酵母细胞的固定化

阅读P49-50，并思考：1、解决酶应用中存在问题的方法是？2、这种方法的优点是什么？3、什么是高果糖浆？使用它有何好处？4、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？5、了解高果糖浆生产过程。一、固定化酶的应用实例1、固定化酶技术。即将酶固定在一定空间内的技术（如固定在不溶于水的载体上）。2、固定化酶技术的优点：（1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；（2）固定在载体上的酶可以被反复利用。3、高果糖浆是果糖含量为42%左右的糖浆。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、龋齿和心血管病，对人的健康有利。4、生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶；其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。你能写出方程式吗?葡萄糖异构酶果糖葡萄糖5、固定化酶技术生产高果糖浆的图示：注意反应柱的各部分名称。你能说出反应柱的优点吗？反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高果糖的产量和质量。生产流程含淀粉的浆液α-淀粉酶糊精糖化酶葡萄糖葡萄糖异构酶葡萄糖的异构化42%～45%转化成果糖果葡糖浆果糖和葡萄糖分离葡萄糖再次异构化反复多次果糖含量70%～90%高果糖浆练习：1、下列说法不正确的是（）A、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖B、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖C、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回收D2、研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，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，其作用不需要适宜的（）A、温度B、PHC、水分D、营养D在生产实际中使用固定化酶技术有无不足?如有不足,怎么办?有。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通过一系列的酶促反应才能进行，所以操作比较麻烦。

可采用固定化细胞技术。阅读教材P50，解决以下问题：（1）参照固定化酶，给细胞固定化下个定义（2）细胞固定化的常用方法（3）固定化细胞技术有哪些优势？（4）如果想把微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种技术？如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？（5）一般来说，酶更适合用吸附法和化学结合法固定，而细胞多采用包埋法固定，想想看为什么？（6）固定化细胞常用的载体二、固定化细胞技术1、概念：利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。细胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。2.将酶或细胞固定化的方法将酶（或细胞）包埋在细微网格里将酶（或细胞）相互连接起来将酶（或细胞）吸附在载体表面上包埋法化学结合法吸附法3.固定化细胞技术有哪些优势成本低，操作更容易、对酶活性影响更小、可以催化一系列的反应、容易回收等。4.如果想把微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种技术？如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？固定化细胞技术固定化酶技术酶和细胞固定方法的选择①酶适合采用化学结合和物理吸附法固定②细胞适合采用包埋法固定（1）、方法（2）、原因①细胞个大，酶分子很小②个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的酶容易从包埋的材料中漏出5.一般来说，酶更适合用吸附法和化学结合法固定，而细胞多采用包埋法固定，想想看为什么？6、固定化细胞常用的载体常用的不溶于水的多孔性载体有哪些？明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等

核心要点突破要点一直接使用酶、固定化酶、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直接使用酶固定化酶固定化细胞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酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降优点催化效率高、耗能低、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；操作更容易；对酶活性影响更小、可以催化一系列的反应练习：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B2.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D3、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C4、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D在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。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。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5～1h，教师需要提前做好准备。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。1．酵母细胞的活化三．实验操作（一）制备固定化酵母细胞2．配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液思考：2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液有什么作用？3．配制海藻酸钠溶液②在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？包埋酶或细胞防止焦糊思考：①配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？

Ca2+与藻酸钠反应生成藻酸钙凝胶，同时将酵母菌包埋在其中

加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，涉及到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。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，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。应当注意的问题4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合形成稳定的凝胶珠思考：①为什么刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右？②如何检验凝胶珠的质量是否合格？说明：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。检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法。一是用镊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。5．固定化酵母细胞问题思考：发酵时为什么要将温度控制在25℃？四．实验操作结果分析与评价问题思考：①如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？②如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明什么？（二）用固定化酵母细胞发酵1．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。问题思考：当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？为什么？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。2．观察发酵的葡萄糖溶液巩固练习1、酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是A酶固定化技术是细胞固定化技术的基础B细胞固定化技术是酶固定化技术的基础C酶固定化技术与细胞固定化技术是同时发展起来的D固定化细胞技术先于酶固定化技术2、固定化酶技术常采用A包埋法B化学结合和物理吸附法C活化法D微囊化法3、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要经过加热促进其溶解，采用的最好加热方法是A快速加热B持续高温加热C小火间断加热D灼烧加热4