酵母细胞的固定化公开课

1、在食品、化工、轻纺、医药等领域大在食品、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，你能举出一些吗？很多优点，你能举出一些吗？ 催化效率高、低能耗、低污染等。催化效率高、低能耗、低污染等。 生产中直接使用酶存在哪些问题？你生产中直接使用酶存在哪些问题？你 知道吗？知道吗？ 酶制剂存在的缺陷：酶制剂存在的缺陷： 1 1、通常对、通常对 等条件非常敏感，容易失活；等条件非常敏感，容易失活； 2 2、溶液中的酶很难回收，不能、溶液中的酶很难回收，不能 被被 ，提高了生产成本；，提高了生产成本； 3 3、反应后会混在产物中，可、反应后会混在产物

2、中，可 能能 。 强酸强酸、强碱、高温和有机溶剂强碱、高温和有机溶剂 影响产品质量影响产品质量 再次利用再次利用 如果你是工程技术人如果你是工程技术人 员，领导要你解决这个员，领导要你解决这个 问题，你怎么办？问题，你怎么办？ 固定化酶技术固定化酶技术 阅读阅读P49P49独立思考独立思考3 3分钟后小组合作讨论：分钟后小组合作讨论： 1 1、解决酶应用中存在问题的方法是？、解决酶应用中存在问题的方法是？ 2 2、什么是高果糖浆？使用它有何好处？、什么是高果糖浆？使用它有何好处？ 3 3、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？ 这种酶有何特点？这种酶有何

3、特点？ 4 4、介绍一下反应柱及其优点、介绍一下反应柱及其优点 5 5、了解高果糖浆生产过程。、了解高果糖浆生产过程。 6 6、这种方法的优点是什么？、这种方法的优点是什么？ （一）、固定化酶的应用实例（一）、固定化酶的应用实例 （一）固定化酶的（一）固定化酶的 应用实例应用实例 总结：固定化酶技术的总结：固定化酶技术的 优点优点： 使酶既能与反应物接触，使酶既能与反应物接触， 又能与产物分离；又能与产物分离； 固定在载体上的酶可以固定在载体上的酶可以 被反复利用。被反复利用。 在生产实际中使用固定化酶在生产实际中使用固定化酶 技术有无不足技术有无不足? ?如有不足如有不足, ,怎么办怎么办?

4、 ? 有。一种酶只能催化一种化学有。一种酶只能催化一种化学 反应，而在生产实际中很多产反应，而在生产实际中很多产 物的形成都通过物的形成都通过一系列的酶促一系列的酶促 反应反应才能进行，所以操作比较才能进行，所以操作比较 麻烦。麻烦。 可采用可采用固定化细胞技术固定化细胞技术。 概念：利用物理或化学方法将概念：利用物理或化学方法将酶酶或或 细胞细胞固定在一定空间的技术。固定在一定空间的技术。 包埋法包埋法 化学化学 结合法结合法 物理吸附法物理吸附法 （二）固定化酶技术和固定化细胞技术（二）固定化酶技术和固定化细胞技术 固定化酶固定化酶 或者或者固定化细固定化细 胞胞分别适用哪分别适用哪 些方

5、法？原因？些方法？原因？ 适用于适用于 固定化酶固定化酶 适用于适用于 固定化细胞固定化细胞 包埋法是指将微生物的细胞均匀包埋在不溶于水的多孔性包埋法是指将微生物的细胞均匀包埋在不溶于水的多孔性 载体中载体中 化学结合法是指将酶分子或细胞相互结合或将其结合化学结合法是指将酶分子或细胞相互结合或将其结合 到载体上到载体上 物理吸附法是指将酶吸附到固体吸附剂的表面物理吸附法是指将酶吸附到固体吸附剂的表面 思考？思考？ 1 1从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与 固定化细胞技术哪一种方法更容易？固定化细胞技术哪一种方法更容易？ 哪一种方法对酶活性的影响更小？哪

6、一种方法对酶活性的影响更小？ 2 2固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？ 3 3如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反 应，应该选择哪种方法？应，应该选择哪种方法？ 4 4如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种 方法？方法？ 固定化细胞固定化细胞 固定化细胞固定的是一系列酶固定化细胞固定的是一系列酶 固定化细胞技术固定化细胞技术 固定化酶技术固定化酶技术 固定化细胞固定化细胞 规律总结：规律总结： 固定化酶固定化酶 酶的种类：一种酶的种类：一种 所需条件：适宜的温度，所需条件：适

7、宜的温度，PH值值 固定化细胞固定化细胞 酶的种类：多种酶的种类：多种 所需条件：适宜的温度，所需条件：适宜的温度，PH值，营养值，营养 物质物质 练习：练习： 1.1.使用固定化细胞的优点是使用固定化细胞的优点是( )( )。 A.A.能催化大分子物质的水解能催化大分子物质的水解 B.B.可催化一系列化学反应可催化一系列化学反应 C.C.与反应物易接近与反应物易接近 D.D.有利于酶在细胞外发挥作用有利于酶在细胞外发挥作用 B 2 2、研究认为，用固定化酶技术处理污、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

8、上制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，的有机磷农药，与用微生物降解相比， 其作用不需要适宜的（其作用不需要适宜的（ ） A A、温度、温度 B B、PHPH C C、水分、水分 D D、营养、营养 D 3. 3. 关于固定化酶的叙述不正确的是关于固定化酶的叙述不正确的是 ( )( )。 A A既能与反应物接触，又能与反应既能与反应物接触，又能与反应 物分离物分离 B B固定在载体上的酶可被反复利用固定在载体上的酶可被反复利用 C C可催化一系列反应可催化一系列反应 D D酶的活性和稳定性受到限制

9、酶的活性和稳定性受到限制 C 二、实验操作二、实验操作酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 用什么方法对酵母细胞的固定化？用什么方法对酵母细胞的固定化？ 包埋法常用哪些载体？包埋法常用哪些载体？ 思考：思考： 包埋法包埋法 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸 纤维素、聚丙烯酰胺等纤维素、聚丙烯酰胺等 三、实验操作三、实验操作 （一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞 观看视频思考下列问题：观看视频思考下列问题： （1 1）制备过程包括哪几个步骤？）制备过程包括哪几个步骤？ （2 2）你认为哪个步骤的操作是最）你认为哪个步骤的操作是最 重要的一环？重要的一环？ （3 3

10、）各步骤应当分别注意什么问）各步骤应当分别注意什么问 题？题？ 二、实验操作二、实验操作酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 （1）酵母细胞的活化：）酵母细胞的活化： 思考思考1活化是指什么？活化是指什么？ 方法？方法？ 思考思考2在活化酵母的过在活化酵母的过 程中要注意？程中要注意？ 1、酵母细胞活化时体积会变大，、酵母细胞活化时体积会变大， 所用容器要大一些，防止活化液溢出；所用容器要大一些，防止活化液溢出； 2、选用的干酵母有较强的活性且物种单一；、选用的干酵母有较强的活性且物种单一； 二、实验操作二、实验操作酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 （1）酵母细胞的活化：）酵母细胞的活化： （2）

11、配制）配制CaCl2溶液：溶液： 二、实验操作二、实验操作酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 （1）酵母细胞的活化：）酵母细胞的活化： （2）配制）配制CaCl2溶液：溶液： （3）配制海藻酸钠溶液：）配制海藻酸钠溶液： 是最重要的环节：是最重要的环节： 如果海藻酸钠浓度过如果海藻酸钠浓度过 高，将很难形成凝胶珠；高，将很难形成凝胶珠； 如果浓度过低，形成如果浓度过低，形成 的凝胶珠所包埋的酵母的凝胶珠所包埋的酵母 细胞的数目少，影响实细胞的数目少，影响实 验效果。验效果。 注意事项：注意事项： 加热时要用小火，加热时要用小火， 或者间断加热（目的？）或者间断加热（目的？） （浓度要适宜？）（浓

12、度要适宜？） 二、实验操作二、实验操作酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 （1）酵母细胞的活化：）酵母细胞的活化： （2）配制）配制CaCl2溶液：溶液： （3）配制海藻酸钠溶液：）配制海藻酸钠溶液： （4）海藻酸钠溶液与海藻酸钠溶液与 酵母细胞的混合：酵母细胞的混合： 必须将溶化的海藻酸钠必须将溶化的海藻酸钠 溶液溶液冷却至室温冷却至室温才能与才能与 酵母细胞进行混合。酵母细胞进行混合。 为什么？搅拌的目的？为什么？搅拌的目的？ 二、实验操作二、实验操作酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 （1）酵母细胞的活化：）酵母细胞的活化： （2）配制）配制CaCl2溶液：溶液： （3）配制海藻酸钠溶液：）

13、配制海藻酸钠溶液： （4）海藻酸钠溶液与海藻酸钠溶液与 酵母细胞的混合：酵母细胞的混合： （5）固定化酵母细胞：固定化酵母细胞： CaClCaCl2 2溶液的作用？所形成的溶液的作用？所形成的 凝胶柱在凝胶柱在CaCl2溶液中浸泡的溶液中浸泡的 目的？目的？使胶体聚沉。形成稳定使胶体聚沉。形成稳定 的结构的结构 如何判断固定化酵母细胞是否成如何判断固定化酵母细胞是否成 功？功？ -观察凝胶珠的观察凝胶珠的颜色颜色和和形状形状 若凝胶珠若凝胶珠颜色过浅颜色过浅，说，说 明海藻酸钠的明海藻酸钠的浓度偏低浓度偏低， 固定的酵母细胞数目固定的酵母细胞数目较少较少 凝胶珠不是圆形或椭圆凝胶珠不是圆形或椭

14、圆 形形，则说明海藻酸钠的，则说明海藻酸钠的浓浓 度偏高度偏高，制作失败，需要，制作失败，需要 再作尝试再作尝试 检验凝胶珠的质量是否合格，可以检验凝胶珠的质量是否合格，可以 使用下列方法：使用下列方法： 一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实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，就表明凝胶珠的制裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制 作成功。作成功。 二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，二是在实验桌上用力摔打凝胶珠， 如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备 的凝胶珠是成功的。的凝胶珠是成功的。 三、

15、实验操作三、实验操作 用固定化酵母进行发酵用固定化酵母进行发酵 思考思考发酵过程中锥形瓶为什么要密封？发酵过程中锥形瓶为什么要密封？ 思考思考锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？ 思考思考在利用固定化酶或固定化细胞进行工业生在利用固定化酶或固定化细胞进行工业生 产的过程中，需要无菌操作吗？产的过程中，需要无菌操作吗？ 酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。 酵母菌进行无氧呼吸产生的。酵母菌进行无氧呼吸产生的。 需要。需要。 这一阶段成功与否呢？怎这一阶段成功与否呢？怎 样评价？样评价？ 观察发酵的葡萄糖溶液；观察发酵的葡萄糖溶液； 利用固定

16、的酵母细胞发酵产生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酒精，可以看到产生了很多气 泡，同时会闻到酒味。泡，同时会闻到酒味。 还有其他方法吗？还有其他方法吗？ 课堂总结课堂总结 1、酶更适合采用、酶更适合采用固定化，而固定化，而 细胞多采用细胞多采用固定化固定化 2、制定固定化酵母细胞的步骤：、制定固定化酵母细胞的步骤： 3、海藻酸钠溶液浓度过高、海藻酸钠溶液浓度过高； 过低，过低， 4、固定化酶固定的是、固定化酶固定的是种酶，固定化细种酶，固定化细 胞固定的是胞固定的是酶酶 练习练习: 1、制备固定化酵母细胞的过程中错误的、制备固定化酵母细胞的过程中错误的 是（是（ ） A、

17、取干酵母，加入蒸馏水，使其活化、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、配制海藻酸钠时，加热用大火，直 到海藻酸钠溶化为止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、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温，加入已活化的酵母细胞 D、将凝胶珠在、将凝胶珠在CaCl2 2溶液中浸泡溶液中浸泡30 min 左右左右 B 2 2、下列关于酶和细胞的固定叙述、下列关于酶和细胞的固定叙述 不正确的是不正确的是( )( )。 A A酶分子很小，易采用包埋法酶分子很小，易采用包埋法 B B酶分子很小，易采用化学结合酶分子很小，易采用化学结合 或物理吸

18、附法固定的酶或物理吸附法固定的酶 C C细胞个大，难被吸附或结合细胞个大，难被吸附或结合 D D细胞易采用包埋法固定细胞易采用包埋法固定 A 3 3、固定化细胞对酶的活性影响最小，、固定化细胞对酶的活性影响最小， 根本原因是根本原因是( )( )。 A A避免了细胞破碎、酶的提取纯化避免了细胞破碎、酶的提取纯化 过程过程 B B固定化细胞在多种酶促反应中连固定化细胞在多种酶促反应中连 续发挥作用续发挥作用 C C促化反应结束后，能被吸收和重促化反应结束后，能被吸收和重 复利用复利用 D D细胞结构保证了各种酶在细胞内细胞结构保证了各种酶在细胞内 化学反应中有效的发挥作用化学反应中有效的发挥作用

19、 D 直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞 酶的种类酶的种类 营养物质营养物质 催化反应催化反应 反应底物反应底物 优点优点 缺点缺点 一种或多种一种或多种一种一种 不需要不需要不需要不需要需要需要 一种或多种一种或多种 一种一种 一系列一系列 一系列一系列 大分子、小分子大分子、小分子 大分子、小分子大分子、小分子小分子小分子 催化效率高，低催化效率高，低 耗能、低污染等耗能、低污染等 对环境条件敏感，对环境条件敏感， 易失活易失活 难回收，成本高难回收，成本高 酶混在产物中影酶混在产物中影 响产品质量。响产品质量。 成本低，操成本低，操 作更容易。作更容易。 酶活性不易

20、酶活性不易 受到影响受到影响 不利于催不利于催 化一系列化一系列 的酶促反的酶促反 应应 固定在载体上固定在载体上 的酶可被反复的酶可被反复 利用利用 反应物尤其反应物尤其 是大分子不是大分子不 易与酶接近，易与酶接近， 反应效果下反应效果下 降等降等 在生产实际中使用固定化酶在生产实际中使用固定化酶 技术有无不足技术有无不足? ?如有不足如有不足, ,怎么办怎么办? ? 有。一种酶只能催化一种化学有。一种酶只能催化一种化学 反应，而在生产实际中很多产反应，而在生产实际中很多产 物的形成都通过物的形成都通过一系列的酶促一系列的酶促 反应反应才能进行，所以操作比较才能进行，所以操作比较 麻烦。麻

21、烦。 可采用可采用固定化细胞技术固定化细胞技术。 思考？思考？ 1 1从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与 固定化细胞技术哪一种方法更容易？固定化细胞技术哪一种方法更容易？ 哪一种方法对酶活性的影响更小？哪一种方法对酶活性的影响更小？ 2 2固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？ 3 3如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反 应，应该选择哪种方法？应，应该选择哪种方法？ 4 4如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种 方法？方法？ 固定化细胞固

22、定化细胞 固定化细胞固定的是一系列酶固定化细胞固定的是一系列酶 固定化细胞技术固定化细胞技术 固定化酶技术固定化酶技术 固定化细胞固定化细胞 二、实验操作二、实验操作酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 （1）酵母细胞的活化：）酵母细胞的活化： 思考思考1活化是指什么？活化是指什么？ 方法？方法？ 思考思考2在活化酵母的过在活化酵母的过 程中要注意？程中要注意？ 1、酵母细胞活化时体积会变大，、酵母细胞活化时体积会变大， 所用容器要大一些，防止活化液溢出；所用容器要大一些，防止活化液溢出； 2、选用的干酵母有较强的活性且物种单一；、选用的干酵母有较强的活性且物种单一； 二、实验操作二、实验操作酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 （