直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的区别
(完整版)高三生物选修一复习知识点及练习题,推荐文档
选修一生物技术实践高三生物组知识点一、传统发酵技术的应用1、几种常用发酵菌种的比较2、果酒、果醋、腐乳、泡菜制作中所用菌种及控制条件的比较3、果酒、果醋、腐乳和泡菜制作过程的比较及亚硝酸盐含量的检测比较项目果酒和果醋制作腐乳的制作制作泡菜并检测亚硝酸盐含量制作原理果酒：无氧呼吸果醋：有氧呼吸多种微生物发酵泡菜制作：乳酸菌无氧呼吸亚硝酸盐检测：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料实验流程图挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵↓↓果酒果醋让豆腐上长也毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制操作提示材料的选择与处理；防止发酵液被污染；控制好发酵条件。
控制好材料的用量；防止杂菌污染。
泡菜坛的选择；腌制的条件；测定亚硝酸盐含量的操作。
知识点二、微生物的实验室培养要点解读（2提示：培养基的营养要素除了碳源、氮源和生长因子外，还有水、无机盐以及不同微生物生长对pH以及氧气的需求。
（3）消毒和灭菌的区别（4）纯化大肠杆菌的原理：在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是一个纯化的细菌菌落。
知识点三、酵母细胞的固定化（1）实验原理：①固定化酶不溶于反应液中，易于回收，可以重复使用。
②固定化酶和固定化细胞是利用物理和化学方法将酶或细胞固定于一定空间内的技术。
包埋法：适合于较大的细胞 化学结合法 物理吸附法（2（3）制备固定化酵母细胞成功的关键加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，如果浓度过高，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量少，都会影响实验效果，同时对海藻酸钠溶化时要用小火间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊。
知识点四、五种重要物质的提取适用于酶的固定常用方法（1）提取方法总结提取物质提取方法提取原理步骤DNA 盐析法①DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同；②DNA不溶于酒精，但某些蛋白质则溶于酒精①溶解在2mol/L的NaCl溶液中；②加水稀释至0.14mol/LNaCl溶液使DNA析出过滤；③加入冷却酒精析出。
酵母细胞的固定化(定)
作用： 将葡萄糖转化为果糖
如何改进？
特点： 酶稳定性好，可持续发挥作用
直接使用酶时的缺点： 酶溶于葡萄糖溶液后，就无法 从糖浆中回收，造成很大①反应柱能连续使用半 年，大大降低了生产成 本。
②提高了果糖的产量和 品质。
三、实验操作 （一）制备固定化酵母细胞 （二）用固定化酵母细胞发酵
（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。 操作提示
五、结果分析与评价
（一）观察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：
说明海藻酸钠的浓度偏高。 二者都说明制作失败，需要再作尝试。
（二）观察发酵的葡萄糖溶液 利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产 生了很多气泡，同时会闻到酒味
〖思考〗 1、发酵过程中锥形瓶为什么要密封？ 酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。
〖思考〗 2、锥形瓶中的气泡和酒精是怎么形成的？ 酵母菌进行无氧呼吸产生的
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谢谢！
〖思考〗为什么要将海藻酸钠冷却至室温？
以免海藻酸钠温度过高杀死酵母菌
操作提示 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。
（5）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。
酶与细胞的固定化课件.ppt
采用明胶作载体,戊二醛作交联剂 制备固定化果胶酯酶（焦云鹏，2005）
固定化果胶酯酶的热稳定性
固定化果胶酯酶的pH稳定性
采用明胶作载体,戊二醛作交联剂 制备固定化果胶酯酶（焦云鹏，2005）
固定化果胶酯酶作用的最适温度
固定化果胶酯酶作用的最适pH值
5、酶的动力学特征 固定化酶的表观米氏常数Km随载体的带电性能变化。 二者电荷不同，因静电作用，固定化酶的表观Km值低于溶液的Km值； 电荷相同，由于亲和力降低，固定化酶的表观Km值显著增加。
Cefaclor(R1=H,R3=Cl) Cephalexin(R1=H,R3=Me) Cefadroxil(R1=OH,R3=Me)
酶促合成头孢类抗生素
CHCOOCH3 + H2N
NH2
O
S
Synthetase
N CH3
COOH
Esterase
CHCOOH +
NH2
CHCONH
NH2 O
S
N CH3
交联法有2种形式即酶直接交联法和酶辅助蛋白交联法。
酶直接交联法：在酶液中加入适量多功能试剂，使其形成不溶性衍生物。 固定化依赖酶与试剂的浓度、溶液pH和离子强度、温度和反应时间之间 的平衡。
酶辅助蛋白交联法：为避免分子内交联和在交联过程中因化学修饰而引起 酶失活，可使用第二个"载体"蛋白质（即辅助蛋白质，如白蛋白、明胶、 血红蛋白等）来增加蛋白质浓度，使酶与惰性蛋白质共交联。
二、固定化酶和固定化细胞的性质与表征 （一）固定化酶的性质 1、酶的活性 多数情况下固定化酶的活力常低于天然酶。原因：酶结构变化与空间
位阻。
2、酶的稳定性 大多数固定化酶具有较高的稳定性、较长的操作寿命和保存寿命。
生物技术制药课后习题答案
第一章绪论1生物技术是以生命科学为基础，利用生物体（或生物组织、细胞及其组分）的特性和功能，设计构建有预期性状的新物种或新品系，并与工程相结合，进行加工生产，为社会提供商品和服务的一个综合性的技术体系。
2生物技术的主要内容：P1基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程蛋白质工程：运用基因工程全套技术改变蛋白质结构的技术。
染色体工程：探索基因在染色体上的定位，异源基因导入、染色体结构改变。
生化工程：生物反应器及产品的分离、提纯技术。
3生物技术制药采用现代生物技术人为创造条件，借助微生物、植物或动物来生产所需的医药品过程被称为4生物技术药物采用DNA重组技术或其它生物新技术研制的蛋白质或核酸类药物才能被称为5生物药物生物技术药物与天然生化药物、微生物药物、海洋药物和生物制品一起归类为PPT复习题第二章基因工程制药1、简述基因工程制药的基本程序。
P162、说明基因工程技术用于制药的三个重要意义。
P15第一段第一行3、采用哪两种方法来确定目的cDNA克隆？P18（7目的基因cDNA的分离和鉴定）①核酸探针杂交法用层析法或高分辨率电泳技术(蛋白质双向电泳技术或质谱技术)分离出确定为药物的蛋白质，氨基酸测序，按照密码子对应原则合成出单链寡聚核苷酸，用做探针，与cDNA文库中的每一个克隆杂交。
这个方法的关键是分离目的蛋白，②免疫反应鉴定法（酶联免疫吸附检测）4、说明用大肠杆菌做宿主生产基因工程药物必须克服的6个困难。
①原核基因表达产物多为胞内产物，必须破胞分离，受胞内其它蛋白的干扰，纯化困难；②原核基因表达产物在细胞内多为不溶性(包含体, inclusion body)，必须经过变性、复性处理以恢复药物蛋白的生物学活性，工艺复杂；③没有翻译后的加工机制，如糖基化，应用上受到限制；④产物的第一个氨基酸必然是甲酰甲硫氨酸，因无加工机制，常造成N-Met冗余，做为药物，容易引起免疫反应；⑤细菌的内毒素不容易清除；⑥细菌的蛋白酶常常把外源基因的表达产物消化；5、用蓝藻做宿主生产基因工程药物有什么优越性？蓝藻：很有前途的药物基因的宿主细胞①有内源质粒，美国Wolk实验室已构建1200种人工质粒，可用做基因载体。
高中生物酵母细胞的固定化 (3)
↓ 冲洗：将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗 2～3 次
↓ 发酵：将 150 mL 质量分数为 10%的葡萄糖溶液转移至 200 mL 的锥形瓶中，加入固定好的酵母细胞，25 ℃下发酵 24 h
3．用包埋法固定化细胞是将微生物细胞均匀地包埋于 不溶于水的多孔性载体 中，常用的包埋载体有
明胶 、 琼脂糖 、 海藻酸钠 、 醋酸纤维素 和 聚丙烯酰胺 等。 4．固定化酶的应用实例——高果糖浆的生产 固定化酶技术已经应用于高果糖浆的生产中，生产 高果糖浆所需要的酶是 葡萄糖异构酶 ，所使用的反 应柱上的孔应满足 酶颗粒 不能通过筛板上的小孔， 而 反应溶液却可以自由出入。
(3)影响实验成败的关键步骤是________________。 (4)海藻酸钠溶化过程的注意事项是______________。 (5)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞 数目_____。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形 ，说明 ______。 (6)该实验中CaCl2溶液的作用是__________。
解析 (1)酵母细胞在缺水的状态下休眠。活化是加入水使酵 母菌恢复到生活状态。酵母细胞活化后体积会增大。(2)固定 化酶常用化学结合法和物理吸附法固定化。(3)实验的关键是 配制海藻酸钠溶液，得到凝胶珠。(4)海藻酸钠溶化过程要小 火加热(小火间断加热)不断搅拌，使海藻酸钠完全溶化，又 不会焦糊。(5)海藻酸钠浓度过低，包埋的酵母菌就过少；海 藻酸钠浓度过高，不易与酵母菌混合均匀。(6)氯化钙能使海 藻酸钠形成聚沉。
反应物不易 与酶接近， 尤其是大分 子物质，反 应效率下降
高考生物专题突破训练：第30练 酶的应用及生物组织中有效成分的提取
高考生物专题突破训练第30练酶的应用及生物组织中有效成分的提取1．(2020·全国Ⅱ，37)研究人员从海底微生物中分离到一种在低温下有催化活性的α-淀粉酶A3，并对其进行了研究。
回答下列问题：(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时，既可检测淀粉的减少，检测应采用的试剂是______，也可采用斐林试剂检测________的增加。
(2)在A3的分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度，通常会在凝胶中添加SDS，SDS的作用是___________________________和____________________________________。
(3)本实验中，研究人员在确定A3的最适pH时使用了三种组分不同的缓冲系统，结果如图所示。
某同学据图判断，缓冲系统的组分对酶活性有影响，其判断依据是________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(4)在制备A3的固定化酶时，一般不宜采用包埋法，原因是____________________________(答出1点即可)。
答案(1)碘液还原糖(2)消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响使蛋白质发生变性(3)在pH相同时，不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同(4)酶分子体积小，容易从包埋材料中漏出解析(2)可通过聚丙烯酰胺凝胶电泳比较蛋白质的相对分子质量来检测A3的纯度。
蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于其所带净电荷的多少以及分子的大小等因素，可以在凝胶中加入SDS，以消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响。
SDS能使蛋白质发生完全变性，因为蛋白质变性后能与SDS形成蛋白质—SDS复合物，SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同蛋白质间的电荷差别，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。
生化工程 第七章 1固定化细胞和酶1
8.2 固定化酶和固定化细胞的应用
• 在70年代初，首先固定单一的酶，催化单一 反应； • 随后同时固定两种酶或两种以上的酶，以及 固定化酶和辅酶，催化复杂一些的反应； • 再后来发展起来的固定化细胞技术，使得不 易提取的不稳定的酶的利用有了方便条件， 还可以利用活细胞的完整代谢体系来完成复 杂的反应。如乙醇的生产。
• 原因可能是：载体间的静电作用，以及扩散 效应。如果固定化酶区域的底物浓度比外部 液相主体溶液高，Km(app)下降。相反，用 包埋法的固定化酶的Km(app)值，可较游离 酶多两个数量级。这是由于凝胶中的扩散效 应使底物浓度减少，导致内部底物浓度低于 外部区域的浓度，Km(app)上升。 • 对于固定化细胞，情况类似。 • Vmax 一般不变化。
•包埋法：将酶包在凝胶微小格子内， 或是将酶包裹在半透性聚合物膜内的 固定化方法。 •常用的凝胶为聚丙烯酰胺、海藻酸钙、 胶原、卡拉胶等。 •包埋法简单，可适用于大多数酶。
8.1 固定化方法及固定化后酶和细胞的的性质 二、 固定化酶和细胞的性质 • • • • 1、固定化后的活性 酶经固定化后，活力降低。 原因是： a. 酶和载体结合时，活性中心的氨基酸也或 多或少地参与了结合 ，使得酶的结构发生部 分变化，酶活力有一部分丧失。 • b. 由于载体的存在，有空间位阻，影响底物 和酶接触，酶的活性得不到全部表达。 • 细胞固定化后，一般酶活力不下降。细胞内酶 受细胞膜、壁的保护。
8.1 固定化方法及固定化后酶和细胞的的性质
固定化方法：
载体结合法 交联法 包埋法
• 载体结合法：将酶（细胞）固定在不溶 性载体上。靠共价结合、离子结合、和 物理吸附。 • 常用的载体：纤维素、葡聚糖、琼脂糖 等多糖衍生物颗粒或多孔玻璃等。
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
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缺点 中的酶很难回收，不能被 实践中，很多产物的 尤其是大分子物质，
再次利用，提高了生产成 本；③反应后酶会混在产 物中，可能影响产品质量
形成都是通过一系列 可能导致反应效率 的酶促反应才能得到 下降等
各种物质（大分子、 小分子）
优点
催化效率高、低
Hale Waihona Puke ①酶既能与反应物接触，又 能与产物分离;②固定在载体
耗能、低污染等 上的酶还可以被反复利用
一系列
小分子
成本低，操作 更容易
①对强酸、强碱、高温和 一种酶只能催化一种 固定后的细胞与反
有机溶剂等环境条件非常 敏感，容易失活；②溶液
化学反应，而在生产 应物不容易接近，
直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的区别
直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
酶的种类 常用载体 制作方法
一种或几种
一种
高岭土、皂土、硅 胶凝胶
化学结合法、物理吸附法
一系列酶
明胶、琼脂糖、海藻 酸钠、醋酸纤维素和 聚丙烯酰胺
包埋法
是否需要 营养物质
否
否
是
催化反应
单一或多种
单一
反应底物
各种物质（大分子、 小分子）