【中图版】高中生物选修一34《酶的固定化》PPT课件

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高中生物 专题4 酶的研究 《课题3 酵母细胞的固定化》课件ppt

高中生物 专题4 酶的研究 《课题3   酵母细胞的固定化》课件ppt

2.将酶或细胞固定化的方法
包埋法 化学结合法
吸附法
将酶(或细胞)包埋在 细微网格里
将酶(或细胞)相 互连接起来
将酶(或细胞)吸附在 载体表面上
酶和细胞固定方法的选择
(1)、方法
①酶适合采用化学结合法 和物理吸附法固定 ②细胞适合采用包埋法固定
(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。
类型
优点
不足

对环境条件非常敏感,
接 使 用
容易失活;溶液中的酶 催化效率高,低耗 很难回收,不能被再次 能、低污染等。 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,提高产量和质 量;同时,固定在 载体上的酶还可以 被反复利用。
(二)用固定化细胞发酵
1L质量分数为10%的 葡萄糖溶液转移到200mL的锥形 瓶中,再加入固定好的酵母细 胞,置于25℃下发酵24h。
这一阶段成功与否呢?怎 样评价?
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,可以看到产生了很多气 泡,同时会闻到酒味。 还有其他方法吗?
如果海藻酸钠浓度过高,将很难形 成凝胶珠;如果浓度过低,形成的凝胶 珠所包埋的酵母细胞的数目少,影响实 验效果。
加热时要用小火,或者间断加热,反 复几次,直到海藻酸钠溶化为止。
4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至 室温,加入已活化的酵母细胞,进 行充分搅拌,使其混合均匀,再转 移至注射器中。
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。

高中生物选修1课件6:4.3 酵母细胞的固定化

高中生物选修1课件6:4.3 酵母细胞的固定化

果葡糖浆
④生产优点
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。
实验操作 (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
1、酵母细胞的活化 ① 过程 称取1g干酵母,放入50ml的小烧杯中,加入蒸馏水 10ml。用玻璃棒搅拌,使酵母细胞混合均匀,成糊 状,放置1h左右,使其活化 ②注意事项 A、选用的干酵母要具有较强的活性,而且物种单一
(四)直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点
类型 优点
不足
直接使 催化效率高,低耗能、 对环境条件非常敏感,容易失活;
用酶 低污染等
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, 一种酶只能催化一种化学反应,而 又能与产物分离,同时,在生产实践中,很多产物的形成都 固定在载体上的酶还可 通过一系列的酶促反应才能得到的 以被反复利用
等物理作用,将酶固定于水不溶载 酶 附法
体上。从而制成固定化酶
(六)酶和细胞固定方法的选择 1、方法 ①酶适合采用化学结合和物理吸附法固定 ②细胞适合采用包埋法固定
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
固定化 成本低、操作容易、对 固定后的酶或细胞与反应物不容易
细胞 酶活性的影响更小、可 接近,可能导致反应效果下降由于
以催化一系列的反应、 大分子物质难以自由通过细胞膜,
容易回收
因此固定化细胞的应用也受到限制

高中生物 专题四 酶的研究与应用 4.3 酵母细胞的固定化课件高二选修1生物课件

高中生物 专题四 酶的研究与应用 4.3 酵母细胞的固定化课件高二选修1生物课件
(3)优点(yōudiǎn):
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。
(4)缺点:
一种酶只能催化一种化学反应,而在实际生产中,很 多产物的形成是通过一系列的酶促反应才能得到。
(5)解决方案:
固定化细胞技术
第十二页,共四十页。
固定化酶的应用(yìngyòng)实例:生产高果糖浆 1、什么是高果糖浆?使用(shǐyòng)它有何好处? 高果糖浆是果糖含量为42%左右的糖浆。作为蔗糖(zhètáng)的替
1.酵母(jiàomǔ)细胞的 活化 2.配置物质的量浓度(nóngdù)为0.05mol/L的CaCl2溶液 3.配置海藻酸钠溶液 4.海藻酸钠与酵母细胞混合 5.固定化酵母细胞
第八页,共四十页。
一、课题(kètí)背景
阅读课题背景并思考: 1、直接使用酶制剂在应用中各有什么优、缺点?如何 (rúhé)解决使用酶制剂时的缺陷? 2、固定化酶技术在应用中各有什么优、缺点?如何解决 使用固定化酶技术在应用时的缺陷? 3、固定化细胞在应用中各有什么优、缺点?
〖思考〗 1、为什么要用蒸馏水冲洗凝胶珠?
洗去凝胶珠表面多余的CaCl2溶液。以免对实验造成影响。 〖思考〗 2、葡萄糖在这里有什么用?
既可以作为发酵底物,也作为酵母菌细胞的营养物质。
第三十四页,共四十页。
429572439gao 第三十五页,共四十页。
四、特别(tèbié)注意:
1、海藻酸钠的浓度涉及(shèjí)到固定化细胞的质量。
第九页,共四十页。
1、直接(zhíjiē)使用酶制剂 (1)优点
如何解决这 些问题?
催化效率高、低耗能、低污染,大规模地应用于食品、 化工等各个领域

2019-2020学年高中生物第三章酶的制备及活力测3.4酶的固定化1素材中图版选修1.doc

2019-2020学年高中生物第三章酶的制备及活力测3.4酶的固定化1素材中图版选修1.doc

2019-2020学年高中生物第三章酶的制备及活力测3.4酶的固定化1素材中图版选修1固定化酶(immobilized enzyme)不溶于水的酶。

是用物理的或化学的方法使酶与水不溶性大分子载体结合或把酶包埋在水不溶性凝胶或半透膜的微囊体中制成的。

酶固定化后一般稳定性增加,易从反应系统中分离,且易于控制,能反复多次使用。

便于运输和贮存,有利于自动化生产。

固定化酶是近十余年发展起来的酶应用技术,在工业生产、化学分析和医药等方面有诱人的应用前景。

固定化酶的研究始于1910年,正式研究于20世纪60年代,70年代已在全世界普遍开展。

酶的固定化(Immobilization of enzymes)是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内,仍能进行其特有的催化反应、并可回收及重复利用的一类技术。

与游离酶相比,固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时,又克服了游离酶的不足之处,呈现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。

固定化酶不仅在化学、生物学及生物工程、医学及生命科学等学科领域的研究异常活跃,得到迅速发展和广泛的应用,而且因为具有节省资源与能源、减少或防治污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求。

固定化酶的制备方法有物理法和化学法两大类。

物理方法包括物理吸附法、包埋法等。

物理法固定酶的优点在于酶不参加化学反应,整体结构保持不变,酶的催化活性得到很好保留。

但是,由于包埋物或半透膜具有一定的空间或立体阻碍作用,因此对一些反应不适用。

化学法是将酶通过化学键连接到天然的或合成的高分子载体上,使用偶联剂通过酶表面的基团将酶交联起来,而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法.。

酶(生物化学)PPT课件

酶(生物化学)PPT课件
详细描述
酶的活性中心是酶分子中具有特定空间结构的区域,能够与底物特异结合,并 通过催化反应将其转化为产物。活性中心的氨基酸残基通常是高度保守的,对 酶的催化活性至关重要。
酶的专一性
总结词
酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应的性质 。
详细描述
酶的专一性是酶的重要特性之一,它决定了酶在生物体内的 功能。一种酶通常只能催化一种或一类化学反应,这是因为 酶的活性中心具有特定的空间结构和化学环境,只能够与特 定的底物结合并催化相应的反应。
食品保鲜
酶可用于食品保鲜,如抑制果蔬 中酶的活性,延缓成熟和腐烂过 程;也可用于食品中农药残留的
降解。
功能性食品开发
酶可用于开发功能性食品,如通 过酶促反应生产低糖、低脂或高
纤维食品。
酶在环保领域的应用
有毒有害物质降解
酶可用于降解有毒有害物质,如重金属离子、有机溶剂和农药等, 降低其对环境和生物体的危害。
的诊断。
药物生产
酶可用于药物的生产和制造过程中, 如抗生素、激素和蛋白质药物等, 通过酶促反应提高生产效率和纯度。
生物治疗
酶在某些生物治疗过程中起到关键 作用,如基因疗法和细胞疗法中, 酶可促进特定基因的表达或改变细 胞代谢。
酶在食品工业中的应用
食品加工
酶在食品加工过程中起到重要作 用,如淀粉的改性、蛋白质的水 解和油脂的加工等,可改善食品 的口感、营养价值和加工性能。
计算机辅助设计
计算机辅助设计是一种利用计算 机模拟技术来预测和优化酶性能
的方法。
通过计算机模拟,可以预测酶的 催化机制、反应路径和动力学行
为,从而指导酶的优化设计。
计算机辅助设计与其他技术结合, 如量子化学计算和分子动力学模 拟,可进一步提高酶优化效率。

人教版高中生物 选修1专题4 酶的研究与应用《课题3酵母细胞的固定化》 (共48张PPT)

人教版高中生物 选修1专题4 酶的研究与应用《课题3酵母细胞的固定化》 (共48张PPT)

4、生产高果糖浆需要什么酶?其作用是什 么?这种酶有何特点?
生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶; 其作用是将葡萄糖转化为果糖; 这种酶稳定性好,可持续发挥作用。
5、高果糖浆生产过程。 注意反应柱的各部分名称。 高果糖浆的生产过程
含淀粉 α-淀粉酶 糖化酶 葡萄糖 糊精 的浆液
葡萄糖 葡萄糖 的异构 异构酶 化
解决办法: 可采用固定化细胞技术。
二、固定化细胞技术 阅读P50内容,思考以下问题: 1、什么是固定化酶或细胞技术?
2、细胞(或酶)固定化的常用方法有哪些? 3、酶和细胞固定方法的选择及原因? 4、固定化细胞常用的不溶于水的多孔性载 体有哪些?
包埋法是指将微生物的细胞均匀包埋在不溶于水的多孔性 (二)固定化细胞技术 载体中
一、固定化酶的应用实例 阅读P49-50,并思考: 1、解决酶应用中存在问题的方法是什么? 2、这种方法的优点是什么? 3、什么是高果糖浆?使用它有何好处? 4、生产高果糖浆需要什么酶?其作用是什 么?这种酶有何特点? 5、了解高果糖浆生产过程。
一、固定化酶的应用实例 1、解决酶应用中存在问题的方法是什么?
①酶适合采用化学结合和物理吸附法固定 ②细胞适合采用包埋法固定
(2)原因
①细胞体积大,酶分子很小 ②体积大的细胞难以被吸附或结合,而体积小 的酶容易从包埋的材料中漏出 4、固定化细胞常用的不溶于水的多孔性载体有哪 些? 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、 聚丙烯酰胺等
思考
1.从操作角度来考虑,你认为固定化酶技术与 固定化细胞技术哪一种方法更容易?哪一种方法 固定化细胞技术 固定化细胞技术 对酶活性的影响更小?
固定化酶技术。即将酶固定在一定空间内的技术 (如固定在不溶于水的载体上)。

高三生物选修一淀粉酶的固定化17页PPT

高三生物选修一淀粉酶的固定化17页PPT

③将灌注了固定化酶的注射器放在注射器架上, 用滴管加淀粉溶液,使淀粉溶液约以 0.3ml/min的流速过柱。
④在流出1~2mL反应液后接收约0.5mL流出液, 加入1-2滴KI-I2溶液,观察颜色。
用水稀释淀粉滤液1倍后再观察颜色。
实验后,用10倍柱体积的蒸馏水洗涤此柱,放置 在4℃冰箱中,几天后再重复上述实验,看是否有 相同的结果。
α-淀粉酶制成不溶性的固定化酶后,酶的稳 定性增加

26、要使整个人生都过得舒适、愉快,这是不可能的,因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭

27、只有把抱怨环境的心情,化为上进的力量,才是成功的保证。——罗曼·罗兰

28、知之者不如好之者,好之者不如乐之者。——孔子

29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇

30、意志是一个强壮的盲人,倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢!
17
样品 水
① 对照 + ②样品1 ③样品2 ④样品3 -
淀粉溶 淀粉滤


-
-
+
-
-
+
-
+
KI-I2 稀释1 结果 溶液 倍
+
- 碘色
+
- 蓝色
+
- 红色
+
+ 浅红
实验结果 1.流出5mL后,接收0.5mL流出液,加入
1~2滴KI-I2溶液,溶液呈红色。 2.几天后,再重复上述实验,与几天前
的相比,结果相同 。 实验结论 淀粉被α-淀粉酶水解成为糊精 。

实验6α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测

第四章固定化酶ppt讲解

第四章固定化酶ppt讲解
随着固定化技术的发展,也可采用含酶菌体 或菌体碎片进行固定化,直接应用菌体或菌 体碎片中的酶或酶系进行催化反应,这称之 为固定化菌体或称固定化死细胞。
1973年,日本首次在工业上成功地应用固定 化大肠杆菌菌体中的天门冬氨酸酶,由反丁 烯二酸连续生产L—天门冬氨酸。
固定化酶和固定化菌体都是以酶的应用为目 的,它们的制备和应用方法也基本相同
在固定化酶和固定化菌体的基础上,70年代后期 出现了固定化细胞技术。固定化细胞是指固定在载体 上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞。也称 为固定化活细胞或固定化增殖细胞。

1976年,法国首次用固定化酵母细胞生产啤 酒和酒精。1978年,日本用固定化枯草杆菌 细胞生产α-淀粉酶的研究成功,开始了用 固定化细胞生产酶的先例。
玉米淀粉 → 液化、糖化 → 葡萄糖浆 → 膜 过滤 → 离交、浓缩 → 异构化 → 部分变成 果糖(42%)→混合 →浓缩、精制→ 55% 高果糖浆 参与的酶: α—淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶 葡萄糖异构酶
淀粉酶能将淀粉水解为葡萄糖吗?
固定化菌体
用于固定化的酶,起初都是采用经提取和分 高纯化后的酶。
这一发现是酶的推广应用的转折点,也是酶工程发展的转折点。在此基 础上,酶的固定化技术日新月异。
60年代后期,固定化技术迅速发展。 1969年,日本的千烟一郎首次在工业 生产规模应用固定化氨基酰化酶从DL氨基酸连续生产L-氨基酸,实现了酶 应用史上的一大变革。
此后,固定化技术迅速发展,促使酶 工程作为一个独立的学科从发酵工程 中脱颖而出。
缺点: 固定化过程中往往会引起酶的失活 固定化酶活力回收率低,且不适合用于 高分子质量的底物。
高果糖浆
也称果葡糖浆或异构糖浆,它是 以酶法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。
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固定化细胞的优点 (1)固定化细胞含有一系列的酶,可以催化一系列的反应。 (2)反应的条件较易控制。 (3)使用时间更长。
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1.生产酒精时,使用固定化细胞比固定化酶更好,原因不包括( ) A.固定化细胞中含有一系列酶(与生产酒精有关) B.固定化细胞比固定化酶更经济、成本更低 C.固定化细胞需要提供营养物质 D.固定化细胞比固定化酶对环境条件要求低
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(4)制备固定化大肠杆菌的步骤为: ①______________________________________________________________; ②______________________________________________________________; ③______________________________________________________________; ④______________________________________________________________。
优点
催化效率高、耗能低、 污染低
①既能与反应物接触, 又能与产物分离 ②可以反复利用
成本低,操作容易、 寿命长
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①固定化细胞使用的都是活细胞,因此应提供一定的营养物质。 ②固定化细胞由于保证了细胞的完整性,因而酶的环境改变较小,酶活性受 外界影响也较小。
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二、固定化酶的制备及利用 1.酶的固定化:(1)18.6%的 CaCl2 溶液和甲醇溶液处理(10 s),冲洗、吸干。 (2)3.65 mol/L 的盐酸水解(45 min),蒸馏水冲洗至中性。 (3)在 5%的戊二醛溶液中浸泡(20 min)。 (4)0.1 mol/L 的磷酸缓冲液洗涤,(多次)吸干。 (5)放 1 mg/mL 的木瓜蛋白酶溶液中(4 ℃处理 3.5 h)。 ↓
(3)物理吸附法。
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3.优点 (1)固定化酶的 活性 稳定,可反复使用; (2)固定化酶能与反应液分开,制品较易 纯化 ; (3)工业化生产可实现大批量、 连续化 、 自动化 ; (4)极大地降低了生产成本。 4.缺点 需要制备 纯净 的酶,稍有不慎,酶就会失活。
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第四节 酶的固定化

环 节 二
业 达 标 测

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一、固定化酶
1.含义 通过物理或化学的方法,将 水溶性的酶 与 不溶性的载体 结合,使酶固定在 载体上,并在一定的 空间范围内 进行催化反应。
2.方法 (1)共价键结合法:通过化学反应将酶以 共价键 结合到尼龙等载体上。 (2) 包埋法:将酶包埋到多孔性凝胶中的固定化方法。
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【审题导析】
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【精讲精析】 (1)固定化细胞的方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法, 一般来说多采用包埋法固定化,因为个大的细胞难以被吸附或结合,且不易从包 埋材料中漏出。
(2)包埋法固定化即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。 (3)与固定化酶技术相比,固定化细胞技术的成本更低,操作更容易。 (4)制备固定化大肠杆菌的程序为:培养大肠杆菌―→与生理盐水和琼脂混 合―→琼脂凝固后切块―→用生理盐水和蒸馏水洗净。
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【解析】 固定化细胞由于有活细胞存在,含有的酶是一系列的酶,对酒精 生产更有利,固定化细胞对环境条件的要求更低,生产成本更低。但是需要一定 的营养物质。
【答案】 C
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固定化酶的应用
关于固定化酶中的酶的说法正确的是( ) A.酶的种类多样,可催化一系列的酶促反应 B.酶被固定在不溶于水的载体上,可反复利用 C.酶作为催化剂,反应前后结构不改变,所以固定化酶可永远利用下去 D.固定化酶由于被固定在载体上,所以丧失了酶的高效性和专一性特点
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【答案】 (1)细胞个大,不易从包埋材料中漏出 (2)将微生物细胞均匀地包埋在琼脂糖凝胶等多孔性载体中 (3)成本更低,操作更容易 (4)①用液体培养基培养大肠杆菌 ②取 1 mL 菌液与 8 mL 生理盐水和体积分 数为 2%的琼脂 16 mL 搅拌均匀 ③琼脂凝固后切成小块 ④用生理盐水和蒸馏水 洗净
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预习完成后,请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中 问题1 问题2 问题3 问题4
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一、酶、固定化酶与固定化细胞的比较
直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
缺点
①对环境条件非常敏 感,易失活
②难回收,成本高, 影响产品质量
不利于催化一系列的 酶促反应
反应物不易与酶接近, 尤其是大分下一页
【审题导析】
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【精讲精析】 酶是蛋白质,会出现老化、变性失活现象;作为催化剂,反 应前后酶的结构不变,具有专一性和高效性。酶被固定化后,仍然具有这些特性, 并且由于固定在载体上,可以反复利用,但不能永远利用。
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2.检验酶的活性:(1)用固定化酶在适宜温度下分解蛋白质(10 min) (2)用双缩脲试剂检验 ↓ 3.酶的再利用:用取出的固定化酶再分解蛋白质
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细胞的固定化技术
请参照细胞固定化技术的相关基础知识,完成下列问题。 (1)细胞固定化技术一般采用包埋法固定化,采用该方法的原因是_________。 (2)包埋法固定化是指_________________________。 (3)与固定化酶技术相比,固定化细胞技术的优点是___________。
二、固定化细胞
1.含义 用适当的载体将 合成酶的细胞 固定起来。
2.优点 比固定化酶更 简捷 ,使用寿命 更长 。
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三、木瓜蛋白酶的固定化操作技术 取尼龙布浸入等体积的 CaCl2溶液和甲醇 溶液中 10 s 左右―→ 盐酸 溶液 中室温下水解 45 min―→蒸馏水冲洗至中性―→室温下放入 戊二醛 溶液中浸泡 20 min―→ 磷酸 缓冲液(pH 为 7.8)反复洗涤―→木瓜蛋白酶溶液中固定 3.5 h,温度 为 4℃ ―→用 NaCl 溶液洗去多余的蛋白酶。
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