2017高考生物一轮复习教案：专题27考点二 固定化酶和固定化细胞 含解析 精品
固定化酶和固定化细胞技术 2019年高考生物一轮复习Word版含解析
12月3日固定化酶和固定化细胞技术高考频度：★★★☆☆难易程度：★★★☆☆下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是A．适宜用包埋法制备固定化酶B．固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用C．刚溶化的海藻酸钠溶液应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液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【参考答案】B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；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。
（3）固定化酶和固定化细胞常用的载体材料固定化酶和固定化细胞常用的载体材料有明胶、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。
1．用固定化酵母进行葡萄糖的发酵，结果发现产生的酒精很少，可能的原因是①干酵母未进行活化处理②CaCl2溶液浓度过高③加入酵母细胞前海藻酸钠溶液未冷却④活化酵母菌用的是蒸馏水A．①②③B．①②④C．①③④D．①②③④2．如图所示是酶的几种固定方式示意图，其所采用的固定方法依次是A．物理吸附法、化学结合法、包埋法B．化学结合法、物理吸附法、包埋法C．包埋法、物理吸附法、化学结合法D．包埋法、化学结合法、物理吸附法3．固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。
东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。
下图显示的是部分研究结果(注：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)，分析回答：（1）从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图所示结果可以得出的结论是___ _________________________________________________________。
固定化酶与固定化细胞 ppt课件
• 固定化细胞意义：用完整的细胞作为生物催化剂， 以充分有效地利用生物细胞内的特定酶或多酶系 统。
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优点
①省去对酶的提取过程，使酶的损失和生产 成本降到最低程度；
②可以利用细胞的多酶系统直接生产有价值 的产物。
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第一节 酶和细胞的固定化
一、固定化酶和细胞的定义及特点 二、固定化方法 三 细胞的固定化方法
缺点：结合力弱，易解吸 附。
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2.共价偶联法（covalent binding or covalent coupling）
借助共价 键将酶的活性 非必需侧链基 团和载体的功 能基团进行偶 联。
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1）载体：亲水载体优于疏水载体
如:天然高分子衍生物:
纤维素
葡聚糖凝胶 亲和性好，机械性能差
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戊二醛有两 个醛基，均可与 酶或蛋白质的游 离氨基反应,使酶 蛋白交联。
此法与共价偶联法利用的均是共价键， 不同之处：交联法不使用载体。
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交联反应既能发生在分子间，也可 发生在分子内。
• 酶浓度低时，交联发生在分子内，酶 仍保持溶解状态。 • 酶浓度高时，交联发生在分子间，酶 变为不溶态。
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优越性：
(1)降低成本，省去酶的分离纯化工作; (2)既可作为单一酶，也可作为复合酶系
完成部分代谢过程。 局限性： (1)细胞内多种酶的存在，会形成不需要的副
产物。 (2)细胞膜、细胞壁和载体都存在着扩散限制
作用。
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3.固定化原生质体
意义： (1)固定化原生质体去除了细胞壁的扩散障 碍，有利于氧的传递，营养成分的吸收和 胞内产物的分泌。 (2)原生质体不稳定，容易破裂，固定化后， 由于载体的保护作用，稳定性提高。
高中生物二轮复习 固定化细胞(酶)教案
选修1专题4酶的研究与应用复习教学设计复习要点1.酶的作用复习过程一、酶的作用1.特性：高效性专一性作用条件温和生产果汁添加果胶酶：瓦解植物细胞壁及胞间层，提高出汁率，使果汁变澄清洗衣粉中添加蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶：将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易溶于水，从而与纤维分开知识遗漏1：为什么能够通过测定滤出的果汁体积来判断果胶酶活性的上下？果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反响了果胶酶的催化分解果胶的能力。
在不同的温度和PH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。
知识遗漏2：普通洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的异同？相同点:外表活性剂可以产生泡沫，可以将油脂分子分散开；水软化剂可以分散污垢等不同点:酶将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易溶于水，从而与纤维分开二.固定化细胞〔酶〕1.方法：物理吸附法化学结合法包埋法2.过程〔固定化酵母细胞〕：1.酵母细胞的活化溶液2知识遗漏3：操作中的四个关注点1.加热使海藻酸钠熔化时，采用小火或间断加热法，防止海藻酸钠焦糊2.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数目少，影响实验结果溶液的作用，使凝胶珠形成稳定结构3. CaCl24.细胞的固定化要在严格的无菌条件下进行。
对制备的海藻酸钠溶液、溶液以及注射器等器材进行严格灭菌CaCl2知识遗漏4：发酵后凝胶珠为何上浮？.充满凝胶珠内部间隙，导致凝胶珠密度变小发酵过程中酵母细胞释放CO2了，浮力增大。
三，随堂练习【错题再练1】假设你探究了果胶酶的最适温度(为45℃)和最适pH(为4.8)，想进一步探究果胶酶的最适用量。
此时实验的变量是________________，合理地设置果胶酶用量的梯度后，可通过苹果泥出汁的多少来判断果胶酶的用量是否适宜。
请根据所给材料和用具完成以下探究实验。
(1)材料和用具：制备好的苹果泥、恒温水浴装置、试管、漏斗、滤纸、量筒、试管夹、质量浓度为2%的果胶酶溶液、体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸。
固定化酶与固定化细胞
生化代谢产物,需由多种酶经多步酶促反应才能合成. 生化代谢产物,需由多种酶经多步酶促反应才能合成. 多酶反应器,为制造那些在有机合成上很棘手的, 多酶反应器,为制造那些在有机合成上很棘手的,结构 复杂的生化代谢物开辟了一条新的途径. 复杂的生化代谢物开辟了一条新的途径.
固定化细胞
直接把微生物细胞固定化
包埋法是制备固定化细胞最常用的方法. 包埋法是制备固定化细胞最常用的方法.将 产酶菌株用包埋剂如聚丙烯酰胺凝胶, 产酶菌株用包埋剂如聚丙烯酰胺凝胶,琼脂糖 凝胶,琼脂,海藻酸,卡拉胶, 凝胶,琼脂,海藻酸,卡拉胶,二和三醋酸纤 胶原,明胶和戊二醛等包埋起来, 维,胶原,明胶和戊二醛等包埋起来,发挥酶 或酶系的作用. 或酶系的作用. 例如: 3m1细胞悬浮液加人到 例如:海藻酸包埋 3m1细胞悬浮液加人到 2% 溶液中,置冰箱10h 10h, 20ml 2%CaCl2溶液中,置冰箱10h,用 100ml生理盐水洗二次 生理盐水洗二次. 100ml生理盐水洗二次. 注意:如果反复使用固定化细胞,需要避免 注意:如果反复使用固定化细胞, 其他微生物的污染, 其他微生物的污染,在工业生产中细胞的固 定化是在严格无菌条件下进行. 定化是在严格无菌条件下进行.
酶分子被结合到水不溶性 载体上共价结合形成水不 溶性的固定化酶
交联法
使用双功能或多功能试剂使酶分子之间相互 交联呈网状结构的固定化方法. 交联呈网状结构的固定化方法. 最常用的双功能试剂有戊二醛, 最常用的双功能试剂有戊二醛,顺丁稀二酸 酐和乙烯共聚物等.酶蛋白中的游离氨基, 酐和乙烯共聚物等.酶蛋白中的游离氨基,酚 咪唑基及巯基均可参与交联反应. 基,咪唑基及巯基均可参与交联反应. 双功能试剂: 双功能试剂: 常用的是戊二醛 常用的是戊二醛 O O
固定化酶与固定化细胞课件
3.固定化原生质体
意义： (1)固定化原生质体去除了细胞壁的扩散障 碍，有利于氧的传递，营养成分的吸收和 胞内产物的分泌。 (2)原生质体不稳定，容易破裂，固定化后， 由于载体的保护作用，稳定性提高。
二、固定化方法
（一）酶的固定化方法 固定化方法
吸附法 共价偶联法 交联法 包埋法
物理 离子交 吸附法 换吸附
IE (or IC)
2）微囊型包埋法 （microencapsulation） 又称半透膜包埋法
将一定量酶液包在半透性的高分子微 孔膜内 。
半透膜：直径几十微米到几百微米， 厚约25nm。
2）偶联方法：
偶联成功与否取决于：
•载体：功能基团：芳香氨基，羧基， 羧甲基等。
•酶分子:侧链非必需重氮化法、叠 氮法、溴化氰法、烷基化法等。
优点：酶与载体结合牢固，不会轻易 脱落，可连续使用。
•缺点：反应条件较激烈，易影响酶 的空间构象而影响酶的催化活性。
四 原生质体的固定化方法
一、固定化酶和细胞的定义及特点
1.固定化酶(immobilized enzyme) 通过化学或物理的手段将酶定位于限
定的空间区域内，使其保持活性并可反复 利用。
什么是固定化酶？
水溶性酶
水不溶性载体
固定化技术 水不溶性酶 （固定化酶）
酶固定化方法要求
①不破坏酶活性中心的构象：酶的固定化不能破坏 酶活性中心的构象，尽量防止活性部位的氨基酸 残基受到影响；
纤维素
优点：条件温和，操作简 便，酶活力损失少。
缺点：结合力弱，易解吸 附。
2.共价偶联法（covalent binding or covalent coupling）
借助共价 键将酶的活性 非必需侧链基 团和载体的功 能基团进行偶 联。
高三生物固定化酶知识点
高三生物固定化酶知识点生物固定化酶是一种将酶固定在载体上的技术，被广泛应用于生物工程和工业生产中。
通过固定化酶，可以提高酶的稳定性、重复使用和操作性，以达到更高的产量和效率。
本文将从固定化酶的原理、方法和应用领域等方面进行探讨。
一、固定化酶的原理固定化酶的原理是将酶通过化学交联、吸附或共价键结合等方法与载体材料结合，形成酶固定化的复合物。
这种复合物在特定条件下可以实现酶的固定化，成为一种高效的酶催化系统。
固定化酶的原理主要基于两个方面：一是通过酶与载体的物理或化学结合，增强酶的稳定性，延长其半衰期；二是通过载体的特性改变酶的反应环境，提高酶的催化效率。
二、固定化酶的方法固定化酶的方法主要分为三类：物理吸附法、化学固定法和共价固定法。
物理吸附法是将酶与载体通过静电相互吸引力、疏水效应或表面张力等物理力作用结合在一起。
这种方法简单易行，但不稳定，酶容易从载体上脱落。
化学固定法是利用肽键或二硫键等化学键的形成，使酶与载体牢固地结合在一起。
这种方法稳定性较高，但需要进行特定的化学修饰和反应条件控制。
共价固定法是通过酶分子上的特定官能团与粘接剂反应，形成共价键结合。
这种方法稳定性最高，但操作较为繁琐。
三、固定化酶的应用领域固定化酶广泛应用于医药、食品、环境工程等领域。
在医药领域，固定化酶可以用于酶替代治疗，例如胰岛素固定化酶用于糖尿病治疗。
此外，固定化酶还可以用于制备药物中间体和药物合成等过程中，提高反应效率和纯度。
在食品领域，固定化酶可以用于食品加工和酿造过程中的酶催化反应。
例如，酶固定化技术可以用于啤酒生产中的淀粉糖化、果汁酶解和乳酸酶发酵等工艺。
固定化酶可以提高生产效率和产品质量。
在环境工程领域，固定化酶可以用于废水处理、大气污染物降解和土壤修复等方面。
通过固定化酶技术，可以降低酶的使用成本和环境污染，同时提高反应效率和降解效果。
结语生物固定化酶是一项重要的生物工程技术，通过固定化酶可以提高酶的稳定性、重复使用和操作性。
第二章 4 固定化酶与固定化细胞PPT课件
D．溴化氰法
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（三）交联法
借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作 用，制成网状结构的固定化酶的方法称为 交联法。往往与其他方法连用
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（四） 包埋法（entrapping method）
定义：将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载 体中，使酶固定化的方法称为包埋法。
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（四） 包埋法
包埋法分为网格型和微囊型 1．网格型 2．微囊型
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（二）结合法
1 离子键结合法 2 共价键结合法☆
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1 离子键结合法
常用载体:纤维素， 葡聚糖凝胶 使用注意：pH、离子强度、温度
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2 共价键结合法
（ 1 ）可以形成共价键的基团： 游离氨基， 游离羧基， 巯基， 咪唑基， 酚基， 羟基， 甲硫基， 吲哚基，二硫键
（ 2 ）常用载体：天然高分子、人工合成 的高聚物、无机载体
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1．网格型
(1) 概念 将酶或含酶菌体包埋在凝胶细微 网格中，制成一定形状的固定化酶，称为 网格型包埋法。也称为凝胶包埋法
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2．微囊型包埋法
是将酶包埋在各种高分子聚合物制成的小球内， 制成固定化酶。由于固定化形成的酶小球直径一 般只有几微米至几百微米，所以也称为微囊化法。
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三. 辅酶固定化
1 原因 有机辅因子中具有某些特殊的化学基团，
参与酶的催化反应 有机辅因子在使用过程中要流失，并且不
能自行再生 有机辅因子价格昂贵
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辅酶固定化的方法：
2 固定化方法与酶相似，一般采用溴化 氰法以及重氮偶联法等共价偶联。
3 辅酶固定化必须解决辅酶在多个酶之 间传递的障碍。
固定化酶与固定化细胞
高中生物固定化微生物教案
高中生物固定化微生物教案
教学内容：固定化微生物
教学目标：
1. 了解固定化微生物的概念和应用；
2. 掌握固定化微生物在生物技术领域的应用；
3. 能够分析和评价固定化微生物的优缺点。
教学重点与难点：
重点：固定化微生物的概念和应用
难点：固定化微生物在生物技术领域的应用
教学准备：
1. PowerPoint课件
2. 实验器材：培养基、试管、培养皿等
3. 教学实验材料：固定化微生物实验材料
教学过程：
一、引入
教师通过展示一些与微生物相关的图片或视频引起学生的兴趣，引入本节课的主题。
二、讲解固定化微生物的概念和应用
1. 固定化微生物的概念和原理
2. 固定化微生物在环境修复、废水处理、食品加工等领域的应用
三、实验操作
1. 展示固定化微生物实验材料，并指导学生进行实验操作
2. 学生自行操作，观察固定化微生物的效果
四、讨论与总结
1. 学生讨论固定化微生物的优缺点，并结合实验结果进行分析
2. 教师总结本节课的内容，强调固定化微生物在生物技术领域的重要性
五、作业布置
布置相关作业，巩固本节课所学内容
教学反馈：
教师在课堂上观察学生的学习情况，及时纠正学生的错误认识，并鼓励学生积极参与讨论与实验操作。
教学评价：
学生根据本课学习的内容，完成相关作业并参与讨论，学生在课堂上的表现和作业的完成情况作为评价的主要依据。
以上就是高中生物固定化微生物教案范本，希望对您有所帮助。
祝教学顺利！。
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考点二固定化酶和固定化细胞
基础点
1固定化酶
(1)应用实例——果糖生产：葡萄糖异构酶将葡萄糖转化为果糖。
(2)固定化酶技术：将酶固定在颗粒状的载体上，再将酶颗粒装到反应柱内，反应柱底端的孔应满足酶颗粒无法通过而反应溶液可以自由通过。
2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)方法：包埋法、化学结合法和物理吸附法。
(3)制备固定化酵母细胞的操作流程：酵母细胞的活化→配制0.05 mol/L 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→冲洗→发酵。
重难点
1制备固定化酵母细胞及用固定化酵母细胞发酵
2直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
易错警示(1)固定化技术对酶的影响：固定化酶改变了酶的存在状态，不改变酶的特性，因此利用固定化酶仍要严格控制温度、pH 等环境条件，以利于酶发挥作用。
(2)正确理解固定化酶的优点：固定化酶能够连续使用，但不是永久使用。
酶是具有生物活性的大分子，因此随着使用次数的增多，酶活性也会降低，如果酶活性降低到一定程度，就会失去使用价值。
1．思维辨析
(1)反应产物对固定化酶的活性没有影响。
( )
(2)固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应。
( )
(3)从酶的固定方式看，物理吸附法比化学结合法对酶活性影响小。
( )
(4)将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl 2和杂菌。
( )
(5)刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液。
( )
(6)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 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)×
2．酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术，而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有( )
A ．热稳定性
B ．催化高效性
C ．催化特异性
D ．可反复使用性
答案 D
解析 固定化酶是利用物理或化学方法处理水溶性的酶使之变成不溶于水或固定于固相载体的但仍具有酶活性的酶衍生物。
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分离，可反复使用。
固定化酶不但仍具有酶的高度专一性和高催化效率的特点，且比水溶性酶稳定，可较长期使用，具有较高的经济效益。
3．下列关于酶和细胞的固定化的叙述不正确的是()
A．酶分子很小，易采用包埋法固定
B．酶分子很小，易采用化学结合法或物理吸附法固定
C．细胞个大，难被吸附或结合
D．细胞易采用包埋法固定
答案 A
解析酶分子很小，易采用化学结合法或物理吸附法固定，故A错误，B正确；细胞个大，难被吸附或结合，易采用包埋法固定，故C、D正确。
4．下列有关固定化酶技术和固定化细胞技术的叙述，不正确的是()
A．固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法
B．因为酶分子比较大，所以固定化酶技术更适合采用包埋法
C．与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本低，操作更容易
D．反应物如果是大分子物质，应采用固定化酶技术
答案 B
解析固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、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化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为细胞体积大，而酶分子很小，体积大的难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出；固定化细胞的优点是成本低，操作更容易，能固定一系列的酶；大分子难以通过细胞膜，应采用固定化酶技术。
酶的固定化
(1)酶的固定化技术的优点：主要解决了酶的回收利用问题。
(2)常用的方法：物理吸附法、化学结合法和包埋法等。
[考法综述]本考点在高考中的考查较少。
主要考查固定酶和固定化细胞的方法和比较，试题难度不大。
命题法固定化酶和固定化细胞的方法 1.下列关于固定化酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述中，错误的是()
A．从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药
C．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用
D．将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌
答案 C
解析化学结合法可能影响酶的活性部位而影响反应效果，而吸附法是物理方法，不影响酶的分子结构，A正确；消化酶在消化道内起作用，B正确；尿糖试纸由于使用后不能将反应物和酶分开，而不能再次使用，C错误；固定化酵母细胞在凝胶珠中，用无菌水冲洗可洗去CaCl2和表面的杂菌，D正确。
2．酶工程是现代生物工程的重要组成部分。
下列有关酶的应用的叙述正确的是() A．酶可以用包埋法固定化，而细胞可用物理吸附法固定化
B．温度和pH对酶的活性影响很大，但因酶具有高效性，所以酶浓度对酶促反应影响不大
C．固定化酶可以被反复利用，但其外包裹物会影响酶与反应物的接触，从而降低反应效率
D．加酶洗衣粉中的酶多是氧化还原酶
答案 C
解析选项A，细胞个大，难以被吸附或结合，多采用包埋法。
酶分子很小，容易从包埋材料中漏出，因而适合采用化学结合法和物理吸附法；选项B，在底物足量的条件下，酶的浓度也是影响酶促反应速率的因素；选项D，加酶洗衣粉中添加的酶主要是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
【解题法】固定化酶和固定化细胞的常用方法
(1)化学结合法：将酶或细胞相互连接起来，或将其结合到载体上。
(2)物理吸附法：将酶或细胞吸附在载体的表面上。
(3)包埋法：将酶或细胞包埋在细微网格里。
上述几种方法也可以并用。
一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。
这是因为细胞体积大，而酶分子很小；体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。