高中生物專題4酶的研究與應(yīng)用4.3酵母細(xì)胞的固定化課件新人教版選修1.ppt

目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,1.說出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用和原理。2.能制備固定化酵母細(xì)胞,并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,一、固定化酶的應(yīng)用實(shí)例1.高果糖漿的生產(chǎn)需要使用葡萄糖異構(gòu)酶,它能將葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖。這種酶的穩(wěn)定性好,可以持續(xù)發(fā)揮作用。但是,酶溶解于葡萄糖溶液后,就無法從糖漿中回收,造成很大的浪費(fèi)。2.葡萄糖異構(gòu)酶固定:將酶固定在一種顆粒狀的載體上,再將這些酶顆粒裝到一個(gè)反應(yīng)柱內(nèi),柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板。酶顆粒無法通過小孔,而反應(yīng)溶液卻可以自由出入。3.高果糖漿的生產(chǎn)操作:生產(chǎn)過程中,將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入,使其流過反應(yīng)柱,與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸,轉(zhuǎn)化成果糖,從反應(yīng)柱的下端流出。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,二、固定化技術(shù)1.固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù),包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。一般來說,酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化,而細(xì)胞多采用包埋法固定化。這是因?yàn)榧?xì)胞體積大,而酶分子很小;體積大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合,而體積小的酶容易從包埋材料中漏出。2.包埋法固定化細(xì)胞即將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中。常用的載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,三、實(shí)驗(yàn)操作1.酵母細(xì)胞的活化:在缺水的狀態(tài)下,微生物會(huì)處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。2.配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液。3.配制海藻酸鈉溶液:溶化海藻酸鈉溶液時(shí)要用酒精燈加熱,邊加熱邊攪拌,加熱時(shí)要用小火,或者間斷加熱,直至完全溶化。4.海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合:將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫,加入已活化的酵母細(xì)胞,進(jìn)行充分?jǐn)嚢?使其混合均勻,再轉(zhuǎn)移至注射器中。5.固定化酵母細(xì)胞以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中,液滴形成凝膠珠狀后,將這些凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,6.將固定好的酵母細(xì)胞(凝膠珠)用蒸餾水沖洗23次,放入用于發(fā)酵的葡萄糖溶液中,再置于25下發(fā)酵24h。工業(yè)生產(chǎn)中,細(xì)胞的固定化是在嚴(yán)格無菌的條件下進(jìn)行的。,知識(shí)梳理,典例透析,一,二,一、直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的比較,知識(shí)梳理,典例透析,一,二,知識(shí)梳理,典例透析,一,二,知識(shí)梳理,典例透析,一,二,二、固定化細(xì)胞制作過程中的注意事項(xiàng)1.酵母細(xì)胞活化所需要的時(shí)間為1h左右。此外,酵母細(xì)胞活化時(shí)活化液體積會(huì)變大,因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器,以避免酵母細(xì)胞的活化液溢出容器外。2.加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán),一定要按照教材的提示進(jìn)行操作。海藻酸鈉的濃度影響固定化細(xì)胞的質(zhì)量。如果海藻酸鈉濃度過高,將很難形成凝膠珠;如果濃度過低,形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目少,影響實(shí)驗(yàn)效果。規(guī)律總結(jié)如果形成的凝膠珠顏色過淺,呈白色,說明海藻酸鈉溶液濃度低,包埋細(xì)胞少;如果形成的凝膠珠不是球形或橢球形,則說明海藻酸鈉溶液濃度偏高,制作失敗。,知識(shí)梳理,典例透析,一,二,3.剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時(shí)間,以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格,可以使用下列方法:一是用鑷子夾出一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓,如果凝膠珠不容易破裂,沒有液體流出,就表明凝膠珠的制作成功;二是在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠,如果凝膠珠很容易彈起,也能表明凝膠珠的制備是成功的。,知識(shí)梳理,典例透析,題型一,題型二,題型三,題型一酶或細(xì)胞固定化的方法【例題1】制備固定化酶和固定化細(xì)胞常用的方法不包括()A.包埋法B.化學(xué)結(jié)合法C.物理結(jié)合法D.物理吸附法解析:制備固定化酶和固定化細(xì)胞常用物理或化學(xué)方法,如包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。答案:C反思領(lǐng)悟制備固定化酶和固定化細(xì)胞通常采用包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。海藻酸鈉作載體制備的是固定化酵母細(xì)胞。,知識(shí)梳理,典例透析,題型一,題型二,題型三,題型二固定化酶或固定化細(xì)胞的制備過程【例題2】下圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)操作,圖2是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖,下列敘述不正確的是(),知識(shí)梳理,典例透析,題型一,題型二,題型三,A.剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)迅速與活化的酵母菌混合制備混合液B.圖1中X溶液為CaCl2溶液,其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠C.圖2發(fā)酵過程中攪拌的目的是使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸D.圖1中制備的凝膠珠應(yīng)用蒸餾水洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中解析:剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)冷卻后再與酵母菌混合,否則溫度過高會(huì)導(dǎo)致酵母菌死亡。答案:A,知識(shí)梳理,典例透析,題型一,題型二,題型三,題型三固定化酶和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用【例題3】下列關(guān)于固定化酶和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用的敘述,錯(cuò)誤的是()A.從酶的固定方式看,物理吸附法比化學(xué)結(jié)合法對(duì)酶活性影響小B.作為消化酶使用時(shí),蛋白酶制劑以口服方式給藥C.尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過氧化氫酶,可以反復(fù)使用D.將海藻酸鈉凝膠珠用蒸餾水沖洗,目的是洗去CaCl2和雜菌解析:用化學(xué)結(jié)合法固定化酶,可能會(huì)使部分酶的分子結(jié)構(gòu)