高中生物 第三章第二節(jié) 固定化酶的制備和應(yīng)用學(xué)案 蘇教版選修1

第二節(jié)固定化酶的制備和應(yīng)用

學(xué)習(xí)導(dǎo)航明目標(biāo)、知重點(diǎn)難點(diǎn)

?固定化酶和固定化細(xì)胞的應(yīng)用。(重點(diǎn))

?固定化酶與固定化細(xì)胞的制備方法。(難點(diǎn))

[學(xué)生用書(shū)P43]

--------教---材---導(dǎo)--讀---JIAOCAIDAODU

一、閱讀教材P63分析固定化酶

1.概念：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.優(yōu)點(diǎn)：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,且保持了酶的催化性能，可實(shí)現(xiàn)酶促反應(yīng)的連續(xù)化和自動(dòng)化。

3.制備固定化酶的常用方法

目前，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。

二、閱讀教材P”65分析固定化細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用

1.應(yīng)用：固定化細(xì)胞可以取代避離的細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，生產(chǎn)各種物質(zhì)。

2.優(yōu)點(diǎn)

(1)固定化細(xì)胞技術(shù)無(wú)須進(jìn)行酶的分離和純化,減少了酶的活力損失，同時(shí)大大降低了

生產(chǎn)成本。

(2)固定化細(xì)胞不僅可以作為單一的酶發(fā)揮作用，而且可以利用細(xì)胞中所含的復(fù)合酶系

完成一系列的催化反應(yīng)。

(3)對(duì)于活細(xì)胞來(lái)說(shuō)，保持了酶的原始狀態(tài)，酶的穩(wěn)定性更高。

(4)細(xì)胞生長(zhǎng)停滯時(shí)間短，反應(yīng)快等。

3.缺點(diǎn)

(1)固定化細(xì)胞只能用于生產(chǎn)細(xì)胞處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,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和產(chǎn)物的擴(kuò)散受到一定限制。

(3)在好氧性發(fā)酵中,溶解氧的傳遞和輸送成為關(guān)鍵的限制因素。

4.酵母菌細(xì)胞的固定化技術(shù)的主要流程

準(zhǔn)備各種實(shí)驗(yàn)藥品和器材

制備麥芽汁

活化酵母菌細(xì)胞

配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的氯化鈣溶液

I

制備固定化細(xì)胞

I

浸泡凝膠珠,用蒸儲(chǔ)水洗滌

I

發(fā)酵麥芽汁

----預(yù)--習(xí)---反--饋-----------------Y-U-X-IF-A-N0K-U-I---

io判一判

⑴酶在催化時(shí)會(huì)發(fā)生變化，不可反復(fù)利用。（X）

（2）某種固定化酶的優(yōu)勢(shì)在于能催化一系列生化反應(yīng)。（義）

（3）固定化細(xì)胞所固定的酶都在細(xì)胞外起作用。（X）

（4）制備固定化細(xì)胞的方法主要有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。（義）

10連一連

主題1固定化酶技術(shù)[學(xué)生用書(shū)P44]

----要--點(diǎn)---探--究---------------YA-O--D-IA-N-T-A0N-JI-U---

由于酶的分離與提純有許多技術(shù)性難題，造成酶制劑來(lái)源有限、成本高、不利于大規(guī)模

使用。人們針對(duì)酶的這種不足尋著改善的方法之一是固定化酶技術(shù)的應(yīng)用。結(jié)合教材P63內(nèi)

容完成以下探究。

\\JUUL，一、.一、

WN口⑻?J'""'；>?

'''載體口］（—\r-'、---J

ABCD

⑴圖A為物理吸附法,它的顯著特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)便且條件溫和,在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用廣

泛。

（2）圖B為化學(xué)結(jié)合法,它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(jià)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。將酶包裹在聚丙烯酰胺凝膠等高分子凝膠中

（如圖C）,包埋成格子型;或包裹在硝酸纖維素等半透性高分子膜中（如圖D）,包埋成微膠

囊型。

歸納提煉

各種固定化酶方法的比較

物理吸化學(xué)結(jié)

包埋法

附法合法

制備易較難較難

結(jié)合程度弱強(qiáng)強(qiáng)

高，但酶

活力回收率高中等

易流失

再生可能不可能不可能

固定化成本低低中等

底物專(zhuān)一性不變不變可變

命題突破MINGTlTUPO

□突破1固定化酶的各種固定方法

1.下圖是酶的幾種固定方式示意圖，其所采用的固定方法依次是（）

小◎◎應(yīng)

飛（TFI片KII^-\ln

①"②"③

A.物理吸附法、化學(xué)結(jié)合法、包埋法

B.化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法、包埋法

C.包埋法、物理吸附法、化學(xué)結(jié)合法

D.包埋法、化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法

解析：選D。①圖表示酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格里，應(yīng)屬包埋法；②圖表示許多酶分子通過(guò)特

殊載體連接起來(lái)，成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，應(yīng)屬化學(xué)結(jié)合法；③圖表示將酶固定在一定的支持物上,

可用物理吸附法。

口突破2固定化酶特征

2.下圖中符合固定化酶特征的是()

承載物.底物住領(lǐng)〃承載物.厚紋八

I｝弗翁物◎卷

ABCD

解析：選D。固定化酶技術(shù)是利用物理或化學(xué)的方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技

術(shù)，包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。固定化酶優(yōu)點(diǎn)是使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能

與產(chǎn)物分離，還可以被反復(fù)利用，在裝置中酶是固定不動(dòng)的，反應(yīng)物是動(dòng)的。

南周奧圖

判斷固定化酶的方法

固定化酶技術(shù)是利用物理或化學(xué)的方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。所以識(shí)別

固定化酶的方法是觀察酶是否固定不動(dòng)，若是則屬于固定化酶，否則不屬于固定化酶。

主題2固定化細(xì)胞技術(shù)及酵母菌細(xì)胞的固定化技術(shù)[學(xué)生用書(shū)P45]

----要---點(diǎn)--探---九-------------Y-A-O-D-I-AN--T-AN0J-IU----

固定化細(xì)胞在環(huán)境保護(hù)、能源開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。結(jié)合教材P64~6s內(nèi)容完成下

面酵母菌細(xì)胞的固定化操作流程，理解細(xì)胞固定化過(guò)程。

署準(zhǔn)備主各種要實(shí)驗(yàn)藥品有：干麥芽粉、干酵母、聚乙烯醇

I(PVA),海藻酸鈉、無(wú)水氯化鈣、蒸儲(chǔ)水、葡萄糖溶液、碘液

制備麥芽汁|干麥芽粉+蒸饋水麥芽汁煮沸、得'調(diào)pH無(wú)菌麥芽汁

活化酵母菌細(xì)胞干酵母+蒸饋水一活化的酵母菌

配制氯化鈣溶液無(wú)水氯化鈣+蒸福水

制備固定

聚乙烯醇(PVA)+海藻酸鈉+蒸鏘水

化細(xì)胞

加印指善露液酵母菌一聚乙烯醇—海藻酸鈉溶液爵鬻凝膠珠

浸泡凝膠珠，用在阻廿M升次、加屈日后的.U而山

蒸儲(chǔ)水洗澤彳寸凝膠珠在溶液中浸泡30min后，取出

并用蒸儲(chǔ)水洗滌3次備用

發(fā)酵麥芽汁將凝膠珠加入無(wú)菌麥芽汁中

1.制備固定化酵母菌細(xì)胞的注意事項(xiàng)

(1)選用的干酵母要具有較強(qiáng)的活性，而且物種單一。

(2)酵母菌細(xì)胞活化時(shí)體積會(huì)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)海藻酸鈉溶液的配制是固定化酵母菌細(xì)胞的關(guān)鍵，因?yàn)槿绻Ｔ逅徕c濃度過(guò)高，將

很難形成凝膠珠，如果濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母菌細(xì)胞的數(shù)量少，也會(huì)影響實(shí)

驗(yàn)效果。

(4)溶化海藻酸鈉時(shí)要用小火間斷加熱，避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊。

(5)將溶化后的海藻酸鈉先冷卻至室溫，再與酵母菌細(xì)胞混合，避免高溫殺死酵母菌。

(6)固定化酵母菌細(xì)胞時(shí)，應(yīng)將酵母菌一聚乙烯醇一海藻酸鈉溶液用注射器緩慢滴加到

氯化鈣溶液中，而不是注射，以免影響凝膠珠的形成。

2.直接使用酶、固定化酶、固定化細(xì)胞的比較

直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞

酶的種數(shù)一種或幾種一種一系列酶

化學(xué)結(jié)合法固定化、

制作方法包埋法固定化

物理吸附法固定化

是否需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)否否是

催化反應(yīng)單一或多種單一一系列

各種物質(zhì)(大分子、小各種物質(zhì)(大分子、小

反應(yīng)底物小分子物質(zhì)

分子)分子)

①對(duì)環(huán)境條件非常敏

反應(yīng)物不易與酶接

感，易失活；②難回不利于催化一系列的

缺點(diǎn)觸，尤其是大分子物

收，成本高，影響產(chǎn)酶促反應(yīng)

質(zhì)，反應(yīng)效率下降

品質(zhì)量

①既能與反應(yīng)物接

催化效率高、耗能低、

優(yōu)點(diǎn)觸，又能與產(chǎn)物分離；成本低、操作容易

低污染

②可以反復(fù)利用

命題突破MINGTlTUPO

口突破1制備固定化酵母菌細(xì)胞

1.下面的流程圖表示制備固定化酵母菌細(xì)胞的過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答：

酵母菌細(xì)胞活化一配制CaCk溶液一配制海藻酸鈉溶液一海藻酸鈉溶液與酵母菌細(xì)胞混合一

固定化酵母菌細(xì)胞

(1)酵母菌活化前應(yīng)選擇足夠大的容器，因?yàn)榻湍妇?xì)胞活化時(shí)一

⑵影響此實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是o此步的操作應(yīng)采用

(3)如果海藻酸鈉濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母菌細(xì)胞數(shù)目。

⑷觀察凝膠珠的顏色和形狀：如果顏色過(guò)淺，說(shuō)明

;如果形成的凝膠珠不是，說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏高，實(shí)驗(yàn)

操作失敗。

(5)本實(shí)驗(yàn)所用的固定化技術(shù)是，而制備固定化酶則不宜用此方法，原因是

解析：(1)酵母菌在干燥時(shí)，處于休眠狀態(tài)，需加水活化，活化后的酵母菌細(xì)胞體積增

加。(2)該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是海藻酸鈉溶液的配置。(3)如果海藻酸鈉的濃度過(guò)低，形成的凝膠珠

所包埋的酵母菌細(xì)胞的數(shù)量過(guò)少，影響實(shí)驗(yàn)效果。(4)如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺呈白色，

說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏低。如果形成的凝膠珠不是球形或橢圓形，則說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏

高，制作失敗，需要再作嘗試。(5)由于酵母菌細(xì)胞個(gè)體較大，不易從包埋材料中漏出，故

細(xì)胞的固定化一般采用包埋法，而固定化酶不宜用此方法。

答案：(1)體積增加較大(多)

(2)配制海藻酸鈉溶液小火間斷加熱

(3)較少

(4)固定的酵母菌細(xì)胞數(shù)目較少球形或橢圓形

(5)包埋法酶分子很小，容易從包埋材料中漏出

同國(guó)的圖

檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格的方法

(1)用鐐子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，且沒(méi)有液

體流出，就表明凝膠珠的制作成功。

(2)在實(shí)驗(yàn)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。

口突破2固定化技術(shù)的比較

2.下列敘述不正確的是()

A.從操作角度來(lái)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(duì)酶活性的影響更小

C.固定化細(xì)胞固定的是一種酶

D.將微生物的發(fā)酵過(guò)程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)選擇固定化細(xì)胞技術(shù)

解析：選C。固定化細(xì)胞內(nèi)酶的活性基本沒(méi)有損失，保留了細(xì)胞內(nèi)原有的多酶系統(tǒng)，所

以固定化細(xì)胞不同于固定化酶，它能固定多種酶。

弱國(guó)固回

選擇固定化酶與固定化細(xì)胞的方法

(1)根據(jù)固定方法選擇

①固定化酶技術(shù)：由于酶分子較小，可以采用物理吸附法和化學(xué)結(jié)合法進(jìn)行固定，它催

化的是單一的化學(xué)反應(yīng)。

②固定化細(xì)胞技術(shù)：細(xì)胞一般體積較大，適合應(yīng)用包埋法固定，而且細(xì)胞能夠產(chǎn)生多種

酶，因此固定化細(xì)胞可以催化一系列化學(xué)反應(yīng)。

(2)根據(jù)反應(yīng)液中加入物質(zhì)選擇

①在固定化酶應(yīng)用過(guò)程中，反應(yīng)溶液中只需要加入酶的底物。

②固定化細(xì)胞在應(yīng)用過(guò)程中，要保持細(xì)胞的正常生命活動(dòng)，反應(yīng)溶液中除需要加入反應(yīng)

的底物外，還應(yīng)加入滿(mǎn)足細(xì)胞生命活動(dòng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等。

(3)根據(jù)反應(yīng)的特點(diǎn)選擇

①固定化酶可以催化的反應(yīng)物是小分子或大分子。

②固定化細(xì)胞則只能催化小分子反應(yīng)物。

核心知識(shí)小結(jié)

［關(guān)鍵語(yǔ)句］

O固定化酶是指用物理學(xué)或化

學(xué)的方法將酶與凰學(xué)修侍結(jié)合

在一起形成的仍具有酶活性的

［網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建］酶復(fù)合物。

固定化酵母菌細(xì)胞?制備固定化酶的方法主要有

實(shí)例物理吸附法、化學(xué)結(jié)合法、包埋

制備凝膠包埋法

固定法等。

化前催化反應(yīng)

的常A一系列反應(yīng)

用方?在固定化細(xì)胞技術(shù)中，從操

反應(yīng)底物

小分子作角度考慮，包理法更容易；固

定化細(xì)胞對(duì)酶活性的影響??；如

果想將微生物的發(fā)酵過(guò)程變成

連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)選擇固定化細(xì)

胞的方法；如果反應(yīng)物是大分

子，應(yīng)選擇囿足他叫方法。

?知能演練,5函?海即時(shí)訓(xùn)練?體驗(yàn)成功今

［隨堂檢測(cè)］［學(xué)生用書(shū)P47］

□知識(shí)點(diǎn)一固定化酶技術(shù)

1.下列關(guān)于固定化酶技術(shù)的說(shuō)法正確的是（）

A.固定化酶技術(shù)就是固定反應(yīng)物，讓酶依附著載體圍繞反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)的技術(shù)

B.固定化酶的優(yōu)勢(shì)在于能催化一系列的酶促反應(yīng)

C.固定化酶中的酶無(wú)法重復(fù)利用

D.固定化酶技術(shù)是將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)

解析：選D。固定化酶是指通過(guò)物理或化學(xué)的方法，將水溶性的酶與不溶性的載體結(jié)合,

使酶固定在載體上，并在一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)的酶。因此，固定化酶技術(shù)固定的不是

反應(yīng)物而是酶。因?yàn)楸还潭ǖ闹皇且环N酶，所以不能催化一系列的酶促反應(yīng)，但固定的酶可

以重復(fù)利用。

2.固定化酶與普通酶制劑相比較，主要優(yōu)點(diǎn)是（）

A.可以反復(fù)使用，降低成本

B.固定化酶不受酸堿度、溫度等的影響

C.酶的制備更簡(jiǎn)單容易

D.酶能夠催化的反應(yīng)類(lèi)型大大增加

解析：選A。固定化酶與普通酶制劑相比較主要優(yōu)點(diǎn)是可以反復(fù)使用，降低成本，固定

化酶仍具有酶的特性。

□知識(shí)點(diǎn)二固定化細(xì)胞技術(shù)

3.下列關(guān)于“酵母細(xì)胞的固定化技術(shù)”實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是（）

A.活化酵母時(shí)，將適量干酵母與蒸儲(chǔ)水混合并攪拌成糊狀

B.配制CaCL溶液時(shí)，需要邊小火加熱邊攪拌

C.將海藻酸鈉溶液滴加到CaCL溶液時(shí)，凝膠珠成形后應(yīng)即刻取出

D.海藻酸鈉溶液濃度過(guò)高時(shí)凝膠珠呈白色，過(guò)低時(shí)凝膠珠易呈蝌蚪狀

解析：選A。將適量干酵母與蒸儲(chǔ)水混合并攪拌成糊狀，可以活化酵母，A項(xiàng)正確；配

制海藻酸鈉溶液時(shí)需用小火間斷加熱，配制CaCL溶液時(shí)不需加熱，B項(xiàng)錯(cuò)誤；凝膠珠成形

后應(yīng)在CaCk溶液中浸泡30分鐘左右，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；海藻酸鈉溶液濃度

過(guò)低時(shí)固定的酵母細(xì)胞數(shù)目少，凝膠珠呈白色，過(guò)高時(shí)凝膠珠易呈蝌蚪狀，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

4.小球藻可用于污水凈化，其繁殖能力（生長(zhǎng)量）在一定程度上可以反映小球藻細(xì)胞消

耗N、P等的能力?？蒲腥藛T比較游離小球藻和用海藻酸鈉固定化后的小球藻生長(zhǎng)量變化，

結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）

A.本研究中固定化小球藻采用的方法是包埋法

B.實(shí)驗(yàn)中可用CaCL浸泡凝膠珠使其形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

C.結(jié)果表明固定化小球藻的生長(zhǎng)期較短、生長(zhǎng)速率低

D.使用固定化小球藻有利于重復(fù)使用且可避免水體二次污染

解析：選C。固定化小球藻常用的方法為包埋法，實(shí)驗(yàn)中凝膠珠加入到CaCL中主要是

為了維持凝膠珠的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，固定化小球藻可以反復(fù)使用而且有利于回收防止造成二次污

染，據(jù)曲線分析，固定化小球藻生長(zhǎng)速率變低、生長(zhǎng)期延長(zhǎng)。

5.下列在制備固定化酵母細(xì)胞的操作中，正確的是（）

A.制備好海藻酸鈉后，需立即將其與酵母細(xì)胞混合以防凝固

B.制備固定化酵母細(xì)胞過(guò)程應(yīng)用注射器

C.以恒定的速度把酵母菌一聚乙烯醇一海藻酸鈉膠液滴入CaS（\溶液內(nèi)

D.凝膠珠在硼酸一CaCk溶液中應(yīng)浸泡10min左右

解析：選B。海藻酸鈉應(yīng)先冷卻至室溫，否則會(huì)把酵母細(xì)胞殺死。膠液滴入硼酸一CaCk

溶液中。凝膠珠應(yīng)在硼酸一CaCk溶液中浸泡30min左右。

6.在上個(gè)世紀(jì)50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，到了70年代又發(fā)明了

固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)。

⑴在實(shí)際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是

與固定化酶技術(shù)相比，固定化細(xì)胞固定的是O

⑵制備固定化酵母菌細(xì)胞，常用的包埋材料是，使用了下圖中方法

（填出號(hào)碼及名稱(chēng)）。

ooooo

（3）制作固定化酵母菌細(xì)胞時(shí)，充分混合均勻的酵母菌一聚乙烯醇一海藻酸鈉溶液可在

溶液中形成凝膠珠。部分同學(xué)實(shí)驗(yàn)制得的凝膠珠不是球形或橢圓形，其主要原因是

解析：（1）固定化酶使酶與反應(yīng)物易接觸，與產(chǎn)物易分離，并且能反復(fù)利用，降低了生

產(chǎn)成本。固定化酶固定的是純凈的酶。固定化細(xì)胞能固定一系列酶。

（2）制備固定化酵母菌細(xì)胞，由于細(xì)胞比酶分子體積大，難以被吸附或結(jié)合，多采用包

埋法，常用的載體是海藻酸鈉等。

（3）酵母菌一聚乙烯醇一海藻酸鈉溶液能在CaCk溶液中形成凝膠珠。若海藻酸鈉濃度

過(guò)高或針筒距離液面過(guò)近，得到的凝膠珠可能不是球形或橢圓形。

答案：（1）酶既能與反應(yīng)物接觸，又容易與產(chǎn)物分離，固定在載體上的酶能反復(fù)利用多

酶系統(tǒng)（一系列酶、多種酶）（2）海藻酸鈉③包埋法（3）CaCl2海藻酸鈉濃度過(guò)高（或

針筒口離液面距離過(guò)近，高度不夠）

［課時(shí)作業(yè)］［學(xué)生用書(shū)P85（單獨(dú)成冊(cè)）］

一、選擇題

1.下列不屬于固定化酶在利用時(shí)的特點(diǎn)的是（）

A.有利于酶與產(chǎn)物分離

B.可以被反復(fù)利用

C.能自由出入依附的載體

D.一種固定化酶一般情況下不能催化一系列酶促反應(yīng)

解析：選C。固定化酶由于酶被固定在不溶于水的載體上，很容易與產(chǎn)品分離，同時(shí)酶

也能反復(fù)使用，這是固定化酶的主要優(yōu)點(diǎn)。但酶已被固定在載體上，不能自由出入。通常固

定化酶的種類(lèi)單一，所以不能催化一系列酶促反應(yīng)。

2.固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的

技術(shù)，其中適合細(xì)胞固定化的方法是（）

A.包埋法B.物理吸附法

C.化學(xué)結(jié)合法D.高溫冷卻法

解析：選A。固定化酶常用物理吸附法和化學(xué)結(jié)合法，因?yàn)槊阜肿虞^小；而固定化細(xì)胞

常用包埋法，因?yàn)榧?xì)胞較大，難以被吸附或結(jié)合。

3.關(guān)于固定化酶中的酶，說(shuō)法正確的是（）

A.酶的種類(lèi)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(zhuān)一性特點(diǎn)

解析：選B。固定化酶不能催化一系列的酶促反應(yīng)，因此A錯(cuò)誤；固定化酶被固定在不

溶于水的載體上，可以重復(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(huì)逐漸降低，故B正確、C錯(cuò)誤；固定化酶雖被固定在載體上，但仍有高效性和專(zhuān)一性的特

點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。

4.研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的。如將從大腸桿菌中得到的磷

酸二酯酶固定到尼龍膜上制成制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥。與微生物降解

相比，其作用不需要適宜的（）

A.溫度B.pH

C.水分D.營(yíng)養(yǎng)

解析：選D。酶與微生物相比較，它的活性發(fā)揮不需要營(yíng)養(yǎng)。

5.下列關(guān)于固定化酶和一般酶制劑在應(yīng)用效果上的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）

A.固定化酶可長(zhǎng)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：選A。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(shí)，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(zhǎng)久使用。

6.下列有關(guān)酵母細(xì)胞固定化實(shí)驗(yàn)操作目的及結(jié)果分析，錯(cuò)誤的是（）

A.干酵母細(xì)胞處于休眠狀態(tài)，需置于蒸儲(chǔ)水中活化

B.配制海藻酸鈉溶液時(shí)需要小火間斷加熱，以防海藻酸鈉焦糊

C.若海藻酸鈉的濃度偏低時(shí)凝膠珠呈白色，固定的細(xì)胞數(shù)目過(guò)少

D.凝膠珠在CaCk溶液中浸泡時(shí)間的長(zhǎng)短，不影響發(fā)酵效果

解析：選D。凝膠珠在CaCk溶液中浸泡時(shí)間的長(zhǎng)短，會(huì)影響酶的活性，所以會(huì)影響發(fā)

酵效果，D錯(cuò)。

7.在用包埋法固定細(xì)胞時(shí)，下列哪一項(xiàng)不是常用的載體（）

A.明膠B.瓊脂

C.海藻酸鈉凝膠D.纖維素

解析：選D。纖維素不能用于細(xì)胞的包埋。

8.下列關(guān)于固定化酶的說(shuō)法，不正確的是（）

A.固定化酶需要適宜的反應(yīng)條件

B.固定化酶可再次利用

C.固定后的酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物和產(chǎn)物分離

D.固定化酶易溶于水

解析：選D。酶制劑本身不夠穩(wěn)定，價(jià)格昂貴且不能回收以反復(fù)利用，從而限制了酶制

劑的進(jìn)一步發(fā)展；固定化酶解決了普通酶制劑的缺點(diǎn)，既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物和

產(chǎn)物分離，能重復(fù)利用；固定化酶不溶于水。

9.制備固定化酵母菌細(xì)胞的正確步驟是（）

①用無(wú)菌水洗滌凝膠珠②制備固定化細(xì)胞③制備麥芽汁④活化酵母菌細(xì)胞⑤

發(fā)酵麥芽汁⑥配制CaCk溶液

A.①②③④⑤⑥B.③④⑥②①⑤

C.②③④⑥①⑤D.⑥④③①②⑤

解析：選B。制備固定化酵母菌細(xì)胞的基本步驟是：③制備麥芽汁一④活化酵母菌細(xì)胞

一⑥配制CaCL溶液一②制備固定化細(xì)胞一①用無(wú)菌水洗滌凝膠珠一⑤發(fā)酵麥芽汁。

10.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(cuò)誤的是（）

A.從酶的固定方式看，吸附法比化學(xué)結(jié)合法對(duì)酶活性影響小

B.作為消化酶使用時(shí)，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(guò)氧化氫酶，可以反復(fù)使用

D.將海藻酸鈉凝膠珠用無(wú)菌水沖洗，目的是洗去CaCk和雜菌

解析：選C?；瘜W(xué)結(jié)合法可能影響酶的活性部位而影響反應(yīng)效果，而吸附法是物理方法

不影響酶的分子結(jié)構(gòu)，故A正確；消化酶在消化道內(nèi)起作用，則蛋白酶制劑以口服方式給藥,

故B正確；尿糖試紙由于使用后不能將反應(yīng)物和酶分開(kāi)，而不能再次使用，故C錯(cuò)誤；固定

化酵母細(xì)胞在凝膠珠中，用無(wú)菌水沖洗可洗去CaCL和表面的雜菌，故D正確。

11.下列有關(guān)制備固定化酵母細(xì)胞的敘述，錯(cuò)誤的是（）

A.在向溶化好的海藻酸鈉溶液中加入的必須是已活化的酵母細(xì)胞

B,溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，才能加入細(xì)胞

C.溶解海藻酸鈉，最好采用小火，或者持續(xù)加熱的方法

D.在固定化酵母細(xì)胞的過(guò)程中，要以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制

好的CaCL溶液中

解析：選C。向溶化的海藻酸鈉溶液中加入的是活化的酵母細(xì)胞，故A正確。溶化好的

海藻酸鈉溶液需要冷卻到室溫才能加入細(xì)胞，否則細(xì)胞可能失去活性，故B正確。溶解海藻

酸鈉需用小火，或者間斷加熱，故C錯(cuò)誤。固定化酵母細(xì)胞過(guò)程中，需要以恒定的速度緩慢

地將注射器中的溶液滴加到配制好的CaCL溶液中，故D正確。

12.固定化脂肪酶的方法一般是：將酶液和一定濃度的海藻酸鈉溶液混合后，用注射器

滴到一定濃度的硼酸一氯化鈣溶液中，25℃靜置固定化2h,過(guò)濾、洗滌，再加入到戊二

醛溶液中，25℃化學(xué)結(jié)合2h,過(guò)濾、洗滌、干燥后就可得到顆粒狀固定化脂肪酶。某興

趣小組對(duì)固定化酶的性質(zhì)和其最佳固定化條件進(jìn)行了探究，如圖顯示的是部分研究結(jié)果(注:

縱坐標(biāo)為酶活力包括酶活性和酶的數(shù)量，a為游離酶，b為固定化脂肪酶)，下列分析中正確

的是()

A.在溫度或pH變化時(shí)，與游離酶相比，固定化酶具有的缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較低

B.這種固定化脂肪酶使用的方法是物理吸附法、包埋法和化學(xué)結(jié)合法三種方法的結(jié)合

C.氯化鈣的量太少時(shí)，酶活力較低的原因可能是包埋不完全，包埋在內(nèi)部的部分酶會(huì)

流失

D.海藻酸鈉濃度較高時(shí)，酶活力較低的原因可能是形成的凝膠孔徑較大，影響酶與底

物的結(jié)合

解析：選C。在溫度或pH變化時(shí)，與游離酶相比，固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性比較高；

此酶采用了包埋法和交聯(lián)法兩種方法相結(jié)合，并未用物理吸附法；氯化鈣的作用是使凝膠珠

穩(wěn)固聚沉，如果含量太少，可能會(huì)使部分酶流失；海藻酸鈉濃度較高時(shí)，形成的凝膠孔徑比

較小。

二、非選擇題

13.如圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的某步操作，圖2是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精

發(fā)酵的示意圖，請(qǐng)據(jù)圖分析回答：

(1)圖1中，將溶化好的海藻酸鈉溶液，加入已活化的酵母細(xì)胞，進(jìn)行充

分?jǐn)嚢?，使其混合均勻，再轉(zhuǎn)移至注射器中。

(2)圖1中X溶液為，其作用是。

某同學(xué)在圖1步驟結(jié)束后得到右圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，出現(xiàn)此結(jié)果的可能原因有海藻酸鈉

濃度過(guò)（填“高”或“低”）或注射器中的混合液推進(jìn)速度過(guò)（填“快”或

“慢”）。

（4）圖1中制備的凝膠珠用后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中，發(fā)酵過(guò)程中攪拌的目

的是。

解析：（1）剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c要冷卻至室溫，才能與活化的酵母細(xì)胞混合制備混合液，

以免高溫使酵母細(xì)胞失活。（2）將注射器中的海藻酸鈉與酵母菌混合液滴加到CaCL溶液中

進(jìn)行固定化酵母細(xì)胞，故圖1中X溶液為CaCk溶液,CaCL的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠。

（3）圖3中所示的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說(shuō)明海藻酸鈉濃度偏高或注射器中的混合液推

進(jìn)速度過(guò)快。（4）制備的凝膠珠用蒸儲(chǔ)水洗滌（去除殘留的CaCL）后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中進(jìn)行

發(fā)酵,發(fā)酵過(guò)程中攪拌的目的是使培養(yǎng)液與酵母細(xì)胞充分接觸，以利于發(fā)酵過(guò)程的順利進(jìn)行。

答案：（1）冷卻至室溫

（2）CaCL溶液使海藻酸鈉形成凝膠珠

⑶高快

（4）蒸儲(chǔ)水洗滌為了使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸

14.酶和細(xì)胞的固定化技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中已得到廣泛的應(yīng)用。請(qǐng)根據(jù)材料回答問(wèn)題：

I.某大學(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

鈉作載體來(lái)包埋小麥酯酶，研究固定化酶的性質(zhì)，并對(duì)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，包括酶的活性和酶

的數(shù)量）

⑴從圖1可以看出：固定化小麥酯酶比游離的小麥酯酶對(duì)溫度變化的適應(yīng)性更

（2）從圖2可以看出：海藻酸鈉濃度為時(shí)的小麥酯酶活力最強(qiáng)。當(dāng)海藻酸鈉

濃度較低時(shí)，酶活力較低的原因是o

H.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)制備固定化酵母細(xì)胞的過(guò)程如下：

①活化酵母細(xì)胞：稱(chēng)取定量干酵母與定量蒸儲(chǔ)水混合并攪拌，使酵母細(xì)胞活化；

②配制飽和氯化鈣溶液：將氯化鈣溶解在定量蒸儲(chǔ)水中，配制成一定濃度的飽和氯化鈣

溶液；

③配制海藻酸鈉溶液：在定量的海藻酸鈉中加入定量的蒸儲(chǔ)水，用大火加熱，使其迅速

溶解，配制成溶液；

④海藻酸鈉溶液和酵母細(xì)胞混合:將活化的酵母細(xì)胞迅速加入到剛配制成的海藻酸鈉溶

液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍?/p>

⑤固定化酵母細(xì)胞:用注射器以恒定的速度緩慢地將海藻酸鈉和酵母細(xì)胞混合液滴加到

配制好的飽和氯化鈣溶液中，觀察凝膠珠形成。

(1)請(qǐng)你改正其中兩處錯(cuò)誤的操作：第一處是;第二是

(2)剛形成的凝膠珠要在飽和氯化鈣溶液中浸泡30min左右，目的是。

(3)如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺，呈白色，則說(shuō)明海藻酸鈉濃度(過(guò)低/過(guò)

|W1)o

解析：I.(1)通過(guò)分析圖1可知，固定化酶與游離酶相比，對(duì)溫度變化的適應(yīng)性更強(qiáng)且

應(yīng)用范圍較廣。

(2)圖2曲線表明濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好，此時(shí)酶活力最高。當(dāng)海藻酸鈉濃

度較低時(shí)包埋不緊密，酶分子容易漏出，數(shù)量不足，因此酶活力較低。

II.(1)③配制海藻酸鈉溶液應(yīng)在定量海藻酸鈉中加入定量蒸儲(chǔ)水并適當(dāng)小火間斷加熱

至完全溶化，加熱時(shí)注意防止焦糊；④海藻酸鈉溶液和酵母細(xì)胞混合：剛配制成的海藻酸鈉

液需冷卻至室溫后再加入活化的酵母細(xì)胞，否則溫度過(guò)高會(huì)使酵母菌失去活性。

(2)剛形成的凝膠珠要在CaCL溶液中浸泡30min左右，目的是讓凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)

構(gòu)。

(3)如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺，呈白色，則說(shuō)明海藻酸鈉濃度過(guò)低。

答案：1.(1)強(qiáng)

(2)3%酶的數(shù)量不足

II.(1)③中應(yīng)用小火間斷加熱使海藻酸鈉溶解④海藻酸鈉溶液冷卻至常溫再加入已

活化的酵母細(xì)胞

(2)讓凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)

⑶過(guò)低

15.豬飼料中的磷元素有相當(dāng)一部分存在于植酸中，豬由于缺乏有關(guān)酶，造成磷源浪費(fèi),

而且植酸隨糞便排出后易造成環(huán)境有機(jī)磷污染-下圖為對(duì)植酸酶進(jìn)行不同處理時(shí)其活性與溫

度的關(guān)系。

120

如

0o

酶

活8o

性6O。未固定植酸酶

」T-固定化植酸酶

20

25303