最新高中生物-高二生物酶的固定化 精品
高中生物 专题4 酶的研究 《课题3 酵母细胞的固定化》课件ppt
2.将酶或细胞固定化的方法
包埋法 化学结合法
吸附法
将酶（或细胞）包埋在 细微网格里
将酶（或细胞）相 互连接起来
将酶（或细胞）吸附在 载体表面上
酶和细胞固定方法的选择
（1）、方法
①酶适合采用化学结合法 和物理吸附法固定 ②细胞适合采用包埋法固定
（2）、原因
①细胞个大，酶分子很小。
②个体大的细胞难以被吸附或结合，而 个小的酶容易从包埋的材料中漏出。
类型
优点
不足
直
对环境条件非常敏感，
接 使 用
容易失活；溶液中的酶 催化效率高，低耗 很难回收，不能被再次 能、低污染等。 利用，提高了生产成本；
反应后酶会混在产物中，
酶
可能影响产品质量。
固 定 化 酶
酶既能与反应物接 触，又能与产物分 离，提高产量和质 量；同时，固定在 载体上的酶还可以 被反复利用。
（二）用固定化细胞发酵
1L质量分数为10%的 葡萄糖溶液转移到200mL的锥形 瓶中，再加入固定好的酵母细 胞，置于25℃下发酵24h。
这一阶段成功与否呢？怎 样评价？
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。 还有其他方法吗？
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的数目少，影响实 验效果。
加热时要用小火，或者间断加热，反 复几次，直到海藻酸钠溶化为止。
4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至 室温，加入已活化的酵母细胞，进 行充分搅拌，使其混合均匀，再转 移至注射器中。
一种酶只能催化一种化 学反应，而在生产实践 中，很多产物的形成都 通过一系列的酶促反应 才能得到的。
高中生物 专题4 酶的研究与应用 3 酵母细胞的固定化课件高中选修1生物课件
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2.制备固定化酵母细胞 (1)酵母细胞的活化：称取 1 g 干酵母，放入 50 mL 的小烧 杯中，加入蒸馏水 10 mL。用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均 匀，成糊状，放置 1 h 左右，使其活化。 (2)配制物质的量浓度为 0.05 mol/L 的 CaCl2 溶液：称取无 水 CaCl2 0.83 g，放入 200 mL 的烧杯中，加入 150 mL 蒸馏水， 使其充分溶解，待用。 注意：溶解物质要彻底，勿用自来水溶解，以防自来水中 的各种离子影响实验结果。
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知识点二固定化细胞技术与固定化酵母细胞的制备
1．固定化酶和固定化细胞技术 (1)概念：是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：通常采用包埋法、化学结合法和物理吸附法。 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。
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(2)优点：固定在载体上的酶既能与反应物接触，又容易与 产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。
注意：固定化酶可以被反复利用，但不等于能被永久利用。
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2．固定化酶的应用实例——高果糖浆的生产 (1)反应机理： 葡萄糖葡萄―糖―异→构酶果糖。 (2)固定化酶的反应柱：如右图所示。 ①葡萄糖异构酶固定在一种颗粒状载体上； ②酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液十二页，共四十八页。
4．酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是( A ) A．酶固定化技术是细胞固定化技术的基础 B．细胞固定化技术是酶固定化技术的基础 C．酶固定化技术与细胞固定化技术是同时发展起来的 D．细胞固定化技术先于酶固定化技术
高中生物 专题四 酶的研究与应用 4.3 酵母细胞的固定化课件高二选修1生物课件
酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定 在载体上的酶还可以被反复利用。
（4）缺点：
一种酶只能催化一种化学反应，而在实际生产中，很 多产物的形成是通过一系列的酶促反应才能得到。
（5）解决方案：
固定化细胞技术
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固定化酶的应用(yìngyòng)实例：生产高果糖浆 1、什么是高果糖浆？使用(shǐyòng)它有何好处？ 高果糖浆是果糖含量为42%左右的糖浆。作为蔗糖(zhètáng)的替
1.酵母(jiàomǔ)细胞的 活化 2.配置物质的量浓度(nóngdù)为0.05mol/L的CaCl2溶液 3.配置海藻酸钠溶液 4.海藻酸钠与酵母细胞混合 5.固定化酵母细胞
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一、课题(kètí)背景
阅读课题背景并思考： 1、直接使用酶制剂在应用中各有什么优、缺点？如何 (rúhé)解决使用酶制剂时的缺陷？ 2、固定化酶技术在应用中各有什么优、缺点？如何解决 使用固定化酶技术在应用时的缺陷？ 3、固定化细胞在应用中各有什么优、缺点？
〖思考〗 1、为什么要用蒸馏水冲洗凝胶珠？
洗去凝胶珠表面多余的CaCl2溶液。以免对实验造成影响。 〖思考〗 2、葡萄糖在这里有什么用？
既可以作为发酵底物，也作为酵母菌细胞的营养物质。
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429572439gao 第三十五页，共四十页。
四、特别(tèbié)注意：
1、海藻酸钠的浓度涉及(shèjí)到固定化细胞的质量。
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1、直接(zhíjiē)使用酶制剂 （1）优点
如何解决这 些问题？
催化效率高、低耗能、低污染，大规模地应用于食品、 化工等各个领域
高二生物酶的固定化PPT精品课件
溶液颜色变化
拓展深化 固定化酵母细胞的制备与应用 1．制备固定化酵母细胞
(1)酵母细胞的活化 活化就是让由于缺水而处于休眠状态下的微生物重新恢复正 常的生活状态。酵母菌活化需要1 h左右，酵母细胞活化后 体积变大。 (2)配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液。 (3)配制海藻酸钠溶液：将0.7 g海藻酸钠放入50 mL小烧杯中， 加入10 mL水，用酒精灯小火加热(或者间断加热)，边加热 加搅拌，反复几次，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10 mL。 如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低， 则形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响
2．固定化细胞的方法与优缺点 (1)细胞固定化的方法 ①包埋法 a．含义：将细胞包埋在多孔载体的内部而制成固定化细胞 的方法。 b．凝胶包埋法是应用最广泛的细胞固定化方法，适用于微 生物、动物和植物细胞的固定化。所使用的载体主要有琼 脂、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶、明胶等。 ②吸附法 a．动物细胞大多数具有附着特性，能够很好地附着在容器 壁、微载体和中空纤维等载体上。
[思维激活1] 日常生活中人们用来蒸馒头的发酵粉在浸泡宜 用凉水、温水还是开水？ 提示 浸泡发酵粉最好用温水——温度过低，不利于发挥 酶活性；温度过高会杀死酵母细胞。
1．固定化酶的方法 酶的固定化方法大致可以分为以下三类： (1)包埋法：是指将酶包裹在多孔的载体中，如将酶包裹 在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中，或包裹在硝酸纤维素 等半透性高分子膜中，如下图C、D。 (2)共价键结合法：是指将酶分子相互结合，或将其结合 到纤维素、琼脂糖、离子交换树脂等载体上的固定方式， 也叫交联法或化学结合法，如下图B。 (3)物理吸附法：是指将酶吸附到固体吸附剂表面的方法， 固体吸附剂多为活性炭、多孔玻璃等，如下图A。
2019-2020学年高中生物第3章第4节酶的固定化检测含解析中图版选修1
第四节酶的固定化E3因钉自主学习•基础知识、固定化酶i •含义通过物理或化学的方法，将水溶性的酶与不溶性的载体结合, 使酶固定在载体上，并在定的空间范围内进行催化反应。
2•方法(1) 共价键结合法：通过化学反应将酶以共价键结合到尼龙等载体上。
(2) 包埋法：将酶包埋到多孔性凝胶中的固定化方法。
(3) 物理吸附法。
3. 优点(1) 固定化酶的活性稳定，可反复使用;(2) 固定化酶能与反应液分开，制品较易纯化_(3) 工业化生产可实现大批量、连续化、自动 _(4) 极大地降低了生产成本。
4. 缺点需要制备纯净的酶，稍有不慎，酶就会失活。
二、固定化细胞1. 含义用适当的载体将合成酶的细胞固定起来。
2. 优点比固定化酶更简捷，使用寿命更长。
三、木瓜蛋白酶的固定化操作技术取尼龙布浸入等体积的CaCb溶液和甲醇溶液中10 s左右一-盐酸溶液中室温下水解45 min —蒸馏水冲洗至中性一宀室温下放入戊二醛溶液中浸泡20 min —磷酸缓冲液(pH 为7.8)反复洗涤——木瓜蛋白酶溶液中固定 3.5 h，温度为4上一-用NaCI溶液洗去多余的蛋白酶。
疑难问题卡片预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题4ZMONGNANTUPO突破^------直接使用酶固定化酶固定化细胞缺点①对环境条件非常敏感，易失活②难回收，成本高，影响产品质量不利于催化一系列的酶促反应反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降优点催化效率咼、耗能低、污染低①既能与反应物接触，又能与产物分离②可以反复利用成本低，操作容易、寿命长②固定化细胞由于保证了细胞的完整性，因而酶的环境改变较小，酶活性受外界影响也较小。
二、固定化酶的制备及利用1. 酶的固定化：(1)18.6%的CaCb溶液和甲醇溶液处理(10 s)，冲洗、吸干。
(2) 3.65 mol/L 的盐酸水解(45 min)，蒸馏水冲洗至中性。
(3) 在5%勺戊二醛溶液中浸泡(20 min)。
高中生物 3.2 固定化酶的制备和应用课件 苏教版选修1
探究点一 探究点二 探究点三
2.结果分析与评价 (1)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,则说明海藻酸钠的浓度偏高,制作失败,需要再作尝试。 (2)检验凝胶珠的质量是否合格,可以使用下列方法。一是用镊子夹起一 个凝胶珠放在实验桌上用手挤压,如果凝胶珠不容易破裂,没有液体流出,就表 明凝胶珠的制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠,如果凝胶珠很容易 弹起,也能表明制备的凝胶珠是成功的。
提示:固定化酵母细胞包埋在海藻酸钠内,不容易与葡萄接触。可用葡 萄糖溶液代替鲜葡萄,将固定化酵母细胞加到葡萄糖溶液中发酵,葡萄糖容 易透过海藻酸钠进入到凝胶珠内部。
探究点一 探究点二 探究点三
●名师精讲●
1.实验流程的几点提醒 (1)选用的干酵母要具有较强的活性,而且物种单一。 (2)酵母菌细胞活化时体积会变大,因此活化前应选择体积足够大的容器, 防止酵母菌细胞的活化液溢出。 (3)海藻酸钠溶液的配制是固定化细胞的关键,因为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菌细胞的数 量少,也会影响实验结果。 (4)溶化海藻酸钠时要用小火或间断加热,避免海藻酸钠发生焦糊。 (5)将溶化后的聚乙烯醇—海藻酸钠溶液先冷却至 45 ℃,再与预热至 35 ℃ 的酵母菌培养液混合,避免高温杀死酵母菌细胞。要混合均匀,不要进入气泡。 (6)固定化酵母菌细胞时,应将酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸钠胶液用注射 器以恒定速度缓慢滴入饱和硼酸—氯化钙溶液中,而不是注射,以免影响凝胶 珠的形成。 (7)细胞的固定要在严格的无菌条件下进行,如定容时要用蒸馏水,冲洗凝 胶珠要用无菌水。
固定化细胞 一系列酶 明胶、琼脂糖、海藻酸 钠、醋酸纤维素、聚丙烯 酰胺 包埋法
酶的固定化..
纤维素
CMC －CH2COOH
+盐酸甲醇
CMC－甲酯 ＋肼 制备酰肼 CMC－酰肼 亚硫酸钠 ＋ 盐酸 CMC－叠氮化物 ＋NH2 酶
重氮化剂、烷化
剂等反应形成共 价键制备固定化
酶。
叠氮化物
固定化酶 －CH2CO-NH 酶
羧甲基纤维素叠氮法制备固定化葡萄糖淀粉酶程序
共价键结合法
4.包埋法
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。 载体：琼脂、海藻酸钠、明胶聚丙烯酰胺等 包埋法可分为凝胶包埋法和微胶囊法。 凝胶包埋法：将酶或含酶菌体包埋在各种凝胶内部的微
孔中，制成一定形状的固定化酶或固定化含酶菌体。大多 数为球状或片状，也可按需要制成其他形状。常用的凝胶 有琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶、明胶等天然凝胶 以及聚丙烯酰胺凝胶、光交联树脂等合成凝胶。
2)、制备固定化酶遵循基本原则：
（1）必须注意维持酶的催化活性及专一性。 （ 2 ）固定化应该有利于生产自动化、连续化。 （3）固定化酶应有最小的空间位阻，尽可能不妨 碍酶与底物的接近，以提高产品的产量。 （4）酶与载体必须结合牢固，从而使固定化酶能 回收贮藏，利于重复使用。 （5）固定化酶应有最大的稳定性，所选载体不与 废物、产物或反应液发生化学反应。 （6）固定化酶成本要低，以利于工业使用。
微胶囊法：将酶包埋在由各种高分子聚合物制成的小球
内，制成固定化酶。常用于制备固定化酶的半透膜有聚酰 胺膜、火棉胶膜等。
包埋法
凝胶包埋法（以丙烯酰胺为材料是最常用的方法）
丙烯酰 胺
氢气
固定化 酶
光照 切 割 聚合反应 凝胶酶块
酶液
N， N－ 双丙烯 酰胺
酶的固定化方法
酶的固定化方法1. 基本介绍酶的固定化技术是将活性酶分子吸附到不溶性载体上的技术，这些载体包括有机支架，金属合金，无机型号，复合支架，生物大分子和石墨。
与溶液型酶相比，固定化酶具有良好的耐热性，耐久性和稳定性。
可以在恒定的温度和pH值下多次重复使用，这使得固定化酶可以广泛应用于生物工程，食品技术和保健产品的制备中。
2. 固定化酶的优势（1）保持酶活性。
固定化酶能够有效地防止反应补充的游离酶的出现，充分保持其最初的功能和活性，极大地提高了反应中酶的活性和稳定性；（2）提高回收率。
固定化酶具有彼此独立的结构，可以在反应中迅速回收，特别是对于产物特性复杂的反应；（3）可扩展性强。
固定化酶可以根据应用环境的不同和操作条件的可控性，调整载体的参数；（4）可以重复使用。
固定化酶可以多次使用，可以充分利用其过程效率，减少反应次数，降低成本，提高产物纯度；（5）灵活性好，操作更加简单。
当需要调节反应中的酶功效时，可以通过简单的调节载体参数来控制。
3. 固定化酶的技术原理固定化酶主要是通过生物相容性，物理锁定，化学结合和选择性结合四种技术原理。
（1）生物相容性原理。
根据酶的物理化学性质，通过将酶与具有吸附效果的固定化载体搅拌至溶解，使酶外部改变，从而结合到固定体上，形成固定化酶。
（2）物理锁定原理。
通过将因子与特定形状的载体结合，物理力把酶和载体牢牢地结合在一起，形成固定化酶。
（3）化学结合原理。
通过改变因子的外部，形成含有非共价或共价结合的表面带正或负电荷，从而使酶能够结合至具有与之相匹配的电荷的固定体上，形成固定化酶。
（4）选择性结合原理。
通过给载体表面施加疏水或疏水性物质，形成选择性的活性基团，使载体具有低特异性，从而将酶与相应特异性表面结合，形成固定化酶。
4、固定化酶的方法固定化酶有多种固定化方法，如电冻定，脂质包覆，杂化，冻胶，结合支架和表面修饰等。
（1）电冻定：电冻定是一种通过电泳技术将酶通过载体电泳固定在离心管内壁上的一种方法。
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第四节 酶的固定化
【课标要求】
1．掌握固定化酶和固定化细胞的作用和原理
2．尝试制备固定化酶，并检验酶的活性
【知识梳理】
（向下移动位置）
实践案例：木瓜蛋白酶的固定化
1．木瓜蛋白酶的作用：可以使蛋白质水解成 ，供酵母菌 所需，从而 发酵时间，提高啤酒 ，使酒质 醇和。
2．材料器具：见课本49页
3．活动程序：
（1）酶的固定化 方法：
↓ 载体：
经一系列操作后，即可得到 。
（2）检验酶的活性 最适宜温度
↓ 双缩脲试剂A 液和B 液 1号烧杯颜色：
2号烧杯颜色：
原因
（3）酶的再利用 3号烧杯颜色
↓ 说明了 。
（向下移动）
（4）结果记录
小结： 和 技术的应用，大大提高了酶在生产上的利用率。
定义：通过 或 的方法，将水溶性的 与不溶性的 结合，使酶固定在 上，并在一定的空间范围内进行 ， 这样制成的酶称为 。
① ：将酶通过 以 结合到 等 上。
方法 ② :将酶均匀 在 等多孔性的 中的固定化方法。
③ ：将酶吸附在载体表面上而被固定。
优点：固定化酶活性 ，可以 使用 次。
工业生产可以实现 、 、 极大降低生产成本。
1．固定化酶 2．固定化细胞 定义：利用适当的 将合成酶的 固定起来。
方法：多采用包埋固定法。
（原因：细胞个大，而酶分子较小；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。
优点：操作更容易更 ，使用 更长。
固定化细胞不需要酶的提取，减少了酶活力的损失和操作。
探究活动：大肠杆菌细胞的固定化
1．用培养基培养大肠杆菌，取1ml 加入烧杯中，再加入8ml 和体积分数为9%的1．6ml，搅拌均匀，待凝固后，切成小块，用和洗涤，即得到固定化大肠杆菌细胞。
2．胰凝乳蛋白酶的固定化
从提取，并以为载体，将胰凝乳蛋白酶固定化。
【复习指要】
1．学法指导：本节课应初步学会固定化酶的方法，引导学生理解固定化细胞和固定化酶这两种技术的区别与联系，辩证地认识这两种技术的优势与不足。
本节课的固定化酶的方法和制备固定木瓜蛋白酶的操作过程应引起重视，在高考选择题和实验题中都有可能体现。
2．疑难解析：
辩证地认识固定化细胞和固定化酶两种技术的优势与不足。
如：固定化细胞操作容易，对酶活性的影响更小，可以催化一系列的反应，容易回收等，但由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制。
【典题解析】
1．关于固定化酶技术说法正确的是（）
A．固定化酶技术就是固定反应物，将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术
B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应
C．固定化酶中的酶无法重复利用
D．固定化酶是将酶固定在一定空间的技术
[解析]固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术，其优点是酶被固定在一定装置内可重复利用，不足是无法同时解决一系列酶促反应。
[答案]D
2．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。
如将从大肠杆菌得到的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，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的（）
A．温度B．PH C．水分D．营养
[解析] 固定化酶技术是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术,利用了酶的高效性和专一性．酶与微生物比较来说,它的活性发挥不需要营养．
[答案]D
【聚焦高考】
第四节酶的固定化
【知识梳理】
1．物理化学酶载体载体催化反应固定化酶共价键结合法化学反应共价键尼龙载体包埋法包埋琼脂糖凝胶凝胶物理吸附法稳定反复多大批量连续化自动化
2．载体细胞简捷寿命
【实践案例】
1．氨基酸增殖缩短产量澄清
3．（1）共价键结合法尼龙布尼龙固定化酶
（2）45℃紫色络合物蓝色蛋白质被分解为氨基酸，所以加双缩脲试剂不起作用（3）深蓝色酶的重复再利用
（4）固定化酶固定化细胞。