高三生物一轮复习专题4酶的研究与应用课题3酵母细胞的固定化课件新人教版选修1_图文

自 主 学 习 · 基 础 知 识 课题3 酵母细胞的固定化 合 作 探 究 · 重 难 疑 点 [学习目标] 1.说明固定化细胞和固定化酶的作用和原理。 2.掌握制备固定化酵母细胞和利用其进行酒精发酵的方法。(重 难点) 一、固定化酶的应用实例 1.普通酶应用中的缺点 (1)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。 (2)溶液中的酶很难回收,不能被再次利用,提高了生产成 本。 (3)反应后酶会混在产物中,可能影响 产品质量 。 2.固定化酶的应用实例——高果糖浆的生产 葡萄糖异构酶 (1)反应原理:葡萄糖―――――――――――→果糖。 (2)葡萄糖异构酶的优缺点 ①优点: 稳定性 好,能持续发挥作用。 ②缺点:酶溶解于葡萄糖溶液后,无法从糖浆中回收,造 成很大的浪费。 (3)使用固定化酶的生产原理:将葡萄糖异构酶固定在颗粒状 的载体 上,再将这些酶颗粒装入 反应柱 中,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 可以自由出入。 (4)生产操作 ①将 葡萄糖 溶液从反应柱的上端注入。 ②使葡萄糖溶液流过反应柱,与 固定化葡萄糖异构酶 触。 ③转化成的果糖,从反应柱的下端流出。 接 二、酶和细胞的固定化技术 1.概念 利用物理或 化学 方法将酶或细胞固定在一定空间内的技 术。 ? 包埋法 :多适于 细胞 的固定化 ? 2.方法? 化学结合法 ? ? 多适于 酶 的固定化 ? 物理吸附法 ? ? ? ? 3.载体 包埋法固定化细胞常用的是 不溶于水的多孔性 载体,如明 胶、琼脂糖、 海藻酸钠 4.优点 (1)固定化酶既能与反应物 接触,又能与 产物 分离,可 以 反复 作用。 (2)固定化细胞技术制备的 成本低,操作容易 。 、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。 三、酵母细胞的固定化 1.制备固定化酵母细胞 CaCl2 海藻 酸钠 小火间断 2.用固定化酵母细胞发酵 (1)操作步骤: 固定好的酵母细胞( 凝胶珠 )―→用蒸馏水 冲洗 2~3次 加入到 ――→ 用于发酵的 葡萄糖 溶液中。 ? ?有 气泡 产生 (2)现象? 酒精味 ? 散发 ?有 1.从操作角度考虑,固定化酶和固定化细胞哪一种方法对 酶活性的影响更小?固定化细胞固定的是一种酶还是一系列 酶? 【提示】 固定化细胞操作更容易,对酶活性影响更小。 固定化细胞可以催化一系列反应,故固定的是一系列酶。比如 固定化酵母细胞将葡萄糖转化形成酒精的过程就是一系列酶催 化反应的结果。 2.如果反应物是大分子物质,应该采用哪种方法固定化? 【提示】 应采用固定化酶技术。大分子物质难以自由通 过细胞膜,因此固定化细胞不能使反应物充分反应。 3.在进行酵母细胞的活化操作时,为什么要选择容积很大 的容器? 【提示】 在酵母细胞活化时,体积会变大,因此要选择 体积足够大的容器,以避免酵母细胞的活化液溢出容器。 1.固定化酶操作比固定化细胞操作简单、成本更低。(×) 【提示】 单、成本低。 酶一般是从细胞中获得的,固定化细胞操作简 2.固定化酶可催化一系列的反应。(×) 【提示】 固定化酶只能催化一种或一类化学反应。 3.配制的海藻酸钠溶液的浓度越低,越难形成凝胶珠。 (× ) 【提示】 浓度越高,越难形成凝胶珠。 4.用不含酵母菌的凝胶珠作对照实验时,则不产生气泡, 同时也闻不到酒味。(√) 预习完成后,请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中 问题 1 问题 2 问题 3 问题 4 学生分组探究一 直接使用酶、固定化酶及固定化细胞的 比较 第1步 探究——问题引入,诱思导学 情景材料: 1.如何才能获得固定化技术所需要的酶? 【提示】 酶的生产方式主要有两种:(1)提取法,采用一 定的技术直接从动植物或微生物的组织、细胞中将酶提取出 来;(2)发酵法,通过微生物发酵获得所需要的酶。 2.一种酶只能催化一种或者一类化学反应,而在生产实际 中很多产物的形成,都需通过一系列的酶促反应才能进行,怎 样解决这一问题? 【提示】 可采用固定化细胞技术。因为固定化细胞固定 的是活细胞,而细胞中有多种酶,因此可以催化一系列反应。 3.为什么说将酶固定在不溶于水的载体上,便解决了生产 成本及产品质量问题? 【提示】 将酶固定于不溶于水的载体上,使酶既能与反 应物接触,又能与反应物分离,还可重复利用。 第2步 提炼——要点归纳,整合提升 1.直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞 酶的种数 常用载体 一种或几种 一种 一系列酶 明胶、琼脂糖、海 高岭土、皂土、 藻酸钠、醋酸纤维 硅胶、凝胶 素、聚丙烯酰胺 制作方法 是否需要 营养物质 化学结合固定 化、物理吸附 固定化 否 否 包埋法固定化 是 催化反应 单一或多种 单一 各种物质(大分 各种物质(大分 反应底物 子、小分子) 子、小分子) ①对环境条件 非常敏感,易 失活 ②难回收,成 本高,影响产 品质量 催化效率高、 耗能低、低污 染 一系列 小分子物质 缺点 反应物不易 与酶直接接 不利于催化一系 触,尤其是 列的酶促反应 大分子物质, 反应效率下 降 ①既能与反应物 接触,又能与产 成本低、操 物分离 作容易 ②可以反复利用 优点 2.固定化技术的比较 方 法 定义 适用 范围 模型 包 埋 法 将酶包裹在多孔的 载体中。常见的载 多用于 体有明胶、琼脂糖、 细胞的 海藻酸钠、醋酸纤 固定 维素和聚丙烯酰胺 等 化学 将酶分子或细胞 结合 相互结合,或将 法 其结合到载体上 将酶吸附到固体 物理 吸附剂的表面。 吸附 固体吸附剂多为 法 活性炭、多孔玻 璃等 多用于 酶的固 定 酶连接 多用于 酶的固 定 酶吸附在载体表面 选择固定化酶与固

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