类型
优点
缺点
固定化酶
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 每还可以被反复 利用
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
类型
优点
缺点
固定后的细胞与反
固定化细胞
成本低 操作更容易
应物不容易接近， 可能导致反映效果
下降等
CaCl2 0.83g 150mL H2O
海藻酸钠 0.7g 10mL水 小火加热
干酵母活化
取1g干酵母，放10mL水中， 用玻璃棒搅拌成糊状， 放置1h左右使其活化
固定化酵母细胞
将已经活化的酵母细胞加 入到海藻酸钠溶液中
用玻璃棒进行充分搅拌， 使其混合均匀
固定化酵母细胞 将溶液转移至注射器中
固定化技术
课堂小结
固定化酶技术
化学结合法
物理吸附法
固定化细胞技术 包埋法
固定化酵母细胞的实验过程
酵母细胞的活化 配置物质的量浓度为0.05mol/L的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 利用固定化酵母细胞发酵
高考链接
1. （2009.江苏） 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，
将注射其中的溶液滴加 到配置好的CaCl2溶液中
液滴在CaCl2溶液中形成 凝胶珠
固定化酵母细胞 将这些凝胶珠在CaCl2
溶液中浸泡30min左右
（2）用固定化酵母细胞发酵
将凝胶珠用蒸馏水冲洗2~3次
将凝胶珠放入10%葡萄糖溶 液中，25℃发酵24h
3. 结果结果分析与评价
3.1 制备固定化酵母细胞结果分析
答：酶的结构和构成多种多样，且具有专一性。 一般来说，不同化学反应需要不同的酶，而没 有一种酶可以催化所有的化学反应。而不同结 构的酶对条件的敏感度也不相同。因此很难找 到一种普遍适用的固定酶的方法。
1. 将葡萄糖异构酶固定在颗粒 状载体上
2. 将酶颗粒装入到反应柱内，反 应柱地段有筛孔，可以使反应溶液通 过，而酶颗粒不能通过
3. 将葡萄糖溶液从反应柱上端注入
葡萄糖 葡萄糖异构酶 果糖
4. 果糖溶液从下端流出，葡 萄糖异构酶仍保留在反应柱内
我们采取这种方法，成功 地实现了酶与反应物的自由接 触与分离。
1. 直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化 细胞催化反应，有哪些优点与不足？
答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的 优缺点如下表所示。
类型
优点
缺点
类型
优点
缺点
直接使用酶
催化效率高 低耗能 低污染
对环境条件非常敏感， 容易失活；
溶液中的酶很那回收， 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
C选项利用固定化酶降解水体中有机磷农药，纯粹 的化学反应，不需要提供营养条件，固定化细胞发 挥作用需要。
D选项利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用 作为反应底物也为碳源来调节酵母菌的代谢方式。
课堂练习
填空题
1.固定化酶和固定化细胞通常采用_包__埋__法___、 ___化__学__结__合__法_____ 、___物__理__吸__附__法____三种方法。 法其中，酶更适合采用_化__学__结__合__法__、__物__理__吸__附___， 细胞更适合采用_包__埋__法___。
包埋在网格中
用化学键结合起来
物理吸附在载体上
通常情况下，酶和细胞固定采用不同的方法
物理吸附法 酶
化学结合法
细胞 包埋法
2. 实验设计
今天我们以酵母细胞为 实验材料，进行酵母细胞的 固定化实验。
实验材料
干酵母 干酵母
CaCl2溶液
海藻酸钠
实验ห้องสมุดไป่ตู้程
（1）制备固定化酵母细胞
配方
配置0.05mol/L的CaCl2溶液 配置海藻酸钠溶液
简答题
1. 在实验过程中为什么要活化酵母细胞？
答：在缺水的状态下，酵母细胞处于休眠状 态。将酵母细胞放入蒸馏水中1h，可以使处 于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状 态，以便于酵母细胞发酵葡萄糖溶液。
2. 在葡萄糖的异构反应中，如果不将葡萄糖异构 酶固定，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产 过程产生哪些影响？
形成凝胶珠的颜色较深，形状为圆形或椭圆形
成功
凝胶珠颜色过浅，呈白色
原因 固定的
酵母细胞过 少，海藻酸 钠浓度偏低
失败
凝胶珠不是椭圆形或圆形，呈其它形状
原因 固定的
酵母细胞过 多，海藻酸 钠浓度偏高
失败
3.2 固定化酵母细胞发酵结果分析
葡萄糖溶液中产 生许多气泡，同时闻 到酒味
4. 相关链接
固定化酶技术高果糖浆生产中的应用
答：葡萄糖异构酶如果没有固定，溶液中的酶会 很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反 应后酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品 质量。
3. 固定化细胞技术有什么优缺点？
答：优点 操作容易、对酶活性影响小、可以使酶 再利用。
缺点 大分子物质难以自由通过细胞膜，固定 化细胞的应用受到限制。
教材习题答案
2. 你能写一篇短文，描述葡萄糖分子通 过固定化细胞变成酒精的过程吗？
答：示例
葡萄糖通过装有固定化细胞的柱子，在固 定化细胞分泌的葡萄糖异构酶的作用下变 为酒精，酒精通过底部的筛板滤除，固定 化细胞仍保留在柱壁上。
3. 目前，还没有一种固定化技术能普遍适 用于所有的酶。在实际应用中，需要根据各种 酶的特性，探索出最佳的固定化途径，你能解 释为什么很难找到一种普遍适用的固定酶的方 法吗？
过程与方法
通过实验与理论知识相结合的方法， 在实验中掌握酵母细胞固定化的知识。
情感态度与价值观
1. 培养学生动手实验能力。 2.培养在实验过程中的团结互助的精神。
教学重难点
课题重点
制备固定化酵母细胞。
课题难点
制备固定化酵母细胞。
内容解析
1. 基础知识
从酶到固定化酶再到 固定化细胞的发展史
存在问题：
2. 正常情况下，凝胶珠的颜色___较__深___ ，形状 为__圆__形____或_椭__圆__形___ 。
选择题
1.下列不属于酶的优点的是（ D ）
A. 催化效率高 C. 低污染
B. 低耗能 D.可以反复利用
2. 在固定化酵母细胞中，海藻酸钠溶液的作用是 （A）
A. 固定化酵母细胞 B. 悬浮酵母细胞 C. 回收酵母细胞 D. 催化化学反应
• 容易失活 • 不能再次
利用 • 产物中的
酶影响产 品质量
设想：
将酶固定在 不溶于水的 载体上
固定化酶出现
存在问题：
固定化酶
设想：
• 一种酶只能 催化一种化 学反应
• 生产实践中， 产物需要一系 列酶促反应得到
酶来自细胞，
能否将合成细胞 的酶直接固定
固定化细胞出现
思考下面的问题
如何使酶或者细胞既能在反应过程 中与反应物接触，又能在反应结束后与 反应物分离？
导入新课
生活中我们最常提到 的酵母是酿酒酵母（也称 面包酵母），自从几千年 前人类就用其发酵面包和 酒类。
在日常生活中，我们无法将酵母菌反复使用。
有什么办法可以 使酵母菌反复使用？
专题4 酶的研究与应用
教学目标
知识与能力
1. 了解固定化酶在生产实践中的优点。 2. 掌握固定化酶和固定化细胞的作用 和原理。 3. 掌握固定化酶或细胞的方法。 4. 产是指被固定化酵母细胞，并利用 固定化酵母细胞进行酒精发酵。
正确的是（ A ）
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 作用只是作为反应物
解析：
本题考查固定化酶和固定化细胞的相关知识。
B选项固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么高， 耐受性比较好，和溶解氧没什么关系；