人教版高中生物选修一专题四课题3-酵母细胞的固定化-课件(共15张PPT).ppt

1、酶酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化优点优点缺点缺点优点优点缺点缺点实例实例优点优点缺点缺点易失活，难回收，不能再次利用易失活，难回收，不能再次利用酶具有专一性酶具有专一性成本低，操作更容易成本低，操作更容易与反应物不容易接近，可与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降能导致反应效果下降可反复利用可反复利用固定固定化？化？固定化酵母细胞固定化酵母细胞实例实例高效性，低耗能，低污染高效性，低耗能，低污染一、固定化酶的应用实例一、固定化酶的应用实例 固定化酶技术生产固定化酶技术生产高果糖浆高果糖浆的图示：的图示：1 1、注意反应柱的各、注意反应柱的各部分名称。部

2、分名称。2 2、你能说出固定化、你能说出固定化酶的优点吗？酶的优点吗？（1 1）使酶既能与反应物接）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；触，又能与产物分离；（2 2）固定在载体上的酶可）固定在载体上的酶可以被反复利用。以被反复利用。葡萄糖葡萄糖 果糖果糖葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶(1)(1)常用的几种固定方式常用的几种固定方式包埋法包埋法 化学结合法化学结合法 物理吸附法物理吸附法 固定化酶和固定化细胞技术是利用固定化酶和固定化细胞技术是利用物理物理或或化学化学方法方法将酶或细胞固定在一定空间内将酶或细胞固定在一定空间内的技术。的技术。 一般来说，一般来说，酶酶更适合采用更适合采用化学结合和物

3、理吸附法化学结合和物理吸附法固固定化，而定化，而细胞细胞多采用多采用包埋法包埋法固定。这是因为细胞体固定。这是因为细胞体积大，而酶分子很小；体积大的积大，而酶分子很小；体积大的细胞难以被吸附或细胞难以被吸附或结合结合，而体积小的，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出酶容易从包埋材料中漏出。二、固定化技术原理和常用方法二、固定化技术原理和常用方法(2)(2)包埋法固定化细胞即将微生物细胞包埋法固定化细胞即将微生物细胞 包埋在包埋在不溶于水的不溶于水的 中。常用的载体中。常用的载体有明胶、琼脂有明胶、琼脂糖、糖、 、醋酸纤维素和、醋酸纤维素和 等。等。均匀地均匀地 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 多孔性物质多孔

4、性物质海藻酸钠海藻酸钠 例例1. 1. 下图是几种固定方法，其中适合固定酵下图是几种固定方法，其中适合固定酵母细胞的是母细胞的是( )( )D D 【连一连连一连】 操作容易操作容易 对酶活性影响小对酶活性影响小 固定一系列酶固定一系列酶固定化酶固定化酶 微生物发酵过程变微生物发酵过程变 成连续的酶反应成连续的酶反应 反应物是大分子反应物是大分子固定化细胞固定化细胞 需要考虑营养条件需要考虑营养条件 需要考虑适宜的温度和需要考虑适宜的温度和pHpH酵母细胞在生产中的广泛应用酵母细胞在生产中的广泛应用 工业生产酒精，解决能源问题工业生产酒精，解决能源问题 酒精在食品行业中应用广泛酒精在食品行业中

5、应用广泛酵母细胞在高考命题中的重要位置酵母细胞在高考命题中的重要位置命题方向主要有命题方向主要有 酵母细胞结构（如图）酵母细胞结构（如图） 酵母细胞呼吸（兼性厌氧）酵母细胞呼吸（兼性厌氧） 酵母菌的计数（抽样检测）酵母菌的计数（抽样检测） 酵母菌在生态系统中的地位（作为分解者）酵母菌在生态系统中的地位（作为分解者） 果酒制作（传统发酵技术）果酒制作（传统发酵技术） 基因工程作为受体细胞与细菌相比更具有优势基因工程作为受体细胞与细菌相比更具有优势 酵母细胞固定（尝试实验一下吧！）酵母细胞固定（尝试实验一下吧！）三、固定化酵母细胞三、固定化酵母细胞酵母细胞的活化酵母细胞的活化（一）（一）制备固定化

6、酵母细胞制备固定化酵母细胞配制配制0.05mol/L0.05mol/L CaCl CaCl2 2 溶液溶液配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合固定化酵母细胞固定化酵母细胞 1g1g干干酵酵母母+ 10mL10mL蒸馏水蒸馏水50mL 50mL 烧杯烧杯搅拌均搅拌均匀匀放置放置 1h1h，使其活化使其活化活化活化：是指让处于休眠状态的微生物重新恢复：是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。正常生活状态的过程。 活化后溶液体积活化后溶液体积增大增大 0.7g 0.7g 海藻酸钠海藻酸钠10mL 10mL 水水50mL 50mL 烧杯

7、烧杯酒酒精灯精灯小火（或间断）加热小火（或间断）加热，并不断搅拌，并不断搅拌，使之溶化使之溶化蒸馏水定容到蒸馏水定容到 10mL10mL。将溶化的海藻酸钠溶液将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸到加入活化酵母细胞液，搅拌后吸到注射器中。注射器中。以以恒定恒定速度速度缓慢缓慢地将注射器中的溶液地将注射器中的溶液滴加滴加到到 CaClCaCl2 2 溶液中，形成凝胶珠，使其在溶溶液中，形成凝胶珠，使其在溶液中液中浸泡浸泡30min30min. .CaClCaCl2 2的作用：的作用：使海藻酸钠胶使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠体发生聚沉，形成凝胶珠实验操作实验操

8、作浸泡浸泡30min30min目的目的：使形成的凝胶珠稳定使形成的凝胶珠稳定（二）用（二）用固定化酵母细胞发酵固定化酵母细胞发酵固定化酵母细胞固定化酵母细胞冲洗冲洗发酵发酵洗去洗去CaClCaCl2 2和杂菌和杂菌将固定的酵母细胞凝胶珠用将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗蒸馏水冲洗 2 23 3 次。目的？次。目的？150mL10150mL10葡萄糖固定化酵母细胞葡萄糖固定化酵母细胞200mL 200mL 锥形瓶锥形瓶密封密封2525发酵发酵 24h24h。1.1.作为酵母菌发酵的原料作为酵母菌发酵的原料2.2.为酵母菌的生长发育提供营养为酵母菌的生长发育提供营养( (能量）能量）葡萄糖作用：

9、葡萄糖作用：检验凝胶珠的质量是否合格，也可以使用下列方法：检验凝胶珠的质量是否合格，也可以使用下列方法： 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。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。起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。思考思考1 1、加热溶化海藻酸钠时，要小火间断加热并不断搅拌、加热溶化海藻酸钠时，要小火间断加热并不断搅拌的目的是什

10、么？的目的是什么？2 2、为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？、为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？3 3、发酵过程中锥形瓶为什么要密封？、发酵过程中锥形瓶为什么要密封？4 4、锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？、锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？5 5、如果希望反复使用固定化酵母细胞，在利用固定化、如果希望反复使用固定化酵母细胞，在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？6 6、CaClCaCl2 2的作用是什么的作用是什么? ?使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠防止海藻酸钠焦

11、糊防止海藻酸钠焦糊防止高温杀死酵母细胞防止高温杀死酵母细胞酵母菌的酒精发酵需要无氧条件酵母菌的酒精发酵需要无氧条件酵母菌无氧呼吸产生酵母菌无氧呼吸产生需要需要结果分析与评价结果分析与评价1 1、观察凝胶珠的颜色和形状、观察凝胶珠的颜色和形状: :如果制作的凝胶珠如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓，说明海藻酸钠的浓度度 ，酵母细胞易从包埋材料中，酵母细胞易从包埋材料中 ，固定的酵母细，固定的酵母细胞数目胞数目 ；偏低偏低漏出漏出较少较少 如果形成的凝胶珠如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的，则说明海藻酸钠的浓度浓度 ，或，或 或或 ，

12、制作失败。制作失败。偏高偏高如果用海藻酸钠固如果用海藻酸钠固定定小球藻小球藻，凝胶珠，凝胶珠的颜色为的颜色为绿色绿色合格的凝胶珠应该是合格的凝胶珠应该是淡黄色、圆形或椭圆形淡黄色、圆形或椭圆形的的注射器推进速度太快注射器推进速度太快距距CaClCaCl2 2溶液液面太近溶液液面太近结果分析与评价结果分析与评价2 2、观察发酵的葡萄糖溶液、观察发酵的葡萄糖溶液；利用固定的酵母细胞发酵产生酒利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到精，可以看到产生了很多气泡产生了很多气泡，同时会同时会闻到酒味闻到酒味。还有其他方法鉴定产物吗？还有其他方法鉴定产物吗？酒精鉴定：酒精鉴定：酸性的重铬酸钾酸性的重铬酸钾+

13、 +酒精酒精橙色变成灰绿色橙色变成灰绿色COCO2 2鉴定：鉴定： 澄清石灰水澄清石灰水变浑浊变浑浊 溴麝香草酚蓝水溶液溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄由蓝变绿再变黄例例2 2：（：（20152015苏州二模）苏州二模）. . 下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述中，正确的是（中，正确的是（ ）A. A. 从酶的固定方式看从酶的固定方式看, , 化学结合法比物理吸附法对酶活性影响小化学结合法比物理吸附法对酶活性影响小B. B. 刚溶化的海藻酸钠溶液应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液刚溶化的海藻酸钠溶液应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液C. C. 海藻酸钠凝胶珠用

14、蒸馏水冲洗的目的是洗去海藻酸钠凝胶珠用蒸馏水冲洗的目的是洗去CaCl2CaCl2和杂菌和杂菌D. D. 固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性迅速下降固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性迅速下降例例3 3：（多（多选选）右图）右图为某同学利用海藻酸钠固定化酵母细胞的实为某同学利用海藻酸钠固定化酵母细胞的实验结果，出现此结果的可能原因验结果，出现此结果的可能原因有（有（ ）A A海藻酸钠浓度过海藻酸钠浓度过高高B B酵母细胞已经死亡酵母细胞已经死亡C C注射器中的溶液推进速度过快注射器中的溶液推进速度过快D D注射器距离注射器距离CaClCaCl2 2溶液液面太近溶液液面太近ACD

15、C例例4 4：图：图1 1是制备固定化酵母细胞的有关操作，图是制备固定化酵母细胞的有关操作，图2 2是利用固定化是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，请回答以下相关问题：酵母细胞进行酒精发酵的示意图，请回答以下相关问题：（1 1）图）图1 1中中X X溶液为溶液为 ，其，其作用是使作用是使 。（2 2）图）图1 1中制备的凝胶球通常还中制备的凝胶球通常还需用需用 洗涤后再转移到图洗涤后再转移到图2 2装置中，图装置中，图2 2发酵过程中搅拌的发酵过程中搅拌的目的是使目的是使 。（3 3）在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中，加热溶解）在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中，加热溶解海

16、藻酸钠时需注意用海藻酸钠时需注意用 加热，然后将溶化好的海藻酸钠加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液溶液 后，加入酵母菌充分搅拌混合均匀。后，加入酵母菌充分搅拌混合均匀。（4 4）图）图2 2装置中的葡萄糖除了作为酵母菌发酵的原料以外，还装置中的葡萄糖除了作为酵母菌发酵的原料以外，还具有具有 作用。作用。CaClCaCl2 2溶液溶液海藻酸钠形成凝胶珠海藻酸钠形成凝胶珠蒸馏水蒸馏水培养液与酵母菌充分接触培养液与酵母菌充分接触小火间断小火间断冷却至室温冷却至室温为酵母菌的生长发育提供营养为酵母菌的生长发育提供营养直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞制作方法制作方法化学结合法固定化

17、、化学结合法固定化、物理吸附法固定化物理吸附法固定化包埋法固定化包埋法固定化是否需要是否需要营养物质营养物质催化反应催化反应单一或多种单一或多种单一单一一系列一系列(或多种或多种)反应底物反应底物各种物质各种物质(大分子、大分子、小分子小分子)缺点缺点对环境条件非常敏对环境条件非常敏感感,易失活易失活;难回收难回收,成本高成本高,影响产品质影响产品质量量不利于催化一系列酶不利于催化一系列酶促反应促反应优点优点催化效率高、耗能低、催化效率高、耗能低、低污染低污染既能与反应物接触既能与反应物接触,又能与产物分离又能与产物分离;可以重复利用可以重复利用成本低、操作容易成本低、操作容易直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较 否否否否是是各种物质各种物质(大分子、大分子、小分子小分子)小分子物质小分子物质与反应物不容易接与反应物不容易接近，可能导致反应近，可能导致反应效果下降效果下降