4.3 酵母细胞的固定化 课件-2023-2024学年上学期高中生物选择性必修1

雯姐高中生物 4.3 酵母细胞的固定化 选修一 第四章 第三节 一、高果糖浆 1、含义：是果糖含量为42%左右的糖浆。 2、作用：作为蔗糖的替代品 3、应用：作为营养性甜味剂运用在碳酸饮料、果 汁饮料、运动饮料、糖浆、果冻等含糖产品中。 4、优点：高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人的健康更有益。p49 一、高果糖浆 5、生产原理： 葡萄糖 葡萄糖异构酶 42%～45%转化成果糖 【拓展】酶制剂 1．酶制剂可以改进生产工艺、简化生产过程 2．胞内酶和胞外酶均可用于制成酶制剂 3．酶制品的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化等 4．目前大量生产酶制剂都是通过微生物发酵生产的 6、酶制剂存在的缺陷p49 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 溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本； 反应后会混在产物中，可能影响产品质量。 5、酶制剂的优点：催化效率高、低耗能、低污染 我们希望的酶是p49 能固定在不溶于水的载体上 ②能与反应物接触 ③又能与产物分离 ④还可以反复利用 二、固定化技术 p50 1、含义：利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术。 可直接固定酶，也可固定细胞 胞内酶 胞外酶 二、固定化技术 p50 2、常见载体 （1）特点：不溶于水的多孔材料 （2）例：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺 二、固定化技术 p50 3、常见方法：物理吸附法、化学结合法、包埋法 通过通过物理吸附将酶吸附在载体上 利用共价键、离子键将酶或细胞固定在载体上 将酶或细胞均匀地包埋在微网格中 【思考1】哪种更适合固定细胞，哪种适合固定酶？ 【思考1】哪种更适合固定细胞，而不适合固定酶？ 个大的细胞难以被吸附或结合，宜采用包埋法。 个小的酶容易从包埋材料中漏出，宜采用物理吸附法或化学结合法。 【思考2】以上三种方法哪种操作最简单？ 包埋法 【思考3】你认为将酶固定化后对酶活性有损伤吗？ 有影响，如化学结合法易对酶的活性部位造成影响。 对酶活性影响最小的是包埋法 【思考4】哪种方法固定的酶种类最多？ 【思考5】若要催化一系列化学反应，选哪种方法最合适？ 【思考6】包埋法固定的酶在细胞内还是细胞外起作用？ 【思考7】若催化的底物是大分子最好不要选哪种方法？为什么？ 包埋法 包埋法 在细胞内 不选包埋法，因大分子物质不能或不易进入细胞内（膜的选择透过性） 【思考8】若要使用包埋法，则需控制哪些条件以保证细胞正常生活？ 充足的营养物质，如碳源等 合适的环境条件，如：温度、pH、氧气、渗透压等 【思考9】在包埋法固定某种细胞时，若有杂菌污染，对催化效率有无影响？ 包埋细胞时，应严格进行无菌操作，否则易被杂菌污染影响实验结果。 【小结】固定化技术 4、实例：高果糖浆的生产 【思考1】浓度越高越好吗？流速越快越好吗？ 【思考2】该反应柱可以永久使用吗？为什么？ 浓度过高，流速过快，反应不彻底。 二、固定化技术 p50 固定化酶/细胞有使用期限，为什么？ 随着使用次数的增多，酶活性会有所下降。 例：某些产物可能会与酶分子结合在一起，导致酶结构改变，进而影响酶活性。 是否可以借助固定化技术生产果酒？效率是否会提高？ 三、酵母细胞的固定化 酵母细胞的活化 固定化 酵母细胞 海藻酸钠溶液与酵母菌混合 1、操作：干酵母加蒸馏水 2、作用： 3、注意： 4、步骤： 让处于休眠状态的生物重新恢复正常生活状态，本质是加快新陈代谢 选择体积足够大的容器，防止因酵母菌活化时体积变大而导致活化液溢出 取1g干酵母，放入50ml的小烧杯中，加入蒸馏水10ml，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置1h左右使其活化 缺水状态下，微生物处于休眠状态 p50 三、酵母细胞的固定化 酵母细胞的活化 海藻酸钠溶液与酵母菌混合 1、配制海藻酸钠溶液： 操作：小火、间断加热，并不断搅拌 防止海藻酸钠焦糊 不同浓度海藻酸钠对应实验现象 三、酵母细胞的固定化 酵母细胞的活化 海藻酸钠溶液与酵母菌混合 1、配制海藻酸钠溶液： 操作：小火、间断加热，并不断搅拌 （1）溶液浓度过高，将很难形成圆形或椭圆形凝胶珠； （2）浓度过低，凝胶珠包埋的酵母细胞数量较少，凝胶珠颜色过浅，呈白色。 实验成功的关键步骤 酵母细胞的活化 海藻酸钠溶液与酵母菌混合 2、配制氯化钙溶液： 0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→充分溶解备用 防止自来水中各种离子影响实验结果 （1）浓度要求： （2）氯化钙作用： （3）操作： 物质的量浓度为0.05mol