采用包埋法固定化,而細(xì)胞多采用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定化D 、包埋法常用的載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等9.試分析下圖中,哪一處與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母細(xì)胞相似(10. 酵母細(xì)胞的活化是指 (A .讓酵母細(xì)胞恢復(fù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài) B .讓酵母細(xì)胞在缺水狀態(tài)下更容易

8、休眠C .讓酵母細(xì)胞內(nèi)酶活性加倍 D .讓處于休眠狀態(tài)的酵母細(xì)胞重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài) 11. 關(guān)于固定化酶和一般酶制劑在應(yīng)用效果上的說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (A 、固定化酶活性強(qiáng),可長(zhǎng)久使用B 、一般酶制劑應(yīng)用后和產(chǎn)物混合在一起,產(chǎn)物純度不高C 、一般酶制劑使用后不能重復(fù)利用D 、固定化酶可以反復(fù)利用,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)量和質(zhì)量12. 使用固定化細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)是 ( A. 能催化大分子物質(zhì)的水解 B .可催化一系列化學(xué)反應(yīng)C .與反應(yīng)物易接近 D.有利于酶在細(xì)胞外發(fā)揮作用13. 酶的固定方法不包括 ( A. 將酶吸附在固體表面上 B.將酶相互連接起來(lái)C .將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格里D . 將酶制成固體酶制劑,

9、如加酶洗衣粉中的酶14. 下列關(guān)于酶制劑的敘述錯(cuò)誤的是 ( A . 酶制劑是包含酶的制品 B.包內(nèi)酶和包外酶均可用于制成酶制品C .酶制品的生產(chǎn)包括酶的生產(chǎn)、提取、分離純化和固定化等D .固定化細(xì)胞不屬于酶制劑15. 如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì),采用那種方法催化受限制 ( A .直接使用酶 B.使用化學(xué)方法結(jié)合的酶C .使用固定化細(xì)胞 D.使用物理吸附法固定的酶16. 下列關(guān)于酶和細(xì)胞的固定敘述不正確的是 ( A . 酶分子很小,易采用包埋法B .酶分子很小,易采用化學(xué)結(jié)合或物理吸附法固定的酶C .細(xì)胞個(gè)大,難被吸附或結(jié)合 D.細(xì)胞易采用包埋法固定17. 關(guān)于固定化酶的敘述不正確的是 ( 。A .

10、 既能與反應(yīng)物接觸,又能與反應(yīng)物分離B .固定在載體上的酶可被反復(fù)利用C .可催化一系列反應(yīng) D.酶的活性和穩(wěn)定性受到限制18. 固定化細(xì)胞對(duì)酶的活性影響最小,根本原因是 ( A .避免了細(xì)胞破碎、酶的提取純化過(guò)程B .固定化細(xì)胞在多種酶促反應(yīng)中連續(xù)發(fā)揮作用C .促化反應(yīng)結(jié)束后,能被吸收和重復(fù)利用D .細(xì)胞結(jié)構(gòu)保證了各種酶在細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)中有效的發(fā)揮作用 19. 關(guān)于酵母細(xì)胞活化的說(shuō)法,不正確的是 ( A .酵母細(xì)胞活化就是由無(wú)氧呼吸變成有氧呼吸B .活化就是讓處于休眠狀態(tài)的細(xì)胞恢復(fù)生活狀態(tài)C .酵母細(xì)胞活化所需要的時(shí)間較短 D.酵母細(xì)胞活化后體積增20. 下列關(guān)于酶的敘述中正確的是 ( A

11、. 酶都提取于動(dòng)植物細(xì)胞 B.酶制劑能夠重復(fù)利用C .果酒和果汁能夠用酶制劑澄清 D.酶固定后稱為酶制劑21. 對(duì)配制海藻酸鈉溶液的敘述不準(zhǔn)確的是 ( A .加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)B. 海藻酸鈉的濃度涉及固定化細(xì)胞的質(zhì)量C .海藻酸鈉的濃度過(guò)高,易形成凝膠珠D .海藻酸鈉的濃度過(guò)低,形成凝膠珠內(nèi)包埋細(xì)胞過(guò)少22.關(guān)于酵母菌的敘述,正確的是(多選 (A .酵母菌在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充足時(shí)、環(huán)境適宜時(shí),依靠有性生殖進(jìn)行繁殖B .酵母菌的代謝類型時(shí)異養(yǎng)兼性厭氧型C .酵母菌的生物膜系統(tǒng)包括細(xì)胞膜、核膜、各種的細(xì)胞器膜等膜D .用酵母菌釀酒時(shí),應(yīng)先密封后通氣二、非選擇題11 A .化學(xué)合成 B

12、動(dòng)物體內(nèi) C 植物體內(nèi) D 微生物體內(nèi)12. 下圖為固定化酶的反應(yīng)柱示意圖,請(qǐng)據(jù)圖回答:(1請(qǐng)請(qǐng)?jiān)跈M線上填出各標(biāo)號(hào)名稱 . _ _(2 與一般酶制劑相比,固定化酶的突出優(yōu)點(diǎn)是 _和 _,固定化細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)是 _。(3的作用是 _。(4制作固定葡萄糖異構(gòu)酶所用的方式有 _或 _。(5據(jù)圖說(shuō)出反應(yīng)柱的作用原理13. 下圖是制備固定化酵母細(xì)胞實(shí)驗(yàn)步驟圖解,請(qǐng)據(jù)圖回答:酵母細(xì)胞活化配制 CaCl 2溶液配置海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合固定化酵母細(xì)胞(1 在 _狀態(tài)下,微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物恢復(fù) _狀態(tài)。活化前應(yīng)選擇足夠大的容器,因?yàn)榻湍讣?xì)胞活化時(shí) _。 (2 影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是 _ 。(3 如果海藻酸鈉濃度過(guò)低,形成凝膠珠包埋酵母細(xì)胞數(shù)目 _。(4觀察形成凝膠珠的顏色和形狀,如果顏色過(guò)淺,說(shuō)明如 果 形 成 的 凝 膠 珠 不 是 圓 形 或 橢 圓 形 , 說(shuō) 明 。(5制備固定化酶不宜用包埋法,為什么?酶固定化技術(shù)參考答案一、選擇題1-5.DCADC 6-10.BDCDD 11-15.ABDDC 16-20.ACDAC 21.C 22.BC23、 (1反應(yīng)柱; 固定化酶; 分布著小孔的篩板 (2既能與反應(yīng)物接觸,又能與反 應(yīng)物分離; 能被反