酵母細(xì)胞的固定化-5

酵母細(xì)胞的固定化四川省南部中學(xué)馬彥平溫故而知新：酶制劑蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶溫度酸堿度表面活性劑等1、洗衣粉中添加________可以更有效地清除頑漬。常用的酶制劑有

四類(lèi)。2、影響酶活性的因素有_______、________和。在食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等領(lǐng)域大規(guī)模使用酶制劑，說(shuō)明酶制劑使用有很多優(yōu)點(diǎn)，你能思考后舉出一些嗎？

催化效率高、低耗能、低污染，大規(guī)模地應(yīng)用于食品、化工等各個(gè)領(lǐng)域。一、基礎(chǔ)知識(shí)1、酶制劑的概念和種類(lèi)（一）酶制劑含有酶的制品①定義：多酶片、加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶②種類(lèi)：A、液體酶制劑治療某些胃病的胃蛋白酶液B、固體酶制劑2、酶的生產(chǎn)①提取法定義：采用一定的技術(shù)直接從動(dòng)植物或微生物的組織、細(xì)胞中將酶提取出來(lái)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行，在動(dòng)植物或微生物資源豐富的地區(qū)具有應(yīng)用價(jià)值實(shí)例：在屠宰廠，可以從家畜胰臟中提取出胰酶；在水果加工廠，可以從菠蘿皮中提取出菠蘿蛋白酶缺點(diǎn)：要有充足的原材料，廣泛應(yīng)用受到限制②發(fā)酵法定義：通過(guò)微生物發(fā)酵獲得所需要的酶如果是胞外酶，可以從發(fā)酵液中直接提?。蝗绻羌?xì)胞內(nèi)酶，則可將細(xì)胞弄碎再經(jīng)過(guò)提取純化而得到易培養(yǎng)、繁殖速度快、便于大規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)：提取方式：③化學(xué)合成法缺點(diǎn)：成本高、已知分子結(jié)構(gòu)的酶提取出來(lái)的酶還要經(jīng)過(guò)分離、純化，再加入適量的穩(wěn)定劑和填充劑，制成相應(yīng)的酶制劑后才能用于催化化學(xué)反應(yīng)3、酶的提取和分離純化①酶的提取鹽溶液提取法、堿溶液提取法、有機(jī)溶劑提取法適宜的溫度和pH和保護(hù)劑方法：條件：②酶的分離提純沉淀技術(shù)（密度梯度離心法）層析技術(shù)方法：

酶制劑的使用有缺點(diǎn)嗎？你能思考后舉出一些嗎？1、通常對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑等條件非常敏感，容易失活；酶制劑存在的缺陷：2、溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；3、反應(yīng)后會(huì)混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。

如果你是工程技術(shù)人員，你如何解決這個(gè)問(wèn)題？固定化酶技術(shù)和固定化細(xì)胞技術(shù)想一想2、初步學(xué)會(huì)制備固定化酵母細(xì)胞。學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、舉例說(shuō)明固定化酶和固定化細(xì)胞的應(yīng)用。

（一）固定化酶的應(yīng)用實(shí)例一、基礎(chǔ)知識(shí)：閱讀教P49，并思考：1、生產(chǎn)高果糖漿的方法是什么？2、生產(chǎn)高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？這種酶有何特點(diǎn)？3、了解高果糖漿生產(chǎn)過(guò)程。4、這種方法的優(yōu)點(diǎn)是什么？

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）。1、生產(chǎn)高果糖漿的方法是？

生產(chǎn)高果糖漿需要葡萄糖異構(gòu)酶；其作用是將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖；這種酶穩(wěn)定性好，可持續(xù)發(fā)揮作用。2、生產(chǎn)高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？這種酶有何特點(diǎn)？3、固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的過(guò)程：注意反應(yīng)柱的各部分名稱(chēng)。你能說(shuō)出這種方法的優(yōu)點(diǎn)嗎？生產(chǎn)流程:含淀粉的漿液α-淀粉酶糊精糖化酶葡萄糖葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖的異構(gòu)化42%～45%轉(zhuǎn)化成果糖果葡糖漿果糖和葡萄糖分離葡萄糖再次異構(gòu)化反復(fù)多次果糖含量70%～90%高果糖漿

固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：（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。4、這種方法的優(yōu)點(diǎn)是什么？

在生產(chǎn)實(shí)際中使用固定化酶技術(shù)的不足：

一種酶只能催化某一種或某一類(lèi)的化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)際中很多產(chǎn)物的形成都通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)才能進(jìn)行，所以操作比較麻煩。怎么辦?可采用固定化細(xì)胞技術(shù)。練習(xí)：1、下列說(shuō)法不正確的是（）A、葡萄糖與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成的是果糖B、從固定化酶反應(yīng)柱下端流出的是果糖C、高果糖漿不會(huì)像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管病D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以從糖漿中回收D一、基礎(chǔ)知識(shí)：閱讀教P50：思考第二段的問(wèn)題（二）固定化細(xì)胞技術(shù)（二）、固定化細(xì)胞技術(shù)1、概念：利用物理或化學(xué)方法將細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。細(xì)胞中含有一系列酶，在細(xì)胞正常生命活動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)代謝產(chǎn)生所需要的代謝產(chǎn)物。2.將酶或細(xì)胞固定化的方法將酶（或細(xì)胞）包埋在細(xì)微網(wǎng)格里將酶（或細(xì)胞）相互連接起來(lái)或?qū)⑵浣雍系捷d體上將酶（或細(xì)胞）吸附在載體表面上包埋法化學(xué)結(jié)合法物理吸附法2、固定化酶或細(xì)胞的常用方法酶和細(xì)胞固定方法的選擇①酶適合采用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定②細(xì)胞適合采用包埋法固定（1）、方法（2）、原因①細(xì)胞個(gè)大，酶分子很小②個(gè)體大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合而個(gè)小的酶容易從包埋的材料中漏出3、固定化細(xì)胞常用的載體常用的不溶于水的多孔性載體有哪些？明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺等海藻酸鈉聚丙烯酰胺

.從操作角度來(lái)考慮，你認(rèn)為哪種方法更容易？哪一種方法對(duì)酶活性的影響更?。肯胍幌耄汗潭ɑ?xì)胞技術(shù)固定化細(xì)胞技術(shù)固定化酶技術(shù)和固定化細(xì)胞技術(shù)這兩種方法

.固定化細(xì)胞固定的是一種酶還是一系列酶？.如果想將微生物的發(fā)酵過(guò)程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇哪種方法？一系列酶固定化細(xì)胞技術(shù)

不能大分子物質(zhì)難以通過(guò)細(xì)胞膜固定化酶技術(shù).為什么？.那應(yīng)該采用何種技術(shù)?.

如果反應(yīng)底物是大分子物質(zhì)，能否用固定化細(xì)胞技術(shù)?

1.酶的固定方法不包括()。A.將酶吸附在固體表面上B．將酶相互連接起來(lái)C．將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格里D．將酶制成固體酶制劑，如加酶洗衣粉中的酶D練一練：2、固定化細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)是()。A.能催化大分子物質(zhì)的水解B.可催化一系列化學(xué)反應(yīng)C.與反應(yīng)物易接近D.有利于酶在細(xì)胞外發(fā)揮作用B酵母細(xì)胞的固定化的視頻酵母細(xì)胞的固定化的視頻酵母細(xì)胞的固定化的視頻酵母細(xì)胞的固定化的視頻二、發(fā)酵操作流程：酵母細(xì)胞加水活化配制CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液將海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合固定化酵母細(xì)胞沖洗凝膠珠酒精發(fā)酵三、實(shí)驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞閱讀P50~51思考下列問(wèn)題：（1）制備過(guò)程包括哪幾個(gè)步驟？（2）你認(rèn)為哪個(gè)步驟的操作是最重要的一環(huán)？（3）各步驟應(yīng)當(dāng)分別注意什么問(wèn)題？〖思考1〗活化是指什么？（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。三、實(shí)驗(yàn)操作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(guò)程。（一）制備固定化酵母細(xì)胞〖思考2〗

你認(rèn)為酵母的活化操作有哪些注意事項(xiàng)？1、所用容器要大一些；2、要保證酵母菌的活性；3、物種要單一；4、注意水的用量。（2）配制CaCl2溶液：

0.83gCaCl2＋150mL蒸餾水→200mL燒杯→溶解備用。防止海藻酸鈉焦糊。（3）配制海藻酸鈉溶液:（注意濃度）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？應(yīng)當(dāng)注意什么問(wèn)題？〖思考4〗加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)，涉及到實(shí)驗(yàn)的成敗，一定要按照教材的提示進(jìn)行操作。海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細(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。(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CaCl2溶液中，形成凝膠珠狀顆粒。

剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時(shí)間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格，可以使用下列方法：一是用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒(méi)有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功。二是在實(shí)驗(yàn)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。這一階段成功與否呢？怎樣評(píng)價(jià)？觀察凝膠珠的顏色和形狀: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，則說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。（二）．固定化酵母細(xì)胞的發(fā)酵（6）沖洗：將固定的酵母細(xì)胞凝膠珠用蒸餾水沖洗2～3次。三、實(shí)驗(yàn)操作（7）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。〖思考6〗發(fā)酵過(guò)程中錐形瓶為什么要密封？〖思考7〗錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？〖思考8〗在利用固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，需要無(wú)菌操作嗎？酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件。酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的。需要。這一階段成功與否呢？怎樣評(píng)價(jià)？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(shí)會(huì)聞到酒味。還有其他方法嗎？課堂小結(jié)：基礎(chǔ)知識(shí)固定化酶的應(yīng)用技術(shù)固定化細(xì)胞技術(shù).實(shí)驗(yàn)操作制備固定化酵母細(xì)胞用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵練習(xí)：1、下列說(shuō)法不正確的是（）A、葡萄糖與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成的是果糖B、從固定化酶反應(yīng)柱下端流出的是果糖C、高果糖漿不會(huì)像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管病D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以從糖漿中回收D2、如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，采用那種方法催化受限制()。A．直接使用酶B．使用化學(xué)方法結(jié)合的酶C．使用固定化細(xì)胞D．使用物理吸附法固定的酶C3、下列關(guān)于酶和細(xì)胞的固定敘述不正確的是()。A．酶分子很小，易采用包埋法B．酶分子很小，易采用化學(xué)結(jié)合或物理吸附法固定的酶C．細(xì)胞個(gè)大，難被吸附或結(jié)合D．細(xì)胞易采用包埋法固定A4.關(guān)于固定化酶的敘述不正確的是()。A．既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離B．固定在載體上的酶可被反復(fù)利用C．可催化一系列反應(yīng)D．酶的活性和穩(wěn)定性受到限制C5、固定化細(xì)胞對(duì)酶的活性影響最小，根本原因是()。A．避免了細(xì)胞破碎、酶的提取純化過(guò)程B．固定化細(xì)胞在多種酶促反應(yīng)中連續(xù)發(fā)揮作用C．促化反應(yīng)結(jié)束后，能被吸收和重復(fù)利用D．細(xì)胞結(jié)構(gòu)保證了各種酶在細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)中有效的發(fā)揮作用D

請(qǐng)思考：

課后練習(xí)P52