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1、 课题3 酵母细胞的固定化【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。【课题重点与难点】1课题重点：制备固定化酵母细胞。2课题难点：制备固定化酵母细胞【知识要点】1利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例；2固定化酶的反应柱示意图；3固定化酶在生产实践中的优点【教学过程】一基础知识（课前预习）1高果糖浆的生产需要使用 ，它能将葡萄糖转化成果糖。这种酶的 好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。2使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种 上，再将这些酶颗粒装到一个 内，柱子底端装上分布着许多
2、小孔的 。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的 端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与 接触，转化成果糖，从反应柱的 端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了 ，提高了果糖的产量和质量。3固定化酶和固定化细胞是利用 或 方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括 、 和 法。一般来说，酶更适合采用 、 法固定，而细胞多采用 法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大细胞的难以被 或 ，而个小的酶容易 。4包埋法法固定化细胞即将微生物细胞包埋在不溶于水的中。常用的载体有 、 、 、 和 等。二课堂讨论1从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化
3、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？三实验操作（一）制备固定化酵母细胞1酵母细胞的活化问题思考：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3配制海藻酸钠溶液问题思考：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？4海藻酸钠溶液与酵母细胞混合5固定化酵母细胞问题思考：为什么刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右？如何检验凝胶珠的质量是否合格？（二）用
4、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：如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明什么？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？五典例解析：列表比较直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点。类型优点不足直接使用酶固定化酶固定化细胞附：巩固练习1酶的固定化常用的方式不包括： （ ）A吸附 B包埋 C连接 D将酶加工成固体2溶解海藻酸钠，最好采用 加热的方法。 （ ）A小火间断 B小火持续 C大火间断 D大火持续3高果糖浆生产需要的酶
5、是： （ ）A葡萄糖异构酶 B蔗糖酶 C麦芽糖酶 D果糖酶4固定化酶的优点是： （ ）A有利于酶的活性 B有利于产物的纯化C有利于提高反应速度 D有利于酶发挥作用5研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的： （ ）A温度 B酸碱度 C水分 D营养6将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是： （ ）ACO2的释放 B丙酮酸的氧化 C葡萄糖的利用 DATP的形成7固定化酶的优点是： （ ）A有利于增加酶的活性 B有利于产物的纯化C有利于提高反应速度 D
6、有利于酶发挥作用8下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是： （ ）A琼脂糖 B醋酸纤维素 C聚丙烯酰胺 D聚乙烯树脂10在固定化细胞技术中，从操作角度考虑， 方法更容易； 方法对酶活性的影响小；如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应选择 方法；如果反应物是大分子，应选择 方法。11凝胶珠的颜色是 ；形状是 。12利用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液， （填有或无）气泡产生： （填有或无）酒精产生。13固定化酶和一般酶制剂的主要区别是 。14利用下列材料用具，验证固定化酵母细胞能发酵生产啤酒。实验原理：麦芽汁可以渗入到由海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中。啤酒酵母可以利用自身细胞内的一系列酶将可发
7、酵性糖转化成乙醇。材料用具：麦芽汁液体培养基、新鲜斜面啤酒酵母、海藻酸钠、葡萄糖氯化钙混合液，无菌水；高压蒸汽灭菌锅、恒温培养箱、小烧杯、注射器、500ml三角瓶、天平、玻璃棒、pH试纸、纱布等。实验步骤： 参考答案：1D 2A 3A 4B 5D 6C 7B 8D 912略13能回收可以重复利用14实验步骤：（1）取新鲜斜面上的啤酒酵母，接种于10毫升麦芽汁液体培养基中，25摄氏度培养2430小时。（2）取1.6g海藻酸钠于无菌小烧杯中，加无菌水少许调成糊状，再加入无菌水至40ml，在98kpa条件下灭菌15min。冷却至45摄氏度左右后，与预热至35摄氏度左右的10ml酵母培养液混合搅拌均匀，立即倒入装有5号针头的注射器外套中，以恒定的速度滴入盛有葡萄糖氯化钙混合液的容器中，浸泡30min制成凝胶珠。（3）倒去葡萄糖氯化钙混合液，用无菌水洗剂凝胶珠三次后，将凝胶珠放入500ml三角瓶中，加入300ml无菌麦芽汁液体培养基，置于25摄氏度下封口发酵5d左右，倒出发酵后的麦芽汁即为生啤酒。4