备战2019年高考生物考点一遍过考点74固定化酶和固定化细胞技术(含解析)

考点74 固定化酶和固定化细胞技术

1．利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例

（1）高果糖浆的生产需要葡萄糖异构酶。

（2）葡萄糖异构酶的优点：稳定性好、可以持续发挥作用。

（3）在生产中直接使用酶的缺点：无法回收，造成浪费。

2．固定化酶的反应

如图为固定化酶的反应柱示意图

使用固定化酶技术，将这种酶（葡萄糖异构酶）固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。3．固定化细胞技术

（1）概念

讲解固定化细胞技术概念：利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。细

胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产

物。

（2）将酶或细胞固定化的方法

①包埋法：将酶（或细胞）包埋在细微网格里。

②化学结合法：将酶（或细胞）相互连接起来。

③吸附法：将酶（或细胞）吸附在载体表面上。

4．固定化酶和固定化细胞的联系与区别

（1）联系：应用相同，都能催化某些反应。

（2）区别

①固定化细胞技术操作容易，成本低，容易回收；

②固定化细胞技术对酶活性影响更小；

③固定化细胞固定的是一系列酶；

由于大分子难以通过细胞膜，固定化细胞的应用有一定的限制。

（3）固定化酶和固定化细胞常用的载体材料

固定化酶和固定化细胞常用的载体材料有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和

聚丙烯酰胺等，其共同的特点是不溶于水的多孔性载体。

5．制备固定化酵母细胞

（1）酵母细胞的活化

活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。

本质：加快新陈代谢；方法：加入适量的水。

步骤：取1 g干酵母，放入50 mL的小烧杯中，加入蒸馏水10mL，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置1h左右使其活化。

（2）配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液

称取无水CaCl20.83 g，放入200 mL的烧杯中，加入150 mL的蒸馏水，使其充分

溶解，待用。

（3）配制海藻酸钠溶液

称取0.7 g海藻酸钠，放入50 mL小烧杯中。加人10 mL水，用酒精灯加热，边加

热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10 mL。注意，

加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。

（4）海藻酸钠溶液与酵母细胞混合

将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使

其混合均匀，再转移至注射器中。

（5）固定化酵母细胞

以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察液滴在

CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右。

考向一固定化酶和固定化细胞

1．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是

A．固定化酶可以实现对酶的重复利用

B．溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素

C．固定化细胞中的酶可催化一系列的化学反应

D．利用海藻酸钠固定酵母细胞的方法是包埋法

【参考答案】B

解题技巧

酶和细胞固定方法的选择

酶适合采用化学结合和物理吸附法固定，细胞适合采用包埋法固定。

原因：细胞个大，酶分子很小，个体大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋的材料中漏出。

2．固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是

A．酶的提取纯化过程，避免了细胞破碎

B．固酶化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用

C．酶促反应结束后，能被吸收和重复利用

D．细胞结构保证了各种酶的细胞内环境，化学反应中能更好的发挥作用

【答案】D

【解析】固定化细胞对酶的影响最小的根本原因是酶在细胞内，受到细胞的保护作用，受外界影响较小，维持相关酶的活性，保证了各种酶在细胞内的化学反应中有效地发挥作用，故D项正确，A、B、C项错误。

考向二制备固定化酵母细胞

3．下列关于固定化酵母细胞制备过程的叙述，错误的是

A．将干酵母与蒸馏水混合并搅拌，有利于酵母菌的活化

B．配制海藻酸钠溶液时要进行小火或间断加热

C．将溶化并冷却的海藻酸钠溶液直接转移至注射器中

D．将制备好的凝胶珠放入氯化钙溶液中浸泡半小时左右

【参考答案】C

易错警示

（1）配制海藻酸钠溶液：小火、间断加热、定容，如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。（2）海藻酸钠溶液与酶母细胞混合：冷却后再混合，注意混合均匀，不要进入气泡。（3）制备固定化酵母细胞：高度适宜，并匀速滴入。

（4）刚溶化的海藻酸钠应冷却后再与酵母菌混合，否则温度过高会导致酵母菌死亡。

4．下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：

活化酵母细胞→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）如果海藻酸钠溶液浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目____________，影响实验效果。

（3）观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明_________________；如果形