高中生物 專題四 課題3 酵母細胞的固定化課件 新人教版選修1

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1、專題專題4酶的研究與應(yīng)用酶的研究與應(yīng)用 課題課題3酵母細胞的固定化酵母細胞的固定化 欄目鏈接欄目鏈接我們知道，酶是生物催化劑，能改變化學(xué)反應(yīng)速我們知道，酶是生物催化劑，能改變化學(xué)反應(yīng)速度，但反應(yīng)前后酶的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)并未改變。度，但反應(yīng)前后酶的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)并未改變。我們在使用加酶洗衣粉將衣服清洗干凈的同時，我們在使用加酶洗衣粉將衣服清洗干凈的同時，也將洗衣粉中的也將洗衣粉中的“有功之臣有功之臣”連同污水一塊倒掉了，多連同污水一塊倒掉了，多可惜啊！這也造成了一定程度上的污染和浪費?，F(xiàn)在酵可惜啊！這也造成了一定程度上的污染和浪費?，F(xiàn)在酵母細胞的固定化技術(shù)可使酶重復(fù)使用。母細胞的固定化技術(shù)可使酶重復(fù)使用。

2、 欄目鏈接欄目鏈接請思考：請思考：1如何將酶進行固定化？如何將酶進行固定化？2固定化細胞的方法有幾種？固定化細胞的方法有幾種？ 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接(1)能將葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖的酶是能將葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖的酶是_。(2)固定化酶技術(shù)使用的反應(yīng)柱上的孔應(yīng)滿足酶顆固定化酶技術(shù)使用的反應(yīng)柱上的孔應(yīng)滿足酶顆粒粒_通過，反應(yīng)溶液通過，反應(yīng)溶液_通過，若反應(yīng)物顆粒過通過，若反應(yīng)物顆粒過大則不能用此法。大則不能用此法。一、固定化酶的應(yīng)用實例一、固定化酶的應(yīng)用實例 葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖異構(gòu)酶 無法無法 自由自由 欄目鏈接欄目鏈接二、固定化細胞技術(shù)二、固定化細胞技術(shù)(1)固定化酶和固定化細胞是利用固定化

3、酶和固定化細胞是利用_或或_方法將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括方法將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括_、_和和_。其中細胞多采。其中細胞多采用用_固定化。固定化。(2)包埋法固定化細胞是將微生物細胞均勻地包埋包埋法固定化細胞是將微生物細胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中。常用的載體有在不溶于水的多孔性載體中。常用的載體有_、_、_、醋酸纖維素和聚丙烯酰、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。胺等。 物理物理 化學(xué)化學(xué) 包埋法包埋法 化學(xué)結(jié)合法化學(xué)結(jié)合法 物理吸附法物理吸附法 包埋法包埋法 明膠明膠 瓊脂糖瓊脂糖 海藻酸鈉海藻酸鈉 欄目鏈接欄目鏈接三、實驗操作三、實驗操作1制備固定化酵母細胞制

4、備固定化酵母細胞(1)酵母細胞的活化：向干酵母中加入酵母細胞的活化：向干酵母中加入_，攪拌混勻。攪拌混勻。(2)配制配制CaCl2溶液：向無水溶液：向無水_加入蒸餾水，加入蒸餾水，充分溶解。充分溶解。(3)配制海藻酸鈉溶液：酒精燈加熱時要用配制海藻酸鈉溶液：酒精燈加熱時要用_或或_，且邊加熱邊，且邊加熱邊_，直至完全溶化，最，直至完全溶化，最后用蒸餾水定容。后用蒸餾水定容。 蒸餾水蒸餾水 CaCl2 小火小火 間斷加熱間斷加熱 攪拌攪拌 欄目鏈接欄目鏈接(4)海藻酸鈉溶液與海藻酸鈉溶液與_混合。混合。(5)固定化酵母細胞：以恒定速度緩慢將上述混合固定化酵母細胞：以恒定速度緩慢將上述混合液滴加到

5、液滴加到_中，形成凝膠珠，并在中，形成凝膠珠，并在CaCl2溶溶液中浸泡。液中浸泡。 酵母細胞酵母細胞 CaCl2溶液溶液 欄目鏈接欄目鏈接2用固定化酵母細胞發(fā)酵用固定化酵母細胞發(fā)酵將固定好的酵母細胞將固定好的酵母細胞(凝膠珠凝膠珠)加入用于發(fā)酵的加入用于發(fā)酵的_溶液后，發(fā)現(xiàn)有溶液后，發(fā)現(xiàn)有_產(chǎn)生，同時有產(chǎn)生，同時有_味散發(fā)味散發(fā)。 葡萄糖葡萄糖 氣泡氣泡 酒酒 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接一、固定化酶和固定化細胞的方法一、固定化酶和固定化細胞的方法(1)包埋法包埋法(A、B圖圖)：是指將酶包裹在多孔的載體：是指將酶包裹在多孔的載體中，如將酶包裹在聚丙烯酰胺凝膠等高分子凝膠中，中，如將酶

6、包裹在聚丙烯酰胺凝膠等高分子凝膠中，或包裹在醋酸纖維素等半透性高分子膜中?；虬诖姿崂w維素等半透性高分子膜中。(2)化學(xué)結(jié)合法化學(xué)結(jié)合法(C圖圖)：將酶分子相互結(jié)合，或?qū)ⅲ簩⒚阜肿酉嗷ソY(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到纖維素、瓊脂糖等載體上的固定方式。其結(jié)合到纖維素、瓊脂糖等載體上的固定方式。(3)物理吸附法物理吸附法(D圖圖)：指將酶吸附到固體吸附劑：指將酶吸附到固體吸附劑表面的方法，固體吸附劑多為活性炭、多孔玻璃等。表面的方法，固體吸附劑多為活性炭、多孔玻璃等。 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接例例1試分析下圖中哪一種與用海藻酸鈉作載體試分析下圖中哪一種與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母細胞相似？制備

7、的固定化酵母細胞相似？() 欄目鏈接欄目鏈接解析：解析：A、B選項適合于酶的固定化，選項適合于酶的固定化，C選項既用選項既用于酶固定，也可用于細胞固定。制備固定化酵母細胞用于酶固定，也可用于細胞固定。制備固定化酵母細胞用的是包埋法，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，所以與中，所以與D選項相似。選項相似。答案：答案：D 欄目鏈接欄目鏈接變式變式訓(xùn)練訓(xùn)練1相對固定化酶而言，固定化細胞對酶的活性相對固定化酶而言，固定化細胞對酶的活性影響較小，根本原因是影響較小，根本原因是()A避免了細胞破碎、酶的提取純化過程避免了細胞破碎、酶的提取純化過程B固定

8、化細胞在多種酶促反應(yīng)中連續(xù)發(fā)揮作用固定化細胞在多種酶促反應(yīng)中連續(xù)發(fā)揮作用C催化反應(yīng)結(jié)束后，能被吸收和重復(fù)利用催化反應(yīng)結(jié)束后，能被吸收和重復(fù)利用D細胞結(jié)構(gòu)保證了各種酶在細胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)細胞結(jié)構(gòu)保證了各種酶在細胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)中有效地發(fā)揮作用中有效地發(fā)揮作用 欄目鏈接欄目鏈接變式變式訓(xùn)練訓(xùn)練解析：解析：固定化細胞維持了細胞結(jié)構(gòu)的完整性，為固定化細胞維持了細胞結(jié)構(gòu)的完整性，為酶充分地發(fā)揮作用提供了穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。酶充分地發(fā)揮作用提供了穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。答案：答案：D 欄目鏈接欄目鏈接二、固定化酵母細胞的制備與應(yīng)用二、固定化酵母細胞的制備與應(yīng)用1固定化酵母細胞的制備固定化酵母細胞的制備 (1)酵母細胞的活化：

9、在缺水的狀態(tài)下，微生物酵母細胞的活化：在缺水的狀態(tài)下，微生物會處于休眠狀態(tài)。活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物會處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。 (2)配制配制CaCl2溶液：溶液：0.83 g無水無水CaCl2150 mL蒸餾水蒸餾水200 mL燒杯燒杯溶解備用。溶解備用。 (3)配制海藻酸鈉溶液：配制海藻酸鈉溶液：0.7 g海藻酸鈉海藻酸鈉10 mL水水50 mL燒杯燒杯酒精燈小火酒精燈小火(或間斷或間斷)加熱，并不斷攪加熱，并不斷攪拌，使之溶化拌，使之溶化蒸餾水定容到蒸餾水定容到10 mL。 欄目鏈接欄目鏈接 (4)海藻酸鈉溶液與酵

10、母細胞的混合：將溶化好的海海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合：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，充分藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已活化的酵母細胞，充分攪拌后吸入到注射器中。攪拌后吸入到注射器中。 (5)固定化酵母細胞：以恒定速度緩慢地將注射器固定化酵母細胞：以恒定速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝膠珠。溶液中，形成凝膠珠。2用固定化酵母細胞發(fā)酵用固定化酵母細胞發(fā)酵 (1)沖洗：將固定好的酵母細胞凝膠珠用蒸餾水沖沖洗：將固定好的酵母細胞凝膠珠用蒸餾水沖洗洗23次，剛形成的凝膠珠應(yīng)在次，剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡溶液中浸泡30 min左

11、右，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)左右，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 (2)發(fā)酵：發(fā)酵：150 mL質(zhì)量分數(shù)為質(zhì)量分數(shù)為10%葡萄糖溶液固葡萄糖溶液固定化酵母細胞定化酵母細胞200 mL錐形瓶錐形瓶密封密封25 下發(fā)酵下發(fā)酵24 h。 欄目鏈接欄目鏈接 制備固定化酵母細胞的易錯提醒制備固定化酵母細胞的易錯提醒CaCl2要稱量準確，不能用自來水配制溶液，防要稱量準確，不能用自來水配制溶液，防止自來水中各種離子影響實驗效果，應(yīng)用蒸餾水。止自來水中各種離子影響實驗效果，應(yīng)用蒸餾水。加入活化酵母細胞時，海藻酸鈉溶液必須冷卻至加入活化酵母細胞時，海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，以免溫度過高而殺死酵母菌。室溫，以免溫度過高而殺死酵母菌。制備

12、過程嚴格要求無菌操作，防止微生物污染。制備過程嚴格要求無菌操作，防止微生物污染。特特 別別提提 醒醒 欄目鏈接欄目鏈接海藻酸鈉溶液的濃度涉及固定化細胞的質(zhì)量，如海藻酸鈉溶液的濃度涉及固定化細胞的質(zhì)量，如果海藻酸鈉濃度過高，很難形成凝膠珠；如果濃度過果海藻酸鈉濃度過高，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(shù)目就少，影低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數(shù)目就少，影響實驗效果。響實驗效果。特特 別別提提 醒醒 欄目鏈接欄目鏈接三、直接使用酶、固定化酶和固定化細胞催化的比較三、直接使用酶、固定化酶和固定化細胞催化的比較直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化固定化細胞細胞酶的

13、種數(shù)酶的種數(shù) 一種或幾種一種或幾種一種一種一系列一系列酶酶制作方法制作方法無無化學(xué)結(jié)合固定化、物化學(xué)結(jié)合固定化、物理吸附固定化理吸附固定化包埋法包埋法固定固定化化是否需要是否需要營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)否否否否是是催化反應(yīng)催化反應(yīng) 單一或多種單一或多種單一單一一系列一系列 欄目鏈接欄目鏈接(續(xù)表續(xù)表)反應(yīng)物質(zhì)反應(yīng)物質(zhì)各種物質(zhì)各種物質(zhì)(大大分子、小分分子、小分子子)各種物質(zhì)各種物質(zhì)(大大分子、小分分子、小分子子)小分子物質(zhì)小分子物質(zhì)缺點缺點對環(huán)境條件對環(huán)境條件非常敏感，非常敏感，易失活易失活難難回收、成本回收、成本高、影響產(chǎn)高、影響產(chǎn)品質(zhì)量品質(zhì)量催化化學(xué)反應(yīng)催化化學(xué)反應(yīng)比較單一比較單一反應(yīng)物不易反應(yīng)物不

14、易與酶接觸，與酶接觸，尤其是大尤其是大分子物質(zhì)，分子物質(zhì)，反應(yīng)效率反應(yīng)效率下降下降優(yōu)點優(yōu)點催化效率高、催化效率高、低耗能、低低耗能、低污染污染既能與反應(yīng)既能與反應(yīng)物接觸，又物接觸，又能與產(chǎn)物分能與產(chǎn)物分離離可以反復(fù)利可以反復(fù)利用用成本低、操成本低、操作容易，作容易，使用時間使用時間長長 欄目鏈接欄目鏈接例例2下面是制備固定化酵母細胞的步驟，正確的是下面是制備固定化酵母細胞的步驟，正確的是()配制配制CaCl2溶液溶液海藻酸鈉溶化海藻酸鈉溶化海藻酸鈉與海藻酸鈉與酵母細胞混合酵母細胞混合酵母細胞活化酵母細胞活化固定化酵母細胞固定化酵母細胞A BC D 欄目鏈接欄目鏈接解析：解析：制備固定化酵母細胞

15、的基本步驟是：酵母細制備固定化酵母細胞的基本步驟是：酵母細胞的活化胞的活化配制物質(zhì)的量濃度為配制物質(zhì)的量濃度為0.05 mol/L的的CaCl2溶溶液液配制海藻酸鈉溶液配制海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合與酵母細胞混合固定化酵固定化酵母細胞。母細胞。答案：答案：D 欄目鏈接欄目鏈接2下列有關(guān)固定化酵母細胞制備步驟不恰當?shù)氖窍铝杏嘘P(guān)固定化酵母細胞制備步驟不恰當?shù)氖?)A應(yīng)使干酵母與水混合并攪拌，以利于酵母菌活應(yīng)使干酵母與水混合并攪拌，以利于酵母菌活化化B配置海藻酸鈉溶液時要用小火間斷加熱的方法配置海藻酸鈉溶液時要用小火間斷加熱的方法C向剛?cè)芑玫暮Ｔ逅徕c溶液中加入已活化的酵向剛?cè)芑玫暮Ｔ逅徕c溶液中加入已活化的酵母細胞，充分攪拌并混合均勻母細胞，充分攪拌并混合均勻D將酵母細胞混勻的海藻酸鈉溶液注入將酵母細胞混勻的海藻酸鈉溶液注入CaCl2溶溶液中，會觀察到液中，會觀察到CaCl2溶液中有球形的凝膠珠形成溶液中有球形的凝膠珠形成變變 式式訓(xùn)訓(xùn) 練練 欄目鏈接欄目鏈接解析：解析：將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，方可將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，方可加入已活化的酵母細胞。加入已活化的酵母細胞。答案：答案：C變變 式式訓(xùn)訓(xùn) 練練 欄目鏈接欄目鏈接