目標導航,預習導引,1.說出固定化酶和固定化細胞的作用和原理。2.能制備固定化酵母細胞,并利用固定化酵母細胞進行酒精發酵。,目標導航,預習導引,一,二,三,一、固定化酶的應用實例1.高果糖漿的生產需要使用葡萄糖異構酶,它能將葡萄糖轉化成果糖。這種酶的穩定性好,可以持續發揮作用。但是,酶溶解于葡萄糖溶液后,就無法從糖漿中回收,造成很大的浪費。2.葡萄糖異構酶固定:將酶固定在一種顆粒狀的載體上,再將這些酶顆粒裝到一個反應柱內,柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板。酶顆粒無法通過小孔,而反應溶液卻可以自由出入。3.高果糖漿的生產操作:生產過程中,將葡萄糖溶液從反應柱的上端注入,使其流過反應柱,與固定化葡萄糖異構酶接觸,轉化成果糖,從反應柱的下端流出。,目標導航,預習導引,一,二,三,二、固定化技術1.固定化酶和固定化細胞技術是利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間內的技術,包括包埋法、化學結合法和物理吸附法。一般來說,酶更適合采用化學結合法和物理吸附法固定化,而細胞多采用包埋法固定化。這是因為細胞體積大,而酶分子很小;體積大的細胞難以被吸附或結合,而體積小的酶容易從包埋材料中漏出。2.包埋法固定化細胞即將微生物細胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中。常用的載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。,目標導航,預習導引,一,二,三,三、實驗操作1.酵母細胞的活化:在缺水的狀態下,微生物會處于休眠狀態。活化就是讓處于休眠狀態的微生物重新恢復正常的生活狀態。2.配制物質的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液。3.配制海藻酸鈉溶液:溶化海藻酸鈉溶液時要用酒精燈加熱,邊加熱邊攪拌,加熱時要用小火,或者間斷加熱,直至完全溶化。4.海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合:將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫,加入已活化的酵母細胞,進行充分攪拌,使其混合均勻,再轉移至注射器中。5.固定化酵母細胞以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中,液滴形成凝膠珠狀后,將這些凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。,目標導航,預習導引,一,二,三,6.將固定好的酵母細胞(凝膠珠)用蒸餾水沖洗23次,放入用于發酵的葡萄糖溶液中,再置于25下發酵24h。工業生產中,細胞的固定化是在嚴格無菌的條件下進行的。,知識梳理,典例透析,一,二,一、直接使用酶、固定化酶和固定化細胞的比較,知識梳理,典例透析,一,二,知識梳理,典例透析,一,二,知識梳理,典例透析,一,二,二、固定化細胞制作過程中的注意事項1.酵母細胞活化所需要的時間為1h左右。此外,酵母細胞活化時活化液體積會變大,因此活化前應該選擇體積足夠大的容器,以避免酵母細胞的活化液溢出容器外。2.加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環,一定要按照教材的提示進行操作。海藻酸鈉的濃度影響固定化細胞的質量。如果海藻酸鈉濃度過高,將很難形成凝膠珠;如果濃度過低,形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數目少,影響實驗效果。規律總結如果形成的凝膠珠顏色過淺,呈白色,說明海藻酸鈉溶液濃度低,包埋細胞少;如果形成的凝膠珠不是球形或橢球形,則說明海藻酸鈉溶液濃度偏高,制作失敗。,知識梳理,典例透析,一,二,3.剛形成的凝膠珠應在CaCl2溶液中浸泡一段時間,以便形成穩定的結構。檢驗凝膠珠的質量是否合格,可以使用下列方法:一是用鑷子夾出一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓,如果凝膠珠不容易破裂,沒有液體流出,就表明凝膠珠的制作成功;二是在實驗桌上用力摔打凝膠珠,如果凝膠珠很容易彈起,也能表明凝膠珠的制備是成功的。,知識梳理,典例透析,題型一,題型二,題型三,題型一酶或細胞固定化的方法【例題1】制備固定化酶和固定化細胞常用的方法不包括()A.包埋法B.化學結合法C.物理結合法D.物理吸附法解析:制備固定化酶和固定化細胞常用物理或化學方法,如包埋法、化學結合法和物理吸附法。答案:C反思領悟制備固定化酶和固定化細胞通常采用包埋法、化學結合法和物理吸附法。海藻酸鈉作載體制備的是固定化酵母細胞。,知識梳理,典例透析,題型一,題型二,題型三,題型二固定化酶或固定化細胞的制備過程【例題2】下圖1表示制備固定化酵母細胞的有關操作,圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發酵的示意圖,下列敘述不正確的是(),知識梳理,典例透析,題型一,題型二,題型三,A.剛溶化的海藻酸鈉應迅速與活化的酵母菌混合制備混合液B.圖1中X溶液為CaCl2溶液,其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠C.圖2發酵過程中攪拌的目的是使培養液與酵母菌充分接觸D.圖1中制備的凝膠珠應用蒸餾水洗滌后再轉移到圖2裝置中解析:剛溶化的海藻酸鈉應冷卻后再與酵母菌混合,否則溫度過高會導致酵母菌死亡。答案:A,知識梳理,典例透析,題型一,題型二,題型三,題型三固定化酶和固定化酵母細胞的研究與應用【例題3】下列關于固定化酶和固定化酵母細胞的研究與應用的敘述,錯誤的是()A.從酶的固定方式看,物理吸附法比化學結合法對酶活性影響小B.作為消化酶使用時,蛋白酶制劑以口服方式給藥C.尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過氧化氫酶,可以反復使用D.將海藻酸鈉凝膠珠用蒸餾水沖洗,目的是洗去CaCl2和雜菌解析:用化學結合法固定化酶,可能會使部分酶的分子結構