4.3《酵母細(xì)胞的固定化》教案 花耀祖

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1、課題3酵母細(xì)胞的固定化【課題目標(biāo)】1．說出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用和原理。2．嘗試制備固定化酵母細(xì)胞，并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵?！菊n題重點(diǎn)與難點(diǎn)】1．課題重點(diǎn)：制備固定化酵母細(xì)胞。2．課題難點(diǎn)：制備固定化酵母細(xì)胞【知識(shí)要點(diǎn)】1．利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的實(shí)例；2．固定化酶的反應(yīng)柱示意圖；3．固定化酶在生產(chǎn)實(shí)踐中的優(yōu)點(diǎn)【教學(xué)過程】一．基礎(chǔ)知識(shí)（課前預(yù)習(xí)）1．高果糖漿的生產(chǎn)需要使用，它能將葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖。這種酶的好，可以持續(xù)發(fā)揮作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就無法從糖漿中回收，造成很大的浪費(fèi)。2．使用固定化酶技術(shù)，將這種酶固定在一種上，再將這些酶顆粒裝

2、到一個(gè)內(nèi)，柱子底端裝上分布著許多小孔的。酶顆粒無法通過篩板的小孔，而反應(yīng)溶液卻可以自由出入。生產(chǎn)過程中，將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的端注入，使葡萄糖溶液流過反應(yīng)柱，與接觸，轉(zhuǎn)化成果糖，從反應(yīng)柱的端流出。反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年，大大降低了，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。3．固定化酶和固定化細(xì)胞是利用或方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括、和法。一般來說，酶更適合采用、法固定，而細(xì)胞多采用法固定化。這是因?yàn)榧?xì)胞個(gè)大，而酶分子很??；個(gè)大細(xì)胞的難以被或，而個(gè)小的酶容易。4．包埋法法固定化細(xì)胞即將微生物細(xì)胞包埋在不溶于水的中。常用的載體有、、、和等。二．課堂討論1．從操作角度來考慮，你

3、認(rèn)為固定化酶技術(shù)與固定化細(xì)胞技術(shù)哪一種方法更容易？哪一種方法對(duì)酶活性的影響更小？2．固定化細(xì)胞固定的是一種酶還是一系列酶？3．如果想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇哪種方法？4．如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該選擇哪種方法？4三．實(shí)驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞1．酵母細(xì)胞的活化問題思考：什么叫酵母細(xì)胞的活化？2．配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液3．配制海藻酸鈉溶液?jiǎn)栴}思考：①配制的海藻酸鈉溶液具體作用是什么？②在加熱的過程中，為什么要用小火，或者間斷加熱？4．海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合5．固定化酵母細(xì)胞問題思考：①為什么剛形成的凝膠珠要

4、在CaCl2溶液中浸泡30min左右？②如何檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格？（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵問題思考：發(fā)酵時(shí)為什么要將溫度控制在25℃？四．實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果分析與評(píng)價(jià)1．觀察凝膠珠的顏色和形狀問題思考：①如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，則說明什么？②如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明什么？2．觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液?jiǎn)栴}思考：當(dāng)觀察到哪些現(xiàn)象時(shí)，可說明實(shí)驗(yàn)獲得成功？為什么？五．典例解析：列表比較直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞催化的優(yōu)缺點(diǎn)。類型優(yōu)點(diǎn)不足直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞附：鞏固練習(xí)1．酶的固定化常用的方式不包括：（）A．吸附B．包埋C．連接D．將酶加工成

5、固體2．溶解海藻酸鈉，最好采用加熱的方法。（）A．小火間斷B．小火持續(xù)C．大火間斷D．大火持續(xù)3．高果糖漿生產(chǎn)需要的酶是：（）A．葡萄糖異構(gòu)酶B．蔗糖酶C．麥芽糖酶D．果糖酶4．固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是：（）4A．有利于酶的活性B．有利于產(chǎn)物的純化C．有利于提高反應(yīng)速度D．有利于酶發(fā)揮作用5．研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的，如將大腸桿菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龍膜上制成制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥，于微生物降解相比，其作用不需要適宜的：（）A．溫度B．酸堿度C．水分D．營(yíng)養(yǎng)6．將酵母菌的培養(yǎng)液由富氧狀態(tài)變?yōu)槿毖鯛顟B(tài)，下面加快的一項(xiàng)是：（）A．CO2

6、的釋放B．丙酮酸的氧化C．葡萄糖的利用D．ATP的形成7．固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是：（）A．有利于增加酶的活性B．有利于產(chǎn)物的純化C．有利于提高反應(yīng)速度D．有利于酶發(fā)揮作用8．下列不是用于包埋法固定化細(xì)胞的載體是：（）A．瓊脂糖B．醋酸纖維素C．聚丙烯酰胺D．聚乙烯樹脂10．在固定化細(xì)胞技術(shù)中，從操作角度考慮，方法更容易；方法對(duì)酶活性的影響小；如果想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)選擇方法；如果反應(yīng)物是大分子，應(yīng)選擇方法。11．凝膠珠的顏色是；形狀是。12．利用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵葡萄糖溶液，（填有或無）氣泡產(chǎn)生：（填有或無）酒精產(chǎn)生。13．固定化酶和一般酶制劑的主要區(qū)別

7、是。14．利用下列材料用具，驗(yàn)證固定化酵母細(xì)胞能發(fā)酵生產(chǎn)啤酒。實(shí)驗(yàn)原理：麥芽汁可以滲入到由海藻酸鈉和啤酒酵母制成的凝膠珠中。啤酒酵母可以利用自身細(xì)胞內(nèi)的一系列酶將可發(fā)酵性糖轉(zhuǎn)化成乙醇。材料用具：麥芽汁液體培養(yǎng)基、新鮮斜面啤酒酵母、海藻酸鈉、葡萄糖—氯化鈣混合液，無菌水；高壓蒸汽滅菌鍋、恒溫培養(yǎng)箱、小燒杯、注射器、500ml三角瓶、天平、玻璃棒、pH試紙、紗布等。實(shí)驗(yàn)步驟：⑴⑵⑶參考答案：1．D2．A3．A4．B5．D6．C7．B8．D9～12．略13．能回收可以重復(fù)利用14．實(shí)驗(yàn)步驟：（1）取新鮮斜面上的啤酒酵母，接種于10毫升麥芽汁液體培養(yǎng)基中，2