高二生物苏教版选修1课件 3.2 固定化酶的制备和应用

高二生物苏教版选修1课件 3.2 固定化酶的制备和应用内容摘要：

1、二节 固定化酶的制备和应用 二节 固定化酶的制备和应用 首页 础知识 点难点 堂练习 情境导入 课程目标 用固定化酵母细胞 发酵葡萄糖溶液 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 ; 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。 固定化酶是将酶固定在不溶于水的载体上 , 使酶既与反应物接触 , 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。 制备固定化酶的常用方法有哪些 ? 固定 化技术的应用是什么 ? 1. 了解固定化酶生产的优点。 2. 了解固定化酶的作用和原理。 3. 了解固定化细胞的作用 2、和原理。 4. 能制备固定化酵母细胞。 5. 了解固定化细胞的应用。 二节 固定化酶的制备和应用 础知识 点难点 堂练习 首页 一 二 一、固定化酶 1 . 概念 : 固定化酶是指用 物理学 或 化学 的方法将酶与 固相载体 结合在一起形成的仍具有 酶活性 的酶复合物。 2 . 优点 : 在催化反应中 , 它以固相状态作用于底物 , 反应完成后容易与水溶性反应物和产物分离 , 可被 反复使用。 3 . 注意事项 : 酶的催化反应依赖于其 活性部位 的完整性 , 在固定某一种酶时必须选择适当的条件 , 使其 活性部位的基团 不 受影响。 三 四 二节 固定化酶的制备和应用 础知识 点难点 堂练 3、习 首页 二、制备固定化酶的常用方法 目前 , 制备固定化酶的方法主要有 吸附法 、 交联法 、 包埋法 等 , 比较如下 : 种类 制备方法 吸附法 利用 离子键 作用、 物理 吸附等方法 , 将酶固定在 纤维素 、 琼脂糖 等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体上 交联法 利用 多功能试剂 进行酶与载体之间的交联 , 在酶与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 包埋法 将酶包埋在 能固化的载体 中。 常用的载体有 聚丙烯酰胺凝胶 和 硝酸纤维素 等 一 二 三 四 二节 固定化酶的制备和应用 础知识 点难点 堂练习 首页 三、固定化细胞技术的应用 1 . 固定化细胞的 4、应用 : 固定化细胞取代游离的细胞进行发酵 , 生产各种物 质。 例如 , 在工业生产上 , 利用 固定化植物 细胞可以生产各种色素、香精等 ; 利用 固定化微生物 细胞可以生产酒精、啤酒、蛋白酶等。 在医学上 , 利用 固定化动物 细胞可以生产疫苗等 , 还可以生产多种激素。 将 固定化的胰岛细胞 制成微囊 , 能治疗糖尿病 ; 用固定化细胞制成的 生物传感器 可用于医疗诊断。 在化学分析方面 , 可制成各种固定化 细胞传感器。 此外 , 固定化细胞在环境保护、能源开发等领域都有着重要的应用。 2 . 固定化细胞的缺点 :( 1 ) 固定化细胞只能用于生产 细胞外酶 和其他能够分泌到细胞外的产物 ; 5、( 2 ) 由于载体的影响 , 营养物质和产物的 扩散 受到一定 限制 ;( 3 ) 尤其是在 好氧性 发酵中 , 溶解氧 的传递和输送成为关键性的限制因素。 一 二 三 四 二节 固定化酶的制备和应用 础知识 点难点 堂练习 首页 3 . 固定化细胞的优点 :( 1 ) 无须进行酶的分离和纯化 , 减少了 酶的活力 损失 , 同时大大降低了生产成本 ;( 2 ) 固定化细胞不仅可以作为单一的酶发挥作用 , 而且可以利用细胞中所含的 复合酶系 完成一系列的催化反应 ;( 3 ) 对于活细胞来说 , 保持了酶的 原始状态 , 酶的稳定性更 高 ;( 4 ) 细胞生长停滞时间 短 ,反应 快 等。 6、 一 二 三 四 二节 固定化酶的制备和应用 础知识 点难点 堂练习 首页 四、酵母菌细胞的固定化技术 准备各种实验 药品和器材 主要药品有 : 干麦芽粉、干酵母、聚乙烯醇( 、海藻酸钠、硼酸 氯化钙溶液等 制备 麦芽汁 干麦芽粉 + 蒸馏水 麦芽汁 无菌麦芽汁 活化酵母菌细胞 干酵母 + 蒸馏水 活化的酵母菌 配制氯化钙溶液 一 二 三 四 二节 固定化酶的制备和应用 础知识 点难点 堂练习 首页 制备固定 化细胞 聚乙烯醇 ( P + 海藻酸钠 + 蒸馏水 浸泡、 洗涤 待凝胶珠在溶液中浸泡 3 0 m , 取出并用蒸馏水洗涤 3 次备用 发酵麦芽汁 探究思考 发酵麦芽汁时 , 容器口应密 7、封还是用无菌棉塞住 ?为什么 ? 提示 : 应密封 , 酵母菌发酵麦芽汁生成酒精利用了酵母菌的无氧呼吸。 一 二 三 四 二节 固定化酶的制备和应用 点难点 础知识 堂练习 首页 探究点一 探究点二 直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较 问题导引 在食品、化 工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂 , 说明酶制剂使用有很多优点。 但酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感 , 容易失活 ; 溶液中的酶很难回收 , 提高了生产成本 , 也可能影响产品质量。 如果你是工程技术人员 , 你如何解决这个问题 ? 提示 : 用固定化酶或固定化细胞取代酶制剂。 探究点三 二节 固定化酶的制备和应用 点 8、难点 础知识 堂练习 首页 探究点一 探究点二 名师精讲 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞 酶的种类 一种或几种 一种 一系列酶 常用载体 高岭土、皂土、硅胶、凝胶 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺 制作方法 化学结合法、物理吸附法 包埋法 是否需 要 营养物质 否 否 是 催化反应 单一或多种 单一 一系列 反应底物 各种物质 ( 大分子、小分子 ) 各种物质 ( 大分子、小分子 ) 小分子物质 探究点三 二节 固定化酶的制备和应用 点难点 础知识 堂练习 首页 探究点一 探究点二 优点 催化效率高 , 低耗能、低污染等 酶既能与反应物接触 ,又能与产物分离 , 同时 ,固定在 9、载体上的酶还可以被反复利用 成本低 , 操作更容易 不足 对强酸、强碱、高温和有机溶剂等环境条件非常敏感 , 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 一种酶只能催化一种化学反应 , 而在生产实践中 , 很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到 固定后的细胞与反应物不容易接近 , 尤其是大分子物质 , 可能导致反应效率下降等 探究点三 二节 固定化酶的制备和应用 点难点 础知识 堂练习 首页 探究点一 探究点二 【例题 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 10、化一系列生化反应 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的共同点是所固定的酶都可在细胞外起作用 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 解析 : 酶具有特异性 , 一种酶固定后不能催化一系列生化反应 ; 固定化细胞技术固定的是细胞内的一系列酶 ; 固定化酶和固定化细胞都能反复使用 , 若条件适宜 , 一般 不会出现酶的活性迅速下降问题。 答案 : C 方法点拨 固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都可以反复使用。 探究点三 二节 固定化酶的制备和应用 点难点 础知识 堂练习 首页 探究点一 探究点二 变式训练 1 固定化细胞技术与固定化酶 11、技术相比 , 所具备的特点是 ( ) A. 成本更低、操作更容易、不能连续生产 B. 成本更高、操作更难、不能连续生产 C. 成本更低、操作更容易、能连续生产 D. 成本更低、操作更难、能连续生产 解析 : 酶是由细胞合成的 , 酶分子很小 , 比较难固定 , 而细胞相对较大 , 相对容易固定 , 而且无须再进行酶的提取 , 因而固定化细胞制备的成本更低 , 操作更容易 , 并且能连续生产。 答案 : C 探究点三 二节 固定化酶的制备和应用 点难点 础知识 堂练习 首页 制备固定化酶和固定化细胞的方法 问题导引 消除污染、保护环境是人们普遍关心的问题 , 固定化酶和固定化细胞在清除污染、保护 12、环境方面大有作为。 应用固定化酶或固定化细胞可以组成快速、高效、连续运行的污水处理系统 , 如用固定分解氰化物的细菌除去废水中的氰化物 ; 用固定化淀粉酶处理造纸厂的废水 ; 用水解农药的细菌固定化制剂处理农药废水等。 制备固定化酶的方法主要有什么 ? 提示 : 吸附法、包埋法、交联法。 探究点一 探究点二 探究点三 二节 固定化酶的制备和应用 点难点 础知识 堂练习 首页 名师精讲 目前 , 制备固定化酶的方法主要有吸附法、交联法、包埋法等。 ( 1 ) 吸附法是利用离子 键作用、物理吸附等方法 , 将酶固定在纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体上的固定方式。 吸附法的显著特点是工艺简便且条件温和 , 在生产实践中应用广泛。 吸附法 ( 2 ) 交联法是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联 , 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。 交联法 探究点一 探究点二 探究点三 二节 固定化酶的制备和应用 点难点 础知识 堂练习 首页 ( 3 ) 包埋法是将酶包埋在能固化的载体中 , 如将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中 , 或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中 , 前者包埋。