专题4 课题3 酵母细胞的固定化（讲义）-2020-2021学年高二生物下学期教学设计（人教版选修1）

专题4 酶的研究与应用 课题3　酵母细胞的固定化 【学习目标】 1、认识在应用酶的过程中，存在的实际问题及解决办法。 2、理解高果糖浆及生产高果糖浆的固定化酶技术。 3、掌握固定化技术的方法及适合不同固定方法的材料。 4、掌握固定化酵母细胞的实验操作过程，达到能够进行实际操作。 【课堂导入】 由于酶具有催化效率高、低耗能、低污染等优点，被大规模应用于食品、化工等各个领域。在应用酶的过程中，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，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后会混在产物中，可能影响产品质量。于是，有人设想将酶固定在不溶于水的载体上，使酶能够被反复利用，这一节我们将制备固定化酵母细胞，掌握固定化酶的作用。 一、固定化酶和固定化细胞技术 1、固定化酶的应用实例——生产高果糖浆 高果糖浆是指果糖含量为42%左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人类的健康更有益。 (1)反应原理：葡萄糖eq \o(――――――→,\s\up17(葡萄糖异构酶))果糖。 (2)生产原理：将酶固定在一种颗粒状的载体(如图中②)上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱(如图中①)内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板(如图中③)。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。 (3)高果糖浆的生产生产操作： 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。 (4)固定化酶技术的优点：与一般酶制剂相比，固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时还可以被反复利用。 2、固定化酶和固定化细胞技术 (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)常用方法 ①包埋法，能将酶或者细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中。 ②化学结合法，能将酶或者细胞相互连接或者结合到载体上。 ③物理吸附法，能将酶或者细胞吸附到载体表面。 (3)固定化酶和固定化细胞的比较 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，所以酶更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。固定化酶，固定一种酶。固定化细胞可以固定一系列酶。 (4)包埋法载体：包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体，如明胶、琼