PAGEPAGE12課題3酵母細胞的固定化題型一固定化酶的特點及應用1．下列關于運用固定化酶技術生產高果糖漿的說法正確的是()A．高果糖漿的生產須要運用果糖異構酶B．在反應柱內的頂端裝上分布著很多小孔的篩板，防止異物的進入C．將葡萄糖溶液從反應柱的上端注入，果糖從反應柱下端流出D．固定化酶技術困難，成本較高答案C解析生產高果糖漿時所用的酶應為葡萄糖異構酶，將這種酶固定在一種顆粒狀的載體上，再將這些酶顆粒裝到一個反應柱內，柱子底端裝上分布著很多小孔的篩板，酶顆粒無法通過篩板上的小孔，而反應液卻可以自由出入，A、B錯誤；生產過程中，將葡萄糖溶液從反應柱的上端注入，使葡萄糖溶液流過反應柱，與固定化酶接觸，轉化成果糖，從反應柱下端流出，反應柱能連續運用半年，大大降低了生產成本，而且操作簡潔，C正確，D錯誤。2．固定化酶的優點是()A．有利于提高酶活性 B．有利于產物的純化C．有利于提高反應速度 D．有利于酶發揮作用答案B解析固定化酶的制作目的是降低生產成本。一是能夠順當地從發酵產物中把酶分別出來，二是使酶反復利用。酶的固定化對酶的活性的提高、酶作用的發揮、反應速度的提高，并沒有多大作用。3．關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，反應前后結構不變更，所以固定化酶可恒久利用下去D．固定化酶由于被固定在載體上，所以丟失了酶的高效性和專一性特點答案B解析酶的種類具有多樣性，但固定化酶中的酶只有一種，一種酶只能催化一種或一類反應，A錯誤；固定化酶中的酶被固定在不溶于水的載體上，可以反復利用，但不行以永久利用，B正確，C錯誤；固定化酶仍具有高效性和專一性，D錯誤。題型二固定化酶和固定化細胞技術4．下列有關固定化酶和固定化細胞的說法，正確的是()A．酶對低溫、強酸、強堿特別敏感，簡潔失活B．某種固定化酶的優勢在于能催化一系列生化反應C．固定化酶和固定化細胞都能永久運用D．固定化酶固定時可能會造成酶的損傷而影響活性答案D解析低溫條件會使酶的活性降低，但不會使其失活，A錯誤；固定化酶不能催化一系列的生化反應，B錯誤；固定化酶和固定化細胞并不能永久利用，C錯誤。5．相對固定化酶而言，固定化細胞對酶的活性影響較小，根本緣由是()A．避開了細胞裂開、酶的提取純化過程B．固定化細胞在多種酶促反應中連續發揮作用C．催化反應結束后，能被汲取和重復利用D．細胞結構保證了各種酶在細胞內的化學反應中有效地發揮作用答案D解析固定化細胞維持了細胞結構的完整性，為酶充分地發揮作用供應了穩定的環境。6．下列不屬于酶的固定方式的是()A．將酶包埋在微小網格中B．將酶相互連接起來C．將酶吸附在載體表面D．將酶加上糖衣做成膠囊答案D解析將酶包埋在微小網格中即酶固定方式中的包埋法，A正確；將酶相互連接起來即酶固定方式中的化學結合法，B正確；將酶吸附在載體表面即酶固定方式中的物理吸附法，C正確；將酶加上糖衣只不過是為了防止胃液里的胃蛋白酶消化酶制劑的方法，并不是酶固定的方法，D錯誤。7．固定化細胞常用包埋法固定化，緣由是()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．細胞體積大，難以被吸附或結合答案D解析由于細胞體積大，難以被吸附或結合，常用包埋法固定化。8．固定化酶技術與固定化細胞技術的關系是()A．固定化酶技術是固定化細胞技術的基礎B．固定化細胞技術是固定化酶技術的基礎C．固定化酶技術與固定化細胞技術是同時發展起來的D．固定化細胞技術先于固定化酶技術答案A解析固定化細胞技術是繼固定化酶技術之后，建立在固定化酶技術基礎之上的新技術。9．下列關于固定化酶和固定化細胞所用的方法的說法中，正確的是()A．物理吸附法的優點是操作簡潔，吸附堅固B．包埋法的優點是操作困難，條件溫柔，對細胞無毒性C．物理吸附法簡潔對酶活性產生影響D．凝膠包埋法常用的凝膠種類有瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、明膠和聚丙烯酰胺等答案D解析酶和細胞的固定化常用的方法有包埋法、化學結合法和物理吸附法。物理吸附法的主要優點是操作簡潔、對酶活性的影響較小，但由于酶或細胞與載體的作用力小，吸附不堅固，簡潔脫落，A、C錯誤；包埋法操作簡潔，條件溫柔，對細胞無毒性，B錯誤；凝膠包埋法中常用的凝膠種類有瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、明膠和聚丙烯酰胺等，D正確。題型三固定化酵母細胞的制備過程10．下圖中甲表示制備固定化酵母細胞的有關操作，乙是利用固定化酵母細胞進行酒精發酵的示意圖。下列敘述正確的是()A．剛溶化的海藻酸鈉應快速與已活化的酵母菌混合制備混合液B．圖甲中X溶液為蒸餾水，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠C．圖乙中攪拌的目的是使培育液與酵母菌充分接觸并增加溶氧量D．圖甲中制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌后再轉移到乙裝置中答案D解析剛溶化的海藻酸鈉應冷卻至室溫再與已活化的酵母菌混合，A錯誤；圖甲中X溶液為氯化鈣溶液，B錯誤；酒精發酵過程中不需增加溶氧量，圖乙中攪拌的目的是使培育液與酵母菌充分接觸，C錯誤；制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌(去除殘留的CaCl2)后，再轉移到圖乙裝置進行發酵，D正確。11．下列有關酵母細胞固定化試驗操作目的及結果分析，錯誤的是()A．干酵母細胞需置于蒸餾水中活化，是因為干酵母細胞中自由水含量低、代謝速率慢B．配制海藻酸鈉溶液時須要小火或間斷加熱，以防海藻酸鈉焦糊C．向CaCl2溶液中滴加海藻酸鈉與酵母細胞混合液時要快速，防止凝固D．質量合格的凝膠珠應當是富有彈性、不易裂開、內部無液體流出、稍帶黃色答案C解析干酵母細胞中自由水含量低、代謝速率慢，需置于蒸餾水中活化，A正確；配制海藻酸鈉溶液時須要小火或間斷加熱，假如加熱太快，海藻酸鈉會發生焦糊，B正確；向CaCl2溶液中滴加海藻酸鈉與酵母細胞混合液時要勻速緩慢地滴加，C錯誤；質量合格的凝膠珠應當是富有彈性、不易裂開、內部無液體流出、稍帶黃色，D正確。12．在制備固定化酵母細胞的試驗中，CaCl2溶液的作用是()A．用于調整溶液pHB．用于進行離子交換C．用于膠體聚沉D．用于為酵母菌供應Ca2＋答案C解析海藻酸鈉膠體在CaCl2這種電解質溶液的作用下，發生聚沉，形成凝膠珠，其作用機理是由于鹽離子的電荷與膠體微粒電荷相互吸引，形成更大的膠體顆粒，類似于人體紅細胞與凝集素之間的凝集反應。13．某一試驗小組的同學，欲通過制備固定化酵母細胞進行葡萄糖溶液發酵試驗，試驗材料及用具齊全。(1)酵母細胞的固定采納的方法是________。(2)請完善該試驗小組的同學制備固定化酵母細胞過程的步驟：①配制氯化鈣溶液時應用蒸餾水。②海藻酸鈉溶液應用____________加熱。③海藻酸鈉溶液必需____________才能加入酵母細胞。④注射器中的海藻酸鈉和酵母細胞的混合物應滴入____________中形成________。(3)該試驗小組用如圖所示的裝置來進行葡萄糖發酵。①為使該試驗中所用到的固定化酵母細胞可以反復利用，試驗過程中，肯定要在________條件下進行。②加入反應液后的操作是關閉____________________________________。③裝置的長導管起到什么作用？____________________________________。答案(1)包埋法(2)②小火或間斷③冷卻至室溫④CaCl2溶液凝膠珠(3)①無菌②活塞1和活塞2③釋放CO2，防止空氣中微生物的污染解析(1)由于細胞相對于酶來說更大，難以被吸附或結合，因此多采納包埋法。(2)②配制海藻酸鈉溶液：小火或間斷加熱、定容，假如加熱太快，海藻酸鈉會發生焦糊。③海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合：冷卻后再混合，留意混合勻稱，不要進入氣泡。④注射器中的海藻酸鈉和酵母細胞的混合物應滴入氯化鈣溶液中形成凝膠珠。(3)①為使該試驗中所用到的固定化酵母細胞可以反復運用，試驗過程中，肯定要在無菌條件下進行。②加入反應液后為了在無氧條件下進行酒精發酵，應關閉活塞1和活塞2。③裝置的長導管起到釋放CO2，減小反應柱內壓力并可防止空氣中微生物污染的作用。14．如圖1表示制備固定化酵母細胞的有關操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發酵的示意圖。請回答下列問題。(1)圖1中X溶液為_________，其作用是使___________________________。(2)圖1中制備的凝膠珠用________洗滌后才能轉移到圖2裝置中。圖2發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，加熱溶解海藻酸鈉時需留意______________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勻稱。(4)探討發覺，固定化程度強的凝膠顆粒發酵效果好，且穩定性高、運用壽命長。某機構利用上述裝置，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，所得到的固定化凝膠顆粒的強度及在28℃下發酵48h后的酒精產量見表：海藻酸鈉(%)22.5322.5322.53X溶液(%)222333444固定化強度(g/30個)930950990103011001140117011701160酒精量(%)6.76.56.56.76.46.26.76.46.3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________、________。答案(1)CaCl2溶液海藻酸鈉形成凝膠珠(2)蒸餾水使培育液與酵母菌充分接觸(3)用小火或間斷冷卻至室溫(4)固定化強度2%4%解析(1)混合液加入CaCl2溶液進行固定化酵母細胞，CaCl2的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠。(2)制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌(去除殘留的CaCl2)后再轉移到圖2裝置中進行發酵。發酵過程中攪拌的目的是使培育液與酵母菌充分接觸，以利于發酵過程的順當進行。(3)配制海藻酸鈉溶液時要用小火或間斷加熱，直到溶化為止，將溶化后的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫再加入活化后的酵母細胞，以保證酵母細胞的活性。(4)由圖表可看出，隨著CaCl2溶液濃度的增加，酵母細胞的固定化強度增加，固定化強度和酒精產量都較大的海藻酸鈉與X溶液濃度分別是2%、4%。1．用固定化酵母細胞發酵葡萄糖溶液時發覺無酒精產生，緣由不行能是()A．試驗瓶蓋了塞子B．瓶內氧氣足夠，進行了有氧呼吸C．固定化酵母細胞內可能沒有酵母細胞D．所謂的葡萄糖液可能是其他物質答案A解析利用酵母菌進行發酵無酒精產生，因此，可以認為是酵母菌沒有進行無氧呼吸，即可能是氧氣足夠，也可能是缺少原料，但不行能是瓶口被密封了，假如密封，酵母菌會進行無氧呼吸，利用葡萄糖生成酒精。2．下列有關固定化酶和固定化細胞的說法，不正確的是()A．與一般酶相同，固定化酶活性的發揮也需相宜的溫度和pHB．固定化細胞發揮作用除了須要相宜的溫度、pH，還需養分物質的供應C．固定化酶和固定化細胞的共同點是所固定的酶都在細胞外起作用D．固定化酶和固定化細胞都能反復運用，但酶的活性可能會下降答案C解析一般酶和固定化酶活性的發揮都需相宜的溫度和pH，A正確；固定化細胞固定的是活細胞，為了保證其生活的須要，應為其供應相宜的溫度、pH以及肯定的養分物質，B正確；固定化酶在細胞外發揮作用，固定化細胞中的部分酶在細胞內發揮作用，也有部分酶在細胞外發揮作用，C錯誤；固定化酶和固定化細胞均能反復運用，但酶的活性可能會隨反應次數的增加而下降，D正確。3．如圖所示的固定化方式中，相宜固定化酶的方式是()A．①②③B．①②C．②③D．①③答案D解析據圖分析，①表示化學結合法，②表示包埋法，③表示物理吸附法。由于酶分子較小，不宜用包埋法，可用化學結合法和物理吸附法固定化。4．酶制劑、固定化酶、固定化細胞已經廣泛地應用于各個領域，下列有關敘述錯誤的是()A．90℃高溫會使Taq酶失去催化活性B．制備固定化酶的方法主要有包埋法、化學結合法和物理吸附法等C．固定化酶固定時可能會造成酶的損傷而影響活性D．固定化細胞可以催化一系列酶促反應答案A解析Taq酶是從一種水生棲熱菌株中分別提取的，具有耐高溫的特性，在95℃仍具有酶活性，A錯誤；固定化酶和固定化細胞是利用物理或化學方法將酶或細胞固定在肯定空間內的技術，包括包埋法、化學結合法和物理吸附法，B正確；固定化細胞可以固定一系列酶，因此能催化一系列酶促反應，D正確。5．下列有關制備固定化酵母細胞的說法錯誤的是()A．可依據凝膠珠的顏色和形態檢測凝膠珠的質量B．要將酵母細胞活化處理C．制成的凝膠珠上不能出現小孔D．配制的海藻酸鈉濃度是本試驗的關鍵答案C解析制備固定化酵母細胞時，將懸浮有酵母細胞的海藻酸鈉溶液滴進CaCl2溶液中，酵母細胞被包埋在凝膠的小孔中，制成固定化酵母細胞。6．如圖為某同學利用海藻酸鈉固定化酵母細胞的試驗結果，出現此結果的緣由不行能有()A．海藻酸鈉溶液濃度過高B．酵母細胞已經死亡C．注射器中的溶液推動速度過快D．注射器距離CaCl2溶液液面太近答案B解析圖中凝膠珠不成球形，可能的緣由是海藻酸鈉溶液濃度過高導致的，也可能是注射器距離CaCl2溶液液面太近或注射器中的溶液推動速度過快導致的，但是從圖中無法看出酵母細胞的死活。7．固定化酶是從20世紀60年頭快速發展起來的一種技術。科研人員用海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶，以探討固定化酶的相關性質和最佳固定條件。甲、乙、丙圖所示為部分探討結果。下列有關敘述錯誤的是()A．由甲圖可知，固定化酯酶比游離酯酶對溫度變更的適應性強B．由乙圖可知，濃度約為3%的海藻酸鈉包埋效果最好C．由丙圖可知，固定化酯酶一般可重復運用3次，之后若接著運用則酶活力明顯下降D．固定化酶的活力較高，主要緣由是增加了酶與底物的接觸面積答案D解析據甲圖可知，當溫度變更時，游離酯酶的活力比固定化酯酶變更明顯，說明固定化酯酶比游離酯酶對溫度變更適應性更強且應用范圍更廣，A正確；由乙圖可知，濃度約為3%的海藻酸鈉包埋效果最好，B正確；由丙圖可知，固定化酯酶重復運用3次后，若接著運用則酶活力明顯下降，C正確；酶用海藻酸鈉固定后，降低了酶與底物的接觸面積，D錯誤。8．下列有關固定化酵母細胞制備步驟，不恰當的是()A．應使干酵母與蒸餾水混合并攪拌，以利于酵母細胞的活化B．溶解海藻酸鈉，最好采納持續加熱的方法C．假如海藻酸鈉溶液濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞數目會較少D．將與酵母細胞混勻的海藻酸鈉溶液注入CaCl2溶液中，會視察到CaCl2溶液中有凝膠珠形成答案B解析溶解海藻酸鈉，最好采納小火或間斷加熱的方法，假如加熱太快，海藻酸鈉會發生焦糊，B錯誤。9．利用酶生產高果糖漿：用α－淀粉酶將玉米粉水解生成單糖，再用糖化酶處理產生95%～97%的葡萄糖溶液。葡萄糖的甜度比蔗糖低得多，但利用葡萄糖異構酶將葡萄糖異構化轉變成果糖，就可以解決這一問題。把通過α－淀粉酶、糖化酶和固定化葡萄糖異構酶，將玉米粉轉化成含葡萄糖50%、果糖42%、其他糖8%的反應物，稱為高果糖漿或果葡糖漿。它雖然是一種混合物，但甜度與蔗糖相當，比葡萄糖高出很多，因此，在飲料、食品生產中大量應用。現在，一些發達國家高果糖漿的年產量已達幾百萬噸，高果糖漿在很多飲料的制造中已經漸漸代替了蔗糖。(1)在生產高果糖漿的過程中，為了使葡萄糖異構酶反復運用，采納了什么技術？______________。(2)在上述生產過程中，若干脆用固定化葡萄糖異構酶處理單糖，能得到高果糖漿嗎？說明理由。____________________________________________。(3)為使固定化葡萄糖異構酶發揮最大催化效果，在生產過程中須要留意什么？________________________________________________________________。(4)如何測定葡萄糖異構酶的最適pH和最適溫度？寫出大致的試驗設計思路。__________________________________________________。答案(1)固定化酶技術(2)不能；固定化葡萄糖異構酶具有專一性(3)限制生產過程中的溫度和pH(4)配制濃度相同的酶溶液，設置一系列合理的溫度(或pH)梯度，用一系列合理的溫度(或pH)梯度下的酶溶液分別與等量同溫度(或pH)條件下葡萄糖混合，經過相同的時間后，測定果糖的生成量即可確定葡萄糖異構酶的最適溫度(或pH)解析目前在食品加工、醫藥等行業廣泛采納了固定化酶技術，使酶可以反復運用。若干脆用固定化葡萄糖異構酶處理單糖，不會得到高果糖漿，緣由是葡萄糖異構酶只能作用于葡萄糖，使之轉化為果糖，而對其他單糖不起作用，這是由酶的專一性確定的。由于葡萄糖異構酶是生物催化劑，它須要相宜的溫度和pH。酶的最適溫度和pH是人們在長期的試驗摸索中得出的，一般測定方法是用溫度或pH作為自變量，設置合理的梯度，通過比較生成物的量來確定。10．某科研小組采納80℃水浴溶化海藻酸鈉，固定黑曲霉孢子(含β－葡萄糖苷酶)，并進行相關試驗，請分析回答問題。(1)此試驗過程中采納80℃水浴法代替小火或者間斷加熱法溶化海藻酸鈉，其優點是__________________________________。溶化的海藻酸鈉在加入黑曲霉孢子懸浮液前肯定要進行________處理，海藻酸鈉的最終質量分數需限制在3%，緣由是_______________________________________________________。(2)試驗過程中，初形成的凝膠珠需放在CaCl2溶液中靜置30min，目的是______________________。(3)β－葡萄糖苷酶能催化大豆苷水解為大豆苷元，pH對游離孢子和固定化凝膠珠中β－葡萄糖苷酶活性影響的結果如圖所示，由此可知：探討β－葡萄糖苷酶活性時，pH應限制在________左右；與游離孢子相比，固定化凝膠珠中β－葡萄糖苷酶的pH相宜范圍________(填“增大”或“減小”)。注：轉化率＝eq\f(反應前大豆苷含量－反應后大豆苷含量,反應前大豆苷含量)×100%。答案(1)80℃水浴加熱能精確限制溫度，溶化過程不會出現焦糊，且溶化時間短冷卻海藻酸鈉濃度太高不易形成凝膠珠，濃度太低包埋的黑曲霉孢子少(2)形成穩定的網狀凝膠結構(3)4.8增大解析(1)此試驗過程中采納80℃水浴法代替小火或者間斷加熱的方法溶化海藻酸鈉，其優點是80℃水浴加熱能精確限制溫度，溶化過程不會出現焦糊，且溶化時間短。溶化的海藻酸鈉在加入黑曲霉孢子懸浮液前肯定要進行冷卻處理，以免高溫殺死黑曲霉孢子。海藻酸鈉的最終質量分數需限制在3%的緣由是海藻酸鈉濃度太高不易形成凝膠珠，濃度太低包埋的黑曲霉孢子少。(2)試驗過程中，初形成的凝膠珠需放在CaCl2溶液中靜置30min的目的是形成穩定的網狀凝膠結構。(3)分析曲線的變更趨勢可知，當pH約為4.8時，游離孢子和固定化凝膠珠的轉化率均最高。與游離孢子相比，固定化凝膠珠中β－葡萄糖苷酶的pH相宜范圍增大。11．下圖中甲所示的探究性試驗裝置共6個，每個裝置中分別加入葡萄糖飽和溶液和兩個凝膠珠，試驗起先時，小液滴都在C點(刻度管足夠長，瓶內氧氣足夠)。6個裝置分別置于0℃、15℃、25℃、35℃、45℃、55℃條件下，10分鐘后記錄各個裝置中的小液滴位置，并