4.3《酵母細(xì)胞的固定化》++課件+

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1、酶固定化酶優(yōu)點：實際問題：●對環(huán)境條件敏感，易失活；●溶液中的酶很難收回，不能被再次利用,提高了生產(chǎn)成本；●反應(yīng)后酶混在產(chǎn)物中，如不去除，會影響產(chǎn)品的品質(zhì)設(shè)想：將酶固定在不容于水的載體上催化效率高，低耗能，低污染優(yōu)點：酶即能與反應(yīng)物接觸，又容易與反應(yīng)物分離，同時，還可以反復(fù)利用實際問題：一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實踐中，很多產(chǎn)物的形成都是通過一系列的酶促反應(yīng)才能完成的設(shè)想：酶是細(xì)胞合成的，能否將合成酶的細(xì)胞直接固定？優(yōu)點：成本低，操作更容易固定化酶固定化細(xì)胞一、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

2、酵母細(xì)胞，并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。基礎(chǔ)知識（一）固定化酶的應(yīng)用實例——生產(chǎn)高果糖漿（1）高果糖漿的生產(chǎn)原理：葡萄糖異構(gòu)酶果糖葡萄糖(2)葡萄糖異構(gòu)酶固定：將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上，裝入反應(yīng)柱中。(3)高果糖漿的生產(chǎn)操作：從反應(yīng)柱上端注入葡萄糖溶液，從下端流出果糖溶液，一個反應(yīng)柱可連續(xù)使用半年。2.固定化酶的反應(yīng)柱示意圖固定化酶的方式有哪些？閱讀教材P50，解決以下問題：（1）參照固定化酶，給細(xì)胞固定化下個定義（2）細(xì)胞固定化的常用方法（3）固定化細(xì)胞技術(shù)有哪些優(yōu)勢？（4）一般來說，酶更適合用物理吸附法和化學(xué)結(jié)合法固定，而

3、細(xì)胞多采用包埋法固定，想想看為什么？（5）固定化細(xì)胞常用的載體有哪些？思考：直接使用酶、固定化酶與固定化細(xì)胞各有什么優(yōu)缺點？類型優(yōu)點不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等。對環(huán)境條件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應(yīng)后酶會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。固定化酶酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時，固定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用。一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實踐中，很多產(chǎn)物的形成都通過一系列的酶促反應(yīng)才能得到的。固定化細(xì)胞成本低，操作更容易。固定后的酶或細(xì)胞與反應(yīng)物不容易接近，可能

4、導(dǎo)致反應(yīng)效果下降等。課堂討論：1．從操作角度來考慮，你認(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？哪一種方法對酶活性的影響更?。?．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？固定化細(xì)胞技術(shù)固定化細(xì)胞固定的是一系列酶固定化細(xì)胞技術(shù)固定化酶技術(shù)三．實驗操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞1．酵母細(xì)胞的活化思考：1、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溶液思考：2、配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的

5、CaCl2溶液有什么作用？3．配制海藻酸鈉溶液思考：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)胞思考：①為什么剛形成的凝膠珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右？②如何檢驗?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格？在缺水的狀態(tài)下，微生物會處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。酵母細(xì)胞活化時體積會變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細(xì)胞的活化液溢出容器外。三．實驗操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞1．酵母細(xì)胞的活化思考：1、什么叫酵

6、母細(xì)胞的活化？2．配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液思考：2、配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液有什么作用？電解質(zhì)的作用3．配制海藻酸鈉溶液思考：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？包埋酶或細(xì)胞防止焦糊4．海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合5．固定化酵母細(xì)胞思考：①為什么剛形成的凝膠珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右？②如何檢驗?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格？形成穩(wěn)定的凝膠珠如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；如果形成的凝

7、膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵問題思考：發(fā)酵時為什么要將溫度控制在25℃？四．實驗操作結(jié)果分析與評價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？如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。2．觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液問題思考：當(dāng)觀察到哪些現(xiàn)象時，可說明實驗獲得成功？為什

8、么？利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時會聞到酒精味。鞏固練習(xí)1、酶固定化技術(shù)與細(xì)胞固定化技術(shù)的關(guān)系是A酶固定化技術(shù)是細(xì)胞固定化技術(shù)的基礎(chǔ)B細(xì)胞固定化技術(shù)是酶固定化技術(shù)