河北省邯郸一中2015-2016高中生物选修一-专题4课题3-酵母细胞的固定化-导学案

专题 4课题 3 酵母细胞的固定化 课题背景 1 问题 酶对环境条件敏感 易失活 溶液中的酶很难回收 不能再次利用 提高了生产 成本 反应后的酶会混合在产物中 如不除去 会影响产品质量 设想 将酶固定在 的 上 优点 使酶既能与反应物 又能与产物 同时 固定在载体上的酶还可以 2 问题 一种酶只能催化一种化学反应 而在生产实践中 很多产物的形成都是通过一系 列的酶促反应才能得到的 设想 将合成酶的 直接固定 优点 成本 操作 一 基础知识 一 固定化酶的应用实例 1 高果糖浆是指 含量为 左右的糖浆 能将葡萄糖转化为果糖的酶是 2 使用固定化酶技术 将这种酶固定在一种 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 的筛板 酶颗粒无法通过筛板的小孔 而反应溶 液却可以自由出入 生产过程中 将葡萄糖溶液从反应柱的 注入 使葡萄糖溶液 流过反应柱 与 接触 转化成果糖 从反应柱的 流出 反应柱能连 续使用半年 大大降低了生产成本 提高了果糖的产量和质量 二 固定化细胞技术 1 固定化酶和固定化细胞是利用 或 方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术 包括 和 2 一般来说 酶更适合采用 和 固定 而细胞多采用 固定化 这是因为细胞体积比酶分子的体积大 体积大的细胞难以被 或 而个小的酶 容易从包埋材料中 3 包埋法法固定化细胞 即将微生物细胞 包埋在不溶于水的 的载体中 常 用的载体有 和 等 二 实验操作 一 制备固定化酵母细胞 1 酵母细胞的活化 活化就是处于 状态的微生物重新恢复正常的生活状态 2 配制物质的量的浓度为 0 05mol L 的 CaCl2溶液 3 配制海藻酸钠溶液 加热溶化海藻酸钠时要注意 加热 几次 并不断 直到海藻酸钠 为止 如果加热太快 海藻酸钠会发生 4 海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合 将海藻酸钠溶液冷却至 加入已活化的海藻酸钠溶液 进行充分搅拌 使其混合 在转移至 二 用固定化酵母细胞发酵 1 将固定好的酵母细胞 凝胶珠 用蒸馏水冲洗 2 3 次 2 将 10 葡萄糖溶液转移至锥形瓶中 加入固定好的酵母细胞 置于 下发酵 时间 三 结果分析与评价 一 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 说明海藻酸钠浓度浓度 该种凝胶珠包埋 的酵母细胞数目 影响实验效果 如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形 则说明海藻 酸钠浓度浓度 制作失败 需要再作尝试 二 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 同时会闻到 四 课题延伸 工业生产中 细胞的固定化技术是在 的条件下进行的 教材答案 练习 1 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 类型优点不足 直接使用酶 催化 等 对环境条件非常 容易 溶液中的酶 不能被再次利用 提高了生产成本 反应后 酶会混在产物中 可能 固定化酶 酶既能 又能 同时 固定在载体上的酶 还可以被 一种酶只能催化 化学反应 而在生产实践 中 很多产物的形成都通过一系列的酶促反应 才能得到的 固定化细胞成本 操作 固定后的酶或细胞与反应物不容易接近 可能 导致 等 3 提示 可以从酶的结构的多样性 对理化条件的敏感程度等角度思考 知识拓展 1 酵母细胞的活化 在缺水的状态下 微生物会处于 状态 活化就是让处于休眠状态 的微生物 酵母细胞所需要的活化时间较短 一般需要 0 5 1 h 教师需要提前做好准备 此外 酵母细胞活化时体积会变大 因此活化前应该选择体积 足够大的容器 以避免酵母细胞的活化液溢出容器外 2 是操作中最重要的一环 涉及到实验的成败 教师一定要提醒学生按 照教材的提示进行操作 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 3 刚形成的凝胶珠应在 中浸泡一段时间 以便形成稳定的结构 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