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1、酵母酵母细细胞的固定化胞的固定化【开拓视野】固定化酶和固定化细胞的技术发展【开拓视野】固定化酶和固定化细胞的技术发展发展阶段发展阶段优点优点问题问题酶酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞提示：考虑单一变量考虑单一变量比较酶和固定化酶的异同比较酶和固定化酶的异同比较酶和细胞的异同比较酶和细胞的异同基础知识：基础知识：1固定化酶的应用实例固定化酶的应用实例生产高果糖浆生产高果糖浆（1）高果糖浆的生产原理：）高果糖浆的生产原理：葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶果糖果糖葡萄糖葡萄糖（2）葡萄糖异构酶固定：将葡萄糖异构酶）葡萄糖异构酶固定：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反应柱中。固定在颗粒状载体上，装
2、入反应柱中。（3）高果糖浆的生产操作（识图）高果糖浆的生产操作（识图45反应反应柱）：柱）：从反从反应应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反出果糖溶液，一个反应应柱可柱可连续连续使用半年。使用半年。【比较比较】酶和细胞的固定方法和特点酶和细胞的固定方法和特点2固定化技术的方法（识图固定化技术的方法（识图46固定方法）：固定方法）：将酶和细胞固定化方法有将酶和细胞固定化方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法。包埋法、化学结合法和物理吸附法。固定固定对对象象酶酶细细胞胞适宜固定法适宜固定法化学化学结结合法、物理吸附法合法、物理吸附法包埋法包埋法特特 点点体体
3、积积小，固定一种小，固定一种酶酶。包埋法容易包埋法容易丢丢失失体体积积大，固定一系列大，固定一系列酶酶。难难以化学以化学结结合和吸附合和吸附思考思考1对固定酶的作用影响较小的固定对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？方法是什么？思考思考2将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定发酵过程变为连续的酶反应，应当固定（酶、细胞）；若将蛋白质变成氨基酸，（酶、细胞）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定（酶、细胞）。应当固定（酶、细胞）。吸附法。吸附法。3固定细胞的材料：固定细胞的材料：固定细胞时应当选用不溶于水的多孔性载固定细胞时应当选用不溶于水的多孔性
4、载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等纤维素和聚丙烯酰胺等2实验设计实验设计1制备固定化酵母细胞制备固定化酵母细胞（1）酵母细胞的活化：）酵母细胞的活化：1g干酵母干酵母10mL蒸馏水蒸馏水50mL烧杯烧杯搅拌搅拌均匀均匀放置放置1h，使之活化。，使之活化。思考思考3活化是指什么？活化是指什么？（2）配制）配制CaCl2溶液：溶液：0.83gCaCl2150mL蒸馏水蒸馏水200mL烧杯烧杯溶解备用。溶解备用。活化是指让处于休眠状态的微生物重新活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。恢复正常生活状态的过程。（3）配制
5、海藻酸钠溶液：）配制海藻酸钠溶液：0.7g海藻酸海藻酸10mL水水50mL烧杯烧杯酒精酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化之溶化蒸馏水定容到蒸馏水定容到10mL。思考思考4微火加热并不断搅拌的目的是什么微火加热并不断搅拌的目的是什么？（4）海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：）海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。防止海藻酸钠焦糊。防止海藻酸钠焦糊。思考思考5为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能为什么要海藻酸钠溶液冷却后才
6、能加入酵母细胞？加入酵母细胞？（5）固定化酵母细胞：）固定化酵母细胞：以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝胶珠状颗粒。溶液中，形成凝胶珠状颗粒。防止高温杀死酵母细胞防止高温杀死酵母细胞。2固定化酵母细胞的发酵固定化酵母细胞的发酵（6）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗馏水冲洗23次。次。（7）发酵：）发酵：150mL10葡萄糖固定化酵葡萄糖固定化酵母细胞母细胞200mL锤形瓶锤形瓶密封密封25发酵发酵24h。思考思考6发酵过程中锥形瓶为什么要密封发酵过程中锥形瓶为什么要密封？思考思考7锥形瓶
7、中的气泡和酒精是怎样形锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？成的？思考思考8在利用固定化酶或固定化细胞进在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？行生产的过程中，需要无菌操作吗？酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。酵母菌进行无氧呼吸产生的。酵母菌进行无氧呼吸产生的。需要。需要。例例1下列有关固定化技术的叙述，正确的下列有关固定化技术的叙述，正确的是（是（）A固定化酶只是在细胞内才能发挥作用固定化酶只是在细胞内才能发挥作用B固定化酶能提高酶的利用率固定化酶能提高酶的利用率C酶的固定是酶分离纯化的常用方法酶的固定是酶分离纯化的常用方法D固定化酶的固定化方式就是
8、吸附在固体固定化酶的固定化方式就是吸附在固体表面上。表面上。B例例2关于固定化细胞的叙述，正确的是关于固定化细胞的叙述，正确的是A催化效率高，低耗能、低污染催化效率高，低耗能、低污染B对环境的条件非常敏感，容易失活对环境的条件非常敏感，容易失活C既能与反应物充分接触，又能与产物分离既能与反应物充分接触，又能与产物分离D成本低、操作简单，但反应效果可能很低成本低、操作简单，但反应效果可能很低C例例3溶解海藻酸钠，最好采用溶解海藻酸钠，最好采用 加热的加热的方法方法 A小火间断小火间断 B小火持续小火持续 C大火间断大火间断 D大火持续大火持续A例例4关于酵母菌的叙述，正确的是关于酵母菌的叙述，正
9、确的是A酵母菌在营养物质充足时、环境适宜时，酵母菌在营养物质充足时、环境适宜时，依靠有性生殖进行繁殖依靠有性生殖进行繁殖B酵母菌的代谢类型时异养厌氧型酵母菌的代谢类型时异养厌氧型C酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、各种的细胞器膜等膜各种的细胞器膜等膜D用酵母菌酿酒时，应先密封后通气用酵母菌酿酒时，应先密封后通气C例例5 将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是氧状态，下面加快的一项是ACO2的释放的释放 B丙酮酸的氧化丙酮酸的氧化 C葡萄糖的利用葡萄糖的利用 DATP的形成的形成C例例6固定化酶的优点是固定化酶的优点是A有利于增加酶的活性有利于增加酶的活性 B有利于产物的纯化有利于产物的纯化C有利于提高反应速度有利于提高反应速度 D有利于酶发挥作用有利于酶发挥作用B例例7 下列不是用于包埋法固定化细胞的载下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是体是A琼脂糖琼脂糖 B醋酸纤维素醋酸纤维素 C聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 D聚乙烯树脂聚乙烯树脂D例例8固定化细胞技术不包括固定化细胞技术不包括A包埋法包埋法 B化学结合化化学结合化 C物理法物理法 D生物法生物法D