高中生物酶的研究與應(yīng)用4.3酵母菌的固定化課件1新人教版選修1.ppt

1、課題3 酵母細胞的固定化,知識回顧：,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。,2、影響酶活性的因素有_、 _和_。,3、影響洗衣粉洗滌效果的因素有 _ 。,在食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等領(lǐng)域大規(guī)模使用酶制劑，說明酶制劑使用有很多優(yōu)點，你能舉出一些例子嗎？,催化效率高、低能耗、低污染等。 酶制劑的使用有缺點嗎？ 你能舉出一些例子嗎？,酶制劑存在的缺陷： 1、通常對強酸、強堿、高溫和有機溶劑等條件非常敏感，容易失活； 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，你如何解決這個問題？,1、解決酶應(yīng)用

2、中存在問題的方法是？ 2、這種方法的優(yōu)點是什么？ 3、什么是高果糖漿？使用它有何好處？ 4、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？ 5、了解高果糖漿生產(chǎn)過程。,一、固定化酶的應(yīng)用實例,1、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）。,2、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。,3、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。 你能寫出果糖的分子式嗎? 它屬于什么糖?,4、生產(chǎn)高果糖漿需要葡萄糖異構(gòu)酶；

3、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。 你能寫出方程式嗎?,5、固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的圖示：,注意反應(yīng)柱的各部分名稱。 你能說出反應(yīng)柱的優(yōu)點嗎？,生產(chǎn)流程,反應(yīng)柱能連續(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。,優(yōu)點：,練習(xí)：,1、下列說法不正確的是（ ） 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,2、研究認為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的。如將從大腸桿菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龍膜上制成制劑，可以用來

4、降解殘留在土壤中的有機磷農(nóng)藥，與用微生物降解相比，其作用不需要適宜的（ ） A、溫度 B、PH C、水分 D、營養(yǎng),酶： 優(yōu)點：摧化效率高，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；應(yīng)后酶混在產(chǎn)物中，如不去除，會影響產(chǎn)品的品質(zhì) 設(shè)想：將酶固定在不容于水的載體上,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 設(shè)想：酶是細胞合成的，能否將合成酶的細胞直接固定？,固定化細胞：成本低，操作更容易,2.將酶固定化的方法,將酶（或細胞）包埋在細微網(wǎng)格里,將酶（或細胞）相互連接起來,將酶（或細胞）吸附在載體表面上,包

5、埋法,化學(xué)結(jié)合法,吸附法,在生產(chǎn)實際中使用固定化酶技術(shù)有無不足?如有不足,怎么辦?,有。一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實際中很多產(chǎn)物的形成都通過一系列的酶促反應(yīng)才能進行，所以操作比較麻煩。 可采用固定化細胞技術(shù)。,二、固定化細胞技術(shù),1、概念：,利用物理或化學(xué)方法將細胞固定在一定空間的技術(shù)。,細胞中含有一系列酶，在細胞正常生命活動的過程中，通過代謝產(chǎn)生所需要的代謝產(chǎn)物。,酶和細胞固定方法的選擇,酶適合采用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定,細胞適合采用包埋法固定,（1）、方法,（2）、原因,細胞個大，酶分子很小,個體大的細胞難以被吸附或結(jié)合而個小的酶容易從包埋的材料中漏出,課堂討論：,1從操作角度

6、來考慮，你認為固定化酶技術(shù)與固定化細胞技術(shù)哪一種方法更容易？哪一種方法對酶活性的影響更?。?2固定化細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)，選擇哪種方法？,固定化細胞技術(shù),固定化細胞固定的是一系列酶,固定化細胞技術(shù),固定化酶技術(shù),3、固定化細胞常用的載體,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,鞏固練習(xí),1、酶固定化技術(shù)與細胞固定化技術(shù)的關(guān)系是 A 酶固定化技術(shù)是細胞固定化技術(shù)的基礎(chǔ) B 細胞固定化技術(shù)是酶固定化技術(shù)的基礎(chǔ) C 酶固定化技術(shù)與細胞固定化技術(shù)是同時發(fā)展

7、起來的 D 固定化細胞技術(shù)先于酶固定化技術(shù),2、固定化細胞的優(yōu)點是( )。 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.有利于酶在細胞外發(fā)揮作用,3、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 C將酶包埋在細微網(wǎng)格里 D將酶制成固體酶制劑，如加酶洗衣粉中的酶,4、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使用固定化細胞 D使用物理吸附法固定的酶,5、下列關(guān)于酶和細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

8、胞個大，難被吸附或結(jié)合 D細胞易采用包埋法固定,6、 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,7、固定化細胞對酶的活性影響最小，根本原因是( )。 A避免了細胞破碎、酶的提取純化過程 B固定化細胞在多種酶促反應(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細胞結(jié)構(gòu)保證了各種酶在細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)中有效的發(fā)揮作用,8、固定化酶技術(shù)常采用 A 包埋法 B 化學(xué)結(jié)合和物理吸附法 C 活化法 D 微囊化法,9、細胞固定化技術(shù)與酶固定化技術(shù)相比，所具備的特點是 A 成本更低、操作

9、更容易、不能連續(xù)性生產(chǎn) B 成本更高、操作更難、不能連續(xù)性生產(chǎn) C 成本更低、操作更容易、能連續(xù)性生產(chǎn) D 成本更低、操作更難、能連續(xù)性生產(chǎn),三、實驗操作,（一）制備固定化酵母細胞,閱讀P5051思考下列問題：,（1）制備過程包括哪幾個步驟？ （2）你認為哪個步驟的操作是最重要的一環(huán)？ （3）各步驟應(yīng)當(dāng)分別注意什么問題？,1、酵母細胞的活化,思考： 關(guān)于酵母菌你有哪些知識？ 什么是活化？ 怎樣活化？ 應(yīng)注意什么？,活化： 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)； 本質(zhì)： 加快新陳代謝； 方法： 加入適量的水。 你能說出理由嗎？,取1g干酵母，放入50ml的小燒杯中，加入蒸餾水10ml，用

10、玻璃棒攪拌，使酵母細胞混合均勻，成糊狀，放置1h左右使其活化,思考： 你認為酵母的活化操作有哪些注意事項？ 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、配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液,稱取無水Cacl2 0.83g。放入200mL的燒杯中，加入150mL的蒸餾水，使其充分溶解，待用。,3、配制海藻酸鈉溶液,操作： 稱取0.7g海藻酸鈉，放入50mL小燒杯中.加人10mL水，用酒精燈加熱，邊加熱邊攪拌，將海藻酸鈉調(diào)成糊狀，直至完全溶化，用蒸餾水定容至10mL。注意，加熱時要用小火，或者間斷加熱，反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止,

11、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，一定要按照教材的提示進行操作。海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細胞的質(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。,應(yīng)當(dāng)注意什么問題？,4、海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合,將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已活化的醉母細胞，進行充分攪拌，使其混合均勻，再轉(zhuǎn)移至注射器中。 為什么海藻酸鈉溶液要冷卻？,5、固定化酵母細胞,以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的Cacl2溶液中，觀察液滴在Cacl2溶液中形成凝膠珠的情形。將這些凝膠珠在Cacl2溶液中浸泡30 min左右。

12、 你知道還有什么地方可以用到氯化鈣？,剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。 檢驗?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凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，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。,這一階段成功與否呢？怎樣評價？,觀察凝膠珠的顏色和形狀: 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，需要再作嘗試。,（二）用固定化細胞發(fā)酵,1、將固定好的酵母細胞(凝膠珠)用蒸餾水沖洗2-3次。 2、 將150mL質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移到200mL的錐形瓶中，再加入固定好的酵母細胞，置于25下發(fā)酵24h。,這一階段成功與否呢？怎樣評價？,觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液； 利用固定的酵母細胞發(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。 還有其他方法嗎？,請思考課后練習(xí) P52,練習(xí):,1、制備固定化酵母細胞的過程中錯誤的是（ ） A、取干酵母，