高中生物2017年第1部分專(zhuān)題4課題3酵母細(xì)胞的固定化(選修一)課件

第1局部專(zhuān)題4課題3理解教材新知把握熱點(diǎn)考向應(yīng)用創(chuàng)新演練知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二考向一考向二1.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(xì)胞那么常采用包埋法。2．固定化細(xì)胞發(fā)揮作用除了需要適宜的溫度、pH外，還需要有機(jī)營(yíng)養(yǎng)的供給。3．配制海藻酸鈉溶液濃度過(guò)高，那么難以形成凝膠珠；假設(shè)濃度過(guò)低，那么固定的酵母細(xì)胞少，影響實(shí)驗(yàn)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(xì)胞技術(shù)既實(shí)現(xiàn)了對(duì)酶的重復(fù)利用，降低了本錢(qián)，又提高了產(chǎn)品質(zhì)量。 [自讀教材·夯根底]1．概念利用方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。2．方法 (1)：多適于的固定化；物理或化學(xué)包埋法細(xì)胞物理吸附法酶3．載體包埋法固定化細(xì)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(diǎn)(1)固定化酶既能與反響物接觸，又能與產(chǎn)物別離，可以。(2)固定化細(xì)胞技術(shù)制備的低，操作容易。5．實(shí)例用固定化酶生產(chǎn)高果糖漿。海藻酸鈉反復(fù)利用本錢(qián)葡萄糖異構(gòu)1．酶能加快化學(xué)反響速率，但溶液中的酶難以回收，不能利用。要想既降低生產(chǎn)本錢(qián)，又不影響產(chǎn)品質(zhì)量，該如何解決這一問(wèn)題？提示：將酶固定于不溶于水的載體上，使酶既能與反響物接觸，又能與反響物別離，還可重復(fù)利用。2．一種酶只能催化一種化學(xué)反響，而在生產(chǎn)實(shí)踐中很多產(chǎn)物的形成都是通過(guò)一系列酶促反響才獲得的。如何解決這一問(wèn)題？提示：將合成酶的細(xì)胞直接固定。3．固定化酶和固定化細(xì)胞一般采用什么方法？為什么？

提示：固定化酶常用化學(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(jìn)行固定。固定化細(xì)胞常用包埋法，因個(gè)大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合。 [跟隨名師·解疑難]直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的比較直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞酶的種類(lèi)一種或幾種一種一系列酶常用載體無(wú)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(wú)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)否否是直接使用酶固定化酶固定化細(xì)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(diǎn)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(diǎn)①對(duì)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[特別提醒]①固定化細(xì)胞使用的都是活細(xì)胞，在反響時(shí)需要適宜的生存條件。②由于被固定的細(xì)胞保證了完整性，酶的環(huán)境改變較小，所以對(duì)酶活性影響不大。 [自讀教材·夯根底]1．制備固定化酵母細(xì)胞蒸餾水正常生活小火間斷加熱已活化CaCl2溶液2．用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵

(1)操作步驟：將用蒸餾水沖洗過(guò)的固定好的酵母細(xì)胞(

)用于發(fā)酵的

溶液中。葡萄糖凝膠珠氣泡酒精味在配制海藻酸鈉溶液時(shí)，小火加熱并不斷攪拌的目的是什么？提示：防止海藻酸鈉焦糊。 [跟隨名師·解疑難]1．制備固定化酵母細(xì)胞的本卷須知(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(xì)胞需要的活化時(shí)間較短，一般為0.5～1h，但實(shí)驗(yàn)時(shí)需要提前做好準(zhǔn)備。(2)酵母細(xì)胞活化時(shí)體積會(huì)變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以防止酵母細(xì)胞的活化液溢出。(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(shí)驗(yàn)的成敗，一定要按照教材的提示進(jìn)行操作。加熱時(shí)要用小火，或者間斷加熱，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(xì)胞的質(zhì)量。如果海藻酸鈉濃度過(guò)高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目少，影響實(shí)驗(yàn)效果。(5)溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，否那么會(huì)因溫度過(guò)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(duì)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。2．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)(1)如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺、呈白色，說(shuō)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，那么說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再做嘗試。(2)利用固定的酵母細(xì)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(shí)會(huì)聞到酒味，而不含酵母菌的凝膠珠所做的對(duì)照實(shí)驗(yàn)?zāi)敲礋o(wú)此現(xiàn)象。[例1](2009·江蘇高考)以下關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是 ()A．固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反響方面優(yōu)勢(shì)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(jī)磷農(nóng)藥，需提供適宜的營(yíng)養(yǎng)條件D．利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類(lèi)的作用只是作為反響底物[解析]固定化酶不像普通酶那樣對(duì)環(huán)境要求那么高，耐受性也比較好，和溶解氧沒(méi)什么關(guān)系；利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥，不需要提供營(yíng)養(yǎng)條件；利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類(lèi)不僅是反響底物，同時(shí)也作為碳源來(lái)提供能量和營(yíng)養(yǎng)。[答案]A(1)固定化酶是指限制或固定于特定空間位置的酶，具體來(lái)說(shuō)，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(yùn)動(dòng)受到限制，而又能發(fā)揮催化作用的酶制劑，不會(huì)比一般酶制劑的生物活性更強(qiáng)。

(2)固定化細(xì)胞仍能進(jìn)行正常的生長(zhǎng)、繁殖和代謝，可以像游離的細(xì)胞一樣用于發(fā)酵生產(chǎn)。[例2]根據(jù)下面制備固定化酵母細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的流程答復(fù)以下問(wèn)題：酵母細(xì)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(xì)胞混合→固定化酵母細(xì)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?yàn)榻湍讣?xì)胞活化時(shí)_________________。(2)影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是_____________________。

(3)如果海藻酸鈉濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目________。

(4)觀察形成的凝膠珠的顏色和形狀：如果顏色過(guò)淺，說(shuō)明______________；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說(shuō)明__________________________________________。

(5)制備固定化酶不宜用包埋法，為什么？[解析](1)酵母菌在枯燥時(shí)，處于休眠狀態(tài)，需加水活化，否那么制成的固定化酵母菌在發(fā)酵時(shí)酶活性較低且酵母菌增殖緩慢。(2)該實(shí)驗(yàn)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(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母菌細(xì)胞的數(shù)目減少，影響實(shí)驗(yàn)效果。(4)如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺、呈白色，說(shuō)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，那么說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再做嘗試。(5)由于酵母菌細(xì)胞個(gè)體較大，不易從包埋材料中漏出，故細(xì)胞的固定化一般采用包埋法。[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)固定的酵母細(xì)胞數(shù)目