酵母細(xì)胞的固定化 省賽獲獎

酵母細(xì)胞的固定化03專題4思考：通過閱讀課題背景，你有何體會？直接使用酶：優(yōu)點：催化效率高，低耗能，低污染實際問題：對環(huán)境條件敏感，易失活；溶液中的酶很難收回，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本，反應(yīng)后酶混在產(chǎn)物中，如不去除，會影響產(chǎn)品的品質(zhì)

固定化酶：優(yōu)點：酶即能與反應(yīng)物接觸，又容易與反應(yīng)物分離，同時，還可以反復(fù)利用，實際問題：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的酶促反應(yīng)才能完成的

設(shè)想：將酶固定在不容于水的載體上

固定化細(xì)胞：成本低，操作更容易設(shè)想：酶是細(xì)胞合成的，能否將合成酶的細(xì)胞直接固定？課題目標(biāo)1．說出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用和原理。2．嘗試制備固定化酵母細(xì)胞，并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。1、什么是高果糖漿？使用它有何好處？2、生產(chǎn)高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？3、了解高果糖漿生產(chǎn)過程。4、這種方法的優(yōu)點是什么？活動一、仔細(xì)閱讀課本、固定化酶的應(yīng)用實例

高果糖漿是果糖含量為42%左右的糖漿。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。1、什么是高果糖漿？使用它有何好處？2、生產(chǎn)高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？葡萄糖異構(gòu)酶果糖葡萄糖這種酶穩(wěn)定性好，可持續(xù)發(fā)揮作用將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上，裝入反應(yīng)柱中。從反應(yīng)柱上端注入葡萄糖溶液，從下端流出果糖溶液，一個反應(yīng)柱可連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。固定化酶的反應(yīng)柱示意圖3、高果糖漿的生產(chǎn)操作：4、固定化酶技術(shù)。即將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)（如固定在不溶于水的載體上）。固定化酶技術(shù)的優(yōu)點：（1）使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；（2）固定在載體上的酶可以被反復(fù)利用?；顒佣?、閱讀課文，試說明固定化酶技術(shù)與固定化細(xì)胞技術(shù)的方法有哪些？比較二者的特點。1.將酶或細(xì)胞固定化的方法包埋法將酶（或細(xì)胞）包埋在細(xì)微網(wǎng)格里化學(xué)結(jié)合法將酶（或細(xì)胞）相互連接起來吸附法將酶（或細(xì)胞）吸附在載體表面上【比較】酶和細(xì)胞的固定方法和特點固定對象酶細(xì)胞適宜固定法特點化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法包埋法體積小，固定一種酶。包埋法容易丟失體積大，固定一系列酶。難以化學(xué)結(jié)合和吸附2.固定化酶和固定化細(xì)胞的聯(lián)系與區(qū)別聯(lián)系：應(yīng)用相同，都能催化某些反應(yīng)區(qū)別1）固定化細(xì)胞技術(shù)操作容易，成本低，容易回收；2）固定化細(xì)胞技術(shù)對酶活性影響更小；3）固定化細(xì)胞固定的一系列酶；4）由于大分子難以通過細(xì)胞膜，因此固定化細(xì)胞的應(yīng)用有一定的限制；課堂討論：1．從操作角度來考慮，你認(rèn)為固定化酶技術(shù)與固定化細(xì)胞技術(shù)哪一種方法更容易？哪一種方法對酶活性的影響更小？2．固定化細(xì)胞固定的是一種酶還是一系列酶？3．如果想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇哪種方法？4．如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該選擇哪種方法？固定化細(xì)胞技術(shù)固定化細(xì)胞固定的是一系列酶固定化細(xì)胞技術(shù)固定化酶技術(shù)常用固定化細(xì)胞的載體材料：固定化細(xì)胞時應(yīng)當(dāng)選用不溶于水的多孔性載體材料，如明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等總結(jié)：實驗設(shè)計

酵母細(xì)胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液將海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞的混合固定化酵母細(xì)胞沖洗凝膠珠酒精發(fā)酵請寫出酵母細(xì)胞固定化的實驗流程圖？活動三、觀察實驗操作，制備固定化酵母細(xì)胞的操作可以分為哪幾步？應(yīng)該注意哪些問題？1.制備固定化酵母細(xì)胞（1）酵母細(xì)胞的活化：1g干酵母＋10mL蒸餾水→50mL燒杯→攪拌均勻→放置1h，使之活化。實驗設(shè)計〖思考1〗活化是指什么？活化是指讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常生活狀態(tài)的過程。（2）配制CaCl2溶液：

0.83gCaCl2＋150mL蒸餾水→200mL燒杯→溶解備用。（3）配制海藻酸鈉溶液：0.7g海藻酸＋10mL水→50mL燒杯→酒精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，使之溶化→蒸餾水定容到10mL?！妓伎?〗微火加熱并不斷攪拌的目的是什么？防止海藻酸鈉焦糊。(4)海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞的混合：將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化酵母細(xì)胞液，攪拌后吸入到注射器中?！妓伎?〗為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細(xì)胞？防止高溫殺死酵母細(xì)胞。（5）固定化酵母細(xì)胞：以恒定速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中浸泡30min左右，形成穩(wěn)定的凝膠珠狀顆粒。（二）．固定化酵母細(xì)胞的發(fā)酵1、沖洗：將固定的酵母細(xì)胞凝膠珠用蒸餾水沖洗2～3次。2、發(fā)酵：150mL10％葡萄糖＋固定化酵母細(xì)胞→200mL錐形瓶→密封→25℃發(fā)酵24h。3、結(jié)果分析與評價

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；

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。

（1）如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，則說明什么？（2）如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明什么？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。（4）當(dāng)觀察到哪些現(xiàn)象時，可說明實驗獲得成功？為什么？

一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，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，也能表明制備的凝膠珠是成功的。（3）檢驗?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格的方法：（5）在利用固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？需要在嚴(yán)格的無菌條件下進(jìn)行總結(jié)：直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞區(qū)別類型優(yōu)點不足直接

使用酶

固定

化酶

固定化

細(xì)胞

類型優(yōu)點不足直接

使用酶

催化效率高，低耗能、低污染等。對環(huán)境條件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應(yīng)后酶會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。類型優(yōu)點不足固定

化酶

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被反復(fù)利用。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)物的形成都通過一系列的酶促反應(yīng)才能得到的。類型優(yōu)點不足固定化細(xì)胞

成本低，操作更容易。固定后的細(xì)胞與反應(yīng)物不容易接近，可能導(dǎo)致反應(yīng)效果下降等。例1．下列有關(guān)固定化技術(shù)的敘述，正確的是（）A.固定化酶只是在細(xì)胞內(nèi)才能發(fā)揮作用B.固定化酶能提高酶的利用率C.酶的固定是酶分離純化的常用方法D.固定化酶的固定化方式就是吸附在

固體表面上?！汤?.溶解海藻酸鈉，最好采用______加熱的方法A.小火間斷B.小火持續(xù)C.大火間斷D.大火持續(xù)√例4.關(guān)于酵母菌的敘述，正確的是A.酵母菌在營養(yǎng)物質(zhì)充足時、環(huán)境適宜

時，依靠有性生殖進(jìn)行繁殖B.酵母菌的代謝類型時異養(yǎng)厭氧型C.酵母菌的生物膜系統(tǒng)包括細(xì)胞膜、核

膜、各種的細(xì)胞器膜等膜D.用酵母菌釀酒時，應(yīng)先密封后通氣√例5．固定化酶的優(yōu)點是A．有利于增加酶的活性B．有利于產(chǎn)物的純化C．有利于提高反應(yīng)速度D．有利于酶發(fā)揮作用√例6．下列不是用于包埋法固定化細(xì)胞的載體是A．瓊脂糖B．醋酸纖維素C．聚丙烯酰