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1、課題3酵母細胞的固定化,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(fā)酵。,一,二,三,一、固定化酶的應(yīng)用實例 1.高果糖漿的生產(chǎn)需要使用葡萄糖異構(gòu)酶,它能將葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖。這種酶的穩(wěn)定性好,可以持續(xù)發(fā)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(gòu)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(yīng)柱內(nèi),柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板。酶顆粒無法通過篩板上的小孔,而反應(yīng)溶液卻可以自由出入。 3.高果糖漿的生產(chǎn)操作:生產(chǎn)過程中,將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入,使其流過反應(yīng)柱,與固定化葡

2、萄糖異構(gòu)酶接觸,轉(zhuǎn)化成果糖,從反應(yīng)柱的下端流出。,一,二,三,二、固定化技術(shù) 1.固定化酶和固定化細胞技術(shù)是利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù),包括包埋法、化學結(jié)合法和物理吸附法。一般來說,酶更適合采用化學結(jié)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(jié)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。,一,二,三,三、實驗操作 1.酵母細胞的活化:在缺水的狀態(tài)下,微生物會處于休眠狀態(tài)?；罨褪?/p>

3、讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復正常的生活狀態(tài)。 2.配制物質(zhì)的量濃度為0.05 mol/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(zhuǎn)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 30 min左右。,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(fā)酵

4、的葡萄糖溶液中,再置于25 下發(fā)酵24 h。 工業(yè)生產(chǎn)中,細胞的固定化是在嚴格無菌的條件下進行的。,一,二,一、直接使用酶、固定化酶和固定化細胞的比較,一,二,一,二,一,二,二、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較短,一般需要1 h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(yīng)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(huán),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(zhì)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(shù)目少,影響實驗效果。 規(guī)律總

5、結(jié)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。,一,二,3.剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時間,以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。檢驗凝膠珠的質(zhì)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。,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】 試分析右上圖中,哪一種與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母細胞相似?() 解

6、析:A、B 選項適合于酶的固定化,C選項既可用于酶的固定化,也可用于細胞的固定化。制備固定化酵母細胞用的是包埋法,即將酵母菌包埋在海藻酸鈉制成的凝膠珠中,所以與D選項相似。 答案:D 反思領(lǐng)悟制備固定化酶和固定化細胞通常采用包埋法、化學結(jié)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。,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(guān)操作,圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵的示意圖,下列敘述不正確的是(),題型一,題型二,題型三,A.剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)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

7、用是使海藻酸鈉形成凝膠珠 C.圖2發(fā)酵過程中攪拌的目的是使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸 D.圖1中制備的凝膠珠應(yīng)用蒸餾水洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中 解析:剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)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,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(yīng)用 【例題3】 下列關(guān)于固定化酶和固定化酵母細胞的研究與應(yīng)用的敘述,錯誤的是() A.從酶的固定方式看,吸附法比化學結(jié)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(jié)合法固定化酶,可能會使部分酶的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而影響到酶的活性;作為消化酶時,以口服方式給藥,蛋白酶制劑才可進入消化道起作用;試紙使用后被污染,不可以反復使用;海藻酸鈉凝膠珠是在CaCl2溶液中形成的,在制備過程中也可能混入了雜菌,因而要用蒸餾水沖洗。 答案:C,