高二生物质疑解惑课件：4-3《酵母细胞的固定化》（人教版选修I）

欢迎进入生物课堂 课题3酵母细胞的固定化 课程标准尝试制备和应用固定化酶 课标解读1 说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理 2 尝试制备固定化酵母细胞 3 尝试利用固定化细胞进行酒精发酵 1 固定化酶和固定化细胞技术是利用和方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术 包括 和 2 固定化细胞多采用固定化 而固定化酶多采用和 与固定化酶技术相比 固定化细胞技术制备的成本 操作 固定化酶和固定化细胞技术 物理 化学 包埋法 化学结合法 物理吸附法 包埋法 化学 结合 物理吸附法 更低 更容易 3 用包埋法固定化细胞是将微生物细胞均匀地包埋于中 常用的包埋载体有 和等 4 固定化酶的应用实例 高果糖浆的生产固定化酶技术已经应用于高果糖浆的生产中 生产高果糖浆所需要的酶是 所使用的反应柱上的孔应满足不能通过筛板上的小孔 而却可以自由出入 不溶于 水的多孔性载体 明胶 琼脂糖 海藻酸钠 醋酸纤维素 聚丙烯酰胺 葡萄糖异构酶 酶颗粒 反应溶液 思维激活1 日常生活中人们用来蒸馒头的发酵粉在浸泡宜用凉水 温水还是开水 提示浸泡发酵粉最好用温水 温度过低 不利于发挥酶活性 温度过高会杀死酵母细胞 1 固定化酶的应用实例 1 固定化酶的反应柱示意图 将酶固定在一种颗粒状的载体上 再将这些酶颗粒装到一个反应柱内 柱子底端装上分布着许多小孔的筛板 酶颗粒无法通过筛板的小孔 而反应溶液却可以自由出入 2 利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例 高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶 它能将葡萄糖转化成果糖 生产过程中 将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入 使葡萄糖溶液流过反应柱 与固定化葡萄糖异构酶接触 转化成果糖 从反应柱的下端流出 2 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞的比较 见下表 特别提醒固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都可以反复使用 巩固1 固定化酶和固定化细胞的主要区别是 A 前者只能固定胞外酶 后者只能固定胞内酶B 前者只能固定胞内酶 后者只能固定胞外酶C 前者可以固定胞内酶和胞外酶 后者只可以固定胞内酶D 前者只可以固定胞外酶 后者可以固定胞外酶和胞内酶解析微生物产生的酶的种类很多 有的存在于细胞内 有的分泌到细胞外 因此 固定化酶可以固定胞内酶和胞外酶 固定化细胞只能固定胞内酶 答案C 1 制备固定化酵母细胞的操作步骤 酵母细胞的 配制物质的量浓度为0 05mol L的溶液 配制溶液 溶液与混合 酵母细胞 2 在配制海藻酸钠溶液时 加热时要用 或者 反复几次 直到海藻酸钠完全为止 如果加热太快 海藻酸钠会 酵母细胞的固定化技术 活化 CaCl2 海藻酸钠 海藻酸钠 酵母细胞 固定化 小火 间断加热 溶化 发生焦糊 3 固定化酵母细胞需要的材料是 4 用固定化酵母细胞发酵 将凝胶珠加入用于发酵的溶液后 发现有产生 同时有散发 干酵母细胞 无水CaCl2 海藻酸钠 葡萄糖 气泡 酒味 思维激活2 用于固定酵母细胞的载体是什么 载体的浓度越高固定效果越好吗 提示用于固定酵母细胞的载体是海藻酸钠 海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量 浓度过低形成的凝胶珠内包埋的细胞过少 浓度过高则不易形成凝胶珠 1 固定化酵母细胞的制备酵母细胞的活化 1g干酵母 10mL蒸馏水 50mL烧杯中 搅拌均匀 放置1h 配制0 05mol L的CaCl2溶液 无水CaCl20 83g 150mL蒸馏水 200mL烧杯 配制海藻酸钠溶液 0 7g海藻酸钠 10mL水放入50mL小烧杯 小火加热 完全溶化加蒸馏水定容至10mL 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 将海藻酸钠溶液冷却至室温后加入活化的酵母细胞 充分搅拌使其混合均匀 转移至注射器中 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至配制好的CaCl2溶液中 形成凝胶珠 使其在溶液中浸泡30min 冲洗 将固定好的酵母细胞 凝胶珠 用蒸馏水冲洗2 3次 发酵 将150mL质量分数为10 的葡萄糖溶液转移至200mL的锥形瓶中 加入固定好的酵母细胞 25 下发酵24h 2 固定化实验中的有关问题 特别提醒制备固定化酵母细胞的注意事项 1 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 冷却后再混合 注意混合均匀 不要进入气泡 2 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 3 细胞的固定要在严格无菌条件下进行 反复使用固定化酵母细胞时 需要避免微生物的污染 巩固2 酵母细胞固定化的实验中 下列实验操作与目的不相符的是 A 干酵母加入蒸馏水搅拌均匀后 放置一段时间 使酵母细胞活化B 采用小火间断加热的方法 防止海藻酸钠发生焦糊C 将活化的酵母细胞加入海藻酸钠溶液 轻轻搅拌 以免产生气泡D 用注射器滴加溶液时要接近CaCl2溶液的液面 防止凝胶珠出现 尾巴 解析实验中 为了防止凝胶珠出现 尾巴 注射器应离CaCl2溶液的液面远一些 答案D 例1 下列说法不正确的是 A 固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法 化学结合法和物理吸附法B 固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法C 由于细胞个体大 而酶分子很小 因此细胞多采用物理吸附法固定D 反应物是大分子物质应采用固定化酶 酶的固定化技术 思维导图 深度剖析在酶和细胞的固定化技术中 通常有包埋法 化学结合法和物理吸附法 其中由于酶分子小 又多带电荷 易从多孔性物质中漏出 因此多使用化学结合法与物理吸附法 而细胞个体大 难以被多孔性物质吸附或结合 因而多采用包埋法 答案C 归纳整合 固定化酶与固定化细胞技术及其应用 例2 试分析下图中与用海藻酸钠作载体制的固定化酵母细胞相似的是 思维导图 酵母细胞的固定化 深度剖析A B选项适合于酶的固定化 C选项既用于酶固定 也可用于细胞固定 制备固定化酵母细胞用的是包埋法 即将酵母菌包埋在海藻酸钠制成的凝胶珠中 所以与D选项相似 答案D 归纳提升 检验凝胶珠制作是否成功 可用下列方法 用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压 如果不容易破裂 没有液体流出就表明成功地制成了凝胶珠 还可以用手将凝胶珠在实验桌上用力摔打 如果凝胶珠很容易弹起 也表明成功地制成了凝胶珠 单击此处进入随堂达标检测 练习1 答案直接使用酶 固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如表所示 2 略 开放性题目 答案合理即可 3 提示可以从酶的结构的多样性 对理化条件的敏感程度等角度思考 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全