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。