人教版高中生物选修一 课题3 酵母细胞的固定化 （5）（共18张PPT）

(共18张PPT)
课题3
酵母细胞的固定化
开平十大特产之一
富含大量高果糖浆
什么是高果糖浆？它是由什么物质转化的？
一.固定化酶的应用实例
高果糖浆的生产
果糖含量为42%的糖浆
1.化学反应：
葡萄糖
酶
糖
2.使用固定化酶生产：
固定1种酶只能催化1种化学反应
固定化细胞技术
“人造蜂蜜”--高果糖浆
葡萄糖异构
果
传统生产中：
①优点：
P49第1段
P49“课题背景”
？
？
②缺点：
1.概念
（二）固定化细胞技术
固定化酶和固定化细胞技术是利用
将
固定在一定空间内的技术。
物理或化学方法
酶或细胞
2.固定方法
合作探究1
1min阅读课本P50第1段的内容，连线：
体积大的细胞难以吸附或结合。
体积小的酶容易从包埋材料中漏出
①固定化酶一般催化
种化学反应。
②固定化细胞可同时催化
种化学反应。
③固定化细胞中，反应物一般可通过
（细胞结构）
1
多
３.比较固定化酶和固定化细胞技术
细胞膜
【辩图自学1min】
合作探究2
【情景分析】联系生活，筛选信息，分析P50第2段的问题：
尿毒症克星“人工肾”:用固定化脲酶和微胶囊活性炭组成人工肾，将病人血液中的尿素经脲酶水解成氨，再用活性炭吸附，达到清理废物效果，但病人血液环境易变，容易引起固定化酶失活。
◆提问：哪种方法对酶活性影响更小？为什么？（１、２组）
啤酒的秘密：70年代，葡萄糖转化成酒精的系列化学反应过程揭开面纱，即葡萄糖（己糖激酶）→6-磷酸葡萄糖（磷酸己糖异构酶）→...→乙醇。1976年，法国首次用固定化酵母生产啤酒。
◆提问：想让微生物发酵过程变成连续酶反应，选择哪种方法？
（3、4组）
优质烟生产：在烤烟烘烤后尚残留淀粉，大分子淀粉在燃吸时影响燃烧完全性，产生糊焦味。研究表明，固定化酶处理烟叶淀粉降解率为25%~30%，优于固定化细胞的25%，明显提高吸食品质。
◆提问：如果反应物是大分子物质，应该采用哪种方法？（5、6组）
固定化细胞对酶活性影响更小，容易操作（第2段第1、2问题）
固定化细胞：一系列酶→连续酶反应。（第2段第3、4问题）
反应物是大分子物质：固定化酶。（第2段第5问题）
酶的种类：一种（单一酶反应）
特点：对酶活性影响更小
固定化细胞
酶的种类：多种（一系列酶反应）
规律总结
特点：更适应反应物是大分子物质的反应　
固定化酶
优点：既能与反应物接触,又能与产物分离,
　　　可反复使用
优点：成本低，更容易操作
二.实验操作——酵母细胞的固定化
方法：
。
包埋法
多孔性载体：
。
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等
包埋于
合作探究3
阅读P50、51页制备实验操作过程，思考：
制备固定化酵母细胞
【思考1】活化是指什么？方法？
【思考2】加热海藻酸钠时，为什么
要用小火或者间断加热？
【思考3】溶化的海藻酸钠溶液为什
么要冷却至室温才与酵母混合？
(P50左边栏)
(P51“操作提示”)
高温会杀死酵母细胞
洗去CaCl2
【思考4】将凝胶珠用蒸馏水冲洗，目的？
固定化酵母细胞发酵
0.05mol/L的CaCl2
将混合液缓慢注射到CaCl2
加入葡萄糖进行发酵
加水活化
小火/间断加热海藻酸钠
冷却至室温与酵母混合
速度缓慢地滴入CaCl2溶液中
洗涤凝胶珠
加入葡萄糖溶液发酵
配置CaCl2
三.实验分析与评价
（一）评价1：观察凝胶珠的颜色和形状
浅黄色
颜色过浅、呈白色
不是圆形或椭圆形
关键步骤：“配置海藻酸钠溶液”
（二）评价２：检验酵母发酵是否成功
（典题精选）科研人员利用固定化酵母直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇，先后顺序：酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞→甜菜汁发酵→燃料乙醇（去除气泡）。根据材料回答问题：
（3）利用固定酵母细胞发酵甜菜汁24h，会有
实验现象，采用
化学试剂检测有无酒精的生成。
（4）现有固定化酵母、无酵母海藻酸钠凝珠、葡萄糖等实验材料和仪器，若要验证固定化酵母发酵产生了酒精，试写出实验设计思路：
。
合作探究4
有气泡，有酒味
酸性重铬酸钾
取等量的固定化酵母和无酵母海藻酸钠凝珠加入锥形瓶中，分别加入等量的葡萄糖，发酵相同时间后，检测是否有酒精产生。
小组探究讨论，分享答案：
小
结
酵母细胞的固定化
基础知识
固定化酶实例
高果糖浆的生产
固定化技术
固定方法
固定化酵母细胞
实验操作
活化酵母
配置溶液
溶液混合
固定化酵母细胞
固定酵母发酵
1.结合专题2的无菌操作技术，想一想如果要求制作反复使用的固定化酵母细胞，应该在实验过程中注意那些问题？
2.试一试：请你结合专题1中的课题1，尝试利用固定化细胞发酵制作果酒和果醋，并观察能否连续生产。
四.课题延伸（课后完成）
1.使用固定化细胞的优点是(
)
A.能催化大分子物质的水解
　
B.可催化一系列化学反应
C.与反应物易接近
　
D.有利于酶在细胞外发挥作用
B
2.研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可以用来降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的（
）
A.温度
B.PH
C.水分
D.营养
D
3.
下列固定化酶和固定化细胞叙述，正确的是（　）
A.
反应产物对固定化酶的活性没有影响
B.
实验室常用吸附法制备固定化酵母细胞
C.
若发酵底物是大分子，则固定化细胞优于固定化酶
D.
固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显
D
反应产物可能与酶结合，改变酶的结构
包埋法
不容易通过细胞膜，多用于固定化酶
4.有关“酵母细胞固定化”实验的叙述，错误的是（
）
A.
配置海藻酸钠溶液时，应小火或间断加热，以免出现焦糊现象
B.
待海藻酸钠溶液冷却至室温再与活化的酵母菌溶液混合搅匀
C.
凝胶珠在NaCl溶液中浸泡30分钟，有利于凝胶珠结构稳定
D.
10%的葡萄糖溶液为固定化酵母细胞的发酵提供营养和适宜的渗透压
C
CaCl2
5.
下图1表示制备固定化酵母细胞的某步操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，请据图分析回答：
（1）图1中，将溶化好的海藻酸钠溶液
，加入已活化的酵母细胞，充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。
（2）图1中X溶液为
，其作用是
。
（3）某同学在图1步骤结束后得到下图所示的实验结果，出现此结果的可能原因有海藻酸钠浓度过
（“高”或“低”）或注射器中的混合液推进速度过
（“快”或“慢”）。
（4）图1中制备的凝胶珠用
后再转移到图2装置中，发酵过程中搅拌的目的是
。
（5）研究表明使用固定化酵母的酒精产量平均值高于游离酵母的对照组，可能的原因是
。
冷却至室温
CaCl2溶液
使海藻酸钠形成凝胶珠
蒸馏水洗涤
为了使培养液与酵母菌充分接触
高
快
凝胶珠内部容易产生无氧环境，有利于酒精发酵