2018届 一轮复习人教版 酵母细胞的固定化 课件

二、实验操作 1．制备固定化酵母细胞 (1)酵母细胞的活化 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。 (2)配制物质的量浓度为 0.05mol/L 的 CaCl2 溶液。 (3)配制海藻酸钠溶液 加热溶化海藻酸钠时要注意：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。 (4)海藻酸钠溶液与酵母细胞混合。 (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，浸泡 30_min 左右。
2
新课堂· 互动探究
学习目标 1.说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。 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。
新知预习 一、固定化酶的应用实例和固定化细胞技术 1．课题背景 (1)酶应用时存在的实际问题 ①对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，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反应后的酶会混在产物中，如不除去，会影响产品质量。 (2)固定化酶的优点：酶既能与反应物接触，又能与产物分离， 还可以被反复利用。 (3)固定化细胞的优点：与固定化酶技术相比，固定化细胞制备 的成本更低，操作更容易。
2．固定化酶的应用实例 (1)高果糖浆 高果糖浆是指果糖含量为42%左右的糖浆。 (2)固定化酶反应的过程 将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上 ↓ 放入底部有许多小孔的反应柱 (酶颗粒不能通过，反应液能通过) ↓ 葡萄糖溶液从反应柱的上端注入 ↓
流经反应柱 ↓ 与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖 ↓ 果糖从反应柱的下端流出
典例精析 2015· 山东卷 乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳 糖，具有重要应用价值。乳糖酶的制备及固定化步骤如下： 产乳糖酶 产乳糖酶 乳糖酶的 乳糖酶的 微生物L ―→ 微生物L ―→ ―→ 提取纯化 固定化 的筛选 的培养
(1)筛选产乳糖酶的微生物L时，宜用________ 乳糖 作为培养基中的唯 凝固剂 。从功能上讲，这种培养基 一碳源。培养基中琼脂的作用是________ 选择培养基 属于________ 。 (2)培养微生物L前，宜采用________ 灼烧 方法对接种环进行灭菌。 (3)纯化后的乳糖酶可用电泳法检测其分子量大小。在相同条件 小 下，带电荷相同的蛋白质电泳速度越快，说明其分子量越________ 。 (4)乳糖酶宜采用化学结合法(共价键结合法)进行固定化，可通过 (酶)活性确定其应用价值。除化学结合法外，酶 检测固定化乳糖酶的________ 物理吸附法 的固定化方法还包括________ ________、离子吸附法及交联法等。 包埋法 、
各种霉菌会长出菌丝体，这些菌丝体可以吸附缠绕在多空塑料、 金属丝网等载体上用于生产有机酸和酶等；植物细胞可吸附在中空纤 维外壁，用于生产色素、香精、药物和酶ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ次级代谢产物；动物细胞 大多属于贴壁细胞，必需依附在固体表面才能正常生长，故可吸附在 容器壁、微载体、中空纤维外壁等载体上，制成固定化细胞，用于各 种蛋白质的生产。
1 新情境· 激趣引航 固定化细胞是指固定在水不溶性载体上，在一定的空间范围进行 生命活动(生长、繁殖和新陈代谢等)的细胞。它是用于获得细胞的酶 和代谢产物的一种方法，起源于20世纪70年代，是在固定化酶的基础 上发展起来的新技术。酵母细胞带有负电荷，在pH3～5的条件下能 够吸附在多空陶瓷、多空塑料等载体的表面，制成固定化细胞，用于 酒精和啤酒等的发酵生产；在环境保护领域内使用的活性污泥中含有 各种各样的微生物，这些微生物可以沉积吸附在硅藻土、多孔玻璃、 多孔陶瓷、多空塑料等载体的表面，用于各种有机废水的处理，降低 废水中的化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)；
2．用固定化酵母细胞发酵 (1)将固定好的酵母细胞用蒸馏水冲洗2～3次。 (2)发酵时的温度为25℃，时间为24 h。
激趣应用2 ——何时向海藻酸钠溶液中加入酵母细胞？ 用接种环对微生物进行接种操作时，需要使灼烧灭菌的接种环先 冷却再使用，由该操作你能设想一下何时向海藻酸钠溶液中加入酵母 细胞吗？请给予适当的解释。
提示：应等到海藻酸钠溶液冷却至室温后才能向其内加入酵母细 胞，因为温度过高的海藻酸钠溶液和温度过高的接种环一样，都可能 杀死菌种。
知识点一 固定化酶与固定化细胞技术 细解教材 1．概念 利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括 包埋法、化学结合法(将细胞相互结合，或将其结合到载体上)和物理 吸附法。
3．固定化细胞技术 (1)固定化技术的类型：包埋法、化学结合法和物理吸附法。 (2)包埋法 包埋法固定化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。
激趣应用1 ——固定化酶有哪些不足？ 任何一项新技术有利，也必有弊。固定化酶是将酶固定在不溶于 水的载体上的一项新技术，由该特点你是否想到了固定化酶的不足？ 能否结合过氧化氢酶对过氧化氢的分解实验对此不足之处进行解释说 明？ 提示：将酶固定在不溶于水的载体上，限制了酶分子与底物分子 (或离子)的接触，减少了酶与底物的接触面积，降低了化学反应的速 度。例如，用肝脏研磨液(内含过氧化氢酶)分解过氧化氢就比用成块 的鲜肝分解过氧化氢的速度快，因为成块的鲜肝过氧化氢酶大部分存 在于肝细胞内，与过氧化氢的接触面积小，不利于过氧化氢的分解， 而肝脏研磨液将过氧化氢酶从肝细胞内释放出来，增加了过氧化氢酶 与过氧化氢分子的接触面积，使反应更容易进行。
2．基本方法 名称 包埋法
原理
图示
将微生物细胞均匀地包埋在不溶 于水的多孔性载体中 利用共价键、离子键将酶分子或 细胞相互结合，或将其结合到载 体上 通过物理吸附作用，把酶固定在 纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离 子交换树脂等载体上
化学结合法
物理吸附法
3.固定化酶与固定化细胞的适合方法 一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞 多采用包埋法固定化。原因是细胞个大，而酶分子很小；个大的细胞 难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。 包埋法固定化细胞是指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。