生物（人教版選修1）課件專題4課題3酵母細胞的固定化

專題四酶的研究與應(yīng)用課題三酵母細胞的固定化1．說出固定化酶和固定化細胞的作用和原理；2．說出利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵。一、固定化酶的應(yīng)用實例——生產(chǎn)高果糖漿1．高果糖漿的生產(chǎn)需要使用______________，它能將葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖。這種酶的__________好，可以持續(xù)發(fā)揮作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就無法從糖漿中回收，造成很大的浪費。葡萄糖異構(gòu)酶穩(wěn)定性2．葡萄糖異構(gòu)酶固定：將酶固定在一種________________上，再將這些酶顆粒裝到一個__________內(nèi)，柱子底端裝上分布著許多小孔的__________。酶顆粒無法通過上面的小孔，而反應(yīng)溶液卻可以自由出入。3．高果糖漿的生產(chǎn)操作：生產(chǎn)過程中，將____________從反應(yīng)柱的上端注入，使其流過反應(yīng)柱，與______________接觸，轉(zhuǎn)化成果糖，從反應(yīng)柱的下端流出。顆粒狀的載體反應(yīng)柱篩板葡萄糖溶液葡萄糖異構(gòu)酶物理酶細胞物理吸附酶多孔性載體明膠海藻酸鈉產(chǎn)物反復(fù)利用成本低葡萄糖異構(gòu)1．從操作角度考慮，固定化酶和固定化細胞哪一種方法對酶活性的影響更??？固定化細胞固定的是一種酶還是一系列酶？提示：固定化細胞操作更容易，對酶活性影響更小。固定化細胞可以催化系列反應(yīng)，故固定的是一系列酶。比如固定化酵母細胞將葡萄糖轉(zhuǎn)化形成酒精的過程就是一系列酶催化反應(yīng)的結(jié)果。三、實驗操作程序1．酵母細胞的活化：向干酵母中加入__________，使其__________。2．配制CaCl2溶液。3．配制海藻酸鈉溶液。在加熱時要用__________或__________。蒸餾水活化小火間斷加熱4．__________溶液與__________混合。5．固定化酵母細胞。6．用固定化酵母細胞發(fā)酵：將凝膠珠加入用于發(fā)酵的__________溶液后，發(fā)現(xiàn)有_______產(chǎn)生，同時有_____味散發(fā)。海藻酸鈉酵母細胞葡萄糖氣泡酒2．如何檢驗?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格？提示：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，也表明制備的凝膠珠是成功的。一、固定化酶和固定化細胞的應(yīng)用及特點1．固定化酶的應(yīng)用(1)酶的應(yīng)用：酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等各領(lǐng)域。(2)普通酶應(yīng)用時的缺點①容易失活，通常對強酸、強堿、高溫和有機溶劑非常敏感。②很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本。③會影響產(chǎn)物的純度，降低產(chǎn)品質(zhì)量。2．固定化酶和細胞技術(shù)(1)固定化酶和固定化細胞是利用物理或化學(xué)的方法將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。(2)方法①包埋法：將細胞包埋在不溶于水的多孔性載體中。②化學(xué)結(jié)合法：將酶分子或細胞相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上。③物理吸附法：將酶吸附到載體表面上。(3)酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化，因為酶分子體積小，容易從包埋材料中漏出；細胞多采用包埋法固定化，因為細胞體積大，難以被吸附或結(jié)合。(4)常用的包埋細胞的多孔載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。(5)固定化細胞優(yōu)點：與固定化酶相比，制備成本降低，操作簡單。1．下列關(guān)于固定化酶和同定化細胞的敘述中，正確的是(

)A．固定化細胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯B．固定化酶的應(yīng)用中，要控制好pH、溫度和溶解氧C．利用固定化酶降解水體中有機磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件D．利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物解析：固定化酶耐受性比較好，和溶解氧沒有關(guān)系；利用固定化酶降解水體中的有機磷農(nóng)藥，需要固定化酶發(fā)揮作用，不需要提供營養(yǎng)條件；利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類既可以作為反應(yīng)底物，也可以作為碳源來調(diào)節(jié)酵母菌的代謝方式。答案：A二、固定化酵母細胞的制備與應(yīng)用的關(guān)鍵操作1．酵母細胞的活化(1)在缺水狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)；活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。(2)酵母細胞所需要的活化時間較短，一般需要0.5h～1h，需要提前做好準備；活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細胞的活化液溢出容器外。2．配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液溶解物質(zhì)要徹底，要用蒸餾水溶解，不要用自來水溶解，以防止自來水中各種離子影響實驗結(jié)果。3．配制海藻酸鈉溶液(1)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，要用小火，或間斷加熱，反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止。(2)海藻酸鈉溶液的濃度涉及固定化細胞的質(zhì)量，如果海藻酸鈉濃度過高，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)目就少，影響實驗效果。4．海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合(1)溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，否則會因溫度過高而殺死酵母菌。(2)攪拌要徹底、充分，使兩者混合均勻。5．固定化酵母細胞(1)用海藻酸鈉制成不含酵母菌的凝膠珠作為對照。(2)海藻酸鈉在CaCl2溶液的作用下，發(fā)生聚沉，形成凝膠珠，需要穩(wěn)定30min左右。6．用固定化酵母細胞發(fā)酵(1)將固定好的酵母細胞(凝膠珠)用蒸餾水沖洗2～3次，洗去其表面多余的電解質(zhì)溶液，剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。(2)將150mL質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移至200mL錐形瓶中，加入固定好的酵母細胞，置于25℃下發(fā)酵24h。2．下列有關(guān)固定化酵母細胞制備步驟不恰當?shù)氖?

)A．應(yīng)使干酵母與水混合并攪拌，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胞，充分攪拌并混合均勻D．將與酵母混勻的海藻酸鈉液注入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解析：由于酵母菌是一種真核微生物，溫度較高時會被燙死，應(yīng)將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入，所以C選項錯。答案：C酶或細胞固定化的方法

試分析下圖中，哪一種與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母細胞相似解析：A、B選項適合于酶的固定化，C選項既可用于酶固定，也可用于細胞固定。制備固定化酵母細胞用的是包埋法，即將酵母菌包埋在海藻酸鈉制成的凝膠珠中，所以與D選項相似。答案：D酶和固定化技術(shù)的應(yīng)用

關(guān)于固定化酶技術(shù)說法正確的是A．固定化酶技術(shù)就是固定反應(yīng)物，將酶依附著載體圍繞反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)的技術(shù)B．固定化酶的優(yōu)勢在于能催化一系列的酶促反應(yīng)C．固定化酶中的酶無法重復(fù)利用D．固定化酶是將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)解析：固定化酶是利用物