蘇教版教學(xué)教案考點制備和應(yīng)用酶的固定化技術(shù)

選修一:考點4:制備和應(yīng)用酶固定化技術(shù)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．說出固定化酶概念和方法(A)2．制備固定化酵母細(xì)胞(B)【知識梳理】（一）課題背景酶:優(yōu)點:催化效率高,低耗能、低污染,大規(guī)模地應(yīng)用于食品、化工等各個領(lǐng)域。實際問題:對環(huán)境條件敏感,易失活;溶液中酶極難回收,不能再次利用,提升了生產(chǎn)成本;反應(yīng)后酶會混合在產(chǎn)物中,如不除去,會影響產(chǎn)品質(zhì)量。設(shè)想:能否有一個方法使酶發(fā)揮它優(yōu)點,而沒有這些缺點？固定化酶:優(yōu)點:輕易與水溶性反應(yīng)物和生成物分離,可被反復(fù)使用實際問題:一個酶只能催化一個化學(xué)反應(yīng),而在生產(chǎn)實踐中,很多產(chǎn)物形成都是經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)才能得到設(shè)想:細(xì)胞中有多個酶,能否用固定化酶類似技術(shù)來處理細(xì)胞？固定化細(xì)胞:優(yōu)點:成本低,操作更輕易（二）、固定化酶應(yīng)用實例高果糖漿是指果糖含量為42%糖漿能將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖酶是葡萄糖異構(gòu)酶。使用固定化酶技術(shù),將這種酶固定在一個顆粒狀載體上,再將這些酶顆粒裝到一個反應(yīng)柱內(nèi),柱子底端裝上分布著很多小孔篩板。酶顆粒無法經(jīng)過篩板小孔,而反應(yīng)溶液卻能夠自由出入。生產(chǎn)過程中,將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱上端注入,使葡萄糖溶液流過反應(yīng)柱,與接觸,轉(zhuǎn)化結(jié)果糖,從反應(yīng)柱下端流出。反應(yīng)柱能連續(xù)使用六個月,大大降低了生產(chǎn)成本,提升了果糖產(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)技術(shù),包含包埋法、化學(xué)結(jié)正當(dāng)和物理吸附法。通常來說,酶更適合采取化學(xué)結(jié)正當(dāng)和物理吸附法固定,而細(xì)胞多采取包埋法固定化。這是因為細(xì)胞個大,而酶分子很小;個大難以被化學(xué)結(jié)合或吸附,而個小酶輕易從包埋料中漏出。包埋法固定化細(xì)胞立即微生物細(xì)胞均勻包埋在不溶于水多孔性載體中。常見載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。〖思索1〗對固定酶作用影響較小固定方法是什么？吸附法〖思索2〗將谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸發(fā)酵過程變?yōu)檫B續(xù)酶反應(yīng),應(yīng)該固定（細(xì)胞）;若將蛋白質(zhì)變成氨基酸,應(yīng)該固定（酶）。（四）、試驗操作(1)制備固定化酵母細(xì)胞制備固定化酵母細(xì)胞需要材料是干酵母、CaCl2和海藻酸鈉溶液1.酵母菌活化活化就是處于休眠狀態(tài)微生物重新恢復(fù)正常生活狀態(tài)。2.配制物質(zhì)量嘗試為0.05mol/LCacl2溶液3.配制海藻酸鈉溶液加熱溶化海藻酸鈉時要注意:微火加熱并不停攪拌,預(yù)防海藻酸鈉焦糊4.海藻酸鈉溶液與酵母菌細(xì)胞混合5.固定化酵母細(xì)胞以恒定速度緩慢地將注射器中溶液滴加到配制好CaCl2溶液中,并浸泡30分鐘(2)用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵1.將固定好酵母細(xì)胞用無菌水沖洗2-3次。2.發(fā)酵時溫度就為25℃,時間24h?！妓妓?〗加熱溶化海藻酸鈉時微火加熱并不停攪拌目是什么？預(yù)防海藻酸鈉焦糊〖思索5〗為何要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細(xì)胞？預(yù)防高溫殺死酵母細(xì)胞〖思索6〗發(fā)酵過程中錐形瓶為何要密封？酵母菌酒精發(fā)酵需要缺氧條件〖思索7〗錐形瓶中氣泡和酒精是怎樣形成？酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生〖思索8〗在利用固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)過程中,需要無菌操作碼？需要（五）、結(jié)果分析與評價1.觀察凝膠珠顏色和形狀假如制作凝膠珠顏色過淺、呈白色,說明海藻酸鈉濃度偏低,固定酵母細(xì)胞數(shù)目較少;假如形成凝膠珠不是圓形或橢圓形,則說明海藻酸鈉濃度偏高,制作失敗,需要再作嘗試。2.觀察發(fā)酵葡萄糖溶液利用固定酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精,能夠看到產(chǎn)生了很多氣泡,同時會聞到酒香。反饋練習(xí)一、選擇題1、酶固定化常見方法不包含（）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速度較慢,需要經(jīng)過加熱促進(jìn)其溶解,采取最好加熱方法是（）A．快速加熱 B．連續(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,如將大腸桿菌得到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有機(jī)磷農(nóng)藥,于微生物降解相比,其作用不需要適宜（）A．溫度B．酸堿度C．水分D．營養(yǎng)5．將酵母菌培養(yǎng)液由富氧狀態(tài)變?yōu)槿毖鯛顟B(tài),下面加緊一項是（）A．CO2釋放B．丙酮酸氧化C．葡萄糖利用D．ATP形成6．固定化酶優(yōu)點是（）A．有利于增加酶活性B．有利于產(chǎn)物純化C．有利于提升反應(yīng)速度D．有利于酶發(fā)揮作用7．下列不是用于包埋法固定化細(xì)胞載體是（）A．瓊脂糖B．醋酸纖維素C．聚丙烯酰胺D．聚乙烯樹脂8.下列對固定化酶和固定化細(xì)胞說法錯誤是（）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)技術(shù)B、固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)包含包埋法、化學(xué)結(jié)正當(dāng)和物理吸附法C、通常來說,酶更適合采取包埋法固定化,而細(xì)胞多采取化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定化D、包埋法常見載體有明膠、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固定化酵母細(xì)胞相同（） 10.酵母細(xì)胞活化是指 （） A．讓酵母細(xì)胞恢復(fù)運動狀態(tài)B．讓酵母細(xì)胞在缺水狀態(tài)下更輕易休眠C．讓酵母細(xì)胞內(nèi)酶活性加倍D．讓處于休眠狀態(tài)酵母細(xì)胞重新恢復(fù)正常生活狀態(tài)11.相關(guān)固定化酶和通常酶制劑在應(yīng)用效果上說法錯誤是（）A、固定化酶活性強,可長久使用B、通常酶制劑應(yīng)用后和產(chǎn)物混合在一起,產(chǎn)物純度不高C、通常酶制劑使用后不能反復(fù)利用D、固定化酶能夠反復(fù)利用,降低生產(chǎn)成本,提升產(chǎn)量和質(zhì)量12.使用固定化細(xì)胞優(yōu)點是()A.能催化大分子物質(zhì)水解B．可催化一系列化學(xué)反應(yīng)C．與反應(yīng)物易靠近D．有利于酶在細(xì)胞外發(fā)揮作用13.酶固定方法不包含()A.將酶吸附在固體表面上B．將酶相互連接起來C．將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格里D．將酶制成固體酶制劑,如加酶洗衣粉中酶14.下列相關(guān)酶制劑敘述錯誤是()A．酶制劑是包含酶制品B．包內(nèi)酶和包外酶均可用于制成酶制品C．酶制品生產(chǎn)包含酶生產(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.假如反應(yīng)物是大分子物質(zhì),采取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)合酶C．使用固定化細(xì)胞D．使用物理吸附法固定酶16.下列相關(guān)酶和細(xì)胞固定敘述不正確是()A．酶分子很小,易采取包埋法B．酶分子很小,易采取化學(xué)結(jié)合或物理吸附法固定酶C．細(xì)胞個大,難被吸附或結(jié)合D．細(xì)胞易采取包埋法固定17.相關(guān)固定化酶敘述不正確是()。A．既能與反應(yīng)物接觸,又能與反應(yīng)物分離B．固定在載體上酶可被反復(fù)利用C．可催化一系列反應(yīng)D．酶活性和穩(wěn)定性受到限制18.固定化細(xì)胞對酶活性影響最小,根本原因是()A．避免了細(xì)胞破碎、酶提取純化過程B．固定化細(xì)胞在多個酶促反應(yīng)中連續(xù)發(fā)揮作用C．促化反應(yīng)結(jié)束后,能被吸收和反復(fù)利用D．細(xì)胞結(jié)構(gòu)確保了多種酶在細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)中有效發(fā)揮作用19.相關(guān)酵母細(xì)胞活化說法,不正確是()A．酵母細(xì)胞活化就是由無氧呼吸變成有氧呼吸B．活化就是讓處于休眠狀態(tài)細(xì)胞恢復(fù)生活狀態(tài)C．酵母細(xì)胞活化所需要時間較短D．酵母細(xì)胞活化后體積增20.下列相關(guān)酶敘述中正確是()A．酶都提取于動植物細(xì)胞B．酶制劑能夠反復(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.對配制海藻酸鈉溶液敘述不正確是()A．加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最關(guān)鍵一環(huán)B.海藻酸鈉濃度包含固定化細(xì)胞質(zhì)量C．海藻酸鈉濃度過高,易形成凝膠珠D．海藻酸鈉濃度過低,形成凝膠珠內(nèi)包埋細(xì)胞過少22．相關(guān)酵母菌敘述,正確是（多選）（）A．酵母菌在營養(yǎng)物質(zhì)充足時、環(huán)境適宜時,依靠有性生殖進(jìn)行繁殖B．酵母菌代謝類型時異養(yǎng)兼性厭氧型C．酵母菌生物膜系統(tǒng)包含細(xì)胞膜、核膜、多種細(xì)胞器膜等膜D．用酵母菌釀酒時,應(yīng)先密封后通氣二、非選擇題11．現(xiàn)在,日用化工廠大量生產(chǎn)酶制劑,其中酶大都來自（）A．化學(xué)合成B動物體內(nèi)C植物體內(nèi)D微生物體內(nèi)①②③①②③①②③(1)請請在橫線上填出各標(biāo)號名稱.①________②_________ ③_________。(2)與通常酶制劑相比,固定化酶突出優(yōu)點是_____________和_____________,固定化細(xì)胞優(yōu)點是___________________。(3)③作用是_______________。 （4）制作固定葡萄糖異構(gòu)酶所用方法有__________ 或_______________。（5）據(jù)圖說出反應(yīng)柱作用原理13.下圖是制備固定化酵母細(xì)胞試驗步驟圖解,請據(jù)圖回復(fù):酵母細(xì)胞活化→配制CaCl2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)。活化就是讓處于休眠狀態(tài)微生物恢復(fù)_________狀態(tài)?；罨皯?yīng)選擇足夠大容器,因為酵母細(xì)胞活化時_________。(2)影響試驗成敗關(guān)鍵步驟是_______。(3)假如海藻酸鈉濃度過低,形成凝膠珠包埋酵母細(xì)胞數(shù)目______。（4）觀察形成凝膠珠顏色和形狀,假如顏色過淺,說明假如形成凝膠珠不是圓形或橢圓形,說明。（5）制備固定化酶不宜用包埋法,為何？酶固定化技術(shù)參考答案一、選擇題1－5.DCADC6-10.BDCDD11-15.ABDDC16-20.ACDAC21.C22.BC23、（