人教版高中生物選修1-4.3《酵母細胞的固定化》復習課件

1、課題3 酵母細胞的固定化 1.固定化酶常采用化學結(jié)合法和物理吸附法， 而固定化細胞則常采用包埋法。 2.固定化細胞發(fā)揮作用除了需要適宜的溫度、 pH外，還需要有機營養(yǎng)的供應。3.配制海藻酸鈉溶液濃度過高，則難以形成凝膠珠；若濃度過低，則固定的酵母細胞少，影響實驗效果。4.配制海藻酸鈉溶液應小火加熱或間斷加熱。5.固定化酶和固定化細胞技術既實現(xiàn)了對酶的重復利用，降低了成本，又提高了產(chǎn)品質(zhì)量。知識點一自主預習自我領悟 1.概念 利用 方法將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術。 2.方法 (1) ：多適于 的固定化；物理或化學包埋法細胞多適于 的固定化。物理吸附法酶固定化酶和固定化細胞技術（2）化學結(jié)合

2、法 3.載體 包埋法固定化細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 (1)固定化酶既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)物分離，可以 。 (2)固定化細胞技術制備的 低，操作容易。 5.實例 用固定化 酶生產(chǎn)高果糖漿。海藻酸鈉反復利用成本葡萄糖異構(gòu) 1.酶能加快化學反應速率，但溶液中的酶難以回收，不能利用。要想既降低生產(chǎn)成本，又不影響產(chǎn)品質(zhì)量，該如何解決這一問題？ 提示：將酶固定于不溶于水的載體上，使酶既能與反應物接觸，又能與反應物分離，還可重復利用。 2.一種酶只能催化一種化學反應，而在生產(chǎn)實踐中很多產(chǎn)物的形成都是通過一系列酶促反應才獲得的。如何解決

3、這一問題？ 提示：將合成酶的細胞直接固定。 3.固定化酶和固定化細胞一般采用什么方法？為什么？ 提示：固定化酶常用化學結(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行固定。固定化細胞常用包埋法，因個大的細胞難以被吸附或結(jié)合。難重聚焦質(zhì)疑解惑直接使用酶、固定化酶和固定化細胞的比較直接使用酶固定化酶固定化細胞酶的種類一種或幾種一種一系列酶常用載體無高嶺土、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化學結(jié)合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化是否需要營養(yǎng)物質(zhì)否否是直接使用酶固定化酶固定化細胞催化反應單一或多種單一一系列反應底物各種物質(zhì)各種物質(zhì)小分子

4、物質(zhì)優(yōu)點催化效率高，低耗能、低污染等被固定的酶可重復使用成本低，操作更容易缺點對環(huán)境條件非常敏感易失活難回收，成本高影響產(chǎn)品質(zhì)量不利于催化一系列的酶促反應反應物不易與酶接近，尤其是大分子物質(zhì)，反應效率下降 特別提醒 固定化細胞使用的都是活細胞，在反應時需要適宜的生存條件。 由于被固定的細胞保證了完整性，酶的環(huán)境改變較小，所以對酶活性影響不大。知識點二自主預習自我領悟1.制備固定化酵母細胞蒸餾水正常生活酵母細胞固定化的實驗操作小火間斷加熱已活化CaCl2溶液 2.用固定化酵母細胞發(fā)酵 (1)操作步驟：將用蒸餾水沖洗過的固定好的酵母細胞( ) 用于發(fā)酵的 溶液中。葡萄糖凝膠珠氣泡酒精味加入到（2）

5、現(xiàn)象有 產(chǎn)生有 散發(fā) 在配制海藻酸鈉溶液時，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。難重聚焦質(zhì)疑解惑1.制備固定化酵母細胞的注意事項 (1)在缺水狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復正常的生活狀態(tài)。酵母細胞需要的活化時間較短，一般為0.51 h，但實驗時需要提前做好準備。 (2)酵母細胞活化時體積會變大，因此活化前應該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細胞的活化液溢出。 (3)加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)，關系到實驗的成敗，一定要按照教材的提示進行操作。加熱時要用小火，或者間斷加熱，反復幾次，直到海藻酸鈉溶化為止。 (4)海藻酸鈉的濃度關

6、系到固定化細胞的質(zhì)量。如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數(shù)目少，影響實驗效果。 (5)溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，否則會因溫度過高而導致酵母菌死亡。 (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30 min左右。 2.實驗結(jié)果分析與評價 (1)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，需要再做嘗試。 (2)利用固定的酵母細胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精C6

7、H12O6 2C2H5OH(酒精)2CO2能量，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時會聞到酒味，而不含酵母菌的凝膠珠所做的對照實驗則無此現(xiàn)象。酶例1 下列關于固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是()A.固定化細胞技術在多步連續(xù)催化反應方面優(yōu)勢明顯B.在固定化酶的應用中，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磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件D.利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應底物 固定化酶和固定化細胞 解析固定化酶不像普通酶那樣對環(huán)境要求那么高，耐受性也比較好，和溶解氧沒什么關系；利用固定化酶降解水體中有機磷農(nóng)藥，不需要提供營養(yǎng)條件；利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類不僅是

8、反應底物，同時也作為碳源來提供能量和營養(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，具體來說，是指經(jīng)物理或化學方法處理，使酶變成不易隨水流失即運動受到限制，而又能發(fā)揮催化作用的酶制劑，不會比一般酶制劑的生物活性更強。 (2)固定化細胞仍能進行正常的生長、繁殖和代謝，可以像游離的細胞一樣用于發(fā)酵生產(chǎn)。例2 根據(jù)下面制備固定化酵母細胞實驗的流程回答問題：酵母細胞活化配制CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合固定化酵母細胞(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_狀態(tài)?；罨皯x擇足夠大的容器，因為酵母細胞活化時_。 制備固定化酵母細

9、胞(2)影響實驗成敗的關鍵步驟是_。(3)如果海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞數(shù)目_。(4)觀察形成的凝膠珠的顏色和形狀：如果顏色過淺，說明_；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明_。(5)制備固定化酶不宜用包埋法，為什么？ 解析(1)酵母菌在干燥時，處于休眠狀態(tài)，需加水活化，否則制成的固定化酵母菌在酵時酶活性較低且酵母菌增殖緩慢。(2)該實驗的關鍵是海藻酸鈉溶液配制。(3)如果海藻酸鈉的濃度過低，形成凝膠珠所包埋的酵母菌細胞數(shù)目減少，影響實驗效果。(4)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，固定的酵母菌數(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，需要再做嘗試。(5)由于酵母菌細胞個體較大，不易從包埋材料中漏出，故細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)固定的酵母細胞數(shù)目較少海藻酸鈉濃度偏高