酵母细胞的固定化.docx
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酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化
【学习目标】
1.说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。
2.尝试制作固定化酵母细胞,并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。
【活动方案】
一.了解固定化酶的作用及其在生产中的应用
活动要求:
结合教材P49“固定化酶的应用实例”相关内容,思考并回答下列问题:
1.与一般酶制剂相比,固定化酶的突出优点是___________________。
2.右图中③的作用是__________________________________________。
3.关于固定化酶中用到的反应柱,理解正确的是
A.反应物和酶均可自由通过反应柱
B.反应物和酶均不能通过反应柱
C.反应物能通过,酶不能通过
D.反应物不能通过,酶能通过
二.了解固定化酶和固定化细胞的方法
活动要求:
阅读课本P50内容,判断下列说法是否正确:
(1)酶的固定方法除了包埋法、化学结合法、和物理吸附法之外,还可以将酶制成固体酶制剂,如加酶洗衣服中的酶。
()
(2)一般来说,细胞适合采用化学结合和物理吸附法固定,而酶多采用包埋法固定。
(3)使用固定化酶的优点有:
既与反应物接触,又能与反应物分离;固定在载体上的酶可被反复利用。
()
(4)使用固定化细胞的优点有可催化一系列化学反应、有利于酶在细胞外发挥作用等。
(5)如果反应物是大分子物质,使用固定化细胞的方法催化受限制。
()
(6)固定化常用载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
()
三、酵母细胞的固定化
活动要求:
观看实验录像,并进行实验分析
一.实验原理
海藻酸钠溶液在遇到钙离子后会形成凝胶珠,从而将酵母细胞包埋在凝胶珠中。
二.实验试剂与仪器
试管、2mL吸管2支、水浴锅、漏斗、海藻酸钠若干克、酵母液、CaCl2。
三.固定化酵母细胞的制作(按照以下实验操作流程完成实验,并思考问题)
(1)对酵母细胞活化的试剂和目的是什么?
活化过程中应该使用足够大的烧杯,主要原因是什么?
活化试剂为:
。
活化的目的是。
用较大烧杯的原因是:
。
(2)CaCl2溶液的作用是什么?
。
(3)①配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么?
。
②海藻酸钠完全溶化后,仍要用蒸馏水定容至10ml,目的是什么?
。
③海藻酸钠溶液浓度不能太高也不能太低,太高很难形成凝胶珠,太低形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目,凝胶珠颜色。
④为了避免海藻酸钠焦糊并溢出烧杯,应如何做?
。
(4)将海藻酸钠溶液与酵母细胞混合之前,应特别注意将溶液冷却到室温,目的是:
。
(5)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右,目的是。
(6)用手挤压凝胶球,发现容易破裂、有液体流出,试分析原因。
_________。
(7)请同学们分析出现右图(拖尾)现象的可能原因:
________________________________________________________。
四.用固定化酵母细胞发酵
1.冲洗:
将固定的酵母细胞(凝胶珠)用冲洗2~3次。
2.发酵:
150mL10%葡萄糖+固定化酵母细胞→200mL锥形瓶→(酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件)→25℃发酵24h。
思考:
凝胶珠为什么要先用蒸馏水冲洗2—3次?
发酵时为什么要将温度控制在25℃?
五.课题成果评价:
(1)观察凝胶珠的颜色和形状:
如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色,说明海藻酸钠的浓度偏,固定的酵母细胞数目;如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,则说明海藻酸钠的浓度偏,制作失败,需要再作尝试。
(2)观察发酵的葡萄糖溶液:
利用固定的酵母细胞发酵产生酒精,可以看到产生了,同时会闻到。
★读一读:
检验凝胶珠的质量检查:
一是用手挤压一个凝胶珠,如果凝胶珠不容易破裂,没有液体流出,就表明凝胶珠的制作成功;二是在实验桌上用力摔打凝胶珠,如果凝胶珠很容易弹起,也能表明制备的凝胶珠是成功的。
如果制作的凝胶珠颜色过浅,呈白色,说明海藻酸钠的浓度偏低,固定的酵母细胞数目较少;如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,则说明海藻酸钠的浓度偏高。
【典例分析】
1.下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是
A.酶分子很小,易采用包埋法B.酶分子很小,易采用化学结合或物理吸附法固定的酶
C.细体积大,难被吸附或结合D.细胞易采用包埋法固定
2.关于固定化酶的叙述不正确的是
A.既与反应物接触,又能与反应物分离B.固定在载体上的酶可被反复利用
C.可催化一系列反应D.酶的活性和稳定性受到限制
3.固定化细胞对酶的活性影响最小,根本原因是
A.避免细胞破碎、酶的提取纯化过程B.固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用
C.催化反应结束后能被吸收和重复利用
D.细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效的发挥作用
4.关于酵母细胞活化的说法,不正确的是
A.酵母细胞活化就是由无氧呼吸变成有氧呼吸C.酵母细胞活化所需要的时间较短
B.活化就是让处于休眠状态的细胞恢复生活状态D.酵母细胞活化后体积增大
5.对配制海藻酸钠溶液的叙述不正确的是
A.加热使海藻酸钠溶化是最重要的一环C.海藻酸钠的浓度过高,易形成凝胶珠
B.海藻酸钠的浓度影响固定化细胞的质量
D.海藻酸钠的浓度过低,形成凝胶珠内包埋细胞过少
6.下面是某同学所做的生啤酒酿造实验,请根据其实验过程,回答相关的问题:
实验原理:
利用固定化啤酒酵母分解麦芽汁,生成啤酒。
实验步骤:
第一步:
啤酒酵母细胞活化。
取一克干酵母,放入50mL的小烧杯中,加蒸馏水10mL,用玻璃棒搅拌均匀,放置一小时,使其活化。
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第二步:
配制海藻酸钠溶液。
取0.7g海藻酸钠,放入另一只50mI的小烧杯中,加蒸馏水10mL,并搅拌,直至溶化,用蒸馏水定容至10mL。
加热时,注意火候。
第三步:
海藻酸钠与啤酒酵母细胞混合。
将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温,加入活化的酵母细胞,充分搅拌均匀。
第四步:
用注射器以恒定的速度将上述混合液滴加到0.05mol/LCaCl2。
溶液。
制成凝胶珠。
第五步:
倒去CaCl2溶液,加无菌水洗涤三次后,将凝胶珠放入500mL三角瓶中,加入300mL麦芽汁溶液,置于25℃下封口,发酵五天后,倒出发酵后的麦芽汁即为啤酒,品尝其口味。
(1)啤酒酵母细胞活化的作用是。
第二步中注意火候指的是。
第三步中为什么要等海藻酸钠溶液冷却至室温,再加入活化的酵母细胞?
。
(2)凝胶珠的组成是海藻酸钠与。
海藻酸钠的主要作用是。
(3)上述固定化细胞的方法称为,形成的凝胶珠颜色为色。
(4)与固定化酶相比,该方法的优点是。
(5)要想反复使用固定化啤酒酵母细胞,实验过程要在严格的条件下进行。
【检测反馈】
1、下列有关固定化酶和固定化细胞的说法正确的是:
A、某种固定化酶的优势在于能催化系列生化反应。
B、固定化细胞技术一次只能固定一种酶。
C、固定化酶和固定化细胞都既能与反应物接触,又能与反应物分离。
D、固定化酶和固定化细胞都能反复使用但酶的活性迅速下降
2、下列有关固定化酶和固定化细胞的说法不正确的是:
A、固定化酶既能与反应物接触又能与产物分离
B、常见的固定化技术有包埋法、化学结合法、物理吸附法
C、固定化细胞常用的固定技术是物理吸附法
D、常用的包埋材料有:
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维、聚丙烯酰胺等
3.下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述,正确的是
A.可用包埋法制备固定化酵母细胞
B.反应产物对固定化酶的活性没有影响
C.葡萄糖异构酶固定前后专一性不同
D.固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应
4、下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述,正确的是( )
A.从酶的固定方式看,化学结合法比物理吸附法对酶活性影响小
B.刚溶化的海藻酸钠溶液应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液
C.海藻酸钠凝胶珠用蒸馏水冲洗的目的是洗去CaCl2和杂菌
D.固定化酶和固定化细胞都能反复使用,但酶的活性迅速下降
5、某兴趣小组学习了酵母细胞的固定化技术后,以酵母菌为材料进行“固定化原生质体”实验.下列叙述错误的是( )
A、酵母菌去除细胞壁后更利于胞内物质的分泌
B、为了提高原生质体的形成率应尽量延长酶解时间
C、凝胶珠呈白色是因为海藻酸钠的浓度偏低
D、酶解法去壁制备原生质体应在等渗或略高渗透压的溶液中进行
(学习的目的是增长知识,提高能力,相信一分耕耘一分收获,努力就一定可以获得应有的回报)