生物：43《酵母细胞的固定化》课件(新人教版选修1).ppt

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1、制备和应用固定化酶一、基础知识1、酶制剂的概念和种类（一）酶制剂含有酶的制品①定义：多酶片、加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶②种类：A、液体酶制剂治疗某些胃病的胃蛋白酶液B、固体酶制剂2、酶的生产①提取法定义：采用一定的技术直接从动植物或微生物的组织、细胞中将酶提取出来优点：简单易行，在动植物或微生物资源丰富的地区具有应用价值实例：在屠宰厂，可以从家畜胰脏中提取出胰酶；在水果加工厂，可以从菠萝皮中提取出菠萝蛋白酶缺点：要有充足的原材料，广泛应用受到限制②发酵法定义：通过微生物发酵获得所需要的酶如果是胞外酶，可以从发酵液中直接提取；如果是细胞内酶，则可将细胞弄碎再经过提取纯化而得到易培养、繁殖速度快

2、、便于大规模生产优点：提取方式：③化学合成法缺点：成本高、已知分子结构的酶提取出来的酶还要经过分离、纯化，再加入适量的稳定剂和填充剂，制成相应的酶制剂后才能用于催化化学反应3、酶的提取和分离纯化4、酶制剂优点催化效率高、低能耗、低污染等。酶制剂缺点①天然酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活②溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本③反应后，酶会混在产物中，影响产品质量，难以在工业生产中广泛应用（二）固定化酶固定化酶是指限制或固定于特定空间位置的酶，具体来说，是指经物理或化学方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。（三）固定化细胞将细胞限制或定位于特

3、定空间位置的方法称为细胞固定化技术被限制或定位于特定空间位置的细胞称为固定化细胞。将细胞与一定的载体结合，使细胞仍保持原有的生物活性，这一过程称为细胞固定化。固定化技术：固定化细胞：类型优点不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等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，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量固定化酶酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用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酶促反应才能得到的固定化细胞成本低、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

4、收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（四）直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点（五）酶和细胞固定化方法1、物理吸附法：利用离子键作用、物理吸附等方法将酶吸附到固体吸附剂表面，固体吸附剂多为活性碳、多孔玻璃、离子交换树脂等2、包埋法①定义：将酶包裹在能固化的载体中，包埋成格子型或包埋成微胶囊型②载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、硝酸纤维素和聚丙烯酰胺③种类凝胶包埋法：将个别酶分子包在高聚物格子中，可以将块状聚合形成的凝胶切成小块，也可以直接包埋在珠状聚合物中，这样作可以使固定化酶机械强度提高10倍，并改进酶

5、脱落的情况微囊化法：将酶溶液或悬浮液包裹在膜内，膜既可以使酶存在于类似细胞内的环境中，又阻止酶的脱落或直接与微囊外环境接触。小分子底物能迅速通过膜与酶作用，产物也能扩散出来利用多功能试剂进行酶和载体之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成共价键，从而得到三维的交联网架结构。3、交联法：（六）酶和细胞固定方法的选择①酶适合采用交联法和物理吸附法固定②细胞适合采用包埋法固定1、方法2、原因①细胞个大，酶分子很小②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（七）固定化酶的应用实例1、高果糖浆①生产原料葡萄糖，葡萄糖是由淀粉转化而来糖化淀粉所得的糖化液，经葡萄糖异构酶的异构作用，将其中一

6、部分葡萄糖异构成果糖，由葡萄糖和果糖而组成的一种混合糖糖浆②生产机理③生产流程含淀粉的浆液α-淀粉酶糊精糖化酶葡萄糖葡萄糖异构酶葡萄糖的异构化42%～45%转化成果糖果葡糖浆果糖和葡萄糖分离葡萄糖再次异构化反复多次果糖含量70%～90%高果糖浆2、固定化酶技术生产高果糖浆使用固定化酶技术，将葡萄糖异构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，使葡萄糖溶液流过反应柱，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①生产过程②生产优点反应柱能连

7、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（八）、固定化酵母菌细胞（一）方法1、包埋法固定化细胞2、海藻酸钠作载体包埋酵母细胞（二）制备固定化酵母细胞解析实验步骤2、制备麦芽汁：麦芽粉：麦芽经细加工的干燥粉末，含淀粉酶。糖化：加糖化酶（淀粉酶和麦芽糖酶将淀粉催化成葡萄糖。3、活化酵母菌细胞A、选用的干酵母要具有较强的活性，而且物种单一B、在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于