苏教版教学教案32 制备和应用酶的固定化技术
高二生物：3.2《制备和应用固定化酶》教案苏教版
制备和应用固定化酶[教学目标]1、知道从酶到固定化酶技术，再到固定化细胞技术的发展过程以及生产中遇到的问题及固定化技术带来的巨大效益；2、知道常用的固定化技术及适用X围，明确固定化技术的的应用原理，理解固定化细胞的具体步骤、会解释各种现象。
[教学重点、难点]固定化酶与固定化细胞的制备方法及优缺点[教学方法]教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
[教学手段]多媒体[课时安排]1课时[教学过程]温故知新，引出课题：〔1〕说一说：酶的概念、特性、影响酶活性的因素、应用〔2〕加酶洗衣粉中常用的酶制剂有哪些？这些酶能直接加入洗衣粉么？〔3〕在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，请你归纳使用酶制剂的优点？〔4〕酶制剂的使用有哪些缺陷？师生归纳，小结：酶制剂应用的缺陷：〔1〕通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；〔2〕溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，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。
提出问题：如果你是工程技术人员，你如何解决这些问题？合作探究，解决问题：资料探究1：在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：酶通常对强酸、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，提高了生产成本；反应后的酶会混在产物中，可能影响影响产品质量。
由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有限、成本高、不利于大规模使用。
因此，酶在大规模生产中，使酶能反复使用，是很有经济价值的课题。
固定化酶的使用，推动了酶在生产上的应用。
固定化酶，就是将酶分子结合在特定的支持物上且不影响酶的功能。
用于固定酶的底物有琼脂糖、丙烯酰胺、藻酸钠等。
固定化酶技术的应用，一是可循环反复使用酶制剂。
据报道，在某些情况下可使用上千次，极大地降低生产成本。
二是在生产中，可通过离心法或过滤法把酶与反应液相互分开，在大规模的生产中所需工艺设备比较简单易行。
三是稳定性能好等。
2024-2025学年高中生物第三章酶的应用技术实践第二节制备和应用固定化酶教案苏教版选修1
3. 情感态度的转变：
- 学生对生物科学产生了更浓厚的兴趣，愿意主动探索生物技术领域的新知识。
- 学生认识到生物技术在现实生活中的应用价值，增强了学习生物科学的信心和动力。
- 学生在团队合作中，学会了尊重他人、分享经验，提高了人际交往能力。
反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。
- 学生活动：
完成作业：认真完成案例分析作业，巩固课堂所学。
拓展学习：利用拓展资源，深化对固定化酶应用的理解。
反思总结：对自己的学习过程进行反思，提出改进建议。
- 教学方法/手段/资源：
自主学习法：鼓励学生自主完成作业和拓展学习。
反思总结法：指导学生进行自我反思和总结。
- 对于实验操作中的材料选择、条件控制等细节，学生可能缺乏实际经验，需要教师在教学中予以引导和补充。
2. 能力层面：
- 学生具备基本的实验操作能力，但在固定化酶的制备过程中，可能面临技术难点，如操作精准度、实验条件的控制等。
- 学生具备一定的观察、分析和解决问题的能力，但在面对实际问题时，可能缺乏独立思考和灵活运用的能力。
- 学生能够准确描述固定化酶的概念、特点及分类。
- 学生能够阐述固定化酶的制备方法，如吸附法、交联法、包埋法等，并了解各种方法的优缺点。
- 学生掌握了固定化酶活性测定的原理及操作方法，能够独立完成实验。
2. 技能的提升：
- 学生在实验操作中，能够熟练使用相关仪器设备，掌握实验操作技巧。
- 学生能够运用所学知识，设计并实施固定化酶实验方案，分析实验结果。
针对上述学情分析，教师在教学过程中应采取以下策略：
1. 强化基础知识，通过案例分析、实际操作等方式，帮助学生深入理解固定化酶的原理和操作方法。
苏教版教学教案制备和应用酶的固定化技术
磷酸二酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，．酵母细胞固定化的实验中，实验操作与目的不相符的是．干酵母加入蒸馏水搅拌均匀后，放置一段时间，使酵母细胞活化．将活化的酵母细胞加入海藻酸钠溶液，轻轻搅拌，以免产生气泡酒精发酵的示意图，下列叙述正确的是(多选)．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溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了发明了固定化酶与固定化细胞技术。
，使用了下图中。
）某研究小组在制备固定化酵母细胞时，进行了如下操作：答案：(1)酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用多酶系统(或一系列酶、多种酶) (2)海藻酸钠③包埋法(3)CaCl2 海藻酸钠浓度过高(或针筒离液面过近，高度不够)〖思考4〗加热溶化海藻酸钠时微火加热并不断搅拌的目的是什么？防止海藻酸钠焦糊〖思考5〗为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？防止高温杀死酵母细胞〖思考6〗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7〗锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？酵母菌进行无氧呼吸产生的〖思考8〗在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作码？需要看一看：普通酶应用时有哪些缺点？答案：①容易失活，通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂非常敏感。
②很难回收，不能被再次利用，提高生产成本。
③会影响产物的纯度，降低产品质量。
解析：用注射器滴加溶液时需要距离CaCl2溶液一定的距离，距离太远凝胶珠会出现“尾巴”，距离太近凝胶珠不会形成球形或椭球形。
答案：D解析：本题考查固定化细胞与固定化酶的优点和利用条件。
固定化细胞固定的是一系列酶，因此，在多步连续催化反应方面比固定化酶更有优势；酶属于非生物，因此利用时不必提供氧气、营养物质等；固定化酵母发酵液中葡萄糖等糖类，不仅是发酵作用的反应底物，也是酵母菌生长所需的碳源。
高中生物第三章酶的应用技术实践第二节固定化酶的制备和应用学案苏教版选修1
⾼中⽣物第三章酶的应⽤技术实践第⼆节固定化酶的制备和应⽤学案苏教版选修1第⼆节固定化酶的制备和应⽤学习导航明⽬标、知重点难点固定化酶和固定化细胞的应⽤。
(重点)固定化酶与固定化细胞的制备⽅法。
(难点)[学⽣⽤书P43]⼀、阅读教材P63分析固定化酶1．概念：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．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，且保持了酶的催化性能，可实现酶促反应的连续化和⾃动化。
3．制备固定化酶的常⽤⽅法⽬前，制备固定化酶的⽅法主要有物理吸附法、化学结合法、包埋法等。
⼆、阅读教材P64～65分析固定化细胞技术的应⽤1．应⽤：固定化细胞可以取代游离的细胞进⾏发酵，⽣产各种物质。
2．优点(1)固定化细胞技术⽆须进⾏酶的分离和纯化，减少了酶的活⼒损失，同时⼤⼤降低了⽣产成本。
(2)固定化细胞不仅可以作为单⼀的酶发挥作⽤，⽽且可以利⽤细胞中所含的复合酶系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。
(4)细胞⽣长停滞时间短，反应快等。
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，营养物质和产物的扩散受到⼀定限制。
(3)在好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键的限制因素。
4．酵母菌细胞的固定化技术的主要流程准备各种实验药品和器材↓制备麦芽汁↓活化酵母菌细胞↓配制物质的量浓度为0.05 mol/L的氯化钙溶液↓制备固定化细胞↓浸泡凝胶珠，⽤蒸馏⽔洗涤↓发酵麦芽汁判⼀判(1)酶在催化时会发⽣变化，不可反复利⽤。
(×)(2)某种固定化酶的优势在于能催化⼀系列⽣化反应。
(×)(3)固定化细胞所固定的酶都在细胞外起作⽤。
(×)(4)制备固定化细胞的⽅法主要有包埋法、化学结合法和物理吸附法。
(×)连⼀连固定化酶技术[学⽣⽤书P44]由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有限、成本⾼、不利于⼤规模使⽤。
《固定化酶的制备和应用》 教学设计
《固定化酶的制备和应用》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够理解固定化酶的概念和基本原理。
（2）学生能够掌握常见的固定化酶的制备方法，如吸附法、共价结合法、交联法和包埋法等。
（3）学生能够了解固定化酶在工业、医疗、环保等领域的应用实例，并分析其优点和局限性。
2、过程与方法目标（1）通过实验操作和观察，培养学生的动手能力和实验观察能力。
（2）通过小组讨论和案例分析，培养学生的合作交流能力和解决实际问题的能力。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对生物科学的兴趣，培养学生的创新意识和探索精神。
（2）使学生认识到科学技术在生产生活中的重要作用，增强学生的社会责任感。
二、教学重难点1、教学重点（1）固定化酶的制备方法及其原理。
（2）固定化酶的应用实例和优势。
2、教学难点（1）不同固定化方法的特点和适用范围。
（2）如何根据实际需求选择合适的固定化酶制备方法。
三、教学方法1、讲授法讲解固定化酶的基本概念、原理、制备方法和应用，使学生对相关知识有初步的了解。
2、实验法组织学生进行简单的固定化酶实验，让学生亲身体验固定化酶的制备过程，加深对知识的理解。
3、讨论法引导学生对固定化酶的应用案例进行讨论，分析其优缺点，培养学生的思维能力和合作精神。
4、案例分析法通过实际案例的分析，让学生了解固定化酶在不同领域的应用，增强学生对知识的应用能力。
四、教学过程1、导入新课（5 分钟）通过展示一些酶在工业生产中的应用实例，如洗涤剂中的蛋白酶、果汁生产中的果胶酶等，引出酶在生产中的重要作用。
然后提出问题：“酶在使用过程中存在哪些问题？如何解决这些问题？”从而引入固定化酶的概念。
2、知识讲解（20 分钟）（1）固定化酶的概念和原理讲解固定化酶的定义，即通过物理或化学方法将酶固定在一定的空间内，使其在保持催化活性的同时，能够重复使用和易于与反应体系分离。
解释固定化酶的原理，如通过固定化可以增加酶的稳定性、提高酶的利用率等。
高中苏教版选修1《固定化酶的制备和应用》学案(有答案)
《固定化酶的制备和应用》学案张建尚江苏省赣榆高级中学【情景导学】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、心血管病，对人类健康更有益。
右图是高果糖浆生产车间示意图，高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，但葡萄糖异构酶价格较高，且葡萄糖异构酶溶解于葡萄糖溶液后很难回收，不能再次利用，提高了生产成本。
那么，如何减少葡萄糖异构酶的使用量，降低生产成本呢？【重点和难点】固定化酶与固定化细胞的制备方法及优缺点。
【课前预习】1.固定化酶是指用①的方法将酶与②结合在一起形成的酶复合物。
其在催化反应中，以③作用于与底物，反应完成后，容易与④分离，可被⑤使用。
答案1.①物理学或化学②固相载体③固相状态④水溶性反应物和产物⑤反复2.物理吸附法是将酶固定在①等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体上的固定方式，其显著特点是②，在生产实践中应用广泛；化学结合法是利用③进行酶与载体之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成④，从而得到三维的交进行联网架结构；包埋法是将酶包埋在⑤中。
由于酶分子小，而细胞个体大，因此固定化酶常用⑥法，固定化细胞常采用⑦。
2.①纤维素、琼脂糖②工艺简便且条件温和③多功能试剂④共价键⑤能固化的载体⑥物理吸附法和化学结合法⑦包埋法3.固定化细胞技术无须进行酶的①，减少了酶的活力损失，同时大大降低了生产成本；利用细胞中所含的复合酶系可以完成②的催化反应；对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的③更高；细胞生长停滞④，反应快。
虽然具有许多优点，但也有缺点。
如，固定化细胞只能用于生产⑤和其他能够⑥的产物；由于载体的影响，⑦的扩散受到一定限制；尤其在好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键的限制因素。
3.①分离和纯化②一系列③稳定性④时间短⑤细胞外酶⑥分泌到细胞外⑦营养物质和产物4.制备麦芽汁时，称取一定质量的干酵母，加入质量①倍的蒸馏水，在②℃下放置3~4h。
苏教版选修一 固定化酶的制备和应用 学案
述果胶酶的作用
泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题。
探究果胶酶的用
解果胶的一类酶的总称
RNA
．果胶酶是催化剂可改变反应速度
D.
．能正确说明酶特性的是………………( )
性
A B C D
．下图中，横轴表示酶的反应条件，纵轴表示酶的反应速率，能正确反映温度、
速率关系的是
．甲、乙、丙、丁 B．甲、甲、丙、丁 C．甲、丁、乙、丙 D．甲、甲、乙、丁
．在“探究果胶酶的用量”实验中，下列说法中，不正确的是（）
A．反应液的pH必须相同
B．底物浓度一定时，酶用量越大，滤出的果汁越多
速度关系的是
二、非选择题
．如图4—5所示，表示温度对酶的催化效率的影响。
请据图回答下列问题：
10 20 30 40 50温度(°
) (1)。
3.2制备和应用固定化酶 课件(苏教版选修1)
生产成本；(3)反应后酶会混在产物中，可能影响
产品质量。
二、固定化细胞技术的应用 1.固定化细胞技术
通过各种方法将______ 细胞 与一定的载体结合，
使其仍保持原有的__________ 生物活性 ，这一过程
称为细胞固定化。
2.细胞固定化的方法 (1)吸附法：是制备固定化动物细胞的主要方
法，此法也可制备固定化植物细胞，它既可
C．细胞个大，难被吸附或结合
D．细胞宜采用包埋法固定
解析：选A。一般来说，酶更适合采用化学结 合法和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法 固定。这是由于细胞相对较大，而酶分子相对 很小，个大的细胞难以被吸附或结合，个小的 酶容易从包埋材料中漏出。
固定化细胞技术及其应用、 优缺点
1.方法
(1)吸附法
2.制备固定化酶 目前，制备固定化酶的方法主要有________ 吸附法 、 交联法 、包埋法等。 ________ (1)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)交联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； _________
A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面
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 【思路点拨】 本题主要考查固定化酶和固定 化细胞的异同。解答本题关键掌握： ①固定化酶每次只是固定一种酶，而固定化细
胞发挥作用的是整个细胞中所有的酶分子。
②固定化酶作为一种有机物需要适宜的温度、 pH，但不需要氧气和营养条件。
第二节 制备和应用固定化酶
学习导航 1.固定化酶和固定化细胞的应用。(重点)
2．固定化酶与固定化细胞的制备方法。(难点)
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磷酸二酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，
．酵母细胞固定化的实验中，实验操作与目的不相符的是
．干酵母加入蒸馏水搅拌均匀后，放置一段时间，使酵母细胞活化
．将活化的酵母细胞加入海藻酸钠溶液，轻轻搅拌，以免产生气泡
酒精发酵的示意图，下列叙述正确的是(多选)
．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
溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触
中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图
50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了
发明了固定化酶与固定化细胞技术。
，使用了下图中。
）某研究小组在制备固定化酵母细胞时，进行了如下操作：
答案：(1)酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用多酶系统(或一系列酶、多种酶) (2)海藻酸钠③包埋法(3)CaCl2 海藻酸钠浓度过高(或针筒离液面过近，高度不够)
〖思考4〗加热溶化海藻酸钠时微火加热并不断搅拌的目的是什么？防止海藻酸钠焦糊
〖思考5〗为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？防止高温杀死酵母细胞
〖思考6〗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7〗锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？酵母菌进行无氧呼吸产生的
〖思考8〗在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作码？需要
看一看：普通酶应用时有哪些缺点？
答案：①容易失活，通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂非常敏感。
②很难回收，不能被再次利用，提高生产成本。
③会影响产物的纯度，降低产品质量。
解析：用注射器滴加溶液时需要距离CaCl2溶液一定的距离，距离太远凝胶珠会出现“尾巴”，距离太近凝胶珠不会形成球形或椭球形。
答案：D
解析：本题考查固定化细胞与固定化酶的优点和利用条件。
固定化细胞固定的是一系列酶，因此，在多步连续催化反应方面比固定化酶更有优势；酶属于非生物，因此利用时不必提供氧气、营养物质等；固定化酵母发酵液中葡萄糖等糖类，不仅是发酵作用的反应底物，也是酵母菌生长所需的碳源。
答案：A
解析：溶化的海藻酸钠应冷却至室温后与活化的酵母菌混合，A项错误。
海藻酸钠与酵母菌混合液应滴入CaCl2溶液中，以制备凝胶珠；凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次后，再转移到发酵装置中；搅拌可使酵母菌与培养液充分接触，有利于发酵的顺利进行，故B、C、D三个选项正确。
下列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．制成的加酶洗衣服可以被反复利用
C．能自由出入依附的载体
D．能催化一系列的酶促反应
12．下列有关固定化酶和固定化细胞的说法正确的是() A．某种固定化酶的优势在于能催化系列生化反应
B．固定化细胞技术一次只能固定一种酶
C．固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都可在细胞外起作用
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
解析：酶具有专一性，一种酶固定后也不可能催化系列生化反应；固定化细胞技术固定
的是一系列酶；固定化酶和固定化细胞都能反复使用，若条件适宜，一般不会出现酶的
活性下降问题。
答案：C 13．(精选考题·苏北四市模拟)目前，酶已经大规模地应用于各个领域，下列属于酶应用中面临的实际问题的是()
A．酶对有机溶剂不敏感，但对高温、强酸、强碱非常敏感
B．加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境
C．固定化酶可以反复利用，但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性
D．酶的催化功能很强，但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用
解析：酶对有机溶剂、强酸、强碱、高温等条件都很敏感，容易失活；加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂，如碱性蛋白酶制剂和碱性脂肪酶制剂等，这些酶制剂不仅可以有效地清除衣物上的污渍，并且这些酶制剂及其分解产物能够被微生物分解，不会污染环境；
酶在固定的时候会由于损伤而影响酶的活性；酶是催化剂，本身并不会在化学反应前后发生改变，也不会消耗能量，需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用的是固定化细胞。
答案：C
(2010·苏、锡、常、镇调研一)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
________________。
(2)乙图曲线表明浓度为________的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低原因是_________________________________________________。
(3)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用________次，酶活力明显下降。
(4)固定小麦酯酶不采用海藻酸钠直接包埋，同时用戊二醛作交联剂，这是因为
______________________________________________________________________。
答案：(1)固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广(2)3%海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足(3)3(4)酶分子过小，很容易从包埋材料中漏出。