_酵母細胞的固定化

1、基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識（一）（一） 固定化酶的應(yīng)用實例固定化酶的應(yīng)用實例生產(chǎn)高果糖漿生產(chǎn)高果糖漿（1）高果糖漿的生產(chǎn)原理：）高果糖漿的生產(chǎn)原理：葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖異構(gòu)酶果糖果糖葡萄糖葡萄糖(2)葡萄糖異構(gòu)酶固定：葡萄糖異構(gòu)酶固定：將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上，裝入反應(yīng)柱中。上，裝入反應(yīng)柱中。(3)高果糖漿的生產(chǎn)操作：高果糖漿的生產(chǎn)操作：從反應(yīng)柱上端注入葡萄糖溶液，從從反應(yīng)柱上端注入葡萄糖溶液，從下端流出果糖溶液，一個反應(yīng)柱可連續(xù)下端流出果糖溶液，一個反應(yīng)柱可連續(xù)使用半年。使用半年。 2.固定化酶的反應(yīng)柱示意圖固定化酶的反應(yīng)柱示意圖（二）固定化細胞技術(shù)（二）固定化細胞

2、技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法將酶或細胞固定化的方法（二）固定化細胞技術(shù)（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法將酶或細胞固定化的方法包埋法包埋法（二）固定化細胞技術(shù)（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法將酶或細胞固定化的方法將酶（或細胞）包埋將酶（或細胞）包埋在細微網(wǎng)格里在細微網(wǎng)格里包埋法包埋法（二）固定化細胞技術(shù)（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法將酶或細胞固定化的方法將酶（或細胞）包埋將酶（或細胞）包埋在細微網(wǎng)格里在細微網(wǎng)格里包埋法包埋法化學結(jié)合法化學結(jié)合法（二）固定化細胞技術(shù)（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法將酶或細胞固定化的方法將酶（或細胞）包埋將

3、酶（或細胞）包埋在細微網(wǎng)格里在細微網(wǎng)格里將酶（或細胞）相將酶（或細胞）相互連接起來互連接起來包埋法包埋法化學結(jié)合法化學結(jié)合法（二）固定化細胞技術(shù)（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法將酶或細胞固定化的方法將酶（或細胞）包埋將酶（或細胞）包埋在細微網(wǎng)格里在細微網(wǎng)格里將酶（或細胞）相將酶（或細胞）相互連接起來互連接起來包埋法包埋法化學結(jié)合法化學結(jié)合法吸附法吸附法（二）固定化細胞技術(shù)（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法將酶或細胞固定化的方法將酶（或細胞）包埋將酶（或細胞）包埋在細微網(wǎng)格里在細微網(wǎng)格里將酶（或細胞）相將酶（或細胞）相互連接起來互連接起來將酶（或細胞）吸附將酶（或細胞）

4、吸附在載體表面上在載體表面上包埋法包埋法化學結(jié)合法化學結(jié)合法吸附法吸附法【比較】酶和細胞的固定方法和特點【比較】酶和細胞的固定方法和特點固定對象固定對象酶酶細胞細胞適宜固定法適宜固定法化學結(jié)合法、化學結(jié)合法、物理吸附法物理吸附法包埋法包埋法特特 點點體積小，固定體積小，固定一種酶。一種酶。包埋法容易丟包埋法容易丟失失體積大，固定體積大，固定一系列酶。一系列酶。難以化學結(jié)合難以化學結(jié)合和吸附和吸附2.固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別2.固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別聯(lián)系：聯(lián)系：應(yīng)用相同，都能催化某些反應(yīng)應(yīng)用相同，都能催化某些反應(yīng)2

5、.固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別聯(lián)系：聯(lián)系：應(yīng)用相同，都能催化某些反應(yīng)應(yīng)用相同，都能催化某些反應(yīng)區(qū)別：區(qū)別：1) 固定化細胞技術(shù)操作容易，成本低，固定化細胞技術(shù)操作容易，成本低，容易回收；容易回收；2) 固定化細胞技術(shù)對酶活性影響更??；固定化細胞技術(shù)對酶活性影響更?。?) 固定化細胞固定的一系列酶；固定化細胞固定的一系列酶；4) 由于大分子難以通過細胞膜，因此固由于大分子難以通過細胞膜，因此固定化細胞的應(yīng)用有一定的限制；定化細胞的應(yīng)用有一定的限制；思考思考將谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨將谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵過程變?yōu)檫B續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)酸的發(fā)酵過程變?yōu)檫B續(xù)的酶反

6、應(yīng)，應(yīng)當固定（酶、細胞）；若將蛋白質(zhì)變當固定（酶、細胞）；若將蛋白質(zhì)變成氨基酸，應(yīng)當固定（酶、細胞）。成氨基酸，應(yīng)當固定（酶、細胞）。思考思考將谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨將谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵過程變?yōu)檫B續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)酸的發(fā)酵過程變?yōu)檫B續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)當固定（酶、當固定（酶、細胞細胞）；若將蛋白質(zhì)變）；若將蛋白質(zhì)變成氨基酸，應(yīng)當固定（成氨基酸，應(yīng)當固定（酶酶、細胞）。、細胞）。3. 固定化細胞的材料：固定化細胞的材料：固定化細胞時應(yīng)當選用不溶于固定化細胞時應(yīng)當選用不溶于水的多孔性載體材料，如明膠、瓊水的多孔性載體材料，如明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯

7、酰胺等丙烯酰胺等1. 制備固定化酵母細胞制備固定化酵母細胞（1）酵母細胞的活化：）酵母細胞的活化：1g干酵母干酵母10mL蒸餾水蒸餾水50mL燒杯燒杯攪拌均勻攪拌均勻放置放置1h，使之活化。，使之活化。2. 實驗設(shè)計實驗設(shè)計思考思考2活化是指什么？活化是指什么？1. 制備固定化酵母細胞制備固定化酵母細胞（1）酵母細胞的活化：）酵母細胞的活化：1g干酵母干酵母10mL蒸餾水蒸餾水50mL燒杯燒杯攪拌均勻攪拌均勻放置放置1h，使之活化。，使之活化。2. 實驗設(shè)計實驗設(shè)計活化是指讓處于休眠狀態(tài)的微生活化是指讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常生活狀態(tài)的過程。物重新恢復(fù)正常生活狀態(tài)的過程。思考思考2活化

8、是指什么？活化是指什么？1. 制備固定化酵母細胞制備固定化酵母細胞（1）酵母細胞的活化：）酵母細胞的活化：1g干酵母干酵母10mL蒸餾水蒸餾水50mL燒杯燒杯攪拌均勻攪拌均勻放置放置1h，使之活化。，使之活化。2. 實驗設(shè)計實驗設(shè)計（2）配制）配制CaCl2溶液：溶液： 0.83gCaCl2150mL蒸餾水蒸餾水 200mL燒杯燒杯溶解備用。溶解備用。（3）配制海藻酸鈉溶液：）配制海藻酸鈉溶液：0.7g海藻酸海藻酸10mL水水50mL燒杯燒杯酒酒精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，使之溶化使之溶化蒸餾水定容到蒸餾水定容到10mL。（3）配制海藻酸鈉溶液：）配

9、制海藻酸鈉溶液：0.7g海藻酸海藻酸10mL水水50mL燒杯燒杯酒酒精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，使之溶化使之溶化蒸餾水定容到蒸餾水定容到10mL。思考思考3微火加熱并不斷攪拌的目微火加熱并不斷攪拌的目的是什么？的是什么？防止海藻酸鈉焦糊。防止海藻酸鈉焦糊。（3）配制海藻酸鈉溶液：）配制海藻酸鈉溶液：0.7g海藻酸海藻酸10mL水水50mL燒杯燒杯酒酒精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，使之溶化使之溶化蒸餾水定容到蒸餾水定容到10mL。思考思考3微火加熱并不斷攪拌的目微火加熱并不斷攪拌的目的是什么？的是什么？(4)海

10、藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合：海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合：將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化酵母細胞液，攪拌后吸溫，加入活化酵母細胞液，攪拌后吸入到注射器中。入到注射器中。(4)海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合：海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合：將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化酵母細胞液，攪拌后吸溫，加入活化酵母細胞液，攪拌后吸入到注射器中。入到注射器中。思考思考4為什么要海藻酸鈉溶液冷為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細胞？卻后才能加入酵母細胞？(4)海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合：海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合：將溶化的海藻酸鈉

11、溶液冷卻至室將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化酵母細胞液，攪拌后吸溫，加入活化酵母細胞液，攪拌后吸入到注射器中。入到注射器中。思考思考4為什么要海藻酸鈉溶液冷為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細胞？卻后才能加入酵母細胞？防止高溫殺死酵母細胞。防止高溫殺死酵母細胞。（5）固定化酵母細胞：）固定化酵母細胞：以恒定速度緩慢地將注射器以恒定速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到中的溶液滴加到CaCl2溶液中，溶液中，形成凝膠珠狀顆粒。形成凝膠珠狀顆粒。（6）沖洗：將固定的酵母細胞凝）沖洗：將固定的酵母細胞凝膠珠用蒸餾水沖洗膠珠用蒸餾水沖洗23次。次。（二）（二）固定化酵母細胞的發(fā)酵固定化酵母細胞的

12、發(fā)酵（二）（二）固定化酵母細胞的發(fā)酵固定化酵母細胞的發(fā)酵（6）沖洗：將固定的酵母細胞凝）沖洗：將固定的酵母細胞凝膠珠用蒸餾水沖洗膠珠用蒸餾水沖洗23次。次。（7）發(fā)酵：）發(fā)酵：150mL10葡萄糖葡萄糖固定化酵母細胞固定化酵母細胞200mL錐形瓶錐形瓶密封密封25發(fā)酵發(fā)酵24h。思考思考5發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封？密封？思考思考6錐形瓶中的氣泡和酒精是怎錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？樣形成的？思考思考7在利用固定化酶或固定化細在利用固定化酶或固定化細胞進行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作胞進行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？嗎？思考思考5發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要發(fā)酵過程

13、中錐形瓶為什么要密封？密封？思考思考6錐形瓶中的氣泡和酒精是怎錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？樣形成的？思考思考7在利用固定化酶或固定化細在利用固定化酶或固定化細胞進行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作胞進行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？嗎？酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件。酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件。思考思考5發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封？密封？思考思考6錐形瓶中的氣泡和酒精是怎錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？樣形成的？思考思考7在利用固定化酶或固定化細在利用固定化酶或固定化細胞進行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作胞進行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？嗎？酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條

14、件。酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件。酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生的。酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生的。思考思考5發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封？密封？思考思考6錐形瓶中的氣泡和酒精是怎錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？樣形成的？思考思考7在利用固定化酶或固定化細在利用固定化酶或固定化細胞進行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作胞進行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？嗎？酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件。酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件。酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生的。酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生的。需要。需要。播放播放“酵母細胞的固定化酵母細胞的固定化.DAT”例例1下列有關(guān)固定化技術(shù)的敘述，正下列有關(guān)固定化技術(shù)的敘述，

15、正確的是（確的是（ ）A. 固定化酶只是在細胞內(nèi)才能發(fā)揮作固定化酶只是在細胞內(nèi)才能發(fā)揮作用用B. 固定化酶能提高酶的利用率固定化酶能提高酶的利用率C. 酶的固定是酶分離純化的常用方法酶的固定是酶分離純化的常用方法D.固定化酶的固定化方式就是吸附在固定化酶的固定化方式就是吸附在固體表面上。固體表面上。例例1下列有關(guān)固定化技術(shù)的敘述，正下列有關(guān)固定化技術(shù)的敘述，正確的是（確的是（ ）A. 固定化酶只是在細胞內(nèi)才能發(fā)揮作固定化酶只是在細胞內(nèi)才能發(fā)揮作用用B. 固定化酶能提高酶的利用率固定化酶能提高酶的利用率C. 酶的固定是酶分離純化的常用方法酶的固定是酶分離純化的常用方法D.固定化酶的固定化方式就是

16、吸附在固定化酶的固定化方式就是吸附在固體表面上。固體表面上。例例2. 關(guān)于固定化細胞的敘述，正確的是關(guān)于固定化細胞的敘述，正確的是A. 催化效率高，低耗能、低污染催化效率高，低耗能、低污染B. 對環(huán)境的條件非常敏感，容易失活對環(huán)境的條件非常敏感，容易失活C. 既能與反應(yīng)物充分接觸，又能與產(chǎn)物既能與反應(yīng)物充分接觸，又能與產(chǎn)物分離分離D. 成本低、操作簡單，但反應(yīng)效果可能成本低、操作簡單，但反應(yīng)效果可能很低很低例例2. 關(guān)于固定化細胞的敘述，正確的是關(guān)于固定化細胞的敘述，正確的是A. 催化效率高，低耗能、低污染催化效率高，低耗能、低污染B. 對環(huán)境的條件非常敏感，容易失活對環(huán)境的條件非常敏感，容易

17、失活C. 既能與反應(yīng)物充分接觸，又能與產(chǎn)物既能與反應(yīng)物充分接觸，又能與產(chǎn)物分離分離D. 成本低、操作簡單，但反應(yīng)效果可能成本低、操作簡單，但反應(yīng)效果可能很低很低例例3. 溶解海藻酸鈉，最好采用溶解海藻酸鈉，最好采用_加加熱的方法熱的方法A. 小火間斷小火間斷B. 小火持續(xù)小火持續(xù) C. 大火間斷大火間斷D. 大火持續(xù)大火持續(xù)例例3. 溶解海藻酸鈉，最好采用溶解海藻酸鈉，最好采用_加加熱的方法熱的方法A. 小火間斷小火間斷B. 小火持續(xù)小火持續(xù) C. 大火間斷大火間斷D. 大火持續(xù)大火持續(xù)例例4.關(guān)于酵母菌的敘述，正確的是關(guān)于酵母菌的敘述，正確的是A. 酵母菌在營養(yǎng)物質(zhì)充足時、環(huán)境適宜酵母菌在營

18、養(yǎng)物質(zhì)充足時、環(huán)境適宜時，依靠有性生殖進行繁殖時，依靠有性生殖進行繁殖B. 酵母菌的代謝類型時異養(yǎng)厭氧型酵母菌的代謝類型時異養(yǎng)厭氧型C. 酵母菌的生物膜系統(tǒng)包括細胞膜、核酵母菌的生物膜系統(tǒng)包括細胞膜、核膜、各種的細胞器膜等膜膜、各種的細胞器膜等膜D. 用酵母菌釀酒時，應(yīng)先密封后通氣用酵母菌釀酒時，應(yīng)先密封后通氣例例4.關(guān)于酵母菌的敘述，正確的是關(guān)于酵母菌的敘述，正確的是A. 酵母菌在營養(yǎng)物質(zhì)充足時、環(huán)境適宜酵母菌在營養(yǎng)物質(zhì)充足時、環(huán)境適宜時，依靠有性生殖進行繁殖時，依靠有性生殖進行繁殖B. 酵母菌的代謝類型時異養(yǎng)厭氧型酵母菌的代謝類型時異養(yǎng)厭氧型C. 酵母菌的生物膜系統(tǒng)包括細胞膜、核酵母菌的生物膜系統(tǒng)包括細胞膜、核膜、各種的細胞器膜等膜膜、各種的細胞器膜等膜D. 用酵母菌釀酒時，應(yīng)先密封后通氣用酵母菌釀酒時，應(yīng)先密封后通氣例例5. 將酵母菌的培養(yǎng)液由富氧狀態(tài)變?yōu)閷⒔湍妇呐囵B(yǎng)液由富氧狀態(tài)變?yōu)槿毖鯛顟B(tài)，下面加快的一項是缺氧狀態(tài)，下面加快的一項是A. CO2的釋放的釋放B.