苏教版高二生物 酵母细胞的固定化导学案.doc

PAGE 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 A．由甲图可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强 B．由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好 C．由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后若继续使用则酶活力明显下降 D．固定化酶的酶活力较高，主要原因是增加了酶与底物的接触面积 【答案】D 【解析】正确掌握固定酶的特性和识别图形是突破口。甲图可以看出在50度时游离酶的活性已经很低，但是固定酶的活性依然很高，可以判定固定酶的温度适应范围广；乙图反应的时海藻酸钠的浓度与酶活力的关系，可以看出浓度为3%时，酶活力最高；丙图可以看出使用三次以后酶活力明显下降；固定化酶与底物的基础面积减少。 【变式训练1】 1. 下列不属于固定化酶在利用时的特点的是 （ ） A．有利于酶与产物分离 B．可以被反复利用 C．能自由出入依附的载体 D．一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应 【答案】C 【解析】掌握固定酶的知识时突破口。固定酶是把酶固定在特殊材料上，不能自由出入依附的载体。 【变式训练2】（09江苏高考生物）下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（ ） A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显 B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧 C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件 D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物 【答案】A 【解析】本题对固定化酶和固定化细胞进行发散考查，固定化酶发挥作用，与溶解氧无关，B选项错；固定化酶不属于生物，不需要提供营养，而固定化细胞进行生命活动，是需要营养的，C选项错；糖类既是酵母菌作用的底物，也是微生物培养所需碳源。 【变式训练3】、下列有关固定化技术的叙述，正确的是（ ） A．固定化酶只是在细胞内才能发挥作用 B．固定化酶能提高酶的利用率 C．酶的固定是酶分离纯化的常用方法 D．固定化酶的固定化方式就是吸附在固体表面上。 【答案】B 【解析】本题主要考查固定化酶的相关知识。考纲中的能力要求是A级。理解固定化技术的原理及优点是本题的解题突破口。制成固定化酶的步骤是：酶的生产、提取、酶的分离纯化、酶的固定化，制成固定化酶的方法有吸附在固体表面，有将酶相互连接起来．将酶包埋在细微的网格里等；这样的固定化酶能重复利用，从而提高了酶的利用率；而酶在条件适宜时，既可在细胞内起作用，也能在细胞外起作用，制成的固定化酶，更是主要在细胞外发挥作用。 二 如何理解固定化细胞的作用和原理？ 1、固定化微生物细胞利用微生物来生产酶，具有生产成本低、周期短、产量大等优点。微生物产生的酶，可以分为分泌在细胞外的胞外酶和包含在细胞内的胞内酶。利用胞内酶时，需要采用手段将细胞破碎后，将酶进行分离纯化，提取后酶的活性和稳定性往往都受到很大的影响。 将微生物细胞限制或定位于特定空间位置，即将微生物制成固定化细胞后，既能避免复杂的细胞破碎、酶的提取和纯化过程，又能使酶的活性和稳定性得到较大提高。固定后的微生物细胞可以作为固体催化剂在