文档介绍：延伸阅读
1 细胞固定化技术
固定化细胞[1]
固定化细胞是在固定化酶的基础上发展起来的新技术,即一项利用物理或化学手段将游离的微生物(细胞)或酶,定位于限定的空间区域,并使其保持活性且能反复利用的技术。
由于固定化细胞保持了细胞的生命活动能力,它不但比游离细胞的发酵更具有优越性,而且比固定化酶有更多的优点,,而且固定化方法较简单,成本也较低。
固定化细胞的优缺点[2]
固定化细胞主要具有6个优点:一是不需要将酶从微生物细胞中提取出来并加以纯化,酶活力损失小、成本低。二是细胞生长停滞时间短,细胞多、反应快,抗污染能力强,可以连续发酵,反复使用,应用成本低。三是酶处于天然细胞的环境中,稳定性高。四是使用固定化细胞反应器,可边加入培养基,边培养排出发酵液,能有效地避免反馈抑制和产物消耗。五是适合于进行多酶顺序连续反应。六是易于进行辅助因子的再生,因而更适合于需要辅助因子的反应,如氧化还原反应、合成反应等。
当然,固定化细胞也存在一些缺点,主要表现为:必须保持菌体的完整,防止菌体的自溶,否则会影响产物的纯度;必须抑制细胞内蛋白酶的分解作用;由于细胞内有多种酶存在,往往有副产物形成。为防止副产物必须抑制其他酶活力;细胞膜或细胞壁会造成底物渗透与扩散的障碍。
[2]
形态学特征
固定化细胞多为球形颗粒,但也有制成立方块或膜状的。用吸附法时,则取决于吸附物质的形状。在球形固定凝胶内,细胞的分布并不均匀,而是接近于球的外表面。有时细胞会在凝胶内的小泡中繁殖,直到最后充满整个可利用的空间。
生理学特征
固定化细胞必需具有生命活力,因此创造良好的细胞载体或基质,选择恰当的固定化方法和生物反应器,最佳的反应溶液和周围微环境,维持细胞适度的生长和繁殖等尤为重要。如果生长繁殖过度,容易使细胞泄漏出来,增加扩散障碍。破坏固定细胞的载体或基质。
理化环境特征
固定化细胞的微环境对固定化细胞活力的发挥有很大的影响。如丙乙烯醇已经用于降低固定化细胞内水的活度,水的吸附程度并影响微生物细胞的吸附。固定化细胞的呼吸生长速度、扩散速率以及代谢作用等。
生物膜的动力特征
研究结果表明,微生物细胞首先吸引到物体表面,继而分泌出黏性高分子物质,将细胞牢固地黏附在物体表面上。此后,继续由微生物细胞分泌一些化合物,逐渐形成微生物膜。
2 实验方案
理解固定化细胞技术的原理方法和意义。
掌握用海藻酸钠制备固定化酵母细胞的方法。
掌握用斐林试剂比色法测定还原糖的方法。
细胞固定化原理
固定微生物细胞的原理是将微生物细胞利用物理的或化学的方法,使细胞与固体的水不溶性支持物(或称载体)相结合,使其既不溶于水,又能保持微生物的活性。它在固相状态作用于底物,具有离子交换树脂那样的特点,有一定的机械强度,可用搅拌或装柱形式与底物溶液接触。由于微生物细胞被固定在载体上,使得它们在反应结束后,可反复使用,也可贮存较长时间使微生物活性不变。
细胞固定化的方法有多种,如吸附法、载体偶联法和包埋法等。工业上常用包埋法固定微生物细胞。本次实验采用包埋法对酵母进行固定。
1、包埋法
指将微生物细胞均匀地包埋在水不溶性载体的紧密结构中,细胞不至漏出而底物和产物可以进入和渗出。细胞和载体不起任何结合反应,细胞处于最佳生理状态。因此,酶的稳定性高,活力持久,所以目前对于微生物细胞的固定化大多采用包埋法。
2、海藻酸钙凝胶固定酵母细胞
根据包埋剂的特性,可以分为海藻酸钙凝胶包埋法、角叉菜胶包埋法、聚丙烯酰***凝胶包埋法。
本次实验中,我们选用海藻酸钠和***化钙制成的海藻酸钙凝胶来进行酵母细胞的固定化。如在海藻酸钠呈溶液状时,将细胞加入混匀,然后在***化钙中凝固形成海藻酸钙凝胶,凝胶颗粒中的微小空格将酵母细胞固定。海藻酸钙凝固的颗粒能反复使用,细胞在空格中可以新陈代谢(固定活细胞),也可利用细胞中的酶进行酶促反应(固定死细胞)
。
使用斐林试剂测定还原糖的原理
、果糖、麦芽糖。它们的分子内都含有还原性基团(游离醛基或游离***基),因此叫做还原糖。
用斐林试剂能检验生物组织中还原糖存在。斐林试剂由甲液( g/mL的NaOH溶液)和乙液( g/mL的CuSO4溶液)配制而成,二者混合后,立即生成淡蓝色的Cu(OH)2沉淀。Cu(OH)2与加入的葡萄糖在加热的条件下,能够