酵母細胞固定化第二課時

酵母細胞固定化參考資料固定化微生物細胞利用微生物來生產(chǎn)酶具有生產(chǎn)成本低、周期短、產(chǎn)量大等優(yōu)點。微生物產(chǎn)生的酶，可以分為分泌在細胞外的胞外酶和包含在細胞內(nèi)的胞內(nèi)酶。利用胞內(nèi)酶時，需要采用手段將細胞破碎后，將酶進行分離純化，提取后酶的活性和穩(wěn)定性往往都受到很大的影響。將微生物細胞限制或定位于特定空間位置，即將微生物制成固定化細胞后，既能避免復雜的細胞破碎、酶的提取和純化過程，又能使酶的活性和穩(wěn)定性得到較大提高。固定后的微生物細胞可以作為固體催化劑在多步酶促反應中發(fā)揮連續(xù)催化作用，同時，催化反應結(jié)束后又能被回收和重復利用。例如，人們將含有青霉素?；傅拇竽c桿菌細胞進行固定化，用于大規(guī)模地生產(chǎn)青霉素母核（青霉素的主體化學結(jié)構(gòu)部分，即6-氨基青霉烷酸），然后再對青霉素母核的側(cè)鏈進行化學修飾，可以生產(chǎn)半合成青霉素，如氨芐青霉素。5.固定化酶技術生產(chǎn)高果糖漿的圖示：注意反應柱的各部分名稱。你能說出反應柱的優(yōu)點嗎？反應柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。生產(chǎn)流程含淀粉的漿液α-淀粉酶糊精糖化酶葡萄糖葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖的異構(gòu)化42%～45%轉(zhuǎn)化成果糖果葡糖漿果糖和葡萄糖分離葡萄糖再次異構(gòu)化反復多次果糖含量70%～90%高果糖漿1.下列說法不正確的是（）A.葡萄糖與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成的是果糖B.從固定化酶反應柱下端流出的是果糖C.高果糖漿不會像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管病D.酶溶解于葡萄糖溶液，可以從糖漿中回收D隨學隨練2.研究認為，用固定化酶技術處理污染物是很有前途的。如將從大腸桿菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龍膜上制成制劑，可以用來降解殘留在土壤中的有機磷農(nóng)藥，與用微生物降解相比，其作用不需要適宜的（）A.溫度B.pHC.水分D.營養(yǎng)D3.目前，日用化工廠大量生產(chǎn)的酶制劑，其中的酶大都來自（）A.化學合成B.動物體內(nèi)C.植物體內(nèi)D.微生物體內(nèi)D在生產(chǎn)實際中使用固定化酶技術有無不足?如有不足,怎么辦?有。一種酶只能催化一種化學反應，而在生產(chǎn)實際中很多產(chǎn)物的形成都通過一系列的酶促反應才能進行，所以操作比較麻煩。可采用固定化細胞技術。如果反應底物是大分子物質(zhì)，應該采用何種技術?為什么？酶和細胞固定方法的選擇①酶適合采用化學結(jié)合和物理吸附法固定②細胞適合采用包埋法固定（1）方法（2）原因①酶分子很小容易從包埋的材料中漏出②細胞個大，難以被吸附或結(jié)合而3、固定化細胞常用的載體常用的不溶于水的多孔性載體有哪些？海藻酸鈉1.使用固定化細胞的優(yōu)點是()。A.能催化大分子物質(zhì)的水解B.可催化一系列化學反應C.與反應物易接近D.有利于酶在細胞外發(fā)揮作用B隨學隨練2.酶的固定方法不包括()。A.將酶吸附在固體表面上B.將酶相互連接起來C.將酶包埋在細微網(wǎng)格里D.將酶制成固體酶制劑，如加酶洗衣粉中的酶D3.如果反應物是大分子物質(zhì)，采用那種方法催化受限制()。A.直接使用酶B.使用化學方法結(jié)合的酶C.使用固定化細胞D.使用物理吸附法固定的酶C4、下列關于酶和細胞的固定敘述不正確的是()。A.酶分子很小，易采用包埋法B.酶分子很小，易采用化學結(jié)合或物理吸附法固定的酶C.細胞個大，難被吸附或結(jié)合D.細胞易采用包埋法固定A5.關于固定化酶的敘述不正確的是()。A.既能與反應物接觸，又能與反應物分離B.固定在載體上的酶可被反復利用C.可催化一系列反應D.酶的活性和穩(wěn)定性受到限制C6.固定化細胞對酶的活性影響最小，根本原因是()。A.避免了細胞破碎、酶的提取純化過程B.固定化細胞在多種酶促反應中連續(xù)發(fā)揮作用C.促化反應結(jié)束后，能被吸收和重復利用D.細胞結(jié)構(gòu)保證了各種酶在細胞內(nèi)化學反應中有效的發(fā)揮作用D（一）制備固定化酵母細胞閱讀P50～51思考下列問題：（1）制備過程包括哪幾個步驟？（2）你認為哪個步驟的操作是最重要的一環(huán)？三、實驗操作1.酵母細胞的活化思考：關于酵母菌你有哪些知識？什么是活化？怎樣活化？應注意什么？活化：讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復正常的生活狀態(tài)；本質(zhì)：加快新陳代謝；方法：加入適量的水。取1g干酵母，放入50ml的小燒杯中，加入蒸餾水10ml，用玻璃棒攪拌，使酵母細胞混合均勻，成糊狀，放置1h左右使其活化思考：你認為酵母的活化操作有哪些注意事項？①所用容器要大一些；②要保證酵母菌的活性；2.配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液稱取無水CaCl20.83g。放入200mL的燒杯中，加入150mL的蒸餾水，使其充分溶解，待用。3.配制海藻酸鈉溶液操作：稱取0.7g海藻酸鈉，放入50mL小燒杯中.加人10mL水，用酒精燈加熱，邊加熱邊攪拌，將海藻酸鈉調(diào)成糊狀，直至完全溶化，用蒸餾水定容至10mL。注意，加熱時要用小火，或者間斷加熱，反復幾次，直到海藻酸鈉溶化為止加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)，涉及到實驗的成敗，一定要按照教材的提示進行操作。海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細胞的質(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胞的數(shù)目少，影響實驗效果。應當注意什么問題？4、海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已活化的醉母細胞，進行充分攪拌，使其混合均勻，再轉(zhuǎn)移至注射器中。為什么海藻酸鈉溶液要冷卻？5、固定化酵母細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，觀察液滴在CaCl2溶液中形成凝膠珠的情形。將這些凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。剛形成的凝膠珠應在CaCl2溶液中浸泡一段時間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。檢驗凝膠珠的質(zhì)量是否合格，可以使用下列方法：一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，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。二是在實驗桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。這一階段成功與否呢？怎樣評價？觀察凝膠珠的顏色和形狀:如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。（二）用固定化細胞發(fā)酵1、將固定好的酵母細胞(凝膠珠)用蒸餾水沖洗2-3次。2、將150mL質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移到200mL的錐形瓶中，再加入固定好的酵母細胞，置于25℃下發(fā)酵24h。這一階段成功與否呢？怎樣評價？觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液；利用固定的酵母細胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時會聞到酒味。還有其他方法嗎？類型優(yōu)點不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等。對環(huán)境條件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應后酶會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。固定化酶酶既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時，還能被反復利用。一種酶只能催化一種化學反應，而在生產(chǎn)實踐中，很多產(chǎn)物的形成都通過一系列的酶促反應才能得到的。固定化細胞成本低，操作更容易。固定后的酶或細胞與反應物不容易接近，可能導致反應效果下降等。1.制備固定化酵母細胞的過程中錯誤的是（）A.取干酵母，加入蒸餾水，使其活化B.配制海藻酸鈉時，加熱用大火，直到海藻酸鈉溶化為止C.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胞D.將凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右B隨學隨練2.下列敘述不正確的是（）A.從操作角度來考慮，固定化細胞比固定化酶容易B.固定化細胞比固定化酶對酶的活性影響更小C.固定化細胞固定的是一種酶D.將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)