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

成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明

______________________________________________。

（4）固定化细胞技术一般采用包埋法，原因是_______________________________。

【答案】（1）缺水正常的生活体积会增大

（2）少

（3）海藻酸钠溶液浓度偏低海藻酸钠溶液浓度偏高，制作失败

（4）细胞个大，不易从包埋材料中漏出

1．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

2．如图所示是酶的几种固定方式示意图，其所采用的固定方法依次是

A．物理吸附法、化学结合法、包埋法

B．化学结合法、物理吸附法、包埋法

C．包埋法、物理吸附法、化学结合法

D．包埋法、化学结合法、物理吸附法

3．用固定化酵母进行葡萄糖的发酵，结果发现产生的酒精很少，可能的原因是

①干酵母未进行活化处理

②CaCl2溶液浓度过高

③加入酵母细胞前海藻酸钠溶液未冷却

④活化酵母菌用的是蒸馏水

A．①②③ B．①②④

C．①③④ D．①②③④

4．关于酵母细胞的活化，下列说法错误的是

A．活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态

B．酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5~1 h

C．酵母细胞活化时，体积会变小

D．将干酵母放入盛水的小烧杯中，不断搅拌成糊状，放置在适宜的条件下即可活化5．褐藻胶裂解酶的固定化在工业上的应用意义深远。图为褐藻胶裂解酶固定化前后对酶活性的影响，下列关于该酶固定化优势的分析错误的是

A．便于回收再利用

B．增强耐热性

C．最佳催化效率提高

D．酶活性的稳定性提高

6．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。相关叙述错误的是

A．溶化的海藻酸钠应待其冷却至室温时与活化的酵母菌混合制备混合液

B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠

C．图2中搅拌可以使培养液与酵母菌充分接触

D．图1中制备的凝胶珠用自来水洗涤后再转移到图2装置中

7．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5.5左右

D．进行污水净化时应选择活性炭载体的固定化酶

8．固定化酶具有易与反应物产物分离，可反复利用，有利于产物的纯化等优点，因此在生产中得到广泛应用。酶在固定化过程中其活性会受固定的时间和温度影响，如图所示。

据此分析错误的是

A．固定化酶更适合采用化学结合法和包埋法

B．固定时间段相对活性较低的原因可能是酶未完全足量地被固定

C．固定温度为50 ℃时，相对活性低的原因可能是高温使酶变性失活

D．酶的最佳固定条件为固定时间3 h左右，温度45 ℃左右

9．固定化酶是从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)，分析回答：

（1）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___ _________________________________________________________。

（2）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，酶活力较低的原因是________________________________。

（3）固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用________次，之后酶活力明显下降。

（4）固定小麦酯酶不采用海藻酸钠直接包埋，同时用戊二醛作交联剂，这是因为_____ _____________。

10．下面是某同学所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。

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：用注射器以恒速将上述混合液滴加到0.05 mol/LCaCl2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500mL三角瓶中，加入

300mL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，原因为_______________。

（2）上述固定化细胞的方法称为__________，形成的凝胶珠颜色为浅黄色，如果凝胶珠颜色过浅，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__________。

（3）与固定化酶相比，该方法的优点是_____________________________。

（4）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____________。

11．（2018·江苏卷）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

B．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

12．（2017·江苏卷）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13．（2016·江苏卷）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试验，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，固定化藻的实验组24~48 h间Zn2+浓度下降速度较快的主要原因是；72~96

h间Zn2+浓度下降速度较慢的原因

有。

1．【答案】C

2．【答案】D

【解析】据图分析，①表示包埋法，将酶包埋在细微网格内；②表示化学结合法，将酶互换链接起来；③表示物理吸附法，将酶吸附在载体表面。

3．【答案】A

【解析】利用酵母菌进行葡萄糖的发酵产生的酒精较少的主要原因是参与发酵的酵母较少，题中的①②③都会造成这一结果，而酵母菌活化时用的就是蒸馏水，A项正确。

4．【答案】C

【解析】活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态，A正确；酵母细胞活化的时间较短，一般需要0.5~1 h，B正确；酵母细胞活化时，体积变大，C错误；

将干酵母细胞放入盛水的小烧杯中，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，使其活化，D正确。

5．【答案】C

【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，在催化反应中，它以固相状态作用于底物，反应完成后，容易与水溶性反应物和产物分离，可被反复使用，便于回收再利用，A正确；对比分析两条曲线可知：与游离酶相比，该固定化酶的耐热性增强，酶活性的稳定性提高，B、D正确；该固定化酶的相对活性的最大值低于游离酶，说明该固定化酶的最佳催化效率略有降低，C 错误。

6．【答案】D

【解析】刚溶化的海藻酸钠要冷却至室温，才能与活化的酵母细胞混合制备混合液，以免高温使酵母细胞失活，A正确；加入CaCl2溶液进行固定化酵母细胞，CaCl2的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠，B正确；发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母细胞充分接触，以利于发酵过程的顺利进行，C正确；制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤，去除残留的CaCl2后再转移到图2装置中进行发酵，D错误。

7．【答案】B

【解析】固定化酶易与反应物分离，可多次重复利用，A正确；固定化酶不需要提供营养，B错误；图中三条曲线的波峰所对应的pH均为5.5左右，C正确；活性炭固定的蛋白酶催化效率最高，因此进行污水净化时应选择活性炭载体的固定化酶，D正确。8．【答案】A

9．【答案】（1）固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强且应用范围较广（2）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

（3）3

（4）直接包埋不紧密，酶分子容易漏出

【解析】由图甲可知，当温度变化时，游离酶的酶活力比固定化酶变化明显；分析图乙，当海藻酸钠浓度较低时，凝胶的孔径较大，固定化酶容易流失，所以酶活较低，最适的海藻酸钠浓度为3%。由图丙可知，当使用次数多于3次时，酶活力显著下降。（1）通过分析甲图可知，固定化酶与游离酶相比，对温度变化的适应性更强且应用范围较广。

（2）乙图曲线表明浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好，此时酶活力最高。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。（3）由丙图可知，固定化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。

（4）因为小麦酯酶分子很小，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。

10．【答案】（1）让休眠状态的酵母细胞恢复到正常的生活状态小火或间断加热防止高温杀死酵母细胞

（2）包埋法过低（偏低）过高（偏高）

（3）成本更低，操作更容易

（4）灭菌温度 pH

【解析】（1）酵母细胞活化的作用是让休眠状态的酵母细胞恢复到正常生活状态。第二步中注意火候指的是用小火或间断加热，防止海藻酸钠焦糊。为防止高温杀死酵母细胞，所以第三步中要等海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入活化的酵母细胞。（2）上述固定化细胞的方法称为包埋法，形成的凝胶珠颜色为浅黄色。如果形成的凝胶珠颜色过浅，则配制的海藻酸钠溶液浓度过低，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过高。（3）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。（4）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。

11．【答案】D

12．【答案】A

【解析】活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合，并搅拌成糊状，A正确；配制CaCl2溶液时，不需进行加热，B错误；CaCl2溶液使酵母细胞可以形成稳定的结构，固定在凝胶珠中，需要一段时间，时间不宜过短或过长，C错误；海藻酸钠溶液浓度过低时凝胶珠呈白色，过高时凝胶珠易呈蝌蚪状，D错误。

13．【答案】（1）包埋绿球藻（包埋剂）与海藻酸钠反应形成形成凝胶球（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）海藻酸钠溶液在CaCl2溶液中形成凝胶球，包埋绿球藻。（2）可采用生理盐水洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻活性。溶液呈绿色，说明固定化的绿球藻数量少，原因是海藻酸钠浓度过低（凝胶球孔径过大）。（3）根据图1可知，浓度为2.0%的海藻酸钠制备的凝胶球最有利于绿球藻的增殖。（4）空白凝胶球容易吸附Zn2+，导致溶液中Zn2+浓度下降；根据图1和图2分析，固定化藻的实验组24~48 h间绿球藻数量增加最快，导致Zn2+浓度下降速度较快，72~96 h间绿球藻数量基本不再增加。

固定化技术应用-酶和细胞的固定化

固定化技术应用－酶和细胞的固定化 试题中出现固定酶能不能催化一系列反应，查找资料，没有权威 资料认为已经存在催化系列反应的酶，应该是研究方向。 选修知识的考查已经出现应用方向，也拓展到了技术的前景。也就 是说，需要在教学中创设情境适当扩大知识面，结合试题进行教学 会收到很好的效果，如固定化酶技术可以拓展到固定化细胞。 问题：固定化技术以及发展前景如何？什么是固定化酶？什么是固 定化细胞？ 01 1.固定化酶技术 固定化酶技术是用物理或化学手段。将游离酶封锁住固体材料或限制在一定区域内进行活跃的、特有的催化作用，并可回收长时间使用的一种技术。 酶的固定化技术已经成为酶应用领域中的一个主要研究方向。经固定化的酶与游离酶相比具有稳定性高、回收方便、易于控制、可反复使用、成本低廉等优点，在生物工业、医学及临床诊断、化学分析、环境保护、能源开发以及基础研究等方面发挥了重要作用。 2.固定化酶技术的发展 以前，固定化酶技术是把从生物体内提取出来的酶，用人工方法固定在载体上。

1916年Nelson和GrImn最先发现了酶的固定化现象。科学家们就开始了同定化酶的研究工作。 1969年日本一家制药公司第一次将固定化的酰化氨基酸水解酶用于从混合氨基酸中生产L－氮基酸，开辟了固定化酶在工业生产中的新纪元。 我国的固定化酶研究开始于1970年，首先是微生物所和上海生化所的工作者开始了固定化酶的研究。 当今，固定化酶技术发展方向是无载体的酶固定化技术。 邱广亮等用磁性聚乙二醇胶体粒子作载体，采用吸附－交联法，制备出具有磁响应性的固定化糖化酶，简称磁性酶(M I E)一方面由于载体具有两亲性，M I E可稳定的分散于水相或有机相中，充分的进行酶催化反应；另一方面，由于载体具有磁响应性，M I E又可借助外部磁场简单地回收，反复使用，大大提高酶的使用效率。 Puleo等将钛合金表面用丙烯酸胺等离子体处理引入氨基，然后将含碳硝化甘油接枝于钛合金表面，或者将等离子体处理的钛合金先由琥珀酸酐处理，再用含碳硝化甘油接枝，进而将溶菌酶和骨形态蛋白进行固定，实现了生物分子在生物惰性金属上的固定化。 3.现阶段固定化酶技术存在的缺点 （1）一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的。 （2）固定化酶一般只适用于水溶性的小分子底物；大分子底物常受载体阻拦，不易接触酶，致使催化活力难以发挥。 （3）首次使用时投入成本较高。

酵母细胞的固定化技术

酵母细胞的固定化技术 学习目标： 1.简述固定化酶、固定化细胞的应用、原理和意义； 2.说出制备固定化酶、固定化细胞的一般方法； 3.尝试用包埋法制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行发酵。 课前导学： 一、固定化酶技术的应用 1．固定化酶：是指用物理学或化学的方法将___________与_______________结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。 2. 制备固定化酶的方法主要有：______________、交联法、______________等。 二、固定化细胞技术 1．固定化细胞：通过各种方法将________与_________结合，使细胞仍保持原有的生物活性。 2. 固定化细胞的方法：吸附法和两大类。 3．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点比较 (一)制备固定化酵母细胞 1．活化酵母细胞：活化就是处于________状态的微生物重新恢复正常的生活状态。 2．配制CaCl2溶液： 3．配制海藻酸钠溶液：溶解海藻酸钠，最好采用酒精灯的方法，直至海藻酸钠完全融化。如果加热太快，海藻酸钠会发生。 4．海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合：一定要将溶化好的海藻酸钠溶液________，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，再转移至注射器。 5．固定化酵母细胞：以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，逐渐形成凝胶珠。 (二)用固定化酵母细胞发酵 1．制备麦芽汁： 2．将固定好的酵母细胞用冲洗2-3次。

3．将固定好的酵母细胞凝胶珠加入无菌麦芽汁中，温度为℃。 （三）实验结果的观察：利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。 质疑讨论： 1．在固定化酶时，一般宜采用什么方法？固定化细胞时，又适宜采用什么方法？ 2．海藻酸钠溶液的浓度对实验有什么影响？ 3．怎么判断凝胶珠制作是否成功？ 例题精讲： 1．固定化酶的优点是 ( ) A．有利于增加酶的活性 B．有利于产物的纯化 C．有利于提高反应速度 D．有利于酶发挥作用 2．酶的固定化常用的方式不包括 ( ) A．吸附 B．包埋 C．连接D．将酶加工成固体 3．固定化细胞常用包埋法而不用吸附法固定化，原因是 ( ) A．包埋法固定化操作最简便 B．包埋法对酶的活性影响最小 C．包埋法固定化具有普遍性D．细胞体积大，难以吸附或结合 4．如下步骤是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答： 酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→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）影响实验成败的关键步骤是，海藻酸钠在水中的溶解速度较慢，需要通过加热促进其溶解，最好采用的加热方法是________________。 （3）观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明。 （4）该实验中CaCl2溶液的作用是。反馈矫正： 1．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的 ( )

高中生物高考第十四单元 生物技术实践(作业)

第十四单元生物技术实践 1．（2019北京卷·3）筛选淀粉分解菌需使用以淀粉为唯一碳源的培养基。接种培养后，若细菌能分解淀粉，培养平板经稀碘液处理，会出现以菌落为中心的透明圈（如图），实验结果见下表。 菌种菌落直径：C（m 透明圈直径：H（mm）H/C m） 细菌Ⅰ 5.1 11.2 2.2 细菌Ⅱ8.1 13.0 1.6 有关本实验的叙述，错误 ．．的是 A．培养基除淀粉外还含有氮源等其他营养物质 B．筛选分解淀粉的细菌时，菌液应稀释后涂布 C．以上两种细菌均不能将淀粉酶分泌至细胞外 D．H/C值反映了两种细菌分解淀粉能力的差异 【答案】C 【解析】 【分析】该选择培养基上的唯一碳源是淀粉，只有能利用淀粉的微生物才能存活，微生物分解淀粉后，会产生透明圈。 【详解】培养基一般含有碳源、氮源、水、无机盐和生长因子等成分，A正确；筛选淀粉分解菌时，需要对菌液进行一系列的梯度稀释，再将不同稀释度的菌液分别涂布到固体培养基上进行培养，B正确； 由题意可知，两种菌均会产生透明圈，说明两种菌均可以产生淀粉酶并分泌到细胞外分解淀粉，C错误； H/C越大，说明该淀粉分解菌分解淀粉的能力越强，D正确。因此，本题答案选C。 2．（2019江苏卷·9）下列关于传统发酵技术应用的叙述，正确的是 A．利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵 B．家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵 C．果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反 D．毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵

【答案】B 【解析】 【分析】 制作果酒的酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型，制作酸奶的乳酸菌属于厌氧菌，只能在无氧条件下繁殖，制作果醋的醋酸菌的代谢类型是异养需养型；腐乳是用豆腐发酵制成，多种微生物参与发酵，其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种丝状真菌具发达的白色菌丝。毛霉等微生物产生的以蛋白酶为主各种酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。 【详解】乳酸菌是一种严格的厌氧菌，有氧气存在时，其发酵会受到抑制，因此利用乳酸菌制作酸奶的过程中，应一致处于密闭状态，否则会导致发酵失败，A错误；家庭制作果酒、果醋与腐乳过程中所用的菌种均来源于自然环境，有多种微生物参与发酵过程，因此均不是纯种发酵，B正确；果醋制作过程中，醋酸菌有氧呼吸产生二氧化碳和水，二氧化碳溶于水形成碳酸，随着二氧化碳浓度的增加，溶液的pH逐渐降低；果酒制作过程中，酵母菌无氧呼吸产生二氧化碳与酒精，二氧化碳溶于水形成碳酸，随着二氧化碳浓度的增加，溶液的pH逐渐降低，因此果酒、果醋制作过程中溶液的pH都是逐渐降低，C 错误；毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶参与腐乳发酵，D错误。 3．（2019江苏卷·10）下列关于DNA粗提取与鉴定的叙述，错误的是 A．用同样方法从等体积兔血和鸡血中提取的DNA量相近 B．DNA析出过程中，搅拌操作要轻柔以防DNA断裂 C．预冷的乙醇可用来进一步纯化粗提的DNA D．用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行水浴加热 【答案】A 【解析】 【分析】DNA粗提取选材的标准：DNA含量高，并且材料易得．由于哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和细胞器，因此不采用哺乳动物的血液。 DNA粗提取和鉴定的原理：1、DNA的溶解性：DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同（DNA在0.14 mol/L的氯化钠中溶解度最低）；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精。 2、DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性不同。 3、DNA的鉴定：在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被 染成蓝色。 【详解】兔属于哺乳动物，其红细胞没有细胞核及各种细胞器，提取不到DNA，而鸡属于鸟类，其红细胞内含有细胞核与各种细胞器，DNA含量较多，A错误；DNA分子从细胞中被释放出来且除去蛋白

固定化酶技术及应用的研究进展

固定化技术研究进展 摘要:固定化酶技术作为一门交叉学科技术,在生命科学、生物医学、食品科学、化学化工及环境科学领域得到了广泛应用。新型载体材料的合成是今后固定化酶发展的一个非常重要的研究领域。本文主要介绍了固定化酶的载体,固定化技术以及在不同行业的应用,主要介绍了在污水处理和医疗行业的应用和发展趋势。 关键词:固定化载体污水医疗应用 酶是重要的生物催化剂，具有专一性强、催化效率高、无污染、反应条件温和等特点，在制药、食品、环保、酿造、能源等领域都得到了广泛的应用。但在实际应用中,酶也存在许多不足，如大多数的酶在高温、强酸、强碱和重金属离子等外界因素影响下,都容易变性失活,不够稳定；与底物和产物混在一起,反应结束后,即使酶仍有很高的活力,也难于回收利用，这种一次性使用酶的方式，不仅使生产成本提高，而且难于连续化生产；并且分离纯化困难，也会导致生产成本的提高等。固定化酶技术(Immobiｌｉzed eｎzｙme techｎolｏgy)克服了酶的上述不足。酶的固定化是指采用有机或无机固体材料作为载体,将酶包埋起来或束缚、限制于载体的表面和微孔中,使其仍具有催化活性，并可回收及重复使用的酶化学方法与技术。 １.传统酶固定化技术 传统酶的固定化方法可分为吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等4 种。吸附法是指通过载体表面和酶表面间的次级键相互作用而达到酶固定化的方法，根据吸附剂的特点又可分为物理吸附和离子交换吸附。该法具有操作简便、条件温和及吸附剂可反复使用等优点，但也存在吸附力弱，易在不适pH、高盐浓度、高底物浓度及高温条件下解吸脱落的缺点。共价偶联法是将酶的活性非必须侧链基团与载体的功能基通过共价键结合，故表现出良好的稳定性,有利于酶的连续使用,是目前应用和研究最为活跃的一类酶固定化方法，但共价偶联反应容易使酶变性而失活。交联法是利用双功能或多功能基团试剂在酶分子之间交联架桥固定化酶的方法，其更易使酶失活。包埋法包括网格包埋、微囊型包埋和脂质体包埋等，包埋法中因酶本身不参与化学结合反应,故可获得较高的酶活力回收，其

2017-2018学年高中生物选修一教材用书：专题4酶的研究与应用课题3酵母细胞的固定化含答案

课题3酵母细胞的固定化 固定化酶和固定化细胞技术 [自读教材·夯基础] 1．概念 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。 2．方法 (1）包埋法：多适于细胞的固定化； （2） ｝化学结合法 物理吸附法多适于酶的固定化。 3．载体 包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体材料,如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。 1．固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而 固定化细胞则常采用包埋法。 2．制备固定化酵母细胞的基本步骤是：酵母细胞 的活化―→配制CaCl 2溶液―→配制海藻酸钠溶 液―→海藻酸钠与酵母细胞混合―→固定化酵 母细胞。 3．配制海藻酸钠溶液浓度过高，则难以形成凝胶 珠;若浓度过低，则固定的酵母细胞少，影响 实验效果。 4．配制海藻酸钠溶液应小火加热或间断加热。 5．固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶的重 复利用，降低了成本，又提高了产品质量.

4．优点 (1)固定化酶既能与反应物接触,又能与产物分离，可以反复利用. (2）固定化细胞技术制备的成本低，操作容易。 5．实例-—高果糖浆的生产 （1）原理：葡萄糖错误!果糖。 (2）生产过程: ①将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入. ②使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触。 ③转化成的果糖，从反应柱的下端流出. （3）反应柱：酶固定在一种颗粒状的载体上，再将其装入反应柱内，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通过。 (4）优点：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。 1．酶能加快化学反应速率，但溶液中的酶难以回收，不能利用。要想既降低生产成本,又不影响产品质量，该如何解决这一问题? 提示：将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触,又能与反应物分离，还可重复利用。

固定化酶的应用及发展前景

固定化酶的应用及发展前景 固定化酶的研究和应用不仅在化学生物学、生物工程医学及生命科学等领域异常活跃，而且因为具有节省能源与资源、减少污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求，目前固定化酶已被广泛应用于医药领域、食品行业、化工行业、材料科学、环保领域、能源领域、蛋白质组学等领域。 1.医药领域 固定化脲酶：脲酶是专一性催化尿素水解的酶，应用于尿素生产控制、产品检验，也广泛用于临床医学、医学检验等，脲酶的固定化在血液透析中有着极佳的应用前景。 固定化磷酸酯酶：磷酸酯酶的作用是催化水解低密度脂蛋白上的磷脂的酶，加速体内低密度脂蛋白的代谢。人体中的低密度脂蛋白是主要的血浆胆固醇载体，由于其在体内代谢缓慢，易形成高血浆胆固醇，以至引起心血管疾病，因此磷酸酯酶的固定化可以应用于心血管疾病的治疗。 固定化葡聚糖酶：葡聚糖酶常用于水解在血液替代品的制备过程中产生的右旋糖酐。2.食品行业 固定化酶应用于食品检测：固定化酶技术的发展使生物传感器也得到相当大的发展，它不仅使食品成分的高选择性、快速、低成本分析测定成为可能，而且生物传感器技术的持续发展将很快实现食品生产的在线质量控制，降低食品生产成本，并可以保证安全可靠及高质量的食品[11]。 3.生物传感器方面的应用 在医学领域，生物传感器因快速、灵敏、专一、响应快等优点发挥着越来越重要的作用。目前，在检测多种细菌、病毒及其毒素等多个方面生物传感器已有较广泛应用。比如高精度血糖分析仪是采用固定化酶的生物传感分析仪，其分析精度可以达到0. 5%~ 2%，比家用保健类生物传感器几乎高一个数量级，比目前医用生化分析仪的精度也高2%~ 3%。这在血糖分析领域是非常重要的。 酶电极现已用于测定各种糖类、抗生素、氨基酸、有机酸、脂肪、醇类、胺类以及尿素、尿酸等。 4.环境保护 在环境监测方面，固定化酶也可以用于测定有毒物质含量以进行环境监测。杨雪梅等选用硅胶、活性炭、大孔树脂，在一定条件下用物理吸附法固定蛋白酶，3种载体固定的蛋白酶对含高浓度蛋白质的淀粉黄浆废水进行水解实验，发现大孔树脂对蛋白酶的效果良好，并对含高浓度蛋白质的废水处理效果最好。 在废水处理中，固定化酶也受到了越来越多科学家的关注。生活污水和工业废水中有害成分主要是氯酚，将辣根过氧化物酶大量吸附在磁石上，可以保证其100%的活力，且净化效果是粗酶的20多倍。 5.能源利用 近年来不少学者为了解决能源紧缺问题致力于利用固定化的脂肪酶催化合成生物柴油。高阳等研究了利用多孔渗水物质为载体固定脂肪酶，使其可在低水环境中合成生物柴油。 氢气作为一种清洁能源已引起人们的关注。有学者利用聚丙烯酰胺凝胶包埋丁酸梭状芽孢杆菌IFO3847菌株，可以利用葡萄糖生产氢气，并且稳定性好，无需隔氧。 酶固定化技术展望 （1）制备高稳定、高负载、高活性的固定化酶是酶固定化研究的主要方向，因为这样的固定化技术的应用能大大降低目标产物的制备成本。

2023年高考人教版(2019)生物考前必读材料一遍过(实用,必备!)

2023年高考人教版（2019）生物考前必读材料一遍过 ➢必修第一册 一、常考的“膜蛋白” 受体蛋白：用于细胞间相互识别的糖蛋白（如精卵间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等）、信号分子（如激素、淋巴因子、神经递质等）的识别 转运蛋白：通道蛋白（协助扩散）：运输过程不与相应分子结合，也不发生构象改变；可开启或关闭载体蛋白（协助扩散和主动运输）：与相应的分子结合，发生构象改变，并且会移动 酶：如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶； 细胞膜上存在ATP水解酶（催化ATP水解，用于主动运输等）。 【钠—钾泵】——载体蛋白，同时也是生物膜上的一种ATP水解酶：将A TP水解，将特殊化学键中的能量释放出来，从而驱动“钠—钾泵”发挥转运Na＋、K＋的功能。

二、常见的分泌蛋白 （1）消化腺（如唾液腺、胃腺、肠腺等）细胞合成并分泌的消化酶。 （2）辅助性T细胞合成并分泌的细胞因子。 （3）浆细胞合成并分泌的抗体。 （4）下丘脑、垂体、胸腺、胰岛等合成的相关激素。 （5）肝脏细胞合成并分泌的血浆蛋白。 三、细胞核 （1）物质进出细胞核并非都通过核孔核孔是蛋白质、RNA等大分子进出细胞核的通道。 （2）并不是所有物质都能进出核孔 核孔是由多种蛋白质构成的复合结构，具选择性，如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。（3）核仁参与rRNA的合成及核糖体的形成。细胞核中的遗传物质主要分布于染色体（质）上。（4）核孔数量、核仁大小与细胞代谢强弱有关：代谢旺盛、蛋白质合成多的细胞，核孔数多核仁大。（5）核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性消失与重建。 四、生物膜 1、结构特点：一定的流动性功能特性：选择透过性 细胞膜的流动性是其选择透过性表现的结构基础。若细胞膜失去了选择透过性，说明细胞已经死亡。 2、生物膜在组成和结构上的联系 （1）各种生物膜组成成分很相似（统一性）、每种成分所占的比例不同（差异性）。 （2）各种生物膜结构大致相同，磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子镶、嵌、贯穿其中。 都具有一定的流动性、一定的连续性。 五、酶与ATP 1、常考的酶及其作用 DNA聚合酶将单个的脱氧核苷酸连接到双链DNA已有的引物链上 DNA连接酶将两个DNA片断连接起来 RNA聚合酶将单个的核糖核苷酸连接成链，并能够在转录时打开DNA碱基对间的氢键 解旋酶在DNA分子复制过程中打开DNA碱基对之间的氢键

生物技术在环境领域中的应用

生物技术在环境领域中的应用 生物技术，亦称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，生产出人类所需产品的工程。它在生物学研究与应用的技术方面主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等。 随着现代技术的迅猛发展和日益成熟，生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，同时随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点：(1)生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用；(2) 利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段；(3)生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施，而且不影响其他作业的正常进行，与常常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。 生物技术现已被广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等各个方面。 一、污水的处理 污水中的有毒物质的成分十分复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等，此方面国内外成功的例子很多，如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶，以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于处理对硫磷废水，去除率达95%以上;近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展，对于含100mg/L废水，降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。 二、有机废气的处理 随着有机合成工业和石油化学工业的迅速发展, 进入大气的有机化合物越来越多, 这类物质往往带有恶臭, 不仅对人体各种感官有刺激作用, 而且不少有机化合物具有一定毒性, 产生“三致”效应, 从而对人体和环境产生很大的危害。微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性, 并可将其作为代谢底物降解、转化。同常规的有机废气处理技术相比, 生物技术具有效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点, 尤其在处理低浓度(< 3mgöL )、生物可降解性好的有机废气时更显其优越性。 生物化学法是针对工业低浓度、无回收价值又严重污染环境的有机废气而开发出的一

2016-2017学年高中生物第3章酶的制备及应用第4节酶的固定化业达标测评中图版选修1资料

第3章酶的制备及应用第4节酶的固定化业达标测评 一、选择题 1．酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术，而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有( ) A．热稳定性B．催化高效性 C．催化特异性D．可反复使用性 【解析】固定化酶指通过物理或化学的方法，将水溶性酶与非水溶性载体结合，既能与反应物接触又能与产物分离，与直接使用酶相比，除催化效率高、特异性强外，还可反复使用；酶的热稳定性一般都不强。故D正确。 【答案】 D 2．用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时发现无酒精产生，原因不可能是 ( ) A．实验瓶盖了塞子 B．瓶内氧气充足，进行了有氧呼吸 C．固定化酵母细胞内可能没有酵母细胞 D．所谓的葡萄糖液可能是其他物质 【解析】利用酵母菌进行发酵无酒精产生，因此，可以认为是酵母菌没有进行无氧呼吸，既可能是氧气充足，也可能是缺少原料，但不可能是瓶口被密封了，如果密封，酵母菌会利用葡萄糖生成酒精。 【答案】 A 3．下列关于木瓜蛋白酶的固定实验，说法错误的是( ) A．把尼龙布放入木瓜蛋白酶溶液前要把尼龙布上的戊二醛吸干 B．尼龙布首先要用18.6%的CaCl2溶液和甲醇溶液处理至发黏 C．从木瓜酶液中取出尼龙布即得到尼龙固定酶 D．检验酶活性前需把固定化酶取出 【解析】尼龙布取出后应先用物质的量浓度为0.5 mol/L的NaCl溶液冲洗多余的蛋白酶。 【答案】 C 4．固定化细胞常用包埋法固定化，原因是( ) A．包埋法固定化操作最简便 B．包埋法对酶活性的影响最小 C．包埋法固定化具有普遍性 D．细胞体积大，难以被吸附或结合 【解析】因为细胞个大，而酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶

生物选修一知识点总结（2）

生物选修一知识点总结（2） 下列不属于酶制剂的是 A.蛋白酶 B.脂肪酶 C.淀粉酶 D.麦芽糖酶 解析：目前常用的酶制剂有四大类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使洗衣粉具有更强的去污能力。 《酵母细胞的固定化》 一、基础知识 酶：优点：催化效率高，低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。 实际问题：对环境条件敏感，易失活;溶液中的酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本;反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品质量。 设想： 固定化酶：优点 实际问题：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的 设想： 固定化细胞：优点 二、固定化酶的应用实例 高果糖浆是指 能将葡萄糖转化为果糖的酶是。使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种上， 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。酶颗粒无法通过筛板的小孔，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。 三、固定化细胞技术 固定化酶和固定化细胞是利用或 方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括、和法。 一般来说，酶更适合采用和法固定，而细胞多采用法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小;个大的细胞难以或，而个小的酶容易从中漏出。 包埋法法固定化细胞即将微生物细胞包埋在不溶于水的中。常用的载体有、、、和等。 四、实验操作 (一)制备固定化酵母细胞 制备固定化酵母细胞需要的材料是、、、、 、、、、和 1.酵母菌的活化 活化就是处于状态的微生物重新恢复正常的生活状态。 2.配制物质的量尝试为0.05mol/L的CaCl2溶液 3.配制海藻酸钠溶液 加热溶化海藻酸钠时要注意： 4.海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合 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溶液中，并浸泡 (时间)。 (二)用固定化酵母细胞发酵 1.将固定好的酵母细胞用冲洗2-3次。 2.发酵时的温度就为，时间。 五、结果分析与评价 (一)观察凝胶珠的颜色和形状 如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明;如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明，制作失败，需要再作尝试。

通用版高考生物二轮复习第1部分专题11生物技术实践考点3酶的应用教案

酶的应用 1．酶的应用及固定化 (1)果胶酶在果汁生产中的应用 ①组成：果胶酶是指分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。 ②作用：果胶酶能够瓦解植物细胞的细胞壁及胞间层，把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，从而使果汁变得澄清，并提高水果的出汁率。 (2)探究影响果胶酶活性的因素(温度或pH)的实验 ①酶的活性：酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。 ②实验原理：果胶酶的活性受温度、pH和酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时，其活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性成正比。 ③实验流程： 制备苹果泥→设置一系列具有梯度的温度或pH→加入果胶酶反应一段时间→过滤果汁→测量果汁量并记录。 ④该实验的自变量是温度或pH，因变量是酶的活性，检测因变量是通过测定果汁的体积或澄清度来实现的。 2．固定化酶与固定化细胞 (2016·海南高考)回答下列问题： (1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常，用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，不应该使用开水，原因是_________________________。若要去除衣服上的血渍，

应选择含有________(填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”)的碱性洗衣粉，理由是___________________________________。 (2)某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同学的做法________(填“合理”或“不合理”)，理由是_________________________________________。 (3)已知溶液的pH可以影响酶的活性，请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中________(填“羧基和氨基”“氨基和甲基”“羧基和甲基”或“甲基和甲基”)等基团的解离状态。 解析：(1)用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，如果使用开水，会使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗。使用碱性洗衣粉去除衣服上的血渍，碱性条件下只有蛋白酶丙有活性，应选择含有蛋白酶丙的碱性洗衣粉。 (2)脂肪酶的化学成分为蛋白质，会被蛋白酶水解。 (3)蛋白酶和其作用的蛋白质类污渍的氨基和羧基均会发生解离，pH会影响其解离状态。 答案：(1)开水使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗蛋白酶丙碱性条件下只有蛋白酶丙有活性(2)不合理蛋白酶会降解脂肪酶(3)羧基和氨基 考查酶的活力测定及固定化技术 (2019·合肥市高三二模)研究性学习小组为探究一种市售含碱性蛋白酶的洗衣粉使用的最适温度，设计了相关实验。实验装置及实验结果如下图所示，请回答相关问题。 请回答下列问题： (1)与普通洗衣粉相比，该洗衣粉可以很好地清除衣物的血渍和奶渍，主要是因为________。包装袋上注明“切勿用于丝质及羊毛衣料”。你认为原因是___________________________________。 (2)由图可知，在0 ℃和75 ℃时，酶的催化效率基本都为零。但当温度回到最适温度时，能恢复催化能力的温度是0 ℃。原因是 ____________________________________________________。 (3)在实验过程中可通过直接测定________(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。为缩短反应的时间，你认为可以采用的方法是____________________。 (4)生产碱性蛋白质酶成本高，目前可以采用________技术多次重复使用酶以降低成本。该技术常使用方法是化学结合法和________。 解析：(1)碱性蛋白酶能水解血渍和奶渍中的蛋白质，因此含碱性蛋白酶的洗衣粉可很好地清除衣物的血渍和奶渍。丝质及羊毛衣料的主要成分是蛋白质，会被该碱性洗衣粉中的蛋

2021-2022高二生物中图版选修1课后作业：3.4 酶的固定化 Word版含解析

第四节酶的固定化 1.下列关于固定化酶和一般酶制剂在应用效果上的说法,错误的是() A.固定化酶生物活性强,可长期使用 B.一般酶制剂应用后和产物混在一起,产物的纯度不高 C.一般酶制剂参与反应后不能重复利用 D.固定化酶可以反复利用,降低生产成本,提高产量和质量 解析:固定化酶与一般酶制剂相比,在活性上没有多大差别,固定化酶的成分也是蛋白质,蛋白质经过肯定的时间后会变性失活,所以固定化酶一般能使用半年,不行能长期使用。 答案:A 2.下列关于固定化酶技术说法正确的是() A.固定化酶技术就是固定反应物,将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术 B.固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应 C.固定化酶中的酶无法重复利用 D.固定化酶是将酶固定在肯定空间的技术 解析:固定化酶是利用物理或化学的方法将酶固定在肯定空间内的技术,其优点是酶被固定在肯定装置内可重复利用,不足是无法同时催化一系列酶促反应。 答案:D 3.下列说法中,哪项不是在应用酶的过程中常遇见的一些实际问题?() A.酶与反应物混合,产品难以提纯 B.酶在生物化学反应中往往难以回收 C.酶遇强酸、强碱、高温等条件易失活 D.酶作为催化剂,绝大多数酶是蛋白质 解析:酶的作用条件比较温存,易受温度、酸碱度的影响;酶在生物化学反应中与反应物、产物混合在一起,很难回收,影响产品质量。这些都是酶应用过程中常遇见的一些问题。 答案:D 4.高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶,它能将葡萄糖转化成果糖,而不能转化成其他物质。这是依据酶的特性中的() A.特异性 B.专一性 C.高效性 D.多样性 解析:葡萄糖异构酶将葡萄糖转化成果糖,而不能转化成其他物质,体现了酶的专一性。 答案:B 5.下列有关固定化技术的叙述,正确的是() A.固定化酶只能在细胞内发挥作用 B.固定化酶能提高酶的利用率 C.酶的固定是酶分别纯化的常用方法 D.固定化酶的固定化方式就是吸附在固体表面上 解析:制成固定化酶的步骤是:酶的生产、提取、酶的分别纯化、酶的固定化。制成固定化酶的方法有吸附 在固体表面,有将酶相互连接起来,将酶包埋在微小的网格里等;这样的固定化酶能重复利用,从而提高了酶的利用率;而酶在条件适宜时,既可在细胞内起作用,也能在细胞外起作用,制成的固定化酶,更是主要在细胞外发挥作用。 答案:B 6.对固定酶的作用影响较小的固定方法是() A.包埋法 B.化学结合法 C.物理吸附法 D.生物法 解析:酶适合用化学结合法和物理吸附法固定,而对酶影响较小的是物理吸附法。 答案:C 7.下列关于固定化酶中的酶说法正确的是() A.固定化酶活性不稳定 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,反应前后结构不转变,所以固定化酶可永久利用下去 D.固定化酶由于被固定在载体上,所以丢失了酶的高效性和专一性特点 解析:固定化酶活性稳定;固定化酶可反复利用,但不能永久利用下去;固定化酶保持了一般酶的特性。 答案:B 8.下列说法不正确的是() A.固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法 B.固定化酶更适合接受化学结合法和物理吸附法 C.由于细胞个体大,而酶分子很小,因此细胞多接受物理吸附法固定 D.反应物是大分子物质时应接受固定化酶 解析:在酶和细胞的固定化技术中,通常有包埋法、化学结合法和物理吸附法,其中由于酶分子小,又多带电荷, 易从多孔性物质中漏出,因此多使用化学结合法与物理吸附法,而细胞个体大,难以被多孔性物质吸附或结合,因而多接受包埋法。 答案:C 9.假如反应物是大分子物质,接受下列哪种方法催化受限制() A.直接使用酶 B.使用化学方法结合的酶 C.使用固定化细胞 D.使用物理吸附法固定的酶 解析:固定化细胞被包埋在载体内部,大分子物质不易通过载体和固定细胞的细胞膜,小分子物质易于通过。 答案:C 10.将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应,应当固定();若将谷氨酸棒状杆菌内的 蛋白质变成氨基酸,应当固定() A.谷氨酸棒状杆菌蛋白酶 B.谷氨酸棒状杆菌谷氨酸棒状杆菌 C.蛋白酶蛋白酶 D.蛋白酶谷氨酸棒状杆菌 解析:谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸是连续的酶反应,应固定谷氨酸棒状杆菌;蛋白质变成氨基酸是蛋白酶的作用,应固定蛋白酶。

生命科学对农业发展的影响

2011级农村区域发展（一）班简林波学号：3115003020 生命科学对农业经济发展的影响 摘要:生命科学与经济发展密不可分,不断为经济发展提供多种技术成果,为人 类社会创造可观的经济效益。在农业生产方面，生命科学在常规育种提供大量优质动植物种源的基础上，进一步发挥分子育种的优势，为增进人类健康和提高人类生活质量供给种类繁多﹑营养安全的农源生活用品。在新型能源方面，生命科学将有利于发现和利用更多生物能源，如农副产品发酵生产酒精﹑高油含量植物生产燃料油﹑太阳能分解水生产氢燃料等，为人类创造用之不竭的可再生能源。 关键词：生命科学﹑农业生产﹑新型能源﹑应用﹑意义 生命科学的定义：生命科学是研究生命的科学，它是研究生物体的生命活动及其本质﹑生物体的发生与发展﹑生物体与环境相互作用规律等的科学。生命科学对经济建设和社会发展具有极其重要的作用。 1.生物技术在农业生产的应用 1.1生物技术应用于畜牧业 1.11基因工程 基因工程又称DNA重组技术，是指对不同生物的遗传基因，根据人们的意愿进行基因的切割、拼接和重新组合，然后再转人生物体内，产生人们所期望的产物或创造出具有新的遗传特征的生物类型。基因：口里使得人类可以克服物种问的遗传障碍。定向培养或仓造出自然界所没有的新的生命形态，以满足人类社会的需要。 基因工程在畜牧业上也得到广泛发展。例如利用鼠类有关促进角蛋白形成的基因获得了经遗传改良的绵羊，这种绵羊比普通棉羊产毛量提高6％左右[ 。 最近美国科学家通过转基因技术，将深海鱼中含有的一种不饱和脂肪酸基因转移到了猪的基因组中。食用这些转基因克隆猪的猪肉，可预防心血管疾病。 1.12细胞工程 细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学方法，借助工程的实验方法或技术，在细胞水平上研究改造生物遗传特性和生物学特性，以获得特定的细胞、细胞产品或新生物体的一门科学技术。 目前，人工受精、胚胎移植等技术已广泛应用于畜牧业生产，液氮超低温(一196％)保存精液和胚胎，使优良畜、禽的交配数量与交配范围大为扩展，突破了交配季节的限制。另外，在细胞水平上改造卵细胞，可创造出高产奶牛、瘦肉型猪等新品种。结合流式细胞仪可分离出良种奶牛带有x染色体的精子，与奶牛卵细胞融合后移植到普通黄牛子宫中可以起到“借腹生子”的效果。这种胚胎移植新技术

酶的固定化

3、结合法 选择适宜的载体，使之通过共价键或离子键与酶结合在一起的固定化方法称为结合法。 1) 离子键结合法： 通过离子键使酶与载体结合的固定化方法称为离子键结合法 所用载体是某些不溶于水的离子交换剂。常用的有：DEAE-纤维素、TEAE-纤维素、DEAE- 葡聚糖凝胶等。 2) 共价键结合法 载体基质通常是水不溶性的，这些载体包括： (1 )天然载体：琼脂、琼脂糖、几丁质、纤维素、胶原蛋白等； (2)有机合成聚合物：聚亚胺酯、聚环氧丙烷、聚乙烯醇、尼龙等 (3 )无机载体：玻璃、氧化铝、硅胶、磁铁矿、氧化镍等。 用于连接载体的酶蛋白氨基酸残基上的反应功能基团有： Asp Glu 侧链的一COOH、C-末端的一COOH ; Tyr 的苯酚基；Cys 的一SH; Lys 的&NH2、N-末端一NH2；Thr、Ser 的一OH ; His 的咪唑基。 在酶的固定化过程中，由于疏水性氨基酸通常被掩藏在酶蛋白分子的内部，所以疏水性氨基酸通常不参与形成共价键。 载体活化方法： (1 )重氮化法 (2)叠氮法 (3 )溴基化法 (4)烷基化法等。 4、交联法 借助双功能试剂使酶分子之间、酶分子之内、酶与惰性载体间进行相互交联，制成网状结构的固定化酶的方法，称为交联法。 常用的双功能试剂有戊二醛、已二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮联苯等。 其中戊二醛最为常用，酶表面含有不止一个一NH2,戊二醛与酶上的-NH2发生Schiff反应， 形成席夫碱，形成一个复杂的酶交联网络。 交联酶法 借助双功能试剂使可溶性酶分子之间发生交联作用，制成网状结构的固定化酶的方法。可视 为一种无载体的固定化方法。 如木瓜蛋白酶在0.2%酶蛋白浓度，2.3%戊二醛，pH5.2〜7.2, 0C下交联24h，可制成固定 化酶。 共交联法 共交联法是指酶分子在双功能试剂的作用下，与一些惰性蛋白或水不溶载体之间发生交联，可降低单纯酶分子之间交联反应所引起的活性丧失。 通常选用的惰性蛋白有牛血清蛋白、卵清蛋白、明胶、胶原蛋白、血红蛋白等。 如一定量的脲酶加入到 2.5mL含6%牛血清蛋白、0.2%戊二醛的0.02mol/L磷酸缓冲液中，混合均匀后降温至-30C，再升温至4C,静置4h，形成泡沫状聚合物，冷冻干燥后，即为固定化酶。 5、热处理法 将含酶细胞在一定温度下加热处理一段时间，使酶固定在菌体内，而制备得到固定化菌体。 只适用于那些热稳定性较好的酶的固定化。 严格控制加热温度和时间。 细胞的固定化方法 (1) 吸附法

高三生物酶的应用试题答案及解析

高三生物酶的应用试题答案及解析 1.下列有关制备固定化酵母细胞叙述错误的是 A．在向溶化好的海藻酸钠溶液中加入的必须是已活化的酵母细胞 B．溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，才能加入细胞 C．溶解海藻酸钠，最好采用小火，或者持续加热的方法 D．在固定化酵母细胞的过程中，要以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl 2溶液中 【答案】C 【解析】向溶化好的海藻酸钠溶液中加入的必须是已活化的酵母细胞，A正确。溶化好的海藻酸 钠溶液必须冷却至室温，才能加入细胞，否则细胞会死亡，B正确。溶解海藻酸钠，采用小火， 或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶解，如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊，C错。以 恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl 2溶液中，观察液滴在CaCl 2 溶液中形 成凝胶珠的情形，D正确。 【考点】本题考查制备固定化酵母细胞相关知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知 识间的内在联系，形成知识的网络结构能力。 2.下列有关生物技术实践应用的叙述，正确的是（） A．固定化酶技术在多步连续催化反应方面优势明显 B．与自然发酵相比，人工接种发酵获得的产品品质更好 C．相同pH时，加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉 D．向鸡血细胞中加入冷却的95%的酒精，可以获得无杂质的DNA 【答案】B 【解析】固定化酶技术固定的是一种酶只能催化一种或一类反应，不能多步连续催化反应，A错误；人工接种发酵所用的菌种好于自然菌种，所以发酵获得的产品品质更好，B正确；适宜PH 条件下加酶洗衣粉洗涤效果才能好于普通洗衣粉，C错误；向鸡血细胞中加入冷却的95%的酒精，可以对DNA进行粗提纯，D错误。 【考点】本题考查有关生物技术实践应用的相关知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把 握知识间的内在联系，形成知识的网络结构的能力。 3.下列对果胶酶的作用的叙述中,错误的是( ) A．果胶酶是一种催化剂,可以改变反应速度 B．在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清 C．果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸 D．果胶酶能瓦解植物的细胞壁及胞间层 【答案】C 【解析】果胶酶是一种催化剂,可以改变反应速度,在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清,果胶 酶能瓦解植物的细胞壁及胞间层,果胶酶不能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸,因为酶具有专一性。 所以C选项错误。 4.下列有关固定化酶和固定化细胞的说法错误的是()。 A．固定化细胞和固定一种酶比较，优势在于能催化一系列生化反应 B．固定化细胞和固定一种酶比较，利用固定化细胞时需要给它提供营养物质 C．固定化酶通常采用化学结合法进行固定，固定化细胞常用包埋法进行固定 D．固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但活性在使用时会迅速下降

固定化酶技术

固定化酶在食品中的运用 摘要:固定化酶有许多优点，尤其是稳定性和可重复使用性使其在许多领域得到广泛应用。固定化酶技术是一门交叉学科技术，目前已得到长足的发展。介绍了固定化酶制备的传统方法以及一些新方法，同时对酶在一些性能优良的载体上的固定进行了综述。 关键词：固定化酶；制备；载体 酶是由活细胞产生的一类特殊的蛋白质催化剂(核酶除外)，具有催化效率高、底物高度专一、反应条件温和、反应容易控制等特点。酶的最大缺点是其不稳定性，在酸、碱、热及有机溶剂中易发生变性，活性降低或丧失；而且酶反应后，会在溶液中残留，造成酶反应难以连续化、自动化，同时也不利于终产品的分离提纯，这些都大大阻碍了酶工业的发展，所以有必要采取酶工程技术改善这些缺点。酶工程技术措施较多，其中酶的固定化技术是重要举措之一。酶的固定化是用人工方法把从生物体内提取出来的酶固定在特定的载体上或使酶与酶相交联，酶被限定在一定区域内，但仍保持原有高效、专一、条件温和的催化功能。通常酶是游离的，而经过固定化以后，酶被束缚在一定区域内，因而这样的酶被称为固定化酶。固定化酶在生物、医药、农业、食品、化工、能源开发、环境保护等方面得到了广泛应用。本文介绍了固定化酶的制备方法和优缺点，对其在食品行业中的应用情况进行总结，最后对其应用前景进行展望。 1固定化酶的制定方法[1-5] 1.1吸附法 吸附法可分为物理吸附法和离子吸附法。吸附法较简便，酶活损失小，但酶与载体作用力小，易脱落。 物理吸附法是通过非特异性物理吸附作用，将酶固定到载体表面。载体主要有多孔玻璃、活性炭、酸性白土、漂白土、高岭土、氧化铝、硅胶、膨润土、羟基磷灰石、磷酸钙、陶瓷、金属氧化物、淀粉、白蛋白、大孔树脂、丁基或己基—葡聚糖凝胶、纤维素及其衍生物、甲壳素及其衍生物等。 离子吸附法是将酶与含有离子交换基团的水不溶性载体通过静电作用相结合的一种固定化方法。载体包含阴离子交换剂(如DEAE-纤维素、TEAE-纤维素、纤维素-柠檬酸盐、TEAE-葡聚糖凝胶、Amberlite IRA-93、IRA-410、IRA-900