分解纤维素的微生物的分离

1、酵母细胞的固定化一、教材分析在课题背景中，介绍了从酶的直接使用到固定化酶、再到固定化细胞的发展过程，让学生了解到科学发展与现实生活密切相关。以高果糖浆的生产为例，讲解固定化细胞的优缺点，之后引入常用的固定化技术及其适用的对象。掌握基础知识的前提下， 学生动手制作固定化酵母细胞并用其发酵，有效地实现了将知识应用于生活实践的目的。二、教学目标1 .知识与技能(1)说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。(2)掌握制备固定化酵母细胞的方法，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。2 .过程与方法掌握固定化酵母细胞的方法及注意事项。3 .情感、态度与价值观(1)通过固定化技术的发展过程，初步掌握科学发展的历程

2、，发展科学思维，培养一定的创新和实践能力；(2)通过亲手制备酵母细胞的固定化，体验知识带来的乐趣。三、教学重难点1 .重点：制备固定化酵母细胞。2 .难点：制备固定化酵母细胞。四、教学准备多媒体课件。五、课时安排1课时。六、教学过程【课程导入】酶在生物体外也能发挥作用， 但反应后酶会混在产物中， 既难以回收，提高了生产成本， 又会影响产品的质量。为了解决这些问题，人们就设想出将酶或细胞固定在不溶于水的载体上，从而实现反复利用、容易回收的目的。那么，相对于直接使用酶，固定化技术有哪些优点？常用的固定化方法有哪些？固定化技术在生活中又有哪些应用？这些问题，都是本节中 要解决的。【基础知识】(一)固

3、定化酶的应用实例1 .高果糖浆是指果糖含量为42%左右的糖浆，将葡萄糖转化为果糖的酶是葡萄糖异构酶。2 .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 反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液可以自由出入。3 .生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。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物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术， 包括包埋法、化学结合法

4、和物理吸附法。2 .一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定， 而细胞多采用包埋法固定化。 这是因为细胞个大， 而酶分子很小；个大的细胞难以被吸附或结合， 而个小的酶容易从包埋 材料中漏出。3 .包埋法固定化细胞即将微生物细胞均匀地埋在不溶于水的多孔性载体中，如明胶、琼 脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。4 .课堂思考：(1)对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？析：物理吸附法。(2)如果想将微生物发酵过程变成连续的酶反应，应当固定化细胞；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定化酶；若反应物是大分子，应当固定化酶;5 .比较酶和细胞的固定方法和特点：固定对象酶细胞适宜固定法化学结合法

5、、物理吸附法包埋法特点催化一种或一类化学反应体积大，固定一系列酶酶分子小，易从包埋材料中漏出难以化学结合和吸附发挥作用需要的条件适宜的温度、pH适宜的温度、pH、营养物质6.比较直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的优缺点:优点不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶 很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本； 反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。固定化酶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被反复利用一种酶只能催化一种或一类化学反应，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。固定化细胞成本低，操作更

6、容易，催化一系列酶促反应固定后的酶或细胞与反应物不容易接触，可能导致反应效果卜降等。【实验操作】(一)制备固定化酵母细胞1 .酵母细胞的活化(1)在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。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。(2)酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.51h,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。(3)操作过程：1g干酵母+ 10mL蒸储水一 50mL烧杯一搅拌均匀一放置 1h。2 .配制物质的量浓度为 0.05mol/L的CaCl2溶液(1)作用：使凝胶聚沉。(2)操作过程

7、：0.83g无水CaCl2+ 150mL蒸储水一 200mL烧杯一溶解备用。3 .配制海藻酸钠溶液(1)加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，涉及实验的成败。(2)海藻酸钠溶液的浓度涉及固定化细胞的质量。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)操作过程：0.7g海藻酸+ 10mL水-50mL烧杯-酒精灯微火加热，并不断搅拌，使之溶化-蒸储水定容到 10mL o(4)微火加热并不断搅拌的目的是什么？析：防止海藻酸钠焦糊。4 .海藻酸钠溶液与酵母细胞混合(1)将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，进行充分搅拌

8、，使其 混合均匀，再转移至注射器中。(2)为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？析：防止高温杀死酵母细胞。5.固定化酵母细胞(1)以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝胶珠状颗粒。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。(2)检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法。一是用镣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。(二)用固定化酵母细胞发酵1 .冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸储水冲洗23次

9、。2 .发酵：(1) 150mL10%葡萄糖+固定化酵母细胞- 200mL锤形瓶-密封-25 c发酵24h。(2)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。3 .课堂思考：(1)发酵过程中锥形瓶为什么要密封？答：酵母菌的酒精发酵需要在无氧条件下进行。(2)锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？答：酵母菌进行无氧呼吸产生的。【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，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目 较少；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。（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气泡，同时会闻到酒味。【课题延伸】工业生产中，细胞的固定化技术是在严格无菌的条件下进行的。七、课堂小结高果糖浆生产过程中， 将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，与固定在筛板上的葡萄糖异构酶接触，转化为果糖，从反应柱下端