酵母细胞的固定化课件

课题课题3 酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化1课题3 酵母细胞的固定化1温故知新：温故知新：1 1、洗衣粉中添加洗衣粉中添加_可以更有效地清除顽渍。常用的酶制剂有可以更有效地清除顽渍。常用的酶制剂有_ _ 四类四类。2 2、影响酶活性的因素有影响酶活性的因素有_、_和和_。酶制剂酶制剂蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶温度温度酸碱度酸碱度酶的抑制剂酶的抑制剂2温故知新：1、洗衣粉中添加_可以更有效地清除顽酶制剂的优点：酶制剂的优点：催化效率高、低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。催化效率高、低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。3酶制剂的优点：3酶制剂存在的缺陷：酶制剂存在的缺陷：1 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、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 2、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；3 3、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。4酶制剂存在的缺陷：4 如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题？固定化酶技术和固定化细胞技术固定化酶技术和固定化细胞技术5 如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题？固定化课题课题3 3 酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化1、举例说明固定化酶和固定化细胞的应用。2、初步学会制备固定化酵母细胞。6课题3 酵母细胞的固定化1、举例说明固定化酶和固定化细胞 1 1、生产高果糖浆的方法是什么？、生产高果糖浆的方法是什么？2 2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？3 3、了解高果糖浆生产过程。、了解高果糖浆生产过程。4 4、这种方法的优点是什么？、这种方法的优点是什么？（一）固定化酶的应用实例（一）固定化酶的应用实例一、基础知识：一、基础知识：7 （一）固定化酶的应用实例一、基础知识：7 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）。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）。1、生产高果糖浆的方法是？、生产高果糖浆的方法是？8 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 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。作用。2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？9 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 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖 10 葡萄糖 果糖 3 3、固定化酶技术生产高果糖浆的过程：、固定化酶技术生产高果糖浆的过程：注意反应柱的各部分名称。注意反应柱的各部分名称。你能说出这种方法的优点吗？你能说出这种方法的优点吗？113、固定化酶技术生产高果糖浆的过程：注意反应柱的各部分名称。固定化酶技术的优点：固定化酶技术的优点：（1 1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；（2 2）固定在载体上的酶可以被反复利用。）固定在载体上的酶可以被反复利用。4、这种方法的优点是什么？、这种方法的优点是什么？12 固定化酶技术的优点：4、这种方法的优点是什么？12 在生产实际中使用固定化酶技术的不足：在生产实际中使用固定化酶技术的不足：一种酶只能催化某一种或某一类的化学反应，而在生产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促一种酶只能催化某一种或某一类的化学反应，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。反应才能进行，所以操作比较麻烦。怎么办怎么办?可采用固定化细胞技术。可采用固定化细胞技术。13 在生产实际中使用固定化酶技术的不足：一（二）、固定化细胞技术（二）、固定化细胞技术1 1、概念：、概念：利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术。利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术。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。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。14（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2.2.将酶或细胞固定化的方法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）包埋在细微网格里将酶（或细胞）相互连接起来将酶（或细胞）相互连接起来将酶（或细胞）吸附在载体表面上将酶（或细胞）吸附在载体表面上包埋法包埋法化学结合法化学结合法物理吸附法物理吸附法152.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酶和细胞固定方法的选择酶和细胞固定方法的选择酶和细胞固定方法的选择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细胞适合采用包埋法固定（1 1 1 1）、方法）、方法）、方法）、方法（2 2 2 2）、原因）、原因）、原因）、原因细胞体积大，酶分子很小细胞体积大，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16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 从操作角度来考虑，你认为哪种方法更容易？从操作角度来考虑，你认为哪种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？哪一种方法对酶活性的影响更小？固定化细胞技术固定化细胞技术固定化细胞技术固定化细胞技术固定化酶技术和固定化细胞技术这两种方法固定化酶技术和固定化细胞技术这两种方法17 从操作角度来考虑，你认为哪种方法更容易 固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？一系列酶一系列酶固定化细胞技术固定化细胞技术18 固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？如果想将微 如果反应底物是大分子物质，能否用固定化细胞技术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？为什么？那应该采用何种技术那应该采用何种技术?不能不能大分子物质难以通过细胞膜大分子物质难以通过细胞膜固定化酶技术固定化酶技术19 如果反应底物是大分子物质，能否用固定化细胞技术?3 3、固定化细胞常用的载体、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？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、聚丙烯酰胺等明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等 海藻酸钠海藻酸钠聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺203、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1.1.酶的固定方法不包括酶的固定方法不包括()()。A.A.将酶吸附在固体表面上将酶吸附在固体表面上 B B将酶相互连接起来将酶相互连接起来C C将酶包埋在细微网格里将酶包埋在细微网格里 D D将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中的酶将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中的酶D211.酶的固定方法不包括()。D练一练212 2、固定化细胞的优点是、固定化细胞的优点是()()。A.A.能催化大分子物质的水解能催化大分子物质的水解 B.B.可催化一系列化学反应可催化一系列化学反应C.C.与反应物易接近与反应物易接近 D.D.有利于酶在细胞外发挥作用有利于酶在细胞外发挥作用B22B22实验的过程包括哪些步骤？人教版生物-探究实验视频-选修-酵母细胞的固定化.flv你认为实验最重要的步骤是什么？试验中应注意的问题是什么？23实验的过程包括哪些步骤？人教版生物-探究实验视频-选修-酵母思考思考2活化是指什么？活化是指什么？1.制备固定化酵母细胞制备固定化酵母细胞（1）酵母细胞的活化：）酵母细胞的活化：1g干酵母干酵母10mL蒸馏水蒸馏水50mL烧杯烧杯搅拌均匀搅拌均匀放置放置1h，使之活化。，使之活化。二二.实验设计实验设计24思考2活化是指什么？1.制备固定化酵母细胞二.实验设活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。思考思考2活化是指什么？活化是指什么？1.制备固定化酵母细胞制备固定化酵母细胞（1）酵母细胞的活化：）酵母细胞的活化：1g干酵母干酵母10mL蒸馏水蒸馏水50mL烧杯烧杯搅拌均匀搅拌均匀放置放置1h，使之活化。，使之活化。2.实验设计实验设计25活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程（2）配制）配制CaCl2溶液：溶液：0.83gCaCl2150mL蒸馏水蒸馏水 200mL烧杯烧杯溶解备用。溶解备用。26（2）配制CaCl2溶液：26（3）配制海藻酸钠溶液：）配制海藻酸钠溶液：0.7g海藻酸钠海藻酸钠10mL水水50mL烧杯烧杯酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化蒸蒸馏水定容到馏水定容到10mL。27（3）配制海藻酸钠溶液：27（3）配制海藻酸钠溶液：）配制海藻酸钠溶液：0.7g海藻酸海藻酸10mL水水50mL烧杯烧杯酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化蒸馏水蒸馏水定容到定容到10mL。思考思考3微火加热并不断搅拌的目的是什么？微火加热并不断搅拌的目的是什么？28（3）配制海藻酸钠溶液：思考3微火加热并不断搅拌的目的是防止海藻酸钠焦糊。防止海藻酸钠焦糊。（3）配制海藻酸钠溶液：）配制海藻酸钠溶液：0.7g海藻酸海藻酸10mL水水50mL烧杯烧杯酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化蒸馏水蒸馏水定容到定容到10mL。思考思考3微火加热并不断搅拌的目的是什么？微火加热并不断搅拌的目的是什么？29防止海藻酸钠焦糊。（3）配制海藻酸钠溶液：思考3微火加热(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。30(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：30(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。思考思考4为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？31(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：思考4为什么要海藻酸(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。思考思考4为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？防止高温杀死酵母细胞。防止高温杀死酵母细胞。32(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：思考4为什么要海藻酸（5）固定化酵母细胞：）固定化酵母细胞：以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝胶珠状颗粒。溶液中，形成凝胶珠状颗粒。33（5）固定化酵母细胞：33 刚形成的凝胶珠应在刚形成的凝胶珠应在CaClCaCl2 2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。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：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。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。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。34 刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便这一阶段成功与否呢？怎样评价？这一阶段成功与否呢？怎样评价？观察凝胶珠的颜色和形状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。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。35这一阶段成功与否呢？怎样评价？观察凝胶珠的颜色和形状:35（6）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗23次。次。（二）固定化酵母细胞的发酵（二）固定化酵母细胞的发酵36（6）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗23次。（二（二）固定化酵母细胞的发酵（二）固定化酵母细胞的发酵（6）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗23次。次。（7）发酵：）发酵：150mL10葡萄糖固定化酵母细胞葡萄糖固定化酵母细胞200mL锥形瓶锥形瓶密封密封25发酵发酵24h。37（二）固定化酵母细胞的发酵（6）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶思考思考5发酵过程中锥形瓶为什么要密封？发酵过程中锥形瓶为什么要密封？思考思考6锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？思考思考7在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？38思考5发酵过程中锥形瓶为什么要密封？38思考思考5发酵过程中锥形瓶为什么要密封？发酵过程中锥形瓶为什么要密封？思考思考6锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？思考思考7在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。39思考5发酵过程中锥形瓶为什么要密封？酵母菌的酒精发酵需要思考思考5发酵过程中锥形瓶为什么要密封？发酵过程中锥形瓶为什么要密封？思考思考6锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？思考思考7在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。酵母菌进行无氧呼吸产生的。酵母菌进行无氧呼吸产生的。40思考5发酵过程中锥形瓶为什么要密封？酵母菌的酒精发酵需要思考思考5发酵过程中锥形瓶为什么要密封？发酵过程中锥形瓶为什么要密封？思考思考6锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？思考思考7在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。酵母菌进行无氧呼吸产生的。酵母菌进行无氧呼吸产生的。需要。需要。41思考5发酵过程中锥形瓶为什么要密封？酵母菌的酒精发酵需要这一阶段成功与否呢？怎样评价？这一阶段成功与否呢？怎样评价？观察发酵的葡萄糖溶液；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。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？还有其他方法吗？42这一阶段成功与否呢？怎样评价？观察发酵的葡萄糖溶液；42课堂小结：基础知识固定化酶的应用技术固定化细胞技术实验操作制备固定化酵母细胞用固定化酵母细胞发酵43课堂小结：基础知识固定化酶的应用技术固定化细胞技术实验操作制练习：练习：1 1、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（）A A、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖B B、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖C 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、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 D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回收、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回收D44练习：1、下列说法不正确的是（）D442 2、如果反应物是大分子物质，采用那种方法催化受限制、如果反应物是大分子物质，采用那种方法催化受限制()()。A A直接使用酶直接使用酶 B B使用化学方法结合的酶使用化学方法结合的酶C C使用固定化细胞使用固定化细胞 D D使用物理吸附法固定的酶使用物理吸附法固定的酶C452、如果反应物是大分子物质，采用那种方法催化受限制(3 3、下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是、下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是()()。A A酶分子很小，易采用包埋法酶分子很小，易采用包埋法 B B酶分子很小，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶酶分子很小，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶C C细胞个大，难被吸附或结合细胞个大，难被吸附或结合 D D细胞易采用包埋法固定细胞易采用包埋法固定A463、下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是()。A464.4.关于固定化酶的叙述不正确的是关于固定化酶的叙述不正确的是 ()()。A A既能与反应物接触，又能与反应既能与反应物接触，又能与反应 物分离物分离 B B固定在载体上的酶可被反复利用固定在载体上的酶可被反复利用C C可催化一系列反应可催化一系列反应 D D酶的活性和稳定性受到限制酶的活性和稳定性受到限制C474.关于固定化酶的叙述不正确的是()。C475 5、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是()()。A A避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程 B B固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用C C促化反应结束后，能被吸收和重复利用促化反应结束后，能被吸收和重复利用D 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D485、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是()。D48