4.3酵母细胞的固定化 课件.ppt

生活中我们最常提到的酵母是酿酒酵母 也称面包酵母 自从几千年前人类就用其发酵面包和酒类 导入新课 有什么办法可以使酵母菌反复使用 在日常生活中 我们无法将酵母菌反复使用 专题4酶的研究与应用 课题3酵母细胞的固定化 教学目标 知识与能力 1 了解固定化酶在生产实践中的优点 3 掌握固定化酶或细胞的方法 2 掌握固定化酶和固定化细胞的作用和原理 4 产是指被固定化酵母细胞 并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵 过程与方法 情感态度与价值观 通过实验与理论知识相结合的方法 在实验中掌握酵母细胞固定化的知识 1 培养学生动手实验能力 2 培养在实验过程中的团结互助的精神 教学重难点 课题重点 制备固定化酵母细胞 课题难点 制备固定化酵母细胞 内容解析 1 基础知识 从酶到固定化酶再到固定化细胞的发展史 酶 存在问题 容易失活不能再次利用产物中的酶影响产品质量 设想 将酶固定在不溶于水的载体上 固定化酶出现 固定化酶 存在问题 设想 一种酶只能催化一种化学反应生产实践中 产物需要一系列酶促反应得到 酶来自细胞 能否将合成细胞的酶直接固定 固定化细胞出现 思考下面的问题 如何使酶或者细胞既能在反应过程中与反应物接触 又能在反应结束后与反应物分离 包埋在网格中 用化学键结合起来 物理吸附在载体上 通常情况下 酶和细胞固定采用不同的方法 酶 物理吸附法 化学结合法 细胞包埋法 2 实验设计 今天我们以酵母细胞为实验材料 进行酵母细胞的固定化实验 实验材料 CaCl2溶液 海藻酸钠 干酵母 实验过程 1 制备固定化酵母细胞 配置0 05mol L的CaCl2溶液 CaCl20 83g150mLH2O 配置海藻酸钠溶液 海藻酸钠0 7g10mL水小火加热 配方 干酵母 取1g干酵母 放10mL水中 用玻璃棒搅拌成糊状 放置1h左右使其活化 干酵母活化 将已经活化的酵母细胞加入到海藻酸钠溶液中 用玻璃棒进行充分搅拌 使其混合均匀 固定化酵母细胞 将溶液转移至注射器中 将注射其中的溶液滴加到配置好的CaCl2溶液中 液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠 固定化酵母细胞 将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右 固定化酵母细胞 2 用固定化酵母细胞发酵 将凝胶珠用蒸馏水冲洗2 3次 将凝胶珠放入10 葡萄糖溶液中 25 发酵24h 3 结果结果分析与评价 3 1制备固定化酵母细胞结果分析 形成凝胶珠的颜色较深 形状为圆形或椭圆形 成功 凝胶珠颜色过浅 呈白色 失败 凝胶珠不是椭圆形或圆形 呈其它形状 失败 3 2固定化酵母细胞发酵结果分析 葡萄糖溶液中产生许多气泡 同时闻到酒味 固定化酶技术高果糖浆生产中的应用 1 将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上 2 将酶颗粒装入到反应柱内 反应柱地段有筛孔 可以使反应溶液通过 而酶颗粒不能通过 4 相关链接 3 将葡萄糖溶液从反应柱上端注入 葡萄糖葡萄糖异构酶果糖 4 果糖溶液从下端流出 葡萄糖异构酶仍保留在反应柱内 我们采取这种方法 成功地实现了酶与反应物的自由接触与分离 课堂小结 固定化技术 固定化酶技术 固定化细胞技术 化学结合法 物理吸附法 包埋法 固定化酵母细胞的实验过程 酵母细胞的活化 配置物质的量浓度为0 05mol L的CaCl2溶液 配制海藻酸钠溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 固定化酵母细胞 利用固定化酵母细胞发酵 1 2009 江苏 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述 正确的是 A 固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B 固定化酶的应用中 要控制好pH 温度和溶解氧C 利用固定化酶降解水体中有机磷农药 需提供适宜的营养条件D 利用固定化酵母细胞进行发酵 糖类的作用只是作为反应物 高考链接 A 解析 本题考查固定化酶和固定化细胞的相关知识 B选项固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么高 耐受性比较好 和溶解氧没什么关系 C选项利用固定化酶降解水体中有机磷农药 纯粹的化学反应 不需要提供营养条件 固定化细胞发挥作用需要 D选项利用固定化酵母细胞进行发酵 糖类的作用作为反应底物也为碳源来调节酵母菌的代谢方式 课堂练习 填空题 1 固定化酶和固定化细胞通常采用 三种方法 其中 酶更适合采用 细胞更适合采用 2 正常情况下 凝胶珠的颜色 形状为 或 包埋法 化学结合法 物理吸附法 化学结合法 物理吸附 法 包埋法 较深 圆形 椭圆形 选择题 1 下列不属于酶的优点的是 A 催化效率高B 低耗能C 低污染D 可以反复利用 2 在固定化酵母细胞中 海藻酸钠溶液的作用是 A 固定化酵母细胞B 悬浮酵母细胞C 回收酵母细胞D 催化化学反应 D A 简答题 1 在实验过程中为什么要活化酵母细胞 答 在缺水的状态下 酵母细胞处于休眠状态 将酵母细胞放入蒸馏水中1h 可以使处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态 以便于酵母细胞发酵葡萄糖溶液 2 在葡萄糖的异构反应中 如果不将葡萄糖异构酶固定 而是直接使用葡萄糖异构酶 会对生产过程产生哪些影响 答 葡萄糖异构酶如果没有固定 溶液中的酶会很难回收 不能再次利用 提高了生产成本 反应后酶会混合在产物中 如不除去 会影响产品质量 3 固定化细胞技术有什么优缺点 答 优点操作容易 对酶活性影响小 可以使酶再利用 缺点大分子物质难以自由通过细胞膜 固定化细胞的应用受到限制 教材习题答案 1 直接使用酶 使用固定化酶和使用固定化细胞催化反应 有哪些优点与不足 答 直接使用酶 固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下表所示 2 你能写一篇短文 描述葡萄糖分子通过固定化细胞变成酒精的过程吗 答 示例 葡萄糖通过装有固定化细胞的柱子 在固定化细胞分泌的葡萄糖异构酶的作用下变为酒精 酒精通过底部的筛板滤除 固定化细胞仍保留在柱壁上 3 目前 还没有一种固定化技术能普遍适用于所有的酶 在实际应用中 需要根据各种酶的特性 探索出最佳