高中生物选修1课件10：43-酵母细胞的固定化

酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化缺点：①天然酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活②溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本③反应后，酶会混在产物中，影响产品质量，难以在工业生产中广泛应用问题2：在应用酶的过程中，直接使用酶制剂存在哪些实际问题？问题3：针对上述实际问题，如何解决？设想：将酶固定在不溶于水的载体上。使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时固定在载体上的酶还可以反复利用。问题1：直接使用酶制剂有哪些优点？催化效率高、低耗能、低污染。缺点：问题2：在应用酶的过程中，直接使用酶制剂存在哪些实际问1、高果糖浆的含义与益处含义：果糖含量为42%左右的糖浆。益处：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，对人的健康有利。固定化酶的应用实例——生产高果糖浆一、固定化酶和固定化细胞技术1、高果糖浆的含义与益处含义：果糖含量为42%左右的糖浆。固葡萄糖果糖葡萄糖异构酶2、反应原理葡萄糖异构酶的优点：稳定性好，可以持续发挥作用。葡萄糖1、固定化酶技术：（1）含义：将酶固定在不溶于水的颗粒状载体上，再将这些酶颗粒装到反应柱内。（2）生产过程：（3）优点：1)酶既能与反应物接触，又能与产物分离；2)固定在载体上的酶还可以被反复利用。固定化酶技术缺点——一种酶只能催化某一种或一类的化学反应，而生产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到。[另外固定化酶时在细胞破碎、酶的提取、分离纯化过程比较复杂，酶的活性和稳定性也容易受影响]1、固定化酶技术：（1）含义：将酶固定在不溶于水的颗粒状载体固定化酶技术用于工业化生产取得巨大经济效益。一种酶只能催化一种或一类化学反应，而在生产实际中很多产物的形成都需要通过一系列的酶促反应才能进行，怎样解决这一问题？设想：固定化细胞技术。因为固定的是活细胞，而细胞中有多种酶，因此可以催化一系列反应。固定化酶技术用于工业化生产取得巨大经济效益。一种酶只能催化一2、固定化细胞技术(1)定义：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。(2)方法：包埋法[将酶或细胞包埋在细微多孔性载体中]化学结合法[将酶或细胞相互结合，或将其结合到载体上]物理吸附法[将酶或细胞吸附在载体表面上]包埋法物理吸附法化学结合法2、固定化细胞技术(1)定义：利用物理或化学方法将酶或细胞固明胶琼脂糖醋酸纤维素多孔结构聚丙烯酰胺结构常用的载体——明胶琼脂糖醋酸纤维素多孔结构聚丙烯酰胺结构常用的载体——海藻酸钠：天然多糖海藻酸钠：天然多糖问题1：固定化酶和固定化细胞技术，从操作角度来考虑，哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？问题2：如果反应物是大分子物质，应该采用哪种方法？问题3：固定化方法中，酶和细胞常常分别采用什么方法固定，原因有哪些？固定化细胞技术更容易，对酶活性的影响更小。固定化酶技术，因为大分子物质难以自由通过细胞膜。酶适合化学结合和物理吸附法固定

细胞适合包埋法固定。原因：细胞个大，酶分子很小，个体大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋的材料中漏出。问题1：固定化酶和固定化细胞技术，从操作角度来考虑，哪一种方固定化酵母细胞的制备及发酵(1)实验操作流程：①酵母细胞的活化：称取干酵母放入小烧杯中，加入蒸馏水使其活化。②配制CaCl2溶液：称取无水CaCl2放入烧杯中，加入蒸馏水，使其充分溶解。③配制海藻酸钠溶液：要用小火间断加热的方法。④海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：先将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞。⑤固定化酵母细胞：用注射器将混合物滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠。⑥发酵：先用蒸馏水冲洗2～3次，然后加入葡萄糖溶液中，再置于25℃下发酵24h。二、实验操作固定化酵母细胞的制备及发酵(1)实验操作流程：①酵母细胞的活在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。（教材P50旁栏）1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。〖思考〗活化是指什么？①酵母细胞的活化：称取干酵母放入小烧杯中，加入蒸馏水使其活化。操作提示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。在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化是指让处于休眠状态的微活化的干酵母袋装干酵母活化的干酵母袋装干酵母0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。〖思考〗为什么要用蒸馏水，而不用自来水？防止自来水中各种离子影响实验结果。操作提示溶解物质要彻底。②配制CaCl2溶液：称取无水CaCl2放入烧杯中，加入蒸馏水，使其充分溶解。0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解加热时要用小火间断加热的方法，并搅拌，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。（教材P51“操作提示”）〖思考〗为什么要用小火间断加热，并不断搅拌？防止海藻酸钠发生焦糊。操作提示③配制海藻酸钠溶液：要用小火间断加热的方法。称取0.7g海藻酸钠粉末放入含有10mL蒸馏水的小烧杯中小火间断加热并不断搅拌，反复几次,使其充分溶解。得到透明的海藻酸钠溶液（溶液中没有剩余粉末）加热时要用小火间断加热的方法，并搅拌，反复几次，直到海藻酸钠以免海藻酸钠温度过高杀死酵母菌。〖思考〗为什么要将海藻酸钠冷却至室温？海藻酸钠溶液必须冷却至室温，搅拌要彻底充分，使两者混合均匀，以免影响实验结果的观察。操作提示④海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：先将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞。以免海藻酸钠温度过高杀死酵母菌。〖思考〗为什么要将海藻酸钠冷操作提示滴加注射器中的溶液时，速度要恒定且缓慢。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CaCl2溶液中形成凝胶珠。〖思考〗为什么滴加速度要恒定且缓慢？以便形成的凝胶珠呈均匀的圆形或椭圆形。刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡30min左右，以便形成稳定的结构。操作提示滴加注射器中的溶液时，速度要恒定且缓慢。⑤固定化酵母（2）用固定化酵母细胞发酵①将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2－3次。②将150mL质量分数为10％的葡萄糖溶液转移至200mL的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25°C下发酵24h。〖思考〗用蒸馏水冲洗凝胶珠的目的是什么？去除凝胶珠表面多余的CaCl2溶液。（2）用固定化酵母细胞发酵①将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏结果分析与评价(1)观察并描述凝胶珠的颜色和形状如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少。〖思考①〗如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？〖思考②〗如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明什么？如果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。影响凝胶珠质量好坏的因素很多，如海藻酸钠浓度、推进注射器的速度过快、CaCl2浓度过低、注射器离液面太近……结果分析与评价(1)观察并描述凝胶珠的颜色和形状如果制作的凝0.01g/mL0.02g/mL0.03g/mL0.04g/mL海藻酸钠溶液浓度对凝胶珠的影响0.01g/mL0.02g/mL0.03g/mL0.04g/(2)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气泡，同时会闻到酒味。〖思考〗当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？为什么？(2)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，可固定化酵母发酵的葡萄酒传统发酵的葡萄酒固定化酵母发酵的葡萄酒传统发酵的葡萄酒课堂小结课堂小结1.下列关于固定化酶技术的说法，正确的是(

)A．固定化酶技术就是固定反应物，将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应C．固定化酶中的酶无法重复利用D．固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术课堂反馈D1.下列关于固定化酶技术的说法，正确的是()课堂反馈D2.下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（）A．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧B．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C．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显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底物C2.下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（）3.下