课题酵母细胞的固定化

关于课题酵母细胞的固定化温故知新：1、洗衣粉中添加________，可以更有效地清除顽渍。常用的酶制剂有_________________四类。2、影响酶活性的因素有_______、________和_________。第2页,共49页，2024年2月25日，星期天酶制剂存在的缺陷：

1、通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；

2、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；

3、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。第3页,共49页，2024年2月25日，星期天

如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题？第4页,共49页，2024年2月25日，星期天

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第5页,共49页，2024年2月25日，星期天2.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）。3.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）一定程度上避免了高温、强酸、强碱、和有机溶剂等对酶活性的影响，从而提高了催化效率，降低生产成本，提高产品质量1.固定化酶的概念通过物理或化学方法，将水溶性的酶与不溶于水的载体结合，使酶固定在载体上，并在一定的空间范围内进行催化反应，这样制得的酶称为固定化酶。第6页,共49页，2024年2月25日，星期天4、高果糖浆是指果糖含量为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。你能写出果糖的分子式吗?它属于什么糖?第7页,共49页，2024年2月25日，星期天5、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。4.反应机理：葡萄糖经葡萄糖异构酶的分解，生成果糖。第8页,共49页，2024年2月25日，星期天5、固定化酶技术生产高果糖浆的图示：你能说出反应柱的优点吗？注意反应柱的各部分名称。生产过程:a.将葡萄糖异构酶固定在颗粒状的载体上b.将这些酶颗粒放入底部有许多小孔的反应柱内c.将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入d.葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触e.葡萄糖转化成果糖从反应柱的下端流出第9页,共49页，2024年2月25日，星期天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。优点：第10页,共49页，2024年2月25日，星期天练习：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D第11页,共49页，2024年2月25日，星期天2、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第12页,共49页，2024年2月25日，星期天3、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D第13页,共49页，2024年2月25日，星期天

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。第14页,共49页，2024年2月25日，星期天二、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。阅读P50：思考第二段的问题第15页,共49页，2024年2月25日，星期天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第16页,共49页，2024年2月25日，星期天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第17页,共49页，2024年2月25日，星期天3、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、聚丙烯酰胺等第18页,共49页，2024年2月25日，星期天

如果反应底物是大分子物质，能否用固定化细胞技术?

为什么？那应该采用何种技术?第19页,共49页，2024年2月25日，星期天练习：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B第20页,共49页，2024年2月25日，星期天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D第21页,共49页，2024年2月25日，星期天3、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C第22页,共49页，2024年2月25日，星期天4、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A第23页,共49页，2024年2月25日，星期天5.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C第24页,共49页，2024年2月25日，星期天6、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第25页,共49页，2024年2月25日，星期天三、实验操作（一）制备固定化酵母细胞阅读P50~51思考下列问题：（1）制备过程包括哪几个步骤？（2）你认为哪个步骤的操作是最重要的一环？第26页,共49页，2024年2月25日，星期天1、酵母细胞的活化思考：关于酵母菌你有哪些知识？什么是活化？怎样活化？应注意什么？第27页,共49页，2024年2月25日，星期天第28页,共49页，2024年2月25日，星期天活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态；本质：加快新陈代谢；方法：加入适量的水。

第29页,共49页，2024年2月25日，星期天取1g干酵母，放入50ml的小烧杯中，加入蒸馏水10ml，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置1h左右使其活化第30页,共49页，2024年2月25日，星期天思考：

你认为酵母的活化操作有哪些注意事项？1、酵母细胞活化的时间短一般为0.5-1小时，活化时体积会变大，所以用的容器要大一些；2、要保证酵母菌的活性；第31页,共49页，2024年2月25日，星期天2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液称取无水CaCl20.83g。放入200mL的烧杯中，加入150mL的蒸馏水，使其充分溶解，待用。作用：使胶体聚沉、凝胶珠形成稳定的结构注意：CaCl2称量要准，不能用自来水配置第32页,共49页，2024年2月25日，星期天3、配制海藻酸钠溶液第33页,共49页，2024年2月25日，星期天操作：称取0.7g海藻酸钠，放入50mL小烧杯中.加人10mL水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10mL。注意，加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止第34页,共49页，2024年2月25日，星期天

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。应当注意什么问题？第35页,共49页，2024年2月25日，星期天4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合

将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。为什么海藻酸钠溶液要冷却？防止酵母细胞预热破裂第36页,共49页，2024年2月25日，星期天第37页,共49页，2024年2月25日，星期天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CaCl2溶液中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。

第38页,共49页，2024年2月25日，星期天第39页,共49页，2024年2月25日，星期天

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。第40页,共49页，2024年2月25日，星期天这一阶段成功与否呢？怎样评价？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。第41页,共49页，2024年2月25日，星期天（二）用固定化细胞发酵1、将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2-3次。2、将150mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200mL的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25℃下发酵24h。第42页,共49页，2024年2月25日，星期天第43页,共49页，2024年2月25日，星期天这一阶段成功与否呢？怎样评价？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气泡，同时会闻到酒味。第44页,共49