甘肅省武威市高中生物 第4章 酶的研究與應(yīng)用 4.3 酵母細(xì)胞的固定化課件1 新人教版選修1 .ppt

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1、知識(shí)回顧：,1、在果汁生產(chǎn)中利用________，可以提高果汁的產(chǎn)量和質(zhì)量，其原理是:,2、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。,果膠酶,(1)果膠酶能夠分解 ，瓦解植物細(xì)胞的 及 ，使榨取果汁更容易; (2)果膠分解成可溶性的 ，也使得渾濁的果汁變得澄清。,果膠,細(xì)胞壁,胞間層,半乳糖醛酸,淀粉酶、纖維素酶,酶,蛋白酶、脂肪酶、,課題3：,酵母細(xì)胞的固定化,在食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等領(lǐng)域大規(guī)模使用酶制劑，說明酶制劑使用有很多優(yōu)點(diǎn)，你能思考后舉出一些嗎？,催化效率高、低能耗、低污染等。,酶制劑的使

2、用有缺點(diǎn)嗎？請(qǐng)舉出一些嗎？,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，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。,知識(shí)補(bǔ)充,1、酶制劑的概念和種類,（一）酶制劑,含有酶的制品,定義：,多酶片、加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶,種類：,A、液體酶制劑,治療某些胃病的胃蛋白酶液,B、固體酶制劑,2、酶的生產(chǎn),提取法,定義：采用一定的技術(shù)直接從動(dòng)植物或微生物的組織、細(xì)胞中將酶提取出來,優(yōu)點(diǎn)：,簡單易行，在動(dòng)植物或微生物資源豐富的地區(qū)具有應(yīng)用價(jià)值,實(shí)例：在屠宰廠，可以從家畜胰臟中提取出胰酶；在水果加工廠，可以從菠蘿皮中提取出菠

3、蘿蛋白酶,缺點(diǎn)：,要有充足的原材料，廣泛應(yīng)用受到限制,發(fā)酵法常用方法,定義：通過微生物發(fā)酵獲得所需要的酶。,如果是胞外酶，可以從發(fā)酵液中直接提?。蝗绻羌?xì)胞內(nèi)酶，則可將細(xì)胞弄碎再經(jīng)過提取純化而得到。,易培養(yǎng)、繁殖速度快、便于大規(guī)模生產(chǎn)。,優(yōu)點(diǎn)：,提取方式：,閱讀P4950，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)？,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

4、，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。,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、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。,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)？,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。 你能說出反應(yīng)柱的優(yōu)點(diǎn)嗎？,5、高果糖漿生產(chǎn)過程？,反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生

5、產(chǎn)成本，提高果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。,在生產(chǎn)實(shí)際中使用固定化酶技術(shù)有無不足?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)。,二、固定化細(xì)胞技術(shù),1、固定化酶或細(xì)胞的概念：,利用物理或化學(xué)方法將酶或細(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。,閱讀P50：思考第二段的問題,2、固定化酶或細(xì)胞的常用方法,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)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,

6、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,5. 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)該采用何種方法?,閱讀P50：思考第二段的問題,1.固定化細(xì)胞。,2.固定化細(xì)胞。,3.一系列酶。,4.固定化細(xì)胞。,5.由于大分子物質(zhì)難以通過細(xì)胞膜，應(yīng)用固定化酶。,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,三、實(shí)驗(yàn)操作,（一）制備固定化酵母細(xì)胞,閱讀實(shí)驗(yàn)操作思考下列問題：,（1）制備過程包括哪幾個(gè)步驟？ （2）你認(rèn)為哪個(gè)步驟的操作是最重要的一環(huán)？ （3）各步驟應(yīng)當(dāng)分別注意什么問題？,1、酵母細(xì)胞

7、的活化,什么是活化？怎樣活化？,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10ml，用玻璃棒攪拌，使酵母細(xì)胞混合均勻，成糊狀，放置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)？ 1、所用容器要大一些； 2、要保證酵母菌的活性； 3、物種要單一； 4、注意水的用量。,2.配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液,稱取無水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（注意濃度）,稱取0.7g海藻

8、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。,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)注意什么問題？,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，加人已活化的酵母細(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使其混臺(tái)均勻，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

9、液中形成凝膠珠的情形。將這些凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右。 你知道還有什么地方可以用到CaCl2 ？,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。,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淺、呈白色，說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

10、橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，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，置于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。,請(qǐng)思考課后練習(xí) P52,,練習(xí)一：,1、下列說法不正確的是（ ） 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

11、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、營養(yǎng),D,練習(xí)二： 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.,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 C將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格里 D將酶制成固體酶制劑，

12、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,練習(xí)三:,1、制備固定化酵母細(xì)胞的過程中錯(cuò)誤的是

13、（ ） 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,2.對(duì)配制海藻酸鈉溶液的敘述不準(zhǔn)確的是( )。 A加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán) B.海藻酸鈉的濃度涉及固定化細(xì)胞的質(zhì)量 C海藻酸鈉的濃度過高，易形成凝膠珠 D海藻酸鈉的濃度過低，形成凝膠珠內(nèi)包埋細(xì)胞過少,C,生產(chǎn)流程,6、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,