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1、目标导航,预习导引,1.说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。 2.能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。,目标导航,预习导引,一,二,三,一、固定化酶的应用实例 1.高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶,它能将葡萄糖转化成果糖。这种酶的稳定性好,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.葡萄糖异构酶固定:将酶固定在一种颗粒状的载体上,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。酶颗粒无法通过小孔,而反应溶液却可以自由出入。 3.高果糖浆的生产操作:生产过程中,将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入,使其流过反应柱,与
2、固定化葡萄糖异构酶接触,转化成果糖,从反应柱的下端流出。,目标导航,预习导引,一,二,三,二、固定化技术 1.固定化酶和固定化细胞技术是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,包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。 2.一般来说,酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化,而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞体积大,而酶分子很小;体积大的细胞难以被吸附或结合,而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。 3.包埋法固定化细胞,即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。,目标导航,预习导引,一,二,三,三、实验操作 1.酵母细
3、胞的活化:在缺水的状态下,微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。 2.配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液。 3.配制海藻酸钠溶液:溶化海藻酸钠溶液时要用酒精灯加热,边加热边搅拌。加热时要用小火,或者间断加热,直至完全溶化。 4.海藻酸钠溶液与酵母细胞混合: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,进行充分搅拌,使其混合均匀,再转移至注射器中。 5.固定化酵母细胞 以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中,液滴形成凝胶珠状后,将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡 30 min左右。,目标导航,预习导引,
4、一,二,三,6.将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗23次,放入用于发酵的葡萄糖溶液中,再置于25 下发酵24 h。 工业生产中,细胞的固定化是在严格无菌的条件下进行的。,知识梳理,典例透析,一,二,一、直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较,知识梳理,典例透析,一,二,知识梳理,典例透析,一,二,知识梳理,典例透析,一,二,二、固定化细胞制作过程中的注意事项 1.酵母细胞活化所需要的时间为1 h左右。此外,酵母细胞活化时活化液体积会变大,因此活化前应该选择体积足够大的容器,以避免酵母细胞的活化液溢出。 2.加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环,一定要按照教材的提示进行操作。海藻酸钠的浓
5、度影响固定化细胞的质量。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,影响实验效果。 规律总结如果形成的凝胶珠颜色过浅,呈白色,说明海藻酸钠溶液浓度低,包埋细胞少;如果形成的凝胶珠不是球形或椭球形,则说明海藻酸钠溶液浓度偏高,制作失败。,知识梳理,典例透析,一,二,3.刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间,以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格,可以使用下列方法:一是用镊子夹出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,也能表明凝胶珠
6、的制备是成功的。,知识梳理,典例透析,题型一,题型二,题型三,题型一 酶或细胞固定化的方法 【例题1】 制备固定化酶和固定化细胞常用的方法不包括( ) A.包埋法 B.化学结合法 C.物理结合法 D.物理吸附法 解析:制备固定化酶和固定化细胞常用物理或化学方法,如包埋法、化学结合法和物理吸附法。 答案:C 反思领悟制备固定化酶和固定化细胞通常采用包埋法、化学结合法和物理吸附法。海藻酸钠作载体制备的是固定化酵母细胞。,知识梳理,典例透析,题型一,题型二,题型三,题型二 固定化酶或固定化细胞的制备过程 【例题2】 下图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作,图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图
7、。下列叙述错误的是( ),知识梳理,典例透析,题型一,题型二,题型三,A.刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液 B.图1中X溶液为CaCl2溶液,其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠 C.图2发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母菌充分接触 D.图1中制备的凝胶珠应用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中 解析:刚溶化的海藻酸钠应冷却后再与酵母菌混合,否则温度过高会导致酵母菌死亡。 答案:A,知识梳理,典例透析,题型一,题型二,题型三,题型三 固定化酶和固定化酵母细胞的研究与应用 【例题3】 下列关于固定化酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述,错误的是( ) A.从酶的固定方式看,物理吸附法比化学结合法对酶活性影响小 B.作为消化酶使用时,蛋白酶制剂以口服方式给药 C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶,可以反复使用 D.将海藻酸钠凝胶珠用蒸馏水冲洗,目的是洗去CaCl2和杂菌 解析:用化学结合法固定化酶,可能会使部分酶的分子结构发生变化,从而影响酶的活性;作为消化酶时,以口服方式给药,蛋白酶制剂才可进入消化道起作用;试纸使用后被污染,不可以反复使用;海藻酸钠凝胶珠是在CaCl2溶液中形成的,在制备过程中也可能混入了杂菌,因而要用蒸馏水冲洗。 答案:C,