俗话说，居安思危，思则有备，有备无患。高中教师要准备好教案，这是老师职责的一部分。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣，帮助高中教师提高自己的教学质量。您知道高中教案应该要怎么下笔吗？小编为此仔细地整理了以下内容《酵母细胞的固定化》，欢迎您阅读和收藏，并分享给身边的朋友！

课题：酵母细胞的固定化

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范围，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。
固定化酶与固定化细胞的制备方法及优缺点
教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
多媒体
1课时

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。
固定化酶(ImmobilizedEnzyme）是20世纪60年代发展起来的—项新技术。以往使用的酶绝大多数是水溶性的酶。这些水溶性酶催化结束后，极难回收，因而阻碍了酶工业的进一步发展。60年代后，在酶学研究领域内涌现出固定化酶。它是通过物理的或化学的手段，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚在一定的空间内，限制酶分子的自由流动，但能使酶充分发挥催化作用；过去曾称其为水不溶酶或固相酶。1953年德国科学家采用聚氨基苯乙烯树脂为载体，与胃蛋白酶、核糖核酸酶等结合，制成固定化酶。1971年第一届国际酶工程会上正式建议采用固定化酶的名称。
阅读资料1，探究：（1）解决上述问题的思路。（2）什么是固定化酶？（3）如果固定化酶制备成功，你觉得在生产上会带来哪些好处？
师生互动，解决问题。
过渡：固定化酶能否制备成功呢？我们来看看一个实例。
资料探究2：
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、龋齿和心血管病，对人类的健康更有益。高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，它能将葡萄糖转化为果糖。这种酶的稳定性好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。
使用固定化酶技术，将这种酶固定于一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布有许多小孔的筛板。酶颗粒无法筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。目前，利用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆的规模已经超过了每年1000万吨。
阅读资料2，思考：
（1）高果糖浆的生产原理（写出反应方程式）（2）葡萄糖异构酶的固定及生产流程（识图）（3）反应柱的优点（4）固定化酶技术的优点
师生互动，解决问题。
过渡：那么如何来制备固定化酶呢？
自主学习：阅读教材P52，思考：
（1）三种方法固定化酶的原理
（2）三种制备方法的优缺点
（3）判断下列3幅图分别代表哪类制备方法？

师生互动，着重探讨三种制备方法的优缺点。
拓展视野：固定化酶的应用
提出新的问题：在生产实际中使用固定化酶技术有无不足?可能在哪些方面存在不足？如有不足，可怎么办?
对比学习：固定化细胞技术
阅读教材P53，解决以下问题：
（1）参照固定化酶，给细胞固定化下个定义
（2）细胞固定化的常用方法
（3）固定化细胞技术有哪些优势？
（4）如果想把微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种技术？如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？
（5）一般来说，酶更适合用吸附法和交联法固定，而细胞多采用包埋法固定，想想看为什么？
师生互动，解决问题。
课堂归纳，提炼升华：
直接使用酶、固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点？
拓展视野：在英国曼彻斯特大学固定海藻球
课堂反馈，巩固提高：（详见PPT）

附：课堂导学案
课题：制备与应用固定化酶
核心问题：
1、为什么要制备固定化酶和固定化细胞（技术诞生背景）
2、什么是固定化酶和固定化细胞？
3、如何制备固定化酶和固定化细胞？
4、固定化酶和固定化细胞有哪些应用？

导学提纲：
酶优点：

问题：
1、
2、
3、
设想：
固定化酶
定义：
实例：高果糖浆的生产

优点：

制备方法：

应用：
1、高果糖浆的生产
2、新型青霉素的生产
3、测尿糖试纸
4、废水处理
问题：

设想：
固定化细胞
定义：
优点：

制备：
1、吸附法
2、包埋法
实践：酵母细胞的固定化
结果分析与评价：

应用：

课后反思：
一、应突出学生在课堂上的主体地位
本节知识理论性较强，学生比较陌生，但学生关于酶的一些基础知识在必修教材种已比较熟悉。在教学过程中，教师应很清楚地知道学生已形成的知识根底；要努力通过问题唤醒学生已有的知识，并产生新的问题；不要总不放心地重复学过的内容，那样不仅会挤占了学生阅读、分析、思考、讨论、联系的时间，还会分散学生的注意力，这样必然影响到教学效果。
二、要充分发挥教师的主导作用
在课堂教学过程中，学生究竟需要什么样的帮助，哪些问题看书能解决，哪些问题需要教师作分析引导，哪些问题要在比较归纳中得出，对这些问题教师是应该很清楚的。所谓备课要备学生就在于此。实践表明，教师的主导作用发挥的越充分，学生的主动性、创造性发挥的越好。本课题中我围绕着从酶到固定化酶再到固定化细胞这根主线，逐步引导学生从已有知识开始到学习新的知识，教学效果比较明显。
三、引导探究应结合学生实际
在生物学教育中，要改变“重科学结论，轻探究过程”的模式，要以学生的探究活动为主线，倡导探究学习，使学生认识到产生科学知识必须依赖探究，让他们像科学家从事科学探究那样来学习科学，领悟科学探究的真谛。这也是新课程大力提倡的。要实现这一点，要求教师要再现知识的发生过程，变结论式教学为过程式教学。英国学者贝尔纳在1939年就指出：“如果学生不能够以某种方式亲自参加科学发现的过程，就绝对无法使他充分了解现有科学知识的全貌。”学生与科学家的探究思维本质上是一致的。学生在生物学学习中的探究与生物学家研究生物的科学探究有相似的特征，只不过“科学家是为了求知而探究，而学生探究是为了求知。”科学探究要有一定的方法、策略去进行，具有一定的实践经验。学生毕竟不是成人，更不是科学家，他们的探究方式是简单的，还需要教师去教、去引导，如在本节课中，对资料一和资料二中的问题探究，教师应把握深度，能循序渐进的引导，最后把问题的答案弄明白。
四、讲清概念仍是课堂教学中最基本方式
在生物教学过程中，灵活和综合运用各种学习方式和策略都是必要的，探究不是生物课堂教学唯一的学习方式。必须看到的是，不是所有的生物课的学习主题都要用探究学习的方式来进行，对一些学习内容来说，教师用生动的语言、形象的比喻、活生生的事例讲清楚概念、机理和结论现象等内容，这是一名生物教师必须具备的能力。

相关知识

选修一生物4.3酵母细胞的固定化学案（人教版）

作为优秀的教学工作者，在教学时能够胸有成竹，教师要准备好教案，这是老师职责的一部分。教案可以让学生更好地进入课堂环境中来，使教师有一个简单易懂的教学思路。那么如何写好我们的教案呢？下面是小编精心为您整理的“选修一生物4.3酵母细胞的固定化学案（人教版）”，相信您能找到对自己有用的内容。

课题3　酵母细胞的固定化
1．说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。
2．尝试制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。
一、固定化酶的应用实例
1．高果糖浆的生产需要使用______________，它能将葡萄糖转化成果糖。这种酶的________好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。
2．葡萄糖异构酶固定：将酶固定在一种颗粒状的______上，再将这些酶颗粒装到一个________内，柱子底端装上分布着许多小孔的______。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。
3．高果糖浆的生产操作：生产过程中，将____________从反应柱的上端注入，使其流过反应柱，与______________接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。
二、固定化技术的方法
1．固定化酶和固定化细胞技术是利用______或______方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，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__________和__________法固定化，而细胞多采用______法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的细胞难以被______或______，而个小的酶容易从__________中漏出。
2．包埋法固定化细胞即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的____________中。常用的载体有______、________、海藻酸钠、____________和____________等。
三、实验操作
1．酵母细胞的活化
在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于______状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
2．配制物质的量浓度为0.05molL－1的CaCl2溶液
3．配制海藻酸钠溶液
配制海藻酸钠溶液时要用酒精灯加热，边加热边______，加热时要用______，或者__________，直至完全溶化。
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，再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。
5．固定化酵母细胞
以______的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的________溶液中，形成凝胶珠状，将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡____min左右。
6．将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2～3次，放入用于发酵的葡萄糖溶液中，再置于25℃下发酵24h后，会发现有气泡产生，同时有酒味散发。
工业生产中，细胞的固定化是在__________的条件下进行的。

答案：一、1.葡萄糖异构酶　稳定性
2．载体　反应柱　筛板
3．葡萄糖溶液　葡萄糖异构酶
二、1.物理　化学　化学结合　物理吸附　包埋　吸附　结合　包埋材料
2．多孔性载体　明胶　琼脂糖　醋酸纤维素　聚丙烯酰胺
三、1.休眠
3．搅拌　小火　间断加热
5．恒定　CaCl2　30
6．严格无菌
1．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的比较
直接使用酶固定化酶固定化细胞
酶的种类一种或几种一种一系列酶
常用载体—高岭土、皂土、硅胶、凝胶明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺
制作方法—化学结合法、物理吸附法包埋法
是否需要
营养物质否否是
催化反应单一或多种单一一系列
反应底物各种物质（大分子、小分子）各种物质（大分子、小分子）小分子物质
优点催化效率高，低耗能、低污染等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成本低，操作更容易
不足对强酸、强碱、高温和有机溶剂等环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的固定后的细胞与反应物不容易接近，尤其是大分子物质，可能导致反应效率下降等
2．具体操作过程中的注意事项
（1）酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要1h左右。此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。
（2）加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，关系到实验的成败，一定按照教材的提示进行操作。海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量。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。
凝胶珠颜色过浅，呈白色，说明海藻酸钠溶液浓度低，包埋细胞少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭球形，则说明海藻酸钠溶液浓度偏高，制作失败。
（3）刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。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。
题型一酶或细胞固定化的方法
试分析下图中，哪一种与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似？（）
解析：A、B选项适合于酶的固定化，C选项既用于酶固定，也可用于细胞固定。制备固定化酵母细胞用的是包埋法，即将酵母菌包埋在海藻酸钠制成的凝胶珠中，所以与D选项相似。
答案：D
反思领悟：固定化酶和固定化细胞通常采用包埋法、化学结合法和物理吸附法。海藻酸钠作载体制备的是固定化酵母细胞。
题型二固定化酶或细胞的制备过程
在制备固定化酵母细胞的实验中，CaCl2溶液的作用是（）。
A．用于调节溶液pHB．用于进行离子交换
C．用于胶体聚沉D．用于为酵母菌提供Ca2＋
解析：海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质溶液的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，其作用机理是由于盐离子的电荷与胶体微粒电荷相互吸引，形成更大的胶体颗粒，类似于人体红细胞与抗凝集素之间的凝集反应。
答案：C
题型三酶和细胞固定化技术的应用
（2010江苏高考改编）下图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述不正确的是（）。
A．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
B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
C．图2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
D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中
解析：刚溶化的海藻酸钠应冷却后再与酵母菌混合，否则温度过高会导致酵母菌死亡。
答案：A
1．固定化酶技术常采用（）。
A．包埋法B．化学结合和物理吸附法
C．活化法D．微囊化法
2．在使用包埋法固定细胞中，下列哪一项不是常用的载体？（）
A．明胶B．琼脂糖C．海藻酸钠D．纤维素
3．下面是制备固定化酵母细胞的步骤，其中排列顺序正确的是（）。
①配制CaCl2溶液　②配制海藻酸钠溶液　③海藻酸钠溶液与酵母细胞混合　④酵母细胞的活化　⑤固定化酵母细胞
A．①②③④⑤B．④①③②⑤C．④⑤②①③D．④①②③⑤
4．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
5．（2011江苏高考）下列有关酶的制备和应用的叙述，正确的是（）。
A．酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶
B．透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化
C．棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤
D．多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层

答案：1．B　酶的体积较小，容易从包埋材料中漏出来，所以一般采用化学结合和物理吸附法固定化。
2．D　常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
3．D　制备固定化酵母细胞的基本步骤是：酵母细胞的活化→配制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。
4．A　A项中，固定化细胞技术最大的用途就是连续催化反应。B项中，不需控制溶解氧；C项中，不需各种营养条件；D项中，糖类的作用不只是作为反应底物。
5．A　酸解法不能用于酶的分离与纯化，棉织物可以使用添加纤维素酶的洗衣粉洗涤，纤维素酶虽不能直接去除衣物上的污垢，但能使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗涤剂充分接触，使洗涤剂的去污效果更好。多酶片中的胃蛋白酶应位于片剂的最表层。

2012届高考生物第一轮酶母细胞的固定化导学案复习

第2讲酶母细胞的固定化

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。

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

D

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。

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

C

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。

（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

A

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。

、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。

B

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多步酶促反应中发挥连续催化作用，同时，催化反应结束后又能被回收和重复利用。优点：制备容易、酶的活性高且稳定。

2、固定化活细胞的制备主要方法：包埋法。将微生物细胞用物理方法包埋多微也载体内部。凝胶包埋是最常用的方法，凝胶种类有琼脂、海藻酸钠（钙）、角叉菜聚糖、明胶和聚丙烯酰胺凝胶。

目前常用海藻酸钙包埋法，其基本原理是：先将水溶性的海藻酸钠配成水溶液，并把细胞分散在其中，然后将其滴入凝固浴中(常用CaCl2溶液)，使海藻酸钠中Na+的部分被Ca2+所取代而形成由多价离子交联的离子网络凝胶。这种方法操作简便，条件温和，对细胞无毒性，适合于生长细胞的固定化。但磷酸盐会使凝胶结构破坏，在使用时应控制好培养基中磷酸盐的浓度，并要在培养基中保持一定浓度的钙离子，以维持凝胶结构的稳定性。

3、比较直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点。

类型优点不足

直接

使用酶催化效率高，低耗能，低污染对环境非常敏感，易失活；难回收，不能再次利用，与产物混在一起，可能影响产品质量

固

定

化

酶(1)极易将固定化酶与底物、产物分开；产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺。

(2)可以在较长时间内反复使用，有利于工艺的连续化、管道化。

(3)酶反应过程可以严格控制，有利于工艺自动化和微电脑化。

(4)在绝大多数情况下提高了酶的稳定性。

(5)较能适应于多酶反应。

(6)酶的使用效率提高，产物得率提高，产品质量有保障，成本低。(1)酶固定化时酶的活力有所损失。同时也增加了固定化的成本，使工厂开始投资大。

(2)比较适应水溶性底物和小分子底物。

(3)与完整细胞比较，不适于多酶反应，特别是需要辅因子的反应，同时对胞内酶需经分离后，才能固定化。

（4）一种酶只能催化一种化学反应，生产实践中，很多产物的形成是通过一系列的酶促反应得到的。

固

定

化

细

胞(1)省去了酶的分离手续．为多酶系统，无须辅因子再生。

(2)细胞生长快、而且多、反应快。

(3)可以连续发酵，节约了成本，而且在蒸馏和提取前不用分离去细胞，能一边徘出发酵液，一边进行培养，排除了产物抑制和消耗。

(4)保持酶在细胞内的原始状况，增加了酶的稳定、特别是对污染因子的抵抗力增加。(1)必须保持菌体的完整，防止菌体自溶，否则，将影响产品纯度。

(2)必须防止细胞内蛋白酶对所需酶的分解，同时，需抑制胞内其他酶的活性止副产物的形成。

(3)细胞膜、壁会阻碍底物渗透和扩散。

1.下列说法不正确的是（）

A．葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖

B．从固定化酶反应柱下端流出的是果糖

C．高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管疾病

D．酶溶解于葡萄糖溶液后，可从糖浆中回收

D

正确区别固定化酶与酶制剂是关键。葡萄糖异构酶催化葡萄糖转化为果糖；在反应柱上方流进葡萄糖溶液，下方流出果糖；果糖和蔗糖相比较具有很多优点；酶不会溶解在反应液中，因为它被固定在载体材料中。

1.关于固定化酶和一般酶制剂在应用效果上的说法错误的是()

A．固定化酶生产活性强，可长久使用

B．一般酶制应用后和产物混在一起，产物的纯度不高

C．一般酶制剂参加反应后不能重复利用

D．固定化酶可以反复利用，降低生产成本，提高产量和质量

A

区分固定化酶与酶制剂是本题的解题突破口。该题主要考查了固定化酶的优点，即应用后易与产物分离，提高产品质量；可以反复利用，降低生产成本。但是固定化酶作为生物催化剂，具有一定的生物活性。随着时间的推移，酶的活性会降低，甚至消失，即固定化酶不能长久使用。例如：生产高果糖浆的固定化酶一般只能连续使用半年。

试分析下图中，哪一种与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似（）

D。

本题主要考查酶固定和细胞固定的相关知识。考纲中的能力要求是A级。区分酶固定和细胞固定的方法是本题的解题突破口。解析过程：A是吸附法，常用于将酶固定；B是载体结合法多用于酶的固定；C和D是包埋法，C一般是将酶包埋在微网络里，D是包埋在凝胶中。制备固定化酵母用的是包埋法，即将酵母菌包埋在海藻酸钠制成的凝胶中，所以与D相似。

三制备固定化酵母细胞并进行酒精发酵

1.制备固定化酵母细胞流程

2.制备固定化酵母细胞主要操作过程

（1）酵母细胞的活化。在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要O．5～1h，要提前做好准备。此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。

（2）海藻酸钠溶液的配制和使用：对海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊；溶化后先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞；固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射。海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。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。

（3）CaCl2的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。

（4）凝胶珠的检测：稳定30min以后，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。

1．（2010江苏）右图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图。下列叙述正确的是

A．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

B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠

C．图2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

D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中

BCD

正确掌握准备固定酵母细胞的方法和意义是关键。搞清固定过程所涉及的材料，明确酒精发酵的流程及操作意义。

1、（09届盐城市摸底）下列有关固定化酵母细胞制备步骤正确的是()

A．应使干酵母与自来水混合并搅拌，以利于酵母菌活化

B．配制海藻酸钠溶液时要用小火间断加热的方法

C．向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀

D．将与酵母细胞混匀的海藻酸钠液注入CaCl2溶液中，会观察到CaCl2溶液中有球形或椭珠形的凝胶形成

B。

本题主要考查固定化酵母细胞的相关知识。考纲中的能力要求是B级。掌握固定化酵母细胞的方法和步骤是本题的解题突破口。解析过程：由于在缺水状态下，微生物处于休眠状态，为了加速酵母细胞的活化，将干酵母与蒸馏水混合后应用玻璃棒充分搅拌。为避免海藻酸钠发生焦糊，溶化时要小火间断加热。如果将刚溶化好的海藻酸钠与已活化的酵母细胞混合，有可能会杀死酵母细胞。将与酵母细胞混匀的海藻酸钠用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注入。

.（2009通州调研）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，由丁图可知，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_______。

（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）酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出

理解利用固定化酶的制作、工作原理、优缺点是解决本题的突破口。固定化酶应用后易与产物分离，提高产品质量；可以反复利用，降低生产成本。但是固定化酶作为生物催化剂，具有一定的生物活性。随着时间的推移，酶的活性会降低，甚至消失，即固定化酶不能长久使用。

3.（09江苏卷）酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛（以植物为食）消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果，某实验小组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入6支试管中，试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。

试管编号

项目IⅡⅢⅣVⅥ

蒸馏水（mL）2O1111

缓冲液（mL）0210.50.50.5

果胶酶液（mL）O0O0.5O0

蜗牛酶液（mL）O0OO0.50

纤维素酶液（mL）0O0O00.5

实验结果（绿色深浅程度）－－－+++++++++

（注：“+”越多表示绿色越深，“一”表示颜色无显著变化）

（1）实验过程中，需要轻摇试管，其目的是，使原生质体从叶小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。

（2）从绿色的深浅可推测：蜗牛酶液酶解效果最好，原因是蜗牛酶液含有等多种酶。该实验中是空白对照组，其设置意义是。

（3）用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀物，并用洗涤。

（4）原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方法是。

（1）为了使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果（2）果胶酶和纤维素酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ排除无关变量的干扰（3）等渗溶液（4）低渗涨破法

本题考查有关酶的催化效率的实验，（1）实验过程中，需要轻摇试管，可以使细胞壁与酶充分接触，可以提高酶解效果（2）蜗牛以植物为食，所以唾液酶中含有果胶酶和纤维素酶，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ没有添加酶溶液为空白对照组。其目的是排除无关变量的干扰。（3）离心后收集沉淀物，并用等渗溶液清洗，目的是保持细胞正常形态。（4）要用低渗涨破法来检验原生质体是否符合要求，若没有细胞壁则可以涨破，有则不能涨破。

1、固定酶的方法可分为三类：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。

2、固定酶的优点：可以重复多次使用，和反应物分离提纯容易。

3、固定酶的缺点：只能催化单一反应，固定过程会对酶的活性产生影响。

4、固定细胞的方法：包埋法，用海藻酸钠包埋。

5、海藻酸钠小火融化防止烧糊，酵母菌要加水活化，溶化的海藻酸钠要冷却至室温加入活化的酵母菌搅拌均匀。

6、CaCl2的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。

观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片

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★★★
处于繁殖期的雄蝗虫，精巢里的正在进行减数分裂。因此，在它的精巢内可以找到处于减数分裂不同阶段的细胞—、、。通过观察处于减数分裂不同阶段的细胞，可以了解减数分裂的大致过程。

通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，识别减数分裂不同阶段的染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。

一、材料用具
蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，显微镜。
二、方法步骤
1.调好显微镜，把蝗虫精母细胞减数分裂固定装片放到显微镜的载物台上，用压片夹夹好。
2．在低倍显微镜下观察。识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。
3．先用依次找到减数第一次分裂中期、后期和减数第二次分裂中期、后期的细胞，再在
下仔细观察染色体的。
4．根据观察结果，尝试绘制减数第一次分裂后期和减数第二次分裂后期的细胞简图。
绘图：

三、实验结论
根据观察结果，描述动物细胞减数分裂各个时期的染色体变化的特点：

★★★
1.实验成功的关键及注意事项。
实验成功的关键：掌握显微镜下区分减数第一次及减数第二次分裂时期细胞的方法；
注意事项：观察时遵循先低倍镜观察，后高倍镜观察的顺序，使用高倍镜时候只能调节细准焦螺旋。
2.当用低倍镜看清楚后,转换成高倍镜后却看不到或看不清染色体，试简述其原因。
主要原因有：没有调焦距；物象没有移向视野的中央；装片放反；高倍镜头损坏等。
3.减数分裂各个细胞时期的特点：
间期：看不到染色体；
减Ⅰ前期：出现染色体，同源染色体联会，出现四分体；
减Ⅰ中期：同源染色体在赤道板位置成对排列；
减Ⅰ后期：同源染色体分离；
减Ⅱ中期：非同源染色体成单排列在赤道板位置；
减Ⅱ后期：着丝点分裂；
减Ⅱ末期：染色体逐渐消失。

一、问题思考
当你的目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时，你是怎么判断它是处于减数第一次分裂时期，还是处于减数第二次分裂时期的？

二、探究创新
1.如果要观察植物细胞的减数分裂，应该选择植物哪个部位细胞？

2.你是通过比较同一时刻同一种生物不同细胞的染色体特点，来推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化的。这一做法能够成立的逻辑前提是什么？

例1：蝗虫体细胞中的染色体数为2N，用该蝗虫的精巢做成的切片放在显微镜下观察，可以看到细胞中的染色体数目可能为()
①1N②2N③3N④4N
A、②B、①②C、①②④D、②③④
精原细胞的增殖方式为有丝分裂，染色体数可为②、④项，精原细胞形成精子的方式为减数分裂，染色体数可为①②项。答案：C
例2：某动物（2N=10），其一滴精液中有核DNA分子8800个，那么这一精液中的精子是由多少个精原细胞产生的（理论值）是
A．8800B．2200C．440D．220
从题意可知，该动物的体细胞中含有10条染色体，故该动物的一个精子中含有5条染色体，5个DNA分子。一个精原细胞可以形成4个成熟的精子，因此计算方法为：8800÷5÷4=440个精原细胞。答案：C
例3：果蝇的精子内有4条染色体，那么，它的初级精母细胞内的四分体数目、染色体数目和染色单体数目分别是（）
A．2个、4条和8条B．4个、8条和8条
C．4个、8条和16条D．8个、16条和32条
果蝇的精子内有4条染色体，那么体细胞有8条染色体，初级精母细胞内的四分体数目、染色体数目和染色单体数目分别是4个、8条和16条。答案：C
例4：在精子的形成过程中，初级精母细胞四分体时期所形成的细胞是（）

图B反映的是同源染色体两两配对，为联会期，而C图配对的同源染色体可以见到四个分体，为四分体时期。答案：C

1.下列关于减数分裂和有丝分裂过程的共同点的叙述，不正确的是（）
A．染色体复制1次，着丝点分裂1次
B．染色体与核DNA均等分配
C．细胞质和核物质均等分配
D．分裂间期染色体复制，DNA数目加倍
解析　卵细胞形成过程中细胞质是不均等分配的。
答案　C
2.某生物的体细胞染色体数为2n。该生物减数第二次分裂与有丝分裂的相同之处是（）
A．分裂开始前，都进行染色体的复制
B．分裂开始时，每个细胞中的染色体数都是2n
C．分裂过程中，每条染色体的着丝点都分裂成两个
D．分裂结束后，每个子细胞的染色体数都是n
答案：C
3.某动物（2N=10）的一滴精液里有440个核DNA分子，这滴精液中的精子来源于多少个初级精母细胞（）
A.11个B.22个C.44个D.88个
答案：B

第四节酶的固定化

第四节酶的固定化

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

1．固定化酶定义：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。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。（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。

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。

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。

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．PHC．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

第四节酶的固定化

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

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

文章来源：http://m.jab88.com/j/54015.html

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