專題四酵母細(xì)胞的固定化PPT陸平

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,課題3 酵母細(xì)胞的固定化,溫故知新,：,1、,洗衣粉中添加,_，,可以更有效地清除頑漬。常用的酶制劑有,_,四類,。,2、,影響酶活性的因素有,_、,_,和,_。,酶制劑存在的缺陷：,1、通常對(duì),強(qiáng)酸,、,強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑,等條件非常敏感，容易失活；,2、溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；,3、反應(yīng)后會(huì)混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。,如果你是工程技術(shù)人員，你如何解決這個(gè)問(wèn)題,？,閱讀P49-50，并思考：,1、解決酶應(yīng)用中存在問(wèn)題的方法是？,2、這種方法的優(yōu)點(diǎn)是什么？,3、什么是高果糖

2、漿？使用它有何好處？,4、生產(chǎn)高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？這種酶有何特點(diǎn)？,5、了解高果糖漿生產(chǎn)過(guò)程。,一、固定化酶的應(yīng)用實(shí)例,1、固定化酶技術(shù)。即將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)（如固定在不溶于水的載體上）。,2、固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：,（1）使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；,（2）固定在載體上的酶可以被反復(fù)利用。,3、高果糖漿是果糖含量為42%左右的糖漿。作為蔗糖的替代品，高果糖漿不會(huì)像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管病，對(duì)人的健康有利。,你能寫出果糖的分子式嗎?,它屬于什么糖?,4、生產(chǎn)高果糖漿需要,葡萄糖異構(gòu)酶,；其作用是將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖；這種酶穩(wěn)定性好，可持續(xù)發(fā)揮作用。,

3、5、固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的圖示：,注意反應(yīng)柱的各部分名稱。,你能說(shuō)出反應(yīng)柱的優(yōu)點(diǎn)嗎？,反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。,優(yōu)點(diǎn)：,練習(xí)：,1、下列說(shuō)法不正確的是（ ）,A、葡萄糖與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成的是果糖,B、從固定化酶反應(yīng)柱下端流出的是果糖,C、高果糖漿不會(huì)像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管病,D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以從糖漿中回收,D,2、研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的。如將從大腸桿菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龍膜上制成制劑，可以用來(lái)降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥，與用微生物降解相比，其作用不需要適宜的（ ）,A、溫度 B

4、、PH,C、水分 D、營(yíng)養(yǎng),D,3、目前，日用化工廠大量生產(chǎn)的酶制劑，其中的酶大都來(lái)自,A、化學(xué)合成,B、動(dòng)物體內(nèi),C、植物體內(nèi),D、微生物體內(nèi),D,在生產(chǎn)實(shí)際中使用固定化酶技術(shù)有無(wú)不足?如有不足,怎么辦?,有。一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)際中很多產(chǎn)物的形成都通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)才能進(jìn)行，所以操作比較麻煩。,可采用固定化細(xì)胞技術(shù)。,二、固定化細(xì)胞技術(shù),1、概念：,利用物理或化學(xué)方法將細(xì)胞固定在一定空間的技術(shù)。,細(xì)胞中含有一系列酶，在細(xì)胞正常生命活動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)代謝產(chǎn)生所需要的代謝產(chǎn)物。,閱讀P50：思考第二段的問(wèn)題,2.將酶或細(xì)胞固定化的方法,將酶（或細(xì)胞）包埋在細(xì)微網(wǎng)格里,將酶（

5、或細(xì)胞）相互連接起來(lái),將酶（或細(xì)胞）吸附在載體表面上,包埋法,化學(xué)結(jié)合法,吸附法,酶和細(xì)胞固定方法的選擇,酶適合采用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定,細(xì)胞適合采用包埋法固定,（1）、方法,（2）、原因,細(xì)胞個(gè)大，酶分子很小,個(gè)體大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合而個(gè)小的酶容易從包埋的材料中漏出,3、固定化細(xì)胞常用的載體,常用的不溶于水的多孔性載體有哪些？,明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺等,如果反應(yīng)底物是大分子物質(zhì)，能否用固定化細(xì)胞技術(shù)?,為什么？,那應(yīng)該采用何種技術(shù)?,練習(xí)：,1.使用固定化細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)是( )。,A.能催化大分子物質(zhì)的水解,B.可催化一系列化學(xué)反應(yīng),C.與反應(yīng)物易接近,D.有利于

6、酶在細(xì)胞外發(fā)揮作用,B,2.酶的固定方法不包括( )。,A.將酶吸附在固體表面上 B將酶相互連接起來(lái),C將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格里 D將酶制成固體酶制劑，如加酶洗衣粉中的酶,D,3、如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，采用那種方法催化受限制( )。,A直接使用酶,B使用化學(xué)方法結(jié)合的酶,C使用固定化細(xì)胞,D使用物理吸附法固定的酶,C,4、下列關(guān)于酶和細(xì)胞的固定敘述不正確的是( )。,A酶分子很小，易采用包埋法,B酶分子很小，易采用化學(xué)結(jié)合或物理吸附法固定的酶,C細(xì)胞個(gè)大，難被吸附或結(jié)合,D細(xì)胞易采用包埋法固定,A,5. 關(guān)于固定化酶的敘述不正確的是 ( )。,A既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng) 物分離,B固定在載體

7、上的酶可被反復(fù)利用,C可催化一系列反應(yīng) D酶的活性和穩(wěn)定性受到限制,C,6、固定化細(xì)胞對(duì)酶的活性影響最小，根本原因是( )。,A避免了細(xì)胞破碎、酶的提取純化過(guò)程,B固定化細(xì)胞在多種酶促反應(yīng)中連續(xù)發(fā)揮作用,C促化反應(yīng)結(jié)束后，能被吸收和重復(fù)利用,D細(xì)胞結(jié)構(gòu)保證了各種酶在細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)中有效的發(fā)揮作用,D,三、實(shí)驗(yàn)操作,（一）制備固定化酵母細(xì)胞,閱讀P5051思考下列問(wèn)題：,（1）制備過(guò)程包括哪幾個(gè)步驟？,（2）你認(rèn)為哪個(gè)步驟的操作是最重要的一環(huán)？,1、酵母細(xì)胞的活化,思考：,關(guān)于酵母菌你有哪些知識(shí)？,什么是活化？,怎樣活化？,應(yīng)注意什么？,活化：,讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)；,本

8、質(zhì)：,加快新陳代謝；,方法：,加入適量的水。,取1g干酵母，放入50ml的小燒杯中，加入蒸餾水10ml，用玻璃棒攪拌，使酵母細(xì)胞混合均勻，成糊狀，放置1h左右使其活化,思考：,你認(rèn)為酵母的活化操作有哪些注意事項(xiàng)？,1、所用容器要大一些；,2、要保證酵母菌的活性；,2、配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl,2,溶液,稱取無(wú)水CaCl,2,0.83g。放入200mL的燒杯中，加入150mL的蒸餾水，使其充分溶解，待用。,3、配制海藻酸鈉溶液,操作：,稱取0.7g海藻酸鈉，放入50mL小燒杯中.加人10mL水，用酒精燈加熱，邊加熱邊攪拌，將海藻酸鈉調(diào)成糊狀，直至完全溶化，用蒸餾水定容至10

9、mL。注意，,加熱時(shí)要用小火，或者間斷加熱，反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止,加熱使海藻酸鈉溶化是操作中,最重要,的一環(huán)，涉及到實(shí)驗(yàn)的成敗，一定要按照教材的提示進(jìn)行操作。海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細(xì)胞的質(zhì)量。如果海藻酸鈉濃度過(guò)高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目少，影響實(shí)驗(yàn)效果。,應(yīng)當(dāng)注意什么問(wèn)題？,4、海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合,將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已活化的醉母細(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁蛊浠旌暇鶆?，再轉(zhuǎn)移至注射器中。,為什么海藻酸鈉溶液要冷卻？,5、固定化酵母細(xì)胞,以,恒定的速度緩慢地,將注射器中的溶液,滴,加到配制好的CaCl,2,溶液中，觀察

10、液滴在CaCl,2,溶液中形成凝膠珠的情形。將這些凝膠珠在CaCl,2,溶液中,浸泡30 min,左右。,剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl,2,溶液中浸泡一段時(shí)間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。,檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格，可以使用下列方法：,一是用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒(méi)有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功。,二是在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。,這一階段成功與否呢？怎樣評(píng)價(jià)？,觀察凝膠珠的顏色和形狀:,如果制作的凝膠珠,顏色過(guò)淺、呈白色,，說(shuō)明海藻酸鈉的濃度,偏低,，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目,較少,；如果形成的凝膠珠,不是圓形或橢

11、圓形,，則說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏,高,，制作失敗，需要再作嘗試。,（二）用固定化細(xì)胞發(fā)酵,1、將固定好的酵母細(xì)胞(凝膠珠)用蒸餾水沖洗2-3次。,2、 將150mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移到200mL的錐形瓶中，再加入固定好的酵母細(xì)胞，置于25下發(fā)酵24h。,這一階段成功與否呢？怎樣評(píng)價(jià)？,觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液；,利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時(shí)會(huì)聞到酒味。,還有其他方法嗎？,請(qǐng)思考課后練習(xí),P52,類型,優(yōu)點(diǎn),不足,直接使用酶,催化效率高，低耗能、低污染等。,對(duì)環(huán)境條件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應(yīng)后酶會(huì)混在產(chǎn)物

12、中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。,固定化酶,酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時(shí)，固定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用。,一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)踐中，很多產(chǎn)物的形成都通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)才能得到的。,固定化細(xì)胞,成本低，操作更容易。,固定后的酶或細(xì)胞與反應(yīng)物不容易接近，可能導(dǎo)致反應(yīng)效果下降等。,類型,優(yōu)點(diǎn),不足,練習(xí):,1、制備固定化酵母細(xì)胞的過(guò)程中錯(cuò)誤的是（ ）,A、取干酵母，加入蒸餾水，使其活化,B、配制海藻酸鈉時(shí)，加熱用大火，直到海藻酸鈉溶化為止,C、將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已活化的酵母細(xì)胞,D、將凝膠珠在CaCl,2,溶液中浸泡30 min左右,B,2、下列敘述不正確的是（ ）,A、從操作角度來(lái)考慮，固定化細(xì)胞比固定化酶容易,B、固定化細(xì)胞比固定化酶對(duì)酶的活性影響更小,C、固定化細(xì)胞固定的是一種酶,D、將微生物的發(fā)酵過(guò)程變成連續(xù)的酶反應(yīng)應(yīng)選擇固定化細(xì)胞技術(shù),C,謝謝大家,