专题四酵母细胞的固定化

1、温故知新温故知新：1 1、洗衣粉中添加洗衣粉中添加_，可以可以更有效地清除顽渍。常用的酶制剂更有效地清除顽渍。常用的酶制剂有有_四类四类。2 2、影响酶活性的因素有影响酶活性的因素有_、_和和_。酶制剂的优点：酶制剂的优点： 催化效率高、低耗能、低污染，催化效率高、低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个大规模地应用于食品、化工等各个领域。领域。酶制剂存在的缺陷：酶制剂存在的缺陷： 1 1、通常对、通常对强酸强酸、强碱、高温和强碱、高温和有机溶剂有机溶剂等条件非常敏感，容易失等条件非常敏感，容易失活；活； 2 2、溶液中的酶很难回收，不能、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成

2、本；被再次利用，提高了生产成本； 3 3、反应后会混在产物中，可能、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。影响产品质量。 如果你是工程技术人员，你如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题如何解决这个问题？固定化酶技术固定化酶技术 阅读阅读P49-50P49-50，并思考：，并思考：1 1、什么是高果糖浆？使用它有何好处？、什么是高果糖浆？使用它有何好处？2 2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？是什么？这种酶有何特点？3 3、了解高果糖浆生产过程。、了解高果糖浆生产过程。4 4、这种方法的优点是什么？、这种方法的优点是什么？一、固定化酶的应用

3、实例一、固定化酶的应用实例高果糖浆是果糖含量为高果糖浆是果糖含量为42%42%左右的糖浆。左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像作为蔗糖的替代品，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。心血管病，对人的健康有利。你能写出果糖的分子式吗你能写出果糖的分子式吗? ?它属于什么糖它属于什么糖? ?1、什么是高果糖浆？使用它有何好处？、什么是高果糖浆？使用它有何好处？生产高果糖浆需要生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶；其；其作用是将葡萄糖转化为果糖；这种酶作用是将葡萄糖转化为果糖；这种酶稳定性好，可持续发挥作用。稳定性好，可持

4、续发挥作用。2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？是什么？这种酶有何特点？3 3、固定化酶技术生产高果糖浆的过程：、固定化酶技术生产高果糖浆的过程：注意反应柱的注意反应柱的各部分名称。各部分名称。你能说出反应你能说出反应柱的优点吗？柱的优点吗？练习：练习：1 1、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（ ）A A、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖转化成的是果糖B B、从固定化酶反应柱下端流出的是果、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖糖C C、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、高果糖浆不会像蔗糖那样

5、诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病糖尿病、龋齿和心血管病D D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回收中回收D（1 1）使酶既能与反应物接触，又能与）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；产物分离；（2 2）固定在载体上的酶可以被反）固定在载体上的酶可以被反复利复利用。用。4、这种方法的优点是什么？、这种方法的优点是什么？ 在生产实际中使用固定化酶技在生产实际中使用固定化酶技术的不足：术的不足： 一种酶只能催化一种化学反应，一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实际中很多产物的形成都而在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进行，通过一系列的酶促反应才能进

6、行，所以操作比较麻烦。所以操作比较麻烦。怎么办怎么办?可采用固定化细胞技术。可采用固定化细胞技术。二、固定化细胞技术二、固定化细胞技术1 1、概念：、概念：利用物理或化学方法将细胞固利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。定在一定空间的技术。细胞中含有一系列酶，在细胞细胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。代谢产生所需要的代谢产物。（二）固定化细胞技术（二）固定化细胞技术1.1.将酶或细胞固定化的方法将酶或细胞固定化的方法将酶或细胞将酶或细胞包埋在细微包埋在细微网格里网格里将酶或细胞将酶或细胞相互连接起相互连接起来来将酶或细

7、胞将酶或细胞吸附在载体吸附在载体表面上表面上包埋法包埋法化学结合法化学结合法吸附法吸附法适用于细胞：细胞体适用于细胞：细胞体积大，难以化学结合积大，难以化学结合和吸附，细胞固定的和吸附，细胞固定的同时固定了同时固定了一系列一系列酶酶酶体积小，使用包埋酶体积小，使用包埋法容易使酶丢失，但法容易使酶丢失，但固定时只能固定固定时只能固定一种一种酶酶阅读阅读P50：思考第二段的问题：思考第二段的问题1 1）固定化细胞技术操作容易，成本低，容）固定化细胞技术操作容易，成本低，容易回收；易回收；2 2）固定化细胞技术对酶活性影响更小；）固定化细胞技术对酶活性影响更小；3 3）固定化细胞同时固定）固定化细胞

8、同时固定一系列一系列酶；酶；4 4）由于大分子难以通过细胞膜，因此固）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定化细胞的应用有一定的限制. .当当反应底反应底物是大分子物质时不可用固定化细胞技术物是大分子物质时不可用固定化细胞技术1、对固定酶的作用影响较小的固定、对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？方法是什么？ 。2、将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发、将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程转变为连续的酶反应，应当固酵过程转变为连续的酶反应，应当固定定 ，若要将蛋白质分解为氨基，若要将蛋白质分解为氨基酸，应当固定酸，应当固定 。思考：思考：吸附法吸附法细胞细胞酶酶3 3、固定化

9、细胞常用的载体、固定化细胞常用的载体常用常用不溶于水的多孔性载体不溶于水的多孔性载体有有的哪些？的哪些？明胶、琼脂糖、海藻酸钠、明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等 三、实验操作三、实验操作（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞（1 1）制备过程包括哪几个步骤？）制备过程包括哪几个步骤？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5、固定化酵母细胞4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合1 1、酵母细胞的活化、酵母细胞的活化思考：思考： 关于酵母菌你有哪些知识？关于酵母菌你有哪些知识？ 什么是活化？什么是活

10、化？ 怎样活化？怎样活化？ 应注意什么？应注意什么？活化：活化： 让处于休眠状态的微生物重新让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态；恢复正常的生活状态；方法：方法： 加入适量的水。加入适量的水。 取取1g1g干酵母，放干酵母，放入入50ml50ml的小烧杯的小烧杯中，加入蒸馏水中，加入蒸馏水10ml10ml，用玻璃棒，用玻璃棒搅拌，使酵母细搅拌，使酵母细胞混合均匀，成胞混合均匀，成糊状，放置糊状，放置1h1h左左右使其活化右使其活化思考：思考： 你认为酵母的活化操作有你认为酵母的活化操作有哪些注意事项？哪些注意事项？1 1、所用容器要大一些；、所用容器要大一些；2 2、要保证酵母菌的活性

11、；、要保证酵母菌的活性；2 2、配制物质的量浓度为、配制物质的量浓度为0.05mol/L0.05mol/L的的CaClCaCl2 2溶液溶液称取无水称取无水CaClCaCl2 2 0.83g 0.83g。放入。放入200mL200mL的烧杯中，加入的烧杯中，加入150mL150mL的蒸的蒸馏水，使其充分溶解，待用。馏水，使其充分溶解，待用。3 3、配制海藻酸钠溶液、配制海藻酸钠溶液操作：操作： 称取称取0.7g0.7g海藻酸钠，放入海藻酸钠，放入50mL50mL小烧杯中小烧杯中. .加人加人10mL10mL水，用酒精灯水，用酒精灯加热，加热，边加热边搅拌边加热边搅拌，将海藻酸钠，将海藻酸钠调成

12、糊状，直至完全溶化，用蒸馏调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至水定容至10mL10mL。注意，。注意，加热时要用加热时要用小火，小火，或者或者间断加热，间断加热，反复几次，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止直到海藻酸钠溶化为止 加热使海藻酸钠溶化是操作中加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要最重要的一环，涉及到实验的成败，的一环，涉及到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。一定要按照教材的提示进行操作。海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，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，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所

13、包埋的酵母细胞的形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。数目少，影响实验效果。应当注意什么问题？应当注意什么问题？4 4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 将溶化好的海藻酸钠溶液将溶化好的海藻酸钠溶液冷冷却却至室温，加入已活化的酵母细至室温，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。匀，再转移至注射器中。为什么海藻酸钠溶液要冷却？为什么海藻酸钠溶液要冷却？5 5、固定化酵母细胞、固定化酵母细胞 以以恒定的速度缓慢地恒定的速度缓慢地将注射将注射器中的溶液器中的溶液滴加滴加到配制好的到配制好的CaClCaCl2

14、 2溶液中，观察液滴在溶液中，观察液滴在CaClCaCl2 2溶液中形成凝胶珠的情形。将这溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在些凝胶珠在CaClCaCl2 2溶液中溶液中浸泡浸泡30 30 minmin左右。左右。 检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法：下列方法： 一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手验桌上用手挤压挤压，如果凝胶珠不容易破，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。作成功。 二是在实验桌上用力二是在实验桌上用力摔打摔打凝胶珠，凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹

15、起，也能表明制备如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。的凝胶珠是成功的。观察观察凝胶珠的颜色和形状凝胶珠的颜色和形状:如果制作的凝胶珠如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白颜色过浅、呈白色色，说明海藻酸钠的浓度，说明海藻酸钠的浓度偏低偏低，固，固定的酵母细胞数目定的酵母细胞数目较少较少；如果形成；如果形成的凝胶珠的凝胶珠不是圆形或椭圆形不是圆形或椭圆形，则说，则说明海藻酸钠的浓度偏明海藻酸钠的浓度偏高高，制作失败，制作失败，需要再作尝试。需要再作尝试。（二）用固定化细胞发酵（二）用固定化细胞发酵1 1、将固定好的酵母细胞、将固定好的酵母细胞( (凝胶凝胶珠珠) )用蒸馏水冲洗用蒸馏水冲洗

16、2-32-3次。次。 2 2、 将将150mL150mL质量分数为质量分数为10%10%的的葡萄糖溶液转移到葡萄糖溶液转移到200mL200mL的锥形的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于胞，置于2525下发酵下发酵24h24h。这一阶段成功与否呢？怎这一阶段成功与否呢？怎样评价？样评价？观察发酵的葡萄糖溶液；观察发酵的葡萄糖溶液；利用固定的酵母细胞发酵产生利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多酒精，可以看到产生了很多气气泡泡，同时会闻到，同时会闻到酒味酒味。请思考课后练习请思考课后练习 P52P521.答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如

17、下表所示。答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下表所示。类型类型优点优点不足不足直接使用酶直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染催化效率高，低耗能、低污染等。等。对环境条件非常敏感，对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被酶很难回收，不能被再次利用，提高了生再次利用，提高了生产成本；反应后酶会产成本；反应后酶会混在产物中，可能影混在产物中，可能影响产品质量。响产品质量。固定化酶固定化酶酶既能与反应物接触，又能与酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。上的酶还可以被反复利用。一种酶只能催化

18、一种一种酶只能催化一种化学反应，而在生产化学反应，而在生产实践中，很多产物的实践中，很多产物的形成都通过一系列的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。酶促反应才能得到的。固定化细胞固定化细胞成本低，操作更容易。成本低，操作更容易。固定后的酶或细胞与固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，反应物不容易接近，可能导致反应效果下可能导致反应效果下降等。降等。1、将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下、将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是面加快的一项是 （ ） ACO2的释放的释放 B丙酮酸的氧化丙酮酸的氧化 C葡萄糖的利用葡萄糖的利用 DATP的形成的形成2、固定化细胞对酶的活性

19、影响最小，根本原因是、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是( )。A避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程 B固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用C促化反应结束后，能被吸收和重复利用促化反应结束后，能被吸收和重复利用D细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效的发挥作用的发挥作用CD3 3、研究认为，用固定化酶技术处理污、研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂

20、，可以用来降解残留在土壤中成制剂，可以用来降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解相比，的有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的（其作用不需要适宜的（ ）A A、温度、温度 B B、PHPHC C、水分、水分 D D、营养、营养D4、下列不是用于包埋法固定化细胞的载体、下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是是 （ ） A琼脂糖琼脂糖 B醋酸纤维素醋酸纤维素 C聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 D聚乙烯树脂聚乙烯树脂5、关于固定化细胞的叙述，正确的是（、关于固定化细胞的叙述，正确的是（ ）A催化效率高，低耗能、低污染催化效率高，低耗能、低污染B对环境的条件非常敏感，容易失活对环境的条件非常敏感

21、，容易失活C能与反应物充分接触，也能与产物分离能与反应物充分接触，也能与产物分离D成本低、操作简单，但反应效果可能很成本低、操作简单，但反应效果可能很低低DC8.下列关于固定化酶的说法，错误的是（下列关于固定化酶的说法，错误的是（ ）A.固定化酶不足之处是不能催化一系列反应固定化酶不足之处是不能催化一系列反应B.固定化酶可再次利用，降低了生产成本固定化酶可再次利用，降低了生产成本C.固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离D.固定化酶易溶于水固定化酶易溶于水D9.对配制海藻酸钠溶液的叙述不正确的是对配制海藻酸钠溶液的叙述不正确的是( ) A加热使

22、海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环B.海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量C海藻酸钠的浓度过高，易形成凝胶珠海藻酸钠的浓度过高，易形成凝胶珠 D海藻酸钠的浓度过低，形成凝胶珠内包埋细胞过少海藻酸钠的浓度过低，形成凝胶珠内包埋细胞过少C10.有关制备固定化酵母细胞的叙述正确的是有关制备固定化酵母细胞的叙述正确的是( )A首先用蒸馏水把干酵母、首先用蒸馏水把干酵母、CaCl2、海藻酸钠配制、海藻酸钠配制成溶液，但配制成溶液，但配制CaCl2溶液需要加热溶液需要加热B配制海藻酸钠的溶液成糊状配制海藻酸钠的溶液成糊状C配制酵母细胞溶液

23、，要用玻璃棒搅拌，使酵母细胞配制酵母细胞溶液，要用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀混合均匀D酵母细胞溶液首先要和酵母细胞溶液首先要和CaCl2溶液混合溶液混合11.在制备固定化酵母细胞的操作中正确的是在制备固定化酵母细胞的操作中正确的是( )A制备好海藻酸钠后，需立即将其与酵母细胞混合以制备好海藻酸钠后，需立即将其与酵母细胞混合以防凝固防凝固B制备固定化酵母细胞过程应用注射器制备固定化酵母细胞过程应用注射器C以恒定的速度把混合液注射到以恒定的速度把混合液注射到CaS04溶液内溶液内D凝胶珠在溶液中应浸泡凝胶珠在溶液中应浸泡10min左右左右CB12.关于固定化酶中的酶说法正确的是关于固定化酶中的

24、酶说法正确的是( )A酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应B酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用C酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去化酶可永远利用下去D固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一性特点高效性和专一性特点B13.下列关于固定化酶技术的说法正确的是下列关于固定化酶技术的说法正确的是( )多选多选A固定化酶技术就是固定反应物将酶依附着载体围绕固定化酶技术就是固定反应物将酶依附着载体围绕反应

25、旋转的技术反应旋转的技术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固定化酶中的酶可以重复利用固定化酶中的酶可以重复利用D固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术CD14下列有关制备固定化酵母细胞叙述不正确的是（下列有关制备固定化酵母细胞叙述不正确的是（ ）A在向溶化好的海藻酸钠溶液中加入的必须是已活化在向溶化好的海藻酸钠溶液中加入的必须是已活化的酵母细胞的酵母细胞B溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，才能加入细胞溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，才能加入细胞C溶解海藻酸钠，最好采用小火，或者持续加热的方法溶解海藻酸钠，

26、最好采用小火，或者持续加热的方法D在固定化酵母细胞的过程中，要以恒定的速度缓慢在固定化酵母细胞的过程中，要以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中溶液中C15.用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产生酒用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产生酒精，下列措施错误的是精，下列措施错误的是( )A向瓶内泵入氧气向瓶内泵入氧气 B应将装置放于适宜的条件下进行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瓶内应富含葡萄糖等底物 D应将瓶口密封，效果更好应将瓶口密封，效果更好A16.下列有关固定化酶技术和固定化细胞技术的说法不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（正确的是（ ）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，固定化细胞制备的成本低，操作更容易与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本低，操作更容易D某种固定化酶的优势在于能催化系列生化反应某种固定化酶的优势在于能催化系列生化反应17下列有关固定化酶技术和固定化细胞技术的叙述中，下列有关固定化酶技