酵母细胞固定化+冉艳

固定细胞的材料： 固定细胞时应当选用不溶于水的多孔性载体材料， 如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙 烯酰胺等。
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三、酵母细胞的固定化
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实验原理
1.固定化细胞技术 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.包埋法
将细胞均匀的包埋在不溶于水的多 孔性载体中，形成的结构可以防止 细胞渗漏，但允许酶底物进入，产 物扩散出来。
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一、固定化酶的应用实例
生产高果糖浆
你能说出反应柱的优点吗？ 能连续使用半年，大大降 低了成本，提高了果糖的 产量和质量。
想一想： 如果反应中有一系列酶参与，还能用 冉艳固定化酶技术吗？ 643320883 8
酵母菌发酵：
C6H12O6
酶
2C2H5OH+ 2CO2+少量能量
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固定化细胞：优
，还可以
。且能催化
反应。
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导学案答案
酶：优
点：催化效率高，低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。
实际问题：对环境条件非常敏感 ，易失活 ；很难回收 ，不能再次利用，提高了 生产成本；反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品质量。 设 想：将酶固定在 不溶于水的载体上。
（酒精）
这里的酶是一种酶 还是一系列酶？
怎么解决 呢？
固定化细胞技术
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二、固定化细胞技术 固定化酶和固定化细胞技术就是利用物理或化学 一定空间内 的技术。 方法将酶或细胞固定在______________ 思考：填入（酶、细胞） 将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连 细胞 ；若将蛋白质变 续的酶反应，应当固定_________ 成氨基酸，应当固定_______ 酶 。。
固定化细胞：优
高果糖浆
高果糖浆是一种以玉 米为原料加工制成的 营养性糖浆，其果糖 含量为42%左右。
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葡萄糖异构酶
稳定性好，可以持续发挥作用 优点： 酶溶解于葡萄糖溶液后，很难 不足： 从糖浆中回收
怎么解决 呢？ 葡萄糖
葡萄糖异构酶
果糖
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固定化酶技术
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一、固定化酶的应用实例
固定化酶：优
点：酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以反复利用。 实际问题：一种酶只能催化 一种或一类化学反应，生产实践中，很多产物 都是通过一系列的酶促反应才能得到的。 设 想：将合成酶的细胞直接固定。
点：既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以反复利用。且能催 化一系列反应。
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(3)研究发现有甲、乙两种物质能降低该种酶的催化 效率，该酶催化的底物浓度变化会改变甲物质对酶的 影响，而不会改变乙物质对酶的影响。下图是降低酶 活性的两种机制模型，符合甲、乙物质对酶影响的模 B 。 A 、________ 型分别是________
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3. 下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答： 酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液一配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→ 固定化酵母细胞 缺水 (1)在________ 状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢 体积会增大 正常的生活 状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时___________ 复____________ 配制海藻酸钠溶液。 (2)影响实验成败的关键步骤是_______________ 少 。 (3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠中所包埋的酵母细胞数目_______ 固定化酵母细胞数目较少 ； (4)观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明______________________ 海藻酸钠浓度偏高，制作失败 如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明______________________________ 。
海藻酸钠的浓度对凝胶珠的形成可能有哪些 影响？
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 酵母细胞的数目太少，影响实验效果。
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4. 海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：
议一议： 将海藻酸钠与酵母细胞混合时要 注意什么？原因是什么？
必须将溶化的海藻酸钠溶液冷却至 室温才能与已活化的酵母细胞进行 混合。
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二、固定化细胞技术
包埋法、化学结合法和物理吸附法 将酶和细胞固定化方法有______________________________ 。
酶：体积小
包埋法
细胞：体积大 易缺氧， 反应物难进入，
易漏出， 反应物难进入，
改变酶活性， 催化作用受影响 难吸附，易脱落
化学结合法
难以化学结合
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实验原理
3.海藻酸钠与氯化钙形成凝胶珠的原理
海藻酸钠
海藻酸钙
（不溶于水的多孔性载体）
氯化钙中的二价钙离子置换了海藻酸钠中的 钠离子，从而形成了相互交联的海藻酸钙。
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（一）制备固定化酵母细胞 1．酵母细胞的活化
议一议：什么叫酵母细胞的活化？活化后的 酵母有什么变化？
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，一般是将干酵母放在蒸馏水中进行 活化。 活化后的酵母细胞体积变大
2．配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液
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3. 配制海藻酸钠溶液：
议一议：
加热海藻酸钠时有哪些注意事项？
加热时要用小火间断加热的方法， 并且 边加热边搅拌，加热太快会发生焦糊
生产高果糖浆
将酶固定在一种颗粒状载体上， 再将这些酶颗粒装到柱（反应柱） 中，柱子底端装上分布着许多小 孔的筛板，酶颗粒无法通过小孔， 而反应液却能自由出入 固定化酶反应柱的组成
固定化酶、反应柱、筛板
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一、固定化酶的应用实例
生产高果糖浆

生产过程
将葡萄糖溶液从反应柱的上端 注入，使葡萄糖溶液流过反应 柱，与固定化葡萄糖异构酶接 触，转化成果糖，从反应柱下 端流出
细胞体积大，不易从包埋材料中漏出 。 (5)固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是______________________________
使胶体聚沉 。 (6)该实验中CaCl2溶液的作用是______________ 冉艳643320883
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专题4
酶的研究与应用
酵母细胞的固定化
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课题3
导学案
酶：优
点：催化效率高，低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。 ，提高了生产 。
实际问题：对环境条件 ，易 ；很难 ，不能 成本；反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响 设 想：将酶固定在 。
固定化酶：优
点：酶既能与 ，又能与 ，还可以 。 实际问题：一种酶只能催化 化学反应，生产实践中，很多产物的形式 都是通过 的酶促反应才能得到的。 设 想：将合成酶的 直接固定。 点：既能与 ，又能与
3、摔打法
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。
你认为影响实验成败的关键步骤是哪一步？ 答：配制海藻酸钠溶液
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（二）用固定化酵母进行发酵
1．冲洗 2．发酵 利用固定的酵母细胞发酵24h 后，会有什么实验现象？
有气泡，有酒味
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因为高温会对死酵母细胞造成损伤
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5. 固定化酵母细胞： 议一议： CaCl2溶液有什么作用？
形成海藻酸钙，使胶体 聚沉 为什么要让凝胶珠在CaCl2 溶液中浸泡30min左右？
让凝胶珠形成稳定的结构
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◆评价制备的凝胶珠是否合格 1、观察凝胶珠的颜色和形状
固定化的酵母细胞易与 产物分离，可再次利用。
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四、课题延伸
1.结合专题2的无菌操作技术，想一想如果要求制 作反复使用的固定化酵母细胞，应该在实验过程中 注意那些问题？
⑴海藻酸钠溶液、CaCl2溶液和各种操作器具 都要灭菌；
⑵实验过程进行无菌操作。
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小结： 酶制剂、固定化酶和固定化细胞催化的对比
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课堂演练1： 1.固定化酶技术运用于工业化生产前，需要获得酶的有关参数。如图：曲线①表示某种酶在各种温 度下酶活性相对最高酶活性的百分比；曲线②是将该种酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶 活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到酶的热稳定性数据。请回答下列问题：
(1)与普通酶制剂相比，固定化酶在生产中的优点是 可反复使用 。 ____________________ 80 ℃时 (2)曲线②中，35 ℃和80 ℃的数据点是在________ 测得的。该种酶固定化后运用于生产，最佳温度范围 是____ 60～70 ℃ 。
难以物理吸附
物理吸附法
思考：酶和细胞分别用什么固定方法？ 物理吸附法 对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么____________
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比较
固定对象
酶和细胞的固定方法和特点 酶 细胞
适宜固定法 化学结合法、物理吸附法 包埋法 体积小，固定一种酶。 体积大，固定一系列酶。 特 点 包埋法容易丢失 难以化学结合和吸附
类型 直接 使用 酶 固定 化酶 固定 化细 胞 优点
催化效率高， 低耗能、低污染等