《2019-2020學(xué)年高中生物 第三章 酶的應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐 第二節(jié) 固定化酶的制備和應(yīng)用學(xué)案 蘇教版選修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中生物 第三章 酶的應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐 第二節(jié) 固定化酶的制備和應(yīng)用學(xué)案 蘇教版選修1（17頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第二節(jié)　固定化酶的制備和應(yīng)用 學(xué)習(xí)導(dǎo)航 明目標(biāo)、知重點(diǎn)難點(diǎn) 固定化酶和固定化細(xì)胞的應(yīng)用。(重點(diǎn)) 固定化酶與固定化細(xì)胞的制備方法。(難點(diǎn)) [學(xué)生用書P43] 一、閱讀教材P63分析固定化酶 1．概念：是指用物理學(xué)或化學(xué)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(fù)合物。 2．優(yōu)點(diǎn)：在催化反應(yīng)中，它以固相狀態(tài)作用于底物，反應(yīng)完成后容易與水溶性反應(yīng)物和產(chǎn)物分離，可被反復(fù)使用，且保持了酶的催化性能，可實(shí)現(xiàn)酶促反應(yīng)的連續(xù)化和自動化。 3．制備固定化酶的常用方法 目前，制備固定化酶的方法主要有物理吸附法、化學(xué)結(jié)合法、包埋法等。 二、閱讀教材P64～65分析固定化

2、細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用 1．應(yīng)用：固定化細(xì)胞可以取代游離的細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，生產(chǎn)各種物質(zhì)。 2．優(yōu)點(diǎn) (1)固定化細(xì)胞技術(shù)無須進(jìn)行酶的分離和純化，減少了酶的活力損失，同時大大降低了生產(chǎn)成本。 (2)固定化細(xì)胞不僅可以作為單一的酶發(fā)揮作用，而且可以利用細(xì)胞中所含的復(fù)合酶系完成一系列的催化反應(yīng)。 (3)對于活細(xì)胞來說，保持了酶的原始狀態(tài)，酶的穩(wěn)定性更高。 (4)細(xì)胞生長停滯時間短，反應(yīng)快等。 3．缺點(diǎn) (1)固定化細(xì)胞只能用于生產(chǎn)細(xì)胞外酶和其他能夠分泌到細(xì)胞外的產(chǎn)物。 (2)由于載體的影響，營養(yǎng)物質(zhì)和產(chǎn)物的擴(kuò)散受到一定限制。 (3)在好氧性發(fā)酵中，溶解氧的傳遞和輸送成為關(guān)鍵的限制因素。

3、4．酵母菌細(xì)胞的固定化技術(shù)的主要流程 準(zhǔn)備各種實(shí)驗(yàn)藥品和器材 ↓ 制備麥芽汁 ↓ 活化酵母菌細(xì)胞 ↓ 配制物質(zhì)的量濃度為0.05 mol/L的氯化鈣溶液 ↓ 制備固定化細(xì)胞 ↓ 浸泡凝膠珠，用蒸餾水洗滌 ↓ 發(fā)酵麥芽汁 判一判 (1)酶在催化時會發(fā)生變化，不可反復(fù)利用。(×) (2)某種固定化酶的優(yōu)勢在于能催化一系列生化反應(yīng)。(×) (3)固定化細(xì)胞所固定的酶都在細(xì)胞外起作用。(×) (4)制備固定化細(xì)胞的方法主要有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。(×) 連一連 　固定化酶技術(shù)[學(xué)生用書P44] 由于酶的分離與提純有許多技術(shù)性難題，

4、造成酶制劑來源有限、成本高、不利于大規(guī)模使用。人們針對酶的這種不足尋著改善的方法之一是固定化酶技術(shù)的應(yīng)用。結(jié)合教材P63內(nèi)容完成以下探究。 　(1)圖A為物理吸附法，它的顯著特點(diǎn)是工藝簡便且條件溫和，在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用廣泛。 (2)圖B為化學(xué)結(jié)合法，它是利用多功能試劑進(jìn)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(jià)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。將酶包裹在聚丙烯酰胺凝膠等高分子凝膠中(如圖C)，包埋成格子型；或包裹在硝酸纖維素等半透性高分子膜中(如圖D)，包埋成微膠囊型。 各種固定化酶方法的比較 物理吸 附法 包埋法 化學(xué)

5、結(jié) 合法 制備 易 較難 較難 結(jié)合程度 弱 強(qiáng) 強(qiáng) 活力回收率 高，但酶 易流失 高 中等 再生 可能 不可能 不可能 固定化成本 低 低 中等 底物專一性 不變 不變 可變 突破1　固定化酶的各種固定方法 1．下圖是酶的幾種固定方式示意圖，其所采用的固定方法依次是(　　) A．物理吸附法、化學(xué)結(jié)合法、包埋法 B．化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法、包埋法 C．包埋法、物理吸附法、化學(xué)結(jié)合法 D．包埋法、化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法 解析：選D。①圖表示酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格里，應(yīng)屬包埋法；②圖表示許多酶分子通過特殊載體連接起來，成交聯(lián)網(wǎng)狀

6、結(jié)構(gòu)，應(yīng)屬化學(xué)結(jié)合法；③圖表示將酶固定在一定的支持物上，可用物理吸附法。 突破2　固定化酶特征 2．下圖中符合固定化酶特征的是(　　 ) 解析：選D。固定化酶技術(shù)是利用物理或化學(xué)的方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。固定化酶優(yōu)點(diǎn)是使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以被反復(fù)利用，在裝置中酶是固定不動的，反應(yīng)物是動的。 判斷固定化酶的方法 固定化酶技術(shù)是利用物理或化學(xué)的方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。所以識別固定化酶的方法是觀察酶是否固定不動，若是則屬于固定化酶，否則不屬于固定化酶?！? 　固定化細(xì)胞技術(shù)及酵母菌細(xì)胞的固定化

7、技術(shù)[學(xué)生用書P45] 固定化細(xì)胞在環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。結(jié)合教材P64～65內(nèi)容完成下面酵母菌細(xì)胞的固定化操作流程，理解細(xì)胞固定化過程。 主要藥品有：干麥芽粉、干酵母、聚乙烯醇 ↓(PVA)、海藻酸鈉、無水氯化鈣、蒸餾水、葡萄糖溶液、碘液 干麥芽粉＋蒸餾水麥芽汁無菌麥芽汁 ↓ 干酵母＋蒸餾水→活化的酵母菌 ↓ 無水氯化鈣＋蒸餾水 ↓ 聚乙烯醇(PVA)＋海藻酸鈉＋蒸餾水 酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸鈉溶液凝膠珠 ↓ 待凝膠珠在溶液中浸泡30 min后，取出 ↓ 并用蒸餾水洗滌3次備用 將凝膠珠加入無菌麥芽汁中 1．制備固定化酵母菌細(xì)胞的

8、注意事項(xiàng) (1)選用的干酵母要具有較強(qiáng)的活性，而且物種單一。 (2)酵母菌細(xì)胞活化時體積會變大，因此活化前應(yīng)選擇體積足夠大的容器，防止酵母菌細(xì)胞的活化液溢出。 (3)海藻酸鈉溶液的配制是固定化酵母菌細(xì)胞的關(guān)鍵，因?yàn)槿绻Ｔ逅徕c濃度過高，將很難形成凝膠珠，如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母菌細(xì)胞的數(shù)量少，也會影響實(shí)驗(yàn)效果。 (4)溶化海藻酸鈉時要用小火間斷加熱，避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊。 (5)將溶化后的海藻酸鈉先冷卻至室溫，再與酵母菌細(xì)胞混合，避免高溫殺死酵母菌。 (6)固定化酵母菌細(xì)胞時，應(yīng)將酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸鈉溶液用注射器緩慢滴加到氯化鈣溶液中，而不是注射，以免影響凝膠珠

9、的形成。 2．直接使用酶、固定化酶、固定化細(xì)胞的比較 直接使用酶 固定化酶 固定化細(xì)胞 酶的種數(shù) 一種或幾種 一種 一系列酶 制作方法 化學(xué)結(jié)合法固定化、物理吸附法固定化 包埋法固定化 是否需要營養(yǎng)物質(zhì) 否 否 是 催化反應(yīng) 單一或多種 單一 一系列 反應(yīng)底物 各種物質(zhì)(大分子、小分子) 各種物質(zhì)(大分子、小分子) 小分子物質(zhì) 缺點(diǎn) ①對環(huán)境條件非常敏感，易失活；②難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量 不利于催化一系列的酶促反應(yīng) 反應(yīng)物不易與酶接觸，尤其是大分子物質(zhì)，反應(yīng)效率下降 優(yōu)點(diǎn) 催化效率高、耗能低、低污染 ①既能與反應(yīng)物接觸，

10、又能與產(chǎn)物分離；②可以反復(fù)利用 成本低、操作容易 突破1　制備固定化酵母菌細(xì)胞 1．下面的流程圖表示制備固定化酵母菌細(xì)胞的過程，請據(jù)圖回答： 酵母菌細(xì)胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母菌細(xì)胞混合→固定化酵母菌細(xì)胞 (1)酵母菌活化前應(yīng)選擇足夠大的容器，因?yàn)榻湍妇?xì)胞活化時________________。 (2)影響此實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是________________。此步的操作應(yīng)采用________________。 (3)如果海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母菌細(xì)胞數(shù)目________________。 (4)觀察凝膠珠的顏

11、色和形狀：如果顏色過淺，說明________________________________________________________________________ ________；如果形成的凝膠珠不是________________，說明海藻酸鈉的濃度偏高，實(shí)驗(yàn)操作失敗。 (5)本實(shí)驗(yàn)所用的固定化技術(shù)是________，而制備固定化酶則不宜用此方法，原因是______________________。 解析：(1)酵母菌在干燥時，處于休眠狀態(tài)，需加水活化，活化后的酵母菌細(xì)胞體積增加。(2)該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是海藻酸鈉溶液的配置。(3)如果海藻酸鈉的濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母

12、菌細(xì)胞的數(shù)量過少，影響實(shí)驗(yàn)效果。(4)如果制作的凝膠珠顏色過淺呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低。如果形成的凝膠珠不是球形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。(5)由于酵母菌細(xì)胞個體較大，不易從包埋材料中漏出，故細(xì)胞的固定化一般采用包埋法，而固定化酶不宜用此方法。 答案：(1)體積增加較大(多) (2)配制海藻酸鈉溶液　小火間斷加熱 (3)較少 (4)固定的酵母菌細(xì)胞數(shù)目較少　球形或橢圓形 (5)包埋法　酶分子很小，容易從包埋材料中漏出 檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格的方法 (1)用鑷子夾起一個凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，且沒有液體流出，就

13、表明凝膠珠的制作成功。 (2)在實(shí)驗(yàn)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?！? 突破2　固定化技術(shù)的比較 2．下列敘述不正確的是(　　) A．從操作角度來考慮，固定化細(xì)胞比固定化酶更容易 B．固定化細(xì)胞比固定化酶對酶活性的影響更小 C．固定化細(xì)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(yīng)，應(yīng)選擇固定化細(xì)胞技術(shù) 解析：選C。固定化細(xì)胞內(nèi)酶的活性基本沒有損失，保留了細(xì)胞內(nèi)原有的多酶系統(tǒng)，所以固定化細(xì)胞不同于固定化酶，它能固定多種酶。 選擇固定化酶與固定化細(xì)胞的方法 (1)根據(jù)固定方法選擇 ①固定化酶技術(shù)：由于酶分子較小，可以

14、采用物理吸附法和化學(xué)結(jié)合法進(jìn)行固定，它催化的是單一的化學(xué)反應(yīng)。 ②固定化細(xì)胞技術(shù)：細(xì)胞一般體積較大，適合應(yīng)用包埋法固定，而且細(xì)胞能夠產(chǎn)生多種酶，因此固定化細(xì)胞可以催化一系列化學(xué)反應(yīng)。 (2)根據(jù)反應(yīng)液中加入物質(zhì)選擇 ①在固定化酶應(yīng)用過程中，反應(yīng)溶液中只需要加入酶的底物。 ②固定化細(xì)胞在應(yīng)用過程中，要保持細(xì)胞的正常生命活動，反應(yīng)溶液中除需要加入反應(yīng)的底物外，還應(yīng)加入滿足細(xì)胞生命活動所需的營養(yǎng)物質(zhì)等。 (3)根據(jù)反應(yīng)的特點(diǎn)選擇 ①固定化酶可以催化的反應(yīng)物是小分子或大分子。 ②固定化細(xì)胞則只能催化小分子反應(yīng)物。　 核心知識小結(jié) [網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建] [關(guān)鍵語句] 固定化酶是

15、指用物理學(xué)或化學(xué)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(fù)合物。 制備固定化酶的方法主要有物理吸附法、化學(xué)結(jié)合法、包埋法等。 在固定化細(xì)胞技術(shù)中，從操作角度考慮，包埋法更容易；固定化細(xì)胞對酶活性的影響?。蝗绻雽⑽⑸锏陌l(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)選擇固定化細(xì)胞的方法；如果反應(yīng)物是大分子，應(yīng)選擇固定化酶方法。 [隨堂檢測] [學(xué)生用書P47] 知識點(diǎn)一　固定化酶技術(shù) 1．下列關(guān)于固定化酶技術(shù)的說法正確的是(　　) A．固定化酶技術(shù)就是固定反應(yīng)物，讓酶依附著載體圍繞反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)的技術(shù) B．固定化酶的優(yōu)勢在于能催化一系列的酶促反應(yīng) C．固定化酶中的酶無法重復(fù)

16、利用 D．固定化酶技術(shù)是將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù) 解析：選D。固定化酶是指通過物理或化學(xué)的方法，將水溶性的酶與不溶性的載體結(jié)合，使酶固定在載體上，并在一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)的酶。因此，固定化酶技術(shù)固定的不是反應(yīng)物而是酶。因?yàn)楸还潭ǖ闹皇且环N酶，所以不能催化一系列的酶促反應(yīng)，但固定的酶可以重復(fù)利用。 2．固定化酶與普通酶制劑相比較，主要優(yōu)點(diǎn)是(　　) A．可以反復(fù)使用，降低成本 B．固定化酶不受酸堿度、溫度等的影響 C．酶的制備更簡單容易 D．酶能夠催化的反應(yīng)類型大大增加 解析：選A。固定化酶與普通酶制劑相比較主要優(yōu)點(diǎn)是可以反復(fù)使用，降低成本，固定化酶仍具有酶的特性。 知

17、識點(diǎn)二　固定化細(xì)胞技術(shù) 3．下列關(guān)于“酵母細(xì)胞的固定化技術(shù)”實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是(　　) A．活化酵母時，將適量干酵母與蒸餾水混合并攪拌成糊狀 B．配制CaCl2溶液時，需要邊小火加熱邊攪拌 C．將海藻酸鈉溶液滴加到CaCl2溶液時，凝膠珠成形后應(yīng)即刻取出 D．海藻酸鈉溶液濃度過高時凝膠珠呈白色，過低時凝膠珠易呈蝌蚪狀 解析：選A。將適量干酵母與蒸餾水混合并攪拌成糊狀，可以活化酵母，A項(xiàng)正確；配制海藻酸鈉溶液時需用小火間斷加熱，配制CaCl2溶液時不需加熱，B項(xiàng)錯誤；凝膠珠成形后應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡30分鐘左右，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，C項(xiàng)錯誤；海藻酸鈉溶液濃度過低時固定的酵母細(xì)胞

18、數(shù)目少，凝膠珠呈白色，過高時凝膠珠易呈蝌蚪狀，D項(xiàng)錯誤。 4．小球藻可用于污水凈化，其繁殖能力(生長量)在一定程度上可以反映小球藻細(xì)胞消耗N、P等的能力。科研人員比較游離小球藻和用海藻酸鈉固定化后的小球藻生長量變化，結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．本研究中固定化小球藻采用的方法是包埋法 B．實(shí)驗(yàn)中可用CaCl2浸泡凝膠珠使其形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu) C．結(jié)果表明固定化小球藻的生長期較短、生長速率低 D．使用固定化小球藻有利于重復(fù)使用且可避免水體二次污染 解析：選C。固定化小球藻常用的方法為包埋法，實(shí)驗(yàn)中凝膠珠加入到CaCl2中主要是為了維持凝膠珠的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，固定化小球藻可以

19、反復(fù)使用而且有利于回收防止造成二次污染，據(jù)曲線分析，固定化小球藻生長速率變低、生長期延長。 5．下列在制備固定化酵母細(xì)胞的操作中，正確的是(　　) A．制備好海藻酸鈉后，需立即將其與酵母細(xì)胞混合以防凝固 B．制備固定化酵母細(xì)胞過程應(yīng)用注射器 C．以恒定的速度把酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸鈉膠液滴入CaSO4溶液內(nèi) D．凝膠珠在硼酸—CaCl2溶液中應(yīng)浸泡10 min左右 解析：選B。海藻酸鈉應(yīng)先冷卻至室溫，否則會把酵母細(xì)胞殺死。膠液滴入硼酸—CaCl2溶液中。凝膠珠應(yīng)在硼酸—CaCl2溶液中浸泡30 min左右。 6．在上個世紀(jì)50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域，到了70年代

20、又發(fā)明了固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)。 (1)在實(shí)際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 與固定化酶技術(shù)相比，固定化細(xì)胞固定的是________。 (2)制備固定化酵母菌細(xì)胞，常用的包埋材料是________，使用了下圖中方法[　]________(填出號碼及名稱)。 (3)制作固定化酵母菌細(xì)胞時，充分混

21、合均勻的酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸鈉溶液可在________溶液中形成凝膠珠。部分同學(xué)實(shí)驗(yàn)制得的凝膠珠不是球形或橢圓形，其主要原因是____________________。 解析：(1)固定化酶使酶與反應(yīng)物易接觸，與產(chǎn)物易分離，并且能反復(fù)利用，降低了生產(chǎn)成本。固定化酶固定的是純凈的酶。固定化細(xì)胞能固定一系列酶。 (2)制備固定化酵母菌細(xì)胞，由于細(xì)胞比酶分子體積大，難以被吸附或結(jié)合，多采用包埋法，常用的載體是海藻酸鈉等。 (3)酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸鈉溶液能在CaCl2溶液中形成凝膠珠。若海藻酸鈉濃度過高或針筒距離液面過近，得到的凝膠珠可能不是球形或橢圓形。 答案：(1)酶既能與反應(yīng)物

22、接觸，又容易與產(chǎn)物分離，固定在載體上的酶能反復(fù)利用　多酶系統(tǒng)(一系列酶、多種酶)　(2)海藻酸鈉?、邸“穹ā?3)CaCl2　海藻酸鈉濃度過高(或針筒口離液面距離過近，高度不夠) [課時作業(yè)] [學(xué)生用書P85(單獨(dú)成冊)] 一、選擇題 1．下列不屬于固定化酶在利用時的特點(diǎn)的是(　　) A．有利于酶與產(chǎn)物分離 B．可以被反復(fù)利用 C．能自由出入依附的載體 D．一種固定化酶一般情況下不能催化一系列酶促反應(yīng) 解析：選C。固定化酶由于酶被固定在不溶于水的載體上，很容易與產(chǎn)品分離，同時酶也能反復(fù)使用，這是固定化酶的主要優(yōu)點(diǎn)。但酶已被固定在載體上，不能自由出入。通常固定化酶的種類單一，

23、所以不能催化一系列酶促反應(yīng)。 2．固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，其中適合細(xì)胞固定化的方法是(　　) A．包埋法　　　　　 B．物理吸附法 C．化學(xué)結(jié)合法 D．高溫冷卻法 解析：選A。固定化酶常用物理吸附法和化學(xué)結(jié)合法，因?yàn)槊阜肿虞^??；而固定化細(xì)胞常用包埋法，因?yàn)榧?xì)胞較大，難以被吸附或結(jié)合。 3．關(guān)于固定化酶中的酶，說法正確的是(　　) A．酶的種類多樣，可催化一系列的酶促反應(yīng) B．酶被固定在不溶于水的載體上，可反復(fù)利用 C．酶作為催化劑，反應(yīng)前后結(jié)構(gòu)不改變，所以固定化酶可永遠(yuǎn)利用下去 D．固定化酶由于被固定在載體上，所以喪失了

24、酶的高效性和專一性特點(diǎn) 解析：選B。固定化酶不能催化一系列的酶促反應(yīng)，因此A錯誤；固定化酶被固定在不溶于水的載體上，可以重復(fù)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，故B正確、C錯誤；固定化酶雖被固定在載體上，但仍有高效性和專一性的特點(diǎn)，故D錯誤。 4．研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的。如將從大腸桿菌中得到的磷酸二酯酶固定到尼龍膜上制成制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥。與微生物降解相比，其作用不需要適宜的(　　) A．溫度　　　　　　 B．pH C．水分 D．營養(yǎng) 解析：選D。酶與微生物相比較，它的活性發(fā)揮不需要營養(yǎng)。 5．下列關(guān)于

25、固定化酶和一般酶制劑在應(yīng)用效果上的說法，錯誤的是(　　) A．固定化酶可長久使用 B．一般酶制劑應(yīng)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(yīng)后不能重復(fù)利用 D．固定化酶可以反復(fù)利用，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)量和質(zhì)量 解析：選A。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(fù)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。 6．下列有關(guān)酵母細(xì)胞固定化實(shí)驗(yàn)操作目的及結(jié)果分析，錯誤的是(　　) A．干酵母細(xì)胞處于休眠狀態(tài)，需置于蒸餾水中活化 B．配制海藻酸鈉溶液時需要小

26、火間斷加熱，以防海藻酸鈉焦糊 C．若海藻酸鈉的濃度偏低時凝膠珠呈白色，固定的細(xì)胞數(shù)目過少 D．凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡時間的長短，不影響發(fā)酵效果 解析：選D。凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡時間的長短，會影響酶的活性，所以會影響發(fā)酵效果，D錯。 7．在用包埋法固定細(xì)胞時，下列哪一項(xiàng)不是常用的載體(　　) A．明膠 B．瓊脂 C．海藻酸鈉凝膠 D．纖維素 解析：選D。纖維素不能用于細(xì)胞的包埋。 8．下列關(guān)于固定化酶的說法，不正確的是(　　) A．固定化酶需要適宜的反應(yīng)條件 B．固定化酶可再次利用 C．固定后的酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物和產(chǎn)物分離 D．固定化酶易溶

27、于水 解析：選D。酶制劑本身不夠穩(wěn)定，價(jià)格昂貴且不能回收以反復(fù)利用，從而限制了酶制劑的進(jìn)一步發(fā)展；固定化酶解決了普通酶制劑的缺點(diǎn)，既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物和產(chǎn)物分離，能重復(fù)利用；固定化酶不溶于水。 9．制備固定化酵母菌細(xì)胞的正確步驟是(　　) ①用無菌水洗滌凝膠珠?、谥苽涔潭ɑ?xì)胞?、壑苽潲溠恐、芑罨湍妇?xì)胞?、莅l(fā)酵麥芽汁?、夼渲艭aCl2溶液 A．①②③④⑤⑥ B．③④⑥②①⑤ C．②③④⑥①⑤ D．⑥④③①②⑤ 解析：選B。制備固定化酵母菌細(xì)胞的基本步驟是：③制備麥芽汁→④活化酵母菌細(xì)胞→⑥配制CaCl2溶液→②制備固定化細(xì)胞→①用無菌水洗滌凝膠珠→⑤發(fā)酵麥芽汁。

28、 10．下列關(guān)于酶和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用的敘述，錯誤的是(　　) A．從酶的固定方式看，吸附法比化學(xué)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(fù)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：選C?；瘜W(xué)結(jié)合法可能影響酶的活性部位而影響反應(yīng)效果，而吸附法是物理方法不影響酶的分子結(jié)構(gòu)，故A正確；消化酶在消化道內(nèi)起作用，則蛋白酶制劑以口服方式給藥，故B正確；尿糖試紙由于使用后不能將反應(yīng)物和酶分開，而不能再次使用，故C錯誤；固定化酵母細(xì)胞在凝膠珠中，用無菌水沖洗可洗去CaCl2

29、和表面的雜菌，故D正確。 11．下列有關(guān)制備固定化酵母細(xì)胞的敘述，錯誤的是(　　) A．在向溶化好的海藻酸鈉溶液中加入的必須是已活化的酵母細(xì)胞 B．溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，才能加入細(xì)胞 C．溶解海藻酸鈉，最好采用小火，或者持續(xù)加熱的方法 D．在固定化酵母細(xì)胞的過程中，要以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中 解析：選C。向溶化的海藻酸鈉溶液中加入的是活化的酵母細(xì)胞，故A正確。溶化好的海藻酸鈉溶液需要冷卻到室溫才能加入細(xì)胞，否則細(xì)胞可能失去活性，故B正確。溶解海藻酸鈉需用小火，或者間斷加熱，故C錯誤。固定化酵母細(xì)胞過程中，需要以恒定的速度緩慢地將

30、注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，故D正確。 12．固定化脂肪酶的方法一般是：將酶液和一定濃度的海藻酸鈉溶液混合后，用注射器滴到一定濃度的硼酸—氯化鈣溶液中，25 ℃靜置固定化2 h，過濾、洗滌，再加入到戊二醛溶液中，25 ℃化學(xué)結(jié)合2 h，過濾、洗滌、干燥后就可得到顆粒狀固定化脂肪酶。某興趣小組對固定化酶的性質(zhì)和其最佳固定化條件進(jìn)行了探究，如圖顯示的是部分研究結(jié)果(注：縱坐標(biāo)為酶活力包括酶活性和酶的數(shù)量，a為游離酶，b為固定化脂肪酶)，下列分析中正確的是(　　) A．在溫度或pH變化時，與游離酶相比，固定化酶具有的缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較低 B．這種固定化脂肪酶使用的方法是物理吸

31、附法、包埋法和化學(xué)結(jié)合法三種方法的結(jié)合 C．氯化鈣的量太少時，酶活力較低的原因可能是包埋不完全，包埋在內(nèi)部的部分酶會流失 D．海藻酸鈉濃度較高時，酶活力較低的原因可能是形成的凝膠孔徑較大，影響酶與底物的結(jié)合 解析：選C。在溫度或pH變化時，與游離酶相比，固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性比較高；此酶采用了包埋法和交聯(lián)法兩種方法相結(jié)合，并未用物理吸附法；氯化鈣的作用是使凝膠珠穩(wěn)固聚沉，如果含量太少，可能會使部分酶流失；海藻酸鈉濃度較高時，形成的凝膠孔徑比較小。 二、非選擇題 13．如圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的某步操作，圖2是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖，請據(jù)圖分析回答： (1)圖

32、1中，將溶化好的海藻酸鈉溶液____________，加入已活化的酵母細(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使其混合均勻，再轉(zhuǎn)移至注射器中。 (2)圖1中X溶液為______，其作用是______。 (3) 某同學(xué)在圖1步驟結(jié)束后得到右圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，出現(xiàn)此結(jié)果的可能原因有海藻酸鈉濃度過______(填“高”或“低”)或注射器中的混合液推進(jìn)速度過______(填“快”或“慢”)。 (4)圖1中制備的凝膠珠用____________后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中，發(fā)酵過程中攪拌的目的是____________。 解析：(1)剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c要冷卻至室溫，才能與活化的酵母細(xì)胞混合制備混合液，以免高溫使酵母細(xì)胞

33、失活。(2)將注射器中的海藻酸鈉與酵母菌混合液滴加到CaCl2溶液中進(jìn)行固定化酵母細(xì)胞，故圖1中X溶液為CaCl2溶液，CaCl2的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠。(3)圖3中所示的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明海藻酸鈉濃度偏高或注射器中的混合液推進(jìn)速度過快。(4)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(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵過程中攪拌的目的是使培養(yǎng)液與酵母細(xì)胞充分接觸，以利于發(fā)酵過程的順利進(jìn)行。 答案：(1)冷卻至室溫 (2)CaCl2溶液　使海藻酸鈉形成凝膠珠 (3)高　快 (4)蒸餾水洗滌　為了使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸 14．酶和細(xì)胞的固定化技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中已得到

34、廣泛的應(yīng)用。請根據(jù)材料回答問題： Ⅰ.某大學(xué)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)，海藻酸鈉作載體來包埋小麥酯酶，研究固定化酶的性質(zhì)，并對其最佳固定條件進(jìn)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(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶的活性和酶的數(shù)量) (1)從圖1可以看出：固定化小麥酯酶比游離的小麥酯酶對溫度變化的適應(yīng)性更__________。 (2)從圖2可以看出：海藻酸鈉濃度為__________時的小麥酯酶活力最強(qiáng)。當(dāng)海藻酸鈉濃度較低時，酶活力較低的原因是__________。 Ⅱ.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)制備固定化酵母細(xì)胞的過程如下： ①活化酵母細(xì)胞

35、：稱取定量干酵母與定量蒸餾水混合并攪拌，使酵母細(xì)胞活化； ②配制飽和氯化鈣溶液：將氯化鈣溶解在定量蒸餾水中，配制成一定濃度的飽和氯化鈣溶液； ③配制海藻酸鈉溶液：在定量的海藻酸鈉中加入定量的蒸餾水，用大火加熱，使其迅速溶解，配制成溶液； ④海藻酸鈉溶液和酵母細(xì)胞混合：將活化的酵母細(xì)胞迅速加入到剛配制成的海藻酸鈉溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍? ⑤固定化酵母細(xì)胞：用注射器以恒定的速度緩慢地將海藻酸鈉和酵母細(xì)胞混合液滴加到配制好的飽和氯化鈣溶液中，觀察凝膠珠形成。 (1)請你改正其中兩處錯誤的操作：第一處是____________________________；第二是____________

36、______________________。 (2)剛形成的凝膠珠要在飽和氯化鈣溶液中浸泡30 min左右，目的是________________。 (3)如果制作的凝膠珠顏色過淺，呈白色，則說明海藻酸鈉濃度__________ (過低/過高)。 解析：Ⅰ.(1)通過分析圖1可知，固定化酶與游離酶相比，對溫度變化的適應(yīng)性更強(qiáng)且應(yīng)用范圍較廣。 (2)圖2曲線表明濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好，此時酶活力最高。當(dāng)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，因此酶活力較低。 Ⅱ.(1)③配制海藻酸鈉溶液應(yīng)在定量海藻酸鈉中加入定量蒸餾水并適當(dāng)小火間斷加熱至完全溶化，加熱時注意

37、防止焦糊；④海藻酸鈉溶液和酵母細(xì)胞混合：剛配制成的海藻酸鈉液需冷卻至室溫后再加入活化的酵母細(xì)胞，否則溫度過高會使酵母菌失去活性。 (2)剛形成的凝膠珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，目的是讓凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。 (3)如果制作的凝膠珠顏色過淺，呈白色，則說明海藻酸鈉濃度過低。 答案：Ⅰ.(1)強(qiáng) (2)3%　酶的數(shù)量不足 Ⅱ.(1)③中應(yīng)用小火間斷加熱使海藻酸鈉溶解?、芎Ｔ逅徕c溶液冷卻至常溫再加入已活化的酵母細(xì)胞 (2)讓凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu) (3)過低 15．豬飼料中的磷元素有相當(dāng)一部分存在于植酸中，豬由于缺乏有關(guān)酶，造成磷源浪費(fèi)，而且植酸隨糞便排出后易造成

38、環(huán)境有機(jī)磷污染。下圖為對植酸酶進(jìn)行不同處理時其活性與溫度的關(guān)系。 (1)生產(chǎn)中從土壤中篩選出產(chǎn)酶菌株，土壤懸液首先經(jīng)80 ℃處理15分鐘，其目的是篩選______。 (2)在產(chǎn)酶菌株的篩選過程中，固體培養(yǎng)基中添加不溶于水的植酸鈣，植酸鈣被植酸酶分解后可以在培養(yǎng)基上產(chǎn)生透明圈，可根據(jù)透明圈的__________選擇目的菌株。 (3)所得菌株還需要進(jìn)一步測定植酸酶的活性，活性的測定可以用__________作為底物，活性可用________________表示。 (4)在生產(chǎn)中_________(填“未固定”或“固定化”)植酸酶更適于添加到豬飼料中，使用的最適溫度為__________

39、___℃。 解析：(1)生產(chǎn)中從土壤中篩選出產(chǎn)酶菌株，經(jīng)80 ℃處理15分鐘的目的是篩選耐高溫的菌株。(2)在產(chǎn)酶菌株的篩選過程中，固體培養(yǎng)基中添加不溶于水的植酸鈣，植酸鈣被植酸酶分解后可以在培養(yǎng)基上產(chǎn)生透明圈，可根據(jù)透明圈的大小或直徑選擇目的菌株，透明圈的直徑越大說明植酸酶的活性越高。 (3)植酸酶能夠催化植酸鈣的分解，所以要對所得菌株進(jìn)一步測定植酸酶的活性，可以用植酸鈣作為底物。活性可用單位時間內(nèi)植酸鈣的消耗量或單位時間內(nèi)底物的消耗量或單位時間內(nèi)產(chǎn)物的生成量來表示。(4)由圖中曲線可知，固定化植酸酶發(fā)揮活性的溫度范圍較廣，所以在生產(chǎn)中更適于添加到豬飼料中，使用的最適溫度為60 ℃。 答

40、案：(1)耐高溫的菌株　 (2)大小(直徑) (3)植酸鈣　 單位時間內(nèi)植酸鈣的消耗量(單位時間內(nèi)底物的消耗量或單位時間內(nèi)產(chǎn)物的生成量) (4)固定化　 60 16．為了探究啤酒酵母菌固定化的最佳條件，科研人員研究了氯化鈣濃度對固定化酵母菌發(fā)酵性能的影響，結(jié)果如下圖。請回答下列問題： (1)與利用游離酵母菌生產(chǎn)啤酒相比，利用固定化酵母菌的優(yōu)點(diǎn)有________________________________________________________________________。 (2)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨氯化鈣濃度的增大，凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度增大，完整率________。 (

41、3)結(jié)合發(fā)酵性能分析，制備凝膠珠適宜的氯化鈣濃度為________。當(dāng)氯化鈣濃度過高時，發(fā)酵液中的糖度升高，酒精度下降，發(fā)酵受到影響，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)用海藻酸鈉作載體包埋酵母菌細(xì)胞，溶解海藻酸鈉時最好采用______________的方法，以防發(fā)生焦糊。溶化好的海藻酸鈉溶液應(yīng)________后，再與已活化

42、的酵母菌細(xì)胞充分混合。若海藻酸鈉濃度過低，會導(dǎo)致______________________________，固定效果大大降低。 (5)下圖中，與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母菌細(xì)胞相似的是________。 解析：(1)與游離酵母菌發(fā)酵相比，利用固定化酵母菌的優(yōu)點(diǎn)有：可多次使用、便于與產(chǎn)物分離、提高產(chǎn)品質(zhì)量等。 (2)氯化鈣可使海藻酸鈉聚沉，形成多孔的含酵母菌的凝膠珠，隨著氯化鈣濃度增大，凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度增大，完整率增加。 (3)制備凝膠珠的適宜氯化鈣濃度為2.0 mol/L，當(dāng)氯化鈣濃度過高時，凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度大，通透性降低，影響糖進(jìn)入顆粒內(nèi)部。 (4)溶解海藻酸鈉時最好采用小火間斷加熱的方法，避免發(fā)生焦糊；融化后的海藻酸鈉應(yīng)冷卻至室溫后，再與已經(jīng)活化的酵母細(xì)胞充分混合；若海藻酸鈉濃度過低，易導(dǎo)致酵母菌細(xì)胞從顆粒中漏出，固定效果降低。 (5)制備固定化酵母菌細(xì)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，與 D 相似。 答案：(1)可多次使用、便于與產(chǎn)物分離、提高產(chǎn)品質(zhì)量等 (2)增加 (3)2.0 mol/L　凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度大，通透性降低，影響糖進(jìn)入顆粒內(nèi)部 (4)小火間斷加熱　冷卻至室溫　酵母菌細(xì)胞從顆粒中漏出 (5)D 17