酵母细胞的固定化技术

酵母细胞的固定化技术
学习目标：
1.简述固定化酶、固定化细胞的应用、原理和意义；
2.说出制备固定化酶、固定化细胞的一般方法；
3.尝试用包埋法制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行发酵。

课前导学：
一、固定化酶技术的应用
1．固定化酶：是指用物理学或化学的方法将___________与_______________结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。

2. 制备固定化酶的方法主要有：______________、交联法、______________等。

二、固定化细胞技术
1．固定化细胞：通过各种方法将________与_________结合，使细胞仍保持原有的生物活性。

2. 固定化细胞的方法：吸附法和两大类。

3．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点比较
(一)制备固定化酵母细胞
1．活化酵母细胞：活化就是处于________状态的微生物重新恢复正常的生活状态。

2．配制CaCl2溶液：
3．配制海藻酸钠溶液：溶解海藻酸钠，最好采用酒精灯的方法，直至海藻酸钠完全融化。

如果加热太快，海藻酸钠会发生。

4．海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合：一定要将溶化好的海藻酸钠溶液________，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，再转移至注射器。

5．固定化酵母细胞：以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，逐渐形成凝胶珠。

(二)用固定化酵母细胞发酵
1．制备麦芽汁：
2．将固定好的酵母细胞用冲洗2-3次。

3．将固定好的酵母细胞凝胶珠加入无菌麦芽汁中，温度为℃。

（三）实验结果的观察：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。

质疑讨论：
1．在固定化酶时，一般宜采用什么方法？固定化细胞时，又适宜采用什么方法？
2．海藻酸钠溶液的浓度对实验有什么影响？
3．怎么判断凝胶珠制作是否成功？
例题精讲：
1．固定化酶的优点是 ( ) A．有利于增加酶的活性 B．有利于产物的纯化
C．有利于提高反应速度 D．有利于酶发挥作用
2．酶的固定化常用的方式不包括 ( ) A．吸附 B．包埋 C．连接D．将酶加工成固体
3．固定化细胞常用包埋法而不用吸附法固定化，原因是 ( ) A．包埋法固定化操作最简便 B．包埋法对酶的活性影响最小
C．包埋法固定化具有普遍性D．细胞体积大，难以吸附或结合
4．如下步骤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→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
（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复状态。

活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化
时。

（2）影响实验成败的关键步骤是，海藻酸钠在水中的溶解速度较慢，需要通过加热促进其溶解，最好采用的加热方法是________________。

（3）观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明。

（4）该实验中CaCl2溶液的作用是。

反馈矫正：
1．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的 ( )
A．温度 B．酸碱度 C．水分D．营养
2．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B．酵母细胞休眠有利于菌种保存C．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
3．下列不属于固定化酶在利用时的特点的是（）A．有利于酶与产物分离 B．可以被反复利用
C．能自由出入依附的载体 D．一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应4．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
C．细胞个大，难被吸附或结合 D．细胞易采用包埋法固定
5．(多选题)对配制海藻酸钠溶液的叙述准确的是 ( ) A．加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环
B. 海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的数量C．海藻酸钠的浓度过高，易形成凝胶珠
D．海藻酸钠的浓度过低，形成凝胶珠内包埋细胞过少
7.上个世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个
生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定
化细胞技术。

（1）在实际生产中，固定化酶技术的优点是。

与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是酶。

（2）制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是，使用了上图中方法〔〕（填出号码及名称）。

（3）制作固定化酵母菌细胞时，充分混合均匀的酵母细胞胶液可在饱和溶液中形成凝胶珠。

部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因
是。

迁移创新：
1．固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是 ( ) A．避免了酶的使用，从而使酶不受影响
B．固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用
C．促化反应结束后，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
2．下列有关制备固定化酵母细胞叙述错误的是 ( ) A．在向溶化好的海藻酸钠溶液中加入的必须是已活化的酵母细胞
B．溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，才能加入细胞
C．溶解海藻酸钠，最好采用小火，或者持续加热的方法
D．在固定化酵母细胞的过程中，要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
3．如果反应物是大分子物质，采用那种方法催化受限制 ( ) A．直接使用酶 B．使用化学方法结合的酶
C．使用固定化细胞D．使用物理吸附法固定的酶
4．下列有关固定化酵母细胞制备步骤不恰当的是（） A．应使干酵母与水混合并搅拌，以利于酵母菌活化
B．配制海藻酸钠溶液时要用小火间断加热方法
C．向刚溶化好的海藻酸钠溶液加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀
D．将与酵母混匀的海藻酸钠液注入CaCl2溶液中，会观察到CaCl2溶液有凝胶珠形成5．（10江苏）(多选题)图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图．下列叙述正确的是 ( )
A．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液
B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
C．图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触
D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中
酵母细胞的固定化技术
课前导学：
一、1．酶固相载体 2. 吸附法包埋法
二、1．细胞一定的载体 2. 包埋法
三、(一)1．休眠2．小火间断加热焦糊4．冷却5．恒定
(二)2．蒸馏水3．25
质疑讨论：
1．酶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。

2．海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键，如果海藻酸钠溶液的浓度过高，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量少。

3．凝胶珠制作是否成功的判断方法是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，用手挤压，如果凝胶珠破裂，有液体流出，说明海藻酸钠溶液浓度偏低；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠溶液浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。

在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也表明制备的凝胶珠是成功的。

例题精讲：
1．B2．D3．D
4．（1）缺水正常的生活体积会增大
（2）配制海藻酸钠溶液小火间断加热
（3）固定化酵母细胞数目较少海藻酸钠溶液浓度偏高，制作失败
（4）使胶体聚沉
反馈矫正：
1．D2．A3．C4．A5．ABD
7. （1）酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用
多酶系统（或一系列酶、多种酶）
（2）海藻酸钠③包埋法
（3）CaCl2 海藻酸钠浓度过高（或针筒离液面过近，高度不够）
迁移创新：
1．D 2．C 3．C 4．C 5．BCD。