人教版高中生物选修1 酵母细胞的固定化 名师公开课省级获奖课件（24张）.ppt

专题四 酶的研究与应用 课题3 酵母细胞的固定化 酶的优点：催化效率高、低耗能、低污染 果汁的制作 直接使用酶的实际问题： 1、酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条 件非常敏感，容易失活； 2、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提 高了生产成本； 3、反应后的酶会混合在产物中，可能影响产品 质量。 设想 能否将酶固定在不溶于水的载体上，使酶即能与反应物接触，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？ 固定化酶技术 一、固定化酶 1、概念 2、固定方法 酶的固定方法大致可以分为三类： 将酶分子结合在特定支持物上且不影响酶的功能。 包埋法 化学结合法 物理吸附法 3、固定化酶的应用实例--高果糖浆的生产 （1）反应原理 葡萄糖 果糖 葡萄糖异化酶 （2）反应柱示意图 （3）生产过程 将葡萄糖异构酶固定在一种颗粒状的载体上 放入底部有许多小孔的反应柱内 （酶颗粒不能通过，反应溶液能通过） 将葡萄糖溶液从反应柱上端注入 流经反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触进行反应 果糖溶液从反应柱下端流出 【例一 】研究认为，用固定化酶技术处理污染物很有前途。如将从大肠杆菌中得到的磷酸二酯酶固定到尼龙布上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药。与微生物降解相比，其作用不需要适宜的（ ） A.温度 B.pH C.水分 D.营养物质 D 练习 使用固定化酶存在的实际问题： 固定化酶一般只能固定一种酶，催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到。 设想： 酶是由细胞合成的，能否将合成酶的细胞直接固定？ 固定化细胞技术 1、概念 二、固定化细胞技术 是利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术。 2、方法 固定化细胞常采用包埋法。主要原因是细胞体积较大，难以被吸附或结合，包埋法更容易固定细胞。使用包埋法固定细胞，即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中，常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。 3、固定化酵母细胞的制备及发酵 （1）实验操作流程 ①酵母细胞的活化 称取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。 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蒸馏水，使其充分溶解，待用。 ③配制海藻酸钠溶液 称取0.7g海藻酸钠，放入50mL小烧杯中，加入10mL水。用酒精灯加热，边加热边搅拌，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10mL。 注意：加热时，用小火间断加热，反复几次，防止焦糊。 成败的关键步骤 ④海藻酸钠溶液和酵母细胞混合 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，充分搅拌，使其混合均匀，再转移到注射器内。 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30min左右。 凝胶珠的检验方法： 挤压法 摔打法 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，表明制作成功。 在实验桌上用力摔打凝胶珠，若凝胶珠很容易弹起，制备的凝胶珠是成功的。 ⑥冲洗凝胶珠 将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2~3次。 ⑦发酵 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。 （2）结果分析与评价 ①观察凝胶珠的颜色和形状 如果实验成功，应该有CO2气泡产生，并具有酒味；而不用酵母 菌的凝胶珠所做的对照实验，则无此现象。 如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，说明海藻酸钠溶液的浓度偏低，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，说明海藻酸钠溶液的浓度偏高，制作失败，需要再做尝试。 ②观察发酵液 （3）课题延伸 如果希望反复利用固定化细胞，就需要避免其他微生物的污染。在工业生产中，细胞的固定化是在 的条件下进行的。 严格无菌 固定化细胞技术有不足之处吗？ 有，大分子物质难以自由通过细胞膜，固定后的细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降，因此应用受到限制。 思考 【例二】某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验材料