《酵母细胞的固定化》生物教案

《酵母细胞的固定化》生物教案一、试验原理

1、使用固定化酶技术，将这种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响柱内，柱子底端装上分布着很多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反响溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反响柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反响柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反响柱的下端流出。反响柱能连续使用半年，大大降低了生产本钱，提高了果糖的产量和质量。

2、固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在肯定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更适合采纳化学结合法和物理吸附法固定，而细胞多采纳包埋法固定化。这是由于细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被吸附或结合，而个小的酶简单从包埋材料中漏出。

固定化酶优点：使酶既能与反响物接触，又能与产物分别，还可以被反复利用。

固定化细胞优点：本钱更低，操作更简单，可以催化一系列的化学反响。

二、试验步骤

1、细胞的活化

称取lg干酵母，放入50mL的小烧杯中，加人蒸馏水10mL，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合匀称，成糊状，放置1h左右，使其活化。

【注】活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态

2、配制物质的量浓度为0.05mo1/L的CaCl2溶液

称取无水CaCl20.83g。放人200mL的烧杯中，参加150mL的蒸馏水，使其充分溶解，待用。

3、配制海藻酸钠溶液

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。留意，加热时要用小火，或者连续加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。

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，进展充分搅拌，使其混合匀称，再转移至注射器中。

【注】冷却至室温的目的：防止杀死酵母菌

5、固定化酵母细胞

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，观看液滴在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。

【注】CaCl2溶液的作用：使胶体聚沉

6、使用固定化酵母细胞发酵

a）将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2—3次。

b）将150mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200mL的锥形瓶中，再参加固定好的酵母细胞，置于25℃下发酵24h。

三、留意事项

1、配制海藻酸钠溶液：小火、连续加热、定容，假如加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。

2、海藻酸钠溶液与酶母细胞混合：冷却后再混合，留意混合匀称，不要进入气泡。

3、制备固定化酵母细胞：高度相宜，并匀速滴入。

4、刚形成的凝胶珠应在CaCL2溶液中浸泡一段时间，以便Ca2+与Na+充分交换，形成的凝胶珠稳定。检验凝胶珠是否形成，可用以下方法：用镊子夹起一个凝胶珠放在试验桌上用手挤压，假如不简单裂开，没有液体流出就说明胜利地制成了凝胶珠，还可以用手将凝胶珠在试验桌上用力摔打，假如凝胶珠很简单弹起，也说明制备的凝胶珠是胜利的。

5、凝胶珠的颜色和外形。

假如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；假如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。

《酵母细胞的固定化》生物教案2

【教学目标】

1、知道从酶到固定化酶技术，再到固定化细胞技术的进展过程以及生产中遇到的问题及固定化技术带来的巨大效益；

2、知道常用的固定化技术及适用范围，明确固定化技术的的应用原理，理解固定化细胞的详细步骤、会解释各种现象。

【教学重点、难点】固定化酶与固定化细胞的制备方法及优缺点

【教学方法】教师启发、引导，学生自主阅读、思索，争论、沟通学习成果。

【教学手段】多媒体

【课时安排】1课时

【教学过程】

温故知新，引出课题：

（1）说一说：酶的概念、特性、影响酶活性的因素、应用

（2）加酶洗衣粉中常用的酶制剂有哪些？这些酶能直接参加洗衣粉么？

（3）在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，请你归纳使用酶制剂的优点？

（4）酶制剂的使用有哪些缺陷？

师生归纳，小结：

酶制剂应用的缺陷：

（1）通常对强酸、强碱、高温柔有机溶剂等条件特别敏感，简单失活；

（2）溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产本钱；

（3）反响后酶会混在产物中，可能影响产品质量。

提出问题：假如你是工程技术人员，你如何解决这些问题？

合作探究，解决问题：

资料探究1：

在应用酶的过程中，人们发觉了一些实际问题：酶通常对强酸、强碱、高温柔有机溶剂等条件特别敏感，简单失活；溶液中的酶很难回收，提高了生产本钱；反响后的酶会混在产物中，可能影响影响产品质量。

由于酶的分别与提纯有很多技术性难题，造成酶制剂来源有限、本钱高、不利于大规模使用。因此，酶在大规模生产中，使酶能反复使用，是很有经济价值的课题。固定化酶的使用，推动了酶在生产上的应用。固定化酶，就是将酶分子结合在特定的支持物上且不影响酶的功能。用于固定酶的底物有琼脂糖、丙烯酰胺、藻酸钠等。固定化酶技术的应用，一是可循环反复使用酶制剂。据报道，在某些状况下可使用上千次，极大地降低生产本钱。二是在生产中，可通过离心法或过滤法把酶与反响液相互分开，在大规模的生产中所需工艺设备比拟简洁易行。三是稳定性能好等。

固定化酶是20世纪60年月进展起来的—项新技术。以往使用的酶绝大多数是水溶性的酶。这些水溶性酶催化完毕后，极难回收，因而阻碍了酶工业的进一步进展。60年月后，在酶学讨论领域内涌现出固定化酶。它是通过物理的或化学的手段，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚在肯定的空间内，限制酶分子的自由流淌，但能使酶充分发挥催化作用；过去曾称其为水不溶酶或固相酶。1953年德国科学家采纳聚氨基苯乙烯树脂为载体，与胃蛋白酶、核糖核酸酶等结合，制成固定化酶。1971年第一届国际酶工程会上正式建议采纳固定化酶的名称。

阅读资料，探究：

（1）解决上述问题的思路。

（2）什么是固定化酶？

（3）假如固定化酶制备胜利，你觉得在生产上会带来哪些好处？

师生互动，解决问题。

过渡：固定化酶能否制备胜利呢？我们来看看一个实例。

资料探究2：

高果糖浆是指果糖含量为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，对人类的安康更有益。高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，它能将葡萄糖转化为果糖。这种酶的稳定性好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造成很大的铺张。

使用固定化酶技术，将这种酶固定于一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反响柱内，柱子底端装上分布有很多小孔的筛板。酶颗粒无法筛板上的小孔，而反响溶液却可以自由出入。

阅读资料，思索：

（1）高果糖浆的生产原理（写出反响方程式）

（2）葡萄糖异构酶的固定及生产流程（识图）

（3）反响柱的优点