《酵母細(xì)胞的固定化》教案花耀祖

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1、 課題 3 酵母細(xì)胞的固定化 【課題目標(biāo) 】 1．說(shuō)出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用和原理。 2．嘗試制備固定化酵母細(xì)胞，并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。 【課題重點(diǎn)與難點(diǎn) 】 1．課題重點(diǎn)：制備固定化酵母細(xì)胞。 2．課題難點(diǎn)：制備固定化酵母細(xì)胞 【知識(shí)要點(diǎn) 】 1．利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的實(shí)例； 2．固定化酶的反應(yīng)柱示意圖； 3．固定化酶在生產(chǎn)實(shí)踐中的優(yōu)點(diǎn) 【教學(xué)過(guò)程 】 一．基礎(chǔ)知識(shí)（課前預(yù)習(xí)） 1．高果糖漿的生產(chǎn)需要使用 ，它能將葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖。這種酶的 好， 可以持續(xù)發(fā)揮作用。但是，酶溶

2、解于葡萄糖溶液后，就無(wú)法從糖漿中回收，造成很大的浪費(fèi)。 2．使用固定化酶技術(shù)，將這種酶固定在一種 上，再將這些酶顆粒裝 到一個(gè) 內(nèi)，柱子底端裝上分布著許多小孔的 。酶顆粒無(wú)法通過(guò)篩板的小孔， 而反應(yīng)溶液卻可以自由出入。 生產(chǎn)過(guò)程中， 將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的 端注入， 使葡萄糖溶 液流過(guò)反應(yīng)柱， 與 接觸，轉(zhuǎn)化成果糖，從反應(yīng)柱的 端流出。反應(yīng)柱 能連續(xù)使用半年，大大降低了 ，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。 3．固定化酶和固定化細(xì)胞是利用 或 方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi) 的技術(shù)，包括 、 和 法。一般來(lái)說(shuō)，酶更適合采用 、 法固定，而細(xì)胞多采用 法固定

3、化。 這是因?yàn)榧?xì)胞個(gè)大， 而酶分子很?。? 個(gè)大細(xì)胞的難以被 或 ，而個(gè)小的酶容易 。 4 ． 包 埋 法 法 固 定 化 細(xì) 胞 即 將 微 生 物 細(xì) 胞 包 埋 在 不 溶 于 水 的 中 。 常 用 的 載 體 有 、 、 、 和 等。 二．課堂討論 1．從操作角度來(lái)考慮， 你認(rèn)為固定化酶技術(shù)與固定化細(xì)胞技術(shù)哪一種方法更容易？哪一種方法 對(duì)酶活性的影響更??？ 2．固定化細(xì)胞固定的是一種酶還是一系列酶？ 3．如果想將微生物的發(fā)酵過(guò)程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇哪種方法？ 4．如果

4、反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該選擇哪種方法？ 三．實(shí)驗(yàn)操作 （一）制備固定化酵母細(xì)胞 1．酵母細(xì)胞的活化 問(wèn)題思考：什么叫酵母細(xì)胞的活化？ 2．配制物質(zhì)的量濃度為 0.05mol/L 的 CaCl2 溶液 3．配制海藻酸鈉溶液 問(wèn)題思考：①配制的海藻酸鈉溶液具體作用是什么？ ②在加熱的過(guò)程中，為什么要用小火，或者間斷加熱？ 4．海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合 5．固定化酵母細(xì)胞 問(wèn)題思考：①為什么剛形成的凝膠珠要在 CaCl 2 溶液中浸泡 ②如何檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格？ （二）用固定化酵母細(xì)胞

5、發(fā)酵 問(wèn)題思考：發(fā)酵時(shí)為什么要將溫度控制在 25℃？  30min  左右？ 四．實(shí)驗(yàn)操作 結(jié)果分析與評(píng)價(jià) 1．觀察凝膠珠的顏色和形狀 問(wèn)題思考：①如果制作的凝膠珠顏色過(guò)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？ 2．觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液 問(wèn)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？ 五．典例解析 ：列表比較直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞催化的優(yōu)缺點(diǎn)。 類型 優(yōu)點(diǎn)  不足 直接使用酶

6、 固定化酶 固定化細(xì)胞 附：鞏固練習(xí) 1．酶的固定化常用的方式不包括： A．吸附 B ．包埋  C  ．連接  D  ．將酶加工成固體  （  ） 2．溶解海藻酸鈉，  最好采用  加熱的方法。  （ ） A．小火間斷  B ．小火持續(xù)  C ．大

7、火間斷  D ．大火持續(xù) 3．高果糖漿生產(chǎn)需要的酶是： A．葡萄糖異構(gòu)酶 B ．蔗糖酶  C ．麥芽糖酶  D ．果糖酶  （  ） 4．固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是： （ ） A．有利于酶的活性 B ．有利于產(chǎn)物的純化 C．有利于提高反應(yīng)速度 D ．有利于酶發(fā)揮作用 5．研究認(rèn)為， 用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的， 如將大腸桿菌得到的三酯磷酸酶固定 到尼龍膜上制成制劑， 可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥， 于微生物降解相比， 其作用 不需要適宜的： （ ） A．溫度 B ．酸堿度

8、C ．水分 D ．營(yíng)養(yǎng) 6．將酵母菌的培養(yǎng)液由富氧狀態(tài)變?yōu)槿毖鯛顟B(tài)， 下面加快的一項(xiàng)是： （ ） A． CO2 的釋放 B ．丙酮酸的氧化 C ．葡萄糖的利用 D ．ATP的形成 7．固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是：  （  ） A．有利于增加酶的活性C．有利于提高反應(yīng)速度  B D  ．有利于產(chǎn)物的純化 ．有利于酶發(fā)揮作用 8．下列不是用于包埋法固定化細(xì)胞的載體是： （ ） A．瓊脂糖 B ．醋酸纖維素 C ．聚丙烯酰胺 D ．聚乙烯樹(shù)脂 10．在固定化細(xì)胞技術(shù)中，從操作角度考慮， 方法更容易； 方法對(duì)

9、酶活性的 影響小；如果想將微生物的發(fā)酵過(guò)程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)選擇 方法；如果反應(yīng) 物是大分子，應(yīng)選擇 方法。 11．凝膠珠的顏色是 ；形狀是 。 12．利用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵葡萄糖溶液， （填有或無(wú)） 氣泡產(chǎn)生： （填有或無(wú)） 酒精產(chǎn)生。 13．固定化酶和一般酶制劑的主要區(qū)別是 。 14．利用下列材料用具，驗(yàn)證固定化酵母細(xì)胞能發(fā)酵生產(chǎn)啤酒。 實(shí)驗(yàn)原理：麥芽汁可以滲入到由海藻酸鈉和啤酒酵母制成的凝膠珠中。啤酒酵母可以利用 自身細(xì)胞內(nèi)的一系列酶將可發(fā)酵性糖轉(zhuǎn)化成乙醇。 材料用具：麥芽汁液體培養(yǎng)基、新鮮斜面啤酒酵母、海藻酸鈉、葡萄糖—氯化

10、鈣混合液， 無(wú)菌水；高壓蒸汽滅菌鍋、恒溫培養(yǎng)箱、小燒杯、注射器、 500ml 三角瓶、天 平、玻璃棒、 pH 試紙、紗布等。 實(shí)驗(yàn)步驟： ⑴ ⑵ ⑶ 參考答案： 1． D 2 ．A 3 ．A 4 ． B 5 ． D 6 ． C 7 ．B 8 ．D 9 ～ 12．略 13．能回收可以重復(fù)利用 14．實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）取新鮮斜面上的啤酒酵母，接種于 10 毫升麥芽汁液體培養(yǎng)基中， 25 攝氏 度培養(yǎng) 24~30 小時(shí)。 （ 2）取 1.6g 海藻酸鈉于無(wú)菌小燒杯中， 加無(wú)菌

11、水少許調(diào)成糊狀， 再加入無(wú)菌水至 40ml，在 98kpa 條件下滅菌  15min 。冷卻至  45 攝氏度左右后，與預(yù)熱至  35 攝氏度左右的  10ml 酵母培養(yǎng)液混合 攪拌均勻，立即倒入裝有  5 號(hào)針頭的注射器外套中，以恒定的速度滴入盛有葡萄糖—氯化鈣混 合液的容器中，浸泡 30min 制成凝膠珠。 （ 3）倒去葡萄糖—氯化鈣混合液， 用無(wú)菌水洗劑凝膠珠三次后， 加入 300ml 無(wú)菌麥芽汁液體培養(yǎng)基，置于 25 攝氏度下封口發(fā)酵 即為生啤酒。  將凝膠珠放入 500ml 三角瓶中， 5d 左右，倒出發(fā)酵后的麥芽汁