课题 酵母细胞的固定化

1、课题3 酵母细胞的固定化1固定化酶的应用实例生产高果糖浆(1)反应原理：葡萄糖果糖。(2)生产原理：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装入反应柱中，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)生产操作：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。转化成的果糖，从反应柱的下端流出。(4)固定化酶的优点：酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。2固定化酶和固定化细胞技术(1)概念：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)常用方法连线： (3)载体：包埋法固定化细胞常

2、用的是不溶于水的多孔性载体，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。3制备固定化酵母细胞4用固定化酵母细胞发酵(1)操作步骤：固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗23次用于发酵的葡萄糖溶液中。(2)现象5.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种类一种或几种一种一系列酶常用载体无硅胶、凝胶明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺制作方法无化学结合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化是否需要营养物质否否是催化反应单一或多种单一一系列反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)小分子物质优点催化效率高、低耗能、低污染等既能与反应物接

3、触，又能与产物分离，提高了产品质量可重复使用，降低了成本成本更低、操作更容易缺点对环境条件非常敏感，易失活酶难回收，成本高，影响产品质量不利于催化一系列的酶促反应反应物不易与酶接触，尤其是大分子物质，可能导致反应效率下降实例果胶酶固定化葡萄糖异构酶固定化酵母细胞特别提醒：1制备固定化酵母细胞的注意事项(1)在缺水状态下，微生物处于休眠状态。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。酵母细胞需要的活化时间较短，一般为0.51 h，但实验时需要提前做好准备。(2)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。(3)加热使海藻酸钠溶化是操作中最

4、重要的一环，关系到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。(4)海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量。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。(5)溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否则会因温度过高而导致酵母菌死亡。(6)可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，用作对照。(7)海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，需稳定30 min左右。(8)细胞的固定化要在严格无菌的条件下进行；反复使用固定化酵母细胞时，酵母菌种要纯，用具和材料要严格消

5、毒，注意温度控制，营养全面，还需要避免其他微生物的污染。2实验结果分析与评价(1)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，需要再做尝试。(2)利用固定的酵母细胞发酵产生酒精C6H12O62C2H5OH(酒精)2CO2能量，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味，而不含酵母菌的凝胶珠所做的对照实验则无此现象。1.右图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答：(1)请在横线上填出各标号的名称。_，_，_。(2)固定化酶的优点在于(多选)()A能被重复利用 B减少生产成本，操作容易C有利于提高

6、酶活性 D有利于产物的纯化(3)的作用是_。(4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方式有_或_。(5)研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将从大肠杆菌中得到的三磷酸酯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()A温度 B酸碱度 C水分 D营养2. 如图为固定化酵母细胞及其应用的相关图解，请据图回答问题：(1)某生物小组利用海藻酸钠制备固定化酵母细胞，应使用图甲中的方法_(填号码及名称)，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是_。(2)部分同学制得的凝胶珠如图乙所示，其原因可能是_、_等。观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅

7、，说明_。(3)某同学用图丙所示的装置来进行葡萄糖发酵。a代表_，b代表_。从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是_。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_条件下进行。装置中的长导管起的作用是_。3. 乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，具有重要应用价值。乳糖酶的制备及固定化步骤如下：(1)筛选产乳糖酶的微生物L时，宜用_作为培养基中的唯一碳源。培养基中琼脂的作用是_。从功能上讲，这种培养基属于_。(2)培养微生物L前，宜采用_方法对接种环进行灭菌。(3)纯化后的乳糖酶可用电泳法检测其分子量大小。在相同条件下，带电荷相同的蛋白质电泳速度越快，说明其分子量越

8、_。(4)乳糖酶宜采用化学结合法(共价键结合法)进行固定化，可通过检测固定化乳糖酶的_确定其应用价值。除化学结合法外，酶的固定化方法还包括_、_ 、离子吸附法及交联法等。4. 下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答下列问题。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(1)在_状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复_状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时_。(2)固定化细胞技术一般采用包埋法，而固定化酶常用_和_。(3)影响实验成败的关键步骤是_。(4)海藻酸钠溶化过程的注意事项是_。(5)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目_。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明_。(6)该实验中CaCl2溶液的作用是_。5. 请回答有关固定化酶与固定化细胞技术的问题。(1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是_。与固定化酶技术