生物（人教版選修1）課件專題4課題3酵母細胞的固定化

專題四酶的研究與應用課題三酵母細胞的固定化1．說出固定化酶和固定化細胞的作用和原理；2．說出利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵。一、固定化酶的應用實例——生產高果糖漿1．高果糖漿的生產需要使用______________，它能將葡萄糖轉化成果糖。這種酶的__________好，可以持續(xù)發(fā)揮作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就無法從糖漿中回收，造成很大的浪費。葡萄糖異構酶穩(wěn)定性2．葡萄糖異構酶固定：將酶固定在一種________________上，再將這些酶顆粒裝到一個__________內，柱子底端裝上分布著許多小孔的__________。酶顆粒無法通過上面的小孔，而反應溶液卻可以自由出入。3．高果糖漿的生產操作：生產過程中，將____________從反應柱的上端注入，使其流過反應柱，與______________接觸，轉化成果糖，從反應柱的下端流出。顆粒狀的載體反應柱篩板葡萄糖溶液葡萄糖異構酶物理酶細胞物理吸附酶多孔性載體明膠海藻酸鈉產物反復利用成本低葡萄糖異構1．從操作角度考慮，固定化酶和固定化細胞哪一種方法對酶活性的影響更小？固定化細胞固定的是一種酶還是一系列酶？提示：固定化細胞操作更容易，對酶活性影響更小。固定化細胞可以催化系列反應，故固定的是一系列酶。比如固定化酵母細胞將葡萄糖轉化形成酒精的過程就是一系列酶催化反應的結果。三、實驗操作程序1．酵母細胞的活化：向干酵母中加入__________，使其__________。2．配制CaCl2溶液。3．配制海藻酸鈉溶液。在加熱時要用__________或__________。蒸餾水活化小火間斷加熱4．__________溶液與__________混合。5．固定化酵母細胞。6．用固定化酵母細胞發(fā)酵：將凝膠珠加入用于發(fā)酵的__________溶液后，發(fā)現有_______產生，同時有_____味散發(fā)。海藻酸鈉酵母細胞葡萄糖氣泡酒2．如何檢驗凝膠珠的質量是否合格？提示：一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，如果凝膠珠不破裂，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，也表明制備的凝膠珠是成功的。一、固定化酶和固定化細胞的應用及特點1．固定化酶的應用(1)酶的應用：酶已經大規(guī)模地應用于食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等各領域。(2)普通酶應用時的缺點①容易失活，通常對強酸、強堿、高溫和有機溶劑非常敏感。②很難回收，不能被再次利用，提高了生產成本。③會影響產物的純度，降低產品質量。2．固定化酶和細胞技術(1)固定化酶和固定化細胞是利用物理或化學的方法將酶或細胞固定在一定空間內的技術。(2)方法①包埋法：將細胞包埋在不溶于水的多孔性載體中。②化學結合法：將酶分子或細胞相互結合，或將其結合到載體上。③物理吸附法：將酶吸附到載體表面上。(3)酶更適合采用化學結合法和物理吸附法固定化，因為酶分子體積小，容易從包埋材料中漏出；細胞多采用包埋法固定化，因為細胞體積大，難以被吸附或結合。(4)常用的包埋細胞的多孔載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。(5)固定化細胞優(yōu)點：與固定化酶相比，制備成本降低，操作簡單。1．下列關于固定化酶和同定化細胞的敘述中，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．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解析：固定化酶耐受性比較好，和溶解氧沒有關系；利用固定化酶降解水體中的有機磷農藥，需要固定化酶發(fā)揮作用，不需要提供營養(yǎng)條件；利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類既可以作為反應底物，也可以作為碳源來調節(jié)酵母菌的代謝方式。答案：A二、固定化酵母細胞的制備與應用的關鍵操作1．酵母細胞的活化(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)的微生物重新恢復正常的生活狀態(tài)。(2)酵母細胞所需要的活化時間較短，一般需要0.5h～1h，需要提前做好準備；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容器外。2．配制物質的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液溶解物質要徹底，要用蒸餾水溶解，不要用自來水溶解，以防止自來水中各種離子影響實驗結果。3．配制海藻酸鈉溶液(1)加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)，涉及到實驗的成敗，要用小火，或間斷加熱，反復幾次，直到海藻酸鈉溶化為止。(2)海藻酸鈉溶液的濃度涉及固定化細胞的質量，如果海藻酸鈉濃度過高，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目就少，影響實驗效果。4．海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合(1)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殺死酵母菌。(2)攪拌要徹底、充分，使兩者混合均勻。5．固定化酵母細胞(1)用海藻酸鈉制成不含酵母菌的凝膠珠作為對照。(2)海藻酸鈉在CaCl2溶液的作用下，發(fā)生聚沉，形成凝膠珠，需要穩(wěn)定30min左右。6．用固定化酵母細胞發(fā)酵(1)將固定好的酵母細胞(凝膠珠)用蒸餾水沖洗2～3次，洗去其表面多余的電解質溶液，剛形成的凝膠珠應在CaCl2溶液中浸泡一段時間，以便形成穩(wěn)定的結構。(2)將150mL質量分數為10%的葡萄糖溶液轉移至200mL錐形瓶中，加入固定好的酵母細胞，置于25℃下發(fā)酵24h。2．下列有關固定化酵母細胞制備步驟不恰當的是(

)A．應使干酵母與水混合并攪拌，以利于酵母菌活化B．配制海藻酸鈉溶液時要用小火間斷加熱的方法C．向剛溶化好的海藻酸鈉溶液中加入已活化的酵母細胞，充分攪拌并混合均勻D．將與酵母混勻的海藻酸鈉液注入CaCl2溶液中，會觀察到CaCl2溶液中有球形或橢球形的凝膠珠形成解析：由于酵母菌是一種真核微生物，溫度較高時會被燙死，應將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入，所以C選項錯。答案：C酶或細胞固定化的方法

試分析下圖中，哪一種與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母細胞相似解析：A、B選項適合于酶的固定化，C選項既可用于酶固定，也可用于細胞固定。制備固定化酵母細胞用的是包埋法，即將酵母菌包埋在海藻酸鈉制成的凝膠珠中，所以與D選項相似。答案：D酶和固定化技術的應用

關于固定化酶技術說法正確的是A．固定化酶技術就是固定反應物，將酶依附著載體圍繞反應物旋轉的技術B．固定化酶的優(yōu)勢在于能催化一系列的酶促反應C．固定化酶中的酶無法重復利用D．固定化酶是將酶固定在一定空間內的技術解析：固定化酶是利用物