2019-2020学年高二生物人教版选修一讲义：专题四　课题3　酵母细胞的固定化 Word版含答案.pdf

一、固定化酶的应用实例一、固定化酶的应用实例高果糖浆的生产高果糖浆的生产 1反应原理：葡萄糖果糖反应原理：葡萄糖果糖 葡葡萄萄糖糖异异构构酶酶 2葡萄糖异构酶的固定：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装葡萄糖异构酶的固定：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装 入反应柱中。入反应柱中。 3生产操作生产操作 (1)生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入。 (2)使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触。使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触。 (3)葡萄糖转化成果糖，从反应柱的下端流出。葡萄糖转化成果糖，从反应柱的下端流出。 4优点 ： 反应柱可以连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。优点 ： 反应柱可以连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。 二、固定化细胞技术二、固定化细胞技术 1概念：固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内概念：固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内 的技术。的技术。 2方法：包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。方法：包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。 (1)酶多采用化学结合和物理吸附法固定化。酶多采用化学结合和物理吸附法固定化。 (2)细胞多采用包埋法固定化。细胞多采用包埋法固定化。 3固定化细胞常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。固定化细胞常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。 三、实验操作三、实验操作 1制备固定化酵母细胞操作步骤制备固定化酵母细胞操作步骤(填图填图) 2用固定化酵母细胞发酵用固定化酵母细胞发酵 课课题题3 酵酵母母细细胞胞的的固固定定化化 固定好的酵母细胞固定好的酵母细胞(凝胶珠凝胶珠)用蒸馏水冲洗加入葡萄糖溶液中置于用蒸馏水冲洗加入葡萄糖溶液中置于 25 下发酵下发酵 24 h。 探究点一探究点一固定化酶和固定化细胞技术固定化酶和固定化细胞技术 共研探究共研探究 酶能加快化学反应速度， 但溶液中的酶难以回收， 不能被再次利用。 解决该问题的方法 ： 将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可重复利用。 酶能加快化学反应速度， 但溶液中的酶难以回收， 不能被再次利用。 解决该问题的方法 ： 将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可重复利用。 1固定化酶的应用实例固定化酶的应用实例 (1)固定化酶的装置固定化酶的装置 将酶固定在一种颗粒状的载体将酶固定在一种颗粒状的载体(如图中如图中)上， 再将这些酶颗粒装到一个反应上， 再将这些酶颗粒装到一个反应 柱柱(如图中如图中)内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板(如图中如图中)。酶颗粒无法。酶颗粒无法 通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。 (2)高果糖浆的生产高果糖浆的生产 装置中固定的酶为葡萄糖异构酶，从反应柱的甲端注入葡萄糖溶液，使装置中固定的酶为葡萄糖异构酶，从反应柱的甲端注入葡萄糖溶液，使 葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶反应，转化成果糖，从反应柱葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶反应，转化成果糖，从反应柱 的下端流出。的下端流出。 2固定化酶或固定化细胞的方法固定化酶或固定化细胞的方法(连线连线) 3思考下列问题思考下列问题 (1)从操作角度来考虑，你认为固定化酶与固定化细胞哪一种更容易？哪一种对酶活性 的影响更小？ 从操作角度来考虑，你认为固定化酶与固定化细胞哪一种更容易？哪一种对酶活性 的影响更小？ 1在应用酶的过程中，存在的实际问题及解决方法是什么？在应用酶的过程中，存在的实际问题及解决方法是什么？ 2固定化技术的方法及适合不同固定方法的材料是什么？固定化技术的方法及适合不同固定方法的材料是什么？ 3固定化酵母细胞的实验操作是怎样的？固定化酵母细胞的实验操作是怎样的？ 4如何利用固定化酵母细胞进行酒精发酵？如何利用固定化酵母细胞进行酒精发酵？ 提示：固定化细胞；固定化细胞。提示：固定化细胞；固定化细胞。 (2)固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？如果想将微生物的发酵过程变成连续的 酶反应，应该选择哪种方法？ 固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？如果想将微生物的发酵过程变成连续的 酶反应，应该选择哪种方法？ 提示：一系列酶；固定化细胞。提示：一系列酶；固定化细胞。 (3)如果反应物是大分子物质，又该采用哪种方法？如果反应物是大分子物质，又该采用哪种方法？ 提示：固定化酶。提示：固定化酶。 总结升华总结升华 直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较 类型类型直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞 酶的种类数酶的种类数一种或几种酶一种或几种酶一种酶一种酶一系列酶一系列酶 常用固定方 法 常用固定方 法 无无 化学结合法、物理吸附 法 化学结合法、物理吸附 法 包埋法包埋法 营养物质营养物质不需要不需要不需要不需要需要需要 催化反应催化反应一种或多种一种或多种一种一种一系列一系列 反应底物反应底物 各种物质各种物质(大分子、 小分 子 大分子、 小分 子) 各种物质各种物质(大分子、 小分 子 大分子、 小分 子) 小分子物质小分子物质 优点优点 催化效率高、耗能低、 污染低 催化效率高、耗能低、 污染低 既能与反应物接触， 又能与产物分离；可 以反复利用 既能与反应物接触， 又能与产物分离；可 以反复利用 成本低、操作容易成本低、操作容易 缺点缺点 对环境条件非常敏 感，易失活 ； 难回收， 成本高；酶会混在产 物中，可能影响产品质 量 对环境条件非常敏 感，易失活 ； 难回收， 成本高；酶会混在产 物中，可能影响产品质 量 不利于催化一系列的酶 促反应 不利于催化一系列的酶 促反应 反应物与酶不容易接近， 尤其大分子物质难以自由 通过细胞膜，可能导致反 应效率低 反应物与酶不容易接近， 尤其大分子物质难以自由 通过细胞膜，可能导致反 应效率低 对点演练对点演练 1下列有关固定化酶和固定化细胞的说法正确的是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化一系列生化反应某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应 B固定化细胞技术一次只能固定一种酶固定化细胞技术一次只能固定一种酶 C固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离 D固定化酶和固定化细胞都适宜用包埋法制备固定化酶和固定化细胞都适宜用包埋法制备 解析：选解析：选 C 固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空 间内的技术。固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时酶还可以被反复利用， 其中酶的特性没有发生改变。固定化细胞能固定一系列酶，可以进行一系列反应。固定化 固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空 间内的技术。固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时酶还可以被反复利用， 其中酶的特性没有发生改变。固定化细胞能固定一系列酶，可以进行一系列反应。固定化 细胞适宜用包埋法制备，固定化酶适宜用化学结合法、物理吸附法制备。细胞适宜用包埋法制备，固定化酶适宜用化学结合法、物理吸附法制备。 2.如图为利用固定化酶生产高果糖浆的反应柱示意图，据图回答：如图为利用固定化酶生产高果糖浆的反应柱示意图，据图回答： (1)请在横线上填出各标号的名称。请在横线上填出各标号的名称。 _，_，_。 (2)与 一 般 酶 制 剂 相 比 ， 固 定 化 酶 的 突 出 优 点 是与 一 般 酶 制 剂 相 比 ， 固 定 化 酶 的 突 出 优 点 是 _ _； 固定化细胞的优点是固定化细胞的优点是_ _ _。 (3)的作用是的作用是 _。 (4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方式有制作固定化葡萄糖异构酶所用的方式有_和和_。 (5)据图说出反应柱的作用原理。据图说出反应柱的作用原理。 _ _ _。 解析：与一般的酶制剂相比，固定化酶不仅能与反应物充分接触，还能与产物分离， 并且可以反复利用；与固定化酶相比，固定化细胞能催化一系列的化学反应，并且固定化 细胞成本更低，操作更容易；使用固定化酶技术往往利用一个反应柱，反应柱下端有一个 分布着小孔的筛板，酶颗粒无法通过筛板，而反应溶液却可以自由出入。 解析：与一般的酶制剂相比，固定化酶不仅能与反应物充分接触，还能与产物分离， 并且可以反复利用；与固定化酶相比，固定化细胞能催化一系列的化学反应，并且固定化 细胞成本更低，操作更容易；使用固定化酶技术往往利用一个反应柱，反应柱下端有一个 分布着小孔的筛板，酶颗粒无法通过筛板，而反应溶液却可以自由出入。 答案：答案：(1)反应柱 固定化酶 分布着小孔的筛板反应柱 固定化酶 分布着小孔的筛板 (2)既能与反应物接触，又能与产物分离，还能被反复利用 成本更低，操作更容易， 且能催化一系列的反应 既能与反应物接触，又能与产物分离，还能被反复利用 成本更低，操作更容易， 且能催化一系列的反应 (3)使酶颗粒无法通过，反应溶液却可以自由出入使酶颗粒无法通过，反应溶液却可以自由出入 (4)化学结合法 物理吸附法化学结合法 物理吸附法 (5)反应液从反应柱的上端注入，使反应物溶液流过反应柱，与固定化酶接触，得到的 产物从反应柱下端流出 反应液从反应柱的上端注入，使反应物溶液流过反应柱，与固定化酶接触，得到的 产物从反应柱下端流出 探究点二探究点二制备固定化酵母细胞并发酵制备固定化酵母细胞并发酵 共研探究共研探究 利用酵母菌发酵可以生产酒精，利用固定化细胞技术可以提高发酵效率。实验中可以 用海藻酸钠来包埋酵母细胞。 利用酵母菌发酵可以生产酒精，利用固定化细胞技术可以提高发酵效率。实验中可以 用海藻酸钠来包埋酵母细胞。 1制备固定化酵母细胞的实验操作制备固定化酵母细胞的实验操作(填表填表) 步骤步骤主要操作主要操作 酵母细胞的活化酵母细胞的活化 1 g 干酵母干酵母10 mL 蒸馏水放入蒸馏水放入 50 mL 烧杯中玻璃棒烧杯中玻璃棒 搅拌，使之混合均匀放置搅拌，使之混合均匀放置 1 h 左右，使其活化左右，使其活化 配制配制 0.05 mol/L 的的 CaCl2溶液溶液 0.83 g无水无水CaCl2150 mL蒸馏水放入蒸馏水放入200 mL烧杯中 溶解备用 烧杯中 溶解备用 配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液 0.7 g海藻酸钠海藻酸钠10 mL水放入水放入 50 mL烧杯中酒精灯小 火 烧杯中酒精灯小 火(或间断或间断)加热，并不断搅拌，使之溶化用蒸馏水定容加热，并不断搅拌，使之溶化用蒸馏水定容 至至 10 mL 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合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，再转移至注射器中细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中 固定化酵母细胞固定化酵母细胞 以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的 CaCl2溶液中，形成凝胶珠，并浸泡溶液中，形成凝胶珠，并浸泡 30 min 左右左右 用固定化酵母细胞发酵用固定化酵母细胞发酵 将凝胶珠用蒸馏水冲洗将凝胶珠用蒸馏水冲洗 23 次， 加入到葡萄糖溶液中， 置次， 加入到葡萄糖溶液中， 置 于于 25 下发酵下发酵 24 h 2.酵母细胞固定化实验的易混点酵母细胞固定化实验的易混点 (1)酵母细胞固定前要活化，原因：使处于休眠状态的酵母细胞恢复正常的生活状态。酵母细胞固定前要活化，原因：使处于休眠状态的酵母细胞恢复正常的生活状态。 (2)在制备固定化酵母细胞过程中，在制备固定化酵母细胞过程中，CaCl2溶液使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。溶液使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。 (3)在配制海藻酸钠溶液时，小火加热并不断搅拌的目的：防止海藻酸钠焦糊。在配制海藻酸钠溶液时，小火加热并不断搅拌的目的：防止海藻酸钠焦糊。 (4)已溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温再加入已活化的酵母细胞，防止高温杀死酵已溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温再加入已活化的酵母细胞，防止高温杀死酵 母细胞。母细胞。 (5)酵母菌的酒精发酵需要无氧条件，所以发酵时锥形瓶要密封。酵母菌的酒精发酵需要无氧条件，所以发酵时锥形瓶要密封。 总结升华总结升华 1制备固定化酵母细胞的注意事项制备固定化酵母细胞的注意事项 (1)酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母 细胞的活化液溢出。 酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母 细胞的活化液溢出。 (2)加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，关系到实验的成败，一定要按照教材 的提示进行操作。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。 加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，关系到实验的成败，一定要按照教材 的提示进行操作。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。 (3)海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量。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。 海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量。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。 (4)固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠与酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠与酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到 CaCl2 溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。 (5)海藻酸钠胶体在海藻酸钠胶体在 CaCl2这种电解质的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，需浸泡这种电解质的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，需浸泡 30 min 左右，以便形成稳定的结构。左右，以便形成稳定的结构。 (6)检验凝胶珠的质量是否合格检验凝胶珠的质量是否合格 用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体 流出，就表明凝胶珠制作成功。 用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体 流出，就表明凝胶珠制作成功。 在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成 功的。 在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成 功的。 (7)如果希望反复使用固定化酵母细胞，就需要避免其他微生物的污染。在工业生产中， 细胞的固定化是在严格无菌条件下进行的。在使用固定化细胞时，还要注意控制温度，保 证营养全面。 如果希望反复使用固定化酵母细胞，就需要避免其他微生物的污染。在工业生产中， 细胞的固定化是在严格无菌条件下进行的。在使用固定化细胞时，还要注意控制温度，保 证营养全面。 2实验结果分析与评价实验结果分析与评价 (1)如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞 数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败， 需要再做尝试。 如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞 数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败， 需要再做尝试。 (2)利用固定的酵母细胞发酵产酒精实验：利用固定的酵母细胞发酵产酒精实验： C6H12O62C2H5OH(酒精酒精)2CO2能量能量 酶酶 可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味，而不含酵母菌的凝胶珠所做的对照实验 则无此现象。 可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味，而不含酵母菌的凝胶珠所做的对照实验 则无此现象。 对点演练对点演练 3(2017·江苏高考江苏高考)下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是( ) A活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状 B配制配制 CaCl2溶液时，需要边小火加热边搅拌溶液时，需要边小火加热边搅拌 C将海藻酸钠溶液滴加到将海藻酸钠溶液滴加到 CaCl2溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出 D海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状 解析：选解析：选 A 将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状，可以活化酵母菌；配制海藻 酸钠溶液时需用小火加热，配制 将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状，可以活化酵母菌；配制海藻 酸钠溶液时需用小火加热，配制 CaCl2溶液时不需加热；凝胶珠成形后应在溶液时不需加热；凝胶珠成形后应在 CaCl2溶液中 浸泡 溶液中 浸泡 30 min 左右，以便形成稳定的结构 ； 海藻酸钠溶液浓度过低时固定的酵母细胞数目少， 凝胶珠呈白色，过高时凝胶珠易呈蝌蚪状。 左右，以便形成稳定的结构 ； 海藻酸钠溶液浓度过低时固定的酵母细胞数目少， 凝胶珠呈白色，过高时凝胶珠易呈蝌蚪状。 1下列关于固定化技术的说法，错误的是下列关于固定化技术的说法，错误的是( ) A固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法 B固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法 C由于细胞个体大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定由于细胞个体大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定 D反应物是大分子物质应采用固定化酶技术反应物是大分子物质应采用固定化酶技术 解析：选解析：选 C 在酶和细胞的固定化技术中，通常用包埋法、化学结合法和物理吸附法， 其中由于酶分子小，又多带电荷，易从多孔性物质中漏出，因此多使用化学结合法与物理 吸附法进行固定，而细胞个体大，难以被多孔性物质吸附或结合，因而多采用包埋法进行 固定。 在酶和细胞的固定化技术中，通常用包埋法、化学结合法和物理吸附法， 其中由于酶分子小，又多带电荷，易从多孔性物质中漏出，因此多使用化学结合法与物理 吸附法进行固定，而细胞个体大，难以被多孔性物质吸附或结合，因而多采用包埋法进行 固定。 2下列关于固定化酶的说法，正确的是下列关于固定化酶的说法，正确的是( ) A酶被固定在不溶于水的载体上，可以被反复利用酶被固定在不溶于水的载体上，可以被反复利用 B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 C酶被固定在载体上，丧失了高效性和专一性酶被固定在载体上，丧失了高效性和专一性 D固定化酶的活性部位完整，所以不受高温、强酸、强碱等条件影响固定化酶的活性部位完整，所以不受高温、强酸、强碱等条件影响 解析：选解析：选 A 固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在不溶于水的载体上，固定在 载体上的酶可以被反复利用，但并非能永远利用下去；将酶固定在载体上对酶活性和功能 的影响较小，不会使酶丧失高效性和专一性；固定化酶的活性仍受温度、 固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在不溶于水的载体上，固定在 载体上的酶可以被反复利用，但并非能永远利用下去；将酶固定在载体上对酶活性和功能 的影响较小，不会使酶丧失高效性和专一性；固定化酶的活性仍受温度、pH 等环境条件的 影响。 等环境条件的 影响。 3关于固定化酵母细胞制备过程的叙述，正确的是关于固定化酵母细胞制备过程的叙述，正确的是( ) A制备固定化酵母细胞过程中酵母细胞不需要活化制备固定化酵母细胞过程中酵母细胞不需要活化 B用小火或间断加热可防止海藻酸钠发生焦糊用小火或间断加热可防止海藻酸钠发生焦糊 C向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀 D将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液迅速倒入将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液迅速倒入 CaCl2溶液中，会观察到溶液中，会观察到 CaCl2溶液中 有球形或椭圆形的凝胶珠形成 溶液中 有球形或椭圆形的凝胶珠形成 解析：选解析：选 B 由于在缺水状态下，微生物处于休眠状态，所以在制备固定化酵母细胞 过程中应将干酵母与蒸馏水混合后用玻璃棒充分搅拌加速其活化；为避免海藻酸钠发生焦 糊，溶化时要用小火或间断加热；如果将刚溶化好的海藻酸钠与已活化的酵母细胞混合， 有可能会杀死酵母细胞；应将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液用注射器缓慢滴加到 由于在缺水状态下，微生物处于休眠状态，所以在制备固定化酵母细胞 过程中应将干酵母与蒸馏水混合后用玻璃棒充分搅拌加速其活化；为避免海藻酸钠发生焦 糊，溶化时要用小火或间断加热；如果将刚溶化好的海藻酸钠与已活化的酵母细胞混合， 有可能会杀死酵母细胞；应将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液用注射器缓慢滴加到 CaCl2 溶液中，而不是迅速倒入。溶液中，而不是迅速倒入。 4某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验 材料及用具齐全。 某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验 材料及用具齐全。 (1)固定酵母细胞的方法是固定酵母细胞的方法是_。 (2)请完善该实验小组同学在制备固定化酵母细胞过程中各步骤的操作要点：请完善该实验小组同学在制备固定化酵母细胞过程中各步骤的操作要点： 向干酵母中加蒸馏水，使其向干酵母中加蒸馏水，使其_。 配制配制 CaCl2溶液时应用溶液时应用_。 配制海藻酸钠溶液应用配制海藻酸钠溶液应用_加热。加热。 配制的海藻酸钠溶液必须配制的海藻酸钠溶液必须_才能加入酵母细胞。才能加入酵母细胞。 注射器中的海藻酸钠和酵母细胞的混合物应滴入注射器中的海藻酸钠和酵母细胞的混合物应滴入_中形成中形成_。 (3)该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵产酒精的实验。该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵产酒精的实验。 为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复使用，细胞固定过 程中，一定要在 为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复使用，细胞固定过 程中，一定要在_条件下进行。条件下进行。 加入反应液后的操作是关闭加入反应液后的操作是关闭_。 装置中的长导管起到什么作用？装置中的长导管起到什么作用？ _ _。 解析：解析：(1)由于细胞体积较大，难以被吸附或结合，因此多采用包埋法进行固定。由于细胞体积较大，难以被吸附或结合，因此多采用包埋法进行固定。(2)操 作过程中，必须等海藻酸钠溶液冷却至室温后才能将其与酵母细胞混合，否则酵母细胞在 高温下会死亡。 操 作过程中，必须等海藻酸钠溶液冷却至室温后才能将其与酵母细胞混合，否则酵母细胞在 高温下会死亡。(3)酵母菌利用葡萄糖发酵的过程中会产生酵母菌利用葡萄糖发酵的过程中会产生 CO2，为减小装置中的压力，应 及时将其排出。 ，为减小装置中的压力，应 及时将其排出。 答案：答案：(1)包埋法 包埋法 (2)活化 蒸馏水 小火或间断 冷却至室温 活化 蒸馏水 小火或间断 冷却至室温 CaCl2溶 液 凝胶珠 溶 液 凝胶珠 (3)无菌 活塞无菌 活塞 1 和活塞和活塞 2 释放 释放 CO2以减小反应柱内压力并可以防止 其他微生物污染 以减小反应柱内压力并可以防止 其他微生物污染 【基础题组】【基础题组】 1下列属于固定化酶应用特点的是下列属于固定化酶应用特点的是( ) 可以被反复利用 有利于酶与产物分离 能自由出入载体 一种固定化酶只 催化一种酶促反应 酶多用包埋法固定化 可以被反复利用 有利于酶与产物分离 能自由出入载体 一种固定化酶只 催化一种酶促反应 酶多用包埋法固定化 A B C D 解析 ： 选解析 ： 选 C 酶被固定化后可与产品分离， 故可反复使用， 但不能自由出入依附的载体。 通常情况下固定化酶种类单一，所以只催化一种酶促反应。 酶被固定化后可与产品分离， 故可反复使用， 但不能自由出入依附的载体。 通常情况下固定化酶种类单一，所以只催化一种酶促反应。 2下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是( ) A从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶更容易从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶更容易 B固定化细胞比固定化酶对酶活性的影响更小固定化细胞比固定化酶对酶活性的影响更小 C固定化细胞固定的是一种酶固定化细胞固定的是一种酶 D将微生物的发酵过程变成连续的酶促反应应选择固定化细胞技术将微生物的发酵过程变成连续的酶促反应应选择固定化细胞技术 解析：选解析：选 C 细胞内有许多种酶，因此固定化细胞固定的是一系列酶。 细胞内有许多种酶，因此固定化细胞固定的是一系列酶。 3下列关于使用固定化酶生产高果糖浆的说法，正确的是下列关于使用固定化酶生产高果糖浆的说法，正确的是( ) 生产高果糖浆需要使用果糖异构酶 在反应柱的顶端装上分布着许多小孔的筛板，生产高果糖浆需要使用果糖异构酶 在反应柱的顶端装上分布着许多小孔的筛板， 防止异物的进入 将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入， 果糖溶液从反应柱的下端流出 反应柱可以降低生产成本，提高果糖的产量和质量 防止异物的进入 将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入， 果糖溶液从反应柱的下端流出 反应柱可以降低生产成本，提高果糖的产量和质量 A B C D 解析：选解析：选 C 高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，错误；在反应柱内的底端装 上分布着许多小孔的筛板， 防止固定化酶漏出， 错误 ； 将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入， 果糖溶液从反应柱的下端流出，正确；反应柱能连续使用多次，降低了生产成本，提高 了果糖的产量和质量，正确。 高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，错误；在反应柱内的底端装 上分布着许多小孔的筛板， 防止固定化酶漏出， 错误 ； 将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入， 果糖溶液从反应柱的下端流出，正确；反应柱能连续使用多次，降低了生产成本，提高 了果糖的产量和质量，正确。 4相对固定化酶而言，固定化细胞对酶的活性影响较小，根本原因是相对固定化酶而言，固定化细胞对酶的活性影响较小，根本原因是( ) A避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程 B固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用 C催化反应结束后，能被重复利用催化反应结束后，能被重复利用 D细胞结构保证了各种酶在细胞内的化学反应中有效地发挥作用细胞结构保证了各种酶在细胞内的化学反应中有效地发挥作用 解析：选解析：选 D 固定化细胞维持了细胞结构的稳定性，为酶充分发挥作用提供了稳定的 环境。 固定化细胞维持了细胞结构的稳定性，为酶充分发挥作用提供了稳定的 环境。 5有关制备固定化酵母细胞的叙述，正确的是有关制备固定化酵母细胞的叙述，正确的是( ) A首先用蒸馏水把干酵母、首先用蒸馏水把干酵母、CaCl2、海藻酸钠配制成溶液，但配制、海藻酸钠配制成溶液，但配制 CaCl2溶液需要加 热 溶液需要加 热 B配制海藻酸钠溶液时不需要加热，因为海藻酸钠在水中溶解速度很快配制海藻酸钠溶液时不需要加热，因为海藻酸钠在水中溶解速度很快 C配制酵母细胞海藻酸钠溶液，要用玻璃棒搅拌，使酵母细胞与海藻酸钠混合均匀配制酵母细胞海藻酸钠溶液，要用玻璃棒搅拌，使酵母细胞与海藻酸钠混合均匀 D酵母细胞溶液首先要和酵母细胞溶液首先要和 CaCl2溶液混合溶液混合 解析：选解析：选 C 配制 配制 CaCl2溶液不需加热；配制海藻酸钠溶液需要加热，直至将海藻酸 钠完全溶化；溶化好的海藻酸钠冷却至室温后加入活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其 混合均匀。 溶液不需加热；配制海藻酸钠溶液需要加热，直至将海藻酸 钠完全溶化；溶化好的海藻酸钠冷却至室温后加入活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其 混合均匀。 6试分析下图中，哪一种与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似试分析下图中，哪一种与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似( ) 解析：选解析：选 D A 是吸附法，常用于将酶固定；是吸附法，常用于将酶固定；B 是化学结合法，多用于酶的固定；是化学结合法，多用于酶的固定；C 和和 D 是包埋法，是包埋法，C 一般是将细胞包埋在细微网格里，一般是将细胞包埋在细微网格里，D 是将细胞包埋在凝胶中。制备固定 化酵母细胞用的是包埋法，即将酵母菌包埋在海藻酸钠制成的凝胶中，所以与 是将细胞包埋在凝胶中。制备固定 化酵母细胞用的是包埋法，即将酵母菌包埋在海藻酸钠制成的凝胶中，所以与 D 相似。相似。 7用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时发现无酒精产生，其原因不可能是用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时发现无酒精产生，其原因不可能是( ) A发酵瓶加了塞子发酵瓶加了塞子 B瓶内氧气充足，进行了有氧呼吸瓶内氧气充足，进行了有氧呼吸 C固定化的凝胶珠内可能没有酵母细胞固定化的凝胶珠内可能没有酵母细胞 D所谓的葡萄糖溶液可能是其他物质所谓的葡萄糖溶液可能是其他物质 解析：选解析：选 A 固定化酵母细胞在无氧状态下发酵葡萄糖溶液，产生酒精，而有氧时不 产生酒精，发酵瓶加塞子有利于营造无氧环境利于酒精的产生。 固定化酵母细胞在无氧状态下发酵葡萄糖溶液，产生酒精，而有氧时不 产生酒精，发酵瓶加塞子有利于营造无氧环境利于酒精的产生。 8下列有关制备固定化酵母细胞的叙述，错误的是下列有关制备固定化酵母细胞的叙述，错误的是( ) A溶解海藻酸钠时，最好采用持续加热的方法溶解海藻酸钠时，最好采用持续加热的方法 B溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温后才能加入酵母细胞溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温后才能加入酵母细胞 C如果海藻酸钠溶液浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目会较少如果海藻酸钠溶液浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目会较少 D制备凝胶珠时要以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到制备凝胶珠时要以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到 CaCl2溶液中溶液中 解析：选解析：选 A 溶解海藻酸钠，最好采用小火或间断加热的方法，如果加热太快，海藻 酸钠会发生焦糊。 溶解海藻酸钠，最好采用小火或间断加热的方法，如果加热太快，海藻 酸钠会发生焦糊。 【能力题组】【能力题组】 9下列有关固定化酶和固定化细胞的说法，错误的是下列有关固定化酶和固定化细胞的说法，错误的是( ) A与普通酶相同，固定化酶活性的发挥也需适宜的温度和与普通酶相同，固定化酶活性的发挥也需适宜的温度和 pH B固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、pH，还需营养物质的供应，还需营养物质的供应 C固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都在细胞外起作用固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都在细胞外起作用 D固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性可能会下降固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性可能会下降 解析：选解析：选 C 酶活性的正常发挥都需要适宜的温度和 酶活性的正常发挥都需要适宜的温度和 pH。固定化细胞是活细胞，其发 挥作用除了需要适宜的温度、 。固定化细胞是活细胞，其发 挥作用除了需要适宜的温度、pH 外，还需要有机营养的供应。固定化酶所固定的酶都在细 胞外起作用；固定化细胞所固定的酶有的在细胞外起作用，有的在细胞内起作用。固定化 酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性会随使用次数的增加而下降。 外，还需要有机营养的供应。固定化酶所固定的酶都在细 胞外起作用；固定化细胞所固定的酶有的在细胞外起作用，有的在细胞内起作用。固定化 酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性会随使用次数的增加而下降。 10下列有关用海藻酸钠作为载体固定酶母细胞实验的叙述，错误的是下列有关用海藻酸钠作为载体固定酶母细胞实验的叙述，错误的是( ) A溶化海藻酸钠应采用酒精灯小火或间断加热溶化海藻酸钠应采用酒精灯小火或间断加热 B海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠内包埋的细胞会偏少海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠内包埋的细胞会偏少 C在酵母细胞的活化和配制在酵母细胞的活化和配制 CaCl2溶液过程均需使用蒸馏水溶液过程均需使用蒸馏水 D利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物 解析：选解析：选 D 配制海藻酸钠溶液时，应采用酒精灯小火或间断加热，促进溶解，若加 热太快，海藻酸钠会发生焦糊；如果海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠颜色过浅，所包 埋的酵母细胞数目较少；在酵母细胞的活化和配制 配制海藻酸钠溶液时，应采用酒精灯小火或间断加热，促进溶解，若加 热太快，海藻酸钠会发生焦糊；如果海藻酸