酵母细胞的固定化

酵母细胞的固定化

【学习目标】

1.说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。

2.尝试制作固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。

【活动方案】

一．了解固定化酶的作用及其在生产中的应用

活动要求：结合教材P49“固定化酶的应用实例”相关内容，思考并回答下列问题：

1. 与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是___________________。

2. 右图中③的作用是__________________________________________。

3. 关于固定化酶中用到的反应柱,理解正确的是

A. 反应物和酶均可自由通过反应柱

B. 反应物和酶均不能通过反应柱

C. 反应物能通过,酶不能通过

D. 反应物不能通过,酶能通过

二．了解固定化酶和固定化细胞的方法

活动要求：阅读课本P50内容，判断下列说法是否正确：

（1）酶的固定方法除了包埋法、化学结合法、和物理吸附法之外，还可以将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣服中的酶。（）

（2）一般来说，细胞适合采用化学结合和物理吸附法固定，而酶多采用包埋法固定。

（3）使用固定化酶的优点有：既与反应物接触，又能与反应物分离；固定在载体上的酶可被反复利用。（）

（4）使用固定化细胞的优点有可催化一系列化学反应、有利于酶在细胞外发挥作用等。

（5）如果反应物是大分子物质，使用固定化细胞的方法催化受限制。（）

（6）固定化常用载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。（）三、酵母细胞的固定化

活动要求：观看实验录像，并进行实验分析

一．实验原理

海藻酸钠溶液在遇到钙离子后会形成凝胶珠，从而将酵母细胞包埋在凝胶珠中。二．实验试剂与仪器

试管、2mL吸管2支、水浴锅、漏斗、海藻酸钠若干克、酵母液、CaCl2。

三．固定化酵母细胞的制作（按照以下实验操作流程完成实验，并思考问题）

（1）对酵母细胞活化的试剂和目的是什么？活化过程中应该使用足够大的烧杯，主要原因是什么？

活化试剂为：。

活化的目的是。

用较大烧杯的原因是：。（2）CaCl2溶液的作用是什么? 。（3）①配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？。

②海藻酸钠完全溶化后，仍要用蒸馏水定容至10ml，目的是什么？

。

③海藻酸钠溶液浓度不能太高也不能太低，太高很难形成凝胶珠，太低形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目，凝胶珠颜色。

④为了避免海藻酸钠焦糊并溢出烧杯，应如何做？。（4）将海藻酸钠溶液与酵母细胞混合之前，应特别注意将溶液冷却到室温，目的是：

。（5）刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右，目的是。

（6）用手挤压凝胶球，发现容易破裂、有液体流出，试分析原因。

_________。

（7）请同学们分析出现右图（拖尾）现象的可能原因：

________________________________________________________。

四．用固定化酵母细胞发酵

1. 冲洗：将固定的酵母细胞（凝胶珠）用冲洗2～3次。

2. 发酵：150mL10％葡萄糖＋固定化酵母细胞→200mL锥形瓶→（酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件）→25℃发酵24h。

思考：凝胶珠为什么要先用蒸馏水冲洗2—3次？发酵时为什么要将温度控制在25℃？五．课题成果评价：

（1）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，固定的酵母细胞数目；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，制作失败，需要再作尝试。

（2）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，同时会闻到。

★读一读：

检验凝胶珠的质量检查：一是用手挤压一个凝胶珠，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。

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。

【典例分析】

1.下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是

A.酶分子很小，易采用包埋法

B.酶分子很小，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶

C.细体积大，难被吸附或结合

D.细胞易采用包埋法固定

2.关于固定化酶的叙述不正确的是

A.既与反应物接触，又能与反应物分离

B.固定在载体上的酶可被反复利用

C.可催化一系列反应

D.酶的活性和稳定性受到限制

3.固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是

A.避免细胞破碎、酶的提取纯化过程

B.固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用

C.催化反应结束后能被吸收和重复利用

D.细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效的发挥作用

4．关于酵母细胞活化的说法，不正确的是

A.酵母细胞活化就是由无氧呼吸变成有氧呼吸 C.酵母细胞活化所需要的时间较短

B.活化就是让处于休眠状态的细胞恢复生活状态 D.酵母细胞活化后体积增大

5.对配制海藻酸钠溶液的叙述不正确的是

A.加热使海藻酸钠溶化是最重要的一环 C.海藻酸钠的浓度过高，易形成凝胶珠

B.海藻酸钠的浓度影响固定化细胞的质量

D.海藻酸钠的浓度过低，形成凝胶珠内包埋细胞过少

6．下面是某同学所做的生啤酒酿造实验，请根据其实验过程，回答相关的问题：实验原理：利用固定化啤酒酵母分解麦芽汁，生成啤酒。

实验步骤：

第一步：啤酒酵母细胞活化。取一克干酵母，放入50mL的小烧杯中，加蒸馏水10mL，用玻璃棒搅拌均匀，放置一小时，使其活化。ks5u

第二步：配制海藻酸钠溶液。取0.7g海藻酸钠，放入另一只50mI的小烧杯中，加蒸馏水10mL，并搅拌，直至溶化，用蒸馏水定容至10mL。加热时，注意火候。

第三步：海藻酸钠与啤酒酵母细胞混合。将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化的酵母细胞，充分搅拌均匀。

第四步：用注射器以恒定的速度将上述混合液滴加到0.05mol/LCaCl2。溶液。制成凝胶珠。

第五步：倒去CaCl2溶液，加无菌水洗涤三次后，将凝胶珠放入500mL三角瓶中，加入300mL麦芽汁溶液，置于25℃下封口，发酵五天后，倒出发酵后的麦芽汁即为啤酒，品尝其口味。

（1）啤酒酵母细胞活化的作用是。第二步中注意火候指的是。第三步中为什么要等海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入活化的酵母细胞？。

（2）凝胶珠的组成是海藻酸钠与。海藻酸钠的主要作用是。

（3）上述固定化细胞的方法称为，形成的凝胶珠颜色为色。

（4）与固定化酶相比，该方法的优点是。

（5）要想反复使用固定化啤酒酵母细胞，实验过程要在严格的条件下进行。