《2016-2017學年高中生物 第3章 酶的應用技術(shù)實踐 第2節(jié) 固定化酶的制備和應用學案 蘇教版選修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2016-2017學年高中生物 第3章 酶的應用技術(shù)實踐 第2節(jié) 固定化酶的制備和應用學案 蘇教版選修1（14頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第二節(jié)　固定化酶的制備和應用 1．掌握制備固定化酶的常用方法。(重點) 2．掌握酵母菌細胞的固定化技術(shù)。(重難點) 固 定 化 酶 技 術(shù) 1．固定化酶 固定化酶是指用物理學或化學的方法將酶與固相載體結(jié)合在一起形成的仍具有酶活性的酶復合物。 2．制備固定化酶的方法 (1)物理吸附法的顯著特點是工藝簡便且條件溫和，在生產(chǎn)實踐中應用廣泛。 (2)化學結(jié)合法是利用多功能試劑進行酶與載體之間的交聯(lián)，在酶和多功能試劑之間形成共價鍵，從而得到三維的交聯(lián)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。 (3)包埋法是將酶包埋在能固化的載體中。 3．固定化酶的優(yōu)點：在催化反應中，它以固相狀態(tài)作用于底物，反應

2、完成后容易與水溶性反應物和產(chǎn)物分離，可被反復使用。 [合作探討] 探討1：對固定化酶的作用影響最小的固定方法是哪一種？ 提示：物理吸附法。 探討2：為什么固定化酶不適合采用包埋法？ 提示：由于酶分子較小，容易在包埋材料中漏出，所以不適合采用包埋法固定化。 探討3：如果反應物是大分子物質(zhì)，應該采用哪種方法？ 提示：因為大分子物質(zhì)不容易進入細胞內(nèi)，應采用固定化酶技術(shù)。 [思維升華] 1．制備固定化酶的常用方法可用下圖所示： 2．常用的制備固定化酶的方法 固定化酶方法 原理 固定載體 優(yōu)點 物理吸附法 離子鍵作用、物理吸附 纖維素、瓊脂糖等多糖類或多孔玻璃、

3、離子交換樹脂等載體 工藝簡便且條 件溫和， 在生產(chǎn) 上應用 廣泛，而 且穩(wěn)定 性能好 化學結(jié)合法 酶和多功能試劑之間形成共價鍵 利用多功能試劑進行酶與載體之間的交聯(lián)，從而得到三維的交聯(lián)網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 包埋法 將酶包埋在能固化的載體中 酶包裹在聚丙烯酰胺凝膠等高分子凝膠中，或包裹在硝酸纖維素等半透性高分子膜中，前者包埋成格子型，后者包埋成微膠囊型 1．關(guān)于固定化酶中酶的說法，正確的是(　　) A．酶的種類多樣，可催化一系列的酶促反應 B．酶被固定在不溶于水的載體上，可反復利用 C．酶作為催化劑，反應前后結(jié)構(gòu)不改變，所以固定化酶可永遠利用下去 D．固定化酶由于被固

4、定在載體上，所以喪失了酶的高效性和專一性特點 【解析】　固定化酶不能催化一系列酶促反應的進行；固定化酶被固定在不溶于水的載體上，可以反復利用，但是隨著利用次數(shù)的增加，受到外界因素的影響，其活性會逐漸降低；固定化酶具有高效性和專一性的特點。 【答案】　B 2．下列屬于固定化酶應用特點的是(　　) ①可以被反復利用?、谟欣诿概c產(chǎn)物分離 ③能自由出入載體?、芤环N固定化酶只催化一種酶促反應?、菝付嘤冒穹ü潭ɑ? A．①②③　　　　　　 B．③⑤ C．①②④ D．①②⑤ 【解析】　酶被固定化后可與產(chǎn)物分離，故可反復使用，但不能自由出入依附的載體。通常情況下固定化酶種類單一，所以不能催

5、化一系列酶促反應。酶分子較小，不適合采用包埋法進行固定。 【答案】　C 3．關(guān)于固定化酶和一般酶制劑在應用效果上的說法，錯誤的是(　　) A．固定化酶生物活性可長久使用 B．一般酶制劑應用后和產(chǎn)物混在一起，產(chǎn)物的純度不高 C．一般酶制劑參加反應后不能重復利用 D．固定化酶可以反復利用，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)量和質(zhì)量 【解析】　固定化酶是將酶固定在不溶于水的載體上，使酶既能與底物接觸，又能與產(chǎn)物分離；同時，固定在載體上的酶還可以被反復利用，降低成本，產(chǎn)物中也不含酶，提高了產(chǎn)品的純度。固定化酶雖可以多次利用，但不可長久使用。 【答案】　A 固 定 化 細 胞 技 術(shù)

6、1．最廣泛的細胞固定化方法 凝膠包埋法是應用最廣泛的細胞固定化方法，適用于各種微生物、動物和植物細胞的固定化。所使用的載體主要有瓊脂、海藻酸鈉凝膠、角叉菜膠、明膠等。 2．優(yōu)點 (1)無須進行酶的分離和純化，減少了酶的活力損失，降低了生產(chǎn)成本。 (2)不僅可以作為單一的酶發(fā)揮作用，且可以利用細胞中所含的復合酶完成一系列的催化反應。 (3)對于活細胞來說，保持了酶的原始狀態(tài)，酶的穩(wěn)定性更高。 3．缺點 (1)固定化細胞只能用于生產(chǎn)細胞外酶和其他能夠分泌到細胞外的產(chǎn)物。 (2)由于載體的影響，使營養(yǎng)物質(zhì)和產(chǎn)物的擴散受到一定的限制。 (3)在好氧性發(fā)酵中，溶解氧的傳遞和輸送成為關(guān)鍵

7、性的限制因素。 [合作探討] 探討1：固定化細胞為什么只能用于生產(chǎn)胞外酶和其他能分泌到細胞外的產(chǎn)物？ 提示：因為固定化細胞固定的是活細胞，細胞膜具有選擇透過性，細胞內(nèi)有用的物質(zhì)(如胞內(nèi)酶)是不能自由進出細胞的。 探討2：能否在剛?cè)芑玫暮Ｔ逅徕c溶液中加入活化的酵母菌細胞？ 提示：不能，因為剛?cè)芑玫暮Ｔ逅徕c溶液溫度較高，會將酵母菌細胞殺死。 探討3：如果制作的凝膠珠顏色過淺，呈白色，則說明了什么？如果凝膠珠不是圓形或橢圓形，又說明了什么？ 提示：如果凝膠珠的顏色過淺，則說明了海藻酸鈉溶液的濃度偏低，固定的酵母菌細胞數(shù)目較少；如果凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明了海藻酸鈉的濃度過

8、高，制作失敗。 [思維升華] 1．制備固定化酵母菌細胞的操作流程 準備各種實驗藥品和器具 ↓ 制備麥芽汁 ↓ 活化酵母菌細胞 ↓ 制備固定化細胞 ↓ 浸泡凝膠珠，用蒸餾水洗滌 ↓ 發(fā)酵麥芽汁 2．酵母菌細胞的固定化實驗需要注意的事項 (1)選用的干酵母要具有較強的活性，而且物種單一。 (2)酵母菌細胞活化時體積會變大，因此活化前應選擇體積足夠大的容器，防止酵母菌細胞的活化液溢出。 (3)固定化酵母菌細胞時，應將海藻酸鈉與酵母菌細胞的混合液用注射器緩慢滴加到0.05 mol/L的氯化鈣溶液中，而不是注射，以免影響凝膠珠的形成。 (4)可利用海藻酸鈉制成不含酵母

9、菌的凝膠珠，作為對照。 3．檢測凝膠珠是否制作合格的方法 (1)機械法：用鑷子夾取一個凝膠珠放在實驗桌上，用手擠壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠制作成功；也可以在實驗桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也表明制備的凝膠珠是成功的。 (2)目測法：合格的凝膠珠應是淡黃色，圓形或橢圓形的。如果顏色過淺呈白色，說明海藻酸鈉溶液的濃度過低，固定的酵母菌細胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠珠形狀不規(guī)則，則說明海藻酸鈉的濃度偏高。 1．固定化細胞常用包埋法固定化，原因是(　　) A．包埋法固定化操作最簡便 B．包埋法對酶活性的影響最小 C．包埋法固定化具有普遍性 D．

10、細胞體積大，難以被吸附或結(jié)合 【解析】　因為細胞體積大，而酶分子很小，體積大的細胞難以被吸附或結(jié)合，但不易從包埋的材料中漏出，所以常用包埋法進行固定。 【答案】　D 2．下圖1表示制備固定化酵母菌細胞的有關(guān)操作，圖2是利用固定化酵母菌細胞進行酒精發(fā)酵的示意圖。請回答下列問題： 【導學號：67850044】 圖1　　　 　　　圖2 (1)圖1中X溶液為________________，其作用是__________________。 (2)圖1中制備的凝膠珠用________洗滌后才能轉(zhuǎn)移到圖2裝置中。圖2發(fā)酵過程中攪拌的目的是________________________。

11、(3)在用海藻酸鈉包埋酵母菌形成凝膠珠的過程中，加熱溶化海藻酸鈉時需注意________加熱，然后將溶化好的海藻酸鈉溶液________后，加入酵母菌充分攪拌混合均勻。 (4)研究發(fā)現(xiàn)，固定化強度強的酵母顆粒發(fā)酵效果好，且穩(wěn)定性高、使用壽命長。某機構(gòu)利用上述裝置，將2%、2.5%、3%的海藻酸鈉分別用2%、3%、4%的X溶液進行凝膠化處理，所得到的固定化酵母顆粒的強度及在28 ℃下發(fā)酵48 h后的酒精產(chǎn)量見表： 海藻酸鈉/% 2 2.5 3 2 2.5 3 2 2.5 3 X溶液/% 2 2 2 3 3 3 4 4 4 固定化強度 (g/30個)

12、 930 950 990 1 030 1 100 1 140 1 170 1 170 1 160 酒精量/% 6.7 6.5 6.5 6.7 6.4 6.2 6.7 6.4 6.3 可以看出，隨著X溶液濃度的增加，_______________________增加；凝膠固定化效果較好的海藻酸鈉與X溶液的濃度分別是________、________。 【解析】　圖1所示為制備固定化酵母菌細胞的操作步驟，X溶液為氯化鈣溶液，作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠。圖2所示為酒精發(fā)酵過程，因酵母菌進行的是無氧呼吸，故攪拌的目的只是增加培養(yǎng)液與酵母菌的接觸面積，而不是增加溶

13、氧量；溶化海藻酸鈉時需注意用小火或間斷加熱，然后將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫后，加入酵母菌充分攪拌混合均勻。 由表格分析可知，隨著X溶液濃度的增加，酵母菌細胞的固定化強度增加，固定化強度和酒精產(chǎn)量都較大的海藻酸鈉與X溶液的濃度分別是2%、4%。 【答案】　(1)氯化鈣溶液　使海藻酸鈉形成凝膠珠 (2)蒸餾水　使培養(yǎng)液與酵母菌細胞充分接觸 (3)用小火(或間斷)　冷卻至室溫　(4)固定化強度　2%　4% 1．下列說法不正確的是(　　) A．固定化酶和固定化細胞的技術(shù)方法包括包埋法、化學結(jié)合法和物理吸附法 B．固定化酶更適合采用化學結(jié)合法和物理吸附法 C．由于細胞個大，而酶

14、分子很小，因此細胞多采用物理吸附法固定 D．反應物是大分子物質(zhì)應采用固定化酶 【解析】　由于細胞個大，酶分子很小，個大的細胞難以被吸附或結(jié)合，而個小的酶容易從包埋材料中漏出。 因此，細胞多采用包埋法固定化，酶更適合采用化學結(jié)合法和物理吸附法固定化。 【答案】　C 2．試分析下圖中，哪一種與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母菌細胞相似(　　) A　　　　　　B　　　 　C　　　 D 【解析】　A、B選項適合于酶的固定化，C選項既用于酶固定，也可用于細胞固定。制備固定化酵母菌細胞用的是包埋法，即將酵母菌包埋在海藻酸鈉制成的凝膠珠中，所以與D選項相似。 【答案】　D 3．下列有關(guān)

15、固定化酵母菌細胞制備步驟的敘述，恰當?shù)氖?　　) A．應使干酵母與自來水混合并攪拌，以利于酵母菌活化 B．配制海藻酸鈉溶液時要用小火或間斷加熱的方法 C．向剛?cè)芑玫暮Ｔ逅徕c溶液中加入已活化的酵母菌細胞，充分攪拌并混合均勻 D．將與酵母菌細胞混勻的海藻酸鈉溶液直接注入0.05 mol/L的氯化鈣溶液中，會觀察到溶液中有球形或橢球形的凝膠珠形成 【解析】　由于缺水時微生物處于休眠狀態(tài)，為了加速酵母菌細胞的活化，將干酵母與蒸餾水混合后用玻璃棒充分攪拌，而不應用自來水，因為自來水可能會有雜菌；為避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊，溶化時要小火或間斷加熱；如果將剛?cè)芑玫暮Ｔ逅徕c與已活化的酵母菌細胞混合，

16、有可能會殺死酵母菌細胞；將與酵母菌細胞混勻的海藻酸鈉的混合液用注射器緩慢滴加到0.05 mol/L的氯化鈣溶液中，而不是直接注入。 【答案】　B 4．(2016·江蘇高考)為了探索海藻酸鈉固定化對綠球藻生長的影響，以及固定化藻對含Zn2＋污水的凈化作用，科研人員用篩選到的一株綠球藻進行實驗，流程及結(jié)果如下。請回答下列問題： 圖1 圖2 (1)實驗中的海藻酸鈉作用是________，CaCl2的作用是________。 (2)為洗去凝膠球上殘余的CaCl2和其他污染物，并保持綠球藻活性，宜采用________洗滌。圖1中1.0%海藻酸鈉組培養(yǎng)24 h后，移動凝膠球，溶液呈

17、綠色，原因是________。 (3)為探索固定化藻對含Zn2＋污水的凈化作用，應選用濃度為________海藻酸鈉制備凝膠球。 (4)圖2中空白凝膠球組Zn2＋濃度下降的原因是________。結(jié)合圖1和圖2分析，固定化藻的實驗組24～48 h間Zn2＋濃度下降速度較快的主要原因是______；72～96 h間Zn2＋濃度下降速度較慢的原因有________。 【解析】　(1)綠球藻為單細胞生物，可用包埋法固定化，實驗中海藻酸鈉的作用是包埋綠球藻。配制好的海藻酸鈉溶液需要滴入CaCl2溶液中，與CaCl2反應形成凝膠球，剛形成的凝膠球應在CaCl2溶液中浸泡一段時間，有利于形成穩(wěn)定的結(jié)

18、構(gòu)。(2)將固定好的凝膠球用綠球藻的培養(yǎng)液(生理鹽水)清洗2～3次，能夠洗去凝膠球上殘余的CaCl2和其他污染物，并保持綠球藻的活性。如果包埋綠球藻用的海藻酸鈉濃度過低，或形成的凝膠球孔徑過大，在培養(yǎng)過程中會有綠球藻從包埋材料中漏出來，使溶液呈綠色。 (3)分析圖綠球藻數(shù)量變化曲線可知，濃度為2.0%的海藻酸鈉對綠球藻的包埋效果最好，凝膠球中包埋的綠球藻數(shù)量最多，故應選用該濃度的海藻酸鈉制備凝膠球。(4)由Zn2＋濃度變化曲線可知，空白凝膠球組Zn2＋濃度下降的原因是凝膠對Zn2＋有一定的吸附作用。培養(yǎng)初期，綠球藻生長(增殖)速度較快，導致Zn2＋濃度下降速度較快；培養(yǎng)后期，由于綠球藻生長(

19、增殖)速度減慢、溶液中Zn2＋濃度較低等，Zn2＋濃度下降速度較慢。 【答案】　(1)包埋綠球藻(包埋劑)　與海藻酸鈉反應形成凝膠球(凝固劑)　(2)培養(yǎng)液(生理鹽水)　海藻酸鈉濃度過低(凝膠球孔徑過大)　(3)2.0%　(4)凝膠吸附Zn2＋　綠球藻生長(增殖)速度快　綠球藻生長(增殖)速度減慢，溶液中Zn2＋濃度較低 課堂小結(jié)： 網(wǎng)絡構(gòu)建 核心回扣 1.固定化酶是指用物理學或化學的方法將酶與固相載體結(jié)合在一起形成的仍具酶活性的酶復合物。 2.制備固定化酶的方法主要有物理吸附法、化學結(jié)合法、包埋法等。 3.固定化細胞是通過各種方法將細胞與一定的載體結(jié)合，使細胞仍保持原有的生

20、物活性。 4.固定化細胞技術(shù)能充分利用細胞內(nèi)的酶，能催化多步的連續(xù)反應。 學業(yè)分層測評(八) (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．下列敘述不屬于固定化酶特點的是(　　) A．酶固定化后，活性提高 B．酶對酸、堿、溫度敏感，易失活 C．在溶液中直接使用酶，難以回收，成本高 D．固定化酶使酶既可催化反應物，又易與產(chǎn)物分離 【解析】　固定化酶可提高酶的穩(wěn)定性，防止酶失活，使酶既可催化反應物，又易與產(chǎn)物分離，催化后的酶易回收，降低生產(chǎn)成本，但并未提高酶的活性。 【答案】　A 2．酶制劑、固定化酶、固定化細胞已經(jīng)廣泛地應用于各個領(lǐng)域，下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．常用

21、的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶 B．制備固定化酶和固定化細胞的方法主要有包埋法、化學結(jié)合法和物理吸附法等 C．常用包埋法將脂肪酶和淀粉酶固定 D．固定化細胞可以催化一系列酶促反應 【解析】　常用的酶制劑有四類：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶；制備固定化酶和固定化細胞的方法主要有包埋法、化學結(jié)合法和物理吸附法等，一般來說酶更適合采用化學結(jié)合法和物理吸附法固定，細胞多采用包埋法固定；固定化細胞固定的是一系列酶，因此可以催化一系列酶促反應。 【答案】　C 3．細胞固定化技術(shù)與酶固定化技術(shù)相比，所具備的特點是(　　) 【導學號：67850045】 A．成本更低、操作更容

22、易、不能連續(xù)生產(chǎn) B．成本更高、操作更難、不能連續(xù)生產(chǎn) C．成本更低、操作更容易、能連續(xù)生產(chǎn) D．成本更低、操作更難、能連續(xù)生產(chǎn) 【解析】　酶是由細胞合成的，酶分子很小，比較難固定，而細胞相對較大，相對容易固定，而且無需再進行酶的提取，因而固定化細胞制備的成本更低，操作更容易，并且能連續(xù)生產(chǎn)。 【答案】　C 4．下列關(guān)于固定化細胞技術(shù)的說法中，正確的是(　　) A．物理吸附法的優(yōu)點是操作簡單，吸附牢固 B．包埋法的優(yōu)點是操作復雜，條件溫和，對細胞無毒性 C．物理吸附法容易對酶活性產(chǎn)生影響 D．凝膠包埋常用的載體有瓊脂、海藻酸鈉凝膠、角叉菜膠、明膠等 【解析】　物理吸附法的

23、優(yōu)點是酶活性不受影響，但吸附過程復雜且吸附不牢固；包埋法操作簡單，條件溫和，對細胞無毒性。 【答案】　D 5．下列關(guān)于固定化技術(shù)的敘述，不正確的是(　　) A．從操作角度來考慮，固定化細胞比固定化酶更容易 B．固定化細胞比固定化酶對酶活性影響更小 C．固定化細胞固定的是一種酶 D．將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應應選擇固定化細胞 【解析】　在應用操作過程中，固定化細胞比固定化酶更容易、更便捷，對酶活性影響更?。还潭ɑ毎潭ǖ氖且幌盗忻?，可使發(fā)酵過程變成連續(xù)反應過程。 【答案】　C 6．制備好的凝膠珠是否符合應用要求，常用的檢測方法有(　　) ①擠壓法?、谒ご蚍ā、塾^察法

24、　④培養(yǎng)法 A．①②④　　　　　　　　 B．①③④ C．②③④ D．①②③ 【解析】　檢測凝膠珠是否合格，經(jīng)常使用下列檢測方法：一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠制作成功。二是在實驗桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。還可以通過觀察凝膠珠的顏色和形狀來判斷。 【答案】　D 7．下列關(guān)于制備固定化酵母細胞的操作，正確的是(　　) A．制備好海藻酸鈉溶液后，要立即將其與酵母細胞混合以防凝固 B．制備固定化酵母細胞的過程中可能用到注射器 C．以恒定的速度把混合液注射到CaSO4溶液中

25、D．凝膠珠在硼酸-氯化鈣溶液中應浸泡10 min左右 【解析】　應將制備好的海藻酸鈉溶液冷卻后，再加入已活化的酵母細胞，否則會因溫度過高殺死酵母細胞。應以恒定的速度把混合液滴加到硼酸-氯化鈣溶液中而不是CaSO4溶液中。凝膠珠在硼酸-氯化鈣溶液中應浸泡30 min左右。 【答案】　B 8．下列關(guān)于固定化細胞的說法錯誤的是(　　) A．固定化細胞技術(shù)是利用物理或化學方法將細胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù) B．固定化酶和固定化細胞的共同點是所固定的酶都可在細胞外起作用 C．固定化酶和固定化細胞都能反復使用，但酶的活性迅速下降 D．包埋法常用的載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯

26、酰胺等 【解析】　固定化酶和固定化細胞都能反復使用，但不會出現(xiàn)酶的活性迅速下降的情況。固定化酶是在細胞外發(fā)揮作用，固定化細胞中的部分酶在細胞內(nèi)發(fā)揮作用，也有部分酶可在細胞外發(fā)揮作用，所以固定化酶和固定化細胞的共同點是所固定的酶都可在細胞外起作用。 【答案】　C 9．下列有關(guān)固定化酶技術(shù)和固定化細胞技術(shù)的敘述正確的是(　　) 【導學號：67850046】 A．固定化酶和固定化細胞的目的是限制酶與反應物接觸，控制反應速率 B．酶更適合包埋法固定化，細胞更適合物理吸附法固定化 C．加酶洗衣粉是含有固定化酶制劑的洗衣粉 D．固定化細胞對酶的活性影響小，與固定化酶相比應用更廣泛 【解

27、析】　固定化酶和固定化細胞的目的都是使酶在一定的空間范圍內(nèi)起催化作用，并能反復和連續(xù)使用；對于體積比較大的細胞適合用包埋法固定，酶適合用吸物理附法固定；加酶洗衣粉中添加的多種酶制劑，如堿性蛋白酶制劑和堿性脂肪酶制劑等不能重復利用，不屬于固定化酶。 【答案】　D 10．某實驗小組進行固定化酵母細胞的制備，并開展游離酵母和固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)酒酒精度的比較。請回答下列問題： 產(chǎn)酒酒精度的比較 時間/d 0 2 4 6 8 10 12 游離酵母 0 1.0 2.1 3.2 3.9 4.3 4.6 固定化酵母 0 2.5 4.2 5.0 5.4 6.0

28、 6.4 (1)影響制備固定化酵母細胞實驗成敗的關(guān)鍵步驟是________________，此步的操作應采用________。 (2)鈣離子的作用是使膠體聚沉，海藻酸鈉起________________________的作用。 (3)該小組將制備好的固定化酵母與游離酵母分別放在一定的條件下發(fā)酵，定時記錄發(fā)酵液中酒精度的變化。 ①實驗過程中的“在一定的條件下發(fā)酵”的條件是______________，要求條件相同是為了確保________。 ②由表可知，固定化酵母和游離酵母發(fā)酵都能產(chǎn)生酒精，但固定化酵母在發(fā)酵前期的延遲期的時間比游離酵母發(fā)酵前期的延遲期的時間要________。 【解

29、析】　該實驗的關(guān)鍵是配制海藻酸鈉溶液。海藻酸鈉起載體的作用，用于包埋酵母細胞。酵母菌酒精發(fā)酵過程是細胞內(nèi)酶的催化過程，需要在適宜的溫度、pH等條件下進行，兩組實驗的條件相同，才能夠確保無關(guān)變量相同，且遵循單一變量原則。由表可知，在12 d的發(fā)酵時間里，固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)酒酒精度從0度到6.4度，游離酵母發(fā)酵產(chǎn)酒酒精度從0度到4.6度，而且固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)酒酒精度在第4 d即達到4.2度，表明其延遲期短。 【答案】　(1)配制海藻酸鈉溶液　小火或間斷加熱 (2)包埋酵母細胞(或載體) (3)①適宜的溫度、pH等　單一變量　②短 [能力提升] 11．下列關(guān)于固定化酶和固定化細胞的敘述，正確

30、的是(　　) A．在固定化酶的應用中，要控制好pH、溫度和溶解氧 B．利用固定化酶降解水體中有機磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件 C．利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應底物 D．固定化酵母細胞時，如果海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母菌細胞數(shù)目少 【解析】　固定化酶不像普通酶那樣對環(huán)境要求那么高，耐受性也比較好，和溶解氧沒什么關(guān)系；利用固定化酶降解水體中有機磷農(nóng)藥，不需要提供營養(yǎng)條件；利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵時，糖類不僅是反應底物，同時也作為碳源為酵母菌提供能量和營養(yǎng)；如果海藻酸鈉濃度過低，則形成的凝膠珠所包埋的酵母菌細胞數(shù)目少。 【答案】　D 12．下列關(guān)

31、于酶和固定化酵母細胞的研究與應用的敘述，錯誤的是(　　) A．從酶的固定方式看，物理吸附法比化學結(jié)合法對酶活性影響小 B．作為消化酶使用時，蛋白酶制劑以口服方式給藥 C．尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過氧化氫酶，可以反復使用 D．將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗，目的是洗去CaCl2和雜菌 【解析】　酶的固定方式有包埋法、化學結(jié)合法和物理吸附法，物理吸附法是利用吸附劑本身的表面張力對附近的分子產(chǎn)生吸附，與化學結(jié)合法相比，不會使被吸附物質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生改變，所以吸附法對酶活性影響較小；消化酶在人體消化道內(nèi)發(fā)揮作用，蛋白酶制劑一般在最外面加上糖衣后通過口服方式給藥；尿糖試紙是一種由葡萄糖氧化酶、

32、過氧化氫酶和某種無色的化合物固定于濾紙上制成的酶試紙，不能反復利用；制備固定化酵母細胞時，將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗的目的是洗去CaCl2和雜菌，防止凝膠珠硬度過大和雜菌污染。 【答案】　C 13．如圖1表示制備固定化酵母菌細胞的有關(guān)操作，圖2是利用固定化酵母菌細胞進行酒精發(fā)酵的示意圖，下列敘述不正確的是(　　) 【導學號：67850047】 圖1　　　 　圖2 A．剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應迅速與活化的酵母菌細胞混合制備混合液 B．圖1中X溶液為氯化鈣溶液，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠 C．圖2發(fā)酵過程中攪拌的目的是為了使培養(yǎng)液與酵母菌細胞充分接觸 D．圖1中制備的凝膠珠用蒸

33、餾水洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中 【解析】　剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c要冷卻至室溫，才能與活化的酵母菌細胞混合制備混合液，以免高溫使酵母菌細胞失活；混合液加入0.05 mol/L的氯化鈣溶液進行固定化酵母菌細胞，CaCl2的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠；發(fā)酵過程中攪拌的目的是使培養(yǎng)液與酵母菌細胞充分接觸，以利于發(fā)酵過程的順利進行；制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌(去除殘留的CaCl2)后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中進行發(fā)酵。 【答案】　A 14．固定化酶是從20世紀60年代迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)。東北農(nóng)業(yè)大學科研人員利用雙重固定法，即采用戊二醛作交聯(lián)劑(使酶相互連接)，海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶，研究固定化酶的性質(zhì)

34、，并對其最佳固定條件進行了探究。下圖顯示的是部分研究結(jié)果(注：酶活力為固定化酶催化化學反應的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量)，分析回答下列問題： (1)從對溫度變化適應性和應用范圍的角度分析，甲圖所示結(jié)果可以得出的結(jié)論是________________________________。 (2)乙圖曲線表明濃度為________的海藻酸鈉包埋效果最好，當海藻酸鈉濃度較低時，酶活力較低的原因是_________________________。 (3)固定化酶的活力隨使用次數(shù)的增多而下降，由丙圖可知，固定化酯酶重復使用________次后，酶活力明顯下降。 (4)固定小麥酯酶不僅采用海藻

35、酸鈉直接包埋，同時用戊二醛作交聯(lián)劑，這是因為__________________________________。 【解析】　由甲圖可知，固定化酶在較高溫度下仍然具有較高的活性。乙和丙圖均較為簡單，但對讀圖識圖的能力有一定的要求。 【答案】　(1)固定化酶比游離酶對溫度變化適應性更強且應用范圍較廣　(2)3%　海藻酸鈉濃度較低時包埋不緊密，酶分子容易漏出，數(shù)量不足　(3)3 (4)酶分子很小，很容易從包埋材料中漏出 15.(2016·臨川一中期末考試)如圖是固定化酶反應柱，請回答下列問題。 (1)將α-淀粉酶溶于水中，再加入石英砂，不斷攪拌，這樣α-淀粉酶就固定在了石英砂上。這種

36、固定化的方法稱為____________________________________________________________。 30 min后，裝入如圖所示的反應器中，構(gòu)成固定化酶反應柱，并用10倍體積的蒸餾水洗滌此反應柱，洗滌的目的是____________。洗滌時，蒸餾水流速________(填“能”或“不能”)過快。 (2)實驗時，將此反應柱固定在支架上，用滴管滴加可溶性淀粉溶液，并以0.3 mL/min的流速過柱，控制流速的目的是_______________。 (3)實驗后，用10倍體積的蒸餾水洗滌此反應柱，洗滌的目的是____________。洗滌后，放置在4 ℃

37、冰箱中保存。幾天后，可重復使用。 (4)一段時間后，某同學從冰箱中取出此反應柱，重復上述實驗，卻沒有了相同的結(jié)果，試分析可能的原因： ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ _____________________________________________

38、_______________。 【解析】　(1)α-淀粉酶固定化以石英砂為介質(zhì)吸附固定，由于吸附過程可能仍存在游離的淀粉酶，所以需要用蒸餾水洗滌反應柱，流速不能過快。(2)淀粉水解過程中，需要控制流速，使淀粉酶能充分催化淀粉水解。(3)實驗結(jié)束后，用10倍體積的蒸餾水洗滌此反應柱，洗滌的目的是洗去殘留的反應物和產(chǎn)物。(4)由于一段時間后酶的活性、酶的數(shù)量及反應條件等可能會受影響，最終影響實驗結(jié)果。 【答案】　(1)物理吸附法　除去未吸附的游離淀粉酶　不能　(2)使淀粉溶液與淀粉酶充分接觸，充分反應　(3)洗去殘留的反應物和產(chǎn)物　(4)一段時間后酶的活性、酶的數(shù)量及反應條件等可能會受影響，最終影響實驗結(jié)果(其他答案合理即可) 14