苏教版高中生物选修一 边做边学 酵母菌细胞的固定化技术 (3)(共17张PPT)

酵母细胞的固定化一、研究背景酶是生物细胞产生的具有催化作用的一种有机物，对于细胞的代谢极其重要。

同学们知道，理论上催化剂在反应前后物质的质量等均不改变，那么酶应该可以为人们所反复利用。

而实际上，大多数情况下，人们发现：1、酶对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感；2、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；3、反应后的酶混在产物中，可能影响产品质量。

怎样解决这样的问题呢？二、设想将酶固定在不溶于水的载体中，使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反复利用。

三、实际操作1、固定化细胞技术：a、概念：固定化酶和固定化细胞技术是医用物理或化学技术将酶或细胞固定在一定空间的技术b、操作方法：包埋法：适合固定化细胞，酶分子太小；常用的包埋材料为：琼脂糖，醋酸纤维素，聚丙烯酰胺，明胶和海藻酸钠。

物理吸附法和化学结合法c、特点：固定化酶技术优点：既能与反应物接触，又能与产物分离，可反复利用；固定化酶技术不足：只能催化一类反应；固定化细胞技术优点：能催化一系列反应，成本低，操作容易固定化细胞技术不足：与反应物不容易接触，可能导致催化效率下降2、酵母细胞的固定化操作a 酵母细胞的活化：称取1g干酵母，置于50ml小烧杯中，加10ml水，搅拌均匀，放置1h，活化b 配置物质的量浓度为0.05mol/l的CaCl2溶液：称取0.83g无水CaCl，置于200ml小烧杯中，加入150ml水，充分溶解备用；c 配置海藻酸钠溶液：取0.7g海藻酸钠置于50ml小烧杯中，加入10ml水，用酒精灯小火或间断加热，并充分搅拌，反复几次，直至海藻酸钠溶化，并定容至10ml（保证海藻酸钠溶液浓度：过高，很难形成凝胶珠；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。

）d 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：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，进行充分搅拌，使其混合均匀。

第三讲酵母细胞的固定化★要点落实：1 .固定化酶(1)酶的应用：广泛应用于食品、化工、轻纺、医药等各个领域(2)应用普通酶的缺点①在、、和有机溶剂等环境下容易失活②溶液中的酶很难回收，不能被 ________ ，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，影响________ 。

(3)固定化酶的实例一高果糖浆的生产①反应机理：葡萄糖在 _____________________ 酶的催化下生成果糖。

②反应柱：酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板，____________ 无法通过小孔，而___________ 溶液可自由出入。

③反应过程：将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从下端流出。

④反应柱的优点：能 ___________ 半年，大大降低成本，提高果糖的产量和质量。

2.固定化细胞(1)固定化技术：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术(2)固定化方法①__________ 法：将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中(或细微网格里) 。

②__________ 法：将酶分子或相互结合，或将其结合到载体上。

③__________ 法：将酶吸附到载体表面上(3)固定化酶和固定化细胞的适用方法①酶更适合采用___________ 和 ____________ 法固定化，因为酶分子较小，容易从包埋材料中漏出；②细胞多采用______________ ，因为细胞体积大，难以被吸附或结合。

(4)常用的包埋细胞的多孔载体：明胶、琼脂糖、 ________________________ 、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等(5) ___________________________________________________ 固定化细胞的优点：与固定化酶相比，__________________________________________________ , ___________________ 。

高中生物选修一制备固定化酵母细胞制备固定化酵母细胞（教案）一、教学目标1比较直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的优点和缺点。

2、尝试制备固定化酵母细胞，并了解利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。

3、能运用该部分内容解决一些实际问题。

二、教学重点与难点制备固定化酵母细胞三、导入新课反馈练习1、2、3题，强调实验的重要性四、知识回顾1、列表比较直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化细胞催化反应，各有哪些优点和缺点,并各举一例。

2、固定化酶和固定化细胞技术利用的方法有哪些？3、固定化细胞常用的方法是哪一种？为什么？4、催化大分子物质反应，应该采用固定化酶的方法还是固定化细胞的方法？为什么？五、实验操作步骤1、酵母细胞的活化称取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（问：什么是活化？活化后酵母细胞的体积会变）2、配制0.05mol/L 的CaCl2 溶液（问：为什么要配制CaCl2溶液？答：___________________________________________ ）称取无水CaCl20.83g,放入200ml的烧杯中，加入150ml蒸馏水，使其充分溶解，待用。

3、配制海藻酸钠溶液（该实验成败的关键步骤）称取0. 7g海藻酸钠，放入50ml小烧杯中，加入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。

（问：为什么要小火或者间断叫热？_____________________________________________________ 海藻酸钠浓度不能太高，也不能太低。

原因是：太高_______________ ,太低______________ ）4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合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，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。

课题3 酵母细胞的固定化[目标导航] 1.说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。

2.尝试制作固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。

一、固定化酶的应用实例和固定化细胞技术1．课题背景(1)酶应用时存在的实际问题①对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，易失活。

②溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本。

③反应后的酶会混在产物中，如不除去会影响产品质量。

(2)固定化酶的优点：酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。

(3)固定化细胞的优点：与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本更低，操作更容易。

2．固定化酶的应用实例(1)高果糖浆的生产高果糖浆是指果糖含量为42%左右的糖浆。

(2)固定化酶的反应过程将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上↓放入底部有许多小孔的反应柱(酶颗粒不能通过，反应液能通过)↓葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，并流过反应柱↓与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖↓果糖从反应柱的下端流出3．固定化细胞技术(1)固定化细胞技术的类型：包埋法、化学结合法和物理吸附法。

(2)包埋法：包埋法固定化细胞即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。

常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。

二、酵母细胞的固定化技术1．制备固定化酵母细胞的操作步骤：酵母细胞的活化→配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。

2．在配制海藻酸钠溶液时，加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠完全溶化为止。

如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。

3．固定化酵母细胞需要的材料是干酵母细胞、无水CaCl2、海藻酸钠。

4．用固定化酵母细胞发酵：将固定好的凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次，加入用于发酵的葡萄糖溶液后，置于25 ℃下发酵24 h，发现有气泡产生，同时有酒味散发。

判断正误：(1)固定化酶适合采用包埋法，因为酶分子较小()(2)固定化细胞相当于固定了一系列酶()(3)生产高果糖浆时所固定的葡萄糖异构酶可以无休止重复使用下去()(4)配制海藻酸钠时，加热要间断加热或用小火加热()(5)用固定化细胞进行酒精发酵时，不受温度的影响()[答案](1)×(2)√(3)×(4)√(5)×一、固定化酶及与直接使用酶和固定化细胞的比较1．固定化酶的应用实例(1)固定化酶的反应柱示意图：将酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。

酵母细胞的固定化一、学习目标1.说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。

2.掌握制备固定化酵母细胞的方法，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。

二、重点难点1.重点：制备固定化酵母细胞。

2.难点：制备固定化酵母细胞。

三、学习过程[基础知识]（一）固定化酶的应用实例1.高果糖浆是指果糖含量为_____左右的糖浆，将葡萄糖转化为果糖的酶是_____________。

2.使用固定化酶技术，将这种酶固定在__________上，再将这些酶颗粒装到一个______内，柱子底端装上分布着许多小孔的____。

酶颗粒_____通过筛板上的小孔，而反应溶液____自由出入。

3.生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与_______葡萄糖异构酶接触，转化成______，从反应柱的下端流出。

反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。

（二）固定化细胞技术1.固定化酶和固定化细胞是利用______或______方法将酶或细胞固定在__________内的技术，包括__________、____________、___________。

2.一般来说，酶更适合采用________法和_______法固定，而细胞多采用______法固定化。

这是因为______________；个大的细胞难以被__________，而个小的酶容易从包埋材料中_____。

3.包埋法固定化细胞即将微生物细胞_______地埋在不溶于水的___________中，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。

4.课堂思考：（1）对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？（2）如果想将微生物发酵过程变成连续的酶反应，应当固定化______；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定化____；若反应物是大分子，应当固定化____；5.比较酶和细胞的固定方法和特点：6.比较直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的优缺点：[实验操作]（一）制备固定化酵母细胞1.酵母细胞的活化（1）在缺水的状态下，微生物会处于_______状态。

酵母菌细胞的固定化技术【学习目标】酵母细胞的固定化【学习重难点】酵母细胞的固定化【学习过程】一、固定化酶技术：①优点：酶既能与反应物接触，也易分离。

能被反复利用。

②主要方法：、和化学结合法（交联法）。

③固定化酶的应用实例：（1）生产新型青霉素；（2）高果糖浆生产（见课本）二、固定化细胞技术：固定化细胞方法与固定化酶基本相同。

优点：成本低，操作更容易（酶由细胞合成）；一系列的酶促反应；对酶活性影响小。

一般来说，酶更适合采用和法固定，而细胞多采用法固定化。

这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。

常用的载体有、、、和等。

〖思考1〗对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？三、实验操作：（1）制备固定化酵母细胞：需要的材料是、和。

1．酵母菌的活化：活化就是处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。

2．配制物质的量尝识为0.05mol/L的Cacl溶液（作用：使胶体聚沉，形成凝胶珠）23．配制海藻酸钠溶液：注意①浓度适宜，保证凝胶珠成型且能固定；②加热时要注意：小火，或者间断加热。

边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状。

4．海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合：（注意）融化的海藻酸钠要冷却致室温，才可加酵母细胞。

溶5．固定化酵母细胞：以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的 CaCl2液中，并浸泡。

（2）用固定化酵母细胞发酵1．将固定好的酵母细胞用蒸馏水冲洗2-3次。

（为什么？）2．将固定好的酵母细胞加入到装有麦芽汁（或葡萄糖溶液）的瓶中发酵，温度为。

〖思考2〗加热溶化海藻酸钠时微火加热并不断搅拌的目的是什么？〖思考3〗为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？〖思考4〗发酵过程中锥形瓶为什么要密封？锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？〖思考5〗在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？四、结果分析与评价（1）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，需要再作尝识。

边做边学酵母菌细胞的固定化技术-苏教版选修1 生物技术实践教案一、实践目的通过本实验，学生将了解酵母菌固定化技术的基本原理和步骤，掌握酵母菌固定化过程中各项操作的注意事项。

同时，学生能够了解到酵母菌在生物技术领域中的应用，并体验生物技术实现生产与改良带来的科技创新和生活变革。

二、实践内容1.实验器材•酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）、葡萄糖、琼脂、恒温恒湿培养箱、离心机、洗涤机、试管、移液枪、无菌酒精棉球、无菌单向气垫•固定化材料：海藻酸钠、聚丙烯酰胺凝胶和石英滤芯2.实验步骤步骤一、培养酵母菌1.取一株酵母菌种子，加入到含有20g/L葡萄糖和3g/L琼脂的Petri皿中，放入恒温恒湿培养箱中，在28℃条件下培养2~3天。

2.无菌操作：取出一小块酵母菌培养基，并用1mL无菌去离子水洗净，使其表面不含微生物。

3.用吸管将酵母菌匀质悬浮于含20g/L葡萄糖的无菌去离子水中，得到酵母菌悬浮液。

步骤二、固定酵母菌1.将2%海藻酸钠加入酵母菌悬浮液中，静置15分钟。

2.离心机离心10分钟。

3.抽取悬浮液上清液为固定化酵母菌。

4.将聚丙烯酰胺凝胶粉末和石英滤芯研磨成粉末，混合成固定化材料。

5.制备4%的固定化材料，过滤，放置无菌单向气垫架上。

3.实验结果1.观察酵母菌在固定化材料中的固定情况。

2.利用显微镜观察固定化酵母菌的结构和形态。

3.按照比例制备酵母菌醒目培养液，在恒温恒湿培养箱中对酵母菌进行培养，观察固定化酵母菌的生长情况。

三、实践总结本实验主要介绍了酵母菌固定化技术的原理和步骤。

通过本实验，学生能够掌握固定化过程中各项操作的注意事项，同时了解酵母菌在生物技术领域中的应用。

对于加深学生对生物技术应用的理解和掌握，具有重要意义。

课题 3 酵母细胞的固定化★课题目标（一）知识与技能1、识记固定化技术的常用方法2、理解固定化酵母细胞的制备过程3、知道固定化酶的实例（二）过程与方法1、固定化细胞技术2、制备固定化酵母细胞的过程（三）情感、态度与价值观通过固定化技术的发展过程，培养科学探究精神，同时领会研究的科学方法★课题重点制备固定化酵母细胞★课题难点制备固定化酵母细胞★教学方法启发式教学★教学工具多媒体课件★教学过程（一）引入新课在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，提高了生产成本，也可能影响产品质量。

在本课题中，我们将动手制备固定化酵母细胞，体会固定化酶的作用（二）进行新课1.基础知识1•固定化酶的应用实例一一生产高果糖浆（1）高果糖浆的生产原理：葡萄糖―|葡萄糖异构酶_H果糖（2）葡萄糖异构酶固定：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反应柱中。

（3）高果糖浆的生产操作（识图4 —5反应柱）：从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反应柱可连续使用半年。

2•固定化技术的方法（识图4 —6固定方法）：将酶和细胞固定化方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法。

〖思考1〗对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？吸附法。

〖思考2〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定（酶、细胞）蛋白质变成氨基；若将酸，应当固定（酶、细胞）。

3.固定细胞的材料：固定细胞时应当选用不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等2•实验设计1•制备固定化酵母细胞(1)酵母细胞的活化:1g干酵母+ 10mL蒸馏水T 50mL烧杯T搅拌均匀T放置1h,使之活化。

〖思考3〗活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。

(2)配制CaCl2溶液：0.83gCaCI 2+ 150mL蒸馏水T 200mL烧杯T溶解备用。