課題 酵母細(xì)胞的固定化

1、課題3 酵母細(xì)胞的固定化1固定化酶的應(yīng)用實(shí)例生產(chǎn)高果糖漿(1)反應(yīng)原理：葡萄糖果糖。(2)生產(chǎn)原理：將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀的載體上，再將這些酶顆粒裝入反應(yīng)柱中，柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板。酶顆粒無(wú)法通過(guò)篩板上的小孔，而反應(yīng)溶液可以自由出入。(3)生產(chǎn)操作：將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入。使葡萄糖溶液流過(guò)反應(yīng)柱，與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸。轉(zhuǎn)化成的果糖，從反應(yīng)柱的下端流出。(4)固定化酶的優(yōu)點(diǎn)：酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以被反復(fù)利用。2固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)(1)概念：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)。(2)常用方法連線： (3)載體：包埋法固定化細(xì)胞常

2、用的是不溶于水的多孔性載體，如明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。3制備固定化酵母細(xì)胞4用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵(1)操作步驟：固定好的酵母細(xì)胞(凝膠珠)用蒸餾水沖洗23次用于發(fā)酵的葡萄糖溶液中。(2)現(xiàn)象5.直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的比較直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞酶的種類一種或幾種一種一系列酶常用載體無(wú)硅膠、凝膠明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺制作方法無(wú)化學(xué)結(jié)合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化是否需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)否否是催化反應(yīng)單一或多種單一一系列反應(yīng)底物各種物質(zhì)(大分子、小分子)各種物質(zhì)(大分子、小分子)小分子物質(zhì)優(yōu)點(diǎn)催化效率高、低耗能、低污染等既能與反應(yīng)物接

3、觸，又能與產(chǎn)物分離，提高了產(chǎn)品質(zhì)量可重復(fù)使用，降低了成本成本更低、操作更容易缺點(diǎn)對(duì)環(huán)境條件非常敏感，易失活酶難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量不利于催化一系列的酶促反應(yīng)反應(yīng)物不易與酶接觸，尤其是大分子物質(zhì)，可能導(dǎo)致反應(yīng)效率下降實(shí)例果膠酶固定化葡萄糖異構(gòu)酶固定化酵母細(xì)胞特別提醒：1制備固定化酵母細(xì)胞的注意事項(xiàng)(1)在缺水狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(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)。酵母細(xì)胞需要的活化時(shí)間較短，一般為0.51 h，但實(shí)驗(yàn)時(shí)需要提前做好準(zhǔn)備。(2)酵母細(xì)胞活化時(shí)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。(3)加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最

4、重要的一環(huán)，關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成敗，一定要按照教材的提示進(jìn)行操作。加熱時(shí)要用小火，或者間斷加熱，反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止。(4)海藻酸鈉的濃度關(guān)系到固定化細(xì)胞的質(zhì)量。如果海藻酸鈉濃度過(guò)高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過(guò)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。(5)溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，否則會(huì)因溫度過(guò)高而導(dǎo)致酵母菌死亡。(6)可利用海藻酸鈉制成不含酵母菌的凝膠珠，用作對(duì)照。(7)海藻酸鈉膠體在CaCl2這種電解質(zhì)的作用下，發(fā)生聚沉，形成凝膠珠，需穩(wěn)定30 min左右。(8)細(xì)胞的固定化要在嚴(yán)格無(wú)菌的條件下進(jìn)行；反復(fù)使用固定化酵母細(xì)胞時(shí)，酵母菌種要純，用具和材料要嚴(yán)格消

5、毒，注意溫度控制，營(yíng)養(yǎng)全面，還需要避免其他微生物的污染。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)(1)如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺、呈白色，說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再做嘗試。(2)利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精C6H12O62C2H5OH(酒精)2CO2能量，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時(shí)會(huì)聞到酒味，而不含酵母菌的凝膠珠所做的對(duì)照實(shí)驗(yàn)則無(wú)此現(xiàn)象。1.右圖為固定化酶的反應(yīng)柱示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)請(qǐng)?jiān)跈M線上填出各標(biāo)號(hào)的名稱。_，_，_。(2)固定化酶的優(yōu)點(diǎn)在于(多選)()A能被重復(fù)利用 B減少生產(chǎn)成本，操作容易C有利于提高

6、酶活性 D有利于產(chǎn)物的純化(3)的作用是_。(4)制作固定化葡萄糖異構(gòu)酶所用的方式有_或_。(5)研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的，如將從大腸桿菌中得到的三磷酸酯酶固定到尼龍膜上制成制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥，與微生物降解相比，其作用不需要適宜的()A溫度 B酸堿度 C水分 D營(yíng)養(yǎng)2. 如圖為固定化酵母細(xì)胞及其應(yīng)用的相關(guān)圖解，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：(1)某生物小組利用海藻酸鈉制備固定化酵母細(xì)胞，應(yīng)使用圖甲中的方法_(填號(hào)碼及名稱)，而制備固定化酶則不宜用此方法，原因是_。(2)部分同學(xué)制得的凝膠珠如圖乙所示，其原因可能是_、_等。觀察形成的凝膠珠的顏色和形狀，如果顏色過(guò)淺

7、，說(shuō)明_。(3)某同學(xué)用圖丙所示的裝置來(lái)進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵。a代表_，b代表_。從上端漏斗中加入反應(yīng)液的濃度不能過(guò)高的原因是_。為使該實(shí)驗(yàn)中所用到的固定化酵母細(xì)胞可以反復(fù)利用，實(shí)驗(yàn)過(guò)程一定要在_條件下進(jìn)行。裝置中的長(zhǎng)導(dǎo)管起的作用是_。3. 乳糖酶能夠催化乳糖水解為葡萄糖和半乳糖，具有重要應(yīng)用價(jià)值。乳糖酶的制備及固定化步驟如下：(1)篩選產(chǎn)乳糖酶的微生物L(fēng)時(shí)，宜用_作為培養(yǎng)基中的唯一碳源。培養(yǎng)基中瓊脂的作用是_。從功能上講，這種培養(yǎng)基屬于_。(2)培養(yǎng)微生物L(fēng)前，宜采用_方法對(duì)接種環(huán)進(jìn)行滅菌。(3)純化后的乳糖酶可用電泳法檢測(cè)其分子量大小。在相同條件下，帶電荷相同的蛋白質(zhì)電泳速度越快，說(shuō)明其分子量越

8、_。(4)乳糖酶宜采用化學(xué)結(jié)合法(共價(jià)鍵結(jié)合法)進(jìn)行固定化，可通過(guò)檢測(cè)固定化乳糖酶的_確定其應(yīng)用價(jià)值。除化學(xué)結(jié)合法外，酶的固定化方法還包括_、_ 、離子吸附法及交聯(lián)法等。4. 下面是制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。酵母細(xì)胞的活化配制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(1)在_狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)_狀態(tài)。活化前應(yīng)選擇足夠大的容器，因?yàn)榻湍讣?xì)胞活化時(shí)_。(2)固定化細(xì)胞技術(shù)一般采用包埋法，而固定化酶常用_和_。(3)影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是_。(4)海藻酸鈉溶化過(guò)程的注意事項(xiàng)是_。(5)如果海藻酸鈉濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目_。如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說(shuō)明_。(6)該實(shí)驗(yàn)中CaCl2溶液的作用是_。5. 請(qǐng)回答有關(guān)固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)的問(wèn)題。(1)在實(shí)際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是_。與固定化酶技術(shù)