吉林省公主岭市第五高级中学高中生物选修一专题课件：4.3酵母细胞的固定化共28张ppt.ppt

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1、陈华毅课题课题3:酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化专题四专题四一、课题目标一、课题目标 2尝试制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。1说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。基础知识（一）固定化酶的应用实例（一）固定化酶的应用实例1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例（1）高果糖浆的生产需要 酶葡萄糖异构葡萄糖异构（2）葡萄糖异构酶的优点稳定性好、可以持续发挥作用稳定性好、可以持续发挥作用（3）在生产中直接使用酶有什么缺点？酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收，酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收，造成浪费造成浪费2.固定化酶的反应柱示意图固定化酶的反应柱示意图3.3.固定化酶在生产实践中的

2、优点固定化酶在生产实践中的优点 反应柱能连续使用半年，大大降低反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。了生产成本，提高了果糖的产量和质量。（二）固定化细胞技术（二）固定化细胞技术1.1.将酶或细胞固定化的方法将酶或细胞固定化的方法将酶（或细胞）包埋在将酶（或细胞）包埋在细微网格里细微网格里将酶（或细胞）相将酶（或细胞）相互连接起来互连接起来将酶（或细胞）吸附在将酶（或细胞）吸附在载体表面上载体表面上包埋法包埋法化学结合法化学结合法吸附法吸附法2.2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别固定化酶和固定化细胞的联系与区别联系：应用相同，都能催化某些反应联系：应用相同，都能催化

3、某些反应区别：区别：1 1）固定化细胞技术操作容易，成本）固定化细胞技术操作容易，成本低，容易回收；低，容易回收；2 2）固定化细胞技术对酶活性影响更）固定化细胞技术对酶活性影响更小；小；3 3）固定化细胞固定的一系列酶；）固定化细胞固定的一系列酶；4 4）由于大分子难以通过细胞膜，因）由于大分子难以通过细胞膜，因此固定化细胞的应用有一定的限制；此固定化细胞的应用有一定的限制；3.固定化酶和固定化细胞常用的载体材料固定化酶和固定化细胞常用的载体材料 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等，和聚丙烯酰胺等，其共同的特点是不溶于水的多孔性载体其共同的特点

4、是不溶于水的多孔性载体（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞实验操作 1、酵母细胞的活化 2、配制物质的量浓度为0.05mol/L 的CaCl23、配制海藻酸钠的溶液4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合5、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实验操作 1、将固定化的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2到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摄氏度下发酵24h。在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。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。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5

5、1 h，教师需要提前做好准备。此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此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。（一）酵母细胞的活化（一）酵母细胞的活化实验操作过程中要注意的下列问题 （二）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，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。（三）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

6、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。下面是利用固定化酵母细胞发酵生产啤酒的实验过下面是利用固定化酵母细胞发酵生产啤酒的实验过程：程：步骤步骤1 1：酵母细胞的活化。称取酵母细胞的活化。称取lglg干酵母置于干酵母置于50mL50mL烧杯中，加烧杯中，加l0mLl0mL蒸馏水，搅拌，静置蒸馏水，搅拌，静置1h1h。步骤步骤2 2：配制物质的量浓度为配制物质的量浓度为0 005mol05molL L的氯化钙的氯化钙(CaCl2)(CaCl2)溶液。溶液。步骤步骤3 3：配制海藻酸钠溶液。称取配制海藻酸钠溶液。称取0 07g7g海藻酸钠海藻酸钠置于置于50

7、mI50mI烧杯中，加烧杯中，加l0mLl0mL蒸馏水，由于海藻酸钠蒸馏水，由于海藻酸钠在水中溶解速度很慢，所以在水中溶解速度很慢，所以50mL50mL的烧杯要放在酒精的烧杯要放在酒精灯上用旺火持续加热，并用玻璃棒搅拌。灯上用旺火持续加热，并用玻璃棒搅拌。步骤步骤4 4：?步骤步骤5 5：固定化酵母细胞。以恒定的速度缓慢地将固定化酵母细胞。以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的氯化钙注射器中的溶液滴加到配制好的氯化钙(CaCl2)(CaCl2)溶溶液中形成凝胶珠，让凝胶珠在氯化钙液中形成凝胶珠，让凝胶珠在氯化钙(CaCl2)(CaCl2)溶液溶液中浸泡中浸泡3030分钟。分钟。步骤步

8、骤6 6：固定化酵母细胞固定化酵母细胞(凝胶珠凝胶珠)用蒸馏水冲洗用蒸馏水冲洗2 23 3次。次。步骤步骤7 7：将适量的凝胶珠放人将适量的凝胶珠放人500mL500mL锥形瓶中，加锥形瓶中，加300mL300mL已消毒的麦芽汁，封口于已消毒的麦芽汁，封口于2525下发酵。下发酵。(1)(1)步骤步骤4 4的正确操是：的正确操是：。(2)(2)找出上述步骤中的一处错误并改正找出上述步骤中的一处错误并改正 (3)(3)步骤步骤6 6用蒸馏水冲洗用蒸馏水冲洗2 23 3次的目的是次的目的是 (1)(1)在冷却至常温的海藻酸钠溶液中加入活化在冷却至常温的海藻酸钠溶液中加入活化的酵母细胞，充分混合后转

9、入注射器的酵母细胞，充分混合后转入注射器洗去杂质洗去杂质(氯化钙氯化钙)和杂菌，防止污染和杂菌，防止污染 酵母细胞的活化酵母细胞的活化配制配制CaCl2CaCl2溶液溶液配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合海藻酸钠溶液与酵母细胞混合固定化酵母细胞固定化酵母细胞 思考：思考：1.1.影响实验成败的关键步骤是影响实验成败的关键步骤是 2.2.如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包 的酵母细胞数目的酵母细胞数目 3.3.如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明 4.4.固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，

10、原因固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是是 海藻酸钠的浓度海藻酸钠的浓度少少海藻酸钠浓度偏高，制作失败海藻酸钠浓度偏高，制作失败细胞个大，不易从包埋材料中漏出细胞个大，不易从包埋材料中漏出当堂训练欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验实验 该实验小组用如图所示的装置来进该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵。行葡萄糖发酵。a a 是是 b b 是是 从上端漏斗中加入反应液从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是的浓度不能过高的原因是 要想得到较多的酒精，要想得到较多的酒精，加入反应液后的操作是加入反应液后的操作是 关闭关闭 活塞活

11、塞 1 1 和和 关闭关闭 活塞活塞 2 2。为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复利用，实验过程一定要在反复利用，实验过程一定要在 无菌无菌 条件条件下进行。下进行。装置中的长导管起的作用是装置中的长导管起的作用是 利用固定化酵母细胞进行酒精发酵，与直接接种利用固定化酵母细胞进行酒精发酵，与直接接种酵母菌相比较有哪些优点？（说出两点）酵母菌相比较有哪些优点？（说出两点）。释放释放CO2CO2防止空气中的杂菌进入反应柱。防止空气中的杂菌进入反应柱。能多次重复利用、降低生产成本能多次重复利用、降低生产成本固定化细胞技术与固定化酶技术相比，所具备的固定化细

12、胞技术与固定化酶技术相比，所具备的特点是特点是D成本更低、操作更容易、不能连续性生产成本更低、操作更容易、不能连续性生产成本更高、操作更难、不能连续生产成本更高、操作更难、不能连续生产成本更低、操作更容易、能连续生产成本更低、操作更容易、能连续生产成本更低、操作更难、能连续生产成本更低、操作更难、能连续生产用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产生酒精，下列措施错误的是生酒精，下列措施错误的是A AA A向瓶内泵入氧气向瓶内泵入氧气 B B应将装置放于适宜的条件下进行应将装置放于适宜的条件下进行C C瓶内应富含葡萄糖等底物瓶内应富含葡萄糖等底物 D

13、D应将瓶口密封，效果更好应将瓶口密封，效果更好研究认为，用固定化酶技术处理污染物是研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与微生物解残留在土壤中的有机磷农药，与微生物降解相比，其作用不需要适宜的（降解相比，其作用不需要适宜的（D D ）A A温度温度 B B酸碱度酸碱度 C C水分水分 D D营养营养下列固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是下列固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是C C A A应使干酵母与水混合并搅拌，以利于酵母

14、应使干酵母与水混合并搅拌，以利于酵母菌活化菌活化 B B配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热的方法的方法 C C向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母菌细胞，充分搅拌并混合均匀的酵母菌细胞，充分搅拌并混合均匀 D D将与酵母菌混匀的海藻酸钠溶液注入将与酵母菌混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2CaCl2溶液中，会观察到溶液中，会观察到CaCl2CaCl2溶液中有球形或椭球形溶液中有球形或椭球形的凝胶珠形成的凝胶珠形成常用的包埋法固定化细胞，需用到不溶于水的多常用的包埋法固定化细胞，需用到不溶于水的多孔性载体，下列能作载体的

15、是（孔性载体，下列能作载体的是（ACD ACD ）多多A A琼脂糖琼脂糖 B B蔗糖蔗糖 C C海藻酸钠海藻酸钠 D D明胶明胶下列有关固定化酶技术和固定化细胞技术下列有关固定化酶技术和固定化细胞技术的说法不正确的是的说法不正确的是B B A A固定化酶和固定化细胞的技术方法包括固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法包埋法、化学结合法和物理吸附法B B因为酶分子比较大，所以固定化酶技术因为酶分子比较大，所以固定化酶技术更适合采用包埋法更适合采用包埋法C C与固定化酶技术相比，固定化细胞制备与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本低，操作更容易的成本低，操作更容易D D反应物如果是大分子物质应采用固定化反应物如果是大分子物质应采用固定化酶技术酶技术 下列关于固定化酶的说法，错误的是下列关于固定化酶的说法，错误的是D DA.A.固定化酶不足之处是不能催化一系列反固定化酶不足之处是不能催化一系列反应应B.B.固定化酶可再次利用，降低了生产成本固定化酶可再次利用，降低了生产成本C.C.固定后的酶既能与反应物接触，又能与固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离反应物分离D.D.固定化酶易溶于水固定化酶易溶于水