1、.,生活中我們最常提到的酵母是釀酒酵母（也稱面包酵母），自從幾千年前人類就用其發(fā)酵面包和酒類。,導(dǎo)入新課,.,有什么辦法可以使酵母菌反復(fù)使用？,在日常生活中，我們無法將酵母菌反復(fù)使用。,.,專題4 酶的研究與應(yīng)用,課題3 酵母細胞的固定化,.,教學(xué)目標,知識與能力,1. 了解固定化酶在生產(chǎn)實踐中的優(yōu)點。,3. 掌握固定化酶或細胞的方法。,2. 掌握固定化酶和固定化細胞的作用和原理。,4. 產(chǎn)是指被固定化酵母細胞，并利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵。,.,過程與方法,情感態(tài)度與價值觀,通過實驗與理論知識相結(jié)合的方法，在實驗中掌握酵母細胞固定化的知識。,1. 培養(yǎng)學(xué)生動手實驗?zāi)芰Α?2.培養(yǎng)在實驗過

2、程中的團結(jié)互助的精神。,.,教學(xué)重難點,課題重點,制備固定化酵母細胞。,課題難點,制備固定化酵母細胞。,.,內(nèi)容解析,1. 基礎(chǔ)知識,從酶到固定化酶再到固定化細胞的發(fā)展史,.,酶,存在問題：,容易失活 不能再次利用 產(chǎn)物中的酶影響產(chǎn)品質(zhì)量,設(shè)想：,將酶固定在不溶于水的載體上,固定化酶出現(xiàn),.,固定化酶,存在問題：,設(shè)想：,一種酶只能 催化一種化 學(xué)反應(yīng) 生產(chǎn)實踐中， 產(chǎn)物需要一系 列酶促反應(yīng)得到,酶來自細胞， 能否將合成細胞的酶直接固定,固定化細胞出現(xiàn),.,思考下面的問題,如何使酶或者細胞既能在反應(yīng)過程中與反應(yīng)物接觸，又能在反應(yīng)結(jié)束后與反應(yīng)物分離？,.,包埋在網(wǎng)格中,用化學(xué)鍵結(jié)合起來,物理吸附

3、在載體上,.,通常情況下，酶和細胞固定采用不同的方法,酶,物理吸附法,化學(xué)結(jié)合法,細胞 包埋法,.,2. 實驗設(shè)計,今天我們以酵母細胞為實驗材料，進行酵母細胞的固定化實驗。,.,實驗材料,CaCl2溶液,海藻酸鈉,干酵母,.,實驗過程,（1）制備固定化酵母細胞,配置0.05mol/L的CaCl2溶液,CaCl2 0.83g 150mL H2O,配置海藻酸鈉溶液,海藻酸鈉 0.7g 10mL水 小火加熱,配方,.,干酵母,取1g干酵母，放10mL水中， 用玻璃棒攪拌成糊狀， 放置1h左右使其活化,干酵母活化,.,將已經(jīng)活化的酵母細胞加 入到海藻酸鈉溶液中,用玻璃棒進行充分攪拌， 使其混合均勻,固

4、定化酵母細胞,.,將溶液轉(zhuǎn)移至注射器中,將注射其中的溶液滴加 到配置好的CaCl2溶液中,液滴在CaCl2溶液中形成 凝膠珠,固定化酵母細胞,.,將這些凝膠珠在CaCl2 溶液中浸泡30min左右,固定化酵母細胞,.,（2）用固定化酵母細胞發(fā)酵,將凝膠珠用蒸餾水沖洗23次,將凝膠珠放入10%葡萄糖溶 液中，25發(fā)酵24h,.,3. 結(jié)果結(jié)果分析與評價,3.1 制備固定化酵母細胞結(jié)果分析,形成凝膠珠的顏色較深，形狀為圓形或橢圓形,成 功,.,凝膠珠顏色過淺，呈白色,失 敗,.,凝膠珠不是橢圓形或圓形，呈其它形狀,失敗,.,3.2 固定化酵母細胞發(fā)酵結(jié)果分析,葡萄糖溶液中產(chǎn)生許多氣泡，同時聞到酒味

5、,.,固定化酶技術(shù)高果糖漿生產(chǎn)中的應(yīng)用,1. 將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上,2. 將酶顆粒裝入到反應(yīng)柱內(nèi)，反應(yīng)柱地段有篩孔，可以使反應(yīng)溶液通過，而酶顆粒不能通過,4. 相關(guān)鏈接,.,3. 將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱上端注入,葡萄糖 葡萄糖異構(gòu)酶 果糖,4. 果糖溶液從下端流出，葡萄糖異構(gòu)酶仍保留在反應(yīng)柱內(nèi),.,我們采取這種方法，成功地實現(xiàn)了酶與反應(yīng)物的自由接觸與分離。,.,課堂小結(jié),固定化技術(shù),固定化酶技術(shù),固定化細胞技術(shù),化學(xué)結(jié)合法,物理吸附法,包埋法,.,固定化酵母細胞的實驗過程,酵母細胞的活化,配置物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液,配制海藻酸鈉溶液,海藻酸鈉溶液與酵母細胞混

6、合,固定化酵母細胞,利用固定化酵母細胞發(fā)酵,.,1. （2009.江蘇） 下列關(guān)于固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是（ ） A. 固定化細胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯 B. 固定化酶的應(yīng)用中，要控制好pH、溫度和溶解氧 C. 利用固定化酶降解水體中有機磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件 D. 利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)物,高考鏈接,A,.,解析： 本題考查固定化酶和固定化細胞的相關(guān)知識。 B選項固定化酶不像普通酶那樣對環(huán)境要求那么高，耐受性比較好，和溶解氧沒什么關(guān)系； C選項利用固定化酶降解水體中有機磷農(nóng)藥，純粹的化學(xué)反應(yīng)，不需要提供營養(yǎng)條件，固定化細胞發(fā)揮作用需要

7、。 D選項利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用作為反應(yīng)底物也為碳源來調(diào)節(jié)酵母菌的代謝方式。,.,課堂練習(xí),填空題,1.固定化酶和固定化細胞通常采用_、 _ 、_三種方法。其中，酶更適合采用_、_，細胞更適合采用_。,2. 正常情況下，凝膠珠的顏色_ ，形狀為_或_ 。,包埋法,化學(xué)結(jié)合法,物理吸附法,化學(xué)結(jié)合法,物理吸附,法,包埋法,較深,圓形,橢圓形,.,選擇題,1.下列不屬于酶的優(yōu)點的是（ ）,A. 催化效率高 B. 低耗能 C. 低污染 D.可以反復(fù)利用,2. 在固定化酵母細胞中，海藻酸鈉溶液的作用是 （ ）,A. 固定化酵母細胞 B. 懸浮酵母細胞 C. 回收酵母細胞 D. 催化化學(xué)

8、反應(yīng),D,A,.,簡答題,1. 在實驗過程中為什么要活化酵母細胞？,答：在缺水的狀態(tài)下，酵母細胞處于休眠狀態(tài)。將酵母細胞放入蒸餾水中1h，可以使處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)，以便于酵母細胞發(fā)酵葡萄糖溶液。,.,2. 在葡萄糖的異構(gòu)反應(yīng)中，如果不將葡萄糖異構(gòu)酶固定，而是直接使用葡萄糖異構(gòu)酶，會對生產(chǎn)過程產(chǎn)生哪些影響？,答：葡萄糖異構(gòu)酶如果沒有固定，溶液中的酶會很難回收，不能再次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應(yīng)后酶會混合在產(chǎn)物中，如不除去，會影響產(chǎn)品質(zhì)量。,.,3. 固定化細胞技術(shù)有什么優(yōu)缺點？,答：優(yōu)點 操作容易、對酶活性影響小、可以使酶 再利用。 缺點 大分子物質(zhì)難以自由通過細胞膜，固定 化細胞的應(yīng)用受到限制。,.,教材習(xí)題答案,1. 直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化細胞催化反應(yīng)，有哪些優(yōu)點與不足？,答：直接使用酶、固定化酶和固定化細胞催化的優(yōu)缺點如下表所示。,.,.,.,.,2. 你能寫一篇短文，描述葡萄糖分子通過固定化細胞變成酒精的過程嗎？,答：示例,葡萄糖通過裝有固定化細胞的柱子，在固定化細胞分泌的葡萄糖異構(gòu)酶的作用下變?yōu)榫凭?，酒精通過底部的篩板濾除，固定化細胞仍保留在柱壁上。,.,3. 目前，還沒有一種固定化技術(shù)能普遍適用于所有的酶。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)各種酶的