課題酵母細胞的固定化

關于課題酵母細胞的固定化溫故知新：1、洗衣粉中添加________，可以更有效地清除頑漬。常用的酶制劑有_________________四類。2、影響酶活性的因素有_______、________和_________。第2頁,共49頁，星期六，2024年，5月酶制劑存在的缺陷：

1、通常對強酸、強堿、高溫和有機溶劑等條件非常敏感，容易失活；

2、溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；

3、反應后會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質量。第3頁,共49頁，星期六，2024年，5月

如果你是工程技術人員，你如何解決這個問題？第4頁,共49頁，星期六，2024年，5月

閱讀P49-50，并思考：1、解決酶應用中存在問題的方法是？2、這種方法的優(yōu)點是什么？3、什么是高果糖漿？使用它有何好處？4、生產(chǎn)高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？這種酶有何特點？5、了解高果糖漿生產(chǎn)過程。一、固定化酶的應用實例第5頁,共49頁，星期六，2024年，5月2.固定化酶技術即將酶固定在一定空間內的技術（如固定在不溶于水的載體上）。3.固定化酶技術的優(yōu)點：（1）使酶既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)物分離；（2）固定在載體上的酶可以被反復利用。（3）一定程度上避免了高溫、強酸、強堿、和有機溶劑等對酶活性的影響，從而提高了催化效率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量1.固定化酶的概念通過物理或化學方法，將水溶性的酶與不溶于水的載體結合，使酶固定在載體上，并在一定的空間范圍內進行催化反應，這樣制得的酶稱為固定化酶。第6頁,共49頁，星期六，2024年，5月4、高果糖漿是指果糖含量為42%左右的糖漿。作為蔗糖的替代品，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，對人的健康有利。你能寫出果糖的分子式嗎?它屬于什么糖?第7頁,共49頁，星期六，2024年，5月5、生產(chǎn)高果糖漿需要葡萄糖異構酶；其作用是將葡萄糖轉化為果糖；這種酶穩(wěn)定性好，可持續(xù)發(fā)揮作用。4.反應機理：葡萄糖經(jīng)葡萄糖異構酶的分解，生成果糖。第8頁,共49頁，星期六，2024年，5月5、固定化酶技術生產(chǎn)高果糖漿的圖示：你能說出反應柱的優(yōu)點嗎？注意反應柱的各部分名稱。生產(chǎn)過程:a.將葡萄糖異構酶固定在顆粒狀的載體上b.將這些酶顆粒放入底部有許多小孔的反應柱內c.將葡萄糖溶液從反應柱的上端注入d.葡萄糖溶液流過反應柱，與固定化葡萄糖異構酶接觸e.葡萄糖轉化成果糖從反應柱的下端流出第9頁,共49頁，星期六，2024年，5月反應柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高果糖的產(chǎn)量和質量。優(yōu)點：第10頁,共49頁，星期六，2024年，5月練習：1、下列說法不正確的是（）A、葡萄糖與固定化葡萄糖異構酶接觸，轉化成的是果糖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第11頁,共49頁，星期六，2024年，5月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)D第12頁,共49頁，星期六，2024年，5月3、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C、植物體內D、微生物體內D第13頁,共49頁，星期六，2024年，5月

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。第14頁,共49頁，星期六，2024年，5月二、固定化細胞技術1、概念：利用物理或化學方法將細胞固定在一定空間的技術。細胞中含有一系列酶，在細胞正常生命活動的過程中，通過代謝產(chǎn)生所需要的代謝產(chǎn)物。閱讀P50：思考第二段的問題第15頁,共49頁，星期六，2024年，5月2.將酶或細胞固定化的方法將酶（或細胞）包埋在細微網(wǎng)格里將酶（或細胞）相互連接起來將酶（或細胞）吸附在載體表面上包埋法化學結合法吸附法第16頁,共49頁，星期六，2024年，5月酶和細胞固定方法的選擇①酶適合采用化學結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細胞個大，酶分子很小②個體大的細胞難以被吸附或結合而個小的酶容易從包埋的材料中漏出第17頁,共49頁，星期六，2024年，5月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？明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺等第18頁,共49頁，星期六，2024年，5月

如果反應底物是大分子物質，能否用固定化細胞技術?

為什么？那應該采用何種技術?第19頁,共49頁，星期六，2024年，5月練習：1.使用固定化細胞的優(yōu)點是()。A.能催化大分子物質的水解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第20頁,共49頁，星期六，2024年，5月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D第21頁,共49頁，星期六，2024年，5月3、如果反應物是大分子物質，采用那種方法催化受限制()。A．直接使用酶B．使用化學方法結合的酶C．使用固定化細胞D．使用物理吸附法固定的酶C第22頁,共49頁，星期六，2024年，5月4、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，易采用化學結合或物理吸附法固定的酶C．細胞個大，難被吸附或結合D．細胞易采用包埋法固定A第23頁,共49頁，星期六，2024年，5月5.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C第24頁,共49頁，星期六，2024年，5月6、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．促化反應結束后，能被吸收和重復利用D．細胞結構保證了各種酶在細胞內化學反應中有效的發(fā)揮作用D第25頁,共49頁，星期六，2024年，5月三、實驗操作（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)？第26頁,共49頁，星期六，2024年，5月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？第27頁,共49頁，星期六，2024年，5月第28頁,共49頁，星期六，2024年，5月活化：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：加快新陳代謝；方法：加入適量的水。

第29頁,共49頁，星期六，2024年，5月取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左右使其活化第30頁,共49頁，星期六，2024年，5月思考：

你認為酵母的活化操作有哪些注意事項？1、酵母細胞活化的時間短一般為0.5-1小時，活化時體積會變大，所以用的容器要大一些；2、要保證酵母菌的活性；第31頁,共49頁，星期六，2024年，5月2、配制物質的量濃度為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。作用：使膠體聚沉、凝膠珠形成穩(wěn)定的結構注意：CaCl2稱量要準，不能用自來水配置第32頁,共49頁，星期六，2024年，5月3、配制海藻酸鈉溶液第33頁,共49頁，星期六，2024年，5月操作：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第34頁,共49頁，星期六，2024年，5月

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？第35頁,共49頁，星期六，2024年，5月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，再轉移至注射器中。為什么海藻酸鈉溶液要冷卻？防止酵母細胞預熱破裂第36頁,共49頁，星期六，2024年，5月第37頁,共49頁，星期六，2024年，5月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。

第38頁,共49頁，星期六，2024年，5月第39頁,共49頁，星期六，2024年，5月

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)定的結構。檢驗凝膠珠的質量是否合格，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。第40頁,共49頁，星期六，2024年，5月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。第41頁,共49頁，星期六，2024年，5月（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質量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液轉移到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。第42頁,共49頁，星期六，2024年，5月第43頁,共49頁，星期六，2024年，5月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。第44頁,