酵母细胞的固定化ppt课件.pptx

1,温故知新：,1、洗衣粉中添加_，可以更有效地清除顽渍。常用的酶制剂有_四类。,2、影响酶活性的因素有_、_和_。,2,课题3酵母细胞的固定化,3,在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，说明酶制剂使用有很多优点，你能举出一些例子吗？,催化效率高、低能耗、低污染等。酶制剂的使用有缺点吗？你能举出一些例子吗？,1、通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；2、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；3、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。,4,如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题？,固定化酶技术,5,固定化酶技术。是指将酶固定在一定空间内的技术（如固定在不溶于水的载体上）。具体来说，是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的方法。,1、解决酶应用中存在问题的方法是？,2、固定化酶技术的优点：（1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；（2）固定在载体上的酶可以被反复利用。,6,固定化酶：将分离提纯后的酶固定到一定的载体上，使用时将被固定的酶投放到反应溶液中，催化反应结束后，又能将被固定的酶回收，这样的酶叫做固定化酶。,水不溶性酶（固定化酶）,水溶性酶,水不溶性载体,原理,7,阅读P49-50，并思考：1、什么是高果糖浆？使用它有何好处？2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？3、了解高果糖浆生产过程。,一、固定化酶的应用实例,8,高果糖浆是果糖含量为42%左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人的健康有利。你能写出果糖的分子式吗?它属于什么糖?,1、什么是高果糖浆？使用它有何好处？,生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶；其作用是将葡萄糖转化为果糖；这种酶稳定性好，可持续发挥作用。,2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？,二、固定化酶的应用实例生产高果糖浆,9,3、固定化酶技术生产高果糖浆的过程：,注意反应柱的各部分名称。,使用固定化酶技术，将葡萄糖异构酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触转化成果糖，从反应柱的下端流出,10,固定化酶的反应柱示意图,葡萄糖,反应柱,果糖,上端注入,下端流出,生产过程：,11,（1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；（2）固定在载体上的酶可以被反复利用。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高果糖的产量和质量。,固定化酶的应用实例,这种方法的优点是什么？,12,练习：,1、下列说法不正确的是（）A、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖B、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖C、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回收,13,2、研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可以用来降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的（）A、温度B、PHC、水分D、营养,14,3、目前，日用化工厂大量生产的酶制剂，其中的酶大都来自A、化学合成B、动物体内C、植物体内D、微生物体内,15,在生产实际中使用固定化酶技术的不足：,一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能进行，所以操作比较麻烦。怎么办?,可采用固定化细胞技术。,16,二、固定化细胞技术,1、概念：,利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。,细胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。,2.将酶或细胞固定化的方法,将酶（或细胞）包埋在细微网格里,将酶（或细胞）相互连接起来,将酶（或细胞）吸附在载体表面上,包埋法,化学结合法,（阅读P50：思考第二段的问题）,物理吸附法,17,18,三、固定化细胞技术,3.酶和细胞固定方法的选择,19,三、固定化细胞技术,3.酶和细胞固定方法的选择,（1）方法,20,三、固定化细胞技术,3.酶和细胞固定方法的选择,（1）方法,酶适合采用化学结合和物理吸附法固定,21,三、固定化细胞技术,3.酶和细胞固定方法的选择,（1）方法,酶适合采用化学结合和物理吸附法固定,细胞适合采用包埋法固定,22,三、固定化细胞技术,3.酶和细胞固定方法的选择,（1）方法,酶适合采用化学结合和物理吸附法固定,细胞适合采用包埋法固定,（2）原因,23,三、固定化细胞技术,3.酶和细胞固定方法的选择,（1）方法,酶适合采用化学结合和物理吸附法固定,细胞适合采用包埋法固定,（2）原因,细胞个大，酶分子很小,酶适合采用化学结合和物理吸附法固定,细胞适合采用包埋法固定,24,三、固定化细胞技术,3.酶和细胞固定方法的选择,（1）方法,酶适合采用化学结合和物理吸附法固定,细胞适合采用包埋法固定,（2）原因,细胞个大，酶分子很小,个体大的细胞难以被吸附或结合，个小的酶容易从包埋的材料中漏出,僵尸电影奇异高清网眉山搬家三苏联盟,细胞个大，酶分子很小,个体大的细胞难以被吸附或结合，个小的酶容易从包埋的材料中漏出,25,三、固定化细胞技术,4.固定化细胞常用的载体,26,三、固定化细胞技术,4.固定化细胞常用的载体,常用的不溶于水的多孔性载体,明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等，,海藻酸钠,聚丙烯酰胺,27,三、固定化细胞技术,4.固定化细胞常用的载体,5.固定化细胞技术的优点：,常用的不溶于水的多孔性载体,28,三、固定化细胞技术,4.固定化细胞常用的载体,5.固定化细胞技术的优点：,常用的不溶于水的多孔性载体,可催化一系列化学反应，成本低，操作容易。,29,三、固定化细胞技术,4.固定化细胞常用的载体,5.固定化细胞技术的优点：,常用的不溶于水的多孔性载体,可催化一系列化学反应，成本低，操作容易。,6.固定化细胞技术的缺点：,30,三、固定化细胞技术,4.固定化细胞常用的载体,5.固定化细胞技术的优点：,常用的不溶于水的多孔性载体,可催化一系列化学反应，成本低，操作容易。,6.固定化细胞技术的缺点：,固定后的细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降。,31,1、从操作角度来考虑，你认为哪一种方法更容易?2、哪一种方法对酶活性的影响更小?3、固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶?4、如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法?,区别：,（1）固定化细胞技术操作容易，成本低，,（2）固定化细胞技术对酶活性影响更小；,（3）固定化细胞固定的一系列酶；,（4）由于大分子难以通过细胞膜，因此固定化细胞的应用有一定的限制；,32,33,例1下列有关固定化技术的叙述，正确的是（）A固定化酶只是在细胞内才能发挥作用B固定化酶能提高酶的利用率C酶的固定是酶分离纯化的常用方法D固定化酶的固定化方式就是吸附在固体表面上。,B,例2关于固定化细胞的叙述，正确的是A催化效率高，低耗能、低污染B对环境的条件非常敏感，容易失活C既能与反应物充分接触，又能与产物分离D成本低、操作简单，但反应效果可能很低,(D),34,例3下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是A琼脂糖B醋酸纤维素C聚丙烯酰胺D聚乙烯树脂,D,例4固定化细胞技术不包括A包埋法B化学结合化C物理法D生物法,D,35,三、实验操作,（一）制备固定化酵母细胞,阅读P5051思考下列问题：,（1）制备过程包括哪几个步骤？（2）你认为哪个步骤的操作是最重要的一环？（3）各步骤应当分别注意什么问题？,36,四、固定化酵母细胞,（一）制备固定化酵母细胞,1.酵母细胞的活化,37,四、固定化酵母细胞,（一）制备固定化酵母细胞,1.酵母细胞的活化,（1）什么是活化？,38,39,四、固定化酵母细胞,（一）制备固定化酵母细胞,1.酵母细胞的活化,（1）什么是活化？,活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。,40,四、固定化酵母细胞,（一）制备固定化酵母细胞,1.酵母细胞的活化,（1）什么是活化？,活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。,（2）怎样活化？,本质：加快新陈代谢；,41,四、固定化酵母细胞,（一）制备固定化酵母细胞,1.酵母细胞的活化,（1）什么是活化？,活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。,（2）怎样活化？,1g干酵母10mL蒸馏水50mL烧杯搅拌均匀放置1h,加入适量的水。,42,取1g干酵母，放入50ml的小烧杯中，加入蒸馏水10ml，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置1h左右使其活化,43,思考：你认为酵母的活化操作有哪些注意事项？,1、所用容器要大一些；2、要保证酵母菌的活性；,3、物种要单一；4、注意水的用量。,44,实验操作,2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液,称取无水CaCl20.83g。放人200mL的烧杯中，加入150mL的蒸馏水，使其充分溶解，待用。,注意事项溶解物质要彻底，勿用自来水溶解，以防自来水中各种离子影响实验结果,45,3、配制海藻酸钠溶液,实验操作,称取0.7g海藻酸钠，放入50mL小烧杯中，加人10mL水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10mL。注意，加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。,说明：海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。,思考：微火加热并不断搅拌的目的是什么？,防止海藻酸钠焦糊,46,4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合,将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加人已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使其混台均匀，再转移至注射器中,实验操作,注意事项A、溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否则会因温度过高杀死酵母菌B、搅拌要彻底充分，使两者混合均匀，以免影响实验结果的观察,47,实验操作,以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。如果没有注射器，可以在小塑料瓶上安装一个孔径为2mm的喷嘴来使用。,注意事项A、可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，用作对照；B、海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。,5、固定化酵母细胞,48,四、固定化酵母细胞,（一）制备固定化酵母细胞,1.酵母细胞的活化,2.配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液,4.海藻酸钠溶液与酵母细胞混合,3.配制海藻酸钠溶液,5.固定化酵母细胞,49,练习:,制备固定化酵母细胞的过程中错误的是（）A、取干酵母，加入蒸馏水，使其活化B、配制海藻酸钠时，加热用大火，直到海藻酸钠溶化为止C、将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的酵母细胞D、将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右,B,50,检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。,51,这一阶段成功与否呢？怎样评价？,观察凝胶珠的颜色和形状:如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。,52,（二）用固定化细胞发酵,1、将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2-3次。（洗去凝胶珠表面多余的电解质溶液）,实验操作,（一）制备固定化酵母细胞,2、将150mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200mL的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25下发酵24h。,注意事项,控制好发酵温度，一般是室温25,发酵时间可视具体情况而定，一般时间稍长一些，效果明显,可用不含酵母的凝胶珠做相同的处理，对照实验结果,53,例.关于酵母菌的叙述，正确的是A酵母菌在营养物质充足时、环境适宜时，依靠有性生殖进行繁殖B酵母菌的代谢类型时异养厌氧型C酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、各种的细胞器膜等膜D用酵母菌酿酒时，应先密封后通气,C,54,这一阶段成功与否呢？怎样评价？,观察发酵的葡萄糖溶液：利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。,还有其他方法吗？,55,请思考课后练习P52,56,直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点P52,57,练习：,1、下列说法不正确的是（）A、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖B、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖C、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回收,D,58,2、研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可以用来降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的（）A、温度B、PHC、水分D、营养,D,59,3、目前，日用化工厂大量生产的酶制剂，其中的酶大都来自A、化学合成B、动物体内C、植物体内D、微生物体内,D,60,练习：1.使用固定化细胞的优点是()。A.能