吉林省公主岭市五高级中学高中生物选修一专题酵母细胞的固定化

吉林省公主岭市五高级中学高中生物选修一专题酵母细胞的固定化第1页/共29页一、课题目标

2．尝试制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。1．说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。第2页/共29页基础知识（一）固定化酶的应用实例1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例（1）高果糖浆的生产需要酶葡萄糖异构（2）葡萄糖异构酶的优点稳定性好、可以持续发挥作用（3）在生产中直接使用酶有什么缺点？酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收，造成浪费第3页/共29页2.固定化酶的反应柱示意图第4页/共29页3.固定化酶在生产实践中的优点

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。第5页/共29页（二）固定化细胞技术1.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吸附法第6页/共29页2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别联系：应用相同，都能催化某些反应区别：1）固定化细胞技术操作容易，成本低，容易回收；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；第7页/共29页3.固定化酶和固定化细胞常用的载体材料明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等，其共同的特点是不溶于水的多孔性载体第8页/共29页（一）制备固定化酵母细胞实验操作1、酵母细胞的活化2、配制物质的量浓度为0.05mol/L

的CaCl23、配制海藻酸钠的溶液4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合5、固定化酵母细胞第9页/共29页（二）用固定化酵母细胞发酵实验操作1、将固定化的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2到3次。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摄氏度下发酵24h。第10页/共29页

在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5～1h，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。

（一）酵母细胞的活化实验操作过程中要注意的下列问题第11页/共29页

（二）加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，涉及到实验的成败，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。第12页/共29页

（三）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。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。第13页/共29页下面是利用固定化酵母细胞发酵生产啤酒的实验过程：步骤1：酵母细胞的活化。称取lg干酵母置于50mL烧杯中，加l0mL蒸馏水，搅拌，静置1h。步骤2：配制物质的量浓度为0．05mol／L的氯化钙(CaCl2)溶液。第14页/共29页步骤3：配制海藻酸钠溶液。称取0．7g海藻酸钠置于50mI．烧杯中，加l0mL蒸馏水，由于海藻酸钠在水中溶解速度很慢，所以50mL的烧杯要放在酒精灯上用旺火持续加热，并用玻璃棒搅拌。步骤4：?步骤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氯化钙(CaCl2)溶液中形成凝胶珠，让凝胶珠在氯化钙(CaCl2)溶液中浸泡30分钟。第15页/共29页步骤6：固定化酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2～3次。步骤7：将适量的凝胶珠放人500mL锥形瓶中，加300mL已消毒的麦芽汁，封口于25℃下发酵。(1)步骤4的正确操是：

。(2)找出上述步骤中的一处错误并改正

(3)步骤6用蒸馏水冲洗2～3次的目的是

(1)在冷却至常温的海藻酸钠溶液中加入活化的酵母细胞，充分混合后转入注射器洗去杂质(氯化钙)和杂菌，防止污染第16页/共29页酵母细胞的活化配制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第17页/共29页

思考：1.影响实验成败的关键步骤是

2.如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包的酵母细胞数目

3.如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明

4.固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是海藻酸钠的浓度少海藻酸钠浓度偏高，制作失败细胞个大，不易从包埋材料中漏出第18页/共29页当堂训练第19页/共29页欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵。a是b是①从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是②要想得到较多的酒精，加入反应液后的操作是

关闭活塞1和关闭活塞2。第20页/共29页③为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复利用，实验过程一定要在无菌条件下进行。④装置中的长导管起的作用是

利用固定化酵母细胞进行酒精发酵，与直接接种酵母菌相比较有哪些优点？（说出两点）。释放CO2防止空气中的杂菌进入反应柱。

能多次重复利用、降低生产成本第21页/共29页固定化细胞技术与固定化酶技术相比，所具备的特点是D成本更低、操作更容易、不能连续性生产成本更高、操作更难、不能连续生产成本更低、操作更容易、能连续生产成本更低、操作更难、能连续生产第22页/共29页用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产生酒精，下列措施错误的是AA向瓶内泵入氧气B应将装置放于适宜的条件下进行C瓶内应富含葡萄糖等底物D应将瓶口密封，效果更好第23页/共29页研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与微生物降解相比，其作用不需要适宜的（D）A．温度B．酸碱度C．水分D．营养第24页/共29页下列固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是CA．应使干酵母与水混合并搅拌，以利于酵母菌活化

B．配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热的方法

C．向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母菌细胞，充分搅拌并混合均匀

D．将与酵母菌混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液中，会观察到CaCl2溶液中有球形或椭球形的凝胶珠形成第25页/共29页常用的包埋法固定化细胞，需用到不溶于水的多孔性载体，下列能作载体的是（ACD）多A．琼脂糖B．蔗糖C．海藻酸钠 D．明胶第26页/共29页下列有关固定化酶技术和固定化细胞技术的说法不正确的是B

A．固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法B．因为酶分子比较大，所以固定化酶技术更适合采用包埋法C．与固定化酶技术相比