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生活中我們最常提到的酵母是釀酒酵母 也稱面包酵母 自從幾千年前人類就用其發(fā)酵面包和酒類 導(dǎo)入新課 有什么辦法可以使酵母菌反復(fù)使用 在日常生活中 我們無(wú)法將酵母菌反復(fù)使用 專題4酶的研究與應(yīng)用 課題3酵母細(xì)胞的固定化 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與能力 1 了解固定化酶在生產(chǎn)實(shí)踐中的優(yōu)點(diǎn) 3 掌握固定化酶或細(xì)胞的方法 2 掌握固定化酶和固定化細(xì)胞的作用和原理 4 產(chǎn)是指被固定化酵母細(xì)胞 并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵 過(guò)程與方法 情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)實(shí)驗(yàn)與理論知識(shí)相結(jié)合的方法 在實(shí)驗(yàn)中掌握酵母細(xì)胞固定化的知識(shí) 1 培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?2 培養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的團(tuán)結(jié)互助的精神 教學(xué)重難點(diǎn) 課題重點(diǎn) 制備固定化酵母細(xì)胞 課題難點(diǎn) 制備固定化酵母細(xì)胞 內(nèi)容解析 1 基礎(chǔ)知識(shí) 從酶到固定化酶再到固定化細(xì)胞的發(fā)展史 酶 存在問(wèn)題 容易失活不能再次利用產(chǎn)物中的酶影響產(chǎn)品質(zhì)量 設(shè)想 將酶固定在不溶于水的載體上 固定化酶出現(xiàn) 固定化酶 存在問(wèn)題 設(shè)想 一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)實(shí)踐中 產(chǎn)物需要一系列酶促反應(yīng)得到 酶來(lái)自細(xì)胞 能否將合成細(xì)胞的酶直接固定 固定化細(xì)胞出現(xiàn) 思考下面的問(wèn)題 如何使酶或者細(xì)胞既能在反應(yīng)過(guò)程中與反應(yīng)物接觸 又能在反應(yīng)結(jié)束后與反應(yīng)物分離 包埋在網(wǎng)格中 用化學(xué)鍵結(jié)合起來(lái) 物理吸附在載體上 通常情況下 酶和細(xì)胞固定采用不同的方法 酶 物理吸附法 化學(xué)結(jié)合法 細(xì)胞包埋法 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 今天我們以酵母細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料 進(jìn)行酵母細(xì)胞的固定化實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)材料 CaCl2溶液 海藻酸鈉 干酵母 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 1 制備固定化酵母細(xì)胞 配置0 05mol L的CaCl2溶液 CaCl20 83g150mLH2O 配置海藻酸鈉溶液 海藻酸鈉0 7g10mL水小火加熱 配方 干酵母 取1g干酵母 放10mL水中 用玻璃棒攪拌成糊狀 放置1h左右使其活化 干酵母活化 將已經(jīng)活化的酵母細(xì)胞加入到海藻酸鈉溶液中 用玻璃棒進(jìn)行充分?jǐn)嚢?使其混合均勻 固定化酵母細(xì)胞 將溶液轉(zhuǎn)移至注射器中 將注射其中的溶液滴加到配置好的CaCl2溶液中 液滴在CaCl2溶液中形成凝膠珠 固定化酵母細(xì)胞 將這些凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右 固定化酵母細(xì)胞 2 用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵 將凝膠珠用蒸餾水沖洗2 3次 將凝膠珠放入10 葡萄糖溶液中 25 發(fā)酵24h 3 結(jié)果結(jié)果分析與評(píng)價(jià) 3 1制備固定化酵母細(xì)胞結(jié)果分析 形成凝膠珠的顏色較深 形狀為圓形或橢圓形 成功 凝膠珠顏色過(guò)淺 呈白色 失敗 凝膠珠不是橢圓形或圓形 呈其它形狀 失敗 3 2固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵結(jié)果分析 葡萄糖溶液中產(chǎn)生許多氣泡 同時(shí)聞到酒味 固定化酶技術(shù)高果糖漿生產(chǎn)中的應(yīng)用 1 將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上 2 將酶顆粒裝入到反應(yīng)柱內(nèi) 反應(yīng)柱地段有篩孔 可以使反應(yīng)溶液通過(guò) 而酶顆粒不能通過(guò) 4 相關(guān)鏈接 3 將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱上端注入 葡萄糖葡萄糖異構(gòu)酶果糖 4 果糖溶液從下端流出 葡萄糖異構(gòu)酶仍保留在反應(yīng)柱內(nèi) 我們采取這種方法 成功地實(shí)現(xiàn)了酶與反應(yīng)物的自由接觸與分離 課堂小結(jié) 固定化技術(shù) 固定化酶技術(shù) 固定化細(xì)胞技術(shù) 化學(xué)結(jié)合法 物理吸附法 包埋法 固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)過(guò)程 酵母細(xì)胞的活化 配置物質(zhì)的量濃度為0 05mol L的CaCl2溶液 配制海藻酸鈉溶液 海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合 固定化酵母細(xì)胞 利用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵 1 2009 江蘇 下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述 正確的是 A 固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢(shì)明顯B 固定化酶的應(yīng)用中 要控制好pH 溫度和溶解氧C 利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥 需提供適宜的營(yíng)養(yǎng)條件D 利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵 糖類的作用只是作為反應(yīng)物 高考鏈接 A 解析 本題考查固定化酶和固定化細(xì)胞的相關(guān)知識(shí) B選項(xiàng)固定化酶不像普通酶那樣對(duì)環(huán)境要求那么高 耐受性比較好 和溶解氧沒(méi)什么關(guān)系 C選項(xiàng)利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥 純粹的化學(xué)反應(yīng) 不需要提供營(yíng)養(yǎng)條件 固定化細(xì)胞發(fā)揮作用需要 D選項(xiàng)利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵 糖類的作用作為反應(yīng)底物也為碳源來(lái)調(diào)節(jié)酵母菌的代謝方式 課堂練習(xí) 填空題 1 固定化酶和固定化細(xì)胞通常采用 三種方法 其中 酶更適合采用 細(xì)胞更適合采用 2 正常情況下 凝膠珠的顏色 形狀為 或 包埋法 化學(xué)結(jié)合法 物理吸附法 化學(xué)結(jié)合法 物理吸附 法 包埋法 較深 圓形 橢圓形 選擇題 1 下列不屬于酶的優(yōu)點(diǎn)的是 A 催化效率高B 低耗能C 低污染D 可以反復(fù)利用 2 在固定化酵母細(xì)胞中 海藻酸鈉溶液的作用是 A 固定化酵母細(xì)胞B 懸浮酵母細(xì)胞C 回收酵母細(xì)胞D 催化化學(xué)反應(yīng) D A 簡(jiǎn)答題 1 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為什么要活化酵母細(xì)胞 答 在缺水的狀態(tài)下 酵母細(xì)胞處于休眠狀態(tài) 將酵母細(xì)胞放入蒸餾水中1h 可以使處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài) 以便于酵母細(xì)胞發(fā)酵葡萄糖溶液 2 在葡萄糖的異構(gòu)反應(yīng)中 如果不將葡萄糖異構(gòu)酶固定 而是直接使用葡萄糖異構(gòu)酶 會(huì)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生哪些影響 答 葡萄糖異構(gòu)酶如果沒(méi)有固定 溶液中的酶會(huì)很難回收 不能再次利用 提高了生產(chǎn)成本 反應(yīng)后酶會(huì)混合在產(chǎn)物中 如不除去 會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量 3 固定化細(xì)胞技術(shù)有什么優(yōu)缺點(diǎn) 答 優(yōu)點(diǎn)操作容易 對(duì)酶活性影響小 可以使酶再利用 缺點(diǎn)大分子物質(zhì)難以自由通過(guò)細(xì)胞膜 固定化細(xì)胞的應(yīng)用受到限制 教材習(xí)題答案 1 直接使用酶 使用固定化酶和使用固定化細(xì)胞催化反應(yīng) 有哪些優(yōu)點(diǎn)與不足 答 直接使用酶 固定化酶和固定化細(xì)胞催化的優(yōu)缺點(diǎn)如下表所示 2 你能寫(xiě)一篇短文 描述葡萄糖分子通過(guò)固定化細(xì)胞變成酒精的過(guò)程嗎 答 示例 葡萄糖通過(guò)裝有固定化細(xì)胞的柱子 在固定化細(xì)胞分泌的葡萄糖異構(gòu)酶的作用下變?yōu)榫凭?酒精通過(guò)底部的篩板濾除 固定化細(xì)胞仍保留在柱壁上 3 目前 還沒(méi)有一種固定化技術(shù)能普遍適用于所有的酶 在實(shí)際應(yīng)用中 需要根據(jù)各種酶的特性 探索出最佳
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