3.2 固定化酶的制备和应用 同步训练（含答案）

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1、固定化酶的制备和应用固定化酶的制备和应用 基础过关基础过关 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在固定化酶的应用中，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利用固定化酵母菌细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物 答案 A 解析 固定化细胞技术由于保留了细胞内原有的多酶系统，多步连续催化反应的优势非常明 显；酶的催化受温度、pH 的影响，不受氧浓度的影响；酶的降解作用不需各种营养条件；糖 类的作用不只是作为反应底物，还能维持酵母菌细胞的渗透压，防止酵母菌细胞过多地吸水 或失水。

2、 2细胞固定化技术与酶固定化技术相比，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 答案 C 解析 固定化细胞技术操作更容易，对酶活性影响更小，且能更新，容易回收，可连续性生 产，成本自然更低。 3制备好的凝胶珠是否符合要求，常用的检验方法有( ) 挤压法 摔打法 观察法 培养法 A B C D 答案 A 解析 检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实 验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。二是

3、在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。此 外，还可以通过观察凝胶珠的颜色和形状来判断。 4下面是制备固定化酵母菌细胞的步骤，正确的是( ) 配制 CaCl2溶液 海藻酸钠溶化 海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合 酵母菌细胞的 活化 固定化酵母菌细胞 A B C D 答案 D 解析 制备固定化酵母菌细胞的基本步骤是：酵母菌细胞的活化配制物质的量浓度为 0.05 mol/L 的 CaCl2溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合固定化酵母菌 细胞。 5下列关于制备固定化酵母菌细胞的操作，正确的是( ) A制备好海藻酸钠溶液后，要立即将其与酵母菌细胞混合以防

4、凝固 B制备固定化酵母菌细胞的过程中需用到注射器 C以恒定的速度把混合液注射到 CaSO4溶液中 D凝胶珠在 CaCl2溶液中应浸泡 10 min 左右 答案 B 解析 应将制备好的海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入已活化的酵母菌细胞，否则会把酵母 菌细胞杀死，A 项错误；应以恒定的速度把混合液滴加到 CaCl2溶液中，而不是 CaSO4溶液 中，C 项错误；凝胶珠在 CaCl2溶液中应浸泡 30 min 左右，D 项错误。 6下列关于配制海藻酸钠溶液的叙述中，不正确的是( ) A加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的环节 B海藻酸钠溶液的浓度关系到固定化细胞的质量 C海藻酸钠溶液的浓度过高时，易形成

5、凝胶珠 D海藻酸钠溶液的浓度过低时，形成的凝胶珠内包埋的酵母菌细胞过少 答案 C 解析 海藻酸钠溶液的浓度关系到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠溶液浓度过高，将很难 形成凝胶珠； 如果浓度过低， 形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞的数目过少， 影响实验效果。 能力提升能力提升 7固定化酵母菌细胞在发酵生产中得到了广泛应用，下列有关叙述正确的是( ) A利用固定化酵母菌细胞发酵，发酵液浓度不宜过高 B制备固定化酵母菌细胞时，形成的凝胶珠越大越好，越硬越好 C固定化的酵母菌细胞不能繁殖，性状较为稳定 D酵母菌细胞固定化是为了提高发酵速度 答案 A 解析 若发酵液浓度过高，会导致酵母菌细胞失水过多而死亡。

6、 8下列关于固定化酶的说法中，正确的是( ) A固定化酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应 B酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用 C酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去 D固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一性特点 答案 B 解析 固定化酶不能催化一系列酶促反应的进行；固定化酶被固定在不溶于水的载体上，可 以反复利用，但是随着利用次数的增加，受到外界因素的影响，其活性会逐渐降低；固定化 酶具有高效性和专一性的特点。 9.如图表示某同学进行的澄清苹果汁生产实验，下列相关叙述正确的是( ) A实验中所用的固定化果胶酶由海藻酸钠直接包埋获得 B为防止杂菌

7、污染，图示装置制作完毕后应瞬间高温灭菌 C通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行 D固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前应重新填装反应柱 答案 C 10下图所示的几种固定方式中属于包埋法的一组是( ) A B C D 答案 D 解析 为吸附法， 为化学结合法， 为包埋法， 包埋于网格中， 包埋于微胶囊中。 11根据下列材料，回答下列问题： 材料 科学家发现，几乎所有的酶都可以在各种不同的微生物中找到，而微生物有繁殖快、 产量高等优点，所以微生物成了酶制剂的主要原料。从 20 世纪 70 年代开始，人们找到了一 种方法可以设计连续操作的生物反应系统，即固定化酶。科学家将酶或生产酶的细菌

8、以一定 的方法固定在某种载体上，这样生产原料从载体的一头流入，产品就从载体的另一头流出， 而酶可以重复使用。酶工程具有简便易行、见效迅速、耗能低、废物少等优点。 (1)以上材料体现了科学技术的发展是不断提出问题和解决问题的动态过程，介绍了从 到 ，再到 的发展过程。 (2)请列举利用固定化酶技术的应用实例。 。 (3)固定化酶在生产实践中的优点有 。 (4)固定化酶和固定化细胞通常采用的方法有 、 、 。 答案 (1)酶 固定化酶 固定化细胞 (2)利用固定化葡萄糖异构酶技术生产高果糖浆(答案 合理即可) (3)可反复使用；既能与反应物接触，又能与产物分离 (4)包埋法 化学结合法 物理吸附法

9、 12如图为固定化酵母菌细胞及其应用的相关图解，请据图回答下列问题： (1)某生物小组利用海藻酸钠制备固定化酵母菌细胞，应使用图甲中方法 (填号码及名称)，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是 。 (2)部分同学制得的凝胶珠如图乙所示，其原因可能是 、 等。 观察形成的凝胶珠的颜色和形状， 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。 (3)某同学用图丙所示的装置来进行葡萄糖发酵。 a代表 ， b代表 。 从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是 。 为使该实验中所用到的固定化酵母菌细胞可以反复利用，实验过程一定要在 条件下 进行。装置中的长导管起的作用是 。 答案

10、 (1) 包埋法 酶分子很小，容易从包埋材料中漏出 (2)海藻酸钠溶液的浓度过高 注射器推进速度过快(或针筒口离 CaCl2液面过近) 海藻酸钠溶液的浓度过低， 固定化酵母菌 细胞数目较少 圆形或椭圆形 (3)固定化酵母菌细胞 反应柱 若葡萄糖溶液的浓度过高 会使酵母菌细胞因失水过多而死亡 无菌 释放反应产生的CO2和防止空气中的杂菌进入反 应柱 解析 固定化酶适宜用化学结合法、物理吸附法；固定化酵母菌细胞适宜用包埋法。如果形 成的凝胶珠不是圆形或椭圆形， 则说明海藻酸钠溶液的浓度偏高或注射器推进速度过快(或针 筒口离 CaCl2液面过近)。 13阅读材料，回答下列有关酶工程的问题： 固定化酶

11、是从 20 世纪 60 年代迅速发展起来的一种技术。东北农业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)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，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，包括酶活性和酶的数量)。 (1)酶的固定化技术的应用最主要的目的是 。 (2)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图所示结果可以得出的结论是 。 (3)乙图曲线表明浓度为 的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力 较低的原因可能是 。 (4)固定化酯酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定

12、化酯酶一般重复使用 次后酶活力明显下降。 (5)研究人员固定小麦酯酶不采用海藻酸钠直接包埋，而是同时用戊二醛作为交联剂，这是因 为 。 (6)根据介绍，科研人员所采用的固定化技术可用下图中的 表示。 答案 (1)解决酶的回收和再利用的困难 (2)固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强， 且应用范围较广 (3)3% 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 (4)3 (5)酶分子过小， 很容易从包埋材料中漏出 (6)BC 解析 (2)通过分析甲图可知，固定化酯酶与游离酯酶相比，固定化酯酶对温度变化的适应性 更强且应用范围较广。(3)乙图曲线表明浓度为 3%的海藻酸钠包埋效果最

13、好，此时的酶活力 最高。当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，因此酶活力较低。 (4)由丙图可知，固定化酯酶的活力随使用次数的增多而下降，且在使用 3 次以后，酶活力显 著下降。(5)由于小麦酯酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出，因此固定小麦酯酶不采用海 藻酸钠直接包埋， 而是采用双重固定法。 (6)双重固定法是指采用戊二醛作交联剂(使酶相互连 接)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，可见科研人员所采用的固定化技术是化学结合法 和包埋法，可用图中的 B、C 表示。 真题体验真题体验 14(2017 江苏，20)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

14、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 解析 干酵母缺水处于休眠状态，需要加入蒸馏水混合并搅拌成糊状使其活化，A 项正确； 配制 CaCl2 溶液时，直接取无水 CaCl2加入蒸馏水，使其充分溶解即可，B 项错误；将海藻 酸钠溶液滴加到 CaCl2 溶液时，凝胶珠成形后需要在 CaCl2溶液中浸泡 30 min 后取出，C 项 错误；海藻酸钠溶液浓度过高时，凝胶珠呈蝌蚪状，过低时呈白色，D 项错误。

15、 15(2016 江苏，29)为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响，以及固定化藻对含 Zn2 污水的净化作用，科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验，流程及结果如下。请回答下 列问题： (1)实验中的海藻酸钠作用是 ， CaCl2的作用是 。 (2)为洗去凝胶球上残余的 CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻活性，宜采用 洗涤。 图 1 中 1.0%海藻酸钠组培养 24 h 后，移去凝胶球，溶液呈绿色，原因是 。 (3)为探索固定化藻对含 Zn2 污水的净化作用， 应选用浓度为 的海藻酸钠制备凝胶球。 (4)图 2 中空白凝胶球组 Zn2 浓度下降的原因是 。结合图 1 和图 2 分析，固定化

16、藻的实验组 2448 h 间 Zn2 浓度下降速度较快的主要原因是 ； 7296 h 间 Zn2 浓度下降速度较慢的原因有 。 答案 (1)包埋绿球藻(包埋剂) 与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂) (2)培养液(生理盐水) 海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大) (3)2.0% (4)凝胶球吸附 Zn2 绿球藻生长(增殖)速度快 绿球藻生长(增殖)速度减慢，溶液中 Zn2浓 度较低 解析 (1)实验中的海藻酸钠是包埋剂，作用是包埋绿球藻，而 CaCl2是凝固剂，作用是与海 藻酸钠反应形成凝胶球。 (2)为洗去凝胶球上残余的 CaCl2和其他污染物， 并保持绿球藻活性， 宜采用培养液(或生理盐水)来

17、洗涤， 因为培养液(或生理盐水)的浓度与绿球藻的细胞液浓度相 接近。图 1 中 1.0%海藻酸钠组培养 24 h 后，移去凝胶球，由于海藻酸钠浓度过低，使形成 的凝胶球孔径过大，固定下来的绿球藻数量少，结果使溶液呈绿色。(3)分析图 1 可知，当海 藻酸钠浓度为 2.0%的时候，绿球藻数量比其他浓度时要多，所以要探索固定化藻对含 Zn2 污水的净化作用，宜选用浓度为 2.0%的海藻酸钠制备凝胶球。 (4)分析图 2 可知，随着培养 时间延长，空白凝胶球组 Zn2 浓度下降，Zn2浓度下降的原因是凝胶球吸附 Zn2；图 1 中海 藻酸钠浓度为 2.0%时，2448 h 间绿球藻生长(增殖)速度快，使固定化藻的实验组在 2448 h 间 Zn2 浓度下降速度较快； 在 7296 h 间绿球藻生长(增殖)速度减慢， 再加上培养液中 Zn2 浓度较低，导致 7296 h 间 Zn2浓度下降速度较慢。