生物（人教版选修1）课件专题4课题3酵母细胞的固定化

专题四酶的研究与应用课题三酵母细胞的固定化1．说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理；2．说出利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。一、固定化酶的应用实例——生产高果糖浆1．高果糖浆的生产需要使用______________，它能将葡萄糖转化成果糖。这种酶的__________好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。葡萄糖异构酶稳定性2．葡萄糖异构酶固定：将酶固定在一种________________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__________。酶颗粒无法通过上面的小孔，而反应溶液却可以自由出入。3．高果糖浆的生产操作：生产过程中，将____________从反应柱的上端注入，使其流过反应柱，与______________接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。颗粒状的载体反应柱筛板葡萄糖溶液葡萄糖异构酶物理酶细胞物理吸附酶多孔性载体明胶海藻酸钠产物反复利用成本低葡萄糖异构1．从操作角度考虑，固定化酶和固定化细胞哪一种方法对酶活性的影响更小？固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？提示：固定化细胞操作更容易，对酶活性影响更小。固定化细胞可以催化系列反应，故固定的是一系列酶。比如固定化酵母细胞将葡萄糖转化形成酒精的过程就是一系列酶催化反应的结果。三、实验操作程序1．酵母细胞的活化：向干酵母中加入__________，使其__________。2．配制CaCl2溶液。3．配制海藻酸钠溶液。在加热时要用__________或__________。蒸馏水活化小火间断加热4．__________溶液与__________混合。5．固定化酵母细胞。6．用固定化酵母细胞发酵：将凝胶珠加入用于发酵的__________溶液后，发现有_______产生，同时有_____味散发。海藻酸钠酵母细胞葡萄糖气泡酒2．如何检验凝胶珠的质量是否合格？提示：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，也表明制备的凝胶珠是成功的。一、固定化酶和固定化细胞的应用及特点1．固定化酶的应用(1)酶的应用：酶已经大规模地应用于食品、化工、轻纺、医药等各领域。(2)普通酶应用时的缺点①容易失活，通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂非常敏感。②很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本。③会影响产物的纯度，降低产品质量。2．固定化酶和细胞技术(1)固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。(2)方法①包埋法：将细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中。②化学结合法：将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上。③物理吸附法：将酶吸附到载体表面上。(3)酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，因为酶分子体积小，容易从包埋材料中漏出；细胞多采用包埋法固定化，因为细胞体积大，难以被吸附或结合。(4)常用的包埋细胞的多孔载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。(5)固定化细胞优点：与固定化酶相比，制备成本降低，操作简单。1．下列关于固定化酶和同定化细胞的叙述中，正确的是(

)A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物解析：固定化酶耐受性比较好，和溶解氧没有关系；利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，需要固定化酶发挥作用，不需要提供营养条件；利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类既可以作为反应底物，也可以作为碳源来调节酵母菌的代谢方式。答案：A二、固定化酵母细胞的制备与应用的关键操作1．酵母细胞的活化(1)在缺水状态下，微生物处于休眠状态；活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。(2)酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5h～1h，需要提前做好准备；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。2．配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液溶解物质要彻底，要用蒸馏水溶解，不要用自来水溶解，以防止自来水中各种离子影响实验结果。3．配制海藻酸钠溶液(1)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，要用小火，或间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。(2)海藻酸钠溶液的浓度涉及固定化细胞的质量，如果海藻酸钠浓度过高，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就少，影响实验效果。4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合(1)溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否则会因温度过高而杀死酵母菌。(2)搅拌要彻底、充分，使两者混合均匀。5．固定化酵母细胞(1)用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠作为对照。(2)海藻酸钠在CaCl2溶液的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，需要稳定30min左右。6．用固定化酵母细胞发酵(1)将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2～3次，洗去其表面多余的电解质溶液，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。(2)将150mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移至200mL锥形瓶中，加入固定好的酵母细胞，置于25℃下发酵24h。2．下列有关固定化酵母细胞制备步骤不恰当的是(

)A．应使干酵母与水混合并搅拌，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．将与酵母混匀的海藻酸钠液注入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解析：由于酵母菌是一种真核微生物，温度较高时会被烫死，应将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入，所以C选项错。答案：C酶或细胞固定化的方法

试分析下图中，哪一种与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似解析：A、B选项适合于酶的固定化，C选项既可用于酶固定，也可用于细胞固定。制备固定化酵母细胞用的是包埋法，即将酵母菌包埋在海藻酸钠制成的凝胶珠中，所以与D选项相似。答案：D酶和固定化技术的应用

关于固定化酶技术说法正确的是A．固定化酶技术就是固定反应物，将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应C．固定化酶中的酶无法重复利用D．固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术解析：固定化酶是利用物