1、1专题 3.3 酵母细胞的固定化一、选择题（12 小题）1下列关于酶制剂和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，正确的是A从酶的固定方式看，吸附法比交联法对酶活性影响大B可以用包埋法将各种消化酶固定化形成多酶片，并口服使用C探究加酶洗衣粉洗涤效果的实验中，洗涤方式、水温、浸泡时间等都属无关变量，不影响洗涤效果D将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去 CaCl2【答案】D2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【答案】B【解析】固定化酶既
2、能与反应物接触，又容易与反应物分离，同时可以重复利用，A 正确；溶解氧交换受阻会影响细胞呼吸，是固定化细胞应用的重要限制因素，B 错误；固定化细胞能产生一系列的酶并分泌到细胞外，可催化一系列的化学反应，例如固定化酵母细胞可用于酒精发酵，C 正确；用海藻酸钠固定酵母细胞的方法属于包埋法，D 正确。23下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是A活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状B配制 CaCl2溶液时，需要边小火加热边搅拌C将海藻酸钠溶液滴加到 CaCl2溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出D海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状【答案】A【考点定位】固定化
3、酵母细胞。【名师点睛】本题主要考查酵母细胞的固定化，要求学生理解酵母细胞固定化的过程以及异常情况。4下图表示科研人员利用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆的过程，相关叙述正确的是A固定葡萄糖异构酶时，采用方法 2 比方法 3 对酶的活性影响要小B在生产过程中，通过控制阀调节果糖流出的速率以保证反应充分进行C在生产过程中，须严格控制好 pH、温度、溶解氧等环境因素D由于固定化葡萄糖异构酶活性不会降低，此反应柱可持续用于生产【答案】B【解析】固定葡萄糖异构酶时，采用方法 2 比方法 3 对酶的活性影响要大，A 错误；反应过程中可通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行，B 正确；酶的活性受 p
4、H、温度的影响，但不受溶解氧的影响，C 错误；固定化葡萄糖异构酶可多次重复使用，但一定时间后酶的活性也会降低，D 错误。5下列关于酵母细胞固定化实验的叙述，正确的是A用温水使海藻酸钠迅速溶解，待其冷却到室温后用于包埋细胞3B进行包埋时，用于悬浮细胞的 CaCl2溶液浓度要适宜C注射器(或滴管)出口应尽量贴近液面以保证凝胶珠成为球状D包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性【答案】D【解析】 （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，
5、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。在酵母细胞固定化实验中，应该用小火、间断加热的方式使海藻酸钠缓慢溶解，A 错误；将混合液用注射器缓慢滴加到 CaCl2溶液进行固定化酵母细胞，CaCl 2的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠，B 错误；注射器(或滴管)出口应与液面保持适当的距离，以保证凝胶珠成为球状，C 错误；包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性，D 正确。6下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是A从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小B作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药C尿糖试纸含有固定化的葡
6、萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用D将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去 CaCl2和杂菌【答案】C考点：制备和应用固相化酶。7下列有关固定化技术的叙述中，错误的是A加酶洗衣粉是将固定化酶加入洗衣粉中制作而成的B化学结合法比包埋法更有利于底物与酶的接触C10%的葡萄糖溶液为固定化酵母细胞提供能源物质并维持渗透压D与固定化酶相比，固定化细胞操作更简便，成本低【答案】A4【解析】固定化酶是指用物理学或化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物，加酶洗衣粉中的酶是完全游离状态的，不是固定化酶，A 错误；化学结合法是将酶分子相互结合或将其结合到载体上，包埋法是将酶分子均匀地包埋在
7、不溶于水的多孔性载体中，因此化学结合法比包埋法更有利于底物与酶的接触，B 正确；10%的葡萄糖溶液为固定化酵母细胞提供能源物质并维持渗透压，C 正确；细胞个大，而酶分子小，所以与固定化酶相比，固定化细胞操作更简便，成本低，D 正确。8某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定 淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。实验结果如下表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通 淀粉酶量相同)。实验表明1 号试管中淀粉未被水解，你认为最可能的原因是比较项目 1 号试管 2 号试管固定化淀粉酶 普通 淀粉酶 淀粉溶液 60 保温 5 分钟，取出冷却至室温，滴加碘液现象 变蓝 不变蓝A实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶
8、失去活性B淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触C水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解D实验程序出现错误，试管中应先加入碘液后保温【答案】B9某同学欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，图 1 表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图 2 是进行葡萄糖发酵的装置（a 是固定化酵母细胞，b 是反应柱，c 是分布着小孔的筛板） ，下列叙述正确的是5A刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液B利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用仅是作为反应底物C图 1 中 X 溶液为 CaCl2溶液，将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液迅速注入 CaCl2溶液中，会观察到有凝胶珠形成D图 2
9、装置中的长导管主要是排出 CO2，防止空气中的杂菌进入反应柱【答案】D10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。【点睛】本题考查固定化酶的相关知识，意在考查学生的识记和理解能力，解题的突破口是细胞膜具有保护作用。固定化细胞
10、既能避免复杂的细胞破碎、酶的提取和纯化6过程，又能使酶的活性和稳定性得到较大提高。固定化细胞可以作为固体催化剂在多步酶促反应中发挥连续催化作用，同时，催化反应结束后又能被回收和重复利用。缺点是反应物不宜与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降。11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A90 高温会使 Taq 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【答案】A【解析】 TaqDNA 聚合酶是从一种水生栖热菌株中分离提取的，具有耐高温的特性，在90 仍具有酶活性
11、，A 错误；固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法，B 正确；某些反应产物可能与酶结合，致使酶的结构产生变化，从而改变酶的催化活性，C 正确；固定化细胞可以催化一系列酶促反应，D 正确。【考点定位】制备和应用固相化酶。【名师点睛】解答此题的关键是需要掌握固定化酶、固定化细胞的区别直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较：直接使用酶 固定化酶 固定化细胞酶的种类 一种或几种 一种 一系列酶制作方法物理吸附法、化学结合法、包埋法物理吸附法、包埋法是否需要营养物质否 否 是缺点对环境条件非常敏感，易失活难回收，成本高，影响产品质量不
12、利于催化一系列的酶促反应反应物不宜与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降优点 催化效率高，耗能低、 既能与反应物接触， 成本低，操作容易7低污染 又能与产物分离可以反复利用12科研人员研究了不同载体（硅胶、活性炭和大孔树脂）和不同 pH 对固定化蛋白酶分解污水里蛋白质（用氨基酸产生速率来衡量）的影响，其结果如下图所示。下列相关叙述错误的是A与水溶性酶相比，固定化蛋白酶处理污水具有可反复利用的优点B污水中的蛋白质可为固定化蛋白酶提供营养，保持酶的活性C三种载体固定化蛋白酶的最适 pH 均为 55 左右D进行污水净化时应选择活性炭载体的固定化酶【答案】B二、非选择题（3 小题）13下面是某同学所
13、做的生成啤酒酿造实验，请根据其实验过程，回答相关问题：实验原理：利用固定化酵母菌分解麦芽汁，生成啤酒。实验步骤：第一步：酵母细胞活化。取一克干酵母，放入 50 mL 的小烧杯中，加蒸馏水 10 mL，用玻璃棒搅拌均匀，放置一小时，使其活化。第二步：配制海藻酸钠溶液。取 0.7 g 海藻酸钠，放入另一只 50 mL 的小烧杯中，加蒸馏水 10 mL，并搅拌，直至溶化，用蒸馏水定容至 10 mL。加热时，注意火候。8第三步：海藻酸钠与酵母细胞混合。将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化的酵母细胞，充分搅拌均匀。第四步：用注射器以恒定的速度将上述混合液滴加到 0.05 mol/L 的 CaCl2
14、溶液。制成凝胶珠。第五步：倒去 CaCl2溶液，加无菌水洗涤三次后，将凝胶珠放入 500 mL 三角瓶中，加入 300 mL 麦芽汁溶液，置于 25 下封口，发酵五天后，倒出发酵后的麦芽汁即为啤酒，品尝其口味。（1）酵母细胞活化的作用是_。第二步中注意火候指的是_。第三步中为什么要等海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入活化的酵母细胞？_。 （2）凝胶珠的组成是海藻酸钠与_。海藻酸钠的主要作用是_。（3）上述固定化细胞的方法称为_，形成的凝胶珠颜色为_色。如果形成的凝胶珠颜色过浅，则配制的海藻酸钠溶液浓度_，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,则配制的海藻酸钠浓度_。（4）与固定化酶相比，该方法的优点是
15、_。（5）要想反复使用固定化酵母细胞，实验过程要在严格的_条件下进行 ， 同 时 要 控 制 适 宜 的 _和 _。【答案】 （1）让休眠状态的酵母细胞恢复到正常生活状态 用小火或间断加热 防止高温杀死酵母细胞 （2）酵母细胞 固定酵母细胞 （3）包埋法 浅黄 过低 过高（4）成本更低，操作更容易；省去酶的分离、提纯等工序，同时酶的活性更稳定（5）无菌 温度 pH9（4）与固定化酶相比，固定化细胞的优点是成本更低，操作更容易；省去酶的分离、提纯等工序，同时酶的活性更稳定。（5）要想反复使用固定化酵母细胞，实验过程要在严格的无菌条件下进行，同时要控制适宜的温度和 pH，以保证酵母细胞的活性。14
16、某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下：活化酵母细胞：称取定量干酵母与定量蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化；配制硼酸氯化钙溶液；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中，配制成溶液；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刚配制成的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混合均匀；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硼酸氯化钙溶液中，观察凝胶珠的形成。（1）请你改正其中两处错误的操作：第处：_；第二处：_；（2）刚形成的凝胶珠要在硼酸氯化钙溶液中浸泡 30 min 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
17、酸钠浓度_（填“过低”或“过高” ） 。【答案】 （1）海藻酸钠溶解应适当加热至完全溶化 海藻酸钠溶液冷却至 45 左右再加入酵母细胞 （2）让凝胶珠形成稳定的结构 （3）过低1015科研人员利用固定化酵母直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇，下图 1 表示相关的工艺流程，图 2 为不同固定化酵母接种量对发酵的影响。请分析回答：（1）图 1 的步骤中，溶化海藻酸钠时要注意_，步骤中加入果胶酶的作用是_。步骤中进行增殖培养的目的是_。（2）图 1 的步骤体现了固定化酵母_的优点。研究表明使用固定化酵母的酒精产量平均值高于游离酵母的对照组，可能的原因是_。（3）由图 2 可知，固定化酵母接种量为_时酒精产量
18、最高。接种量过高，酒精产量反而有所降低的原因是_。（4）研究表明，固定化酵母更适于甜菜糖液的发酵环境，由此可以通过_的方法来提高固定化酵母对发酵糖液的耐受性，从而达到提高发酵效率的目的。【答案】 （1）小火加热或间断加热，防止海藻酸钠焦糊 分解果胶，瓦解细胞壁，提高甜菜汁的出汁率和澄清度 增加酵母菌的数量，提高发酵效率 11（2）容易与产物分离，并能重复使用 凝胶珠内部容易产生无氧环境，有利于酒精发酵 （3）15% 酵母菌呼吸的中间产物大量用于自身的生长，导致酒精产量降低（酵母菌生长消耗大量的糖分，使得酒精的产量降低） （4）缓慢提高发酵液糖度（2）步骤循环利用体现了固定化酵母容易与产物分离，并能重复使用的优点；固定化的酵母是与凝胶珠结合，包裹在凝胶珠内，与游离的酵母相比，凝胶珠内部容易产生无氧环境，有利于酒精发酵，所以使用固定化酵母的酒精产量平均值高于游离酵母的对照组。（3）由图 2 可知，固定化酵母接种量为 15%时对应的酒精含量值达到顶点的最大值，接种量超过 15%，菌种数量大，自身的生长会大量消耗反应物，导致酒精产量降低。（4）固定化酵母更适于甜菜糖液的发酵环境，可以通过缓慢提高发酵液糖度提高固定化酵母对发酵糖液的耐受性，从而达到提高发酵效率的目的。
