课时训练11 酵母细胞的固定化
1.下列说法中,哪项不是在应用酶的过程中常遇见的一些实际问题?( )
A.酶与反应物混合,产品难以提纯
B.酶在生物化学反应中往往难以回收
C.酶遇强酸、强碱、高温等条件易失活
D.酶作为催化剂,绝大多数酶是蛋白质
解析:蛋白质是绝大多数酶的化学本质,这一属性不会因为酶的固定化而改变。
答案:D
2.下列有关固定化酶技术和固定化细胞技术的说法,正确的是( )。
A.固定化酶和固定化细胞的目的是限制酶与反应物接触,控制反应速度
B.固定化细胞的优势在于能催化一系列生化反应
C.与固定化细胞技术相比,固定化酶制备的成本更低,操作更容易
D.酶适合用包埋法固定化,细胞适合用吸附法固定化
解析:固定化酶和固定化细胞的目的不是限制酶与反应物接触,而是使酶与反应物接触更充分,提高反应速度,故A项错误。固定化细胞所固定的是细胞内所有的酶,能催化一系列生化反应,故B项正确。固定化细胞制备的成本低,操作更容易,故C项错误。酶分子较小,适合采用化学结合法和物理吸附法固定化;细胞个大,适合用包埋法固定化,故D项错误。
答案:B
3.下列不属于固定化酶在利用时的特点的是( )。
A.有利于酶与产物分离
B.可以被反复利用
C.能自由出入依附的载体
D.一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应
解析:固定化酶是将酶固定在一种载体上,因此它不能自由出入依附的载体。
答案:C
4.下列关于固定化酶技术的说法,正确的是( )。
A.固定化酶技术就是固定反应物,将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术
B.固定化酶的应用中要控制好pH、温度和溶氧量
C.固定化酶中的酶无法重复利用
D.固定化酶技术是将酶固定在一定空间内的技术
解析:固定化酶是指通过物理或化学的方法,将水溶性的酶与不溶性的载体结合,使酶固定在载体上,并在一定的空间范围内进行反应。固定的酶可以重复利用。溶氧量不影响酶活性,应用时应控制好pH和温度。
答案:D
5.下列关于固定化酶反应柱的叙述,错误的是( )。
A.反应液从上端注入,从下端流出
B.反应液流经酶颗粒的过程中发生了化学反应
C.反应柱能连续使用一段时间
D.酶颗粒可以通过筛板上的小孔
解析:反应柱的下端有筛板,筛板上有小孔,小孔只允许反应液通过,不允许酶颗粒通过,酶颗粒可以连续使用一段时间。
答案:D
6.下列有关固定化酶和固定化细胞的说法,正确的是( )。
A.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
C.固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都可反复使用
D.固定化酶和固定化细胞都能反复使用,但酶的活性迅速下降
解析:酶具有专一性,一种酶固定后不可能催化一系列生化反应;固定化细胞技术固定的是一系列酶;固定化酶和固定化细胞都能反复使用,若条件适宜,一般不会出现酶的活性迅速下降问题。
答案:C
7.下图中哪个图与用海藻酸钠作载体的固定化酵母细胞相似?( )
/
解析:A是吸附法,B是载体结合法,这两种方法多用于酶的固定;C和D是包埋法,C一般将酶包埋在网格里,D是包埋在凝胶中。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图相似。
答案:D
9.研究认为,用固定化酶技术处理污染物是很有前途的,如将从大肠杆菌中得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂,可用于降解残留在土壤中的有机磷农药,与微生物降解相比,其作用不需要适宜的( )。
A.温度 B.酸碱度
C.水分 D.营养
解析:大肠杆菌中的三酯磷酸酶可以催化有机磷农药分解,需要适宜的温度和pH,同时反应离不开水,但是,不需要提供营养。
答案:D
9.固定化细胞常用包埋法固定化,原因是( )。
A.包埋法固定化操作最简便
B.包埋法对酶活性的影响最小
C.包埋法固定化具有普遍性
D.细胞体积大,难以被吸附或结合
解析:细胞体积比酶分子大,难以被吸附或结合。
答案:D
10.目前,没有一种固定化技术能普遍适用于所有的酶,理由是( )。
A.有的酶能降低反应的活化能,有的酶能升高反应的活化能
B.有的酶有专一性,有的酶没有专一性
C.不同的酶分子结构不同
D.不同的酶对理化因素的耐受程度相似
解析:凡酶都有降低化学反应活化能的作用,也都有专一性。不同的酶分子结构不同,说明不同的酶理化性质有所不同,对理化因素的耐受程度不同,所以对不同的酶固定时应选择不同的方法和途径。
答案:C
11.下列关于固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是( )。
A.应使干酵母与蒸馏水混合并搅拌,以恢复酵母菌活性
B.配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热的方法
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
D.将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液中,会观察到CaCl2溶液中有球形或椭球形的凝胶珠形成
解析:酵母菌是一种真核微生物,温度较高会被烫死,所以应将刚溶化好的海藻酸钠溶液冷却后,再加入已活化的酵母细胞。
答案:C
12.下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤图解,请回答下列问题。
酵母细胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞
(1)在 状态下,微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复 状态。活化前应选择足够大的容器,因为酵母细胞活化时 。?
(2)影响实验成败的关键步骤是 。?
(3)如果海藻酸钠浓度过低,形成的凝胶珠包埋的酵母细胞数目 。?
(4)观察形成的凝胶珠的颜色和形状,如果颜色过浅、呈白色,说明 ;如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,说明 。?
(5)制备固定化酶不宜用包埋法,为什么? 。?
解析:微生物一般在缺水干燥环境中处于休眠状态,活化就是让处于休眠状态的微生物恢复正常生活状态。因为酵母细胞活化时体积会增大,所以活化前应选择足够大的容器。在此实验中,配制海藻酸钠溶液是影响实验成败的关键步骤。如果海藻酸钠浓度过低,形成的凝胶珠包埋的酵母细胞数目就会减少;如果形成的凝胶珠的颜色过浅,说明固定化酵母细胞数目较少;如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,说明海藻酸钠浓度偏高,制作失败,需要重新配制。因为酶分子很小,容易从包埋材料中漏出,所以制备固定化酶一般不宜用包埋法。
答案:(1)缺水 正常生活 体积会增大
(2)配制海藻酸钠溶液
(3)少
(4)固定化酵母细胞数目较少 海藻酸钠浓度偏高,制作失败
(5)因为酶分子很小,容易从包埋材料中漏出
13.固定化酶是20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法,即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接),海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶,研究固定化酶的性质,并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果(注:酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率,包括酶活性和酶的数量),分析回答下列问题。
/
(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析,由甲图所示结果可以得出的结论是?
。?
(2)乙图曲线表明浓度为 的海藻酸钠包埋效果最好,当海藻酸钠浓度较低时,酶活力较低的原因是 。?
(3)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降,由丙图可知,固定化酯酶一般可重复使用 次,之后酶活力明显下降。?
(4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋,而且用戊二醛作交联剂,这是因为?
。?
解析:(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析,甲图反映了固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广。(2)乙图曲线表明浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好,当海藻酸钠浓度较低时,酶活力较低的原因是海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密,酶分子容易漏出,数量不足。(3)由丙图可知,固定化酯酶一般可重复使用3次,之后酶活力明显下降。(4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋,而且用戊二醛作交联剂,这是因为酶分子很小,很容易从包埋材料中漏出。
答案:(1)固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广
(2)3% 海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密,酶分子容易漏出,数量不足
(3)3
(4)酶分子很小,很容易从包埋材料中漏出
14.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)制备固定化酵母细胞的过程为:
①使干酵母与 混合并搅拌,使酵母细胞活化;?
②将无水CaCl2溶解在蒸馏水中,配制成CaCl2溶液;
③用酒精灯加热配制海藻酸钠溶液;
④海藻酸钠溶液冷却至室温再加入已活化的酵母细胞,充分搅拌并混合均匀;
⑤用注射器将 的混合液缓慢滴入CaCl2溶液中。?
/
(2)该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵。a是固定化酵母细胞,b是反应柱。
①从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是 。?
②要想得到较多的酒精,加入反应液后的操作是 活塞1和 活塞2。?
③为使该实验中所用的固定化酵母细胞可以反复利用,实验过程一定要在 条件下进行。?
④装置中的长导管起的作用是?
。?
解析:本题考查酵母细胞的固定化和应用固定化酵母细胞发酵产生酒精的过程。酵母细胞的活化需要加入蒸馏水混合,使其恢复正常的生活状态。凝胶珠是将海藻酸钠和酵母细胞的混合液滴加到CaCl2溶液中制成的;用固定化酵母细胞发酵产生酒精时,要保证酵母细胞的生活状态,反应液的浓度应该适合酵母细胞的生活;酒精发酵是无氧发酵,将反应液加入反应柱中后应该关闭活塞1和活塞2,以营造无氧环境;要想使固定后的酵母细胞可以反复利用,就要避免其他微生物的污染,因此实验过程一定要在无菌条件下进行;酒精发酵过程中会产生CO2,因此要设置长导管,它既可以将产生的CO2释放出去,又能避免空气中的杂菌进入反应柱。
答案:(1)①蒸馏水 ⑤海藻酸钠和酵母细胞
(2)①葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡 ②关闭 关闭 ③无菌 ④释放CO2,防止空气中的杂菌进入反应柱
专题4 酶的研究与应用
课题4.3 酵母细胞的固定化
一、【课题目标】
（一）知识与技能
1、识记固定化技术的常用方法
2、理解固定化酵母细胞的制备过程
3、知道固定化酶的实例
???（二）过程与方法
1、固定化细胞技术
2、制备固定化酵母细胞的过程
（三）情感、态度与价值观
通过固定化技术的发展过程，培养科学探究精神，同时领会研究的科学方法
二、【课题重点】
制备固定化酵母细胞
三、【课题难点】
制备固定化酵母细胞
四、【教学方法】
启发式教学
五、【教学工具】
多媒体课件
六、【教学过程】
（一）引入新课
在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，提高了生产成本，也可能影响产品质量。在本课题中，我们将动手制备固定化酵母细胞，体会固定化酶的作用
（二）进行新课
1．基础知识
1．固定化酶的应用实例――生产高果糖浆
（1）高果糖浆的生产原理：
（2）葡萄糖异构酶固定：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反应柱中。
（3）高果糖浆的生产操作（识图4－5反应柱）：
从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反应柱可连续使用半年。
2．固定化技术的方法（识图4－6固定方法）：
将酶和细胞固定化方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法。
【比较】酶和细胞的固定方法和特点
固定对象
酶
细胞
适宜固定法
化学结合法、物理吸附法
包埋法
特 点
体积小，固定一种酶。包埋法容易丢失
体积大，固定一系列酶。难以化学结合和吸附
〖思考1〗对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？吸附法。
〖思考2〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定（酶、细胞）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定（酶、细胞）。
3．固定细胞的材料：
固定细胞时应当选用不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等
2．实验设计
1．制备固定化酵母细胞
（1）酵母细胞的活化：
1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。
〖思考3〗活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。
（2）配制CaCl2溶液：
0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。
（3）配制海藻酸钠溶液：
0.7g海藻酸＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。
〖思考4〗微火加热并不断搅拌的目的是什么？防止海藻酸南焦糊。
（4）海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：
将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。
〖思考5〗为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？
防止高温杀死酵母细胞。
（5）固定化酵母细胞：
以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝胶珠状颗粒。
2．固定化酵母细胞的发酵
（6）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次。
（7）发酵：150mL10％葡萄糖＋固定化酵母细胞→200mL锤形瓶→密封→25℃发酵24h。
〖思考6〗发酵过程中锥形瓶为什么要密封？
酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。
〖思考7〗锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？酵母菌进行无氧呼吸产生的。
〖思考8〗在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作码？
需要。
3．发酵操作
（三）课堂总结、点评
（四）实例探究
例1关于酵母菌的叙述，正确的是
A．酵母菌在营养物质充足时、环境适宜时，依靠有性生殖进行繁殖
B．酵母菌的代谢类型是异养厌氧型
C．酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、各种的细胞器膜等膜
D．用酵母菌酿酒时，应先密封后通气
解析：酵母菌在环境适宜时进行出芽生殖，环境不良时进行孢子生殖。代谢类型为异养兼性厌氧型。酵母菌细胞为真核细胞，因此具有生物膜系统。在酿酒时，应当先通气后密封。
答案：C
例2研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的
A．温度 B．酸碱度 C．水分 D．营养
解析：本题考察酶和细胞的比较，二者的正常活动都需要一定的条件，如温度、酸碱度、水份等，但是酶本身是一种大分子物质，不需要营养，而细胞的生活离不开营养物质。
答案：D
☆综合应用
例3．下列有关固定化技术的叙述，正确的是（ ）
A．固定化酶只是在细胞内才能发挥作用
B．固定化酶能提高酶的利用率
C．酶的固定是酶分离纯化的常用方法
D．固定化酶的固定化方式就是吸附在固体表面上。
解析：制成固定化酶的步骤是：酶的生产、提取、酶的分离纯化、酶的固定化，制成固定化酶的方法有吸附在固体表面，有将酶相互连接起来．将酶包埋在细微的网格里等；这样的固定化酶能重复利用，从而提高了酶的利用率；而酶在条件适宜时，既可在细胞内起作用，也能在细胞外起作用，制成的固定化酶，更是主要在细胞外发挥作用。
答案选B
（五）巩固练习
1．酶的固定化常用的方式不包括
A．吸附 B．包埋 C．连接 D．将酶加工成固体
2．溶解海藻酸钠，最好采用 加热的方法
A．小火间断 B．小火持续 C．大火间断 D．大火持续
3．高果糖浆生产需要的酶是
A．葡萄糖异构酶 B．蔗糖酶 C．麦芽糖酶 D．果糖酶
4．关于酵母菌的叙述，正确的是
A．酵母菌在营养物质充足时、环境适宜时，依靠有性生殖进行繁殖
B．酵母菌的代谢类型时异养厌氧型
C．酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核膜、各种的细胞器膜等膜
D．用酵母菌酿酒时，应先密封后通气
5．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的
A．温度 B．酸碱度 C．水分 D．营养
6．将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是
A．CO2的释放 B．丙酮酸的氧化 C．葡萄糖的利用 D．ATP的形成
7．固定化酶的优点是
A．有利于增加酶的活性 B．有利于产物的纯化
C．有利于提高反应速度 D．有利于酶发挥作用
8．下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是
A．琼脂糖 B．醋酸纤维素 C．聚丙烯酰胺 D．聚乙烯树脂
9．关于固定化细胞的叙述，正确的是
A．催化效率高，低耗能、低污染
B．对环境的条件非常敏感，容易失活
C．既能与反应物充分接触，又能与产物分离
D．成本低、操作简单，但反应效果可能很低
10．固定化细胞技术不包括
A．包埋法 B．化学结合化 C．物理法 D．生物法
答案：
1．D 2．A 3．A 4．B 5．D 6．C 7．B 8．D 9.C 10.D
七、【课余作业】
1．什么是细胞的活化。
2．如何检验凝胶珠的质量是否合格。
八、【教学体会】
固定化酶的技术要求比较高，因此在教学过程中重点介绍固定化酵母细胞的操作。对于固定化酶的作用、原理及其在生产中的应用，主要是让学生通过生产实例来了解。教师在教学时可以采用让学生能够阅读自学的方式。例如，在葡萄糖的异构反应中，如果不将葡萄糖异构酶固定化，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产产生哪些影响？
九、【资料袋】
固定化细胞的载体
固定化细胞技术所采用载体的物理化学性质直接影响所固定细胞的生物活性和体系传质性能。理想的载体材料应具有对微生物无毒性、传质性能好、性质稳定。寿命长、价格低廉等特性。它可分为有机高分子载体、无机载体和复合载体三大类。
有机高分子载体又分为天然高分子凝胶载体和合成有机高分子凝胶载体。天然高分子凝胶一般对生物无毒，传质性能较好，但强度较低，在厌氧条件下易被生物分解。有机合成高分子凝胶载体一般强度较大，但传质性能较差，在进行细胞固定时对细胞活性有影响，易造成细胞失活。
无机载体大多具有多孔结构，在与微生物接触时，利用吸附作用和电荷效应，从而把微生物固定。它的操作方法是把载体放人含有一定微生物浓度的溶液中，固定一段时间（24h左右）即可。
由有机载体和无机载体材料组成的复合载体材料，可以改进载体材料的性能。Lin等将粉末活性炭和Phanerochaete chrysosporium联合包埋固定，结果表明了复合固定化体系能更加有效地用于降解五氮酚，显示出复合载体材料的优越性。
课件27张PPT。专题4 酶的研究与应用 课题3 酵母细胞的固定化我们知道，酶是生物催化剂，能改变化学反应速度，但反应前后酶的结构、性质并未改变。
我们在使用加酶洗衣粉将衣服清洗干净的同时，也将洗衣粉中的“有功之臣”连同污水一块倒掉了，多可惜啊！这也造成了一定程度上的污染和浪费。现在酵母细胞的固定化技术可使酶重复使用。
请思考：
1．如何将酶进行固定化？
2．固定化细胞的方法有几种？
(1)能将葡萄糖转化成果糖的酶是______________。
(2)固定化酶技术使用的反应柱上的孔应满足酶颗粒______通过，反应溶液______通过，若反应物颗粒过大则不能用此法。
一、固定化酶的应用实例
葡萄糖异构酶 无法 自由 二、固定化细胞技术
(1)固定化酶和固定化细胞是利用______或______方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括________、__________和____________。其中细胞多采用________固定化。
(2)包埋法固定化细胞是将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。常用的载体有________、____________、____________、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
物理 化学 包埋法 化学结合法 物理吸附法 包埋法 明胶 琼脂糖 海藻酸钠 三、实验操作
1．制备固定化酵母细胞
(1)酵母细胞的活化：向干酵母中加入________，搅拌混匀。
(2)配制CaCl2溶液：向无水________加入蒸馏水，充分溶解。
(3)配制海藻酸钠溶液：酒精灯加热时要用______或__________，且边加热边______，直至完全溶化，最后用蒸馏水定容。 蒸馏水 CaCl2 小火 间断加热 搅拌 (4)海藻酸钠溶液与__________混合。
(5)固定化酵母细胞：以恒定速度缓慢将上述混合液滴加到____________中，形成凝胶珠，并在CaCl2溶液中浸泡。
酵母细胞 CaCl2溶液 2．用固定化酵母细胞发酵
将固定好的酵母细胞(凝胶珠)加入用于发酵的__________溶液后，发现有________产生，同时有________味散发。
葡萄糖 气泡 酒 一、固定化酶和固定化细胞的方法
(1)包埋法(A、B图)：是指将酶包裹在多孔的载体中，如将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中，或包裹在醋酸纤维素等半透性高分子膜中。
(2)化学结合法(C图)：将酶分子相互结合，或将其结合到纤维素、琼脂糖等载体上的固定方式。
(3)物理吸附法(D图)：指将酶吸附到固体吸附剂表面的方法，固体吸附剂多为活性炭、多孔玻璃等。
例1 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：A、B选项适合于酶的固定化，C选项既用于酶固定，也可用于细胞固定。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珠中，所以与D选项相似。
答案：D
变式
训练1．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
B．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，能被吸收和重复利用
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
变式
训练解析：固定化细胞维持了细胞结构的完整性，为酶充分地发挥作用提供了稳定的内环境。
答案：D二、固定化酵母细胞的制备与应用
1．固定化酵母细胞的制备
(1)酵母细胞的活化：在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
(2)配制CaCl2溶液：0.83 g无水CaCl2＋150 mL蒸馏水→200 mL烧杯→溶解备用。
(3)配制海藻酸钠溶液：0.7 g海藻酸钠＋10 mL水→50 mL烧杯→酒精灯小火(或间断)加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10 mL。
(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的酵母细胞，充分搅拌后吸入到注射器中。
(5)固定化酵母细胞：以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝胶珠。
2．用固定化酵母细胞发酵
(1)冲洗：将固定好的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次，刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，形成稳定结构。
(2)发酵：150 mL质量分数为10%葡萄糖溶液＋固定化酵母细胞→200 mL锥形瓶→密封→25 ℃下发酵24 h。
制备固定化酵母细胞的易错提醒
①CaCl2要称量准确，不能用自来水配制溶液，防止自来水中各种离子影响实验效果，应用蒸馏水。
②加入活化酵母细胞时，海藻酸钠溶液必须冷却至室温，以免温度过高而杀死酵母菌。
③制备过程严格要求无菌操作，防止微生物污染。
特 别
提 醒④海藻酸钠溶液的浓度涉及固定化细胞的质量，如果海藻酸钠浓度过高，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就少，影响实验效果。
特 别
提 醒三、直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的比较
(续表)
例2下面是制备固定化酵母细胞的步骤，正确的是( )
①配制CaCl2溶液 ②海藻酸钠溶化 ③海藻酸钠与酵母细胞混合 ④酵母细胞活化 ⑤固定化酵母细胞
A．①②③④⑤ B．④①③②⑤
C．④⑤②①③ D．④①②③⑤解析：制备固定化酵母细胞的基本步骤是：酵母细胞的活化→配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。
答案：D
2．下列有关固定化酵母细胞制备步骤不恰当的是( )
A．应使干酵母与水混合并搅拌，以利于酵母菌活化
B．配置海藻酸钠溶液时要用小火间断加热的方法
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
D．将酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液中，会观察到CaCl2溶液中有球形的凝胶珠形成
变 式
训 练解析：将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，方可加入已活化的酵母细胞。
答案：C
变 式
训 练专题四 课题3
一、选择题
1．酶的固定化常用的方式不包括 )
A．吸附 B．包埋
C．连接 D．将酶加工成固体
[答案] D
[解析] 将酶加工成固体，不属于酶的固定化内容。
2．溶解海藻酸钠，最好采用的加热方法是 ( )
A．小火间断 B．小火持续
C．大火间断 D．大火持续
[答案] A
[解析] 溶解海藻酸钠，最好用小火间断加热。
3．高果糖浆生产需要的酶是 ( )
A．葡萄糖异构酶 B．蔗糖酶
C．麦芽糖酶 D．果糖酶
[答案] A
[解析] 高果糖浆的生产过程需葡萄糖异构酶。
4．关于固定化酶中的酶说法正确的是 ( )
A．酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应
B．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复作用
C．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
D．固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性
[答案] B
[解析] 固定化酶的优点是酶可以被固定在不溶于水的载体上，并反复利用。
5．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与微生物降解相比，其作用不需要适宜的 ( )
A．温度 B．酸碱度
C．水分 D．营养
[答案] D
二、非选择题
6．下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：
酵母细胞的活化→配制CaCl2→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。
(1)在________状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时________。
(2)影响实验成败的关键步骤是________。
(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目________。
(4)观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明________；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明________。
(5)固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是
________________________________________________________________________。
(6)该实验中CaCl2溶液的作用是________。
[答案] (1)缺水 正常的生活 体积会增大
(2)配制海藻酸钠溶液
(3)少
(4)海藻酸钠浓度偏低 海藻酸钠浓度偏高，制作失败
(5)细胞个体大，不易从包埋材料中漏出
(6)使胶体聚沉
[解析] 该题以制备固定化酵母细胞的过程为载体，考查实验的操作程序、关键步骤、注意事项及有关试剂的作用。(1)酵母菌在干燥时，处于休眠状态需加水活化，否则制成的固定化酵母菌在发酵时酶活性较低且酵母菌增殖缓慢。(2)该实验的关键是海藻酸钠溶液的配制。(3)如果海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目减少，影响实验效果。(4)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。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，需要再作尝试。(5)由于酵母细胞个体较大，不易从包埋材料中漏出，故细胞的固定化一般采用包埋法。(6)海藻酸钠胶体在CaCl2电解质溶液中发生聚沉，形成凝胶珠。
一、选择题
1．下列属于固定化酶应用特点的是 ( )
①可以被反复利用
②有利于酶与产物分离
③能自由出入载体
④一种固定化酶只催化一种酶促反应
⑤酶多用包埋法固定化
A．①②③ B．③⑤
C．①②④ D．①②⑤
[答案] C
[解析] 酶被固定后可与产品分离，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，所以不能催化一系列酶促反应。
2．下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是 ( )
A．琼脂糖 B．醋酸纤维素
C．聚丙烯酰胺 D．聚乙烯树脂
[答案] D
[解析] 聚乙烯树脂不能用于包埋法固定化细胞的载体。
3．酵母细胞的活化是指 ( )
A．让酵母细胞恢复运动状态
B．让酵母细胞在缺水状态下更容易体现
C．让酵母细胞内酶活性加倍
D．让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态
[答案] D
4．固定化酶技术常采用 ( )
A．包埋法
B．化学结合和物理吸附法固定化
C．活化法
D．微囊化法
[答案] C
[解析] 固定化酶技术常采用化学结合和物理吸附固定化细胞。
5．固定化酶技术与固定化细胞技术的关系是 ( )
A．固定化酶技术是固定化细胞技术的基础
B．固定化细胞在缺水状态下更容易休眠
C．让酵母细胞内酶活性加倍
D．让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活
[答案] C
[解析] 二者的关系在于让细胞内酶的活性加倍。
6．高果糖浆指果糖含量为多少的糖浆 ( )
A．10% B．20%
C．30% D．42%
[答案] D
二、非选择题
7．某同学进行苹果汁制做实验，工艺台如下图所示。
请回答：
(1)图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是________。黑曲霉提取液中含有的________可以水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过________方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去________。
(2)实验中，操作流程A和B的先后顺序为________。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速调节阀是________。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶，可取一定量的果汁与等量的________混合，如果出现________现象，说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解，应将流速调________。
(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制做实验，说明固定化酶可被________使用。
[答案] (1)消毒 果胶酶 吸附 未被固定的酶等
(2)AB 阀1 乙醇 浑浊(沉淀) 慢
(3)重复
[解析] 考查苹果汁的制作过程。(1)苹果汁的制作需要果胶酶，该酶来自图中的黑曲霉。果胶酶将果胶催化水解，提高了果汁的澄清度；酶固定常用吸附法。(2)先提取果胶酶再进行苹果汁的制作，防止苹果汁时间过久变质。澄清过程应关闭阀1，避免提取液进入固定化柱中降低了果汁质量，如果果胶未完全水解，可降低流速，延长反应时间。(3)固定化酶的优点之一是被固定的酶可以重复使用。
