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1、
課題 3 酵母細(xì)胞的固定化
【課題目標(biāo) 】
1．說出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用和原理。
2．嘗試制備固定化酵母細(xì)胞，并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。
【課題重點與難點 】
1．課題重點：制備固定化酵母細(xì)胞。
2．課題難點：制備固定化酵母細(xì)胞
【知識要點 】
1．利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的實例；
2．固定化酶的反應(yīng)柱示意圖；
3．固定化酶在生產(chǎn)實踐中的優(yōu)點
【教學(xué)過程 】
一．基礎(chǔ)知識（課前預(yù)習(xí)）
1．高果糖漿的生產(chǎn)需要使用 ，它能將葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖。這種酶的 好，
可以持續(xù)發(fā)揮作用。但是，酶溶
2、解于葡萄糖溶液后，就無法從糖漿中回收，造成很大的浪費(fèi)。
2．使用固定化酶技術(shù)，將這種酶固定在一種 上，再將這些酶顆粒裝
到一個 內(nèi)，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(yīng)溶液卻可以自由出入。 生產(chǎn)過程中， 將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的 端注入， 使葡萄糖溶
液流過反應(yīng)柱， 與 接觸，轉(zhuǎn)化成果糖，從反應(yīng)柱的 端流出。反應(yīng)柱
能連續(xù)使用半年，大大降低了 ，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。
3．固定化酶和固定化細(xì)胞是利用 或 方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)
的技術(shù)，包括 、 和 法。一般來說，酶更適合采用 、
法固定，而細(xì)胞多采用 法固定
3、化。 這是因為細(xì)胞個大， 而酶分子很小；
個大細(xì)胞的難以被 或 ，而個小的酶容易 。
4 ． 包 埋 法 法 固 定 化 細(xì) 胞 即 將 微 生 物 細(xì) 胞 包 埋 在 不 溶 于 水 的 中 。 常 用 的 載 體
有 、 、 、 和 等。
二．課堂討論
1．從操作角度來考慮， 你認(rèn)為固定化酶技術(shù)與固定化細(xì)胞技術(shù)哪一種方法更容易？哪一種方法
對酶活性的影響更??？
2．固定化細(xì)胞固定的是一種酶還是一系列酶？
3．如果想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇哪種方法？
4．如果
4、反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該選擇哪種方法？
三．實驗操作
（一）制備固定化酵母細(xì)胞
1．酵母細(xì)胞的活化
問題思考：什么叫酵母細(xì)胞的活化？
2．配制物質(zhì)的量濃度為 0.05mol/L 的 CaCl2 溶液
3．配制海藻酸鈉溶液
問題思考：①配制的海藻酸鈉溶液具體作用是什么？
②在加熱的過程中，為什么要用小火，或者間斷加熱？
4．海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合
5．固定化酵母細(xì)胞
問題思考：①為什么剛形成的凝膠珠要在 CaCl 2 溶液中浸泡
②如何檢驗?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格？
（二）用固定化酵母細(xì)胞
5、發(fā)酵
問題思考：發(fā)酵時為什么要將溫度控制在 25℃？
30min
左右？
四．實驗操作 結(jié)果分析與評價
1．觀察凝膠珠的顏色和形狀
問題思考：①如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，則說明什么？
②如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明什么？
2．觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液
問題思考：當(dāng)觀察到哪些現(xiàn)象時，可說明實驗獲得成功？為什么？
五．典例解析 ：列表比較直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞催化的優(yōu)缺點。
類型 優(yōu)點
不足
直接使用酶
6、
固定化酶
固定化細(xì)胞
附：鞏固練習(xí)
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．溶解海藻酸鈉，
最好采用
加熱的方法。
（ ）
A．小火間斷
B ．小火持續(xù)
C ．大
7、火間斷
D ．大火持續(xù)
3．高果糖漿生產(chǎn)需要的酶是：
A．葡萄糖異構(gòu)酶 B ．蔗糖酶
C ．麥芽糖酶
D ．果糖酶
（
）
4．固定化酶的優(yōu)點是： （ ）
A．有利于酶的活性 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
5．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
8、C ．水分 D ．營養(yǎng)
6．將酵母菌的培養(yǎng)液由富氧狀態(tài)變?yōu)槿毖鯛顟B(tài)， 下面加快的一項是： （ ）
A． CO2 的釋放 B ．丙酮酸的氧化 C ．葡萄糖的利用 D ．ATP的形成
7．固定化酶的優(yōu)點是：
（
）
A．有利于增加酶的活性C．有利于提高反應(yīng)速度
B
D
．有利于產(chǎn)物的純化
．有利于酶發(fā)揮作用
8．下列不是用于包埋法固定化細(xì)胞的載體是： （ ）
A．瓊脂糖 B ．醋酸纖維素 C ．聚丙烯酰胺 D ．聚乙烯樹脂
10．在固定化細(xì)胞技術(shù)中，從操作角度考慮， 方法更容易； 方法對
9、酶活性的
影響??；如果想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)選擇 方法；如果反應(yīng)
物是大分子，應(yīng)選擇 方法。
11．凝膠珠的顏色是 ；形狀是 。
12．利用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵葡萄糖溶液， （填有或無） 氣泡產(chǎn)生： （填有或無）
酒精產(chǎn)生。
13．固定化酶和一般酶制劑的主要區(qū)別是 。
14．利用下列材料用具，驗證固定化酵母細(xì)胞能發(fā)酵生產(chǎn)啤酒。
實驗原理：麥芽汁可以滲入到由海藻酸鈉和啤酒酵母制成的凝膠珠中。啤酒酵母可以利用
自身細(xì)胞內(nèi)的一系列酶將可發(fā)酵性糖轉(zhuǎn)化成乙醇。
材料用具：麥芽汁液體培養(yǎng)基、新鮮斜面啤酒酵母、海藻酸鈉、葡萄糖—氯化
10、鈣混合液，
無菌水；高壓蒸汽滅菌鍋、恒溫培養(yǎng)箱、小燒杯、注射器、 500ml 三角瓶、天
平、玻璃棒、 pH 試紙、紗布等。
實驗步驟：
⑴
⑵
⑶
參考答案：
1． D 2 ．A 3 ．A 4 ． B 5 ． D 6 ． C 7 ．B 8 ．D 9 ～ 12．略
13．能回收可以重復(fù)利用
14．實驗步驟： （ 1）取新鮮斜面上的啤酒酵母，接種于 10 毫升麥芽汁液體培養(yǎng)基中， 25 攝氏
度培養(yǎng) 24~30 小時。
（ 2）取 1.6g 海藻酸鈉于無菌小燒杯中， 加無菌
11、水少許調(diào)成糊狀， 再加入無菌水至 40ml，在 98kpa
條件下滅菌
15min 。冷卻至
45 攝氏度左右后，與預(yù)熱至
35 攝氏度左右的
10ml 酵母培養(yǎng)液混合
攪拌均勻，立即倒入裝有
5 號針頭的注射器外套中，以恒定的速度滴入盛有葡萄糖—氯化鈣混
合液的容器中，浸泡 30min 制成凝膠珠。
（ 3）倒去葡萄糖—氯化鈣混合液， 用無菌水洗劑凝膠珠三次后，
加入 300ml 無菌麥芽汁液體培養(yǎng)基，置于 25 攝氏度下封口發(fā)酵
即為生啤酒。
將凝膠珠放入 500ml 三角瓶中， 5d 左右，倒出發(fā)酵后的麥芽汁
《酵母細(xì)胞的固定化》教案花耀祖
