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1、基础知识基础知识 （一）固定化酶的应用实例（一）固定化酶的应用实例高果糖浆溶液葡萄糖异构酶混合液传统方法的局限性：传统方法的局限性： 1、不能重复利用，成本高。、不能重复利用，成本高。 2、反应后酶混在产物中，可能影响产、反应后酶混在产物中，可能影响产品质量品质量一、固定化酶的应用实例一、固定化酶的应用实例生产高果糖浆生产高果糖浆（1）高果糖浆的生产原理：）高果糖浆的生产原理：葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶果糖果糖葡萄糖葡萄糖（2 2）固定化酶的反）固定化酶的反应柱示意图应柱示意图固定化酶技术的优点固定化酶技术的优点？1 1、既能与反应物接触，又能与产物、既能与反应物接触，又能与产物分离，避免了污染
2、和浪费。分离，避免了污染和浪费。2 2、可被反复利用。、可被反复利用。缺点？缺点？一种酶只能催化一种化学反应，一种酶只能催化一种化学反应，不能催化一系列的酶促反应不能催化一系列的酶促反应（二）固定化细胞技术（二）固定化细胞技术1 1、什么是固定化酶和固定化细胞技术？、什么是固定化酶和固定化细胞技术？2 2、常见的固定方法有哪些？酶和细胞的固定化更适用、常见的固定方法有哪些？酶和细胞的固定化更适用于哪些方法，为什么？于哪些方法，为什么？3 3、从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化、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细胞技术哪一种方法
3、更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？影响更小？4 4、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种酶还是一系列酶？5 5、如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应、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？该选择哪种方法？6 6、如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？、如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？7 7、固定化细胞常用的载体有哪些？、固定化细胞常用的载体有哪些？阅读教材阅读教材P50P50，找出以下问题：，找出以下问题：（成本低，操作更容易）（成本低，操作更容易）二、固定化技术包埋法包埋法化学结合法化学结合法物理吸附法物理吸附法酶
4、酶细胞细胞包埋法包埋法化学结合法化学结合法细胞细胞包埋法包埋法化学结合法化学结合法细胞细胞物理吸附法物理吸附法酶酶包埋法包埋法化学结合法化学结合法细胞细胞类型类型优点优点不足不足直接使直接使用酶用酶催化效率高，低催化效率高，低耗能、低污染等耗能、低污染等对环境条件非常敏感，易失活；对环境条件非常敏感，易失活；溶液中的酶难回收，不能再次溶液中的酶难回收，不能再次利用，生产成本高；利用，生产成本高；反应后酶反应后酶会混在产物中，可能影响产品会混在产物中，可能影响产品质量、纯度质量、纯度固定化固定化酶酶酶既能与反应物酶既能与反应物接触，又能与产接触，又能与产物分离，固定在物分离，固定在载体上的酶可以
5、载体上的酶可以反复利用反复利用一种酶只能催化一种化学反应，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形成都通过一系列的酶促反应才能得到的才能得到的固定化固定化细胞细胞成本更低，操作成本更低，操作更容易更容易固定后细胞内的酶与反应物不固定后细胞内的酶与反应物不容易接近，可能导致反应效果容易接近，可能导致反应效果下降等下降等总结：总结：制备固定化酵母细胞制备固定化酵母细胞( (三三) )实验操作实验操作 1、酵母细胞的活化 活化的概念：活化的概念：在在缺水缺水的状态下，微生物会处于的状态下，微生物会处于休眠休眠状态。状态。活化就是让处
6、于活化就是让处于休眠状态休眠状态的微生物的微生物重新恢重新恢复正常复正常的的生活生活状态状态活化的本质：活化的本质： 加快新陈代谢加快新陈代谢活化操作注意点：活化操作注意点：1、所用容器要大一些；防止、所用容器要大一些；防止体体积膨大，积膨大，活化液溢出容器外。活化液溢出容器外。2、要保证酵母菌的活性；、要保证酵母菌的活性；3、物种要单一；、物种要单一；4、注意水的用量。、注意水的用量。2、配制物质的量浓度为、配制物质的量浓度为0.05mol/L CaCl2溶液溶液使海藻酸钠发生聚沉，形成凝胶珠使海藻酸钠发生聚沉，形成凝胶珠思考：思考：1、配制物质的量浓度为、配制物质的量浓度为0.05mol/
7、L的的CaCl2溶液溶液有什么作用？有什么作用？2 2、溶解时用到的蒸馏水能否换成自来水，为什么？、溶解时用到的蒸馏水能否换成自来水，为什么？不能，防止自来水中各种离子影响实验结果。不能，防止自来水中各种离子影响实验结果。3配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液思考：思考：配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？包埋酶或细胞包埋酶或细胞防止加热太快，海藻酸钠会发生焦糊防止加热太快，海藻酸钠会发生焦糊注意：加热使海藻酸钠溶化是操作中注意：加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环最重要的
8、一环，涉，涉及到实验的成败！及到实验的成败！u海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度如果海藻酸钠浓度过高过高，将，将很难形成凝胶珠很难形成凝胶珠；如果浓度如果浓度过低过低，形成的凝胶珠所，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞包埋的酵母细胞的数目少的数目少，影响实验效果。，影响实验效果。4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 将溶化好的海藻酸钠溶液将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温冷却至室温，加，加入已活化的醉母细胞，进行入已活化的醉母细胞，进行充分搅拌充分搅拌，使，使其其混合均匀混合均匀，再转移至，再转移至注射器注射器中。中。为什
9、么海藻酸钠溶液要冷却？为什么海藻酸钠溶液要冷却？防止温度过高杀死酵母细胞防止温度过高杀死酵母细胞5、固定化酵母细胞、固定化酵母细胞 以以以以恒定的恒定的恒定的恒定的速度速度速度速度缓慢缓慢缓慢缓慢的将注射器中的溶液的将注射器中的溶液的将注射器中的溶液的将注射器中的溶液滴加滴加滴加滴加到到到到配制好的配制好的配制好的配制好的CaClCaCl2 2溶液中，将形成的凝胶珠在溶液中，将形成的凝胶珠在溶液中，将形成的凝胶珠在溶液中，将形成的凝胶珠在CaClCaCl2 2溶液中溶液中溶液中溶液中浸泡浸泡浸泡浸泡30min30min左右左右左右左右思考：思考：为什么刚形成的凝胶珠要在为什么刚形成的凝胶珠要在
10、CaClCaCl2 2溶液溶液 中浸泡中浸泡30min30min左右？左右？ 如何检验凝胶珠的质量是否合格如何检验凝胶珠的质量是否合格？海藻酸钠胶体在海藻酸钠胶体在海藻酸钠胶体在海藻酸钠胶体在CaClCaCl2 2这种电解质的作用下，发生聚这种电解质的作用下，发生聚这种电解质的作用下，发生聚这种电解质的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠稳定结构，需稳定沉，形成凝胶珠稳定结构，需稳定沉，形成凝胶珠稳定结构，需稳定沉，形成凝胶珠稳定结构，需稳定30min30min左右。左右。左右。左右。检验凝胶珠方法检验凝胶珠方法:1、用镊子夹起一个、用镊子夹起一个凝胶珠凝胶珠放桌上放桌上用手挤压，如不易破裂，没有液用
11、手挤压，如不易破裂，没有液体流出，体流出，表明的制作成功。表明的制作成功。2、用力、用力摔打凝胶珠，如凝胶珠很容易弹起，摔打凝胶珠，如凝胶珠很容易弹起，表明制备凝胶珠成功。表明制备凝胶珠成功。用固定化酵母细胞发酵用固定化酵母细胞发酵( (三三) )实验操作实验操作 1 1、将固定化的酵母细胞（凝胶珠）、将固定化的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗用蒸馏水冲洗 2 2到到3 3次。次。 2 2、将、将150ml150ml质量分数为质量分数为10%10%的的葡萄糖葡萄糖溶液转移到溶液转移到 200ml200ml的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细 胞，置于胞，置于2525摄
12、氏度摄氏度下发酵下发酵24h24h。问题思考：问题思考：1、为什么要用蒸馏水冲洗、为什么要用蒸馏水冲洗2到到3次？次？ 2、发酵时为什么要将温度控制在、发酵时为什么要将温度控制在25？3、如果要求制作反复使用的固定化酵母细、如果要求制作反复使用的固定化酵母细胞应该在实验中注意哪些问题？胞应该在实验中注意哪些问题？洗去凝胶珠表面的电解质洗去凝胶珠表面的电解质 实验步骤：实验步骤：1、酵母细胞的活化。、酵母细胞的活化。 2g干酵母干酵母+20ml蒸馏水蒸馏水50ml烧杯烧杯搅拌均匀搅拌均匀放置放置1h使之使之活化活化（已完成于小烧杯中）（已完成于小烧杯中）2、配制物质的量浓度为、配制物质的量浓度为
13、0.05mol/L的的CaCl2溶液。溶液。0.83gCacl2+150ml蒸馏水蒸馏水200ml烧杯烧杯溶解备用溶解备用3、配制海藻酸钠溶液、配制海藻酸钠溶液（1.4g海藻酸钠海藻酸钠+20ml水水50ml烧杯烧杯酒精灯小火或间断加热酒精灯小火或间断加热，不，不断搅拌使之熔化，蒸馏水定容到断搅拌使之熔化，蒸馏水定容到20ml）。4、待海藻酸钠、待海藻酸钠冷却后冷却后与酵母细胞混合。与酵母细胞混合。冷却至室温混合，搅拌均冷却至室温混合，搅拌均匀吸入注射器匀吸入注射器5、固定化酵母细胞固定化酵母细胞 用注射器吸取混合液后，在恒定高度（用注射器吸取混合液后，在恒定高度（15-20cm，过低凝胶珠形
14、状不规则，过高液体容易飞溅）缓慢匀速，过低凝胶珠形状不规则，过高液体容易飞溅）缓慢匀速滴加到滴加到CaCl2溶液中溶液中。 要求：要求：1、根据导学案上的实验步骤提示，组长分工，组内成员合、根据导学案上的实验步骤提示，组长分工，组内成员合作进行实验，严格遵守实验注意事项。作进行实验，严格遵守实验注意事项。2、所有实验物品轻拿轻放。、所有实验物品轻拿轻放。活动活动2：动手操作：动手操作（四）实验操作结果分析与评价（四）实验操作结果分析与评价1观察凝胶珠的颜色和形状观察凝胶珠的颜色和形状问题思考：问题思考：如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明什么？如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明什么？ 如
15、果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明什么？如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明什么？凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，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；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。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观察发酵的葡萄糖溶液还有其他方法吗？还有其他方法吗？利用固定的酵母细胞发酵产生酒精和利用固定的酵母细胞发酵产生酒精和CO2，可以看，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。到产生了
16、很多气泡，同时会闻到酒味。问题思考：当观察到哪些现象时，可说明问题思考：当观察到哪些现象时，可说明 实验获得成功？为什么？实验获得成功？为什么？课堂练习课堂练习1 1、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要经过加、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热促进其溶解，采用的最好加热方法是A A 快速加热快速加热 B B 持续高温加热持续高温加热C C 小火间断加热小火间断加热 D D 灼烧加热灼烧加热2 2下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是A A琼脂糖琼脂糖 B B醋酸纤维素醋酸纤维素 C C聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 D D聚乙烯
17、树脂聚乙烯树脂3 3固定化细胞技术不包括固定化细胞技术不包括A A包埋法包埋法 B B化学结合化化学结合化 C C物理法物理法 D D生物法生物法4 4、制备固定化酵母细胞的过程中错误的是（、制备固定化酵母细胞的过程中错误的是（ ）A A、取干酵母，加入蒸馏水，使其活化、取干酵母，加入蒸馏水，使其活化B B、配制海藻酸钠时，大火加热，直到溶化、配制海藻酸钠时，大火加热，直到溶化C C、将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化、将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化 的酵母细胞的酵母细胞D D、将凝胶珠在、将凝胶珠在Cacl2Cacl2溶液中浸泡溶液中浸泡30 min30 min左右左
18、右5 5、下列固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是、下列固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是 A A应使干酵母与水混合并搅拌，以利于酵母菌活化应使干酵母与水混合并搅拌，以利于酵母菌活化 B B配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热的方法配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热的方法 C C向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母 菌细胞，充分搅拌并混合均匀菌细胞，充分搅拌并混合均匀 D D将与酵母菌混匀的海藻酸钠溶液注入将与酵母菌混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2CaCl2溶液溶液 中，会观察到中，会观察到CaCl2CaCl2溶液中有球形或椭球形的凝胶溶液中
19、有球形或椭球形的凝胶 珠形成珠形成6 6、酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是、酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是A A 酶固定化技术是细胞固定化技术的基础酶固定化技术是细胞固定化技术的基础B B 细胞固定化技术是酶固定化技术的基础细胞固定化技术是酶固定化技术的基础C C 酶固定化技术与细胞固定化技术是同时发展起来的酶固定化技术与细胞固定化技术是同时发展起来的D D 固定化细胞技术先于酶固定化技术固定化细胞技术先于酶固定化技术7 7、固定化酶技术常采用、固定化酶技术常采用A A 包埋法包埋法 B B 化学结合和物理吸附法化学结合和物理吸附法C C 活化法活化法 D D 微囊化法微囊化法8 8
20、、下列有关固定化技术的叙述，正确的是、下列有关固定化技术的叙述，正确的是A A固定化酶只是在细胞内才能发挥作用固定化酶只是在细胞内才能发挥作用B B固定化酶能提高酶的利用率固定化酶能提高酶的利用率C C酶的固定是酶分离纯化的常用方法酶的固定是酶分离纯化的常用方法D D固定化酶的固定化方式就是吸附在固体表面上。固定化酶的固定化方式就是吸附在固体表面上。9 9、研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途、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上制成制剂，
21、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（药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的（ ）A A、温度、温度 B B、PH CPH C、水分、水分 D D、营养、营养1010、下列叙述不正确的是（、下列叙述不正确的是（ ）A A、从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶容易、从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶容易B B、固定化细胞比固定化酶对酶的活性影响更小、固定化细胞比固定化酶对酶的活性影响更小C C、固定化细胞固定的是一种酶、固定化细胞固定的是一种酶D D、将微生物的发酵过程变成连续的酶反应应选择固、将微生物的发酵过程变成连续的酶反应应选择固 定化细胞技术定化细胞技术1111、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是( ( ) )A A避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程 B B固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用C C促化反应结束后，能被吸收和重复利用促化反应结束后，能被吸收和重复利用D D细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效的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发挥作用
