《酵母细胞的固定化》学案

《酵母细胞的固定化》学案《酵母细胞的固定化》学案《酵母细胞的固定化》学案资料仅供参考文件编号：2022年4月《酵母细胞的固定化》学案版本号：A修改号：1页次：1.0审核：批准:发布日期：《酵母细胞的固定化》学案学习目标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。学习重点：制备固定化酵母细胞。学习难点：制备固定化酵母细胞。学习过程（一）课题背景酶：优点：催化效率高，低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。实际问题：对环境条件敏感，易失活；溶液中的酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品质量。设想：固定化酶：优点实际问题：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的设想：固定化细胞：优点（二）、固定化酶的应用实例高果糖浆是指能将葡萄糖转化为果糖的酶是。使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种上，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。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。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。（三）、固定化细胞技术固定化酶和固定化细胞是利用或方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括、和法。一般来说，酶更适合采用和法固定，而细胞多采用法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被或，而个小的酶容易从中漏出。包埋法法固定化细胞即将微生物细胞包埋在不溶于水的中。常用的载体有、、、和等。〖思考1〗对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？

〖思考2〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定（）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定（）。（四）、实验操作(1)制备固定化酵母细胞制备固定化酵母细胞需要的材料是、和1.酵母菌的活化活化就是处于状态的微生物重新恢复正常的生活状态。2.配制物质的量尝试为0.05mol/L的Cacl2溶液3.配制海藻酸钠溶液加热溶化海藻酸钠时要注意：4.海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合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配制好的溶液中，并浸泡(时间)。(2)用固定化酵母细胞发酵1.将固定好的酵母细胞用冲洗2-3次。2.发酵时的温度就为，时间。〖思考4〗加热溶化海藻酸钠时微火加热并不断搅拌的目的是什么？

〖思考5〗为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？

〖思考6〗发酵过程中锥形瓶为什么要密封？

〖思考7〗锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？

〖思考8〗在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作码？

（五）、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，需要再作尝试。（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，同时会闻到。反馈练习1.使用固定化细胞的优点是()。A.能催化大分子物质的水解B．可催化一系列化学反应C．与反应物易接近D．有利于酶在细胞外发挥作用2.酶的固定方法不包括()。A.将酶吸附在固体表面上B．将酶相互连接起来C．将酶包埋在细微网格里D．将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中的酶3.下列关于酶制剂的叙述错误的是()。A．酶制剂是包含酶的制品B．包内酶和包外酶均可用于制成酶制品C．酶制品的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化等D．固定化细胞不属于酶制剂4.如果反应物是大分子物质，采用那种方法催化受限制()。A．直接使用酶B．使用化学方法结合的酶C．使用固定化细胞D．使用物理吸附法固定的酶5.下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是()。A．酶分子很小，易采用包埋法B．酶分子很小，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶C．细胞个大，难被吸附或结合D．细胞易采用包埋法固定6.关于固定化酶的叙述不正确的是()。A．既能与反应物接触，又能与反应物分离B．固定在载体上的酶可被反复利用C．可催化一系列反应D．酶的活性和稳定性受到限制7.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B．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D．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8.关于酵母细胞活化的说法，不正确的是()。A．酵母细胞活化就是由无氧呼吸变成有氧呼吸B．活化就是让处于休眠状态的细胞恢复生活状态C．酵母细胞活化所需要的时间较短D．酵母细胞活化后体积增大9.下列关于酶的叙述中正确的是()。A．酶都提取于动植物细胞B．酶制剂能够重复利用C．果酒和果汁能够用酶制剂澄清D．酶固定后称为酶制剂10.对配制海藻酸钠溶液的叙述不准确的是()。A．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C．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11．目前，日用化工厂大量生产的酶制剂，其中的酶大都来自（）A．化学合成B动物体内C植物体内D微生物体内①②③①②③12.下图为固定化酶的反应柱示意图，请据图①②③(1)请请在横线上填出各标号名称.①________②_________ ③_________。(2)与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是_____________和_____________,固定化细胞的优点是___________________。(3)③的作用是_______________。 （4）制作固定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13.下图是制备固定化酵母细胞实验步骤图解，请据图回答：酵母细胞活化→配制CaCl2溶液→配置海藻酸钠溶液→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)影响实验成败的关键步骤是_______。(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成凝胶珠包埋酵母细胞数目______。（4）观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明。（5）制备固定化酶不宜用包埋法，为什么？

参考答案（一）能否有一种方法使酶发挥它的优点，而没有这些缺点？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。细胞中有多种酶，能否用固定化酶类似的技术来处理细胞？成本低，操作更容易（二）果糖含量为42%的糖浆葡萄糖异构酶颗粒状的载体上筛板葡萄糖异构酶（三）物理化学包埋化学结合法物理吸附法化学结合法、物理吸附法包埋法难以化学结合吸附包埋料中均匀多孔性载体明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等（四）干酵母CaCl2海藻酸钠溶液休眠微火加热并不断搅拌，防止海藻酸南焦糊CaCl230分钟25℃24h。思考1吸附法思考2细胞酶思考4防止海藻酸南焦糊思考5防止高温杀死酵母细胞思考六酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件思考7酵母菌进行无氧呼吸产生的。思考8需要。BDDCACDACCD12、答案：（1）反应柱；固定化酶；分布着小孔的筛板（2）既能与反应物接触