人教版高三复习生物选修一课件：专题4 课题3 酵母细胞的固定化 (共25张PPT)

一、课题目标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。1思考：通过课题背景分析，你有何体会？酶：

优点：催化效率高，低耗能，低污染

实际问题：对环境条件敏感，易失活；

溶液中的酶很难收回，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶混在产物中，如不去除，会影响产品的品质

设想：将酶固定在不溶于水的载体上

固定化酶：优点：酶即能与反应物接触，又容易与产物分离，同时，还可以反复利用

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完成的

设想：酶是细胞合成的，能否将合成酶的细胞直接固定？

固定化细胞：成本低，操作更容易2思考：1、如何利用固定化酶生产高果糖浆的？（一）固定化酶（1）高果糖浆的生产需要

。（2）葡萄糖异构酶的优点：

好、可以持续发挥作用。（3）在生产中直接使用酶的缺点：

。稳定性葡萄糖异构酶无法回收，造成浪费32.固定化酶的反应：

使用固定化酶技术，将这种酶（

）固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个

内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。

无法通过筛板上的小孔，而

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，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成

，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。（一）固定化酶葡萄糖异构酶酶颗粒反应柱反应溶液果糖41.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

。包埋法是指将

包埋在细微网格里。化学结合法是指将将酶（或细胞）相互结合或将其结合到载体上。物理吸附法是指将酶吸附到

的表面（二）固定化细胞技术2、将酶或细胞固定的方法：代谢产物酶或细胞载体5一般来说：酶更适合采用

和

固定化，而细胞多采用

固定化。这是因为细胞体积大，而酶分子很小；体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。包埋法物理吸附法化学结合法1．从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？2．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？3．如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？4．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？固定化细胞固定化细胞固定的是一系列酶固定化细胞技术固定化酶技术固定化细胞6规律

总结固定化酶酶的种类：一种所需条件：适宜的温度，PH值固定化细胞酶的种类：多种所需条件：适宜的温度，PH值，营养物质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、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D3.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C7二、实验操作——酵母细胞的固定化用什么方法对酵母细胞的固定化？

包埋法常用哪些载体？包埋法：即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。

明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等

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，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。二．实验操作（一）制备固定化酵母细胞1．酵母细胞的活化思考：1、什么叫酵母细胞的活化？

2．配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液配制CaCl2溶液有什么作用？所形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡的目的？9使海藻酸钠形成凝胶珠使胶体聚沉，形成稳定的结构3．配制海藻酸钠溶液思考：①配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？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4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合5．固定化酵母细胞思考：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？形成稳定的凝胶珠

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。10（二）用固定化酵母细胞发酵问题思考：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1．观察凝胶珠的颜色和形状问题思考：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？

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。11酵母菌酒精发酵的适宜温度2．观察发酵的葡萄糖溶液问题思考：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。3、固定化酶和固定化细胞技术有哪些？各有什么优缺点？固定化细胞常用的载体有哪些？

有包埋法、化学结合法和物理吸附法。

固定化酶分子小更适合采用化学结合法和物理吸附法，用包埋法却容易从包埋材料中漏出。固定化细胞因细胞大不易被吸附或结合适宜采用包埋法。

常用载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。124、固定化酶和固定化细胞的原理是什么？

就是将酶固定在不溶于水的载体上，或者将微生物细胞均匀地包埋于不溶于水的多孔性载体上，使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的技术。13思考：直接使用酶、固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点？类型优点不足直接使用酶

催化效率高，低耗能、低污染等。

对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。固定化酶

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。

一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。固定化细胞成本低，操作更容易。

固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等。14二、实验操作——酵母细胞的固定化（1）酵母细胞的活化：〖思考1〗活化是指什么？方法？〖思考2〗在活化酵母的过程中要注意？1、酵母细胞活化时体积会变大，所用容器要大一些，防止活化液溢出；2、选用的干酵母有较强的活性且物种单一；二、实验操作——酵母细胞的固定化（1）酵母细胞的活化：（2）配制CaCl2溶液：二、实验操作——酵母细胞的固定化（1）酵母细胞的活化：（2）配制CaCl2溶液：

（3）配制海藻酸钠溶液：是最重要的环节：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。注意事项：加热时要用小火，或者间断加热（目的？）（浓度要适宜？）二、实验操作——酵母细胞的固定化（1）酵母细胞的活化：（2）配制CaCl2溶液：（3）配制海藻酸钠溶液：（4）海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：必须将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温才能与酵母细胞进行混合。为什么？搅拌的目的？二、实验操作——酵母细胞的固定化（1）酵母细胞的活化：（2）配制CaCl2溶液：（3）配制海藻酸钠溶液：（4）海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：（5）固定化酵母细胞：CaCl2溶液的作用？所形成的凝胶柱在CaCl2溶液中浸泡的目的？使胶体聚沉。形成稳定的结构如何判断固定化酵母细胞是否成功？---观察凝胶珠的颜色和形状若凝胶珠颜色过浅，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少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

凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明海藻酸钠浓度偏高或注射器中的混合液推进速度过快形成的。21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222、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