固定化酵母细胞

9、研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途 的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜 上制成制剂，可以用来降解残留在土壤中的有机磷农 药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的（ ） A、温度 B、PH C、水分 D、营养
10、下列叙述不正确的是（ ） A、从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶容易 B、固定化细胞比固定化酶对酶的活性影响更小 C、固定化细胞固定的是一种酶 D、将微生物的发酵过程变成连续的酶反应应选择固 定化细胞技术
6、酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是 A 酶固定化技术是细胞固定化技术的基础 B 细胞固定化技术是酶固定化技术的基础 C 酶固定化技术与细胞固定化技术是同时发展起来的 D 固定化细胞技术先于酶固定化技术 7、固定化酶技术常采用 A 包埋法 B 化学结合和物理吸附法 C 活化法 D 微囊化法 8、下列有关固定化技术的叙述，正确的是 A．固定化酶只是在细胞内才能发挥作用 B．固定化酶能提高酶的利用率 C．酶的固定是酶分离纯化的常用方法 D．固定化酶的固定化方式就是吸附在固体表面上。
洗去凝胶珠表面的电解质 问题思考：1、为什么要用蒸馏水冲洗2到3次？ 2、发酵时为什么要将温度控制在25℃？ 3、如果要求制作反复使用的固定化酵母细 胞应该在实验中注意哪些问题？
活动2：动手操作 实验步骤：
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要求：1、根据导学案上的实验步骤提示，组长分工，组内成员合 作进行实验，严格遵守实验注意事项。2、所有实验物品轻拿轻放。 1、酵母细胞的活化。 2g干酵母+20ml蒸馏水→50ml烧杯→搅拌均匀→放置1h使之活 化（已完成于小烧杯中） 2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液。 0.83gCacl2+150ml蒸馏水→200ml烧杯→溶解备用 3、配制海藻酸钠溶液 （1.4g海藻酸钠+20ml水→50ml烧杯→酒精灯小火或间断加热，不 断搅拌使之熔化，蒸馏水定容到20ml）。 4、待海藻酸钠冷却后与酵母细胞混合。冷却至室温混合，搅拌均 匀吸入注射器 5、固定化酵母细胞 用注射器吸取混合液后，在恒定高度（1520cm，过低凝胶珠形状不规则，过高液体容易飞溅）缓慢匀速
11、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是 ( ) A．避免了细胞破碎、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．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
固定化 酶
固定化 细胞
固定后细胞内的酶与反应物 成本更低，操作 不容易接近，可能导致反应 更容易 效果下降等
(三)实验操作
制备固定化酵母细胞
1、酵母细胞的活化
在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。 活化的概念： 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 活化的本质： 加快新陈代谢 活化操作注意点：
3．配制海藻酸钠溶液
思考：
①配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？
包埋酶或细胞
②在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？
防止加热太快，海藻酸钠会发生焦糊
注意：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。 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。
基础知识
（一）固定化酶的应用实例
高果糖浆溶液
葡萄糖异构酶
混合液
传统方法的局限性： 1、不能重复利用，成本高。 2、反应后酶混在产物中，可能影响产 品质量
一、固定化酶的应用实例――生产高果糖浆 （1）高果糖浆的生产原理：
葡萄糖 葡萄糖异构酶 果糖
（2）固定化酶的反 应柱示意图 固定化酶技术的优点？
二、固定化技术
包埋法 化学结合法 酶 物理吸附法 细胞
总结：
类型 优点 不足
直接使 用酶
对环境条件非常敏感，易失 活；溶液中的酶难回收，不 催化效率高，低 能再次利用，生产成本高； 耗能、低污染等 反应后酶会混在产物中，可 能影响产品质量、纯度
酶既能与反应物 接触，又能与产 物分离，固定在 载体上的酶可以 反复利用 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
海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质的作用下，发生聚 沉，形成凝胶珠稳定结构，需稳定30min左右。
检验凝胶珠方法: 1、用镊子夹起一个凝胶珠放桌上用手挤压，如不易破裂，没有液 体流出，表明的制作成功。 2、用力摔打凝胶珠，如凝胶珠很容易弹起，表明制备凝胶珠成功。
(三)实验操作
用固定化酵母细胞发酵
1、将固定化的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗 2到3次。 2、将150ml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摄氏度下发酵24h。
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 入已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使 其混合均匀，再转移至注射器中。
为什么海藻酸钠溶液要冷却？
防止温度过高杀死酵母细胞
5、固定化酵母细胞
• 以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加到 配制好的CaCl2溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2 溶液中浸泡30min左右 思考：①为什么刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液 中浸泡30min左右？ ②如何检验凝胶珠的质量是否合格？
（四）实验操作结果分析与评价
1．观察凝胶珠的颜色和形状
问题思考：①如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明什么？ ②如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明什么？
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。
2．观察发酵的葡萄糖溶液
问题思考：当观察到哪些现象时，可说明 实验获得成功？为什么？
利用固定的酵母细胞发酵产生酒精和CO2，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？
课堂练习
1、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要经过加 热促进其溶解，采用的最好加热方法是 A 快速加热 B 持续高温加热 C 小火间断加热 D 灼烧加热 2．下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是 A．琼脂糖 B．醋酸纤维素 C．聚丙烯酰胺 D．聚乙烯树脂 3．固定化细胞技术不包括 A．包埋法 B．化学结合化 C．物理法 D．生物法
1、既能与反应物接触，又能与产物 分离，避免了污染和浪费。 2、可被反复利用。
缺点？一种酶只能催化一种化学反应，
不能催化一系列的酶促反应
（二）固定化细胞技术
（成本低，操作更容易）
阅读教材P50，找出以下问题： 1、什么是固定化酶和固定化细胞技术？ 2、常见的固定方法有哪些？酶和细胞的固定化更适用 于哪些方法，为什么？ 3、从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化 细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的 影响更小？ 4、固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？ 5、如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应 该选择哪种方法？ 6、如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？ 7、固定化细胞常用的载体有哪些？
1、所用容器要大一些；防止体 积膨大，活化液溢出容器外。 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 CaCl2溶液
思考： 1、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液
有什么作用？
使海藻酸钠发生聚沉，形成凝胶珠 2、溶解时用到的蒸馏水能否换成自来水，为什么？ 不能，防止自来水中各种离子影响实验结果。
4、制备固定化酵母细胞的过程中错误的是（ ） A、取干酵母，加入蒸馏水，使其活化 B、配制海藻酸钠时，大火加热，直到溶化 C、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 D、将凝胶珠在Cacl2溶液中浸泡30 min左右 5、下列固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是 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或间断加热的方法 C．向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母 菌细胞，充分搅拌并混合均匀 D．将与酵母菌混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液 中，会观察到CaCl2溶液中有球形或椭球形的凝胶 珠形成