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1、酵母细胞的固定化,酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物.,一.酶的概念：,产生场所:,作用部位:,作 用:,化学本质:,活细胞内,细胞内或外,催化作用,多数是蛋白质,少数是RNA,作用机理:,降低化学反应的活化能,组成单体:,合成部位:,天然酶制剂缺点:,天然酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活,溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本,反应后，酶会混在产物中，影响产品质量，难以在工业生产中广泛应用,如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题？,二、固定化酶技术：,指：利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术,三、固定化细胞技术：,指：利用物理或化学方法将
2、细胞固定在一定空间内的技术,固定化酶优点:,酶既能与反应物接触，又能与产物分离， 提高了的产量和质量， 还可以被反复利用,大大降低了生产成本。,固定化酶缺点:,固定的只是一种酶,固定化细胞优点:,成本低、操作容易、 对酶活性的影响更小、 可以催化一系列的反应、 容易回收,固定化细胞缺点:,固定后的细胞与反应物不容易接近， 可能导致反应效果下降, 大分子物质难以自由通过细胞膜,四、固定化酶或细胞的方法：,包埋法,化学结合法,物理吸附法,五、酶和细胞固定方法的选择：,酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定,细胞更适合采用包埋法固定,1、方法：,2、原因：,细胞个大，酶分子很小,个体大的细胞难以被吸附
3、或结合而个小的酶容易从包埋的材料中漏出,六、固定化细胞常用的载体材料 ：,1、明胶 2、琼脂糖 3、海藻酸钠 4、醋酸纤维素 5、聚丙烯酰胺等,共同的特点： 是不溶于水的多孔性载体,七、固定化酶的应用实例:,1、生产高果糖浆:,生产原料:,葡萄糖,葡萄糖异构酶,生产机理:,葡萄糖 C6H12O6,果糖C6H12O6,这种酶稳定性好,又可持续发挥作用,缺点:这种酶溶于葡萄糖溶液后,无法从糖浆中回收,造成很大的浪费,2.用固定化酶技术生产高果糖浆:,将葡萄糖异构酶固定在一种颗粒状载体上， 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。 酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可
4、以自由出入。,生产过程:,优点:,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,要想使固定化酶真的能做到被反复利用，必须得注意什么问题？,八、固定化细胞实验操作：,1、采用包埋法：,2、海藻酸钠作载体包埋酵母细胞,3、过程：,制备固定化酵母细胞,1、酵母细胞的活化,2、配制物质的量浓度为0.05mol/L 的CaCl2,3、配制海藻酸钠的溶液,4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合,5、固定化酵母细胞,1）、酵母细胞的活化,活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态,2）、配置物质量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液,溶解物质要彻底，勿用自来水溶解，以防自来水中各种离
5、子影响实验结果,3）、配制海藻酸钠溶液 （影响实验成功的关键）,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, 过程,注意：,加热时要用( )，或者( )，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止,小火,间断加热,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,4）、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合,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,5）固定化酵母细胞：,以恒定的速度缓
6、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，以便形成稳定的结构。,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。 三、观察凝胶珠的颜色和形状,原因分析： 1、如果制成的凝胶珠容易破裂？,海藻酸钠或CaCl2的浓度过低 在CaCl2溶液中浸泡的时间短,原因分析： 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 ，固定的酵母细胞数目 ；如果形成的凝胶珠不
7、是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏 ，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。,怎样评价这一阶段成功与否？,发酵产生酒精，会闻到酒味， 可以看到产生了很多气泡。,如果发现发酵液有酸味， 发酵装置密封，分析原因？ 发酵装置漏气，分析原因？ 要想使固定化细胞真的能做到被反复利用，必须得注意什么问题？,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
8、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,D,2、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,B,3、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,C,4、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,D,5.使用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 D.有利于酶在细胞外发挥作用,B,6.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,D,
