《酵母细胞的固定化》参考

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课题 3 酵母细胞的固定化 温故知新: 1、洗衣粉中添加 _,可以更有效地 清除顽渍。常用的酶制剂有 _四类。 2、影响酶活性的因素有 _、 _ 和 _。 在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使 用酶制剂,说明酶制剂使用有很多优点,你能举 出一些例子吗? 催化效率高、低能耗、低污染等。 酶制剂的使用有缺点吗? 你能举出一些例子吗? 酶制剂存在的缺陷: 1、通常对 强酸 、 强碱、高温和有机溶剂 等条 件非常敏感,容易失活; 2、溶液中的酶很难回收,不能被再次利用, 提高了生产成本; 3、反应后会混在产物中,可能影响产品质量。 如果你是工程技术人员,你如何解决 这个问题 ? 阅读 P49-50,并思考: 1、解决酶应用中存在问题的方法是? 2、这种方法的优点是什么? 3、什么是高果糖浆?使用它有何好处? 4、生产高果糖浆需要什么酶?其作用是什么?这 种酶有何特点? 5、了解高果糖浆生产过程。 一、固定化酶的应用实例 1、固定化酶技术。即将酶固定在一定空间内的 技术(如固定在不溶于水的载体上)。 2、固定化酶技术的优点: ( 1)使酶既能与反应物接触,又能与产物分离; ( 2)固定在载体上的酶可以被反复利用。 3、高果糖浆是果糖含量为 42%左右的糖浆。作 为蔗糖的替代品,高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥 胖、糖尿病、龋齿和心血管病,对人的健康有利。 你能写出果糖的分子式吗 ? 它属于什么糖 ? 4、生产高果糖浆需要 葡萄糖异构酶 ;其作用 是将葡萄糖转化为果糖;这种酶稳定性好,可持续 发挥作用。 5、固定化酶技术生产高果糖浆的图示: 注意反应柱的各 部分名称。 你能说出反应柱 的优点吗? 反应柱能连续使 用半年,大大降低了 生产成本,提高果糖 的产量和质量。 生产流程 含淀粉 的浆液 -淀粉酶 糊精 糖化酶 葡萄糖 葡萄糖 异构酶 葡萄糖的 异构化 42% 45%转 化成果糖 果葡糖浆 果糖和葡 萄糖分离 葡萄糖再 次异构化 反复多次 果糖含量 70% 90% 高果糖浆 练习: 1、下列说法不正确的是( ) A、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触,转化成 的是果糖 B、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖 C、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、 龋齿和心血管病 D、酶溶解于葡萄糖溶液,可以从糖浆中回收 D 2、研究认为,用固定化酶技术处理污染物是很有 前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定 到尼龙膜上制成制剂,可以用来降解残留在土壤 中的有机磷农药,与用微生物降解相比,其作用 不需要适宜的( ) A、温度 B、 PH C、水分 D、营养 D 3、目前,日用化工厂大量生产的酶制剂,其中的 酶大都来自( ) A、化学合成 B、动物体内 C、植物体内 D、微生物体内 D 在生产实际中使用固定化酶技术有无不足 ? 如有不足 ,怎么办 ? 有。一种酶只能催化一种化学反应,而在生 产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反 应才能进行,所以操作比较麻烦。 可采用固定化细胞技术。 二、固定化细胞技术 1、概念: 利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间 的技术。 细胞中含有一系列酶,在细胞正常生命活动 的过程中,通过代谢产生所需要的代谢产物。 阅读 P50:思考第二段的问题 2.将酶或细胞固定化的方法 将酶(或细胞)包埋在细 微网格里 将酶(或细胞)相互连接 起来 将酶(或细胞)吸附在载 体表面上 包埋法 化学结合法 吸附法 酶和细胞固定方法的选择 酶适合采用化学结合和物理吸附法固定 细胞适合采用包埋法固定 ( 1)方法 ( 2)原因 细胞个大,酶分子很小 个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的 酶容易从包埋的材料中漏出 3、固定化细胞常用的载体 常用的不溶于水的多孔性载体有哪些? 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚 丙烯酰胺等 如果反应底物是大分子物质,能否用固定化细 胞技术 ? 为什么? 那应该采用何种技术 ? 1.使用固定化细胞的优点是 ( )。 A.能催化大分子物质的水解 B.可催化一系列化学反应 C.与反应物易接近 D.有利于酶在细胞外发挥作用 B 练习: 2.酶的固定方法不包括 ( )。 A.将酶吸附在固体表面上 B将酶相互连接起来 C将酶包埋在细微网格里 D将酶制成固体酶制剂,如加酶洗衣粉中的酶 D 3、如果反应物是大分子物质,采用那种方法催 化受限制 ( )。 A直接使用酶 B使用化学方法结合的酶 C使用固定化细胞 D使用物理吸附法固定的酶 C 4、下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是 ( )。 A酶分子很小,易采用包埋法 B酶分子很小,易采用化学结合或物理吸附法固定 的酶 C细胞个大,难被吸附或结合 D细胞易采用包埋法固定 A 5. 关于固定化酶的叙述不正确的是 ( )。 A既能与反应物接触,又能与反应物分离 B固定在载体上的酶可被反复利用 C可催化一系列反应 D酶的活性和稳定性受到限制 C 6、固定化细胞对酶的活性影响最小,根本原因 是 ( )。 A避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程 B固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用 C促化反应结束后,能被吸收和重复利用 D细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中 有效的发挥作用 D 三、实验操作 (一)制备固定化酵母细胞 阅读 P50 51思考下列问题: ( 1)制备过程包括哪几个步骤? ( 2)你认为哪个步骤的操作是最重要的一环? 1、酵母细胞的活化 思考: 关于酵母菌你有哪些知识? 什么是活化? 怎样活化? 应注意什么? 活化: 让处于休眠状态的微生物重新恢复正 常的生活状态; 本质: 加快新陈代谢; 方法: 加入适量的水。 取 1g干酵母,放入 50ml 的小烧杯中,加入蒸馏水 10ml,用玻璃棒搅拌,使酵 母细胞混合均匀,成糊状, 放臵 1h左右使其活化 思考: 你认为酵母的活化操作有哪些注意事项? 所用容器要大一些; 要保证酵母菌的活性; 2、配制物质的量浓度为 0.05mol/L的 CaCl2溶液 称取无水 CaCl2 0.83g。放入 200mL的烧杯中, 加入 150mL的蒸馏水,使其充分溶解,待用。 3、配制海藻酸钠溶液 操作: 称取 0.7g海藻酸钠,放入 50mL小烧杯中 .加 人 10mL水,用酒精灯加热,边加热边搅拌,将 海藻酸钠调成糊状,直至完全溶化,用蒸馏水 定容至 10mL。注意, 加热时要用小火,或者间 断加热,反复几次,直到海藻酸钠溶化为止 加热使海藻酸钠溶化是操作中 最重要 的一环, 涉及到实验的成败,一定要按照教材的提示进行 操作。海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。 如果海藻酸钠浓度过高,将很难形成凝胶珠;如 果浓度过低,形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的 数目少,影响实验效果。 应当注意什么问题? 4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温,加入 已活化的醉母细胞,进行充分搅拌,使其混合均 匀,再转移至注射器中。 为什么海藻酸钠溶液要冷 却? 5、固定化酵母细胞 以 恒定的速度缓慢地 将注射器中的溶液 滴 加到 配制好的 CaCl2溶液中,观察液滴在 CaCl2溶液中形 成凝胶珠的情形。将这些凝 胶珠在 CaCl2溶液中 浸泡 30 min左右。 刚形成的凝胶珠应在 CaCl2溶液中浸泡一段时间, 以便形成稳定的结构。 检验凝胶珠的质量是否合格,可以使用下列方 法: 一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手 挤压,如果凝胶珠不容易破裂,没有液体流出,就 表明凝胶珠的制作成功。 二是在实验桌上用力摔打凝胶珠,如果凝胶珠 很容易弹起,也能表明制备的凝胶珠是成功的。 这一阶段成功与否呢?怎样评价? 观察凝胶珠的颜色和形状 : 如果制作的凝胶珠 颜色过浅、呈白色 ,说明海 藻酸钠的浓度 偏低 ,固定的酵母细胞数目 较少 ;如 果形成的凝胶珠 不是圆形或椭圆形 ,则说明海藻酸 钠的浓度偏 高 ,制作失败,需要再作尝试。 (二)用固定化细胞发酵 1、将固定好的酵母细胞 (凝胶珠 )用蒸馏水冲 洗 2-3次。 2、 将 150mL质量分数为 10% 的葡萄糖溶液转移到 200mL的锥 形瓶中,再加入固定好的酵母细 胞,臵于 25 下发酵 24h。 这一阶段成功与否呢?怎样评价? 观察发酵的葡萄糖溶液;利用固定的酵母细 胞发酵产生酒精,可以看到产生了很多气泡,同 时会闻到酒味。 还有其他方法吗? 类型 优点 不足 直接 使用 酶 催化效率高,低耗 能、低污染等。 对环境条件非常敏感,容易失 活;溶液中的酶很难回收,不 能被再次利用,提高了生产成 本;反应后酶会混在产物中, 可能影响产品质量。 固定 化酶 酶既能与反应物接 触,又能与产物分 离,同时,固定在 载体上的酶还可以 被反复利用。 一种酶只能催化一种化学反应, 而在生产实践中,很多产物的 形成都通过一系列的酶促反应 才能得到的。 固定 化细 胞 成本低,操作更 容易。 固定后的酶或细胞与反应物不 容易接近,可能导致反应效果 下降等。 1、制备固定化酵母细胞的过程中错误的是( ) A、取干酵母,加入蒸馏水,使其活化 B、配制海藻酸钠时,加热用大火,直到海藻酸钠 溶化为止 C、将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温,加入已 活化的酵母细胞 D、将凝胶珠在 CaCl2溶液中浸泡 30 min左右 B 练习: 2、下列叙述不正确的是( ) A、从操作角度来考虑,固定化细胞比固定化酶 容易 B、固定化细胞比固定化酶对酶的活性影响更小 C、固定化细胞固定的是一种酶 D、将微生物的发酵过程变成连续的酶反应应选 择固定化细胞技术 C
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