课题3酵母细胞的固定化ppt课件.ppt

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1、课题3酵母细胞的固定化,一、固定化酶的应用实例生产高果糖浆1.反应原理:葡萄糖 果糖。2.葡萄糖异构酶的优缺点:(1)优点:这种酶的_较好,能持续发挥作用。(2)缺点:酶溶解于葡萄糖溶液后,无法从糖浆中回收,造成很大的浪费。,_,葡萄糖异构酶,稳定性,3.使用固定化酶的生产原理:将葡萄糖异构酶固定在颗粒状的_上,再将这些酶颗粒装入_中,柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。_无法通过筛板上的小孔,而_可以自由出入。4.生产操作:(1)将_溶液从反应柱的上端注入。(2)使葡萄糖溶液流过反应柱,与_接触。(3)转化成的果糖,从反应柱的下端流出。,载体,反应柱,酶颗粒,反应溶,液,葡萄糖,固定化葡萄糖异

2、构酶,二、固定化技术的方法1.固定化酶和固定化细胞技术的概念:是指利用物理或_将酶或细胞固定在一定空间内的技术。2.常用的方法:包埋法、_和物理吸附法。(1)酶适合采用化学结合法和_固定化,而细胞多采用_固定化。(2)包埋法固定化细胞是将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的_中。常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。,化学,方法,化学结合法,物理吸附法,包埋法,多孔性载体,三、固定化酵母细胞实验操作1.酵母细胞的活化:向盛有干酵母的小烧杯中加入_,让处于_状态的酵母菌恢复正常的生活状态。2.配制CaCl2溶液:配制物质的量浓度为0.05 molL-1的_溶液。3.配制海藻酸

3、钠溶液:用酒精灯加热时,边加热边_,要用小火,或者_,直至完全溶化。,蒸馏水,休眠,CaCl2,搅拌,间断加热,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,加入已活化的酵母细胞,进行充分搅拌,使其混合均匀,再转移至_中。5.固定化酵母细胞:以_的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的_中,浸泡_min左右。6.用固定化酵母细胞发酵:将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用_冲洗23次,放入用于发酵的葡萄糖溶液中,再置于25下发酵24 h后,会发现有_产生,同时有酒味散发。,注射器,恒定,CaCl2溶液,30,蒸馏水,气泡,【思考辨析】1.判断正误(1)酶的固定化提高了酶的催化效率

4、。()【分析】酶的固定化使酶能够反复利用,提高了酶的利用率,但并未提高酶的催化效率。(2)柱子底端分布着许多小孔的筛板属于半透膜。()【分析】半透膜是只允许离子和小分子自由通过的膜结构。葡萄糖异构酶已经被固定在载体上,与反应溶液的分离属于较大固体颗粒与液体的分离,已超出半透膜分离溶质分子的范畴。,(3)固定化酵母常采用化学结合法和物理吸附法。()【分析】化学结合法和物理吸附法是固定化酶常采用的方法,固定化酵母一般采用包埋法。(4)酵母细胞的固定化可提高发酵产品的质量。(),2.问题思考(1)固定化酶和固定化酵母在营养物质提供方面有何差别?提示：固定化酶不需要提供营养物质,固定化酵母需要提供营养

5、物质以保证酵母菌存活。(2)如果制作的凝胶柱颜色过浅,呈白色,则说明了什么?提示：说明海藻酸钠浓度偏低,固定的细胞数目少。,一、直接使用酶、固定化酶、固定化细胞催化的比较,【易错提醒】有关固定化细胞与固定化酶的两点提醒(1)固定化细胞使用的都是活细胞,应该为其提供一定的营养物质,而固定化酶不需要。(2)固定化细胞由于固定的是完整的细胞,因而酶的环境较稳定,所以对酶的活性影响较小,更能抵抗外界环境的变化。,【典例训练1】(2013江苏高考)下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述,正确的是()A.可用包埋法制备固定化酵母细胞B.反应产物对固定化酶的活性没有影响C.葡萄糖异构酶固定前后专一性不同D.固定

6、化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应,【解题关键】解答本题，需要注意以下两点：(1)明确固定化的对象是细胞还是酶，不同的对象，固定化的方法不同。(2)明确酶促反应中存在反馈调节，其产物可以和酶结合。,【解析】选A。本题考查固定化酶和固定化细胞技术。A项中，固定化酵母细胞使用包埋法，固定化酶适合采用化学结合法和物理吸附法，故正确。B项中，酶促反应的产物积累如pH变化会影响酶的活性，故错误。C项中，酶固定前后专一性不变，故错误。D项中，固定化细胞固定的是一系列酶，可以催化一系列反应，但不能催化各种反应底物的反应，故错误。,【变式训练】下列关于固定化细胞的说法错误的是()A.固定化细胞技术是利用物

7、理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术B.酶固定化技术是固定化细胞技术的基础C.一般来说,细胞常采用物理吸附法固定D.包埋法常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等,【解析】选C。细胞体积大,酶分子体积很小;体积大的细胞难以被吸附或结合,而体积小的酶容易从包埋材料中漏出,所以酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化,而细胞多采用包埋法固定化。,二、固定化酵母细胞的制备与应用1.固定化酵母细胞的制备:(1)酵母细胞的活化:在缺水的状态下,微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物恢复正常的生活状态。(2)配制CaCl2溶液:0.83 g无水CaCl2+150 mL

8、蒸馏水200 mL烧杯溶解备用。(3)配制海藻酸钠溶液:0.7 g海藻酸钠+10 mL水50 mL烧杯酒精灯小火(或间断)加热,并不断搅拌,使之溶化蒸馏水定容至10 mL。,(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合: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,充分搅拌后吸入注射器中。(5)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CaCl2溶液中,形成凝胶珠。,2.用固定化酵母细胞发酵:(1)冲洗:将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗23次,刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡30 min左右,形成稳定结构。(2)发酵:150 mL质量分数为10%的葡萄糖200 mL锥

9、形瓶加入固定化酵母细胞25发酵24 h。,【易错提醒】制备固定化酵母细胞的三点提醒(1)CaCl2要称量准确,不能用自来水配制溶液,防止自来水中各种离子影响实验效果,应用蒸馏水。(2)制备过程严格要求无菌操作,防止微生物污染。(3)海藻酸钠溶液的浓度影响固定化细胞的质量,如果海藻酸钠浓度过高,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就少,影响实验效果。,【典例训练2】(2010江苏高考改编)如图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作,图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图。下列叙述不正确的是(),A.刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母细胞混合制备混合液B.图1中X溶液

10、为CaCl2溶液,其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠C.图2发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母细胞充分接触D.图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中,【解题关键】解题关键是了解制备固定化酵母细胞的过程,明确各种溶液的作用和每个步骤的意义。溶化海藻酸钠时需要加热,图1为凝胶珠的形成过程,图2为酵母细胞发酵的过程。,【解析】选A。刚溶化的海藻酸钠溶液要冷却至室温,才能与活化的酵母细胞混合制备混合液,以免高温使酵母细胞失活;混合液加入CaCl2溶液进行固定化酵母细胞,CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠;发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母细胞充分接触,以利于发酵过程的顺利进行;制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤(去除残留的CaCl2)后再转移到图2装置中进行发酵。,【互动探究】(1)酵母细胞固定前要活化,原因是什么?提示：让处于休眠状态的酵母细胞恢复正常的生活状态。(2)图2容器中的气泡和酒精是怎样形成的?提示：酵母菌进行无氧呼吸产生CO2(形成气泡)和酒精。,