高中生物選修1課件11：43-酵母細(xì)胞的固定化

酵母細(xì)胞的固定化

生活中我們最常提到的酵母是釀酒酵母（也稱面包酵母），自從幾千年前人類就用其發(fā)酵面包和酒類。導(dǎo)入新課有什么辦法可以使酵母菌反復(fù)使用？

在日常生活中，我們無法將酵母菌反復(fù)使用。酶存在問題：容易失活不能再次利用產(chǎn)物中的酶影響產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)想：將酶固定在不溶于水的載體上固定化酶出現(xiàn)實(shí)例：利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)“高果糖漿”。1.基礎(chǔ)知識反應(yīng)液從反應(yīng)柱的上端注入，使葡萄糖溶液流過反應(yīng)柱，與固定化酶接觸，產(chǎn)物從反應(yīng)柱的下端流出。底端有分布著許多小孔的篩板——酶顆粒無法通過篩板上的小孔，而反應(yīng)液卻可以自由出入)葡萄糖果糖葡萄糖異構(gòu)酶固定化酶存在問題：設(shè)想：

一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)實(shí)踐中，產(chǎn)物需要一系列酶促反應(yīng)得到酶來自細(xì)胞，能否將合成細(xì)胞的酶直接固定固定化細(xì)胞出現(xiàn)思考下面的問題如何使酶或者細(xì)胞既能在反應(yīng)過程中與反應(yīng)物接觸，又能在反應(yīng)結(jié)束后與反應(yīng)物分離？包埋在網(wǎng)格中用化學(xué)鍵結(jié)合起來物理吸附在載體上通常情況下，酶和細(xì)胞固定采用不同的方法酶物理吸附法化學(xué)結(jié)合法細(xì)胞包埋法2.實(shí)驗設(shè)計

今天我們以酵母細(xì)胞為實(shí)驗材料，進(jìn)行酵母細(xì)胞的固定化實(shí)驗。實(shí)驗材料干酵母CaCl2溶液海藻酸鈉干酵母實(shí)驗過程（1）制備固定化酵母細(xì)胞配置0.05mol/L的CaCl2溶液CaCl20.83g150mLH2O配置海藻酸鈉溶液海藻酸鈉0.7g10mL水小火加熱配方干酵母

取1g干酵母，放10mL水中，用玻璃棒攪拌成糊狀，放置1h左右使其活化

干酵母活化

將已經(jīng)活化的酵母細(xì)胞加入到海藻酸鈉溶液中

用玻璃棒進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁蛊浠旌暇鶆蚬潭ɑ湍讣?xì)胞

將溶液轉(zhuǎn)移至注射器中

將注射其中的溶液滴加到配置好的CaCl2溶液中

液滴在CaCl2溶液中形成凝膠珠固定化酵母細(xì)胞

將這些凝膠珠在CaCl2

溶液中浸泡30min左右固定化酵母細(xì)胞（2）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵將凝膠珠用蒸餾水沖洗2~3次將凝膠珠放入10%葡萄糖溶液中，25℃發(fā)酵24h3、結(jié)果結(jié)果分析與評價（1）制備固定化酵母細(xì)胞結(jié)果分析

形成凝膠珠的顏色較深，形狀為圓形或橢圓形成功

凝膠珠顏色過淺，呈白色失敗

原因

固定的酵母細(xì)胞過少，海藻酸鈉濃度偏低

凝膠珠不是橢圓形或圓形，呈其它形狀失敗

原因

固定的酵母細(xì)胞過多，海藻酸鈉濃度偏高（2）固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵結(jié)果分析

葡萄糖溶液中產(chǎn)生許多氣泡，同時聞到酒味固定化酶技術(shù)高果糖漿生產(chǎn)中的應(yīng)用1.將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上2.將酶顆粒裝入到反應(yīng)柱內(nèi)，反應(yīng)柱地段有篩孔，可以使反應(yīng)溶液通過，而酶顆粒不能通過4.相關(guān)鏈接3.將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱上端注入葡萄糖

葡萄糖異構(gòu)酶果糖4.果糖溶液從下端流出，葡萄糖異構(gòu)酶仍保留在反應(yīng)柱內(nèi)

我們采取這種方法，成功地實(shí)現(xiàn)了酶與反應(yīng)物的自由接觸與分離。1.在實(shí)驗過程中為什么要活化酵母細(xì)胞？答：在缺水的狀態(tài)下，酵母細(xì)胞處于休眠狀態(tài)。將酵母細(xì)胞放入蒸餾水中1h，可以使處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)，以便于酵母細(xì)胞發(fā)酵葡萄糖溶液。思考回答：2.在葡萄糖的異構(gòu)反應(yīng)中，如果不將葡萄糖異構(gòu)酶固定，而是直接使用葡萄糖異構(gòu)酶，會對生產(chǎn)過程產(chǎn)生哪些影響？答：葡萄糖異構(gòu)酶如果沒有固定，溶液中的酶會很難回收，不能再次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應(yīng)后酶會混合在產(chǎn)物中，如不除去，會影響產(chǎn)品質(zhì)量。3.固定化細(xì)胞技術(shù)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)操作容易、對酶活性影響小、可以使酶再利用。缺點(diǎn)大分子物質(zhì)難以自由通過細(xì)胞膜，固定化細(xì)胞的應(yīng)用受到限制。課堂小結(jié)固定化技術(shù)固定化酶技術(shù)固定化細(xì)胞技術(shù)化學(xué)結(jié)合法物理吸附法包埋法固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗過程酵母細(xì)胞的活化配置物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合固定化酵母細(xì)胞利用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵1.下列不屬于酶的優(yōu)點(diǎn)的是（）A.催化效率高B.低耗能C.低污染D.可以反復(fù)利用2.在固定化酵母細(xì)胞中，海藻酸鈉溶液的作用是（）A.固定化酵母細(xì)胞B.懸浮酵母細(xì)胞C.回收酵母細(xì)胞D.催化化學(xué)反應(yīng)DA課堂練習(xí)3、下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是（）A.固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)