高二生物質(zhì)疑解惑課件：4-3《酵母細(xì)胞的固定化》（人教版選修I）

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歡迎進(jìn)入生物課堂 課題3酵母細(xì)胞的固定化 課程標(biāo)準(zhǔn)嘗試制備和應(yīng)用固定化酶 課標(biāo)解讀1 說出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用和原理 2 嘗試制備固定化酵母細(xì)胞 3 嘗試?yán)霉潭ɑ?xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵 1 固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用和方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù) 包括 和 2 固定化細(xì)胞多采用固定化 而固定化酶多采用和 與固定化酶技術(shù)相比 固定化細(xì)胞技術(shù)制備的成本 操作 固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù) 物理 化學(xué) 包埋法 化學(xué)結(jié)合法 物理吸附法 包埋法 化學(xué) 結(jié)合 物理吸附法 更低 更容易 3 用包埋法固定化細(xì)胞是將微生物細(xì)胞均勻地包埋于中 常用的包埋載體有 和等 4 固定化酶的應(yīng)用實(shí)例 高果糖漿的生產(chǎn)固定化酶技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于高果糖漿的生產(chǎn)中 生產(chǎn)高果糖漿所需要的酶是 所使用的反應(yīng)柱上的孔應(yīng)滿足不能通過篩板上的小孔 而卻可以自由出入 不溶于 水的多孔性載體 明膠 瓊脂糖 海藻酸鈉 醋酸纖維素 聚丙烯酰胺 葡萄糖異構(gòu)酶 酶顆粒 反應(yīng)溶液 思維激活1 日常生活中人們用來蒸饅頭的發(fā)酵粉在浸泡宜用涼水 溫水還是開水 提示浸泡發(fā)酵粉最好用溫水 溫度過低 不利于發(fā)揮酶活性 溫度過高會(huì)殺死酵母細(xì)胞 1 固定化酶的應(yīng)用實(shí)例 1 固定化酶的反應(yīng)柱示意圖 將酶固定在一種顆粒狀的載體上 再將這些酶顆粒裝到一個(gè)反應(yīng)柱內(nèi) 柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板 酶顆粒無法通過篩板的小孔 而反應(yīng)溶液卻可以自由出入 2 利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的實(shí)例 高果糖漿的生產(chǎn)需要使用葡萄糖異構(gòu)酶 它能將葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖 生產(chǎn)過程中 將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入 使葡萄糖溶液流過反應(yīng)柱 與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸 轉(zhuǎn)化成果糖 從反應(yīng)柱的下端流出 2 直接使用酶 固定化酶 固定化細(xì)胞的比較 見下表 特別提醒固定化酶和固定化細(xì)胞的共同點(diǎn)是所固定的酶都可以反復(fù)使用 鞏固1 固定化酶和固定化細(xì)胞的主要區(qū)別是 A 前者只能固定胞外酶 后者只能固定胞內(nèi)酶B 前者只能固定胞內(nèi)酶 后者只能固定胞外酶C 前者可以固定胞內(nèi)酶和胞外酶 后者只可以固定胞內(nèi)酶D 前者只可以固定胞外酶 后者可以固定胞外酶和胞內(nèi)酶解析微生物產(chǎn)生的酶的種類很多 有的存在于細(xì)胞內(nèi) 有的分泌到細(xì)胞外 因此 固定化酶可以固定胞內(nèi)酶和胞外酶 固定化細(xì)胞只能固定胞內(nèi)酶 答案C 1 制備固定化酵母細(xì)胞的操作步驟 酵母細(xì)胞的 配制物質(zhì)的量濃度為0 05mol L的溶液 配制溶液 溶液與混合 酵母細(xì)胞 2 在配制海藻酸鈉溶液時(shí) 加熱時(shí)要用 或者 反復(fù)幾次 直到海藻酸鈉完全為止 如果加熱太快 海藻酸鈉會(huì) 酵母細(xì)胞的固定化技術(shù) 活化 CaCl2 海藻酸鈉 海藻酸鈉 酵母細(xì)胞 固定化 小火 間斷加熱 溶化 發(fā)生焦糊 3 固定化酵母細(xì)胞需要的材料是 4 用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵 將凝膠珠加入用于發(fā)酵的溶液后 發(fā)現(xiàn)有產(chǎn)生 同時(shí)有散發(fā) 干酵母細(xì)胞 無水CaCl2 海藻酸鈉 葡萄糖 氣泡 酒味 思維激活2 用于固定酵母細(xì)胞的載體是什么 載體的濃度越高固定效果越好嗎 提示用于固定酵母細(xì)胞的載體是海藻酸鈉 海藻酸鈉的濃度關(guān)系到固定化細(xì)胞的質(zhì)量 濃度過低形成的凝膠珠內(nèi)包埋的細(xì)胞過少 濃度過高則不易形成凝膠珠 1 固定化酵母細(xì)胞的制備酵母細(xì)胞的活化 1g干酵母 10mL蒸餾水 50mL燒杯中 攪拌均勻 放置1h 配制0 05mol L的CaCl2溶液 無水CaCl20 83g 150mL蒸餾水 200mL燒杯 配制海藻酸鈉溶液 0 7g海藻酸鈉 10mL水放入50mL小燒杯 小火加熱 完全溶化加蒸餾水定容至10mL 海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合 將海藻酸鈉溶液冷卻至室溫后加入活化的酵母細(xì)胞 充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆?轉(zhuǎn)移至注射器中 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至配制好的CaCl2溶液中 形成凝膠珠 使其在溶液中浸泡30min 沖洗 將固定好的酵母細(xì)胞 凝膠珠 用蒸餾水沖洗2 3次 發(fā)酵 將150mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移至200mL的錐形瓶中 加入固定好的酵母細(xì)胞 25 下發(fā)酵24h 2 固定化實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問題 特別提醒制備固定化酵母細(xì)胞的注意事項(xiàng) 1 海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合 冷卻后再混合 注意混合均勻 不要進(jìn)入氣泡 2 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(xì)胞數(shù)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 3 細(xì)胞的固定要在嚴(yán)格無菌條件下進(jìn)行 反復(fù)使用固定化酵母細(xì)胞時(shí) 需要避免微生物的污染 鞏固2 酵母細(xì)胞固定化的實(shí)驗(yàn)中 下列實(shí)驗(yàn)操作與目的不相符的是 A 干酵母加入蒸餾水?dāng)嚢杈鶆蚝?放置一段時(shí)間 使酵母細(xì)胞活化B 采用小火間斷加熱的方法 防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊C 將活化的酵母細(xì)胞加入海藻酸鈉溶液 輕輕攪拌 以免產(chǎn)生氣泡D 用注射器滴加溶液時(shí)要接近CaCl2溶液的液面 防止凝膠珠出現(xiàn) 尾巴 解析實(shí)驗(yàn)中 為了防止凝膠珠出現(xiàn) 尾巴 注射器應(yīng)離CaCl2溶液的液面遠(yuǎn)一些 答案D 例1 下列說法不正確的是 A 固定化酶和固定化細(xì)胞的方法包括包埋法 化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法B 固定化酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法C 由于細(xì)胞個(gè)體大 而酶分子很小 因此細(xì)胞多采用物理吸附法固定D 反應(yīng)物是大分子物質(zhì)應(yīng)采用固定化酶 酶的固定化技術(shù) 思維導(dǎo)圖 深度剖析在酶和細(xì)胞的固定化技術(shù)中 通常有包埋法 化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法 其中由于酶分子小 又多帶電荷 易從多孔性物質(zhì)中漏出 因此多使用化學(xué)結(jié)合法與物理吸附法 而細(xì)胞個(gè)體大 難以被多孔性物質(zhì)吸附或結(jié)合 因而多采用包埋法 答案C 歸納整合 固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)及其應(yīng)用 例2 試分析下圖中與用海藻酸鈉作載體制的固定化酵母細(xì)胞相似的是 思維導(dǎo)圖 酵母細(xì)胞的固定化 深度剖析A B選項(xiàng)適合于酶的固定化 C選項(xiàng)既用于酶固定 也可用于細(xì)胞固定 制備固定化酵母細(xì)胞用的是包埋法 即將酵母菌包埋在海藻酸鈉制成的凝膠珠中 所以與D選項(xiàng)相似 答案D 歸納提升 檢驗(yàn)?zāi)z珠制作是否成功 可用下列方法 用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓 如果不容易破裂 沒有液體流出就表明成功地制成了凝膠珠 還可以用手將凝膠珠在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打 如果凝膠珠很容易彈起 也表明成功地制成了凝膠珠 單擊此處進(jìn)入隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè) 練習(xí)1 答案直接使用酶 固定化酶和固定化細(xì)胞催化的優(yōu)缺點(diǎn)如表所示 2 略 開放性題目 答案合理即可 3 提示可以從酶的結(jié)構(gòu)的多樣性 對(duì)理化條件的敏感程度等角度思考 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全