生物：4.3《酵母细胞的固定化》课件(新人教版选修1)

一种或多种 不需要 一种或多种
一种 不需要 一种 固定在载体上 的酶可被反复 利用
一系列 需要 一系列 小分子 •成本低，操 作更容易。 •酶活性不易 受到影响
大分子、小分子 大分子、小分子
催化效率高，低 耗能、低污染等
缺点
•对环境条件敏感， 易失活 •难回收，成本高 •酶混在产物中影 响产品质量。
【重点】 固定化细胞和固定化酶的作用及原理。 【难点】 固定化酵母细胞的制备。
（一）固定化酶技术
概念：利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的 技术。
水溶性酶
水不溶性载体
固定化技术 水不溶性酶 （固定化酶）
固定化酶的应用实例 葡萄糖
葡萄糖异构酶
果糖
1、认识反应装置 2、描述反应过程 3、总结固化酶技术的优点 •使酶既能与反应物接触，又能与产 物分离； •固定在载体上的酶可以被反复利用。
4、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合
① 过程
将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加 入以活化的酵母细胞，进行充分搅拌，再 转移至注射器中
②注意事项
溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温， 否则会因温度过高杀死酵母菌
（5）固定化酵母细胞
① 过程
以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴 加到配制好的CaCl2溶液中，将形成的凝 胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。
②注意事项
•如何检验凝胶珠的质量是否合格？ 一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂， 没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。 二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的 凝胶珠是成功的
（二）用固定化酵母细胞发酵
1、过程
①将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2－ 3次，洗去凝胶珠表面多余的电解质溶液 ②将150ml质量分数为10％的葡萄糖溶液转移 至200ml的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞， 置于25°C下发酵24h。

［探讨］ ⒈有位同学打算用丝绸做实验材料，探讨含 有蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果，你认为他 这样做合适吗？为什么？洗羊毛衫呢？
2、为什么洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣 粉的水内数小时？如何缩短衣物的浸泡时间？ 是为了使洗衣粉中的蛋白酶充分的分解衣物 中的蛋白质污渍；用温水浸泡衣物，因为酶 的催化作用需要适宜的温度。
⑴A同学的实验方案存在问题吗？若有问题， 请说明存在的问题。
有问题。未说明控制相同的适宜温度
⑵你同意B同学观点吗？请说明理由
不同意。B同学忽略了实验中变量的控制问题。
⑶影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有哪些？
水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的质 料、大小及浸泡时间和洗涤时间等。
⑷你认为应该控制的单一变量是： 普通洗衣粉和加酶洗衣粉 的区别，其他条件（ 如洗衣粉用量、水温、水质、水量、布料的 大小和颜色、洗涤方式、洗涤时间等）完全 相同。 ⒉阅读“[资料二]考虑实际生活中的具体 情况”，探究温度对加酶洗衣粉效果的影 响：
水温的控制
10℃、20℃、30℃、40℃、 50℃ 、60℃、70℃
⒊探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤效果的比较
加酶洗衣粉的种类是变量，其他因素 在实验中，
在实验中保持不变；水温应保持不变。在实
施活动时，通常应采用当地的常温，如果是
冬季水温过低，就应采用 水浴加热的方法，
使温度达到25 ℃～35 ℃。
3、为什么不能在60℃以上的水中使用此洗衣粉？ 使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度， 温度过高会使酶变性失活。在低温下也会失效；
4.为什么用后须彻底清洗双手？ 人体皮肤细胞有蛋白质，如不彻底清洗双 手，就会使手的皮肤受到腐蚀。而使人患 过敏性皮炎、湿疹等，因此，应避免与这 类洗衣粉长时间地接触。 此外：加酶洗衣粉也不宜长期存放，存放时间 过长会导致酶活力损失

固定化酵母细胞 利用固定化酵母细胞发酵
实验中最关键的是哪步？ 答：配置海藻酸钠溶液（操作） 需注意：小火加热或间断加热 海藻酸钠冷却至室温再加入已 活化的酵母菌。 海藻酸钠的浓度不能过高也不 能过低
课堂学习明白卡： 1.比较高浓度的海藻酸钠和标准浓度的海藻酸 钠的实验效果
单一 变量
海藻酸钠溶液的浓度
4.3酵母细胞的固定化
1.学习目标：尝试制备固定化 酵母细胞，并利用固定化酵母 细胞进行酒精发酵。 2.课题重点：制备固定化酵母 细胞 3.课题难点：制备固定化酵母 细胞。
固定化酵母细胞的实验过程
酵母细胞的活化 配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶
配制海藻酸钠溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
三.达标检测【答案】（1）脱分化、再 分化（2）小火间断 冷却（至室温） （3）形成稳定的结构（4）不易形成凝 胶珠 颜色和形状（5）酶分子很小， 容易从化好的海藻酸钠溶液冷却至室温才 能加入活化的酵母菌 (5)固定化酵母细胞时要用注射器缓慢地 将混合溶液滴加到配置好的CacL2溶液 中，而非注射 (6)凝胶珠在CacL2溶液中需浸泡30分钟 左右，并用蒸馏水冲洗后才能进行酵母 细胞的发酵 (7)海藻酸钠溶液浓度过低，固定的酵母 细胞数目较少；浓度过高不易形成圆形 或椭圆形的凝胶珠。
（6）海藻酸钠浓度过高时不容易形成圆形或椭圆 形的凝胶珠（ 对 ）
5.实验重点内容再总结：
（1）CacL2溶液的作用：使海藻酸钠胶 体发生聚沉，形成凝胶珠 （2）酵母细胞的活化，配置CacL2溶液， 配置海藻酸钠溶液，冲洗凝胶珠均用蒸
馏水而不是自来水 (3)海藻酸钠加热时要用小火或者间断加 热的方法
无 关 加入的酵母菌溶液的浓度和量，使用的 变 量 氯化钙溶液的浓度和量，海藻酸钠加热的

4.第三段：包埋法固定化细胞的做法是？常用载体 有哪些？
固定化细胞技术
1.将酶或细胞固定化的方法
包埋法 化学结合法
吸附法
将酶（或细胞）包埋 在细微网格里
将酶（或细胞）相 互连接起来
将酶（或细胞）吸附 在载体表
固定对象
酶
细胞
适宜固定法
化学结合法、 物理吸附法
包埋法
〖思考〗微火加热并不断搅拌的目的是什么？
曰：防止海藻酸钠焦糊。
实验操作的相关问题
1.①酵母细胞的活化，需要时间是多少？ ②活化就是让处于____状态的微生物重新恢复__ ______状态。 ③活化为何要用大容器？曰：酵母细胞活化后体 积变大，避免活化液溢出容器外
2. CaCl2溶液的作用？ 3. 加热溶化海藻酸钠是关键步骤，决定实验的成败，
酵母菌进行无氧呼吸产生的。
_________________。 2.叙述葡萄糖异构酶的固定化技术
3.记忆图4-5
固定化酶的反应柱示意图
(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：
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。
（二）固定化细胞技术（50页第一段极其重要） 1.固定化酶和固定化细胞技术是利用
酶和细胞的固定方法选择 （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细胞体积大，酶分子很小 ②体积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
〖思考〗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）；若将蛋白质变 成氨基酸，应当固定（酶、细胞）。