生物43酵母細(xì)胞的固定化新人教版選修

生物43酵母細(xì)胞的固定化新人教版選修第1頁(yè)/共18頁(yè)思考：通過(guò)課題背景分析，你有何體會(huì)？酶：優(yōu)點(diǎn)：摧化效率高，低耗能，低污染實(shí)際問(wèn)題：對(duì)環(huán)境條件敏感，易失活；溶液中的酶很難收回，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應(yīng)后酶混在產(chǎn)物中，如不去除，會(huì)影響產(chǎn)品的品質(zhì)設(shè)想：將酶固定在不容于水的載體上固定化酶：優(yōu)點(diǎn)：酶即能與反應(yīng)物接觸，又容易與反應(yīng)物分離，同時(shí)，還可以反復(fù)利用實(shí)際問(wèn)題：一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)踐中，很多產(chǎn)物的形成都是通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)才能完成的設(shè)想：酶是細(xì)胞合成的，能否將合成酶的細(xì)胞直接固定？

固定化細(xì)胞：成本低，操作更容易第2頁(yè)/共18頁(yè)一、課題目標(biāo)1．說(shuō)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。思考：1、如何利用固定化酶生產(chǎn)高果糖漿的？2、有哪些優(yōu)點(diǎn)？第3頁(yè)/共18頁(yè)3、固定化酶的方式有哪些？第4頁(yè)/共18頁(yè)閱讀教材P50，解決以下問(wèn)題：（1）參照固定化酶，給細(xì)胞固定化下個(gè)定義（2）細(xì)胞固定化的常用方法（3）固定化細(xì)胞技術(shù)有哪些優(yōu)勢(shì)？（4）如果想把微生物的發(fā)酵過(guò)程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇哪種技術(shù)？如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該采用哪種方法？（5）一般來(lái)說(shuō)，酶更適合用吸附法和交聯(lián)法固定，而細(xì)胞多采用包埋法固定，想想看為什么？第5頁(yè)/共18頁(yè)思考：直接使用酶、固定化酶與固定化細(xì)胞各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？類(lèi)型優(yōu)點(diǎn)不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等。對(duì)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(yīng)后酶會(huì)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(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時(shí)，固定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用。一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)踐中，很多產(chǎn)物的形成都通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)才能得到的。固定化細(xì)胞成本低，操作更容易。固定后的酶或細(xì)胞與反應(yīng)物不容易接近，可能導(dǎo)致反應(yīng)效果下降等。第6頁(yè)/共18頁(yè)課堂討論：

1．從操作角度來(lái)考慮，你認(rèn)為固定化酶技術(shù)與固定化細(xì)胞技術(shù)哪一種方法更容易？哪一種方法對(duì)酶活性的影響更?。?．固定化細(xì)胞固定的是一種酶還是一系列酶？3．如果想將微生物的發(fā)酵過(guò)程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇哪種方法？4．如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該選擇哪種方法？固定化細(xì)胞技術(shù)固定化細(xì)胞固定的是一系列酶固定化細(xì)胞技術(shù)固定化酶技術(shù)第7頁(yè)/共18頁(yè)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)。酵母細(xì)胞所需要的活化時(shí)間較短，一般需要0.5～1h，教師需要提前做好準(zhǔn)備。此外，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)胞的活化液溢出容器外。三．實(shí)驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞1．酵母細(xì)胞的活化思考：1、什么叫酵母細(xì)胞的活化？

2．配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液思考：2、配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液有什么作用？第8頁(yè)/共18頁(yè)3．配制海藻酸鈉溶液思考：①配制的海藻酸鈉溶液具體作用是什么？②在加熱的過(guò)程中，為什么要用小火，或者間斷加熱？包埋酶或細(xì)胞防止焦糊4．海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合5．固定化酵母細(xì)胞思考：①為什么剛形成的凝膠珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右？②如何檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格？形成穩(wěn)定的凝膠珠第9頁(yè)/共18頁(yè)說(shuō)明：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。一是用鑷子夾起一個(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(méi)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，也能表明制備的凝膠珠是成功的。（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵問(wèn)題思考：發(fā)酵時(shí)為什么要將溫度控制在25℃？四．實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果分析與評(píng)價(jià)1．觀察凝膠珠的顏色和形狀問(wèn)題思考：①如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺、呈白色，則說(shuō)明什么？②如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說(shuō)明什么？第10頁(yè)/共18頁(yè)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，需要再作嘗試。2．觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液?jiǎn)栴}思考：當(dāng)觀察到哪些現(xiàn)象時(shí)，可說(shuō)明實(shí)驗(yàn)獲得成功？為什么？利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時(shí)會(huì)聞到酒味。第11頁(yè)/共18頁(yè)3、固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？固定化細(xì)胞常用的載體有哪些？有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。固定化酶分子小更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，用包埋法卻容易從包埋材料中漏出。固定化細(xì)胞因細(xì)胞大不易被吸附或結(jié)合適宜采用包埋法。常用載體：明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。第12頁(yè)/共18頁(yè)4、固定化酶和固定化細(xì)胞的原理是什么？就是將酶固定在不溶于水的載體上，或者將微生物細(xì)胞均勻地包埋于不溶于水的多孔性載體上，使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時(shí)，固定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用的技術(shù)。第13頁(yè)/共18頁(yè)鞏固練習(xí)1、酶固定化技術(shù)與細(xì)胞固定化技術(shù)的關(guān)系是A酶固定化技術(shù)是細(xì)胞固定化技術(shù)的基礎(chǔ)B細(xì)胞固定化技術(shù)是酶固定化技術(shù)的基礎(chǔ)C酶固定化技術(shù)與細(xì)胞固定化技術(shù)是同時(shí)發(fā)展起來(lái)的D固定化細(xì)胞技術(shù)先于酶固定化技術(shù)第14頁(yè)/共18頁(yè)2、固定化酶技術(shù)常采用A包埋法B化學(xué)結(jié)合和物理吸附法C活化法D微囊化法3、海藻酸鈉在水中溶解的速度較慢，需要經(jīng)過(guò)加熱促進(jìn)其溶解，采用的最好加熱方法是A快速加熱B持續(xù)高溫加熱C小火間斷加熱D灼燒加熱第15頁(yè)/共18頁(yè)4、酵母菌的活化是指A讓酵母細(xì)胞恢復(fù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)B讓酵母細(xì)胞在缺水狀態(tài)下更容易休眠C讓酵母細(xì)胞內(nèi)酶活性加倍D讓處于休眠狀態(tài)的酵母細(xì)胞重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)第16頁(yè)/共18頁(yè)5