人教版选修一生物酵母细胞的固定化课件.ppt

1、酶酶食品食品轻纺轻纺化工化工医药医药含有含有高果糖浆高果糖浆这种甜味剂！这种甜味剂！高果糖浆是指果糖含量为高果糖浆是指果糖含量为42%42%左右的糖浆。左右的糖浆。葡萄糖葡萄糖 果糖果糖 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶稳定性好，可以稳定性好，可以持续发挥作用持续发挥作用优点优点固定化酶的反应柱示意图固定化酶的反应柱示意图葡萄糖异构酶固定葡萄糖异构酶固定在颗粒状的载体上在颗粒状的载体上注意该装置的各注意该装置的各部分名称。部分名称。你能说出这种方你能说出这种方法的优点和不足法的优点和不足吗？吗？(1)请在横线上填出各标号的名称。请在横线上填出各标号的名称。_；_ _；_ _ _；。(2)与一般酶制剂相

2、比，固定化酶的突出优点是与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是_ 。反应柱反应柱固定化酶固定化酶分布着小孔的筛板分布着小孔的筛板既能与反应物接触，又能与反应物分离，同时，固既能与反应物接触，又能与反应物分离，同时，固定在载体上的酶可以反复利用定在载体上的酶可以反复利用例例1、下图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答：、下图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答：果糖果糖人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)（二）固定化酶和固定化细胞技术（二）固定化酶和固定化细胞技术1.1.定义？定义？2.2.固定酶或细胞的方法有哪

3、些？固定酶或细胞的方法有哪些？各种方法的原理是什么？分别适各种方法的原理是什么？分别适用于哪种固定对象？尝试列表归用于哪种固定对象？尝试列表归纳出来。纳出来。人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)1.1.固定化酶技术和固定化细胞技术，从操作角度来考虑，固定化酶技术和固定化细胞技术，从操作角度来考虑，哪种更容易？哪种更容易？2.2.从固定技术、酶的固定方法看，哪种对酶活性影响更小？从固定技术、酶的固定方法看，哪种对酶活性影响更小？3.3.固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？4

4、.4.如果将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应当选择如果将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应当选择固定固定_（酶、细胞）（酶、细胞）5.5.如果反应物是大分子物质，应该采用哪种技术？如果反应物是大分子物质，应该采用哪种技术？物理吸附法。该方法不影响酶分子结构。化学结合法可物理吸附法。该方法不影响酶分子结构。化学结合法可能影响酶的活性部位而影响反应效果能影响酶的活性部位而影响反应效果细胞内的一系列酶细胞内的一系列酶细胞细胞固定化酶技术。固定化酶技术。大分子物质难以自由通过细胞膜，大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞技术一般作用于小分因此固定化细胞技术一般作用于小分子物质。子物质。人教

5、版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞酶的种类酶的种类固定固定方法方法是否需要是否需要营养物质营养物质反应底物反应底物（大或小）（大或小）优点优点缺点缺点人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)包埋法固定细胞包埋法固定细胞将微生物细胞均匀地包将微生物细胞均匀地包埋在埋在不溶于水的多孔性不溶于水的多孔性的载体的载体中。中。人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教

6、版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)明胶明胶包埋法固定细胞常用的载体材料：包埋法固定细胞常用的载体材料：聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞（二）用固定化酵母细胞发酵（二）用固定化酵母细胞发酵酵母细酵母细胞的活胞的活化化配制配制饱和饱和CaClCaCl2 2溶液溶液配制海配制海藻酸钠藻酸钠溶液溶液海藻酸钠海藻酸钠溶液与酵溶液与酵母细胞混母细胞混合合固定化酵固定化酵母细胞母细胞蒸馏水冲洗固定好的蒸馏水冲洗固定好的酵母细胞（凝胶

7、珠）酵母细胞（凝胶珠）利用固定化的酵母利用固定化的酵母细胞进行酒精发酵细胞进行酒精发酵海藻酸钠作载体包埋酵母细胞的操作步骤：海藻酸钠作载体包埋酵母细胞的操作步骤：人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)1 1、什么是活化？应注意什么？、什么是活化？应注意什么？2 2、CaClCaCl2 2溶液有何作用？为何用蒸馏水溶解？溶液有何作用？为何用蒸馏水溶解？3.3.海藻酸钠溶液浓度过高过低有何影响？海藻酸钠溶液浓度过高过低有何影响？加热促使加热促使海藻酸钠溶化时该如何控制火候？为何不能用大火？海藻酸钠溶化时该如何控制火候

8、？为何不能用大火？4 4、溶化好的海藻酸钠溶液为何要冷却至室温方可、溶化好的海藻酸钠溶液为何要冷却至室温方可加入已活化的酵母？加入已活化的酵母？5 5、凝胶珠的制作如何操作？浸泡的目的？如何检、凝胶珠的制作如何操作？浸泡的目的？如何检验凝胶珠的制作是否合格？验凝胶珠的制作是否合格？6 6、利用固定好的酵母细胞（凝胶珠）进行酒精发利用固定好的酵母细胞（凝胶珠）进行酒精发酵之前，需要怎样处理？有何目的？酵之前，需要怎样处理？有何目的？7 7、能否用、能否用30%30%或或50%50%葡萄糖溶液？葡萄糖有什么作葡萄糖溶液？葡萄糖有什么作用？如何判断发酵与否？用？如何判断发酵与否？人教版选修一生物 4

9、.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞1、酵母细胞的活化：1g干酵母10mL蒸馏水50mL烧杯搅拌均匀放置1h，使之活化。酵母细胞活化时体积会变大酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞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。的活化液溢出容器外。缺水，处于缺水，处于休眠状态休眠状态让处于让处于休眠状态休眠状态的的微生物重新恢复微生物重新恢复正正常的生活状态常的生活状态。人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33

10、张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)2 2、CaClCaCl2 2溶液有何作用？为何用蒸馏水溶解？溶液有何作用？为何用蒸馏水溶解？3.3.海藻酸钠溶液浓度过高过低有何影响？海藻酸钠溶液浓度过高过低有何影响？加热促使加热促使海藻酸钠溶化时该如何控制火候？为何不能用大火？海藻酸钠溶化时该如何控制火候？为何不能用大火？4 4、溶化好的海藻酸钠溶液为何要冷却至室温方可、溶化好的海藻酸钠溶液为何要冷却至室温方可加入已活化的酵母？加入已活化的酵母？5 5、凝胶珠的制作如何操作？浸泡的目的？如何检、凝胶珠的制作如何操作？浸泡的目的？如何检验凝胶珠的制作是否合格？验凝胶珠的制

11、作是否合格？6 6、利用固定好的酵母细胞（凝胶珠）进行酒精发利用固定好的酵母细胞（凝胶珠）进行酒精发酵之前，需要怎样处理？有何目的？酵之前，需要怎样处理？有何目的？7 7、能否用、能否用30%30%或或50%50%葡萄糖溶液？葡萄糖有什么作葡萄糖溶液？葡萄糖有什么作用？如何判断发酵与否？用？如何判断发酵与否？人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)2 2、配制物质的量浓度为、配制物质的量浓度为0.05mol/L0.05mol/L的的CaClCaCl2 2溶液：溶液：0.83gCaCl0.83gCaCl2 2150m

12、L150mL蒸馏水蒸馏水200mL200mL烧杯烧杯充分充分溶解溶解备用备用防止自来水中各种防止自来水中各种离子影响实验结果离子影响实验结果CaClCaCl2 2溶液浓度过大，凝胶珠硬度大，易开裂；溶液浓度过大，凝胶珠硬度大，易开裂；浓度过小，不易形成凝胶珠。浓度过小，不易形成凝胶珠。注意：注意：Ca Ca2+2+使海藻酸钠溶液形成不溶于水的海藻酸使海藻酸钠溶液形成不溶于水的海藻酸钙凝胶珠钙凝胶珠，从而将酵母细胞包埋在凝胶珠中，从而将酵母细胞包埋在凝胶珠中，达到固定效果。达到固定效果。CaCl2溶液的作用：溶液的作用：人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物

13、 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)3.3.海藻酸钠溶液浓度过高过低有何影响？海藻酸钠溶液浓度过高过低有何影响？加热促使加热促使海藻酸钠溶化时如何控制火候？为何不海藻酸钠溶化时如何控制火候？为何不能能用大火？用大火？4 4、溶化好的海藻酸钠溶液为何要冷却至室温方可、溶化好的海藻酸钠溶液为何要冷却至室温方可加入已活化的酵母？加入已活化的酵母？5 5、凝胶珠的制作如何操作？浸泡的目的？如何检、凝胶珠的制作如何操作？浸泡的目的？如何检验凝胶珠的制作是否合格？验凝胶珠的制作是否合格？6 6、利用固定好的酵母细胞（凝胶珠）进行酒精发利用固定好的酵母细胞（凝胶珠）进行酒精发酵之前，需要怎样处理？有

14、何目的？酵之前，需要怎样处理？有何目的？7 7、能否用、能否用30%30%或或50%50%葡萄糖溶液？葡萄糖有什么作葡萄糖溶液？葡萄糖有什么作用？如何判断发酵与否？用？如何判断发酵与否？3 3、配制海藻酸钠溶液、配制海藻酸钠溶液小火或间断加热，并不断搅拌小火或间断加热，并不断搅拌 溶液浓度过高，将很难溶液浓度过高，将很难形成圆形或椭圆形凝胶珠；形成圆形或椭圆形凝胶珠；实验成败的关键步骤实验成败的关键步骤 浓度过低，凝胶珠包埋的浓度过低，凝胶珠包埋的酵母细胞数量较少，凝胶珠酵母细胞数量较少，凝胶珠颜色过浅，呈白色。颜色过浅，呈白色。防止海藻酸钠防止海藻酸钠发生焦糊发生焦糊4 4、溶化好的海藻酸钠

15、溶液为何要冷却至室温方可、溶化好的海藻酸钠溶液为何要冷却至室温方可加入已活化的酵母？加入已活化的酵母？5 5、凝胶珠的制作如何操作？浸泡的目的？如何检、凝胶珠的制作如何操作？浸泡的目的？如何检验凝胶珠的制作是否合格？验凝胶珠的制作是否合格？6 6、利用固定好的酵母细胞（凝胶珠）进行酒精发利用固定好的酵母细胞（凝胶珠）进行酒精发酵之前，需要怎样处理？有何目的？酵之前，需要怎样处理？有何目的？7 7、能否用、能否用30%30%或或50%50%葡萄糖溶液？葡萄糖有什么作葡萄糖溶液？葡萄糖有什么作用？如何判断发酵与否？用？如何判断发酵与否？将溶化好的海藻酸钠将溶化好的海藻酸钠溶液溶液冷却至室温冷却至室

16、温，加，加入以活化的酵母细胞，入以活化的酵母细胞，进行进行充分搅拌充分搅拌，再转，再转移至注射器中移至注射器中以免海藻酸钠以免海藻酸钠溶液温度过高溶液温度过高杀死酵母菌杀死酵母菌5 5、凝胶珠的制作如何操作？浸泡的目的？如何检、凝胶珠的制作如何操作？浸泡的目的？如何检验凝胶珠的制作是否合格？验凝胶珠的制作是否合格？6 6、利用固定好的酵母细胞（凝胶珠）进行酒精发利用固定好的酵母细胞（凝胶珠）进行酒精发酵之前，需要怎样处理？有何目的？酵之前，需要怎样处理？有何目的？7 7、能否用、能否用30%30%或或50%50%葡萄糖溶液？葡萄糖有什么作葡萄糖溶液？葡萄糖有什么作用？如何判断发酵与否？用？如何

17、判断发酵与否？速度一定要恒定且缓慢速度一定要恒定且缓慢，以便形成均匀的圆，以便形成均匀的圆形或椭圆形的凝胶珠。形或椭圆形的凝胶珠。以便凝胶珠形成稳以便凝胶珠形成稳定的结构，使定的结构，使酵母酵母菌固定更为牢固。菌固定更为牢固。距离液面距离液面1530cm1530cm。过近：凝胶珠会带尾巴；过近：凝胶珠会带尾巴；过高：过高：CaClCaCl2 2溶液溅出。溶液溅出。以以恒定速度缓慢恒定速度缓慢地将注射器中的溶液地将注射器中的溶液滴加滴加到到CaClCaCl2 2溶液中，形成凝胶珠状颗粒。在溶液中，形成凝胶珠状颗粒。在CaClCaCl2 2溶液中溶液中浸泡浸泡30min30min左右。左右。检测凝

18、胶珠制作是否合格方法：检测凝胶珠制作是否合格方法：2.2.机械法：机械法：（1 1）用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手）用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，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。就表明凝胶珠的制作成功。（2 2）在实验桌上用力）在实验桌上用力摔打摔打凝胶珠，如果凝胶珠凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。1.1.目测法：目测法：合格的凝胶珠应该是淡合格的凝胶珠应该是淡黄色，圆形或椭圆形。黄色，圆形或椭圆形。归纳凝胶珠不是圆形或椭圆形的原因：归纳凝

19、胶珠不是圆形或椭圆形的原因：1.1.海藻酸钠浓度过高海藻酸钠浓度过高2.2.注射器离液面过近注射器离液面过近3.3.注射器推进过快注射器推进过快6 6、利用固定好的酵母细胞（凝胶珠）进行酒精发利用固定好的酵母细胞（凝胶珠）进行酒精发酵之前，需要怎样处理？有何目的？酵之前，需要怎样处理？有何目的？7 7、能否用、能否用30%30%或或50%50%葡萄糖溶液？葡萄糖有什么作葡萄糖溶液？葡萄糖有什么作用？如何判断发酵与否？用？如何判断发酵与否？（二）用固定化酵母细胞发酵（二）用固定化酵母细胞发酵1.1.将固定化酵母细胞（凝胶珠）用将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗蒸馏水冲洗2 23 3次。次。2

20、.2.将将150ml150ml质量分数为质量分数为1010的的葡萄葡萄糖溶液糖溶液转移至转移至200ml200ml的锥形瓶中，的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于再加入固定好的酵母细胞，置于2525C C下发酵下发酵24h24h既可以既可以作为发酵底作为发酵底物物，也作为酵母菌，也作为酵母菌细胞的细胞的营养物质营养物质。洗去凝胶珠表面洗去凝胶珠表面多余的多余的CaClCaCl2 2溶液；溶液；洗去杂菌洗去杂菌葡萄糖溶液浓度葡萄糖溶液浓度过高过高，酵母菌会酵母菌会失水过多而死亡失水过多而死亡。可看可看是否有气是否有气泡泡产生和闻产生和闻是是否有酒味否有酒味产生产生人教版选修一生物 4.3-酵

21、母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)课堂小结：一、固定化酶和固定化细胞技术：一、固定化酶和固定化细胞技术：1.1.定义、固定方法及固定对象定义、固定方法及固定对象2.2.与直接使用酶比较，其优点和不足：与直接使用酶比较，其优点和不足：二、制备固定化酵母细胞及发酵二、制备固定化酵母细胞及发酵人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞（二）用固定化酵母细胞发酵（二）用固定化酵母细胞发酵酵母细酵母细胞的活胞的活化化配制配

22、制饱和饱和CaClCaCl2 2溶液溶液配制海配制海藻酸钠藻酸钠溶液溶液海藻酸钠海藻酸钠溶液与酵溶液与酵母细胞混母细胞混合合固定化酵固定化酵母细胞母细胞蒸馏水冲洗固定好的蒸馏水冲洗固定好的酵母细胞（凝胶珠）酵母细胞（凝胶珠）利用固定化的酵母利用固定化的酵母细胞进行酒精发酵细胞进行酒精发酵关键步骤关键步骤人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)及时巩固：及时巩固：1 1、生产高果糖浆需要、生产高果糖浆需要_ _酶，该酶的固定不酶，该酶的固定不适合用适合用_法，法，原因：原因：_而固定酵母菌，则不宜采用而固定酵母菌，则

23、不宜采用_ _ _法，法，原因：原因：_葡萄糖异构葡萄糖异构包埋包埋酶分子太小，容易从包埋材料中漏出酶分子太小，容易从包埋材料中漏出物理吸附和化学结合物理吸附和化学结合细胞的体积大，难以被吸附或结合细胞的体积大，难以被吸附或结合人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)2 2、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（）A A、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖化成的是果糖B B、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖C C、高果糖浆不会像蔗

24、糖那样诱发肥胖、糖、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病尿病、龋齿和心血管病D D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回收收D人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)3 3、下列不属于固定化酶在利用时的特点的、下列不属于固定化酶在利用时的特点的是：是：A A有利于酶与产物分离有利于酶与产物分离B B可以被反复利用可以被反复利用C C能自由出入依附的载体能自由出入依附的载体D D一种固定化酶一般情况下不能催化一系一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应列酶促反应

25、人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)4 4、下列有关固定化酶和固定化细胞的说法中不、下列有关固定化酶和固定化细胞的说法中不正确的是：正确的是：A A固定化酶活性的发挥仍需要适宜的温度和固定化酶活性的发挥仍需要适宜的温度和pHpHB B固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、pHpH外，还需要有机营养的供应外，还需要有机营养的供应C C固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都在细胞外起作用酶都在细胞外起作用D D固定化酶和固定化细胞都能反

26、复使用，但酶固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性可能下降的活性可能下降解析：固定化细胞所固定的酶是在细胞内起作用的解析：固定化细胞所固定的酶是在细胞内起作用的 人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)5 5、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是原因是()()。A A避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程 B B固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用作用C C促化反应结束后，能被吸收和重复利用促化反应结束后，能

27、被吸收和重复利用D D细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反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应中有效的发挥作用D D人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)6 6、大分子反应物应采用的固定化技术和理由、大分子反应物应采用的固定化技术和理由是是A A固定化酶技术；可应用化学结合法或物理固定化酶技术；可应用化学结合法或物理吸附法对酶固定，利于大分子和酶的接触吸附法对酶固定，利于大分子和酶的接触B B固定化酶技术；可应用包埋法对酶固定，固定化酶技术；可应用包埋法对酶固定，利于大分子和酶的接触利于大分子和酶的接触C C固定化细胞技术；一般应用化学结合法或固定化细胞技术；一般应用化学结合法或物理吸附法对细胞固定，利于大分子和细胞的物理吸附法对细胞固定，利于大分子和细胞的接触接触D D固定化细胞技术；一般应用包埋法对细胞固定化细胞技术；一般应用包埋法对细胞固定，利于大分子和细胞的接触固定，利于大分子和细胞的接触人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)人教版选修一生物 4.3-酵母细胞的固定化(共33张PPT)