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酵母细胞的固定化范文
课题3 酵母细胞的固定化

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〖问题导思〗
1．固定化的方式有哪些？如何选用固定化方法？

2．为什么酶适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化？

〖典例解析〗
【例1】下面的流程图示意制备固定化酵母细胞的过程，请据图回答：
酵母细胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液
→海藻酸钠溶液及酵母细胞混合→固定化酵母细胞
 (1)图中酵母细胞活化就是_____________________________________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时________。
(2)影响此实验成败的关键步骤是___________________________________________，
此步的操作应采用_____________________________________________________。
(3)CaCl2溶液在形成凝胶珠时的作用原理是_________________________________
________________________________________________________________________。
观察形成的凝胶珠颜色和形状：如果颜色过浅，说明__________________________
________________________________________________________________________；
如果形成的凝胶珠不是_____________________________________________，
说明实验操作失败。
(4)本实验所用的固定化技术是________，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是________________________________________________________________________。
解析：本题考查制备固定化酵母细胞的过程。酵母细胞的活化即让处于休眠状态的酵母细胞恢复正常活性状态，进行酵母细胞固定化，其关键步骤是配制海藻酸钠溶液。由于酶分子很小，易从包埋材料中漏出，故不宜采用包埋法固定。
答案：(1)让酵母菌恢复正常生活　体积增大较大(多)
(2)配制海藻酸钠溶液　小火间断加热
(3)Ca2＋及海藻酸根离子螯合成不溶于水的海藻酸钙凝胶　固定化酵母细胞数目较少　圆形或椭圆形
(4)包埋法　酶分子很小，容易从包埋材料中漏出
【变式训练1】.对配制海藻酸钠溶液的叙述不准确的是(  )。       
A．加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环
B.海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量
C．海藻酸钠的浓度过高，易形成凝胶珠
D．海藻酸钠的浓度过低，形成凝胶珠内包埋细胞过少
【例2】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
【变式训练2】酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经广泛地应用于各个领域，下列有关叙述错误的是
A.90℃高温会使TaqDNA聚合酶失去催化活性
B．制备固定化酶的方法主要有包埋法、交联法和吸附法
C．固定化酶固定时可能会造成酶的损伤而影响活性
D．固定化细胞可以催化一系列酶促反应
〖方法指导〗
1．知识记忆方法
××××××××××××××××××××××。
2．对比及归纳
××××××××××××××××××××××××××。
〖智能演练〗
（包括“基础巩固”和“能力提升”两部分。）
基础巩固
1.下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是
A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显
B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧
C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件
D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物
2.使用固定化细胞的优点是(  )。
A.能催化大分子物质的水解    　B．可催化一系列化学反应
C．及反应物易接近   　          D．有利于酶在细胞外发挥作用
3.酶的固定方法不包括(  )。
A.将酶吸附在固体表面上   B．将酶相互连接起来
C．将酶包埋在细微网格里  D． 将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中的酶
4.下列关于酶制剂的叙述错误的是(  )。
A． 酶制剂是包含酶的制品   B．包内酶和包外酶均可用于制成酶制品
C．酶制品的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化等
D．固定化细胞不属于酶制剂
5.如果反应物是大分子物质，采用那种方法催化受限制( )。
A．直接使用酶               B．使用化学方法结合的酶
C．使用固定化细胞           D．使用物理吸附法固定的酶
6.下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是(  )。
A． 酶分子很小，易采用包埋法 B．酶分子很小，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶
C．细胞个大，难被吸附或结合  D．细胞易采用包埋法固定
7.固定化细胞对酶的活性影响最小，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．促化反应结束后，能被吸收和重复利用
D．细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效的发挥作用
8.关于酵母细胞活化的说法，不正确的是(  )。
A．酵母细胞活化就是由无氧呼吸变成有氧呼吸 
B．活化就是让处于休眠状态的细胞恢复生活状态
C．酵母细胞活化所需要的时间较短   
 D．酵母细胞活化后体积增大
9. 在20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代发明了固定化酶及固定化细胞技术。请据图回答：
（1）在实际生产中，固定化酶技术的优点是                                    。
及固定酶技术相比，固定化细胞固定的是              酶，固定化酶或固定化细胞及直接使用酶相比，其反应效果              。
（2）制备固定化酵母细胞，先要把包埋材料加热溶化，其加热方法是：                 ；
使用了下图[     ]           方法包埋。

（3）制作固定化酵母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和              溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是                                       。
1）酶既能及反应物接触又容易及产物分离，可反复利用；   一系列、多种；  下降
（2）小火或间断加热，反复几次 ；  C包埋法 
（3）CaCl2溶液； 海藻酸钠浓度过高（或针筒口离液面距离过近，高度不够）
10.酵母菌及人们的日常生活密切相关，也是现代生物技术研究常用的模式生物，生物兴趣小组对此进行了下列研究。请你根据他们的研究内容回答问题：
酵母细胞的固定化
（1）在制备固定化酵母细胞过程中，溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温，才能加入已活化的酵母菌，原因是       。
（2）如果在CaCl2溶液中形成的凝胶珠颜色过浅，说明       。
（3）本实验所用的固定化技术是包埋法，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是     。
（4）利用固定化酵母细胞进行酒精发酵，及直接接种酵母菌相比较有哪些优点？（说出两点）       
1）防止高温杀死酵母菌  
（2）固定化酵母细胞数目较少 
（3）酶分子很小，容易从包埋材料中漏出   
（4）能多次重复利用、降低生产成本

能力提升
1下列关于酶的叙述中正确的是(  )。
A． 酶都提取于动植物细胞         B．酶制剂能够重复利用
C．果酒和果汁能够用酶制剂澄清    D．酶固定后称为酶制剂
2. 试分析下图中,哪一种及用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似   (    )的

3. 酶的固定化是20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，以研究固定化酶的相关性质和最佳固定条件。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。下图甲、乙、丙为部分研究结果。下列有关叙述中，不正确的是

A．由甲图可知，固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强
B．由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好
C．由丙图可知，固定化酶一般可重复使用3次，之后若继续使用则酶活力明显下降
D．固定化酶的酶活力较高，主要原因是增加了酶及底物的接触面积
4. 研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯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，及用微生物降解相比，其作用不需要适宜的                  （    ）
       A．温度                   B．pH值                 C．水分                   D．营养
5. 细胞固定化技术及酶固定化技术相比，所具备的特点是
(　　)
A．成本更低、操作更容易、不能连续性生产
B．成本更高、操作更难、不能连续性生产
C．成本更低、操作更容易、能连续性生产
D．成本更低、操作更难、能连续性生产
6. 
下列使用固定化酶技术生产高果糖浆正确的是
[     ]
A．高果糖浆的生产需要使用果糖异构酶
B．在反应柱内的顶端装上分布着许多小孔的筛板，防止异物进入
C．将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，果糖从反应柱下端流出
D．用固定化酶技术复杂，成本较高

7.回答生物技术在实践应用中的相关问题：
（1）某同学利用柑橘制作果酒，考虑到柑橘的糖含量不足，在制作过程中加入一定量的糖，加糖的主要目的是 ________ 。为保证发酵过程的安全，发酵阶段需要适时拧松瓶盖，但不能完全打开，其主要目的是   ，实际操作中发现随着发酵时间的推移拧松瓶盖间隔时间延长，其原因是      。
（2）某研究性学习小组的同学用适宜浓度的海藻酸钠溶液将活化的酵母细胞固定化后发酵无菌麦芽汁制酒，发酵条件符合操作要求。10天后检查发酵液发现麦芽汁几乎无酒味，发酵失败最可能的原因是____________ 。
（3）某科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定碱性蛋白酶，以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：
①甲图显示当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低原因是                 。
②固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由乙图可知，固定化酯酶一般可重复使用   次，酶活力明显下降。
⑴．为酵母菌的生长、繁殖提供能源物质         防止空气中杂菌进入发酵瓶，造成污染、影响发酵
随着时间的推移，由于发酵液中营养物质的减少、pH下降等原因，导致酵母菌呼吸减弱，产生的CO2减少。
⑵ 融化的海藻酸钠未冷却，就将活化的酵母菌液倒入
⑶ ①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       ② 3
8. 根据材料回答下列有关问题：
I：某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），海藻酸钠来包埋小麦酯酶，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，包括酶的活性和酶的数量）

（1）从图1可以看出：固定化小麦酯酶比游离的小麦酯酶对温度变化的适应性更_____。
（2）从图2可以看出：海藻酸钠浓度为___________时的小麦酯酶活力最强。当海藻酸钠浓度较低时，酵活力较低的原因是：______________________。
Ⅱ：某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下：
①活化酵母细胞：称取定量干酵母及定量蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化；
②配制CaCl2溶液：将无水CaCl2溶解在定量蒸馏水中，配制成一定浓度的CaCl2溶液；
③配制海藻酸钠溶液：用定量的海藻酸钠直接溶解在定量的蒸馏水／无菌水中，配制成溶液；
④海藻酸钠溶液和酵母细胞混合：将活化的酵母细胞迅速加入到刚配制成的海藻酸钠液中，充分搅拌混合均匀；
⑤固定化酵母细胞：用注射器以恒定的速度缓慢将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察凝胶珠形成。
（1）请你改正其中两处错误的操作：
第一处_________________________________；
第二处_________________________________。
（2）刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右，目的是________________。
（3）如果制作的凝胶珠颜色过浅．呈白色，则说明海藻酸钠浓度__________（过低／过高）。
：(1)强　　(2)3％　　酶的数量不足
Ⅱ：(1)③海藻酸钠溶解应适当加热至完全溶化
④海藻酸钠溶液冷却至常温再加入酵母细胞
（2）让凝胶珠形成稳定的结构
(3)过低

〖研究学习〗

昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫产生基因突变，导致酯酶活性升高，该酶可催化分解有有机磷农药。近年来已将控制酯酶合成的基因分离出来，通过生物工程技术将它导人细菌体内，并及细菌内的DNA分子结合起来。经过这样处理的细菌仍能分裂繁殖。请根据上述资料回答：

1.用固定化酶技术将该酯酶固定在尼龙网膜上后，再用于降解污水中的有机磷的突出优点是什么？

2.通过生物工程产生的细菌，其后代同样能分泌脂酶，原因是什么？

3.请你具体说出一项上述研究成果的实际应用

1.可以反复利用，节约成本 
2 控制脂酶合成的基因，随着细菌DNA分子的复制而复制，并在后代中表达 
3 用于降解水中的有机磷农药，以保护环境。

课题2 ×××××××

（小标题及其格式同上）

专题小结
〖精要概览〗

专题检测
（时间：45分钟 满分：100分）

一、选择题（每小题3分，共60分）
（设计20个选择题，答案放到本书答案部分，无需解析。）
1．×××××××××××××××××××××（ ）
A．××××× B．×××××
C．××××× D．×××××

二、非选择题（每小题8分，共40分）
（按照高考试题形式设计5个填空题，答案放到本书答案部分，无需解析。）
21．××××××××××××××××××××××××××××××××。

（插图清晰，无需编号）
（1）××××××××××××××××××××××× ××。
（2）××××××××××××××××××××××× ××。