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高中生物《第四章 第三节 酵母细胞的固定化》课件 新人教版选修1


5、下列关于酶和细胞的固定叙述 不正确的是( )。 A. 酶分子很小,易采用包埋法 B.酶分子很小,易采用化学结合 或物理吸附法固定的酶 C.细胞个大,难被吸附或结合 D.细胞易采用包埋法固定
6、 关于固定化酶的叙述不正确的 是 ( )。 A. 既能与反应物接触,又能与反 应物分离 B.固定在载体上的酶可被反复利 用 C.可催化一系列反应 D.酶的活性和稳定性受到限制
(1)使酶既能与反应物接触,又 能与产物分离;
(2)固定在载体上的酶可以被反 复利用。
3、高果糖浆是果糖含量为42%左右 的糖浆。作为蔗糖的替代品,高果 糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖 尿病、龋齿和心血管病,对人的健 康有利。
你能写出果糖的分子式吗?
它属于什么糖?
4、生产高果糖浆需要葡萄糖异构 酶;其作用是将葡萄糖转化为果 糖;这种酶稳定性好,可持续发 挥作用。 你能写出方程式吗?
一、固定化酶的应用实例
1、解决酶应用中存在问题的方法是? 2、这种方法的优点是什么? 3、什么是高果糖浆?使用它有何好处? 4、生产高果糖浆需要什么酶?其作用 是什么?这种酶有何特点? 5、了解高果糖浆生产过程。
1、固定化酶技术。即将酶固定在 一定空间内的技术(如固定在不 溶于水的载体上)。
2、固定化酶技术的优点:
2.固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶?
固定化细胞固定的是一系 3.如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应,应该选 列酶 择哪种方法?
4.如果反应物是大分子物质,选择哪种方法? 固定化细胞技术
固定化酶技术
3、固定化细胞常用的载体
常用的不溶于水的多孔性载体 有哪些?
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、 醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等
这一阶段成功与否呢?怎样评价?
观察凝胶珠的颜色和形状:
如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白 色,说明海藻酸钠的浓度偏低,固 定的酵母细胞数目较少;如果形成 的凝胶珠不是圆形或椭圆形,则说 明海藻酸钠的浓度偏高,制作失败, 需要再作尝试。
(二)用固定化细胞发酵
1、将固定好的酵母细胞(凝胶 珠)用蒸馏水冲洗2-3次。 2、 将150mL质量分数为10%的 葡萄糖溶液转移到200mL的锥形 瓶中,再加入固定好的酵母细 胞,置于25℃下发酵24h。
1、酵母细胞的活化
思考:
什么是活化?
关于酵母菌你有哪些知识?
怎样活化? 应注意什么?
活化: 让处于休眠状态的微生物重新 恢复正常的生活状态; 本质: 加快新陈代谢; 方法: 加入适量的水。 你能说出理由吗?
取1g干酵母,放 入50ml的小烧杯 中,加入蒸馏水 10ml,用玻璃棒 搅拌,使酵母细 胞混合均匀,成 糊状,放置1h左 右使其活化
操作: 称取0.7g海藻酸钠,放入50mL 小烧杯中.加人10mL水,用酒精灯 加热,边加热边搅拌,将海藻酸钠 调成糊状,直至完全溶化,用蒸馏 水定容至10mL。注意,加热时要用 小火,或者间断加热,反复几次, 直到海藻酸钠溶化为止
应当注意什么问题?
加热使海藻酸钠溶化是操作中 最重要的一环,涉及到实验的成败, 一定要按照教材的提示进行操作。 海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞 的质量。如果海藻酸钠浓度过高, 将很难形成凝胶珠;如果浓度过低, 形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的 数目少,影响实验效果。
这一阶段成功与否呢?怎 样评价?
观察发酵的葡萄糖溶液; 利用固定的酵母细胞发酵产生 酒精,可以看到产生了很多气 泡,同时会闻到酒味。 还有其他方法吗?
请思考课后练习 P52
类型
优点
不足
直 接 使 用 酶 固 定 化 酶
对环境条件非常敏感, 容易失活;溶液中的酶 催化效率高,低 很难回收,不能被再次 耗能、低污染等。 利用,提高了生产成本; 反应后酶会混在产物中, 可能影响产品质量。 酶既能与反应物 一种酶只能催化一种化 接触,又能与产 学反应,而在生产实践 物分离,同时, 中,很多产物的形成都 固定在载体上的 通过一系列的酶促反应 酶还可以被反复 才能得到的。 利用。
2、研究认为,用固定化酶技术处理污 染物是很有前途的。如将从大肠杆菌 得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制 成制剂,可以用来降解残留在土壤中 的有机磷农药,与用微生物降解相比, 其作用不需要适宜的( ) A、温度 B、PH C、水分 D、营养
酶: 优点:摧化效率高,低耗能低污染
实际问题:对环境条件敏感,易失 活;溶液中的酶 很难收回,不能被再次 利用,提高了生产成本;应后酶混在产 物中,如不去除,会影响产品的品质
酶和细胞固定方法的选择
(1)、方法
①酶适合采用化学结合和物理吸 附法固定 ②细胞适合采用包埋法固定
(2)、原因
①细胞个大,酶分子很小
②个体大的细胞难以被吸附或结合而个 小的酶容易从包埋的材料中漏出
类型
优点
不足
直接使用酶
催化效率高,低耗能、 低污染等。
对环境条件非常敏感,容易失活;溶液中的酶很难 回收,不能被再次利用,提高了生产成本;反应后 酶会混在产物中,可能影响产品质量。
类 型
优点
不足
固 成本低,操 固定后的酶或细胞与 定 作更容易。 反应物不容易接近, 化 可能导致反应效果下 降等。 细 胞
练习: 1、制备固定化酵母细胞的过程中错误的 是( ) A、取干酵母,加入蒸馏水,使其活化 B、配制海藻酸钠时,加热用大火,直 到海藻酸钠溶化为止 C、将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室 温,加入已活化的酵母细胞 D、将凝胶珠在Cacl2溶液中浸泡30 min 左右
优点:
反应柱能连续使用半年,大大 降低了生产成本,提高果糖的 产量和质量。
练习:
1、下列说法不正确的是( ) A、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触, 转化成的是果糖 B、从固定化酶反应柱下端流出的是果 糖 C、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、 糖尿病、龋齿和心血管病 D、酶溶解于葡萄糖溶液,可以从糖浆 中回收
知识回顾:
1、洗衣粉中添加________,可以 更有效地清除顽渍。常用的酶制剂 有_________________四类。 2、影响酶活性的因素有_______、 ________和_________。 3、影响洗衣粉洗涤效果的因素有 _______ 。
在食品、化工、轻纺、医药等 领域大规模使用酶制剂,说明 酶制剂使用有很多优点,你能 举出一些例子吗?
D.有利于酶在细胞外发挥作用
3、酶的固定方法不包括( )。 A.将酶吸附在固体表面上 B.将酶相互连接起来 C.将酶包埋在细微网格里 D.将酶制成固体酶制剂,如加 酶洗衣粉中的酶
4、如果反应物是大分子物质,采 用那种方法催化受限制( )。 A.直接使用酶 B.使用化学方法结合的酶 C.使用固定化细胞 D.使用物理吸附法固定的酶
D 微囊化法
9、细胞固定化技术与酶固定化技术相比,所 具备的特点是 A 成本更低、操作更容易、不能连续性生产
B 成本更高、操作更难、不能连续性生产
C 成本更低、操作更容易、能连续性生产
D 成本更低、操作更难、能连续性生产
三、实验操作
(一)制备固定化酵母细胞
阅读P50~51思考下列问题:
(1)制备过程包括哪几个步骤? (2)你认为哪个步骤的操作是最 重要的一环? (3)各步骤应当分别注意什么问 题?
巩固练习
1、酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是
A 酶固定化技术是细胞固定化技术的基础
B 细胞固定化技术是酶固定化技术的基础
C 酶固定化技术与细胞固定化技术是同时发展 起来的 D 固定化细胞技术先于酶固定化技术
2、固定化细胞的优点是( )。
A.能催化大分子物质的水解
B.可催化一系列化学反应 C.与反应物易接近
7、固定化细胞对酶的活性影响最小,根 本原因是( )。 A.避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程 B.固定化细胞在多种酶促反应中连续发 挥作用 C.促化反应结束后,能被吸收和重复利 用 D.细胞结构保证了各种酶在细胞内化学 反应中有效的发挥作用
8、固定化酶技术常采用
A 包埋法
活化法
B 化学结合和物理吸附法
设想:将酶固定在不容于水的载体上
固定化酶:优点:酶即能与反应物接触,
又容易与反应物分离,同时,还可以反 复利用
固定化 细胞:成
本低,操作 更容易
设想:酶是细胞合成的,能否将合成酶 的细胞直接固定?
2.将酶固定化的方法 将酶(或细胞)包埋在 细微网格里
包埋法 将酶(或细胞)相 互连接起来
化学结合法 吸附法 将酶(或细胞)吸附在 载体表面上
5、固定化酶技术生产高果糖浆的图示:
注意反应柱的 各部分名称。 你能说出反应 柱的优点吗?
生产流程
含淀粉 α-淀粉酶 的浆液 高果糖浆 果糖含量 70%~90% 糊精 糖化酶 葡萄糖 葡萄糖的 葡萄糖 异构化 异构酶
42%~45% 转化成果糖
果糖和葡 反复多次 葡萄糖再 萄糖分离 果葡糖浆 次异构化
2、下列叙述不正确的是( ) A、从操作角度来考虑,固定化细胞 比固定化酶容易 B、固定化细胞比固定化酶对酶的活 性影响更小 C、固定化细胞固定的是一种酶 D、将微生物的发酵过程变成连续的 酶反应应选择固定化细胞技术
固定化酶
酶既能与反应物接触, 又能与产物分离,同 时,固定在载体上的 酶还可以被反复利用。
一种酶只能催化一种化学反应,而在生产实践中, 很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到 的。
固定化细胞
成本低,操作更容易。
固定后的酶或细胞与反应物不容易 接近,可能导致反应效果下降等。
课堂讨论:
1.从操作角度来考虑,你认为固定化酶技术与固定化细胞 固定化细胞技术 技术哪一种方法更容易?哪一种方法对酶活性的影响更小?
在生产实际中使用固定化酶 技术有无不足?如有不足,怎么办? 有。一种酶只能催化一种化学 反应,而在生产实际中很多产 物的形成都通过一系列的酶促 反应才能进行,所以操作比较 麻烦。 可采用固定化细胞技术。
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