酵母細胞的固定化公開課PPT學習教案

1、會計學1 酵母細胞的固定化公開課酵母細胞的固定化公開課 在食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等領域大在食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等領域大 規(guī)模使用酶制劑，說明酶制劑使用有規(guī)模使用酶制劑，說明酶制劑使用有 很多優(yōu)點，你能舉出一些嗎？很多優(yōu)點，你能舉出一些嗎？ 催化效率高、低能耗、低污染等。催化效率高、低能耗、低污染等。 生產(chǎn)中直接使用酶存在哪些問題？你生產(chǎn)中直接使用酶存在哪些問題？你 知道嗎？知道嗎？ 第1頁/共30頁 酶制劑存在的缺陷：酶制劑存在的缺陷： 1 1、通常對、通常對 等條件非常敏感，容易失活；等條件非常敏感，容易失活； 2 2、溶液中的酶很難回收，不、溶液中的酶很難回收，不 能被能被 ，提高了生產(chǎn)

2、成本，提高了生產(chǎn)成本 ； 3 3、反應后會混在產(chǎn)物中，可、反應后會混在產(chǎn)物中，可 能能 。 強酸強酸、強堿、高溫和有機溶劑強堿、高溫和有機溶劑 影響產(chǎn)品質(zhì)量影響產(chǎn)品質(zhì)量 再次利用再次利用 第2頁/共30頁 如果你是工程技術人如果你是工程技術人 員，領導要你解決這個員，領導要你解決這個 問題，你怎么辦？問題，你怎么辦？ 固定化酶技術固定化酶技術 第3頁/共30頁 閱讀閱讀P49P49獨立思考獨立思考3 3分鐘后小組合作討論：分鐘后小組合作討論： 1 1、解決酶應用中存在問題的方法是？、解決酶應用中存在問題的方法是？ 2 2、什么是高果糖漿？使用它有何好處？、什么是高果糖漿？使用它有何好處？ 3

3、3、生產(chǎn)高果糖漿需要什么酶？其作用是什、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？么？這種酶有何特點？ 4 4、介紹一下反應柱及其優(yōu)點、介紹一下反應柱及其優(yōu)點 5 5、了解高果糖漿生產(chǎn)過程。、了解高果糖漿生產(chǎn)過程。 6 6、這種方法的優(yōu)點是什么？、這種方法的優(yōu)點是什么？ （一）、固定化酶的應用實例（一）、固定化酶的應用實例 第4頁/共30頁 （一）固定化酶的（一）固定化酶的 應用實例應用實例 總結：固定化酶技術的總結：固定化酶技術的 優(yōu)點優(yōu)點： 使酶既能與反應物接觸使酶既能與反應物接觸 ，又能與產(chǎn)物分離；，又能與產(chǎn)物分離； 固定在載體上的酶可以固定在載體上的酶可以 被反復利用。被

4、反復利用。 第5頁/共30頁 在生產(chǎn)實際中使用固定化酶在生產(chǎn)實際中使用固定化酶 技術有無不足技術有無不足? ?如有不足如有不足, ,怎么辦怎么辦? ? 有。一種酶只能催化一種化學有。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)反應，而在生產(chǎn)實際中很多產(chǎn) 物的形成都通過物的形成都通過一系列的酶促一系列的酶促 反應反應才能進行，所以操作比較才能進行，所以操作比較 麻煩。麻煩。 可采用可采用固定化細胞技術固定化細胞技術。 第6頁/共30頁 概念：利用物理或化學方法將概念：利用物理或化學方法將酶酶 或或細胞細胞固定在一定空間的技術。固定在一定空間的技術。 包埋法包埋法 化學化學 結合法結合法 物

5、理吸附法物理吸附法 （二）固定化酶技術和固定化細胞技術（二）固定化酶技術和固定化細胞技術 固定化酶固定化酶 或者或者固定化細固定化細 胞胞分別適用哪分別適用哪 些方法？原因些方法？原因 ？ 適用于適用于 固定化酶固定化酶 適用于適用于 固定化細胞固定化細胞 包埋法是指將微生物的細胞均勻包埋在不溶于水的多孔包埋法是指將微生物的細胞均勻包埋在不溶于水的多孔 性載體中性載體中 化學結合法是指將酶分子或細胞相互結合或?qū)⑵浣Y合化學結合法是指將酶分子或細胞相互結合或?qū)⑵浣Y合 到載體上到載體上 物理吸附法是指將酶吸附到固體吸附劑的表面物理吸附法是指將酶吸附到固體吸附劑的表面 第7頁/共30頁 思考？思考？

6、1 1從操作角度來考慮，你認為固定化酶技術與從操作角度來考慮，你認為固定化酶技術與 固定化細胞技術哪一種方法更容易？固定化細胞技術哪一種方法更容易？ 哪一種方法對酶活性的影響更小？哪一種方法對酶活性的影響更??？ 2 2固定化細胞固定的是一種酶還是一系列酶？固定化細胞固定的是一種酶還是一系列酶？ 3 3如果想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反如果想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反 應，應該選擇哪種方法？應，應該選擇哪種方法？ 4 4如果反應物是大分子物質(zhì)，又應該選擇哪種如果反應物是大分子物質(zhì)，又應該選擇哪種 方法？方法？ 固定化細胞固定化細胞 固定化細胞固定的是一系列酶固定化細胞固定的是一系列酶

7、固定化細胞技術固定化細胞技術 固定化酶技術固定化酶技術 固定化細胞固定化細胞 第8頁/共30頁 酶的種類：一種酶的種類：一種 所需條件：適宜的溫度，所需條件：適宜的溫度，PH值值 固定化細胞固定化細胞 酶的種類：多種酶的種類：多種 所需條件：適宜的溫度，所需條件：適宜的溫度，PH值，營養(yǎng)值，營養(yǎng) 物質(zhì)物質(zhì) 第9頁/共30頁 練習：練習： 1.1.使用固定化細胞的優(yōu)點是使用固定化細胞的優(yōu)點是( )( )。 A.A.能催化大分子物質(zhì)的水解能催化大分子物質(zhì)的水解 B.B.可催化一系列化學反應可催化一系列化學反應 C.C.與反應物易接近與反應物易接近 D.D.有利于酶在細胞外發(fā)揮作用有利于酶在細胞外發(fā)

8、揮作用 B 第10頁/共30頁 2 2、研究認為，用固定化酶技術處理污、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（，其作用不需要適宜的（ ） A A、溫度、溫度 B B、PHPH C C、水分、水分 D D、營養(yǎng)、營養(yǎng) D 第11頁/共30頁 3. 3. 關于固定化酶的敘述不正確的是關于固定化酶的敘述不正確的是 ( )(

9、)。 A A既能與反應物接觸，又能與反應既能與反應物接觸，又能與反應 物分離物分離 B B固定在載體上的酶可被反復利用固定在載體上的酶可被反復利用 C C可催化一系列反應可催化一系列反應 D D酶的活性和穩(wěn)定性受到限制酶的活性和穩(wěn)定性受到限制 C 第12頁/共30頁 用什么方法對酵母細胞的固定化？用什么方法對酵母細胞的固定化？ 包埋法常用哪些載體？包埋法常用哪些載體？ 思考思考 ： 包埋法包埋法 明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸 纖維素、聚丙烯酰胺等纖維素、聚丙烯酰胺等 第13頁/共30頁 三、實驗操作三、實驗操作 （一）制備固定化酵母細胞（一）制備固定化酵母細胞 觀看

10、視頻思考下列問題：觀看視頻思考下列問題： （1 1）制備過程包括哪幾個步驟？）制備過程包括哪幾個步驟？ （2 2）你認為哪個步驟的操作是最）你認為哪個步驟的操作是最 重要的一環(huán)？重要的一環(huán)？ （3 3）各步驟應當分別注意什么問）各步驟應當分別注意什么問 題？題？ 第14頁/共30頁 二、實驗操作二、實驗操作酵母細胞的固定化酵母細胞的固定化 （1）酵母細胞的活化：）酵母細胞的活化： 思考思考1活化是指什么活化是指什么 ？方法？方法？ 思考思考2在活化酵母的在活化酵母的 過程中要注意？過程中要注意？ 1、酵母細胞活化時體積會變大，、酵母細胞活化時體積會變大， 所用容器要大一些，防止活化液溢出；所用

11、容器要大一些，防止活化液溢出； 2、選用的干酵母有較強的活性且物種單一；、選用的干酵母有較強的活性且物種單一； 第15頁/共30頁 二、實驗操作二、實驗操作酵母細胞的固定化酵母細胞的固定化 （1）酵母細胞的活化：）酵母細胞的活化： （2）配制）配制CaCl2溶液：溶液： 第16頁/共30頁 二、實驗操作二、實驗操作酵母細胞的固定化酵母細胞的固定化 （1）酵母細胞的活化：）酵母細胞的活化： （2）配制）配制CaCl2溶液：溶液： （3）配制海藻酸鈉溶液）配制海藻酸鈉溶液 ： 是最重要的環(huán)節(jié)：是最重要的環(huán)節(jié)： 如果海藻酸鈉濃度過如果海藻酸鈉濃度過 高，將很難形成凝膠珠高，將很難形成凝膠珠 ； 如果

12、濃度過低，形成如果濃度過低，形成 的凝膠珠所包埋的酵母的凝膠珠所包埋的酵母 細胞的數(shù)目少，影響實細胞的數(shù)目少，影響實 驗效果。驗效果。 注意事項：注意事項： 加熱時要用小火，加熱時要用小火， 或者間斷加熱（目的？或者間斷加熱（目的？ ） （濃度要適宜？）（濃度要適宜？） 第17頁/共30頁 二、實驗操作二、實驗操作酵母細胞的固定化酵母細胞的固定化 （1）酵母細胞的活化：）酵母細胞的活化： （2）配制）配制CaCl2溶液：溶液： （3）配制海藻酸鈉溶液）配制海藻酸鈉溶液 ： （4）海藻酸鈉溶液與海藻酸鈉溶液與 酵母細胞的混合：酵母細胞的混合： 必須將溶化的海藻酸鈉必須將溶化的海藻酸鈉 溶液溶液冷

13、卻至室溫冷卻至室溫才能與才能與 酵母細胞進行混合。酵母細胞進行混合。 為什么？攪拌的目的？為什么？攪拌的目的？ 第18頁/共30頁 二、實驗操作二、實驗操作酵母細胞的固定化酵母細胞的固定化 （1）酵母細胞的活化：）酵母細胞的活化： （2）配制）配制CaCl2溶液：溶液： （3）配制海藻酸鈉溶液）配制海藻酸鈉溶液 ： （4）海藻酸鈉溶液與海藻酸鈉溶液與 酵母細胞的混合：酵母細胞的混合： （5）固定化酵母細胞：固定化酵母細胞： CaClCaCl2 2溶液的作用？所形成的溶液的作用？所形成的 凝膠柱在凝膠柱在CaCl2溶液中浸泡的溶液中浸泡的 目的？目的？使膠體聚沉。形成穩(wěn)定使膠體聚沉。形成穩(wěn)定 的

14、結構的結構 如何判斷固定化酵母細胞是否成如何判斷固定化酵母細胞是否成 功？功？ -觀察凝膠珠的觀察凝膠珠的顏色顏色和和形狀形狀 若凝膠珠若凝膠珠顏色過淺顏色過淺，說，說 明海藻酸鈉的明海藻酸鈉的濃度偏低濃度偏低， 固定的酵母細胞數(shù)目固定的酵母細胞數(shù)目較少較少 凝膠珠不是圓形或橢圓凝膠珠不是圓形或橢圓 形形，則說明海藻酸鈉的，則說明海藻酸鈉的濃濃 度偏高度偏高，制作失敗，需要，制作失敗，需要 再作嘗試再作嘗試 第19頁/共30頁 第20頁/共30頁 檢驗凝膠珠的質(zhì)量是否合格，可檢驗凝膠珠的質(zhì)量是否合格，可 以使用下列方法：以使用下列方法： 一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在

15、 實驗桌上用手擠壓，如果凝膠珠不容實驗桌上用手擠壓，如果凝膠珠不容 易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠 珠的制作成功。珠的制作成功。 二是在實驗桌上用力摔打凝膠珠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，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明 制備的凝膠珠是成功的。制備的凝膠珠是成功的。 第21頁/共30頁 三、實驗操作三、實驗操作 用固定化酵母進行發(fā)酵用固定化酵母進行發(fā)酵 思考思考發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封？發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封？ 思考思考錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？ 思考思考在利用固定化酶或固定化

16、細胞進行工業(yè)在利用固定化酶或固定化細胞進行工業(yè) 生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？ 酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件 。 酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生的。酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生的。 需要。需要。 第22頁/共30頁 這一階段成功與否呢？怎這一階段成功與否呢？怎 樣評價？樣評價？ 觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液；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)生了很多氣酒精，可以看到產(chǎn)生了很多氣 泡，同時會聞到酒味。泡，同時會聞到酒味。 還有其他方法嗎？還有其他方法嗎？ 第23頁/共30頁 第24頁/共30頁 練習練

17、習: 1、制備固定化酵母細胞的過程中錯誤、制備固定化酵母細胞的過程中錯誤 的是（的是（ ） A、取干酵母，加入蒸餾水，使其活化、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、配制海藻酸鈉時，加熱用大火，直 到海藻酸鈉溶化為止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、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溫，加入已活化的酵母細胞 D、將凝膠珠在、將凝膠珠在CaCl2 2溶液中浸泡溶液中浸泡30 min 左右左右 B 第25頁/共30頁 2 2、下列關于酶和細胞的固定敘述、下列關于酶和細胞的固定敘述 不正確的是不正確的是( )( )。 A A酶

18、分子很小，易采用包埋法酶分子很小，易采用包埋法 B B酶分子很小，易采用化學結合酶分子很小，易采用化學結合 或物理吸附法固定的酶或物理吸附法固定的酶 C C細胞個大，難被吸附或結合細胞個大，難被吸附或結合 D D細胞易采用包埋法固定細胞易采用包埋法固定 A 第26頁/共30頁 3 3、固定化細胞對酶的活性影響最小、固定化細胞對酶的活性影響最小 ，根本原因是，根本原因是( )( )。 A A避免了細胞破碎、酶的提取純化避免了細胞破碎、酶的提取純化 過程過程 B B固定化細胞在多種酶促反應中連固定化細胞在多種酶促反應中連 續(xù)發(fā)揮作用續(xù)發(fā)揮作用 C C促化反應結束后，能被吸收和重促化反應結束后，能被吸收和重 復利用復利用 D D細胞結構保證了各種酶在細胞內(nèi)細胞結構保證了各種酶在細胞內(nèi) 化學反應中有效的發(fā)揮作用化學反應中有效的發(fā)揮作用 D 第27頁/共30頁 直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化細胞固定化細胞 酶的種類酶的種類 營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì) 催化反應催化反應 反應底物反應底物 優(yōu)點優(yōu)點 缺點缺點 一種或多種一種或多種一種一種 不需要不需要不需要不需要需要需要 一種或多種一種或多種 一種一種 一系列一系列 一系列一系列 大分子、小分子大分子