苏教新选修1 《固定化酶的制备和应用》作业

第二节制备和应用固定化酶

(时间：30分钟满分：50分)

一、选择题(共5小题，每小题4分，共20分)

1．下列关于固定化细胞技术的说法中，正确的是()。

A．物理吸附法的优点是操作简单，吸附牢固

B．包埋法的优点是操作复杂，条件温和，对细胞无毒性

C．物理吸附法容易对酶活性产生影响

D．凝胶包埋常用的凝胶种类有琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、明胶和聚丙烯酰胺等

解析固定化细胞的主要方法有物理吸附法和包埋法。它们各有利弊，物理吸附法的主要优点是酶活性不受影响，但吸附过程相当复杂，这一过程与微生物细胞的性质、载体的性质以及两者之间的相互作用等有关，且吸附力较弱吸附不牢固，细胞容易脱落。而包埋法操作简便，条件温和，对细胞无毒性，适合于生长细胞的固定化。凝胶包埋法常用的凝胶种类有琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、明胶和聚丙烯酰胺等。

答案 D

2．在制备固定化酵母细胞的实验中，加入硼酸—氯化钙溶液的作用是()。

A．调节溶液pH B．进行离子交换

C．胶体聚沉D．为酵母菌提供钙离子

解析海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质溶液的作用下发生聚沉，形成凝胶

珠，其作用机理是无机盐离子的电荷与胶体微粒电荷相互吸引，形成更大的胶体颗粒，类似于人体红细胞与凝集素之间的凝集反应。在制备固定化酵母细胞的过程中，制备CaCl2溶液用的是无水CaCl2。

答案 C

3．下面制备固定化酵母菌细胞的正确步骤是()。

①配制饱和硼酸—氯化钙溶液②制备海藻酸钠溶液③海藻酸钠溶液与酵

母菌细胞混合④酵母菌细胞活化⑤固定化酵母菌细胞

A．①②③④⑤B．④①③②⑤

C．④⑤②①③D．④①②③⑤

解析制备固定化酵母细胞应先加入蒸馏水进行酵母细胞活化，然后配制饱和硼酸-氯化钙溶液，再制备海藻酸钠—酵母细胞胶液，并将其以恒定的速度滴入预先盛有50 mL 饱和硼酸—氯化钙溶液的烧杯中，同时搅拌令凝胶珠形成。

答案 D

4．固定化细胞常用包埋法固定，原因是()。

A．包埋法固定操作最简便

B．包埋法对酶活性的影响最小

C．包埋法固定具有普遍性

D．细胞体积大，难以被吸附或结合

解析因为细胞个体大，而酶分子很小，个体大的细胞难以被吸附或结合，

而个体小的酶容易从包埋材料中漏出。

答案 D

5．下列有关固定化酶和固定化细胞的说法正确的是()。

A．某种固定化酶的优势在于能催化系列生化反应

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在细胞外起作用

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，一种酶固定后也不可能催化系列生化反应；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下降问题。

答案 C

二、非选择题(共30分)

6．(13分)右图为固定化酶的反应柱示意图，其中①为反应柱，②为固定化酶，

③为分布着小孔的筛板，请据图回答下面的问题。

(1)下列关于固定化酶中用到的反应柱理解正确的是

()。

A．反应物和酶均可自由通过反应柱

B．反应物和酶均不能通过反应柱

C．反应物能通过，酶不能通过

D．反应物不能通过，酶能通过

(2)与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是________，固定化细胞的优点

是_______________________________________________________________。

(3)③的作用是____________________________________________________。

(4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方式有____________或________。

(5)据图说出反应柱的作用原理：_____________________________________

_________________________________________________________________。

解析与一般的酶制剂相比，固定化酶不仅能与反应物充分接触，还能与产物分离，并且可以反复利用。但是与固定化细胞相比，固定化酶不能催化一系列的化学反应，并且固定化细胞成本更低，操作更容易。使用固定化酶技术往往利用一个反应柱，反应柱下端有一个分布着小孔的筛板，酶颗粒无法通过筛板，而反应物溶液却可以自由出入。

答案(1)C(2)既能与反应物接触，又能与产物分离，能被反复利用成本更低，操作更容易(3)酶颗粒无法通过③，反应物溶液却可以自由出入(4)将酶相互连接起来将酶吸附在载体表面上(5)反应物溶液从反应柱上端注入，使反应物溶液流过反应柱，与固定化酶接触，得到产物，从反应柱下端流出

7．(10分)(全国领航冲刺卷)下图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图。请回答下列问题。

(1)图1中X溶液为________，其作用是使_____________________________。

(2)图1中制备的凝胶珠用________洗涤后才能转移到图2装置中。图2发酵

过程中搅拌的目的是_____________________________________________。

(3)在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中，加热溶解海藻酸钠时需注

意________加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液________后，加入酵母菌充

分搅拌混合均匀。

(4)研究发现，固定化强度强的酵母颗粒发酵效果好，且稳定性高、使用寿命

长。某机构利用上述装置，将2%、2.5%、3%的海藻酸钠分别用2%、3%、4%的X溶液进行凝胶化处理，所得到的固定化酵母颗粒的强度及在28 ℃下发酵48 h后的酒精产量见表：

可以看出，随着X溶液浓度的增加，________增加；凝胶固定化效果较好的

海藻酸钠与X溶液的浓度分别是____________、________。

解析图1所示为制备固定化酵母细胞的操作步骤，X溶液为饱和硼酸-氯化钙溶液，作用是使海藻酸钠形成凝胶珠。图2所示为酒精发酵过程，因酵母菌进行的是无氧呼吸，故搅拌的目的只是增加培养液与酵母菌的接触面积，而不是增加溶氧量；溶解海藻酸钠时需注意用小火或间断加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后，加入酵母菌充分搅拌混合均匀。由表格分析可知，随着X溶液浓度的增加，酵母细胞的固定化强度增加，固定化强度和酒精产量都较大的海藻酸钠与X溶液的浓度分别是2%、4%。

答案(1)饱和硼酸—氯化钙溶液海藻酸钠形成凝胶珠(2)蒸馏水使培

养液与酵母菌充分接触(3)用小火(或间断)冷却至室温(4)固定化强度

2%4%

8．(7分)下图1为人工种子生产过程示意图，图2为图1中③过程的相关操作，请据图回答问题。

(1)图1中，过程①②分别称为________、________。

(2)图2中，包埋形成人工种子过程中，先适当加热使海藻酸钠溶化，然后将

溶化的海藻酸钠溶液________，再加入________充分搅拌混合均匀。

(3)若用图2的方法“制备固定化酵母细胞”，海藻酸钠溶液的浓度对实验结果影响较大，若浓度过高，则________。鉴定该实验的成败通常是观察凝胶珠的

____________________________________________________________。

解析该图是利用植物组织培养技术生产人工种子及海藻酸钠包埋人工种子的过程。过程①②分别为脱分化、再分化。海藻酸钠溶液的配制是制备固定化酵母细胞的关键，如果海藻酸钠溶液的浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，都会影响实验效果。

答案(1)脱分化再分化(2)冷却至室温胚状体

(3)不易形成凝胶珠颜色和形状