高中生物《第四章 第三節(jié) 酵母細(xì)胞的固定化》課件5 新人教版選修1

《高中生物《第四章 第三節(jié) 酵母細(xì)胞的固定化》課件5 新人教版選修1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中生物《第四章 第三節(jié) 酵母細(xì)胞的固定化》課件5 新人教版選修1（21頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、課題課題3 3 酵母細(xì)胞的固定化酵母細(xì)胞的固定化優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：催化效率高、低耗能、低污染，大規(guī)催化效率高、低耗能、低污染，大規(guī)模地應(yīng)用于食品、化工等各個(gè)領(lǐng)域。模地應(yīng)用于食品、化工等各個(gè)領(lǐng)域。存在的缺陷：存在的缺陷：1. 1.通常對(duì)通常對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑等條件非常等條件非常敏感，容易失活；敏感，容易失活；2. 2.溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；生產(chǎn)成本；3. 3.反應(yīng)后會(huì)混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。反應(yīng)后會(huì)混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。解決的辦法：解決的辦法：酶制劑酶制劑固定化酶技術(shù)固定化酶技術(shù)

2、什么是固定化酶？水溶性酶水溶性酶水不溶性載體水不溶性載體水不溶性酶水不溶性酶（固定化酶）（固定化酶）固定化技術(shù)固定化技術(shù)1.1.什么是高果糖漿？使用它有何好處？什么是高果糖漿？使用它有何好處？2.2.生產(chǎn)高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？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)？這種酶有何特點(diǎn)？3.3.了解高果糖漿生產(chǎn)過(guò)程了解高果糖漿生產(chǎn)過(guò)程4.4.這種方法的優(yōu)點(diǎn)是什么？這種方法的優(yōu)點(diǎn)是什么？一、固定化酶的應(yīng)用實(shí)例一、固定化酶的應(yīng)用實(shí)例 閱讀閱讀P49-50，并思考：，并思考：基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 高果糖漿是果糖含量為高果糖漿是果糖含量為42%42%左右的糖漿。作為蔗糖的替左右的糖漿

3、。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、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。齲齒和心血管病，對(duì)人的健康有利。1.1.什么是高果糖漿？使用它有何好處？什么是高果糖漿？使用它有何好處？你能寫出果糖的分子式嗎你能寫出果糖的分子式嗎? ? 它屬于什么糖它屬于什么糖? ?生產(chǎn)高果糖漿需要葡萄糖異構(gòu)酶；其作用是將葡萄糖生產(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。轉(zhuǎn)化為果糖；這種酶穩(wěn)定性好，可持續(xù)發(fā)揮作用。2.2.生產(chǎn)高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？這種生產(chǎn)高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？這種酶有

4、何特點(diǎn)？酶有何特點(diǎn)？酶溶于葡萄糖溶液后，就無(wú)法回收，造成很大的浪費(fèi)。酶溶于葡萄糖溶液后，就無(wú)法回收，造成很大的浪費(fèi)。3.3.固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的過(guò)程：固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的過(guò)程：注意反應(yīng)柱的各部分名稱。注意反應(yīng)柱的各部分名稱。（1 1）使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離）使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離（2 2）固定在載體上的酶可以被反復(fù)利用）固定在載體上的酶可以被反復(fù)利用你能說(shuō)出反應(yīng)柱的優(yōu)點(diǎn)嗎？你能說(shuō)出反應(yīng)柱的優(yōu)點(diǎn)嗎？4.4.固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年，大反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本大降低了生產(chǎn)成本. .提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。提

5、高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。 在生產(chǎn)實(shí)際中使用固定化酶技術(shù)的不足：在生產(chǎn)實(shí)際中使用固定化酶技術(shù)的不足：一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)際中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)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。行，所以操作比較麻煩?？刹捎霉潭ɑ?xì)胞技術(shù)可采用固定化細(xì)胞技術(shù)怎么辦？怎么辦？二、固定化細(xì)胞技術(shù)二、固定化細(xì)胞技術(shù)閱讀閱讀P50：思考以下幾個(gè)問(wèn)題：思考以下幾個(gè)問(wèn)題2.2.固定化酶或固定化細(xì)胞技術(shù)分別適合使用哪種固定化酶或固定化細(xì)胞技術(shù)分別適合使用哪種方法？為什么？方法？為什么？1.1.什么是固定化酶或固定化細(xì)胞

6、技術(shù)，可以采用什么是固定化酶或固定化細(xì)胞技術(shù)，可以采用什么方法固定？什么方法固定？3.3.固定化酶和固定化細(xì)胞的聯(lián)系與區(qū)別固定化酶和固定化細(xì)胞的聯(lián)系與區(qū)別4.4.本課題采用包埋法固定細(xì)胞，常用的載體材料有本課題采用包埋法固定細(xì)胞，常用的載體材料有哪些？哪些？ 利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間的技術(shù)?？捎冒穹?、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法的技術(shù)。可用包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法1.1.什么是固定化酶或固定化細(xì)胞技術(shù)，可以采用什什么是固定化酶或固定化細(xì)胞技術(shù)，可以采用什么方法固定？么方法固定？化學(xué)結(jié)合法化學(xué)結(jié)合法 物理吸附法物理吸附法 包埋法包埋法

7、 半透膜微囊半透膜微囊2.2.固定化酶或固定化細(xì)胞技術(shù)分別適合使用哪種方固定化酶或固定化細(xì)胞技術(shù)分別適合使用哪種方法？為什么？法？為什么？固定對(duì)象固定對(duì)象 酶酶 細(xì)胞細(xì)胞 適宜固適宜固定法定法 特特 點(diǎn)點(diǎn) 化學(xué)結(jié)合法化學(xué)結(jié)合法物理吸附法物理吸附法 包埋法包埋法體積小，固定一種酶體積小，固定一種酶包埋法容易丟失包埋法容易丟失體積大，固定一系列酶體積大，固定一系列酶難以化學(xué)結(jié)合和吸附難以化學(xué)結(jié)合和吸附 3.3.固定化酶和固定化細(xì)胞的聯(lián)系與區(qū)別固定化酶和固定化細(xì)胞的聯(lián)系與區(qū)別聯(lián)系：聯(lián)系：應(yīng)用相同，都能催化某些反應(yīng)應(yīng)用相同，都能催化某些反應(yīng)區(qū)別：區(qū)別：（1 1）固定化細(xì)胞技術(shù)操作容易，成本低，容易回收

8、；）固定化細(xì)胞技術(shù)操作容易，成本低，容易回收； （2 2）固定化細(xì)胞技術(shù)對(duì)酶活性影響更小；）固定化細(xì)胞技術(shù)對(duì)酶活性影響更?。唬? 3）固定化細(xì)胞固定的一系列酶；）固定化細(xì)胞固定的一系列酶；（4 4）由于大分子難以通過(guò)細(xì)胞膜，因此固定化細(xì)胞的）由于大分子難以通過(guò)細(xì)胞膜，因此固定化細(xì)胞的應(yīng)用有一定的限制；應(yīng)用有一定的限制；明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺其共同的特點(diǎn)是不溶于水的多孔性載體其共同的特點(diǎn)是不溶于水的多孔性載體海藻酸鈉海藻酸鈉聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺4.4.本課題采用包埋法固定細(xì)胞，常用的載體材料有本課題采用包埋法固定細(xì)胞，常用的載

9、體材料有哪些？哪些？ （一）制備固定化酵母細(xì)胞（一）制備固定化酵母細(xì)胞閱讀閱讀P5051思考下列問(wèn)題：思考下列問(wèn)題：1.1.制備過(guò)程包括哪幾個(gè)步驟？制備過(guò)程包括哪幾個(gè)步驟？2.2.你認(rèn)為哪個(gè)步驟的操作是最重要的一環(huán)？你認(rèn)為哪個(gè)步驟的操作是最重要的一環(huán)？實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)操作 1.制備過(guò)程包括哪幾個(gè)步驟？制備過(guò)程包括哪幾個(gè)步驟？配制配制CaCl2溶液溶液配制海藻酸鈉溶液配制海藻酸鈉溶液將海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞的混合將海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞的混合固定化酵母細(xì)胞固定化酵母細(xì)胞酵母細(xì)胞的活化酵母細(xì)胞的活化CaClCaCl2 2的作用是使海藻酸鈉膠的作用是使海藻酸鈉膠體發(fā)生聚沉，形成凝膠珠。體發(fā)生聚沉，形成凝

10、膠珠。以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配置好的置好的CaCl2溶液中，滴加在溶液中，滴加在CaCl2溶液中形成溶液中形成凝膠珠，凝膠珠， 凝膠珠在凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡溶液中浸泡30分鐘。分鐘。 剛形成的凝膠珠應(yīng)在剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaClCaCl2 2溶液中浸泡一段時(shí)間，以便溶液中浸泡一段時(shí)間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。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：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，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(méi)有

11、液體流出，就表明凝膠珠的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。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。彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。2.你認(rèn)為哪個(gè)步驟的操作是最重要的一環(huán)？你認(rèn)為哪個(gè)步驟的操作是最重要的一環(huán)？ 加熱使海藻酸鈉溶化是操作中加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)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)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)胞的行操作。海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細(xì)胞的質(zhì)量。質(zhì)量。如果海藻酸鈉

12、濃度過(guò)高，將很難形成凝如果海藻酸鈉濃度過(guò)高，將很難形成凝膠珠；膠珠；如果濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的如果濃度過(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。酵母細(xì)胞的數(shù)目少，影響實(shí)驗(yàn)效果。 圖為某同學(xué)利用海藻酸鈉固定化酵母細(xì)胞的圖為某同學(xué)利用海藻酸鈉固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，出現(xiàn)此結(jié)果的可能原因有實(shí)驗(yàn)結(jié)果，出現(xiàn)此結(jié)果的可能原因有A A海藻酸鈉濃度過(guò)高海藻酸鈉濃度過(guò)高B B酵母細(xì)胞已經(jīng)死亡酵母細(xì)胞已經(jīng)死亡C C注射器中的溶液推進(jìn)速度過(guò)快注射器中的溶液推進(jìn)速度過(guò)快D D注射器距離注射器距離CaClCaCl2 2溶液液面太近溶液液面太近ACD（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵（二）用固定化酵母細(xì)

13、胞發(fā)酵1.1.將固定化的酵母細(xì)胞（將固定化的酵母細(xì)胞（凝膠珠凝膠珠）用蒸餾水沖洗）用蒸餾水沖洗2 2到到3 3次。次。 2.2.將將150ml150ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%10%的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移到的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移到200ml200ml的錐的錐形瓶中，再加入固定好的酵母細(xì)胞，置于形瓶中，再加入固定好的酵母細(xì)胞，置于2525攝氏度下發(fā)攝氏度下發(fā)酵酵24h24h。 利用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生利用固定化酵母細(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。了很多氣泡，同時(shí)會(huì)聞到酒味。 細(xì)胞的固定化要在嚴(yán)格的細(xì)胞的固定化要在嚴(yán)格的無(wú)菌條件無(wú)菌條件下進(jìn)行；下進(jìn)行；反復(fù)使用固

14、定化酵母細(xì)胞時(shí)，需要避免微生物反復(fù)使用固定化酵母細(xì)胞時(shí)，需要避免微生物的污染。的污染。 在應(yīng)用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵時(shí)要在應(yīng)用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵時(shí)要注意注意控制好溫度，保證缺氧控制好溫度，保證缺氧的環(huán)境，并且發(fā)酵的環(huán)境，并且發(fā)酵時(shí)間要稍長(zhǎng)一些，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。時(shí)間要稍長(zhǎng)一些，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。 類型類型優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)不足不足直接直接使用使用酶酶催化效率高，低耗能、催化效率高，低耗能、低污染等低污染等對(duì)環(huán)境條件非常敏感，容易失活；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

15、影響產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量固定固定化酶化酶酶既能與反應(yīng)物接觸，酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時(shí)，又能與產(chǎn)物分離，同時(shí)，固定在載體上的酶還可固定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用以被反復(fù)利用一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而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)才能得到的通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)才能得到的固定固定化細(xì)化細(xì)胞胞成本低、操作容易、對(duì)成本低、操作容易、對(duì)酶活性的影響更小、可酶活性的影響更小、可以催化一系列的反應(yīng)、以催化一系列的反應(yīng)、容易回收容易回收固定后的酶或細(xì)胞與反應(yīng)物不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，由接近，可能導(dǎo)致反應(yīng)效果下降，由于大分子物質(zhì)難以自由通過(guò)細(xì)胞膜，于大分子物質(zhì)難以自由通過(guò)細(xì)胞膜，因此固定化細(xì)胞的應(yīng)用也受到限制因此固定化細(xì)胞的應(yīng)用也受到限制海藻酸鈉凝膠是從海藻中提取獲得的藻酸鹽，多價(jià)陽(yáng)離子如Ca2+、Al3+ 可誘導(dǎo)凝膠形成。將微生物細(xì)胞與海藻酸鈉溶液混勻后，通過(guò)注射器針頭或相似的滴注器將上述混合液滴入CaCl2 溶液中，Ca2+從外部擴(kuò)散進(jìn)入海藻酸鈉與細(xì)胞混合液珠內(nèi)，使藻酸鈉轉(zhuǎn)變?yōu)樗蝗艿脑逅徕}凝膠，由此將微生物細(xì)胞包埋在其中。 資料