高中生物-第1部分-專題4-課題3-酵母細胞的固定化課件-新人教版選修1

第1部分(bùfen)專題4課題(kètí)3理解教材(jiàocái)新知把握熱點考向應(yīng)用創(chuàng)新演練知識點一知識點二考向一考向二第一頁，共30頁。第二頁，共30頁。第三頁，共30頁。第四頁，共30頁。1.固定化酶常采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，而固定化細胞則常采用包埋法。2．固定化細胞發(fā)揮作用除了需要適宜的溫度、pH外，還需要有機營養(yǎng)的供應(yīng)。3．配制海藻酸鈉溶液濃度過高，則難以(nányǐ)形成凝膠珠；若濃度過低，則固定的酵母細胞少，影響實驗效果。4．配制海藻酸鈉溶液應(yīng)小火加熱或間斷加熱。5．固定化酶和固定化細胞技術(shù)既實現(xiàn)了對酶的重復(fù)利用，降低了成本，又提高了產(chǎn)品質(zhì)量。第五頁，共30頁。第六頁，共30頁。 [自讀教材·夯基礎(chǔ)]1．概念利用方法將酶或細胞固定(gùdìng)在一定空間內(nèi)的技術(shù)。2．方法 (1)：多適于的固定(gùdìng)化；物理(wùlǐ)或化學(xué)包埋法細胞(xìbāo)物理吸附法酶第七頁，共30頁。3．載體包埋法固定化細胞常用的是不溶于水的多孔性載體材料，如明膠、瓊脂糖、、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。4．優(yōu)點(1)固定化酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，可以(kěyǐ)。(2)固定化細胞技術(shù)制備的低，操作容易。5．實例用固定化酶生產(chǎn)高果糖漿。海藻(hǎizǎo)酸鈉反復(fù)(fǎnfù)利用成本葡萄糖異構(gòu)第八頁，共30頁。1．酶能加快化學(xué)反應(yīng)速率，但溶液中的酶難以回收，不能利用。要想既降低生產(chǎn)成本，又不影響產(chǎn)品質(zhì)量，該如何解決這一問題？提示：將酶固定于不溶于水的載體上，使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離，還可重復(fù)利用。2．一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實踐中很多產(chǎn)物的形成都是通過一系列酶促反應(yīng)才獲得(huòdé)的。如何解決這一問題？提示：將合成酶的細胞直接固定。第九頁，共30頁。3．固定(gùdìng)化酶和固定(gùdìng)化細胞一般采用什么方法？為什么？提示：固定(gùdìng)化酶常用化學(xué)結(jié)合法或物理吸附法。因酶分子小，易從包埋材料中漏出，故一般不用包埋法進行固定(gùdìng)。固定(gùdìng)化細胞常用包埋法，因個大的細胞難以被吸附或結(jié)合。第十頁，共30頁。 [跟隨名師·解疑難]直接(zhíjiē)使用酶、固定化酶和固定化細胞的比較直接使用酶固定化酶固定化細胞酶的種類一種或幾種一種一系列酶常用載體無高嶺土、皂土、硅膠、凝膠明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺制作方法無化學(xué)結(jié)合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化是否需要營養(yǎng)物質(zhì)否否是第十一頁，共30頁。直接使用酶固定化酶固定化細胞催化反應(yīng)單一或多種單一一系列反應(yīng)底物各種物質(zhì)(大分子、小分子)各種物質(zhì)(大分子、小分子)小分子物質(zhì)優(yōu)點催化效率高，低耗能、低污染等被固定的酶可重復(fù)使用成本低，操作更容易缺點①對環(huán)境條件非常敏感，易失活；②難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量不利于催化一系列的酶促反應(yīng)反應(yīng)物不易與酶接近，尤其是大分子物質(zhì)，反應(yīng)效率下降第十二頁，共30頁。[特別提醒]①固定化細胞使用的都是活細胞，在反應(yīng)時需要(xūyào)適宜的生存條件。②由于被固定的細胞保證了完整性，酶的環(huán)境改變較小，所以對酶活性影響不大。第十三頁，共30頁。 [自讀教材·夯基礎(chǔ)]1．制備固定化酵母(jiàomǔ)細胞蒸餾水正常(zhèngcháng)生活第十四頁，共30頁。小火(xiǎohuǒ)間斷(jiànduàn)加熱已活化(huóhuà)CaCl2溶液第十五頁，共30頁。2．用固定化酵母細胞發(fā)酵(1)操作步驟：將用蒸餾水沖洗(chōngxǐ)過的固定好的酵母細胞()用于發(fā)酵的溶液中。葡萄糖凝膠珠氣泡(qìpào)酒精(jiǔjīng)味第十六頁，共30頁。在配制海藻酸鈉溶液時，小火(xiǎohuǒ)加熱并不斷攪拌的目的是什么？提示：防止海藻酸鈉焦糊。第十七頁，共30頁。 [跟隨名師·解疑難]1．制備固定化酵母細胞的注意事項(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)。酵母細胞需要的活化時間較短，一般為0.5～1h，但實驗時需要提前做好準備。(2)酵母細胞活化時體積(tǐjī)會變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積(tǐjī)足夠大的容器，以避免酵母細胞的活化液溢出。第十八頁，共30頁。(3)加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)，關(guān)系到實驗的成敗，一定要按照教材的提示進行操作。加熱時要用小火，或者間斷(jiànduàn)加熱，反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止。(4)海藻酸鈉的濃度關(guān)系到固定化細胞的質(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。第十九頁，共30頁。(5)溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫(shìwēn)，否則會因溫度過高而導(dǎo)致酵母菌死亡。(6)可利用海藻酸鈉制成不含酵母菌的凝膠珠，用作對照。(7)海藻酸鈉膠體在CaCl2這種電解質(zhì)的作用下，發(fā)生聚沉，形成凝膠珠，需穩(wěn)定30min左右。第二十頁，共30頁。2．實驗結(jié)果分析與評價(1)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(shībài)，需要再做嘗試。(2)利用固定的酵母細胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精[C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量]，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時會聞到酒味，而不含酵母菌的凝膠珠所做的對照實驗則無此現(xiàn)象。第二十一頁，共30頁。第二十二頁，共30頁。[例1](2009·江蘇高考)下列關(guān)于固定化酶和固定化細胞的敘述，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．在固定化酶的應(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(zuòyòng)只是作為反應(yīng)底物第二十三頁，共30頁。[解析(jiěxī)]固定化酶不像普通酶那樣對環(huán)境要求那么高，耐受性也比較好，和溶解氧沒什么關(guān)系；利用固定化酶降解水體中有機磷農(nóng)藥，不需要提供營養(yǎng)條件；利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類不僅是反應(yīng)底物，同時也作為碳源來提供能量和營養(yǎng)。[答案]A第二十四頁，共30頁。(1)固定化酶是指限制或固定于特定空間位置的酶，具體來說，是指經(jīng)物理或化學(xué)方法處理，使酶變成不易隨水流失即運動受到限制，而又能發(fā)揮催化作用的酶制劑，不會比一般(yībān)酶制劑的生物活性更強。(2)固定化細胞仍能進行正常的生長、繁殖和代謝，可以像游離的細胞一樣用于發(fā)酵生產(chǎn)。第二十五頁，共30頁。[例2]根據(jù)下面制備固定化酵母細胞實驗的流程(liúchéng)回答問題：酵母細胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合→固定化酵母細胞(1)在________狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物恢復(fù)________狀態(tài)?；罨皯?yīng)選擇足夠大的容器，因為酵母細胞活化時_________________。第二十六頁，共30頁。(2)影響實驗成敗的關(guān)鍵步驟是_____________________。(3)如果海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞數(shù)目(shùmù)________。(4)觀察形成的凝膠珠的顏色和形狀：如果顏色過淺，說明______________；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明__________________________________________。(5)制備固定化酶不宜用包埋法，為什么？第二十七頁，共30頁。[解析](1)酵母菌在干燥時，處于休眠狀態(tài)，需加水活化，否則制成的固定化酵母菌在發(fā)酵時酶活性較低且酵母菌增殖緩慢。(2)該實驗的關(guān)鍵是海藻酸鈉溶液的配制。(3)如果海藻酸鈉的濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母菌細胞的數(shù)目減少，影響實驗效果。(4)如果制作(zhìzuò)的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母菌數(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(zhìzuò)失敗，需要再做嘗試。(5)由于酵母菌細胞個體較大，不易從包埋材料中漏出，故細胞的固定化一般采用包埋法。第二十八頁，共30頁。[答案](1)缺水正常的生活體積增大(2)配制海藻酸鈉溶液(3)減少(4