《酵母细胞的固定化》-完整版课件

酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化[学习目标定位]1.说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。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。酶制剂蛋白酶脂肪酶淀粉酶纤维素酶碱性蛋白酶碱性脂肪酶高食品蛋白质失活很难回收影响产品质量真核异养兼性厌氧型有氧无氧酒精【情景导入】氨苄青霉素是日常应用的一种抗生素，这种药物生产过程中的一个关键环节是大肠杆菌细胞(作为药物生产的“工厂”)中的青霉素酰化酶的活性受环境影响很大，容易失去活性；酶溶解在溶剂中很难回收，增加了成本；而且反应后的酶溶解在产物中会影响产品质量等。怎么办呢？人们设想：如果将含有青霉素酰化酶的大肠杆菌细胞固定起来，就能通过控制其与反应物的接触，来大规模地生产半合成青霉素。导入那么，想了解细胞是怎样被固定的吗？固定化技术又是如何发挥作用的呢？探究点一固定化酶和固定化细胞技术由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有限、成本高、不利于大规模使用。利用固定化酶和固定化细胞技术可以解决这些难题。1．固定化酶技术反应柱固定化酶葡萄糖异构果糖分布着小孔的筛板酶颗粒反应液葡萄糖果糖反应物反复产物包埋细微的网格化学结合相互连接载体物理吸附吸附固定化酶固定化细胞固定对象酶细胞适宜固定法.

结合法、

.吸附法特点体积小，固定

酶。使用包埋法容易从包埋材料中漏出体积大，固定

.酶。难用化学结合法和物理吸附法化学物理包埋法一种一系列海藻酸钠聚丙烯酰胺不溶于水直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种数一种或几种一种一系列酶常用载体－高岭土、皂土、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－化学结合法固定化、物理吸附法固定化包埋法固定化是否需要营养物质否否是反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)小分子物质催化反应单一或多种单一一系列缺点①对环境条件非常敏感,易失活②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固定后的细胞接触,尤其是大分子物质,反应效率下降优点催化效率高、低耗能、低污染①既能与反应物接触,又能与产物分离;②可以反复利用成本低、操作容易,能产生一系列酶DD休眠变大CaCl2

酒精灯小火间断完全溶化冷却至室温注射器缓慢稳定的结构酵母细胞葡萄糖溶液25大量气泡酒香(4)发酵过程中锥形瓶为什么要密封？锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？答案酵母菌的酒精发酵需要无氧条件；无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。(5)在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？答案如果希望反复使用固定化酵母细胞，需要避免其他微生物的污染，因此需要无菌操作。【归纳提炼】1．酵母细胞的固定化的实验需要注意的事项(1)选用的干酵母要具有较强的活性，而且物种单一。(2)酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应选择体积足够大的容器，防止酵母细胞的活化液溢出。(3)溶解CaCl2时勿用自来水，以免杂质离子影响实验结果。(4)固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠与酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。(5)可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠作为对照。2．检测凝胶珠是否制作合格的方法(1)机械法：用镊子夹取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，就表明凝胶珠制作成功；也可以在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也表明制备的凝胶珠是成功的。(2)目测法：合格的凝胶珠应是淡黄色、圆形或椭圆形的。如果颜色过浅呈白色，说明海藻酸钠溶液的浓度过低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠形状不规则，则说明海藻酸钠的浓度偏高。【活学活用】3．下列有关固定化酵母细胞制备步骤的叙述，恰当的是(

)A．应使干酵母与自来水混合并搅拌，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细胞，充分搅拌并混合均匀D．将与酵母细胞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答案

B解析由于缺水时微生物处于休眠状态，为了加速酵母细胞的活化，将干酵母与蒸馏水混合后用玻璃棒充分搅拌，而不应用自来水，因为自来水可能会有杂菌；为避免海藻酸钠发生焦糊，溶化时要小火或间断加热；如果将刚溶化好的海藻酸钠与已活化的酵母细胞混合，有可能会杀死酵母细胞；将与酵母细胞混匀的海藻酸钠的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注入。A4．用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时发现无酒精产生，其原因不可能是 (

)A．试验瓶盖了塞子B．瓶内氧气充足，进行了有氧呼吸C．固定化的凝胶珠内可能没有酵母细胞D．所谓的葡萄糖溶液可能是其他物质解析固定化酵母细胞无氧状态下发酵葡萄糖溶液，产生酒精，而有氧时不产生酒精。化学结合物理吸附反复利用活化CaCl2海藻酸钠固定化发酵B解析固定化酶的制作目的是降低生产成本。一是能够顺利地从发酵产物中把酶分离出来，二是使酶反复利用。从题目中看出，选项B是正确的。酶的固定化对酶的活性、酶作用的发挥、反应速度的提高，并没有多大作用。D2．下列说法中，哪项不是在应用酶的过程中常遇见的问题(

)A．酶与反应物混合，产品难以提纯B．酶在生物化学反应中往往难以回收C．酶遇强酸、强碱、高温等条件易失活D．酶作为催化剂，绝大多数是蛋白质C3．下列对固定化酶和固定化细胞的说法，正确的是 (

)A．固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应B．固定化细胞技术一次只能固定一种酶C．固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都可以反复使用D．固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性几乎不变解析某种固定化酶只能催化一种生化反应，其优势是酶可以反复使用；固定化细胞技术一次能固定多种酶；固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性下降。B4．在一个普通的锥形瓶中，加入含有酵母菌的葡萄糖溶液(如图1),图2所示有关坐标图中不正确的是 (

)解析酵母菌的数量随时间的变化是先快速增加,随后增加速率放慢,一段时间内维持在一定水平,最后由于营养缺乏,pH极度不适和酒精浓度过高导致繁殖速率小于死亡速率,数量下降。5．如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。①________________，②_______________，③__________________________________。(2)与一般酶制剂相比,固定化酶的突出优点是____________________________________________________________________________；固定化细胞的优点是_______________________________________________________________________________________________________________________。(3)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)据图说出反应柱的作用原理。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析与一般的酶制剂相比，固定化酶不仅能与反应物充分接触，还能与产物分离，并且可以反复利用；与固定化酶相比，固定化细胞能催化一系列的化学反应，并且固定化细胞成本更低，操作更容易；使用固定化酶技术往往利用一个反应柱，反应柱下端有一个分布着小孔的