生物专题3——酵母细胞的固定化

酵母细胞的固定化醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。凉州词酵母菌发酵：酶C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量优点：催化效率高，低耗能，低污染不足：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。酶怎么解决呢？高果糖浆是一种以玉米为原料加工制成的营养性糖浆，其果糖含量为42%左右。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，对人类的健康更有益。知识百科阅读P49高果糖浆的生产实例，并思考：1、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？2、这种方法的优点是什么？不足是什么？一、固定化酶技术实例：高果糖浆的生产葡萄糖果糖葡萄糖异构酶将葡萄糖异构酶固定在不溶于水的颗粒状载体上一、固定化酶技术实例：高果糖浆的生产你能说出反应柱的优点吗？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。一、固定化酶技术实例：高果糖浆的生产一种酶只能催化一种化学反应。不足：在生产实际中很多产物的形成是通过一系列的酶促反应才能进行,如果用固定化酶技术操作比较麻烦，可采用固定化细胞技术二、固定化细胞技术固定化技术物理吸附法化学结合法包埋法固定化酶固定化细胞固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。辨一辨：固定化细胞的优点：固定化细胞技术成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化学反应不足：大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制都需要适宜的温度和PH,但固定化细胞还需提供溶解氧和营养物质固定的是一系列酶固定化酶技术；因为大分子物质难以自由通过细胞膜三、实验操作（一）制备固定化酵母细胞阅读P50、51页制备固定化酵母细胞的过程，并思考：1．酵母细胞的活化什么叫酵母细胞的活化？2．配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液3．配制海藻酸钠溶液加热海藻酸钠时有哪些注意事项？海藻酸钠溶液的浓度对凝胶珠的形成可能有哪些影响？4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合将海藻酸钠与酵母细胞混合时要注意什么？原因是什么？5．固定化酵母细胞CaCl2有什么作用？为什么要让凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右？你认为影响实验成败的关键是哪一步？1．酵母细胞的活化2．配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液议一议：什么叫酵母细胞的活化？活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。（一）制备固定化酵母细胞一般是将干酵母放在蒸馏水中进行活化。议一议：（1）加热海藻酸钠时有哪些注意事项？3.配制海藻酸钠溶液加热时要用小火，或者间断加热，并且边加热边搅拌海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目太少。（2）海藻酸钠的浓度对凝胶珠的形成可能有哪些影响？议一议：将海藻酸钠与酵母细胞混合时要注意什么？原因是什么？4.海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合必须将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温才能与已活化的酵母细胞进行混合。因为高温会杀死酵母细胞议一议：（1）CaCl2溶液有什么作用？（2）为什么要让凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右？5.固定化酵母细胞：CaCl2溶液使胶体聚沉让凝胶珠形成稳定的结构1、观察凝胶珠的颜色和形状（1）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；◆评价制备的凝胶珠是否合格浅黄色（2）如形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明可能海藻酸钠的浓度偏高，制作失败。2、挤压法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。3、摔打法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。你认为影响实验成败的关键步骤是哪一步？配制海藻酸钠溶液酵母细胞的固定化酶固定化酶高果糖浆的生产固定化技术固定化细胞方法材料固定化酵母细胞活化酵母配置溶液溶液混合固定化酵母细胞固定酵母发酵小结练习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30min左右B2、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A3.下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液一配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞(1)在________状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复_____状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时_________________。(2)影响实验成败的关键步骤是_______________。(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠中所包埋的酵母细胞数目_______。(4)观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明___________；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明_________________。(5)固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是________________。(6)该实验中CaCl2溶液的作用是______________。缺水正常的生活体积会增大配制海藻酸钠溶液少固定化酵母细胞数目较少可能是海藻酸钠浓度偏高细胞个体大，不易从包埋材料中漏出使胶体聚沉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、操作容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列的反应、容易回收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由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制酶、固定化酶和固定化细胞催化的对比