生物选修1：专题4.3《酵母细胞的固定化》课件（新人教版选修1）高二

思考：通过课题背景分析，你有何体会？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；反应后酶混在产物中，如不去除，会影响产品的品质设想：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，还可以反复利用实际问题：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能完成的设想：酶是细胞合成的，能否将合成酶的细胞直接固定？固定化细胞：成本低，操作更容易 一、课题目标1．说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。2．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。思考：1、如何利用固定化酶生产高果糖浆的？2、有哪些优点？ 3、固定化酶的方式有哪些？ 阅读教材P50，解决以下问题：（1）参照固定化酶，给细胞固定化下个定义（2）细胞固定化的常用方法（3）固定化细胞技术有哪些优势？（4）如果想把微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种技术？如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？（5）一般来说，酶更适合用吸附法和交联法固定，而细胞多采用包埋法固定，想想看为什么？ 思考：直接使用酶、固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点？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。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技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？2．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？3．如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？4．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？固定化细胞技术固定化细胞固定的是一系列酶固定化细胞技术固定化酶技术 在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5～1h，教师需要提前做好准备。此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。三．实验操作（一）制备固定化酵母细胞1．酵母细胞的活化思考：1、什么叫酵母细胞的活化？2．配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液思考：2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液有什么作用？ 3．配制海藻酸钠溶液思考：①配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？②在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？包埋酶或细胞防止焦糊4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合5．固定化酵母细胞思考：①为什么刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右？②如何检验凝胶珠的质量是否合格？形成稳定的凝胶珠 说明：刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法。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问题思考：发酵时为什么要将温度控制在25℃？四．实验操作结果分析与评价1．观察凝胶珠的颜色和形状问题思考：①如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？②如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明什么？ 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。2．观察发酵的葡萄糖溶液问题思考：当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？为什么？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。 3、固定化酶和固定化细胞技术有哪些？各有什么优缺点？固定化细胞常用的载体有哪些？有包埋法、化学结合法和物理吸附法。固定化酶分子小更适合采用化学结合法和物理吸附法，用包埋法却容易从包埋材料中漏出。固定化细胞因细胞大不易被吸附或结合适宜采用包埋法。常用载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。 4、固定化酶和固定化细胞的原理是什么？就是将酶固定在不溶于水的载体上，或者将微生物细胞均匀地包埋于不溶于水的多孔性载体上，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被反复利用的技术。 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、固定化酶技术常采用A包埋法B化学结合和物理吸附法C活化法D微囊化法3、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要经过加热促进其溶解，采用的最好加热方法是A快速加热B持续高温加热C小火间断加热D灼烧加热 4、酵母菌的活化是指A让酵母细胞恢复运动状态B让酵母细胞在缺水状态下更容易休眠C让酵母细胞内酶活性加倍D让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态 5、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