酵母細(xì)胞的固定化

閱讀P49-50，并思考：1、解決酶應(yīng)用中存在問題的方法是？2、這種方法的優(yōu)點(diǎn)是什么？3、什么是高果糖漿？使用它有何好處？4、生產(chǎn)高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？這種酶有何特點(diǎn)？5、了解高果糖漿生產(chǎn)過程。一、固定化酶的應(yīng)用實(shí)例1、固定化酶技術(shù)。即將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)（如固定在不溶于水的載體上）。2、固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：（1）使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；（2）固定在載體上的酶可以被反復(fù)利用。3、高果糖漿是果糖含量為42%左右的糖漿。作為蔗糖的替代品，高果糖漿不會(huì)像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管病，對(duì)人的健康有利。4、生產(chǎn)高果糖漿需要葡萄糖異構(gòu)酶；其作用是將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖；這種酶穩(wěn)定性好，可持續(xù)發(fā)揮作用。你能寫出方程式嗎?葡萄糖異構(gòu)酶果糖葡萄糖5、固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的圖示：注意反應(yīng)柱的各部分名稱。你能說(shuō)出反應(yīng)柱的優(yōu)點(diǎn)嗎？反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。生產(chǎn)流程含淀粉的漿液α-淀粉酶糊精糖化酶葡萄糖葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖的異構(gòu)化42%～45%轉(zhuǎn)化成果糖果葡糖漿果糖和葡萄糖分離葡萄糖再次異構(gòu)化反復(fù)多次果糖含量70%～90%高果糖漿練習(xí)：1、下列說(shuō)法不正確的是（）A、葡萄糖與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成的是果糖B、從固定化酶反應(yīng)柱下端流出的是果糖C、高果糖漿不會(huì)像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管病D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以從糖漿中回收D2、研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的。如將從大腸桿菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龍膜上制成制劑，可以用來(lái)降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥，與用微生物降解相比，其作用不需要適宜的（）A、溫度B、PHC、水分D、營(yíng)養(yǎng)D在生產(chǎn)實(shí)際中使用固定化酶技術(shù)有無(wú)不足?如有不足,怎么辦?有。一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)際中很多產(chǎn)物的形成都通過一系列的酶促反應(yīng)才能進(jìn)行，所以操作比較麻煩。

可采用固定化細(xì)胞技術(shù)。閱讀教材P50，解決以下問題：（1）參照固定化酶，給細(xì)胞固定化下個(gè)定義（2）細(xì)胞固定化的常用方法（3）固定化細(xì)胞技術(shù)有哪些優(yōu)勢(shì)？（4）如果想把微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇哪種技術(shù)？如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該采用哪種方法？（5）一般來(lái)說(shuō)，酶更適合用吸附法和化學(xué)結(jié)合法固定，而細(xì)胞多采用包埋法固定，想想看為什么？（6）固定化細(xì)胞常用的載體二、固定化細(xì)胞技術(shù)1、概念：利用物理或化學(xué)方法將細(xì)胞固定在一定空間的技術(shù)。細(xì)胞中含有一系列酶，在細(xì)胞正常生命活動(dòng)的過程中，通過代謝產(chǎn)生所需要的代謝產(chǎn)物。2.將酶或細(xì)胞固定化的方法將酶（或細(xì)胞）包埋在細(xì)微網(wǎng)格里將酶（或細(xì)胞）相互連接起來(lái)將酶（或細(xì)胞）吸附在載體表面上包埋法化學(xué)結(jié)合法吸附法3.固定化細(xì)胞技術(shù)有哪些優(yōu)勢(shì)成本低，操作更容易、對(duì)酶活性影響更小、可以催化一系列的反應(yīng)、容易回收等。4.如果想把微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇哪種技術(shù)？如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該采用哪種方法？固定化細(xì)胞技術(shù)固定化酶技術(shù)酶和細(xì)胞固定方法的選擇①酶適合采用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定②細(xì)胞適合采用包埋法固定（1）、方法（2）、原因①細(xì)胞個(gè)大，酶分子很?、趥€(gè)體大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合而個(gè)小的酶容易從包埋的材料中漏出5.一般來(lái)說(shuō)，酶更適合用吸附法和化學(xué)結(jié)合法固定，而細(xì)胞多采用包埋法固定，想想看為什么？6、固定化細(xì)胞常用的載體常用的不溶于水的多孔性載體有哪些？明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺等

核心要點(diǎn)突破要點(diǎn)一直接使用酶、固定化酶、固定化細(xì)胞的比較直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞酶的種數(shù)一種或幾種一種一系列酶常用載體高嶺土、皂土、硅膠、凝膠明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺制作方法化學(xué)結(jié)合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化是否需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)否否是直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞催化反應(yīng)單一或多種單一一系列反應(yīng)底物各種物質(zhì)(大分子、小分子)各種物質(zhì)(大分子、小分子)小分子物質(zhì)缺點(diǎn)①對(duì)環(huán)境條件非常敏感，易失活②難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量不利于催化一系列的酶促反應(yīng)反應(yīng)物不易與酶接近，尤其是大分子物質(zhì)，反應(yīng)效率下降優(yōu)點(diǎn)催化效率高、耗能低、低污染①既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離②可以反復(fù)利用成本低；操作更容易；對(duì)酶活性影響更小、可以催化一系列的反應(yīng)練習(xí)：1.使用固定化細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)是()。A.能催化大分子物質(zhì)的水解B.可催化一系列化學(xué)反應(yīng)C.與反應(yīng)物易接近D.有利于酶在細(xì)胞外發(fā)揮作用B2.酶的固定方法不包括()。A.將酶吸附在固體表面上B．將酶相互連接起來(lái)C．將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格里D．將酶制成固體酶制劑，如加酶洗衣粉中的酶D3、如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，采用那種方法催化受限制()。A．直接使用酶B．使用化學(xué)方法結(jié)合的酶C．使用固定化細(xì)胞D．使用物理吸附法固定的酶C4、固定化細(xì)胞對(duì)酶的活性影響最小，根本原因是()。A．避免了細(xì)胞破碎、酶的提取純化過程B．固定化細(xì)胞在多種酶促反應(yīng)中連續(xù)發(fā)揮作用C．促化反應(yīng)結(jié)束后，能被吸收和重復(fù)利用D．細(xì)胞結(jié)構(gòu)保證了各種酶在細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)中有效的發(fā)揮作用D在缺水的狀態(tài)下，微生物會(huì)處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。酵母細(xì)胞所需要的活化時(shí)間較短，一般需要0.5～1h，教師需要提前做好準(zhǔn)備。此外，酵母細(xì)胞活化時(shí)體積會(huì)變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細(xì)胞的活化液溢出容器外。1．酵母細(xì)胞的活化三．實(shí)驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞2．配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液思考：2、配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液有什么作用？3．配制海藻酸鈉溶液②在加熱的過程中，為什么要用小火，或者間斷加熱？包埋酶或細(xì)胞防止焦糊思考：①配制的海藻酸鈉溶液具體作用是什么？

Ca2+與藻酸鈉反應(yīng)生成藻酸鈣凝膠，同時(shí)將酵母菌包埋在其中

加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)，涉及到實(shí)驗(yàn)的成敗，一定要按照教材的提示進(jìn)行操作。海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細(xì)胞的質(zhì)量。如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目少，影響實(shí)驗(yàn)效果。應(yīng)當(dāng)注意的問題4．海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合形成穩(wěn)定的凝膠珠思考：①為什么剛形成的凝膠珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右？②如何檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格？說(shuō)明：剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時(shí)間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格，可以使用下列方法。一是用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功。二是在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。5．固定化酵母細(xì)胞問題思考：發(fā)酵時(shí)為什么要將溫度控制在25℃？四．實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果分析與評(píng)價(jià)問題思考：①如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，則說(shuō)明什么？②如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說(shuō)明什么？（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵1．觀察凝膠珠的顏色和形狀如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。問題思考：當(dāng)觀察到哪些現(xiàn)象時(shí)，可說(shuō)明實(shí)驗(yàn)獲得成功？為什么？利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時(shí)會(huì)聞到酒味。2．觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液鞏固練習(xí)1、酶固定化技術(shù)與細(xì)胞固定化技術(shù)的關(guān)系是A酶固定化技術(shù)是細(xì)胞固定化技術(shù)的基礎(chǔ)B細(xì)胞固定化技術(shù)是酶固定化技術(shù)的基礎(chǔ)C酶固定化技術(shù)與細(xì)胞固定化技術(shù)是同時(shí)發(fā)展起來(lái)的D固定化細(xì)胞技術(shù)先于酶固定化技術(shù)2、固定化酶技術(shù)常采用A包埋法B化學(xué)結(jié)合和物理吸附法C活化法D微囊化法3、海藻酸鈉在水中溶解的速度較慢，需要經(jīng)過加熱促進(jìn)其溶解，采用的最好加熱方法是A快速加熱B持續(xù)高溫加熱C小火間斷加熱D灼燒加熱4