甘肅省武威市高中生物 第4章 酶的研究與應用 4.3 酵母細胞的固定化課件1 新人教版選修1 .ppt

知識回顧：,1、在果汁生產中利用_，可以提高果汁的產量和質量，其原理是:,2、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。,果膠酶,(1)果膠酶能夠分解 ，瓦解植物細胞的 及 ，使榨取果汁更容易; (2)果膠分解成可溶性的 ，也使得渾濁的果汁變得澄清。,果膠,細胞壁,胞間層,半乳糖醛酸,淀粉酶、纖維素酶,酶,蛋白酶、脂肪酶、,課題3：,酵母細胞的固定化,在食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等領域大規(guī)模使用酶制劑，說明酶制劑使用有很多優(yōu)點，你能思考后舉出一些嗎？,催化效率高、低能耗、低污染等。,酶制劑的使用有缺點嗎？請舉出一些嗎？,1、通常對強酸、強堿、高溫和有機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，提高了生產成本； 3、反應后會混在產物中，可能影響產品質量。,知識補充,1、酶制劑的概念和種類,（一）酶制劑,含有酶的制品,定義：,多酶片、加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶,種類：,A、液體酶制劑,治療某些胃病的胃蛋白酶液,B、固體酶制劑,2、酶的生產,提取法,定義：采用一定的技術直接從動植物或微生物的組織、細胞中將酶提取出來,優(yōu)點：,簡單易行，在動植物或微生物資源豐富的地區(qū)具有應用價值,實例：在屠宰廠，可以從家畜胰臟中提取出胰酶；在水果加工廠，可以從菠蘿皮中提取出菠蘿蛋白酶,缺點：,要有充足的原材料，廣泛應用受到限制,發(fā)酵法常用方法,定義：通過微生物發(fā)酵獲得所需要的酶。,如果是胞外酶，可以從發(fā)酵液中直接提??；如果是細胞內酶，則可將細胞弄碎再經過提取純化而得到。,易培養(yǎng)、繁殖速度快、便于大規(guī)模生產。,優(yōu)點：,提取方式：,閱讀P4950，并思考： 1、解決酶應用中存在問題的方法是？ 2、這種方法的優(yōu)點是什么？ 3、什么是高果糖漿？使用它有何好處？ 4、生產高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？這種酶有何特點？,一、固定化酶的應用實例,1、固定化酶技術。即將酶固定在一定空間內的技術（如固定在不溶于水的載體上）。,2、固定化酶技術的優(yōu)點： （1）使酶既能與反應物接觸，又能與產物分離； （2）固定在載體上的酶可以被反復利用。,1、解決酶應用中存在問題的方法是？ 2、這種方法的優(yōu)點是什么？,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，高果糖漿不會像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管病，對人的健康有利。,3、什么是高果糖漿？使用它有何好處？,4、生產高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？這種酶有何特點？,4、生產高果糖漿需要葡萄糖異構酶；其作用是將葡萄糖轉化為果糖；這種酶穩(wěn)定性好，可持續(xù)發(fā)揮作用。,5、固定化酶技術生產高果糖漿的圖示：,注意反應柱的各部分名稱。 你能說出反應柱的優(yōu)點嗎？,5、高果糖漿生產過程？,反應柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產成本，提高果糖的產量和質量。,在生產實際中使用固定化酶技術有無不足?如有不足,怎么辦?,有。一種酶只能催化一種化學反應，而在生產實際中很多產物的形成都通過一系列的酶促反應才能進行，所以操作比較麻煩。 可采用固定化細胞技術。,二、固定化細胞技術,1、固定化酶或細胞的概念：,利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間的技術。,細胞中含有一系列酶，在細胞正常生命活動的過程中，通過代謝產生所需要的代謝產物。,閱讀P50：思考第二段的問題,2、固定化酶或細胞的常用方法,酶和細胞固定方法的選擇,酶適合采用化學結合和物理吸附法固定,細胞適合采用包埋法固定,（1）、方法,（2）、原因,細胞個大，酶分子很小,個體大的細胞難以被吸附或結合而個小的酶容易從包埋的材料中漏出,5. 如果反應底物是大分子物質，能否用固定化細胞技術?為什么？那應該采用何種方法?,閱讀P50：思考第二段的問題,1.固定化細胞。,2.固定化細胞。,3.一系列酶。,4.固定化細胞。,5.由于大分子物質難以通過細胞膜，應用固定化酶。,3、固定化細胞常用的載體,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,三、實驗操作,（一）制備固定化酵母細胞,閱讀實驗操作思考下列問題：,（1）制備過程包括哪幾個步驟？ （2）你認為哪個步驟的操作是最重要的一環(huán)？ （3）各步驟應當分別注意什么問題？,1、酵母細胞的活化,什么是活化？怎樣活化？,活化：讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復正常的生活狀態(tài)； 本質：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，使酵母細胞混合均勻，成糊狀，放置1h左右使其活化,思考： 你認為酵母的活化操作有哪些注意事項？ 1、所用容器要大一些； 2、要保證酵母菌的活性； 3、物種要單一； 4、注意水的用量。,2.配制物質的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液,稱取無水Cacl2 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（注意濃度）,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，將海藻酸鈉調成糊狀，直至完全溶化，用蒸餾水定容至10mL。注意，加熱時要用小火，或者間斷加熱，反復幾次，直到海藻酸鈉溶化為止。,如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數目少，影響實驗效果。,應當注意什么問題？,4、海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合,將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加人已活化的酵母細胞，進行充分攪拌，使其混臺均勻，再轉移至注射器中。 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CaCl2溶液中，觀察液滴在CaCl2溶液中形成凝膠珠的情形。將這些凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右。 你知道還有什么地方可以用到CaCl2 ？,剛形成的凝膠珠應在CaCl2溶液中浸泡一段時間，以便形成穩(wěn)定的結構。 檢驗凝膠珠的質量是否合格，可以使用下列方法： 一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功。 二是在實驗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？怎樣評價？,觀察凝膠珠的顏色和形狀: 如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細胞數目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。,（二）用固定化細胞發(fā)酵,1、將固定好的酵母細胞(凝膠珠)用蒸餾水沖洗2-3次。 2、 將150mL質量分數為10%的葡萄糖溶液轉移到200mL的錐形瓶中，再加入固定好的酵母細胞，置于25下發(fā)酵24h。,這一階段成功與否呢？怎樣評價？,觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液； 利用固定的酵母細胞發(fā)酵產生酒精，可以看到產生了很多氣泡，同時會聞到酒味。,請思考課后練習 P52,練習一：,1、下列說法不正確的是（ ） A、葡萄糖與固定化葡萄糖異構酶接觸，轉化成的是果糖 B、從固定化酶反應柱下端流出的是果糖 C、高果糖漿不會像蔗糖那樣誘發(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、研究認為，用固定化酶技術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，可以用來降解殘留在土壤中的有機磷農藥，與用微生物降解相比，其作用不需要適宜的（ ） A、溫度 B、PH C、水分 D、營養(yǎng),D,練習二： 1.使用固定化細胞的優(yōu)點是( )。 A.能催化大分子物質的水解 B.可催化一系列化學反應 C.與反應物易接近 D.有利于酶在細胞外發(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 C將酶包埋在細微網格里 D將酶制成固體酶制劑，如加酶洗衣粉中的酶,D,3、如果反應物是大分子物質，采用那種方法催化受限制( )。 A直接使用酶 B使用化學方法結合的酶 C使用固定化細胞 D使用物理吸附法固定的酶,C,4、下列關于酶和細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，易采用化學結合或物理吸附法固定的酶 C細胞個大，難被吸附或結合 D細胞易采用包埋法固定,A,5. 關于固定化酶的敘述不正確的是 ( )。 A 既能與反應物接觸，又能與反應物分離 B固定在載體上的酶可被反復利用 C可催化一系列反應 D酶的活性和穩(wěn)定性受到限制,C,練習三:,1、制備固定化酵母細胞的過程中錯誤的是（ ） A、取干酵母，加入蒸餾水，使其活化 B、配制海藻酸鈉時，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胞 D、將凝膠珠在Cacl2溶液中浸泡30 min左右,B,2.對配制海藻酸鈉溶液的敘述不準確的是( )。 A加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán) B.海藻酸鈉的濃度涉及固定化細胞的質量 C海藻酸鈉的濃度過高，易形成凝膠珠 D海藻酸鈉的濃度過低，形成凝膠珠內包埋細胞過少,C,生產流程,6、固定化細胞對酶的活性影響最小，根本原因是( )。 A避免了細胞破碎、酶的提取純化過程 B固定化細胞在多種酶促反應中連續(xù)發(fā)揮作用 C促化反應結束后，能被吸收和重復利用 D細胞結構保證了各種酶在細胞內化學反應中有效的發(fā)揮作用,D,