12人教版生物选修一 专题四酶的研究与应用课题三酵母细胞的固定化（共42张PPT）.ppt

1、课题3 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 _。 在食品、化工、轻纺、医药等领域大 规模使用酶制剂，说明酶制剂使用有很 多优点，你能举出一些例子吗？ 催化效率高、低能耗、低污染等。 酶制剂的使用有缺点吗？ 你能举出一些例子吗？ 酶制剂存在的缺陷： 如果你是工程技术人员，你如何 解决这个问题？ 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

2、过程。 一、固定化酶的应用实例 1.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）。 2.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.高果糖浆是果糖含量为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? 4.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。 5.固定化酶技术生产高果糖浆的图示： 注意反应柱的各部 分名称。 你能说出反应柱的 优点吗？ 反

3、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。 生产流程 含淀粉 的浆液 -淀粉酶 糊精 糖化酶 葡萄糖 葡萄糖 异构酶 葡萄糖的 异构化 42%45% 转化成果糖 果葡糖浆 果糖和葡 萄糖分离 葡萄糖再 次异构化 反复多次 果糖含量 70%90% 高果糖浆 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 随学随练 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

4、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.pH C.水分 D.营养 D 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 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。 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

5、，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 二、固定化细胞技术 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 酶和细胞固定方法的选择 酶适合采用化学结合和物理吸附法固定 细胞适合采用包埋法固定 （1）方法 （2）原因 细胞个大，酶分子很小 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 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 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

6、应该采用何种技术? 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 随学随练 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 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 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

7、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 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 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 （一）制备固定化酵母细胞 阅读P5051思考下列问题： （1）制备过程包括哪几个步骤？ （2）你认为哪个

8、步骤的操作是最重要的一环？ 三、实验操作 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？ 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。 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 思考： 你认为酵母的活化操作有哪些注意事项？ 所用容器要大一些； 要保证酵母菌的活性； 2.配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液 称取无水CaCl2 0.83g。放入200mL的烧杯中， 加入150mL的蒸馏水，使其充

9、分溶解，待用。 3.配制海藻酸钠溶液 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 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？ 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

10、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？ 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 30 min左右。 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

11、功的。 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。 （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。 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。 还有其他方法吗？

12、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。 1.制备固定化酵母细胞的过程中错误的是（ ） A.取干酵母，加入蒸馏水，使其活化 B.配制海藻酸钠时，加热用大火，直到海藻酸钠 溶化为止 C.将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已 活化的酵母细胞 D.将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右 B 随学随练 2.下列叙述不正确的是（ ） A.从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶 容易 B.固定化细胞比固定化酶对酶的活性影响更小 C.固定化细胞固定的是一种酶 D.将微生物的发酵过程变成连续的酶反应应选 择固定化细胞技术 C 结束放映