高中生物 专题4 酶的研究 《课题3 酵母细胞的固定化》课件ppt

2.将酶或细胞固定化的方法
包埋法 化学结合法
吸附法
将酶（或细胞）包埋在 细微网格里
将酶（或细胞）相 互连接起来
将酶（或细胞）吸附在 载体表面上
酶和细胞固定方法的选择
（1）、方法
①酶适合采用化学结合法 和物理吸附法固定 ②细胞适合采用包埋法固定
（2）、原因
①细胞个大，酶分子很小。
②个体大的细胞难以被吸附或结合，而 个小的酶容易从包埋的材料中漏出。
类型
优点
不足
直
对环境条件非常敏感，
接 使 用
容易失活；溶液中的酶 催化效率高，低耗 很难回收，不能被再次 能、低污染等。 利用，提高了生产成本；
反应后酶会混在产物中，
酶
可能影响产品质量。
固 定 化 酶
酶既能与反应物接 触，又能与产物分 离，提高产量和质 量；同时，固定在 载体上的酶还可以 被反复利用。
（二）用固定化细胞发酵
1L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。
这一阶段成功与否呢？怎 样评价？
观察发酵的葡萄糖溶液；
利用固定的酵母细胞发酵产生 酒精，可以看到产生了很多气 泡，同时会闻到酒味。 还有其他方法吗？
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。
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
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，进 行充分搅拌，使其混合均匀，再转 移至注射器中。
一种酶只能催化一种化 学反应，而在生产实践 中，很多产物的形成都 通过一系列的酶促反应 才能得到的。
类 型
优点
不足
固 成本低，操 固定后的酶或细胞与
定 作更容易。 反应物不容易接近，
化
可能导致反应效果下
细
降等。
胞
有。一种酶只能催化一种化学 反应，而在生产实际中很多产 物的形成都通过一系列的酶促 反应才能进行，所以操作比较 麻烦。 可采用固定化细胞技术。
二、固定化细胞技术
1、概念：
利用物理或化学方法将细胞 固定在一定空间的技术。
细胞中含有一系列酶，在细胞 正常生命活动的过程中，通过 代谢产生所需要的代谢产物。
催化效率高、低能耗、低污染等。
酶制剂的使用有那些缺点？
酶制剂存在的缺陷：
1、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、反应后会混在产物中，可能影 响产品质量。
如果你是工程
技术人员，你如何 解决这个问题？
一、固定化酶的应用实例
操作：
称取0.7g海藻酸钠，放入50mL 小烧杯中.加人10mL水，用酒精灯 加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠 调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏 水定容至10mL。
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。
应当注意什么问题？ 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，海藻酸钠 的浓度涉及到固定化细胞的质量。
4、生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶； 其作用是将葡萄糖转化为果糖；这 种酶稳定性好，可持续发挥作用。
5、固定化酶技术生产高果糖浆的图示：
注意反应柱的 各部分名称。 你能说出反应 柱的优点吗？
优点：
反应柱能连续使用半年，大大 降低了生产成本，提高果糖的 产量和质量。
在生产实际中使用固定化酶技 术有无不足?如有不足,怎么办?
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。
这一阶段成功与否呢？怎样评价？
观察凝胶珠的颜色和形状:
如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白 色，说明海藻酸钠的浓度偏低，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，则说 明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败， 需要再作尝试。
专题4 酶的研究与应用
课题3 酵母细胞的固定化
知识回顾：
1、洗衣粉中添加________，可以 更有效地清除顽渍。常用的酶制剂 有_________________四类。 2、影响酶活性的因素有_______、 ________和_________。
在食品、化工、轻纺、医药等 领域大规模使用酶制剂，说明 酶制剂使用有很多优点，你能 举出一些例子吗？
3、固定化细胞常用的载体
常用的不溶于水的多孔性载体 有哪些？
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、 醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等
三、实验操作
（一）制备固定化酵母细胞
阅读P50~51思考下列问题：
（1）制备过程包括哪几个步骤？ （2）你认为哪个步骤的操作是最 重要的一环？ （3）各步骤应当分别注意什么问 题？
1、酵母细胞的活化
思考：
关于酵母菌你有哪些知识？ 什么是活化？ 怎样活化？ 应注意什么？
活化： 让处于休眠状态的微生物重新
恢复正常的生活状态； 本质：
加快新陈代谢； 方法：
加入适量的水。 你能说出理由吗？
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
为什么海藻酸钠溶液要冷却？
防止高温杀死细胞
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30 min左右。
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。
思考：
你认为酵母的活化操作有 哪些注意事项？ 1、所用容器要大一些； 2、要保证酵母菌的活性； 3、物种要单一； 4、注意水的用量。
2、配制物质的量浓度为0.05mol/L 的CaCl2溶液
称取无水CaCl20.83g。放入200mL的 烧杯中，加入150mL的蒸馏水，使其 充分溶解，待用。
3、配制海藻酸钠溶液
阅读P49-50，并思考：
1、解决酶应用中存在问题的方法是？ 2、这种方法的优点是什么？ 3、什么是高果糖浆？使用它有何好处？ 4、生产高果糖浆需要什么酶？其作用 是什么？这种酶有何特点？ 5、了解高果糖浆生产过程。
1、解决酶应用中存在问题的方法是？ 2、这种方法的优点是什么？
1、固定化酶技术。即将酶固定在一定空 间内的技术（如固定在不溶于水的载体 上）。 2、固定化酶技术的优点：
（1）使酶既能与反应物接触，又能与产 物分离,提高产品的质量；
（2）固定在载体上的酶可以被反复利用。
3、什么是高果糖浆？使用它有何好处？
3、高果糖浆是果糖含量为42%左右 的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果 糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖 尿病、龋齿和心血管病，对人的健 康有利。
4、生产高果糖浆需要什么酶？其作用 是什么？这种酶有何特点？