製備和應用固相化酶
【學習目標】
1.簡述固定化酶的作用和原理。
2.說出酶固定化的方法
3.嘗試用包埋法製備固定化酵母細胞
4.**固定化酶的應用價值。
【考綱要求】製備和應用固相化酶： a
【基礎回顧】
一、基礎知識
1．固定化酶：利用物理或化學的方法將酶與結合在一起形成的仍具有的酶複合物。常用方法：包括和法。
2．固定化細胞是通過各種方法將細胞與一定載體結合，是細胞仍具有原有的生物活性的技術。
3．包埋法固定化細胞是指將微生物細胞均勻地包埋在的性載體中。常用的載體有等。
二、實驗操作
1.製備固定化酵母細胞：
步驟配製 cacl2溶液海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合→固定化酵母細胞。
2. 用固定化酵母細胞發酵：
將固定好的酵母細胞（凝膠珠）用沖洗2-3次，
將10%的葡萄糖溶液加入錐形瓶中，再加入固定好的酵母細胞，置於 ℃下發酵24h。
【**過程】
一、基礎知識
1．固定化酶的優點
缺點【思考1】下列屬於固定化酶在利用時特點的是
a．有利於酶與產物分離b．製成的加酶洗衣服可以被反覆利用
c．能自由出入依附的載體 d．能催化一系列的酶促反應
2．固定化細胞技術
一般來說，酶更適合採用和法固定，而細胞多採用法固定化。這是因為細胞個大，而酶分子很小；個大的難以被或而個小的酶容易從中漏出。
從操作的角度考慮，固定化酶和固定化細胞兩種技術中，更為容易的是對酶活性影響更小的是固定化細胞固定的是一種或一系列）酶。如果想將微生物的發酵過程變成連續的酶反應，應選擇技術。如果反應物是大分子，應該採用技術。
二、實驗操作
1．製備固定化酵母細胞：
酵母細胞的活化→配製 cacl2溶液→配製海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合→固定化酵母細胞。
【思考2】實驗操作步驟中最重要的一環是哪一步？如操作不當後果如何？應如何操作？
【思考3】下列有關製備固定化酵母細胞敘述錯誤的是( )
a．在向溶化好的海藻酸鈉溶液中加入的必須是已活化的酵母細胞
b．溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，才能加入細胞
c．溶解海藻酸鈉，最好採用小火，或者持續加熱的方法
d．在固定化酵母過程中，要以恆定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配製好的cacl2溶液中
2．用固定化酵母細胞發酵
【思考4】右圖1表示製備固定化酵母細胞的有關操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發酵的示意圖．下列敘述正確的是（多選）( )
a．剛溶化的海藻酸鈉應迅速與活化的酵母菌混合製備混合液-
b．圖1中x溶液為cacl2溶液，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠
c．圖2發酵過程中攪拌的目的是為了使培養液與酵母菌充分接觸
d．圖1中製備的凝膠珠用蒸餾水洗滌後再轉移到圖2裝置中
三、結果分析
【思考5】製作的凝膠珠的顏色和形狀如何？
【思考6】發酵的葡萄糖溶液狀態如何？
【思考7】是否可以利用固定化細胞發酵果酒和果醋？
【思考8】固定化酶和固定化細胞是否可以長期使用？為什麼？
【思考9】直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化細胞催化反應，各有哪些優點和不足？請填寫下列**中的相關內容
【思考10】請根據上述過程回答下列問題
（1）酵母菌活化就是狀態。活化前應選擇足夠大的容器，因為酵母細胞活化時
（2）影響此實驗成敗的關鍵步驟是此步的操作應採用
（3）cacl2溶液在形成凝膠珠時的作用原理是
觀察形成的凝膠珠顏色和形狀：如果顏色過淺，說明如果形成的凝膠珠不是形，說明實驗操作失敗。
（4）在工業生產中，細胞的固定化是在嚴格的條件下進行的。
【習題鞏固】
1．下列關於固定化酶的說法正確的是
a．酶被固定在不溶於水的載體上，可反覆利用
b．酶作為催化劑，反應前後結構不改變，所以固定化酶可永遠利用下去
c．酶由於被固定在載體上，所以喪失了其高效性和專一性
d．被固定化的酶其活性部位完整，所以不受高溫、強鹼、強酸等條件影響
2．下列關於固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是
a．固定化細胞技術在多步連續催化反應方面優勢明顯
b．固定化酶的應用中，要控制好ph、溫度和溶解氧
c．利用固定化酶降解水體中有機磷農藥，需提供適宜的營養條件
d．利用固定化酵母細胞進行發酵，醣類的作用只是作為反應底物
3. 右圖是應用固定化酵母進行葡萄糖發酵的裝置，下列說法中不正確的是（ ）
a．為使固定化酵母可以反覆使用，實驗過程一定要在無菌條件下進行
b．加入反應液後應保持活塞1始終開啟，活塞2則必須關閉
c．裝置的長導管主要是為了釋放co2並防止雜菌進入反應柱
d．加入反應液的濃度不能過高以免酵母細胞因失水過多而死亡
4. 用固定化酵母細胞發酵葡萄糖溶液時發現無酒精產生，原因不可能是
a．試驗瓶蓋了塞子 b．瓶內氧氣充足，進行了有氧呼吸
c．固定化酵母細胞內可能沒有酵母細胞
d．所謂的葡萄糖溶液可能是其他物質
5．（多選）下列有關製備固定化酵母細胞的說法正確的有（ ）
a．可根據凝膠珠的顏色和形狀檢測凝膠珠的質量
b．酵母細胞更適合採用物理吸附法固定
c．海藻酸鈉溶化可採用間斷加熱或小火加熱的方法
d．要將酵母細胞活化處理
6．某一實驗小組的同學，欲通過製備固定化酵母細胞進行葡萄糖溶液發酵實驗，實驗材料及用具齊全。
（1）酵母細胞的固定採用的方法是
（2）該實驗小組的同學製備固定化酵母細胞的過程為：
a．使乾酵母與蒸餾水混合並攪拌，使酵母菌活化
b．將無水cacl2溶解在自來水中，配成cacl2溶液
c．用酒精燈大火連續加熱配製海藻酸鈉溶液
d．向剛溶化好的海藻酸鈉溶液中加入已活化的酵母細胞，充分攪拌並混合均勻
e．將與酵母混勻的海藻酸鈉液注入蒸餾水中，觀察凝膠珠形成
請你改正其中錯誤的操作：（寫出4點）
（3）該實驗小組用如圖所示的裝置來進行葡萄糖發酵：
①請指出標號為a、b的名稱：
ab②從上端漏斗中加入反應液的濃度不能過高的原因是：
③為使該實驗中所用到的固定化酵母細胞可以反覆運用，實驗過程一定要在條件下進行。
（4）實驗過程中，可能會觀察到的現象
7. 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）與一般酶製劑相比，固定化酶的突出優點
是和固定化細胞的優點是
（3）③的作用是
（4）製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
基礎知識：
1.固相載體活性包埋法物理吸附法化學結合法
3.不溶於水多孔明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉等
二、實驗操作
1.酵母細胞的活化配製海藻酸鈉溶液
2.蒸餾水 25
**過程：
1.優點：既易與反應物接觸，又易與產物分離，可反覆使用
缺點：酶的活性略有下降，催化效率降低
思考1：a
2.物理吸附法化學結合法包埋法吸附結合包埋材料
固定化細胞固定化細胞一系列固定化細胞固定化酶
思考2：配製海藻酸鈉溶液中加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環。
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