2019-2020学年苏教版高中生物选修一（课件+检测）：第3章 第2节 固定化酶的制备和应用 (2份打包)

第二节　固定化酶的制备和应用 [学习目标]　1.掌握制备固定化酶的常用方法。(重点)　2.掌握酵母菌细胞的固定化技术。(重难点) 知识点一| 固定化酶技术 1．固定化酶 固定化酶是指用物理学或化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。 2．制备固定化酶的方法 (1)物理吸附法的显著特点是工艺简便且条件温和，在生产实践中应用广泛。 (2)化学结合法是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成共价键，从而得到三维的交联网架结构。 (3)包埋法是将酶包埋在能固化的载体中。 3．固定化酶的优点：在催化反应中，它以固相状态作用于底物，反应完成后容易与水溶性反应物和产物分离，可被反复使用。 探讨：对固定化酶的作用影响最小的固定方法是哪一种？ 提示：物理吸附法。 探讨：为什么固定化酶不适合采用包埋法？ 提示：由于酶分子较小，容易在包埋材料中漏出，所以不适合采用包埋法固定化。 探讨：如果反应物是大分子物质，应该采用哪种方法？ 提示：因为大分子物质不容易进入细胞内，应采用固定化酶技术。 1．制备固定化酶的常用方法可用下图所示 2．常用的制备固定化酶的方法 固定化酶方法 原理 固定载体 优点 物理吸附法 离子键作用、物理吸附 纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体 工艺简便且条件温和，在生产上应用广泛，而 且稳定性能好 化学结合法 酶和多功能试剂之间形成共价键 利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联，从而得到三维的交联网架结构 包埋法 将酶包埋在能固化的载体中 酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中，或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中，前者包埋成格子型，后者包埋成微胶囊型 1．关于固定化酶中酶的说法，正确的是(　　) A．酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应 B．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用 C．酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去 D．固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一性特点 B　[固定化酶不能催化一系列酶促反应的进行；固定化酶被固定在不溶于水的载体上，可以反复利用，但是随着利用次数的增加，受到外界因素的影响，其活性会逐渐降低；固定化酶具有高效性和专一性的特点。] 2．下列属于固定化酶应用特点的是(　　) ①可以被反复利用　②有利于酶与产物分离 ③能自由出入载体　④一种固定化酶只催化一种酶促反应　⑤酶多用包埋法固定化 A．①②③　　　　　 B．③⑤ C．①②④ D．①②⑤ C　[酶被固定化后可与产物分离，故可反复使用，但不能自由出入依附的载体。通常情况下固定化酶种类单一，所以不能催化一系列酶促反应。酶分子较小，不适合采用包埋法进行固定。] 3．关于固定化酶和一般酶制剂在应用效果上的说法，错误的是(　　) A．固定化酶生物活性可长久使用 B．一般酶制剂应用后和产物混在一起，产物的纯度不高 C．一般酶制剂参加反应后不能重复利用 D．固定化酶可以反复利用，降低生产成本，提高产量和质量 A　[固定化酶是将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既能与底物接触，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，降低成本，产物中也不含酶，提高了产品的纯度。固定化酶虽可以多次利用，但不可长久使用。] 知识点二| 固定化细胞技术 1．最广泛的细胞固定化方法 凝胶包埋法是应用最广泛的细胞固定化方法，适用于各种微生物、动物和植物细胞的固定化。所使用的载体主要有琼脂、海藻酸钠凝胶、角叉菜胶、明胶等。 2．优点 (1)无须进行酶的分离和纯化，减少了酶的活力损失，降低了生产成本。 (2)不仅可以作为单一的酶发挥作用，且可以利用细胞中所含的复合酶完成一系列的催化反应。 (3)对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的稳定性更高。 3．缺点 (1)固定化细胞只能用于生产细胞外酶和其他能够分泌到细胞外的产物。 (2)由于载体的影响，使营养物质和产物的扩散受到一定的限制。 (3)在好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键性的限制因素。 探讨：固定化细胞为什么只能用于生产胞外酶和其他能分泌到细胞外的产物？ 提示：因为固定化细胞固定的是活细胞，细胞膜具有选择透过性，细胞内有用的物质(如胞内酶)是不能自由进出细胞的。 探讨：能否在刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入活化的酵母菌细胞？ 提示：不能，因为刚溶化好的海藻酸钠溶液温度较高，会将酵母菌细胞杀死。 探讨：如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明了什么？如果凝胶珠不是圆形或椭圆形，又说明了什么？ 提示：如果凝胶珠的颜色过浅，则说明了海藻酸钠溶液的浓度偏低，固定的酵母菌细胞数目较少；如果凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明了海藻酸钠的浓度过高，制作失败。 1．制备固定化酵母菌细胞的操作流程 准备各种实验药