固定化酵母细胞 方法

固定化酵母细胞方法

固定化酵母细胞是一种将酵母细胞固定在载体上，以提高酵母细胞稳定性和生产活性的方法。固定化酵母细胞有许多应用领域，包括发酵工业、制药工业和环境保护等。下面将详细介绍固定化酵母细胞的方法及其应用。

固定化酵母细胞的方法有许多种，其中最常用的方法包括凝胶化、包埋法和吸附法。

凝胶化是一种将酵母细胞悬浮液与凝胶材料混合后，形成固体凝胶的方法。常用的凝胶材料包括明胶、琼脂、海藻酸钠等。在凝胶化过程中，酵母细胞会被凝胶材料捕获并固定在凝胶内部。凝胶化方法简单易行，在实际应用中有广泛的应用。凝胶化固定化酵母细胞可用于发酵工业中的酒精生产，如啤酒、白酒等。

包埋法是一种将酵母细胞包裹在固体载体内部的方法。常用的载体包括明胶、蛋白质、聚酰胺等。在包埋过程中，酵母细胞悬浮液和载体按照一定比例混合，形成固体颗粒。包埋固定化酵母细胞可用于制药工业中的酶制剂生产，如乳酸酶、葡萄糖异构酶等。

吸附法是一种将酵母细胞直接吸附在固体载体表面的方法。常用的载体包括活性炭、硅胶、氧化铁等。在吸附过程中，酵母细胞与载体表面发生物理或化学吸附，实现细胞的固定化。吸附固定化酵母细胞可用于环境保护领域中的废水处理和空气净化。

固定化酵母细胞具有许多优点。首先，固定化酵母细胞能够提高酵母细胞的稳定性，降低外界环境变化对酵母细胞的影响。其次，固定化酵母细胞可以重复使用，降低生产成本。再次，固定化酵母细胞可提高酵母细胞的生产活性和产量。此外，固定化酵母细胞还能够降低酵母细胞对生产介质的污染，并简化操作流程。因此，固定化酵母细胞在工业生产中有广泛的应用前景。

固定化酵母细胞的应用领域十分广泛。首先，在发酵工业中，固定化酵母细胞可用于醇类和酸类发酵的生产。例如，在啤酒生产中，应用固定化酵母细胞可以提高发酵过程的稳定性和产酒效率。其次，在制药工业中，固定化酵母细胞可用于酶制剂的生产。例如，在乳酸酸奶生产中，应用固定化酵母细胞可以提高乳酸产量和产品质量。再次，在环境保护领域，固定化酵母细胞可用于废水处理和空气净化。例如，应用固定化酵母细胞可以降解废水中的有机物和重金属离子，净化废气中的有害污染物。

总之，固定化酵母细胞是一种将酵母细胞固定在载体上的方法，可在发酵工业、制药工业和环境保护等领域中应用。固定化酵母细胞方法包括凝胶化、包埋法和吸附法。固定化酵母细胞具有提高稳定性、生产活性和产量的优点，并可降低生产成本和污染物排放。因此，固定化酵母细胞在实际应用中有广泛的应用前景。

生物：4.3《酵母细胞的固定化》教案(新人教版选修1)

课题3 酵母细胞的固定化 ★课题目标 （一）知识与技能 1、识记固定化技术的常用方法 2、理解固定化酵母细胞的制备过程 3、知道固定化酶的实例 （二）过程与方法 1、固定化细胞技术 2、制备固定化酵母细胞的过程 （三）情感、态度与价值观 通过固定化技术的发展过程，培养科学探究精神，同时领会研究的科学方法 ★课题重点 制备固定化酵母细胞 ★课题难点 制备固定化酵母细胞 ★教学方法 启发式教学 ★教学工具 多媒体课件 ★教学过程 （一）引入新课 在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，提高了生产成本，也可能影响产品质量。在本课题中，我们将动手制备固定化酵母细胞，体会固定化酶的作用

（二）进行新课 1．基础知识 1．固定化酶的应用实例――生产高果糖浆 （1）高果糖浆的生产原理： （2）葡萄糖异构酶固定：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反应柱中。 （3）高果糖浆的生产操作（识图4－5反应柱）： 从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反应柱可连续使用半年。 2．固定化技术的方法（识图4－6固定方法）： 将酶和细胞固定化方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法。 【比较】酶和细胞的固定方法和特点 〖思考1〗对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？吸附法。 〖思考2〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定（酶、细胞）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定（酶、细胞）。 3．固定细胞的材料： 固定细胞时应当选用不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等 2．实验设计 1．制备固定化酵母细胞

酵母细胞的固定化

酵母细胞的固定化 一、固定化酶与固定化细胞及应用实例 1、固定化酶 （1）含义：将酶固定在不溶于水的载体上。 （2）实例：利用固定化酶技术生产“高果糖浆”。 （3）优点：酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。 （4）缺点：一种酶只能催化一种化学反应，而在实际生产中，很多产物的形成是通过一系列的酶促反应才能得到。 （5）应用实例：生产高果糖浆 ①原料：葡萄糖 ②原理：葡萄糖 果糖 ③生产过程及示意图： a.反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本。 b.提高了果糖的产量和品质。 2、固定化细胞 （1）含义：将细胞固定在一定空间内的技术。 （2）优点：成本低、操作容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列的反应、容易回收 （3）缺点：固定后的细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降，由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制。 二、固定化酶或固定化细胞技术的常用方法 1、固定化酶或固定化细胞：指利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。 2、方法： ①物理吸附法 ：将酶（或细胞）吸附在载体表面上 ②包埋法：将酶（或细胞）包埋在细微网格里 ③化学结合法：将酶（或细胞）相互结合，或将其结合到载体上。 葡萄糖异构酶

三、固定化酵母细胞的制备与发酵 （一）制备固定化酵母细胞 1、酵母细胞的活化： 1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。 〖思考〗活化是指什么？ 在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。 2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液： 0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用 3、配制海藻酸钠溶液 0.7g海藻酸钠＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。 注：加热时要用小火，或者间断加热，并搅拌，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止 4、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合 将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入以活化的酵母细胞，进行充分搅拌，再转移至注射器中 注：1、海藻酸钠溶液必须冷却至室温，搅拌要彻底充分，使两者混合均匀，以免影响实验结果的观察。 2、海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量： 如果海藻酸钠浓度过高：将很难形成凝胶珠。高浓度海藻酸钠只能用粗针头注射，针头粗也会粘着，难促使形成液滴。且高浓度海藻酸钠不易形成滴状下落，形成条状，不是圆形或是椭圆形，品相极差，并且凝胶珠容易破裂。 如果浓度过低：形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少。 4、固定化酵母细胞 以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加CaCl2溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。

邳州市第二中学高二生物导学案：酵母细胞的固定化

酵母细胞的固定化 【重难点突破】 一、如何理解固定化酶的作用和原理？ 1．酶的催化活性依赖于酶的空间结构及活性中心。所以在固定化要选择适当条件，力图不使其活性中心的基团受到影响。 2．酶固定化的方法很多，目前采用的固定化技术大致可分为三类：载体结合法(包括共价键结合法、离子结合法、物理吸附法)、交联法和包埋法。上述几种方法也可并用，称为混合法。 (1)载体结合法：利用共价键、离子键和物理吸附法把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体的固定化处。 (2)交联法：交联法是利用双功能试剂的作用，在酶分子之间发生交联，凝集成网状结构而制成的固定化酶。酶蛋白中的游离基团(如氨基、巯基等)可参与交联反应。 (3)包埋法：包埋法是将酶包埋在聚合物凝胶的微细网络中或被半透性的聚合物膜所包围，使酶分子不能从凝胶的网络中或膜中漏出，而小分子的底物和产物则可以自由通过凝胶网格和半透膜。 3．固定化酶应用实例 将葡萄糖异化酶固定在果颗状载体上→放入底部有许多小孔的反应柱(酶颗粒不能通过，反应液能通过)→葡萄糖溶液从反应柱上端注入→流经反应柱→与葡萄糖异构酶接触→果糖从反应柱下端流出。 4.对固定化酶的理解：可以使反应过程管道化、自动化，产物易从反应液中回收；酶的稳定性有所改进；酶的使用效率提高。 【典题演示1】 1. (2010苏南四市一模)固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。 科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，以研究固定化酶的相关性质和最佳固定条件。酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量。下图甲、乙、丙为部分研究结果。下列有关叙述中，错误的是

酵母细胞的固定化

什么是酶固定化？ 哪些方法适于细胞的固定化？ 将酶和细胞固定化方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法。 在讨论的基础上加以总结如下： 常用方法操作缺陷 1.酶包埋法酶分子一般相对较小，容易从大分子有机物网格中逸出；如果反应物分子较大，则不易进入网格中与酶接触 2.吸附法将酶吸附在不溶于水的载体上比较困难，同时酶也容易从载体上脱落结合法 需要改变酶的某些结构（基团），酶的催化作用受到一定程度的影响细胞 包埋法 处于中心的细胞容易缺氧而受到损害，同时，反应原料不易进入到这些细胞之中 【比较】酶和细胞的固定方法和特点固定对象 酶 细胞适宜固定法化学结合法、物理吸附法包埋法 特点 体积小，固定一种酶。包埋法容易丢失 体积大，固定一系列酶。难以化学结合和吸附 〖思考1〗对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？吸附法。 〖思考2〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定（酶、细胞）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定（酶、细胞）。（二）固定化细胞技术学习内容：1.将酶或细胞固定化的方法；2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别；3.固定化酶和固定化细胞常用的载体材料。 教学：固定化酶和固定化细胞通常采用包埋法、化学结合法和物理吸附法。在教学过程中，可以通过提问的方式，引导学生认识这三种方法的特点与适用范围。此外，还可以引导学生思考课本中提出的问题，引导学生理解固定化细胞和固定化酶这两种技术的区别与联系，辩证地认识这两种技术的优势与不足。例如，固定化细胞操作容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列的反应、容易回收等，但由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制。 要点3 固定化细胞技术 （1）将酶或细胞固定化的方法 ①固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。②酶或细胞固定化的方法包括包埋法、化学结合法（将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上）和物理吸附法。 ③酶适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。④酶的几种固定方式 将酶包埋在细微网格里；将酶相互连接起来；将酶吸附在载体表面。⑤包埋法固定化细胞将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。（2）固定化酶和固定化细胞的联系与区别 联系：都是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。在生产中都容易与产物分离，固定在载体上的酶或细胞可以反复利用。 区别：适宜的固定方法不同；固定化细胞技术更适宜于生产实际。（3）固定化细胞常用的载体材料

固定化酵母细胞 方法

固定化酵母细胞方法 固定化酵母细胞是一种将酵母细胞固定在载体上，以提高酵母细胞稳定性和生产活性的方法。固定化酵母细胞有许多应用领域，包括发酵工业、制药工业和环境保护等。下面将详细介绍固定化酵母细胞的方法及其应用。 固定化酵母细胞的方法有许多种，其中最常用的方法包括凝胶化、包埋法和吸附法。 凝胶化是一种将酵母细胞悬浮液与凝胶材料混合后，形成固体凝胶的方法。常用的凝胶材料包括明胶、琼脂、海藻酸钠等。在凝胶化过程中，酵母细胞会被凝胶材料捕获并固定在凝胶内部。凝胶化方法简单易行，在实际应用中有广泛的应用。凝胶化固定化酵母细胞可用于发酵工业中的酒精生产，如啤酒、白酒等。 包埋法是一种将酵母细胞包裹在固体载体内部的方法。常用的载体包括明胶、蛋白质、聚酰胺等。在包埋过程中，酵母细胞悬浮液和载体按照一定比例混合，形成固体颗粒。包埋固定化酵母细胞可用于制药工业中的酶制剂生产，如乳酸酶、葡萄糖异构酶等。 吸附法是一种将酵母细胞直接吸附在固体载体表面的方法。常用的载体包括活性炭、硅胶、氧化铁等。在吸附过程中，酵母细胞与载体表面发生物理或化学吸附，实现细胞的固定化。吸附固定化酵母细胞可用于环境保护领域中的废水处理和空气净化。

固定化酵母细胞具有许多优点。首先，固定化酵母细胞能够提高酵母细胞的稳定性，降低外界环境变化对酵母细胞的影响。其次，固定化酵母细胞可以重复使用，降低生产成本。再次，固定化酵母细胞可提高酵母细胞的生产活性和产量。此外，固定化酵母细胞还能够降低酵母细胞对生产介质的污染，并简化操作流程。因此，固定化酵母细胞在工业生产中有广泛的应用前景。 固定化酵母细胞的应用领域十分广泛。首先，在发酵工业中，固定化酵母细胞可用于醇类和酸类发酵的生产。例如，在啤酒生产中，应用固定化酵母细胞可以提高发酵过程的稳定性和产酒效率。其次，在制药工业中，固定化酵母细胞可用于酶制剂的生产。例如，在乳酸酸奶生产中，应用固定化酵母细胞可以提高乳酸产量和产品质量。再次，在环境保护领域，固定化酵母细胞可用于废水处理和空气净化。例如，应用固定化酵母细胞可以降解废水中的有机物和重金属离子，净化废气中的有害污染物。 总之，固定化酵母细胞是一种将酵母细胞固定在载体上的方法，可在发酵工业、制药工业和环境保护等领域中应用。固定化酵母细胞方法包括凝胶化、包埋法和吸附法。固定化酵母细胞具有提高稳定性、生产活性和产量的优点，并可降低生产成本和污染物排放。因此，固定化酵母细胞在实际应用中有广泛的应用前景。

酵母细胞的固定化

课题5 酵母细胞固定化 1. 游离酶、固定化酶和固定化细胞比较 (1) 物理吸附法(吸附法)是将酶吸附在载体表面一种固定方法。特点是工艺简便且条件温和，应用广泛。实质是利用酶及载体之间范德华力实现吸附。 (2) 化学结合法(交联法)是利用酶及载体之间形成共价键将酶进行固定。 2. 酵母细胞固定化 （1）活化:在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化是指让处于休眠状态微生物重新恢复正常生活状态过程。 （2）用蒸馏水配制CaCl2溶液,而不用自来水。原因是防止自来水中各种离子影响实验结果。（3）CaCl2溶液作用：使胶体聚沉，凝胶珠形成稳定结构。 （4）海藻酸钠作用：包埋细胞。 （5）刚形成凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定结构。 （6）检验凝胶珠质量是否合格，可以使用下列方法。一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备凝胶珠是成功。 （7）如果制作凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠浓度偏低，固定酵母细胞数目较少；

如果形成凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。 3.用固定化酵母细胞发酵 （1）配制麦芽汁或葡萄糖溶液:注意浓度适宜，过高会造成固定酵母细胞失水，甚至死亡。（2）葡萄糖作用：既可以作为发酵底物，也作为酵母菌细胞营养物质。 （3）固定化酵母凝胶珠处理:固定好凝胶珠从氯化钙溶液取出后要用蒸馏水冲洗2~3次。洗去氯化钙溶液目是防止凝胶珠硬度过大，影响通透性。 （4）发酵:开始时凝胶珠沉在发酵液底部，一段时间后慢慢上浮且有气泡产生，发酵液有酒味。 思考： 1.发酵过程中锥形瓶为什么要密封？ 2.锥形瓶中气泡和酒精是怎么形成？ 3.发酵时为什么要将温度控制在25℃？ 例题：为了探究啤酒酵母固定化最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能影响，结果如下图所示。请回答: (1) 及利用游离酵母生产啤酒相比，利用固定化酵母优点有。 (2) 本实验结果表明，随氯化钙浓度增大，凝胶珠机械强度增大，完整率。 (3) 结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜氯化钙浓度为。当氯化钙浓度过高时，发酵液中糖度升高，酒精度下降，发酵受到影响，原因是。 (4) 用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞，溶解海藻酸钠时最好采用方法，以防发生焦糊。溶化好海藻酸钠溶液应后，再及已活化酵母细胞充分混合。若海藻酸钠浓度过低，会导致，固定效果大大降低。

高中生物选修一酵母细胞的固定化

课题3 酵母细胞的固定化 〖问题导思〗 1．固定化的方式有哪些？如何选用固定化方法？ 2．为什么酶适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化？ 〖典例解析〗 【例1】下面的流程图示意制备固定化酵母细胞的过程，请据图回答： 酵母细胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液 →海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞 (1)图中酵母细胞活化就是 _____________________________________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时________。 (2)影响此实验成败的关键步骤是 ___________________________________________， 此步的操作应采用 ________________________________________________ _____。 (3)CaCl2溶液在形成凝胶珠时的作用原理是 _________________________________ ________________________________________________ ________________________。 观察形成的凝胶珠颜色和形状：如果颜色过浅，说明__________________________ ________________________________________________ ________________________； 如果形成的凝胶珠不是 _____________________________________________，说明实验操作失败。 (4)本实验所用的固定化技术是________，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是 ________________________________________________ ________________________。 解析：本题考查制备固定化酵母细胞的过程。酵母细胞的活化即让处于休眠状态的酵母细胞恢复正常活性状态，进行酵母细胞固定化，其关键步骤是配制海藻酸钠溶液。由于酶分子很小，易从包埋材料中漏出，故不宜采用包埋法固定。 答案：(1)让酵母菌恢复正常生活体积增大较大(多) (2)配制海藻酸钠溶液小火间断加热 (3)Ca2＋与海藻酸根离子螯合成不溶于水的海藻酸钙凝胶固定化酵母细胞数目较少圆形或椭圆形 (4)包埋法酶分子很小，容易从包埋材料中漏出 【变式训练1】.对配制海藻酸钠溶液的叙述不准确的是( )。 A．加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环 B.海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量 C．海藻酸钠的浓度过高，易形成凝胶珠 D．海藻酸钠的浓度过低，形成凝胶珠内包埋细胞过少【例2】下列有关固定化酶和固定化细胞的说法正确的是() A．某种固定化酶的优势在于能催化系列生化反应 B．固定化细胞技术一次只能固定一种酶 C．固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都可在细胞外起作用 D．固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性迅速下降 解析：酶具有专一性，一种酶固定后也不可能催化系列生化反应；固定化细胞技术固定的是一系列酶；固定化酶和固定化

人教版高中生物选修一教材用书：专题4+酶的研究与应用+课题3+酵母细胞的固定化+Word版含答案

流过多少汗，流下多少泪，只为高考这一天；付出多少时间，付出多少努力，只为高考这一刻；高考这条路就算布满荆棘也要披荆而过，请相信天道酬勤，请相信付出一定会有回报，对自己充满信心，加油，祝高考成功顺利。 课题3酵母细胞的固定化 1．概念 利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。 2．方法 (1)包埋法：多适于细胞的固定化； (2) }化学结合法物理吸附法多适于酶的固定化。 3．载体 包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。 4．优点 (1)固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，可以反复利用。 (2)固定化细胞技术制备的成本低，操作容易。 5．实例——高果糖浆的生产 (1)原理：葡萄糖―――――→葡萄糖异构酶果糖。 (2)生产过程： ①将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入。 ②使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触。 ③转化成的果糖，从反应柱的下端流出。 1．固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而 固定化细胞则常采用包埋法。 2．制备固定化酵母细胞的基本步骤是：酵母细胞 的活化―→配制CaCl 2溶液―→配制海藻酸钠溶 液―→海藻酸钠与酵母细胞混合―→固定化酵 母细胞。 3．配制海藻酸钠溶液浓度过高，则难以形成凝胶 珠；若浓度过低，则固定的酵母细胞少，影响 实验效果。 4．配制海藻酸钠溶液应小火加热或间断加热。 5．固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶的重 复利用，降低了成本，又提高了产品质量。

(3)反应柱：酶固定在一种颗粒状的载体上，再将其装入反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由通过。 (4)优点：反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。 1．酶能加快化学反应速率，但溶液中的酶难以回收，不能利用。要想既降低生产成本，又不影响产品质量，该如何解决这一问题？ 提示：将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与反应物分离，还可重复利用。 2．固定化酶和固定化细胞一般采用什么方法？为什么？ 提示：固定化酶常用化学结合法或物理吸附法。因酶分子小，易从包埋材料中漏出，故一般不用包埋法进行固定。固定化细胞常用包埋法，因个大的细胞难以被吸附或结合。 3．从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？ 提示：固定化细胞技术。固定化细胞技术。 4．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？ 提示：一系列酶；固定化细胞技术。 5．如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？为什么？ 提示：固定化酶技术。因为大分子物质不容易进入细胞内，如果采用固定化细胞技术会使反应效率下降。 [跟随名师·解疑难] 直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较

2017-2018学年高中生物选修一教材用书：专题4酶的研究与应用课题3酵母细胞的固定化含答案

课题3酵母细胞的固定化 固定化酶和固定化细胞技术 [自读教材·夯基础] 1．概念 利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。 2．方法 (1）包埋法：多适于细胞的固定化； （2） ｝化学结合法 物理吸附法多适于酶的固定化。 3．载体 包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体材料,如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。 1．固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而 固定化细胞则常采用包埋法。 2．制备固定化酵母细胞的基本步骤是：酵母细胞 的活化―→配制CaCl 2溶液―→配制海藻酸钠溶 液―→海藻酸钠与酵母细胞混合―→固定化酵 母细胞。 3．配制海藻酸钠溶液浓度过高，则难以形成凝胶 珠;若浓度过低，则固定的酵母细胞少，影响 实验效果。 4．配制海藻酸钠溶液应小火加热或间断加热。 5．固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶的重 复利用，降低了成本，又提高了产品质量.

4．优点 (1)固定化酶既能与反应物接触,又能与产物分离，可以反复利用. (2）固定化细胞技术制备的成本低，操作容易。 5．实例-—高果糖浆的生产 （1）原理：葡萄糖错误!果糖。 (2）生产过程: ①将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入. ②使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触。 ③转化成的果糖，从反应柱的下端流出. （3）反应柱：酶固定在一种颗粒状的载体上，再将其装入反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板.酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由通过。 (4）优点：反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。 1．酶能加快化学反应速率，但溶液中的酶难以回收，不能利用。要想既降低生产成本,又不影响产品质量，该如何解决这一问题? 提示：将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触,又能与反应物分离，还可重复利用。

酵母细胞的固定化(公开课)

酵母细胞的固定化(公开课) 酵母细胞的固定化(公开课) 介绍 酵母是一种常见的微生物，被广泛应用于食品工业、酿酒工业 和生物技术等领域。酵母细胞的固定化是指将酵母细胞固定在一定 的载体上，以便于对其进行分离和重复利用。固定化技术可以有效 提高酵母细胞的稳定性和生产效率，具有重要的实际应用价值。 1. 酵母细胞固定化的原理 酵母细胞固定化的原理是利用一定的载体材料将细胞固定在固 定床内，形成“细胞载体复合物”。载体材料通常选择具有良好的 稳定性和生物相容性的材料，如多孔陶瓷、海藻酸钙和高分子材料等。载体表面的孔隙结构提供了良好的生长环境和微观结构，有利 于细胞的附着和生长。 2. 酵母细胞固定化的优势 相比于游离状态下的酵母细胞，固定化酵母细胞具有以下优势：- 稳定性提高：固定化酵母细胞不易受到环境条件的影响，能 够在不同的温度、pH值和抑制物浓度下保持较高的活性。

- 操作简便：固定化酵母细胞可以灵活地进行操作和控制，方 便分离和回收，减少了生产过程中的工艺复杂性。 - 循环利用：固定化酵母细胞能够重复利用，提高了酵母细胞 的利用率和产能，减少了资源的浪费。 3. 酵母细胞固定化的应用 酵母细胞固定化技术在食品工业、酿酒工业和生物技术等领域 有着广泛的应用。 3.1 食品工业 酵母细胞固定化在食品工业中常被用于发酵产品的生产，如面包、酸奶和啤酒等。固定化酵母细胞能够提高发酵效率和产品品质，同时还能够减少生产过程中的能耗和废水排放。 3.2 酿酒工业 在酿酒工业中，固定化酵母细胞能够提高酿酒过程中的稳定性 和酒品质量。固定化酵母细胞还可以在高温和高浓度的条件下继续 进行发酵，从而减少了生产时间和成本。 3.3 生物技术 在生物技术领域，固定化酵母细胞常被用于生产生物活性物质，如药物、酶和蛋白质等。固定化酵母细胞能够提高生产效率和纯度，并且易于回收和再利用，有利于大规模生产。

高中生物选修1教学设计10：4.3 酵母细胞的固定化教案

酵母细胞的固定化 【教学目标】 1、知道从酶到固定化酶技术，再到固定化细胞技术的发展过程以及生产中遇到的问题及固定化技术带来的巨大效益； 2、知道常用的固定化技术及适用范围，明确固定化技术的应用原理，理解固定化细胞的具体步骤、会解释各种现象。 【教学重难点】固定化酶与固定化细胞的制备原理及方法；制备固定化细胞的操作步骤。【教学过程】 一、基础知识 （一）固定化酶的应用实例 1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例 （1）高果糖浆的生产需要葡萄糖异构酶。 （2）葡萄糖异构酶的优点：稳定性好、可以持续发挥作用。 （3）在生产中直接使用酶的缺点：无法回收，造成浪费 2.固定化酶的反应 固定化酶的反应柱示意图与反应过程。 使用固定化酶技术，将这种酶（葡萄糖异构酶）固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。 （二）固定化细胞技术 1.概念 利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。细胞中含有一系列酶，在细胞正常生

命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。 2.将酶或细胞固定化的方法 （1）包埋法：将酶（或细胞）包埋在细微网格里。 （2）化学结合法：将酶（或细胞）相互连接起来。 （3）吸附法：将酶（或细胞）吸附在载体表面上。 【方法点拨】酶和细胞固定方法的选择 酶适合采用化学结合和物理吸附法固定，细胞适合采用包埋法固定。 原因：细胞个大，酶分子很小，个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的酶容易从包埋的材料中漏出。 (三）固定化酶和固定化细胞的联系与区别 （1）联系：应用相同，都能催化某些反应。 （2）区别： ①固定化细胞技术操作容易，成本低，容易回收； ②固定化细胞技术对酶活性影响更小； ③固定化细胞固定的是一系列酶； ④由于大分子难以通过细胞膜，固定化细胞的应用有一定的限制。 （四）固定化酶和固定化细胞常用的载体材料 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等，其共同的特点是不溶于水的多孔性载体。 二、实验操作 （一）制备固定化酵母细胞 1．酵母细胞的活化 活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态； 本质：加快新陈代谢；方法：加入适量的水。 步骤：取1g干酵母，放入50ml的小烧杯中，加入蒸馏水10ml，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置1h左右使其活化。 2.配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液[来源:学_科_网] 称取无水CaCl2 0.83g。放入200mL的烧杯中，加入150mL的蒸馏水，使其充分溶解，待用。[来源:https://www.docsj.com/doc/8319195649.html,] 3.配制海藻酸钠溶液 称取0.7g海藻酸钠，放入50mL小烧杯中.加人10mL水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10mL。注意，加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。 4.海藻酸钠溶液与酵母细胞混合

河北省容城中学高中生物 课题4 酵母细胞的固定化复习教案 新人教版

河北省容城中学高中生物课题4 酵母细胞的固定化复习教案新人教版 【复习目标】 1．说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。 2．尝试制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。 【复习重点与难点】 复习重点：制备固定化酵母细胞。 复习难点：制备固定化酵母细胞 知识回顾 一、实验原理 1．使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。 2．固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。 二、实验步骤 1。细胞的活化 称取lg干酵母，放入50 mL的小烧杯中，加人蒸馏水10 mL，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置1h左右，使其活化。 【注】活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态 2。配制物质的量浓度为0.05m o1/L的CaCl2溶液 称取无水CaCl2 0.83g。放人200mL的烧杯中，加入150mL的蒸馏水，使其充分溶解，待用。 3。配制海藻酸钠溶液 称取0.7g海藻酸钠，放入50mL小烧杯中。加人10mL水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10 mL。注意，加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。 4。海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加人已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。 【注】冷却至室温的目的：防止杀死酵母菌 5。固定化酵母细胞 以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右。 【注】CaCl2溶液的作用：使胶体聚沉 6 使用固定化酵母细胞发酵 a)将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2-3次。 b) 将150mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200mL的锥形瓶中，再加入固定好的 酵母细胞，置于25℃下发酵24h。 三、注意事项 1.配制海藻酸钠溶液：小火、间断加热、定容，如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。 2.海藻酸钠溶液与酶母细胞混合：冷却后再混合，注意混合均匀，不要进入气泡 3.制备固定化酵母细胞：高度适宜，并匀速滴入 4．刚形成的凝胶珠应在CaCL2溶液中浸泡一段时间，以便Ca2+与Na+充分交换，形成的凝胶珠稳定。检验凝胶珠是否形成，可用下列方法：用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果不容易破裂，没有液体流出就表明成功地制成了凝胶珠，还可以用手将凝胶珠在实验桌上用力摔打，如果凝胶珠很容易弹起，也表明制备的凝胶珠是成功的。 5．凝胶珠的颜色和形状 如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。 【典例解析】 1．酶和细胞分别适应哪种固定方法？ 【习题巩固】 1．酶的固定化常用的方式不包括 A．吸附 B．包埋 C．连接 D．将酶加工成固体 2．溶解海藻酸钠，最好采用加热的方法 A．小火间断 B．小火持续 C．大火间断 D．大火持续 3．高果糖浆生产需要的酶是 A．葡萄糖异构酶 B．蔗糖酶 C．麦芽糖酶 D．果糖酶 4．关于酵母菌的叙述，正确的是 A．酵母菌在营养物质充足时、环境适宜时，依靠有性生殖进行繁殖 B．酵母菌的代谢类型时异养厌氧型 C．酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、各种的细胞器膜等膜 D．用酵母菌酿酒时，应先密封后通气 5．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的 A．温度 B．酸碱度 C．水分 D．营养 6．将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是 A．CO2的释放 B．丙酮酸的氧化 C．葡萄糖的利用 D．ATP的形成 7．固定化酶的优点是 A．有利于增加酶的活性B．有利于产物的纯化C．有利于提高反应速度D．有利于酶发挥作用 8．下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是 A．琼脂糖B．醋酸纤维素 C．聚丙烯酰胺 D．聚乙烯树脂 9．在固定化细胞技术中，从操作角度考虑，方法更容易；方法对酶活性的影响小；如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应选择方法；如果反应物是大分子，应选择方法。 10．凝胶珠的颜色是；形状是。 11．利用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液，（填有或无）气泡产生：（填有或无）酒精产生。 1 / 1

实验一 酵母细胞的固定化

实验一酵母细胞的固定化 一、实验原理与目的 原理：固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或者细胞固定在一定空间的技术，包括包埋法,化学结合法（将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上）和物理吸附法固定化，细胞多采用包埋法固定化。 常用的包埋载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维和聚丙烯酰胺等。本实验选用海藻酸钠作为载体包埋酵母菌细胞。 目的:了解细胞固定化的原理；掌握酵母细胞固定化实验操作. 二、仪器与用具 仪器:50ml烧杯、200ml烧杯、玻璃棒、量筒、酒精灯、石棉网、针筒、三角瓶、水浴锅、恒温箱. 化学材料：活化酵母菌(酵母悬液)、蒸馏水、无水CaCl2、海藻酸钠、葡萄糖。 三、试剂配制 1、0.05mol/L的CaCl2溶液150ml； 2、海藻酸钠溶液：每0.7g海藻酸钠加入10ml水加热溶液成糊状； 3、10％葡萄糖溶液150ml。 四、实验方法与步骤 1、干酵母活化：1g干酵母+10ml蒸馏水→50ml烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。 2、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已经活化的酵母细胞,用玻璃棒充分搅拌混合均匀。 3、固定化酵母细胞：用20ml注射器吸取海藻酸钠与酵母细胞混合液，在恒定的高度（建议距液面12~15cm处，过低凝胶珠形状不规则，过高液体容易飞溅），缓慢将混合液滴加到CaCl2中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。

4、固定化酵母细胞发酵：用5ml移液器吸取蒸馏水冲洗固定好的凝胶珠2～3次，然后加入装有150ml10％葡萄糖溶液的三角瓶中，置于25℃发酵24h,观察结果。 实验开始时，凝胶球是沉在烧杯底部,24h后，凝胶球浮在溶液悬浮在上层,而且可以观察到凝胶球并不断产生气泡，说明固定化的酵母细胞正在利用溶液中的葡萄糖产生酒精和二氧化碳,结果凝胶球内包含的二氧化碳气泡使凝胶球悬浮于溶液上层. 五、结果观察：打开瓶盖，闻气味,观察葡萄糖液中的变化。 六、思考题 1、酵母细胞活化的目的是什么？ 2、为什么凝胶珠需要在CaCl2溶液中浸泡一定时间? 3、观察结果说明了什么问题？ 4、分析可能导致酵母细胞包埋效果不理想的原因。

高中生物选修一教案：课题3 酵母细胞的固定化

酵母细胞的固定化 一、研究背景 酶是生物细胞产生的具有催化作用的一种有机物，对于细胞的代谢极其重要。同学们知道，理论上催化剂在反应前后物质的质量等均不改变，那么酶应该可以为人们所反复利用。而实际上，大多数情况下，人们发现： 1、酶对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感； 2、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本； 3、反应后的酶混在产物中，可能影响产品质量。 怎样解决这样的问题呢？ 二、设想 将酶固定在不溶于水的载体中，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以反复利用。 三、实际操作 1、固定化细胞技术： a、概念：固定化酶和固定化细胞技术是医用物理或化学技术将酶或细胞固定在一定空间的技术 b、操作方法： 包埋法：适合固定化细胞，酶分子太小； 常用的包埋材料为：琼脂糖，醋酸纤维素，聚丙烯酰胺，明胶和海藻酸钠。 物理吸附法和化学结合法 c、特点： 固定化酶技术优点：既能与反应物接触，又能与产物分离，可反复利用； 固定化酶技术不足：只能催化一类反应； 固定化细胞技术优点：能催化一系列反应，成本低，操作容易 固定化细胞技术不足：与反应物不容易接触，可能导致催化效率下降 2、酵母细胞的固定化操作

a 酵母细胞的活化：称取1g干酵母，置于50ml小烧杯中，加10ml水，搅拌均匀，放置1h，活化 b 配置物质的量浓度为0.05mol/l的CaCl2溶液：称取0.83g无水CaCl，置于200ml小烧杯中，加入150ml水，充分溶解备用； c 配置海藻酸钠溶液：取0.7g海藻酸钠置于50ml小烧杯中，加入10ml水，用酒精灯小火或间断加热，并充分搅拌，反复几次，直至海藻酸钠溶化，并定容至10ml（保证海藻酸钠溶液浓度：过高，很难形成凝胶珠；过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。） d 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀。 e 固定化酵母细胞：以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配置好的CaCl2溶液中，形成凝胶珠。 3、用固定化酵母细胞发酵 a 将凝胶珠用蒸馏水冲洗2—3次； b 置于25度下发酵24h 4、检测 观察凝胶珠的颜色和形状：颜色过浅，呈白色，浓度低；不能成形，浓度过高

海藻酸钠固定酵母细胞实验资料

海藻酸钠固定酵母细胞实验资料 1 实验原理 海藻酸钠是应用最广泛的水溶性海藻酸盐.海藻酸钠遇到钙离子可迅速发生离子交换,生成凝胶.利用这种性质,将海藻酸钠溶液滴入含有钙离子的水溶液中可产生海藻酸钙胶球. 本实验便是将酵母细胞与海藻酸钠溶液混匀后,通过注射器或相似的滴注器将上述混合液滴入CaCl2容液中,Ca2+从外部扩散进入海藻酸钠与细胞混合液珠内,使海藻酸钠转变为了不溶于水的海藻酸钙凝胶,由此将酵母细胞包埋在其中. 2 实验操作过程中的几个注意点 2．1控制好配制海藻酸钠溶液的火候、浓度,实验成败的关键步骤配置海藻酸钠溶液.加热使海藻酸钠溶化是操作中重要的一环,涉及到实验的成败. 教材提示是要用小火或者间断加热,反复几次,直到完全熔化.在实验操作中,教师要提醒学生根据教材的提示进行,不然会发生焦糊现象.笔者屡次实际操作发现酒精灯上隔石棉网加热,匀速搅拌根本不会发生焦糊现象,而且需要时间略长,为了节省时间可选用电炉加热,加快熔化,但一定要间断加热,可以用试管夹移动烧杯.完全熔化的海藻酸钠成半透明状,最好要无颗粒无气泡,类似于平常家庭中冲调好食用的藕粉.海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的水平.如果海藻酸钠浓度过高,将很难形成凝胶珠；如果浓度过低,形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少,影响后续实验效果.教材提示是 0.7 g海藻酸钠,参加10 mL蒸馏水,边加热边搅拌,直至完全熔化,用蒸馏水定容至10 mL.实际操作中,很多学生忘记定容,也有教师认为了不需要定容. 其实在加热搅拌的过程中,蒸馏水会蒸发,加热时间越长失去的蒸馏水越多,所以加热熔化结束后一定要定容,不然浓度肯定偏大,影响后续步骤中凝胶珠的形状. 2.2 控制海藻酸钠溶液与酵母细胞混合时的温度,保证酵母细胞的活性海藻酸钠溶液与酵母细胞混合,一定要将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至40C以下, 通常让学生自己用手感觉烧杯壁,感觉不到烫手就差不多.再参加已活化的酵母细胞,进行充分搅拌,使其混合均匀.