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。