《酵母細(xì)胞的固定化》-完整版課件

酵母細(xì)胞的固定化酵母細(xì)胞的固定化[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.說出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用和原理。2.嘗試制備固定化酵母細(xì)胞，并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。酶制劑蛋白酶脂肪酶淀粉酶纖維素酶堿性蛋白酶堿性脂肪酶高食品蛋白質(zhì)失活很難回收影響產(chǎn)品質(zhì)量真核異養(yǎng)兼性厭氧型有氧無氧酒精【情景導(dǎo)入】氨芐青霉素是日常應(yīng)用的一種抗生素，這種藥物生產(chǎn)過程中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)是大腸桿菌細(xì)胞(作為藥物生產(chǎn)的“工廠”)中的青霉素酰化酶的活性受環(huán)境影響很大，容易失去活性；酶溶解在溶劑中很難回收，增加了成本；而且反應(yīng)后的酶溶解在產(chǎn)物中會影響產(chǎn)品質(zhì)量等。怎么辦呢？人們設(shè)想：如果將含有青霉素?；傅拇竽c桿菌細(xì)胞固定起來，就能通過控制其與反應(yīng)物的接觸，來大規(guī)模地生產(chǎn)半合成青霉素。導(dǎo)入那么，想了解細(xì)胞是怎樣被固定的嗎？固定化技術(shù)又是如何發(fā)揮作用的呢？探究點一固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)由于酶的分離與提純有許多技術(shù)性難題，造成酶制劑來源有限、成本高、不利于大規(guī)模使用。利用固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)可以解決這些難題。1．固定化酶技術(shù)反應(yīng)柱固定化酶葡萄糖異構(gòu)果糖分布著小孔的篩板酶顆粒反應(yīng)液葡萄糖果糖反應(yīng)物反復(fù)產(chǎn)物包埋細(xì)微的網(wǎng)格化學(xué)結(jié)合相互連接載體物理吸附吸附固定化酶固定化細(xì)胞固定對象酶細(xì)胞適宜固定法.

結(jié)合法、

.吸附法特點體積小，固定

酶。使用包埋法容易從包埋材料中漏出體積大，固定

.酶。難用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法化學(xué)物理包埋法一種一系列海藻酸鈉聚丙烯酰胺不溶于水直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞酶的種數(shù)一種或幾種一種一系列酶常用載體－高嶺土、皂土、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－化學(xué)結(jié)合法固定化、物理吸附法固定化包埋法固定化是否需要營養(yǎng)物質(zhì)否否是反應(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)催化反應(yīng)單一或多種單一一系列缺點①對環(huán)境條件非常敏感,易失活②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)物不易與固定后的細(xì)胞接觸,尤其是大分子物質(zhì),反應(yīng)效率下降優(yōu)點催化效率高、低耗能、低污染①既能與反應(yīng)物接觸,又能與產(chǎn)物分離;②可以反復(fù)利用成本低、操作容易,能產(chǎn)生一系列酶DD休眠變大CaCl2

酒精燈小火間斷完全溶化冷卻至室溫注射器緩慢穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)酵母細(xì)胞葡萄糖溶液25大量氣泡酒香(4)發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封？錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？答案酵母菌的酒精發(fā)酵需要無氧條件；無氧條件下，酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精和二氧化碳。(5)在利用固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？答案如果希望反復(fù)使用固定化酵母細(xì)胞，需要避免其他微生物的污染，因此需要無菌操作?！練w納提煉】1．酵母細(xì)胞的固定化的實驗需要注意的事項(1)選用的干酵母要具有較強(qiáng)的活性，而且物種單一。(2)酵母細(xì)胞活化時體積會變大，因此活化前應(yīng)選擇體積足夠大的容器，防止酵母細(xì)胞的活化液溢出。(3)溶解CaCl2時勿用自來水，以免雜質(zhì)離子影響實驗結(jié)果。(4)固定化酵母細(xì)胞時，應(yīng)將海藻酸鈉與酵母細(xì)胞的混合液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影響凝膠珠的形成。(5)可利用海藻酸鈉制成不含酵母菌的凝膠珠作為對照。2．檢測凝膠珠是否制作合格的方法(1)機(jī)械法：用鑷子夾取一個凝膠珠放在實驗桌上，用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠制作成功；也可以在實驗桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也表明制備的凝膠珠是成功的。(2)目測法：合格的凝膠珠應(yīng)是淡黃色、圓形或橢圓形的。如果顏色過淺呈白色，說明海藻酸鈉溶液的濃度過低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠珠形狀不規(guī)則，則說明海藻酸鈉的濃度偏高。【活學(xué)活用】3．下列有關(guān)固定化酵母細(xì)胞制備步驟的敘述，恰當(dāng)?shù)氖?

)A．應(yīng)使干酵母與自來水混合并攪拌，以利于酵母菌活化B．配制海藻酸鈉溶液時要用小火或間斷加熱的方法C．向剛?cè)芑玫暮Ｔ逅徕c溶液中加入已活化的酵母細(xì)胞，充分?jǐn)嚢璨⒒旌暇鶆駾．將與酵母細(xì)胞混勻的海藻酸鈉溶液注入CaCl2溶液中，會觀察到CaCl2溶液中有球形或橢球形的凝膠珠形成答案

B解析由于缺水時微生物處于休眠狀態(tài)，為了加速酵母細(xì)胞的活化，將干酵母與蒸餾水混合后用玻璃棒充分?jǐn)嚢瑁粦?yīng)用自來水，因為自來水可能會有雜菌；為避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊，溶化時要小火或間斷加熱；如果將剛?cè)芑玫暮Ｔ逅徕c與已活化的酵母細(xì)胞混合，有可能會殺死酵母細(xì)胞；將與酵母細(xì)胞混勻的海藻酸鈉的混合液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注入。A4．用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵葡萄糖溶液時發(fā)現(xiàn)無酒精產(chǎn)生，其原因不可能是 (

)A．試驗瓶蓋了塞子B．瓶內(nèi)氧氣充足，進(jìn)行了有氧呼吸C．固定化的凝膠珠內(nèi)可能沒有酵母細(xì)胞D．所謂的葡萄糖溶液可能是其他物質(zhì)解析固定化酵母細(xì)胞無氧狀態(tài)下發(fā)酵葡萄糖溶液，產(chǎn)生酒精，而有氧時不產(chǎn)生酒精。化學(xué)結(jié)合物理吸附反復(fù)利用活化CaCl2海藻酸鈉固定化發(fā)酵B解析固定化酶的制作目的是降低生產(chǎn)成本。一是能夠順利地從發(fā)酵產(chǎn)物中把酶分離出來，二是使酶反復(fù)利用。從題目中看出，選項B是正確的。酶的固定化對酶的活性、酶作用的發(fā)揮、反應(yīng)速度的提高，并沒有多大作用。D2．下列說法中，哪項不是在應(yīng)用酶的過程中常遇見的問題(

)A．酶與反應(yīng)物混合，產(chǎn)品難以提純B．酶在生物化學(xué)反應(yīng)中往往難以回收C．酶遇強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫等條件易失活D．酶作為催化劑，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)C3．下列對固定化酶和固定化細(xì)胞的說法，正確的是 (

)A．固定化酶的優(yōu)勢在于能催化一系列生化反應(yīng)B．固定化細(xì)胞技術(shù)一次只能固定一種酶C．固定化酶和固定化細(xì)胞的共同點是所固定的酶都可以反復(fù)使用D．固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)使用，但酶的活性幾乎不變解析某種固定化酶只能催化一種生化反應(yīng)，其優(yōu)勢是酶可以反復(fù)使用；固定化細(xì)胞技術(shù)一次能固定多種酶；固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)使用，但酶的活性下降。B4．在一個普通的錐形瓶中，加入含有酵母菌的葡萄糖溶液(如圖1),圖2所示有關(guān)坐標(biāo)圖中不正確的是 (

)解析酵母菌的數(shù)量隨時間的變化是先快速增加,隨后增加速率放慢,一段時間內(nèi)維持在一定水平,最后由于營養(yǎng)缺乏,pH極度不適和酒精濃度過高導(dǎo)致繁殖速率小于死亡速率,數(shù)量下降。5．如圖為固定化酶的反應(yīng)柱示意圖,請據(jù)圖回答:(1)請在橫線上填出各標(biāo)號的名稱。①________________，②_______________，③__________________________________。(2)與一般酶制劑相比,固定化酶的突出優(yōu)點是____________________________________________________________________________；固定化細(xì)胞的優(yōu)點是_______________________________________________________________________________________________________________________。(3)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)據(jù)圖說出反應(yīng)柱的作用原理。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析與一般的酶制劑相比，固定化酶不僅能與反應(yīng)物充分接觸，還能與產(chǎn)物分離，并且可以反復(fù)利用；與固定化酶相比，固定化細(xì)胞能催化一系列的化學(xué)反應(yīng)，并且固定化細(xì)胞成本更低，操作更容易；使用固定化酶技術(shù)往往利用一個反應(yīng)柱，反應(yīng)柱下端有一個分布著小孔的