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1、专题四：酶的研究与应用专题四：酶的研究与应用课题三课题三 高二生物组制作高二生物组制作 12 什么是固定化酶？什么是固定化酶？水溶性酶水溶性酶水不溶性载体水不溶性载体水不溶性酶水不溶性酶（固定化酶）（固定化酶）固定化技术固定化技术一、固定化酶的应用实例一、固定化酶的应用实例31 1、固定化酶技术生产高果糖浆的图示：、固定化酶技术生产高果糖浆的图示：注意反应柱的注意反应柱的各部分名称。各部分名称。你能说出反应你能说出反应柱的优点吗？柱的优点吗？42、固定化酶技术的优点和缺点、固定化酶技术的优点和缺点优点优点:1.1.不溶于水，易于与产物分离。不溶于水，易于与产物分离。2.2.可反复使用。可反复使
2、用。3.3.可连续化生产。可连续化生产。4.4.稳定性好。稳定性好。缺点缺点:一种酶只能催化一种酶只能催化一种一种化学反应，而在化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都需要通过生产实践中，很多产物的形成都需要通过一系列一系列的酶促反应才能得到。的酶促反应才能得到。固定化过程固定化过程中往往会引起酶的失活中往往会引起酶的失活.怎么办？怎么办？5二、固定化细胞技术二、固定化细胞技术1 1、概念：、概念：利用物理或化学方法将细胞利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。固定在一定空间的技术。2、方法：、方法：包埋法包埋法 化学结合法化学结合法 物理吸附法物理吸附法62 2、方法、方法将酶（或细
3、胞）包埋在将酶（或细胞）包埋在细微网格里细微网格里.将酶（或细胞）相将酶（或细胞）相互连接起来互连接起来.将酶（或细胞）吸附在将酶（或细胞）吸附在载体表面上载体表面上.包埋法包埋法 化学结合法化学结合法 物理吸附法物理吸附法7 酶和细胞固定方法的选择酶和细胞固定方法的选择酶适合采用化学结合法和物理吸附酶适合采用化学结合法和物理吸附 法固定法固定.细胞适合采用包埋法固定细胞适合采用包埋法固定.（1 1）方法：）方法：（2 2）原因：）原因：细胞个大，酶分子很小细胞个大，酶分子很小.个体大的细胞难以被吸附或结合而个个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的酶容易从包埋的材料中漏出小的酶容易从包埋的材料中
4、漏出.83、固定化细胞技术的优点和缺点、固定化细胞技术的优点和缺点 优点优点:成本低，操作更容易。成本低，操作更容易。缺点缺点:固定后的酶或细胞与反应物不固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等。容易接近，可能导致反应效果下降等。94 4、固定化细胞常用的载体、固定化细胞常用的载体 常用的不溶于水的多孔性载体有哪常用的不溶于水的多孔性载体有哪些？些？明胶、琼脂糖、海藻酸钠、明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等 10三、实验操作三、实验操作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
5、水蒸馏水50mL烧杯烧杯搅拌搅拌均匀均匀放置放置1h，使之，使之活化活化。思考思考活化是指什么？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烧杯烧杯充分溶解备用。充分溶解备用。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。11（3）配制海藻酸钠溶液：配制海藻酸钠溶液：0.7g海藻酸钠海藻酸钠10mL水水50mL烧杯烧杯酒酒精灯精灯微火微火（或（或间断间断）加热，并不断搅拌，）加热，并不断搅拌，直至溶化直至溶化蒸馏水定容到蒸馏水定容到10mL。思考思考微火加热并不断搅拌
6、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将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温冷却至室温，加入，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。12思考思考为什么要等到海藻酸钠溶液为什么要等到海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞呢？冷却后才能加入酵母细胞呢？（5）固定化酵母细胞：固定化酵母细胞：以恒定的速度以恒定的速度缓慢地缓慢地将注射器中的溶液滴加将注射器中的溶液滴加到到CaCl2溶液中并浸泡溶液中并浸泡30min，形成凝胶珠状，形成凝胶珠状颗粒
7、。颗粒。思考思考 CaCl2溶液所起的作用是什么？溶液所起的作用是什么？防止高温杀死酵母细胞防止高温杀死酵母细胞。使胶体聚沉使胶体聚沉132、固定化酵母细胞的发酵、固定化酵母细胞的发酵（6）冲洗冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗水冲洗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锥形瓶锥形瓶密封密封25发酵发酵24h。14思考思考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？思考思考锥形瓶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？思考思考在利用固定化酶或固定化细胞进在利用固定化酶或
8、固定化细胞进行工业生产的过程中，需要无菌操作吗行工业生产的过程中，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。15 练习答案练习答案:1.答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下：答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下：类型类型优点优点不足不足直接直接使用酶使用酶催化效率高，低催化效率高，低耗能、低污染等。耗能、低污染等。对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；
9、反应后酶会混在产物中，可能生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。影响产品质量。固定化酶固定化酶酶既能与反应物酶既能与反应物接触，又能与产接触，又能与产物分离，同时，物分离，同时，固定在载体上的固定在载体上的酶还可以被反复酶还可以被反复利用。利用。一种酶只能催化一种化学反应，而在生产一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都通过一系列的实践中，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。酶促反应才能得到的。固定固定化细胞化细胞成本低，操作更成本低，操作更容易。容易。固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等。可能导致反应效果下降等。16