《高中生物 第3章 酶的應(yīng)用技術(shù)實踐 第2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)《高中生物 第3章 酶的應(yīng)用技術(shù)實踐 第2節(jié) 固定化酶的制備和應(yīng)用學(xué)案 蘇教版選修1（14頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第二節(jié)　固定化酶的制備和應(yīng)用 1．掌握制備固定化酶的常用方法。(重點) 2．掌握酵母菌細(xì)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(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．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(yīng)用廣泛。 (2)化學(xué)結(jié)合法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(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。 [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(yīng)物是大分子物質(zhì)，應(yīng)該采用哪種方法？ 提示：因為大分子物質(zhì)不容易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，應(yīng)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、離子交換樹脂等載體 工藝簡便且條 件溫和， 在生產(chǎn) 上應(yīng)用 廣泛，而 且穩(wěn)定 性能好 化學(xué)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(jìn)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(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(yīng)的進(jìn)行；固定化酶被固定在不溶于水的載體上，可以反復(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；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(yīng)用特點的是(　　) ①可以被反復(fù)利用?、谟欣诿概c產(chǎn)物分離 ③能自由出入載體　④一種固定化酶只催化一種酶促反應(yīng)?、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(fù)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，所以不能催化一系列酶促反應(yīng)。酶分子較小，不適合采用包埋法進(jìn)行固定。 【答案】　C 3．關(guān)于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．固定化酶生物活性可長久使用 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】　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。 【答案】　A 固 定 化 細(xì) 胞 技 術(shù) 1．最廣泛的細(xì)胞固定化方法 凝膠包埋法是應(yīng)用最廣泛的細(xì)胞固定化方法，適用于各種微生物、動物和植物細(xì)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(jìn)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(xì)胞中所含的復(fù)合酶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。 3．缺點 (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，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)和產(chǎn)物的擴(kuò)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)鍵性的限制因素。 [合作探討] 探討1：固定化細(xì)胞為什么只能用于生產(chǎn)胞外酶和其他能分泌到細(xì)胞外的產(chǎn)物？ 提示：因為固定化細(xì)胞固定的是活細(xì)胞，細(xì)胞膜具有選擇透過性，細(xì)胞內(nèi)有用的物質(zhì)(如胞內(nèi)酶)是不能自由進(jìn)出細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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高，制作失敗。 [思維升華] 1．制備固定化酵母菌細(xì)胞的操作流程 準(zhǔn)備各種實驗藥品和器具 ↓ 制備麥芽汁 ↓ 活化酵母菌細(xì)胞 ↓ 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 2．酵母菌細(xì)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(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)固定化酵母菌細(xì)胞時，應(yīng)將海藻酸鈉與酵母菌細(xì)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(jī)械法：用鑷子夾取一個凝膠珠放在實驗桌上，用手?jǐn)D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(yīng)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(xì)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(xì)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．細(xì)胞體積大，難以被吸附或結(jié)合 【解析】　因為細(xì)胞體積大，而酶分子很小，體積大的細(xì)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(jìn)行固定。 【答案】　D 2．下圖1表示制備固定化酵母菌細(xì)胞的有關(guān)操作，圖2是利用固定化酵母菌細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖。請回答下列問題： 【導(dǎo)學(xué)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________________________。 (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?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉? (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(jī)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(jìn)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) 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(xì)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(jìn)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?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉? 由表格分析可知，隨著X溶液濃度的增加，酵母菌細(xì)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(xì)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(xì)胞的技術(shù)方法包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法 B．固定化酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法 C．由于細(xì)胞個大，而酶分子很小，因此細(xì)胞多采用物理吸附法固定 D．反應(yīng)物是大分子物質(zhì)應(yīng)采用固定化酶 【解析】　由于細(xì)胞個大，酶分子很小，個大的細(xì)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(xì)胞多采用包埋法固定化，酶更適合采用化學(xué)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(xì)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(xì)胞固定。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，所以與D選項相似。 【答案】　D 3．下列有關(guān)固定化酵母菌細(xì)胞制備步驟的敘述，恰當(dāng)?shù)氖?　　) A．應(yīng)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(xì)胞，充分?jǐn)嚢璨⒒旌暇鶆? D．將與酵母菌細(xì)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(xì)胞的活化，將干酵母與蒸餾水混合后用玻璃棒充分?jǐn)嚢瑁粦?yīng)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(xì)胞混合，有可能會殺死酵母菌細(xì)胞；將與酵母菌細(xì)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(jìn)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，溶液呈綠色，原因是________。 (3)為探索固定化藻對含Zn2＋污水的凈化作用，應(yīng)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(xì)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(yīng)形成凝膠球，剛形成的凝膠球應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時間，有利于形成穩(wěn)定的結(jié)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(yīng)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(dǎo)致Zn2＋濃度下降速度較快；培養(yǎng)后期，由于綠球藻生長(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(yīng)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(luò)構(gòu)建 核心回扣 1.固定化酶是指用物理學(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酶活性的酶復(fù)合物。 2.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。 3.固定化細(xì)胞是通過各種方法將細(xì)胞與一定的載體結(jié)合，使細(xì)胞仍保持原有的生物活性。 4.固定化細(xì)胞技術(shù)能充分利用細(xì)胞內(nèi)的酶，能催化多步的連續(xù)反應(yīng)。 學(xué)業(yè)分層測評(八) (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 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(yīng)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(yīng)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(xì)胞已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．常用的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶 B．制備固定化酶和固定化細(xì)胞的方法主要有包埋法、化學(xué)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(xì)胞可以催化一系列酶促反應(yīng) 【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(xì)胞的方法主要有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法等，一般來說酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定，細(xì)胞多采用包埋法固定；固定化細(xì)胞固定的是一系列酶，因此可以催化一系列酶促反應(yīng)。 【答案】　C 3．細(xì)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(dǎo)學(xué)號：67850045】 A．成本更低、操作更容易、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(xì)胞合成的，酶分子很小，比較難固定，而細(xì)胞相對較大，相對容易固定，而且無需再進(jìn)行酶的提取，因而固定化細(xì)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(xì)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(fù)雜，條件溫和，對細(xì)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】　物理吸附法的優(yōu)點是酶活性不受影響，但吸附過程復(fù)雜且吸附不牢固；包埋法操作簡單，條件溫和，對細(xì)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(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 【解析】　在應(yīng)用操作過程中，固定化細(xì)胞比固定化酶更容易、更便捷，對酶活性影響更?。还潭ɑ?xì)胞固定的是一系列酶，可使發(fā)酵過程變成連續(xù)反應(yīng)過程。 【答案】　C 6．制備好的凝膠珠是否符合應(yīng)用要求，常用的檢測方法有(　　) ①擠壓法　②摔打法?、塾^察法?、芘囵B(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?jǐn)D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(xì)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(xì)胞混合以防凝固 B．制備固定化酵母細(xì)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 D．凝膠珠在硼酸氯化鈣溶液中應(yīng)浸泡10 min左右 【解析】　應(yīng)將制備好的海藻酸鈉溶液冷卻后，再加入已活化的酵母細(xì)胞，否則會因溫度過高殺死酵母細(xì)胞。應(yīng)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(yīng)浸泡30 min左右。 【答案】　B 8．下列關(guān)于固定化細(xì)胞的說法錯誤的是(　　) A．固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù) B．固定化酶和固定化細(xì)胞的共同點是所固定的酶都可在細(xì)胞外起作用 C．固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)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酰胺等 【解析】　固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)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(xì)胞外發(fā)揮作用，固定化細(xì)胞中的部分酶在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，也有部分酶可在細(xì)胞外發(fā)揮作用，所以固定化酶和固定化細(xì)胞的共同點是所固定的酶都可在細(xì)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(xì)胞技術(shù)的敘述正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：67850046】 A．固定化酶和固定化細(xì)胞的目的是限制酶與反應(yīng)物接觸，控制反應(yīng)速率 B．酶更適合包埋法固定化，細(xì)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(xì)胞對酶的活性影響小，與固定化酶相比應(yīng)用更廣泛 【解析】　固定化酶和固定化細(xì)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(fù)和連續(xù)使用；對于體積比較大的細(xì)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(fù)利用，不屬于固定化酶。 【答案】　D 10．某實驗小組進(jìn)行固定化酵母細(xì)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 6.4 (1)影響制備固定化酵母細(xì)胞實驗成敗的關(guān)鍵步驟是________________，此步的操作應(yīng)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(xì)胞。酵母菌酒精發(fā)酵過程是細(xì)胞內(nèi)酶的催化過程，需要在適宜的溫度、pH等條件下進(jìn)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(dá)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(xì)胞(或載體) (3)①適宜的溫度、pH等　單一變量?、诙? [能力提升] 11．下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是(　　) A．在固定化酶的應(yīng)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(jī)磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件 C．利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物 D．固定化酵母細(xì)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(xì)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(jī)磷農(nóng)藥，不需要提供營養(yǎng)條件；利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵時，糖類不僅是反應(yīng)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(xì)胞數(shù)目少。 【答案】　D 12．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，物理吸附法比化學(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】　酶的固定方式有包埋法、化學(xué)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(xué)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、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(fù)利用；制備固定化酵母細(xì)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(xì)胞的有關(guān)操作，圖2是利用固定化酵母菌細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖，下列敘述不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：67850047】 圖1　　　 　圖2 A．剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)迅速與活化的酵母菌細(xì)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(xì)胞充分接觸 D．圖1中制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌后再轉(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(xì)胞混合制備混合液，以免高溫使酵母菌細(xì)胞失活；混合液加入0.05 mol/L的氯化鈣溶液進(jìn)行固定化酵母菌細(xì)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(xì)胞充分接觸，以利于發(fā)酵過程的順利進(jìn)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(jìn)行發(fā)酵。 【答案】　A 14．固定化酶是從20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)。東北農(nóng)業(yè)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)，海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶，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(yīng)性和應(yīng)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(dāng)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(fù)使用________次后，酶活力明顯下降。 (4)固定小麥酯酶不僅采用海藻酸鈉直接包埋，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(yīng)性更強且應(yīng)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(yīng)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。這種固定化的方法稱為____________________________________________________________。 30 min后，裝入如圖所示的反應(yīng)器中，構(gòu)成固定化酶反應(yīng)柱，并用10倍體積的蒸餾水洗滌此反應(yīng)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(yīng)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(yīng)柱，洗滌的目的是____________。洗滌后，放置在4 ℃冰箱中保存。幾天后，可重復(fù)使用。 (4)一段時間后，某同學(xué)從冰箱中取出此反應(yīng)柱，重復(fù)上述實驗，卻沒有了相同的結(jié)果，試分析可能的原因： ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 【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(yīng)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(yīng)柱，洗滌的目的是洗去殘留的反應(yīng)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(yīng)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(yīng)　(3)洗去殘留的反應(yīng)物和產(chǎn)物　(4)一段時間后酶的活性、酶的數(shù)量及反應(yīng)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)