《酵母細(xì)胞的固定化》參考

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1、課題 3 酵母細(xì)胞的固定化 溫故知新： 1、洗衣粉中添加 ________，可以更有效地 清除頑漬。常用的酶制劑有 _____________四類。 2、影響酶活性的因素有 _______、 ________ 和 _________。 在食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等領(lǐng)域大規(guī)模使 用酶制劑，說(shuō)明酶制劑使用有很多優(yōu)點(diǎn)，你能舉 出一些例子嗎？ 催化效率高、低能耗、低污染等。 酶制劑的使用有缺點(diǎn)嗎？ 你能舉出一些例子嗎？ 酶制劑存在的缺陷： 1、通常對(duì) 強(qiáng)酸 、 強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑 等條 件非常敏感，容易失活； 2、溶液中的酶很難回收，不能被再次利用， 提高了生產(chǎn)成本； 3、反應(yīng)后會(huì)混在產(chǎn)物中，可能影響

2、產(chǎn)品質(zhì)量。 如果你是工程技術(shù)人員，你如何解決 這個(gè)問(wèn)題 ？ 閱讀 P49-50，并思考： 1、解決酶應(yīng)用中存在問(wèn)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(guò)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、

3、糖尿病、齲齒和心血管病，對(duì)人的健康有利。 你能寫出果糖的分子式嗎 ? 它屬于什么糖 ? 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。 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 -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

4、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 D 2、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、 PH C、水分 D、營(yíng)養(yǎng) D 3、目前，日用化工廠大量生產(chǎn)的酶制劑，其中的 酶大都來(lái)自（ ） A、化學(xué)合成 B、動(dòng)物體內(nèi) C、植物體內(nèi) D、微生物體內(nèi) D 在生產(chǎn)實(shí)際中使用固

5、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(guò)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)。 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(guò)程中，通過(guò)代謝產(chǎn)生所需要的代謝產(chǎn)物。 閱讀 P50：思考第二段的問(wèn)題 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 酶和細(xì)胞固定方法的選擇 酶適合采用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定 細(xì)

6、胞適合采用包埋法固定 （ 1）方法 （ 2）原因 細(xì)胞個(gè)大，酶分子很小 個(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 3、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 如果反應(yīng)底物是大分子物質(zhì)，能否用固定化細(xì) 胞技術(shù) ? 為什么？ 那應(yīng)該采用何種技術(shù) ? 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 B 練習(xí)： 2.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

7、酶制成固體酶制劑，如加酶洗衣粉中的酶 D 3、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 C 4、下列關(guān)于酶和細(xì)胞的固定敘述不正確的是 ( )。 A酶分子很小，易采用包埋法 B酶分子很小，易采用化學(xué)結(jié)合或物理吸附法固定 的酶 C細(xì)胞個(gè)大，難被吸附或結(jié)合 D細(xì)胞易采用包埋法固定 A 5. 關(guān)于固定化酶的敘述不正確的是 ( )。 A既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離 B固定在載體上的酶可被反復(fù)利用 C可催化一系列反應(yīng) D酶的活性和穩(wěn)定性受到限制 C 6、固定化細(xì)胞對(duì)酶的活性影響最小，根本原因 是 (

8、)。 A避免了細(xì)胞破碎、酶的提取純化過(guò)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 三、實(shí)驗(yàn)操作 （一）制備固定化酵母細(xì)胞 閱讀 P50 51思考下列問(wèn)題： （ 1）制備過(guò)程包括哪幾個(gè)步驟？ （ 2）你認(rèn)為哪個(gè)步驟的操作是最重要的一環(huán)？ 1、酵母細(xì)胞的活化 思考： 關(guān)于酵母菌你有哪些知識(shí)？ 什么是活化？ 怎樣活化？ 應(yīng)注意什么？ 活化： 讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正 常的生活狀態(tài)； 本質(zhì)： 加快新陳代謝； 方法： 加入適量的水。 取 1g干酵母，放入 50ml 的小燒杯中，加入蒸餾水 10m

9、l，用玻璃棒攪拌，使酵 母細(xì)胞混合均勻，成糊狀， 放臵 1h左右使其活化 思考： 你認(rèn)為酵母的活化操作有哪些注意事項(xiàng)？ 所用容器要大一些； 要保證酵母菌的活性； 2、配制物質(zhì)的量濃度為 0.05mol/L的 CaCl2溶液 稱取無(wú)水 CaCl2 0.83g。放入 200mL的燒杯中， 加入 150mL的蒸餾水，使其充分溶解，待用。 3、配制海藻酸鈉溶液 操作： 稱取 0.7g海藻酸鈉，放入 50mL小燒杯中 .加 人 10mL水，用酒精燈加熱，邊加熱邊攪拌，將 海藻酸鈉調(diào)成糊狀，直至完全溶化，用蒸餾水 定容至 10mL。注意， 加熱時(shí)要用小火，或者間 斷加熱，反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止 加

10、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(guò)高，將很難形成凝膠珠；如 果濃度過(guò)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)注意什么問(wèn)題？ 4、海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合 將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入 已活化的醉母細(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使其混合?勻，再轉(zhuǎn)移至注射器中。 為什么海藻酸鈉溶液要冷 卻？ 5、固定化酵母細(xì)胞 以 恒定的速度緩慢地 將注射器中的溶液 滴 加到 配制好的 CaCl2溶液中，觀察液滴在 CaCl2溶液中形 成凝膠珠的情形。將這些凝 膠珠在

11、CaCl2溶液中 浸泡 30 min左右。 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 擠壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒(méi)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。 這一階段成功與否呢？怎樣評(píng)價(jià)？ 觀察凝膠珠的顏色和形狀 : 如果制作的凝膠珠 顏色過(guò)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

12、，需要再作嘗試。 （二）用固定化細(xì)胞發(fā)酵 1、將固定好的酵母細(xì)胞 (凝膠珠 )用蒸餾水沖 洗 2-3次。 2、 將 150mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10% 的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移到 200mL的錐 形瓶中，再加入固定好的酵母細(xì) 胞，臵于 25 下發(fā)酵 24h。 這一階段成功與否呢？怎樣評(píng)價(jià)？ 觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液；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。 還有其他方法嗎？ 類型 優(yōu)點(diǎn) 不足 直接 使用 酶 催化效率高，低耗 能、低污染等。 對(duì)環(huán)境條件非常敏感，容易失 活；溶液中的酶很難回收，不 能被再次利用，提高了生產(chǎn)成 本；反應(yīng)后酶會(huì)混在產(chǎn)物中， 可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。 固定

13、 化酶 酶既能與反應(yīng)物接 觸，又能與產(chǎn)物分 離，同時(shí)，固定在 載體上的酶還可以 被反復(fù)利用。 一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)， 而在生產(chǎn)實(shí)踐中，很多產(chǎn)物的 形成都通過(guò)一系列的酶促反應(yīng) 才能得到的。 固定 化細(xì) 胞 成本低，操作更 容易。 固定后的酶或細(xì)胞與反應(yīng)物不 容易接近，可能導(dǎo)致反應(yīng)效果 下降等。 1、制備固定化酵母細(xì)胞的過(guò)程中錯(cuò)誤的是（ ） A、取干酵母，加入蒸餾水，使其活化 B、配制海藻酸鈉時(shí)，加熱用大火，直到海藻酸鈉 溶化為止 C、將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已 活化的酵母細(xì)胞 D、將凝膠珠在 CaCl2溶液中浸泡 30 min左右 B 練習(xí)： 2、下列敘述不正確的是（ ） A、從操作角度來(lái)考慮，固定化細(xì)胞比固定化酶 容易 B、固定化細(xì)胞比固定化酶對(duì)酶的活性影響更小 C、固定化細(xì)胞固定的是一種酶 D、將微生物的發(fā)酵過(guò)程變成連續(xù)的酶反應(yīng)應(yīng)選 擇固定化細(xì)胞技術(shù) C