高中生物選修1課件10：43-酵母細(xì)胞的固定化

酵母細(xì)胞的固定化酵母細(xì)胞的固定化缺點：①天然酶通常對強酸、強堿、高溫和有機(jī)溶劑等條件非常敏感，容易失活②溶液中酶很難回收，不能再次利用，提高了生產(chǎn)成本③反應(yīng)后，酶會混在產(chǎn)物中，影響產(chǎn)品質(zhì)量，難以在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用問題2：在應(yīng)用酶的過程中，直接使用酶制劑存在哪些實際問題？問題3：針對上述實際問題，如何解決？設(shè)想：將酶固定在不溶于水的載體上。使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時固定在載體上的酶還可以反復(fù)利用。問題1：直接使用酶制劑有哪些優(yōu)點？催化效率高、低耗能、低污染。缺點：問題2：在應(yīng)用酶的過程中，直接使用酶制劑存在哪些實際問1、高果糖漿的含義與益處含義：果糖含量為42%左右的糖漿。益處：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。固定化酶的應(yīng)用實例——生產(chǎn)高果糖漿一、固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)1、高果糖漿的含義與益處含義：果糖含量為42%左右的糖漿。固葡萄糖果糖葡萄糖異構(gòu)酶2、反應(yīng)原理葡萄糖異構(gòu)酶的優(yōu)點：穩(wěn)定性好，可以持續(xù)發(fā)揮作用。葡萄糖1、固定化酶技術(shù)：（1）含義：將酶固定在不溶于水的顆粒狀載體上，再將這些酶顆粒裝到反應(yīng)柱內(nèi)。（2）生產(chǎn)過程：（3）優(yōu)點：1)酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；2)固定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用。固定化酶技術(shù)缺點——一種酶只能催化某一種或一類的化學(xué)反應(yīng)，而生產(chǎn)實際中很多產(chǎn)物的形成都通過一系列的酶促反應(yīng)才能得到。[另外固定化酶時在細(xì)胞破碎、酶的提取、分離純化過程比較復(fù)雜，酶的活性和穩(wěn)定性也容易受影響]1、固定化酶技術(shù)：（1）含義：將酶固定在不溶于水的顆粒狀載體固定化酶技術(shù)用于工業(yè)化生產(chǎn)取得巨大經(jīng)濟(jì)效益。一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實際中很多產(chǎn)物的形成都需要通過一系列的酶促反應(yīng)才能進(jìn)行，怎樣解決這一問題？設(shè)想：固定化細(xì)胞技術(shù)。因為固定的是活細(xì)胞，而細(xì)胞中有多種酶，因此可以催化一系列反應(yīng)。固定化酶技術(shù)用于工業(yè)化生產(chǎn)取得巨大經(jīng)濟(jì)效益。一種酶只能催化一2、固定化細(xì)胞技術(shù)(1)定義：利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。(2)方法：包埋法[將酶或細(xì)胞包埋在細(xì)微多孔性載體中]化學(xué)結(jié)合法[將酶或細(xì)胞相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上]物理吸附法[將酶或細(xì)胞吸附在載體表面上]包埋法物理吸附法化學(xué)結(jié)合法2、固定化細(xì)胞技術(shù)(1)定義：利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固明膠瓊脂糖醋酸纖維素多孔結(jié)構(gòu)聚丙烯酰胺結(jié)構(gòu)常用的載體——明膠瓊脂糖醋酸纖維素多孔結(jié)構(gòu)聚丙烯酰胺結(jié)構(gòu)常用的載體——海藻酸鈉：天然多糖海藻酸鈉：天然多糖問題1：固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)，從操作角度來考慮，哪一種方法更容易？哪一種方法對酶活性的影響更??？問題2：如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，應(yīng)該采用哪種方法？問題3：固定化方法中，酶和細(xì)胞常常分別采用什么方法固定，原因有哪些？固定化細(xì)胞技術(shù)更容易，對酶活性的影響更小。固定化酶技術(shù)，因為大分子物質(zhì)難以自由通過細(xì)胞膜。酶適合化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定

細(xì)胞適合包埋法固定。原因：細(xì)胞個大，酶分子很小，個體大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，而個小的酶容易從包埋的材料中漏出。問題1：固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)，從操作角度來考慮，哪一種方固定化酵母細(xì)胞的制備及發(fā)酵(1)實驗操作流程：①酵母細(xì)胞的活化：稱取干酵母放入小燒杯中，加入蒸餾水使其活化。②配制CaCl2溶液：稱取無水CaCl2放入燒杯中，加入蒸餾水，使其充分溶解。③配制海藻酸鈉溶液：要用小火間斷加熱的方法。④海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合：先將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入已活化的酵母細(xì)胞。⑤固定化酵母細(xì)胞：用注射器將混合物滴在CaCl2溶液中形成凝膠珠。⑥發(fā)酵：先用蒸餾水沖洗2～3次，然后加入葡萄糖溶液中，再置于25℃下發(fā)酵24h。二、實驗操作固定化酵母細(xì)胞的制備及發(fā)酵(1)實驗操作流程：①酵母細(xì)胞的活在缺水狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨侵缸屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)正常生活狀態(tài)的過程。（教材P50旁欄）1g干酵母＋10mL蒸餾水→50mL燒杯→攪拌均勻→放置1h，使之活化?！妓伎肌交罨侵甘裁?？①酵母細(xì)胞的活化：稱取干酵母放入小燒杯中，加入蒸餾水使其活化。操作提示酵母細(xì)胞活化時體積會變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細(xì)胞的活化液溢出容器外。在缺水狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨侵缸屘幱谛菝郀顟B(tài)的微活化的干酵母袋裝干酵母活化的干酵母袋裝干酵母0.83gCaCl2＋150mL蒸餾水→200mL燒杯→溶解備用?！妓伎肌綖槭裁匆谜麴s水，而不用自來水？防止自來水中各種離子影響實驗結(jié)果。操作提示溶解物質(zhì)要徹底。②配制CaCl2溶液：稱取無水CaCl2放入燒杯中，加入蒸餾水，使其充分溶解。0.83gCaCl2＋150mL蒸餾水→200mL燒杯→溶解加熱時要用小火間斷加熱的方法，并攪拌，反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止。（教材P51“操作提示”）〖思考〗為什么要用小火間斷加熱，并不斷攪拌？防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊。操作提示③配制海藻酸鈉溶液：要用小火間斷加熱的方法。稱取0.7g海藻酸鈉粉末放入含有10mL蒸餾水的小燒杯中小火間斷加熱并不斷攪拌，反復(fù)幾次,使其充分溶解。得到透明的海藻酸鈉溶液（溶液中沒有剩余粉末）加熱時要用小火間斷加熱的方法，并攪拌，反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉以免海藻酸鈉溫度過高殺死酵母菌?！妓伎肌綖槭裁匆獙⒑Ｔ逅徕c冷卻至室溫？海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，攪拌要徹底充分，使兩者混合均勻，以免影響實驗結(jié)果的觀察。操作提示④海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合：先將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入已活化的酵母細(xì)胞。以免海藻酸鈉溫度過高殺死酵母菌?！妓伎肌綖槭裁匆獙⒑Ｔ逅徕c冷操作提示滴加注射器中的溶液時，速度要恒定且緩慢。⑤固定化酵母細(xì)胞：以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中形成凝膠珠。〖思考〗為什么滴加速度要恒定且緩慢？以便形成的凝膠珠呈均勻的圓形或橢圓形。剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡30min左右，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。操作提示滴加注射器中的溶液時，速度要恒定且緩慢。⑤固定化酵母（2）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵①將固定化酵母細(xì)胞（凝膠珠）用蒸餾水沖洗2－3次。②將150mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移至200mL的錐形瓶中，再加入固定好的酵母細(xì)胞，置于25°C下發(fā)酵24h?！妓伎肌接谜麴s水沖洗凝膠珠的目的是什么？去除凝膠珠表面多余的CaCl2溶液。（2）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵①將固定化酵母細(xì)胞（凝膠珠）用蒸餾結(jié)果分析與評價(1)觀察并描述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(xì)胞數(shù)目較少。〖思考①〗如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，則說明什么？〖思考②〗如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明什么？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。影響凝膠珠質(zhì)量好壞的因素很多，如海藻酸鈉濃度、推進(jìn)注射器的速度過快、CaCl2濃度過低、注射器離液面太近……結(jié)果分析與評價(1)觀察并描述凝膠珠的顏色和形狀如果制作的凝0.01g/mL0.02g/mL0.03g/mL0.04g/mL海藻酸鈉溶液濃度對凝膠珠的影響0.01g/mL0.02g/mL0.03g/mL0.04g/(2)觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母細(xì)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?！妓伎肌疆?dāng)觀察到哪些現(xiàn)象時，可說明實驗獲得成功？為什么？(2)觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可固定化酵母發(fā)酵的葡萄酒傳統(tǒng)發(fā)酵的葡萄酒固定化酵母發(fā)酵的葡萄酒傳統(tǒng)發(fā)酵的葡萄酒課堂小結(jié)課堂小結(jié)1.下列關(guān)于固定化酶技術(shù)的說法，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)課堂反饋D1.下列關(guān)于固定化酶技術(shù)的說法，正確的是()課堂反饋D2.下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是（）A．固定化酶的應(yīng)用中，要控制好pH、溫度和溶解氧B．利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件C．固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯D．利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物C2.下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是（）3.下