1、高二生物 選修一生物技術實踐 學案 NO：1 時間：2010-5-12 班級_學習小組_組內編號_姓名_組內評價教師評價編制人：楊建宏審核人：楊建宏審批人：王華專題4 酶的研究與應用 課題3 酵母細胞的固定化使用說明與學法指導1、 根據學習目標，全體同學要積極主動，參考導學練等輔導資料認真預習并完成導學案，小組長搞好督促與檢查，確保每位同學都能認真及時預習。2、 結合導學案中的問題提示，認真研讀教材，回答相關問題，解答完有關題目。3、 要求每個同學都要認真預習，勾畫課本，找出不明白的問題用紅筆畫出來。4、 學科班長在晚自習后將導學案收齊后，要統計好沒有交上的同學的名字。【學習目標導航】1說出固

2、定化酶和固定化細胞的作用和原理。2嘗試制備固定化酵母細胞，并利用固定化酵母細胞進行酒精發酵。【學習重點與難點】1課題重點：制備固定化酵母細胞。2課題難點：制備固定化酵母細胞。導學案基礎知識整理： 一、基礎知識：1、酶：優點： 催化效率高，低耗能、低污染，大規模地應用于食品、化工等各個領域。 實際問題：對環境條件敏感，易失活；溶液中的酶很難回收，不能再次利用，提高了生產成本；反應后的酶會混合在產物中，如不除去，會影響產品質量。 設想： 固定化酶： 優點 實際問題：一種酶只能催化一種化學反應，而在生產實踐中，很多產物的形成 都是通過一系列的酶促反應才能得到的 設想： 固定化細胞： 優點 2、高果糖

3、漿是指 能將葡萄糖轉化為果糖的酶是 。使用固定化酶技術，將這種酶固定在一種 上，再將這些酶顆粒裝到一個反應柱內，柱子底端裝上分布著許多小孔的 。酶顆粒無法通過篩板的小孔，而反應溶液卻可以自由出入。生產過程中，將葡萄糖溶液從反應柱的上端注入，使葡萄糖溶液流過反應柱，與 接觸，轉化成果糖，從反應柱的下端流出。反應柱能連續使用半年，大大降低了生產成本，提高了果糖的產量和質量。3、固定化酶和固定化細胞是利用 或 方法將酶或細胞固定在一定空間內的技術，包括 、 和 法。一般來說，酶更適合采用 和 法固定，而細胞多采用 法固定化。這是因為細胞個大，而酶分子很小；個大的細胞難以被 或 ，而個小的酶容易從 中

4、漏出。包埋法法固定化細胞即將微生物細胞 包埋在不溶于水的 中。常用的載體有 、 、 、 和 等。二、實驗設計：4、制備固定化酵母細胞需要的材料是_-_1.酵母菌的活化就是處于 狀態的微生物重新恢復正常的生活狀態。2.配制物質的量嘗試為0.05mol/L的CaCl2溶液3.配制海藻酸鈉溶液加熱溶化海藻酸鈉時要注意： 4.海藻酸鈉溶液與酵母菌細胞混合5.固定化酵母細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 溶 6.將固定好的酵母細胞用 沖洗2-3次。7.發酵時的溫度就為 ，時間 。5、如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明 ；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明 ，制作失敗，需要再作

5、嘗試。合作探究：1高果糖漿生產需要的酶是 ( )A葡萄糖異構酶 B蔗糖酶 C麥芽糖酶 D果糖酶2下列關于固定化酶中用到的反應柱的理解中。正確的是 ( )A反應物和酶均可自由通過反應柱 B反應物和酶均不能通過反應柱C反應物能通過，酶不能通過 D反應物不能通過，酶能夠通過 3.如果反應物是大分子物質，采用那種方法催化受限制( )。A直接使用酶 B使用化學方法結合的酶C使用固定化細胞 D使用物理吸附法固定的酶4固定化細胞常用包埋法固定，原因是( )A包埋法固定操作最簡便 B包埋法對酶活性的影響最小C包埋法固定具有普遍性 D細胞體積大，難以被吸附或結合5下列不屬于固定化酶在利用時的特點的是 ( )A一

6、種固定化酶一般不能催化一系列酶促反應B有利于酶與產物分離，提高產物品質C能自由出入依附的載體D酶是催化劑，但固定化酶也不可永遠利用6、下列關于固定化酶技術說法中，正確的是( )A固定化酶技術就是固定反應物，讓酶圍繞反應物旋轉的技術B固定化酶的優勢在于能催化一系列的酶促反應 C固定化酶中的酶無法重復利用D固定化酶是將酶固定在一定空間的技術7、目前，酶已經大規模地應用于各個領域，下列屬于應用中所面臨的實際問題的是 ( )A酶通常對強酸、強堿、高溫非常敏感，但對有機溶劑不敏感B酶的結構比較穩定，所以催化功能很高C酶用于生產時可能會混在產物中，影響產品質量 D直接用于生產中的酶可以多次利用8.固定化細

7、胞對酶的活性影響最小，根本原因是( )。A避免了細胞破碎、酶的提取純化過程 B固定化細胞在多種酶促反應中連續發揮作用C促化反應結束后，能被吸收和重復利用D細胞結構保證了各種酶在細胞內化學反應中有效的發揮作用9.關于酵母細胞活化的說法，不正確的是( )。A酵母細胞活化就是由無氧呼吸變成有氧呼吸 B酵母細胞活化所需要的時間較短 C活化就是讓處于休眠狀態的細胞恢復生活狀態 D酵母細胞活化后體積增大 10下列關于固定化酶和一般酶制劑在應用效果上的說法中，錯誤的是 ( ) A固定化酶生物活性強，可長久使用 B一般酶制劑應用后和產物混在一起，產物的純度不高 C一般酶制劑只能一次性利用 D固定化酶可降低生產

8、成本，提高產量和和質量11、 使用固定化酶的優點是 ( )A有利于增加酶的活性 B有利于產物的純化 C有利于提高反應速度 D有利于酶發揮作用12.酶的固定方式不包括( )。A.將酶吸附在載體表面上 B將酶相互連接起來 C將酶包埋在細微網格里 D將酶加工成固體13.使用固定化細胞的優點是( )。A.能催化大分子物質的水解 B可催化一系列化學反應 C與反應物易接近 D有利于酶在細胞外發揮作用14.下列關于酶和細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，易采用化學結合或物理吸附法固定的酶C細胞個大，難被吸附或結合 D細胞易采用包埋法固定15研究認為，用固定化酶技術處理

9、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磷農藥，與微生物降解相比，其作用不需要適宜的 ( ) A溫度 B酸堿度 C水分 D營養16下列不是用于包埋法固定化細胞的載體是( ) A瓊脂糖 B醋酸纖維素 C聚丙烯酰胺 D聚乙烯樹脂17下列關于固定化細胞的敘述，正確的是 ( ) A催化效率高，低耗能、低污染 B對環境的條件非常敏感，容易失活 C既能與反應物充分接觸，又能與產物分離 D成本低、操作簡單，但反應效率可能很低18溶解海藻酸鈉，最好采用下列哪種加熱的方法 ( ) A小火間斷 B小火持續 C大火間斷 D大火持續19.對配制海藻酸鈉溶液的

10、敘述不準確的是( )。 A加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環 B.海藻酸鈉的濃度涉及固定化細胞的質量C海藻酸鈉的濃度過高，易形成凝膠珠 D海藻酸鈉的濃度過低，形成凝膠珠內包埋細胞過少20、下列有關固定化酵母細胞制備步驟正確的是 ( )A應使干酵母與自來水混合并攪拌，以利于酵母菌活化B配制海藻酸鈉溶液時要用小火間斷加熱的方法C向剛溶化好的海藻酸鈉溶液中加入已活化的酵母細胞，充分攪拌并混合均勻D將與酵母細胞混勻的海藻酸鈉溶液注人CaCl2溶液中，會觀察到CaCl2溶液中有球形或橢球形的凝膠珠形成21下列關于酵母菌的敘述，正確的是 ( )A酵母菌在營養物質充足、環境適宜時，依靠有性生殖進行繁殖

11、B酵母菌的代謝類型是異養厭氧型 C酵母菌的生物膜系統包括細胞膜、核膜、各種細胞器膜等D用酵母菌釀酒時，應先密封后通氣22在制備固定化酵母細胞的實驗中，CaCl2溶液的作用是 ( ) A調節溶液pH B進行離子交換 C膠體聚沉 D為酵母菌提供鈣離子23.下圖為固定化酶的反應柱示意圖，請據圖回答： (1)請請在橫線上填出各標號名稱._ _。(2) 與一般酶制劑相比，固定化酶的突出優點是_和_固定化細胞的優點是_。 (3)的作用是_。（4）制作固定葡萄糖異構酶所用的方式有_或_。 （5）據圖說出反應柱的作用原理 。24.下圖是制備固定化酵母細胞實驗步驟圖解，請據圖回答：酵母細胞活化配制CaCl2溶液

12、配置海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合固定化酵母細胞(1) 在_狀態下，微生物處于休眠狀態。活化就是讓處于休眠狀態的微生物恢復_狀態。活化前應選擇足夠大的容器，因為酵母細胞活化時_。(2) 影響實驗成敗的關鍵步驟是_ 。(3) 如果海藻酸鈉濃度過低，形成凝膠珠包埋酵母細胞數目_。（4）觀察形成凝膠珠的顏色和形狀，如果顏色過淺，說明 如果形成的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，為什么？課后反思：_答案：1-5ACCDC 6-10DCDAA 11-15BDBAD 16-20DDACB 21-22BC23、答案：（1）反應柱； 固定化酶； 分布著小孔的篩板 （2）既

13、能與反應物接觸，又能與反應物分離； 能被反復利用； 成本更低，操作更容易 （3）酶顆粒無法通過篩板上的小孔，反應溶液可自由出入。（4）將酶相互連接起來；將酶吸附在載體表面上 （5）反應物溶液從反應柱上端注入，使反應物溶液流過反應柱，與固定化酶接觸，得到產物，從反應柱下端流出。24、答案：（1）缺水； 正常生活狀態； 體積增大（2）配制海藻酸鈉溶液； (3)少 （4）固定化酵母細胞數目較少； 海藻酸鈉濃度偏高，制作失敗（5）因為酶分子很小，容易從包埋材料中露出知識拓展：在具體的操作過程中，還應該注意下列問題。（一）酵母細胞的活化。在缺水的狀態下，微生物會處于休眠狀態。活化就是讓處于休眠狀態的微生

14、物重新恢復正常的生活狀態。酵母細胞所需要的活化時間較短，一般需要0.51 h，教師需要提前做好準備。此外，酵母細胞活化時體積會變大，因此活化前應該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細胞的活化液溢出容器外。（二）加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環，涉及到實驗的成敗，教師一定要提醒學生按照教材的提示進行操作。海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細胞的質量。如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數目少，影響實驗效果。（三）剛形成的凝膠珠應在CaCl2溶液中浸泡一段時間，以便形成穩定的結構。檢驗凝膠珠的質量是否合格，可以使用下列方法。一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功。二是在實驗桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。直接使用酶、固定化酶和固定化細胞催化的優缺點