4.3酵母细胞的固定化 课件

1、生活中我们最常提到的酵母是酿酒酵母（也称面包酵母），自从几千年前人类就用其发酵面包和酒类。,导入新课,有什么办法可以使酵母菌反复使用？,在日常生活中，我们无法将酵母菌反复使用。,专题4 酶的研究与应用,课题3 酵母细胞的固定化,教学目标,知识与能力,1. 了解固定化酶在生产实践中的优点。,3. 掌握固定化酶或细胞的方法。,2. 掌握固定化酶和固定化细胞的作用和原理。,4. 产是指被固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。,过程与方法,情感态度与价值观,通过实验与理论知识相结合的方法，在实验中掌握酵母细胞固定化的知识。,1. 培养学生动手实验能力。 2.培养在实验过程中的团结互助的精神

2、。,教学重难点,课题重点,制备固定化酵母细胞。,课题难点,制备固定化酵母细胞。,内容解析,1. 基础知识,从酶到固定化酶再到固定化细胞的发展史,酶,存在问题：,容易失活 不能再次利用 产物中的酶影响产品质量,设想：,将酶固定在不溶于水的载体上,固定化酶出现,固定化酶,存在问题：,设想：,一种酶只能 催化一种化 学反应 生产实践中， 产物需要一系 列酶促反应得到,酶来自细胞， 能否将合成细胞的酶直接固定,固定化细胞出现,思考下面的问题,如何使酶或者细胞既能在反应过程中与反应物接触，又能在反应结束后与反应物分离？,包埋在网格中,用化学键结合起来,物理吸附在载体上,通常情况下，酶和细胞固定采用不同的

3、方法,酶,物理吸附法,化学结合法,细胞 包埋法,2. 实验设计,今天我们以酵母细胞为实验材料，进行酵母细胞的固定化实验。,实验材料,cacl2溶液,海藻酸钠,干酵母,实验过程,（1）制备固定化酵母细胞,配置0.05mol/l的cacl2溶液,cacl2 0.83g 150ml h2o,配置海藻酸钠溶液,海藻酸钠 0.7g 10ml水 小火加热,配方,干酵母,取1g干酵母，放10ml水中， 用玻璃棒搅拌成糊状， 放置1h左右使其活化,干酵母活化,将已经活化的酵母细胞加 入到海藻酸钠溶液中,用玻璃棒进行充分搅拌， 使其混合均匀,固定化酵母细胞,将溶液转移至注射器中,将注射其中的溶液滴加 到配置好的

4、cacl2溶液中,液滴在cacl2溶液中形成 凝胶珠,固定化酵母细胞,将这些凝胶珠在cacl2 溶液中浸泡30min左右,固定化酵母细胞,（2）用固定化酵母细胞发酵,将凝胶珠用蒸馏水冲洗23次,将凝胶珠放入10%葡萄糖溶 液中，25发酵24h,3. 结果结果分析与评价,3.1 制备固定化酵母细胞结果分析,形成凝胶珠的颜色较深，形状为圆形或椭圆形,成 功,凝胶珠颜色过浅，呈白色,失 败,凝胶珠不是椭圆形或圆形，呈其它形状,失败,3.2 固定化酵母细胞发酵结果分析,葡萄糖溶液中产生许多气泡，同时闻到酒味,固定化酶技术高果糖浆生产中的应用,1. 将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上,2. 将酶颗粒装入到

5、反应柱内，反应柱地段有筛孔，可以使反应溶液通过，而酶颗粒不能通过,4. 相关链接,3. 将葡萄糖溶液从反应柱上端注入,葡萄糖 葡萄糖异构酶 果糖,4. 果糖溶液从下端流出，葡萄糖异构酶仍保留在反应柱内,我们采取这种方法，成功地实现了酶与反应物的自由接触与分离。,课堂小结,固定化技术,固定化酶技术,固定化细胞技术,化学结合法,物理吸附法,包埋法,固定化酵母细胞的实验过程,酵母细胞的活化,配置物质的量浓度为0.05mol/l的cacl2溶液,配制海藻酸钠溶液,海藻酸钠溶液与酵母细胞混合,固定化酵母细胞,利用固定化酵母细胞发酵,1. （2009.江苏） 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（

6、 ） 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物,高考链接,a,解析： 本题考查固定化酶和固定化细胞的相关知识。 b选项固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么高，耐受性比较好，和溶解氧没什么关系； c选项利用固定化酶降解水体中有机磷农药，纯粹的化学反应，不需要提供营养条件，固定化细胞发挥作用需要。 d选项利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用作为反应底物也为碳源来调节酵母菌的代谢方式。,课堂练习,填空题,1.固定化酶

7、和固定化细胞通常采用_、 _ 、_三种方法。其中，酶更适合采用_、_，细胞更适合采用_。,2. 正常情况下，凝胶珠的颜色_ ，形状为_或_ 。,包埋法,化学结合法,物理吸附法,化学结合法,物理吸附,法,包埋法,较深,圆形,椭圆形,选择题,1.下列不属于酶的优点的是（ ）,a. 催化效率高 b. 低耗能 c. 低污染 d.可以反复利用,2. 在固定化酵母细胞中，海藻酸钠溶液的作用是 （ ）,a. 固定化酵母细胞 b. 悬浮酵母细胞 c. 回收酵母细胞 d. 催化化学反应,d,a,简答题,1. 在实验过程中为什么要活化酵母细胞？,答：在缺水的状态下，酵母细胞处于休眠状态。将酵母细胞放入蒸馏水中1h

8、，可以使处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态，以便于酵母细胞发酵葡萄糖溶液。,2. 在葡萄糖的异构反应中，如果不将葡萄糖异构酶固定，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产过程产生哪些影响？,答：葡萄糖异构酶如果没有固定，溶液中的酶会很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品质量。,3. 固定化细胞技术有什么优缺点？,答：优点 操作容易、对酶活性影响小、可以使酶 再利用。 缺点 大分子物质难以自由通过细胞膜，固定 化细胞的应用受到限制。,教材习题答案,1. 直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化细胞催化反应，有哪些优点与不足？,答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下表所示。,2. 你能写一篇短文，描述葡萄糖分子通过固定化细胞变成酒精的过程吗？,答：示例,葡萄糖通过装有固定化细胞的柱子，在固定化细胞分泌的葡萄糖异构酶的作用下变为酒精，酒精通过底部的筛板滤除，固定化细胞仍保留在柱壁上。,3. 目前，还没有一种固定化技术能普遍适用于所有的酶。在实际应用中，需要根据各种酶的特性，探