酵母细胞的固定化_万晓涛.docVIP

专题4酶的研究及应用 课题3　酵母细胞的固定化 一、目标 二、课题重点与难点 1．课题重点：制备固定化酵母细胞。 2．课题难点：制备固定化酵母细胞。 三、课题背景分析 课题背景简单介绍了从酶到固定化酶、再到固定化细胞的发展过程。这一过程体现了科学技术的发展是不断地提出问题和解决问题的动态过程。在教学中，可以参考课题背景提供的素材，联系生产实践和学生已有的认识，引导学生认同上述观点，并进而认识到：科学知识既来源于科学实验，也来源于生产生活实践，知识的学习应该与生产实践相联系；人们在生产实践中所发现的问题能够促进科学技术的发展。 四、基础知识分析与教学 ：1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例；2.固定化酶的反应柱示意图；3.固定化酶在生产实践中的优点 （2）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。 （3）高果糖浆的生产操作（识图4－5反应柱）： 高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，它能将葡萄糖转化成果糖。使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内。柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液渡过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。 优点：反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。 （2）固定化酶的反应柱示意图 （3）固定化酶在生产实践中的优点 酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，提高产品质量；同时，固定在载体上的酶还可以反复利用，节约成本。 1.2．固定化技术的方法（识图4－6固定方法）： 在本课题中，我们将动手制备固定化酵母细胞，体会固定化酶的作用。常用的固定化技术：包埋法、吸附法和结合法，教学时先让学生讨论哪些方法适于酶固定化？哪些方法适于细胞的固定化？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。 在讨论的基础上加以总结如下： ? 常用方法 ?操作缺陷 酶 包埋法 酶分子一般相对较小，容易从大分子有机物网格中逸出；如果反应物分子较大，则不易进入网格中与酶接触 吸附法 将酶吸附在不溶于水的载体上比较困难，同时酶也容易从载体上脱落 结合法 需要改变酶的某些结构（基团），酶的催化作用受到一定程度的影响 细胞 包埋法 处于中心的细胞容易缺氧而受到损害，同时，反应原料不易进入到这些细胞之中 【比较】酶和细胞的固定方法和特点 固定对象 酶 细胞 适宜固定法 化学结合法、物理吸附法 包埋法 特 点 体积小，固定一种酶。 包埋法容易丢失 体积大，固定一系列酶。 难以化学结合和吸附 〖思考1〗对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？吸附法。 〖思考2〗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（酶、细胞）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定（酶、细胞）。（二）固定化细胞技术 ：1.将酶或细胞固定化的方法；2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别；3.固定化酶和固定化细胞常用的载体材料。 教学：固定化酶和固定化细胞通常采用包埋法、化学结合法和物理吸附法。在教学过程中，可以通过提问的方式，引导学生认识这三种方法的特点与适用范围。此外，还可以引导学生思考课本中提出的问题，引导学生理解固定化细胞和固定化酶这两种技术的区别与联系，辩证地认识这两种技术的优势与不足。例如，固定化细胞操作容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列的反应、容易回收等，但由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制。 教学：课程标准中要求学生尝试制备和应用固定化酶，但考虑到制作固定化酶的技术要求比较高，中学生难以掌握，因此只要求学生制作技术难度较低的固定化酵母细胞，对于固定化酶的作用、原理及其在生产中的应用，主要是让学生通过生产实例来了解。在教学时可以采用让学生阅读自学的方式，并在阅读之前，布置一些思考题让学生思考。例如，在葡萄糖的异构反应中，如果不将葡萄糖异构酶固定化，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产过程产生哪些影响？CaCl2溶液 0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。 （3）配制海藻酸钠溶液：③配制海藻酸钠溶液 称取0.7g海藻酸＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。 〖思考4〗微火加热并不断搅拌的目的是什么？防止海藻酸南焦糊。 （4）海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合： 将海藻酸钠溶液冷却至室温→加入活化酵母细胞→充分搅拌→转移至注射器中。 〖思考5〗为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？ 防止高温杀死酵母细胞。 （5）固定化酵母细胞： 以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配