高中生物《第四章 第三節(jié) 酵母細胞的固定化》課件5 新人教版選修1

《高中生物《第四章 第三節(jié) 酵母細胞的固定化》課件5 新人教版選修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中生物《第四章 第三節(jié) 酵母細胞的固定化》課件5 新人教版選修1（21頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、課題課題3 3 酵母細胞的固定化酵母細胞的固定化優(yōu)點：優(yōu)點：催化效率高、低耗能、低污染，大規(guī)催化效率高、低耗能、低污染，大規(guī)模地應用于食品、化工等各個領域。模地應用于食品、化工等各個領域。存在的缺陷：存在的缺陷：1. 1.通常對通常對強酸、強堿、高溫和有機溶劑強酸、強堿、高溫和有機溶劑等條件非常等條件非常敏感，容易失活；敏感，容易失活；2. 2.溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產成本；生產成本；3. 3.反應后會混在產物中，可能影響產品質量。反應后會混在產物中，可能影響產品質量。解決的辦法：解決的辦法：酶制劑酶制劑固定化酶技術固定化酶技術

2、什么是固定化酶？水溶性酶水溶性酶水不溶性載體水不溶性載體水不溶性酶水不溶性酶（固定化酶）（固定化酶）固定化技術固定化技術1.1.什么是高果糖漿？使用它有何好處？什么是高果糖漿？使用它有何好處？2.2.生產高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？生產高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？ 這種酶有何特點？這種酶有何特點？3.3.了解高果糖漿生產過程了解高果糖漿生產過程4.4.這種方法的優(yōu)點是什么？這種方法的優(yōu)點是什么？一、固定化酶的應用實例一、固定化酶的應用實例 閱讀閱讀P49-50，并思考：，并思考：基礎知識基礎知識 高果糖漿是果糖含量為高果糖漿是果糖含量為42%42%左右的糖漿。作為蔗糖的替左右的糖漿

3、。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、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。齲齒和心血管病，對人的健康有利。1.1.什么是高果糖漿？使用它有何好處？什么是高果糖漿？使用它有何好處？你能寫出果糖的分子式嗎你能寫出果糖的分子式嗎? ? 它屬于什么糖它屬于什么糖? ?生產高果糖漿需要葡萄糖異構酶；其作用是將葡萄糖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。轉化為果糖；這種酶穩(wěn)定性好，可持續(xù)發(fā)揮作用。2.2.生產高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？這種生產高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？這種酶有

4、何特點？酶有何特點？酶溶于葡萄糖溶液后，就無法回收，造成很大的浪費。酶溶于葡萄糖溶液后，就無法回收，造成很大的浪費。3.3.固定化酶技術生產高果糖漿的過程：固定化酶技術生產高果糖漿的過程：注意反應柱的各部分名稱。注意反應柱的各部分名稱。（1 1）使酶既能與反應物接觸，又能與產物分離）使酶既能與反應物接觸，又能與產物分離（2 2）固定在載體上的酶可以被反復利用）固定在載體上的酶可以被反復利用你能說出反應柱的優(yōu)點嗎？你能說出反應柱的優(yōu)點嗎？4.4.固定化酶技術的優(yōu)點：固定化酶技術的優(yōu)點：反應柱能連續(xù)使用半年，大反應柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產成本大降低了生產成本. .提高了果糖的產量和質量。提

5、高了果糖的產量和質量。 在生產實際中使用固定化酶技術的不足：在生產實際中使用固定化酶技術的不足：一種酶只能催化一種化學反應，而在生產實際中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。行，所以操作比較麻煩?？刹捎霉潭ɑ毎夹g可采用固定化細胞技術怎么辦？怎么辦？二、固定化細胞技術二、固定化細胞技術閱讀閱讀P50：思考以下幾個問題：思考以下幾個問題2.2.固定化酶或固定化細胞技術分別適合使用哪種固定化酶或固定化細胞技術分別適合使用哪種方法？為什么？方法？為什么？1.1.什么是固定化酶或固定化細胞

6、技術，可以采用什么是固定化酶或固定化細胞技術，可以采用什么方法固定？什么方法固定？3.3.固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別4.4.本課題采用包埋法固定細胞，常用的載體材料有本課題采用包埋法固定細胞，常用的載體材料有哪些？哪些？ 利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間的技術?？捎冒穹ā⒒瘜W結合法和物理吸附法的技術。可用包埋法、化學結合法和物理吸附法1.1.什么是固定化酶或固定化細胞技術，可以采用什什么是固定化酶或固定化細胞技術，可以采用什么方法固定？么方法固定？化學結合法化學結合法 物理吸附法物理吸附法 包埋法包埋法

7、 半透膜微囊半透膜微囊2.2.固定化酶或固定化細胞技術分別適合使用哪種方固定化酶或固定化細胞技術分別適合使用哪種方法？為什么？法？為什么？固定對象固定對象 酶酶 細胞細胞 適宜固適宜固定法定法 特特 點點 化學結合法化學結合法物理吸附法物理吸附法 包埋法包埋法體積小，固定一種酶體積小，固定一種酶包埋法容易丟失包埋法容易丟失體積大，固定一系列酶體積大，固定一系列酶難以化學結合和吸附難以化學結合和吸附 3.3.固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別聯(lián)系：聯(lián)系：應用相同，都能催化某些反應應用相同，都能催化某些反應區(qū)別：區(qū)別：（1 1）固定化細胞技術操作容易，成本低，容易回收

8、；）固定化細胞技術操作容易，成本低，容易回收； （2 2）固定化細胞技術對酶活性影響更??；）固定化細胞技術對酶活性影響更?。唬? 3）固定化細胞固定的一系列酶；）固定化細胞固定的一系列酶；（4 4）由于大分子難以通過細胞膜，因此固定化細胞的）由于大分子難以通過細胞膜，因此固定化細胞的應用有一定的限制；應用有一定的限制；明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺其共同的特點是不溶于水的多孔性載體其共同的特點是不溶于水的多孔性載體海藻酸鈉海藻酸鈉聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺4.4.本課題采用包埋法固定細胞，常用的載體材料有本課題采用包埋法固定細胞，常用的載

9、體材料有哪些？哪些？ （一）制備固定化酵母細胞（一）制備固定化酵母細胞閱讀閱讀P5051思考下列問題：思考下列問題：1.1.制備過程包括哪幾個步驟？制備過程包括哪幾個步驟？2.2.你認為哪個步驟的操作是最重要的一環(huán)？你認為哪個步驟的操作是最重要的一環(huán)？實驗操作實驗操作 1.制備過程包括哪幾個步驟？制備過程包括哪幾個步驟？配制配制CaCl2溶液溶液配制海藻酸鈉溶液配制海藻酸鈉溶液將海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合將海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合固定化酵母細胞固定化酵母細胞酵母細胞的活化酵母細胞的活化CaClCaCl2 2的作用是使海藻酸鈉膠的作用是使海藻酸鈉膠體發(fā)生聚沉，形成凝膠珠。體發(fā)生聚沉，形成凝

10、膠珠。以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配置好的置好的CaCl2溶液中，滴加在溶液中，滴加在CaCl2溶液中形成溶液中形成凝膠珠，凝膠珠， 凝膠珠在凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡溶液中浸泡30分鐘。分鐘。 剛形成的凝膠珠應在剛形成的凝膠珠應在CaClCaCl2 2溶液中浸泡一段時間，以便溶液中浸泡一段時間，以便形成穩(wěn)定的結構。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：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，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

11、液體流出，就表明凝膠珠的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。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。彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。2.你認為哪個步驟的操作是最重要的一環(huán)？你認為哪個步驟的操作是最重要的一環(huán)？ 加熱使海藻酸鈉溶化是操作中加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)最重要的一環(huán)，涉及到實驗的成敗，一定要按照教材的提示進涉及到實驗的成敗，一定要按照教材的提示進行操作。海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細胞的行操作。海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細胞的質量。質量。如果海藻酸鈉

12、濃度過高，將很難形成凝如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數(shù)目少，影響實驗效果。酵母細胞的數(shù)目少，影響實驗效果。 圖為某同學利用海藻酸鈉固定化酵母細胞的圖為某同學利用海藻酸鈉固定化酵母細胞的實驗結果，出現(xiàn)此結果的可能原因有實驗結果，出現(xiàn)此結果的可能原因有A A海藻酸鈉濃度過高海藻酸鈉濃度過高B B酵母細胞已經死亡酵母細胞已經死亡C C注射器中的溶液推進速度過快注射器中的溶液推進速度過快D D注射器距離注射器距離CaClCaCl2 2溶液液面太近溶液液面太近ACD（二）用固定化酵母細胞發(fā)酵（二）用固定化酵母細

13、胞發(fā)酵1.1.將固定化的酵母細胞（將固定化的酵母細胞（凝膠珠凝膠珠）用蒸餾水沖洗）用蒸餾水沖洗2 2到到3 3次。次。 2.2.將將150ml150ml質量分數(shù)為質量分數(shù)為10%10%的葡萄糖溶液轉移到的葡萄糖溶液轉移到200ml200ml的錐的錐形瓶中，再加入固定好的酵母細胞，置于形瓶中，再加入固定好的酵母細胞，置于2525攝氏度下發(fā)攝氏度下發(fā)酵酵24h24h。 利用固定化酵母細胞發(fā)酵產生酒精，可以看到產生利用固定化酵母細胞發(fā)酵產生酒精，可以看到產生了很多氣泡，同時會聞到酒味。了很多氣泡，同時會聞到酒味。 細胞的固定化要在嚴格的細胞的固定化要在嚴格的無菌條件無菌條件下進行；下進行；反復使用固

14、定化酵母細胞時，需要避免微生物反復使用固定化酵母細胞時，需要避免微生物的污染。的污染。 在應用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵時要在應用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵時要注意注意控制好溫度，保證缺氧控制好溫度，保證缺氧的環(huán)境，并且發(fā)酵的環(huán)境，并且發(fā)酵時間要稍長一些，增強實驗效果。時間要稍長一些，增強實驗效果。 類型類型優(yōu)點優(yōu)點不足不足直接直接使用使用酶酶催化效率高，低耗能、催化效率高，低耗能、低污染等低污染等對環(huán)境條件非常敏感，容易失活；對環(huán)境條件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很難回收，不能被再次溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產成本；反應后酶利用，提高了生產成本；反應后酶會混在產物中，可能

15、影響產品質量會混在產物中，可能影響產品質量固定固定化酶化酶酶既能與反應物接觸，酶既能與反應物接觸，又能與產物分離，同時，又能與產物分離，同時，固定在載體上的酶還可固定在載體上的酶還可以被反復利用以被反復利用一種酶只能催化一種化學反應，而一種酶只能催化一種化學反應，而在生產實踐中，很多產物的形成都在生產實踐中，很多產物的形成都通過一系列的酶促反應才能得到的通過一系列的酶促反應才能得到的固定固定化細化細胞胞成本低、操作容易、對成本低、操作容易、對酶活性的影響更小、可酶活性的影響更小、可以催化一系列的反應、以催化一系列的反應、容易回收容易回收固定后的酶或細胞與反應物不容易固定后的酶或細胞與反應物不容易接近，可能導致反應效果下降，由接近，可能導致反應效果下降，由于大分子物質難以自由通過細胞膜，于大分子物質難以自由通過細胞膜，因此固定化細胞的應用也受到限制因此固定化細胞的應用也受到限制海藻酸鈉凝膠是從海藻中提取獲得的藻酸鹽，多價陽離子如Ca2+、Al3+ 可誘導凝膠形成。將微生物細胞與海藻酸鈉溶液混勻后，通過注射器針頭或相似的滴注器將上述混合液滴入CaCl2 溶液中，Ca2+從外部擴散進入海藻酸鈉與細胞混合液珠內，使藻酸鈉轉變?yōu)樗蝗艿脑逅徕}凝膠，由此將微生物細胞包埋在其中。 資料