1、课题3酵母细胞的固定化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，又可使酶与产物分离，提高了产品质量。3固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、pH外，还需要有机营养的供应。4配制海藻酸钠溶液时应小火加热或间断加热，溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温，才能加入已活化的酵母细胞。5配制的海藻酸钠溶液若浓度过高，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。一、固定化酶的应用实例高果糖浆的生产2生产过程二、固定化酶和固定化细胞技术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固定方法
2、连线3常用载体：包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。4优点(1)固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。(2)固定化细胞制备成本更低，操作更容易。三、固定化酵母细胞的实验操作1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。2配制海藻酸钠溶液时，要使用小火或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。3溶化好的海藻酸钠溶液要先冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞。4在CaCl2溶液中形成的凝胶珠需在CaCl2溶液中浸泡30_min左右。1制备固定化酵母细胞，常用的载体和固定方法依次是()A海藻酸钠、化学结合法
3、B氯化钙、物理吸附法C海藻酸钠、包埋法D氯化钙、化学结合法解析：选C酵母细胞体积大，难以用化学结合法和物理吸附法，宜采用包埋法固定。固定化细胞应当选用不溶于水的多孔性载体材料，常用的是海藻酸钠。2海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要通过加热促进其溶解，采用的最好的加热方法是()A快速加热B持续高温加热C小火或间断加热 D灼烧加热解析：选C溶解海藻酸钠时需加热，旨在加速其溶解，但是务必要避免温度过高，使其焦糊，应用小火或间断加热。3下面制备固定化酵母细胞的正确步骤是()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酵母细胞的活化固定化酵母细胞A BC D解析：选D制备固定化酵母细胞的
4、正确步骤为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。4目前，酶已经大规模地应用于各个领域，下列属于酶应用 中面临的实际问题的是()A酶对有机溶剂不敏感，但对高温、强酸、强碱非常敏感B加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境C固定化酶可以反复利用，但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性D酶的催化功能很强，但需给予适当的营养物质才能较长时间维持其作用解析：选C酶对有机溶剂也非常敏感；普通洗衣粉中含有P，更容易污染环境；酶发挥催化作用时不需要提供营养物质。1固定化酶或固定化细胞的方法名称原理图示包埋法将酶或微生物细胞均匀地包埋在不溶于水
5、的多孔性载体中，分为凝胶包埋法和微囊化法化学结合法利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上，分为交联法、共价结合法、离子结合法物理吸附法通过物理吸附作用，把酶或细胞固定在醋酸纤维素、琼脂糖、多孔玻璃或聚丙烯酰胺等载体上2直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较比较项目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无化学结合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化是否需要营养物质否否是催化反应单一或多种单一一系列反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)小分子物质优点催化效率高，低耗能、低污染等既能与反应物接触，又能与产物分离，提高了产品质量；可
6、重复使用，降低了成本成本更低，操作更容易缺点对环境条件非常敏感，易失活；酶难回收，成本高，影响产品质量不利于催化一系列的酶促反应反应物不易与酶接触，尤其是大分子物质，可能导致反应效率下降实例果胶酶固定化葡萄糖异构酶固定化酵母细胞题组冲关1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固定化酶更适合用化学结合法和物理吸附法制备C由于细胞个体大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定D反应物是大分子物质应采用固定化酶解析：选C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。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
7、法与物理吸附法制备，而细胞个体大，难以被多孔性物质吸附或结合，因而多采用包埋法制备。2如图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答问题： (1)请在横线上填出各标号的名称。_，_，_。(2)固定化酶的优点在于(多选)()A能被重复利用B降低生产成本，操作容易C有利于提高酶活性D有利于产物的纯化(3)的作用是_。(4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方法有_或_。(5)研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将从大肠杆菌中得到的三磷酸酯酶固定到尼龙膜上制成酶制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药。与微生物降解相比，其作用不需要适宜的()A温度B酸碱度C水分D营养解析：与一般的酶制剂相比，固定
8、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，反应成本低，操作更容易。使用固定化酶技术往往利用一个反应柱，下端有一个分布着小孔的筛板，酶颗粒无法通过筛板，而反应液却可以自由流出。制作固定化葡萄糖异构酶的方法有化学结合法和物理吸附法。酶和微生物细胞相比较，二者的正常活动都需要一定的条件，如温度、酸碱度、水分等，但是酶本身是一种大分子物质，不需要营养，而细胞的生活离不开营养物质。答案：(1)反应柱固定化酶多孔筛板(2)ABD(3)使酶颗粒无法通过，反应溶液却可以自由流出(4)化学结合法物理吸附法(5)D1实验操作流程2注意事项(1)酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足
9、够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出。(2)CaCl2要称量准确，不能用自来水配制溶液；CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠，因此需将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，以便形成稳定的结构。(3)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细胞的数目少，影响实验效果。(4)溶解海藻酸钠时，要用小火或间断加热，并不断搅拌，防止海藻酸钠发生焦糊。(5)溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否则会因温度过高而导致酵母菌死亡。(6)用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，作为对照。(7)在工业生产中，需
10、反复使用固定化细胞，因此必须保证在固定化细胞的制备、应用及提取再利用过程中，严格按照无菌操作要求，避免其他微生物污染。3结果分析与评价(1)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，说明海藻酸钠溶液的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；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，制作失败，需要再做尝试。(2)酵母菌发酵的反应式为C6H12O62C2H5OH2CO2能量。如果实验成功，应该有气泡产生，并具有酒味；而不含酵母菌的凝胶珠所做的对照实验，则无此现象。题组冲关3下列对配制海藻酸钠溶液的叙述，不正确的是()A加热制备海藻酸钠溶液是操作中最重要的一环B海藻酸
11、钠的浓度涉及固定化细胞的质量C海藻酸钠的浓度过高，易形成凝胶珠D海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠内包埋细胞过少解析：选C海藻酸钠的浓度过高，凝胶珠不易形成；海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠内包埋的细胞过少。加热制备海藻酸钠溶液是操作中最重要的一环，因为海藻酸钠的浓度影响固定化细胞的质量。4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CaCl2溶液：将无水CaCl2溶解在定量蒸馏水中，配制成一定浓度的CaCl2溶液；配制海藻酸钠溶液：将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
12、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地将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察凝胶珠形成。(1)请你改正其中两处错误的操作：第一处_；第二处_。(2)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右，目的是_。(3)如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度_(填“过低”或“过高”)。解析：(1)海藻酸钠的溶化应用小火或间断加热至完全溶化。溶化冷却后再加入酵母细胞，否则会杀死酵母细胞。(2)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，目的是让凝胶珠形成稳定的结构。(3)凝胶珠颜色过浅
13、，呈白色，说明海藻酸钠浓度过低。答案：(1)海藻酸钠溶解应用小火或间断加热海藻酸钠溶液冷却后再加入酵母细胞(2)让凝胶珠形成稳定的结构(3)过低 随堂基础巩固1下列关于酶和细胞固定化的叙述，不正确的是()A酶分子很小，易采用包埋法固定B酶分子很小，易采用化学结合法或物理吸附法固定C细胞个大，难被吸附或结合D细胞易采用包埋法固定解析：选A酶分子很小，易采用化学结合法或物理吸附法固定；细胞个大，难被吸附或结合，易采用包埋法固定。2下列关于固定化酶和一般酶制剂应用效果的说法，错误的是()A固定化酶生物活性强，可长久使用B一般酶制剂应用后和产物混合在一起，产物的纯度不高C一般酶制剂参加反应后不能重复利
14、用D固定化酶可以反复利用，降低生产成本，提高产品质量解析：选A固定化酶是因为可回收重新利用而可以较长时间使用的，并不是因为生物活性强而可长久使用。单纯从生物活性方面分析，固定化酶与一般酶制剂的活性差别不大。3下列关于使用固定化酶技术生产高果糖浆的说法，正确的是()A高果糖浆的生产需要使用果糖异构酶B在反应柱内的顶端装上分布着许多小孔的筛板，防止异物的进入C将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，果糖从反应柱下端流出D固定化酶技术复杂，成本较高解析：选C生产高果糖浆时所用的酶应为葡萄糖异构酶，将这种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
15、过筛板上的小孔，而反应液却可以自由出入。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，与固定化酶接触，转化成果糖，从反应柱下端流出，反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本。4下列关于固定化酶技术的说法，正确的是()A固定化酶技术就是固定反应物，将酶依附于载体上，围绕反应物旋转的技术B固定化酶技术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固定化酶技术是将酶固定在一定空间内的技术解析：选D固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术。其优点是酶被固定在一定装置内可重复利用；不足之处是无法同时催化一系列酶促反应。在固定化过程中，固定的是酶而不是反
16、应物。5下列关于固定化细胞的说法，错误的是()A固定化细胞技术是利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术B固定化酶技术是固定化细胞技术的基础C一般来说，细胞常采用化学结合法固定化D包埋法常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等解析：选C细胞个大，酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出，所以酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。6(江苏高考)为了使牛仔裤呈现“穿旧”效果，在工业洗衣机 中用酶洗代替传统的浮石擦洗，是目前重要的生产手段 (工艺流程见下图)。下列叙述中错误的是(多选)()A纤维素酶在仿旧中的作用机
17、理与其在洗衣粉中去污 的机理相似B在上述工艺中，为重复使用纤维素酶，可选用适当的包 埋剂固定化酶C在上述工艺中，通过调节温度、酸碱度、处理时间可控 制仿旧颜色的深浅D纤维素酶催化葡萄糖残基间磷酸二酯键的水解分解纤 维素解析：选BD纤维素酶在仿旧中的作用机理是适当分解布料中的纤维素成分，洗衣粉中添加纤维素酶的作用机理是适当分解布料中的纤维素成分使织物膨松，有利于去污，两者作用机理相似；酶分子较小，容易从包埋材料中漏出，一般采用化学结合法或物理吸附法固定化酶；调节温度、酸碱度可控制纤维素酶的活性，控制处理时间可影响水解程度，进而控制仿旧颜色的深浅；纤维素分子中不含磷酸二酯键。7在20世纪50年代，
18、酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术。(1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是_。与固定化酶技术相比，固定化细胞技术固定的是_。(2)制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是_，应使用下图中方法_(填序号及名称)，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是_。 (3)制作固定化酵母细胞时，混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和_溶液中形成凝胶珠。观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明海藻酸钠溶液浓度_，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目_。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明_。解析：(1)将酶固定化后，能使酶在催化反应之后并不进入产物溶液，可反复使用；将细胞
19、固定化后，可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定。(2)海藻酸钠不能参与化学反应，在高温时容易溶化，温度降低时又可以形成多孔性固体颗粒，是包埋酵母菌的好材料。图示为化学结合法，为吸附法，为包埋法。固定化酶适宜用化学结合法、物理吸附法；固定化酵母细胞适宜用包埋法。(3)凝胶珠是用溶化后冷却的海藻酸钠与酵母菌混合后在CaCl2 溶液中形成的。如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠溶液的浓度偏低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细胞的数目少，影响实验效果；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明海藻酸钠溶液的浓度偏高，制作失败，需要再尝试。答案：(1)酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上
20、的酶能反复使用多酶系统(或一系列酶、多种酶)(2)海藻酸钠包埋法酶分子很小，容易从包埋材料中漏出(3)CaCl2偏低较少海藻酸钠溶液浓度偏高，制作失败课时跟踪检测一、选择题1下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是()A可用包埋法制备固定化酵母细胞B反应产物对固定化酶的活性没有影响C葡萄糖异构酶固定前后专一性不同D固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应解析：选A由于细胞相对于酶来说更大，难以被吸附或结合，因此多采用包埋法；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；固定化酶实质上是将相应酶固定在不溶于水的载体上，实现酶的反复利用，并提高酶稳定性，酶的各项特性保
21、持不变；固定化细胞在多步酶促反应中发挥连续催化作用，但如果反应底物是大分子物质，则难以自由通过细胞膜，从而限制固定化细胞的催化作用。2下列关于高果糖浆及其制备的叙述，不正确的是()A高果糖浆可以认为是高浓度果糖溶液的简称，一般为含果糖42%左右的果糖溶液B高果糖浆不会引发肥胖、龋齿等，因此受到人们的青睐C果糖是由淀粉或麦芽糖在葡萄糖异构酶的作用下形成的D葡萄糖异构酶在最适条件下转化效率最高解析：选C高果糖浆制作过程的实质就是在葡萄糖异构酶的作用下，使葡萄糖发生结构上的变化，形成葡萄糖的同分异构体果糖。一般用的原料是淀粉，淀粉在酶的作用下分解为麦芽糖，再进一步分解为葡萄糖，葡萄糖才是果糖的直接反
22、应物。葡萄糖异构酶的最适温度为6070 ，可使果糖、葡萄糖混合物中的果糖比例高达70%90%，而果糖比例占42%左右时就可将其混合物称为高果糖浆。3(江苏高考)下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是()A固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用B溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素C固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物D凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合解析：选B固定化酶技术是指将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，可实现重复利用。固定化酶发挥作用不需要供氧，溶解氧交换受阻不会成为其应用的限制因素。固定化细胞只能用于生产分泌到细胞外的产物，否则无法获得
23、需要的产物。用凝胶包埋细胞利用的是物理方法。4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凝胶珠内可能没有酵母细胞D所谓的葡萄糖溶液可能是其他物质解析：选A利用固定化酵母细胞发酵产生酒精的过程需要无氧条件，因此实验瓶盖了塞子不可能是实验失败的原因。5下面是制备固定化酵母细胞的步骤，正确的是()A应使干酵母与自来水混合并搅拌，以利于酵母菌活化B配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热C向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀D将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液中，会观察到CaCl2溶液中有球形或
24、椭圆形的凝胶珠形成解析：选B由于在缺水状态下，酵母菌处于休眠状态，为了加速酵母细胞的活化，将干酵母与蒸馏水混合后，用玻璃棒充分搅拌。为避免海藻酸钠发生焦糊，溶化时要用小火或间断加热。将刚溶化好的海藻酸钠冷却至室温后，与已活化的酵母细胞混合，否则有可能会杀死酵母细胞。应将与酵母细胞混匀的海藻酸钠用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注入。6下列有关固定化酶和固定化细胞的说法，不正确的是()A与普通酶相同，固定化酶活性的发挥需要适宜的温度和pHB固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、pH外，还需要有机营养的供应C固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都在细胞外起作用D固定化酶和固定化细胞都能
25、反复利用，但酶的活性可能下降解析：选C固定化酶的活性受温度、pH等因素的影响；固定化细胞发挥作用受温度、pH和有机营养等因素的影响；固定化细胞所固定的酶是在细胞内起作用的；固定化酶和固定化细胞都能反复使用，原则上酶的活性不变，但在实际操作中，受环境等因素的影响，酶的活性可能下降。7下列有关固定化酵母细胞技术的叙述，正确的是()A实验中需要先利用蒸馏水消耗酵母细胞中的有机物B固定化酵母细胞的常用方法是吸附法，这种方法对酵母细胞活性影响最小C实验中使用CaCl2溶液处理的目的是使酵母细胞处于感受态，提高发酵效率D若最终凝胶珠的颜色泛白，可能是由于海藻酸钠的浓度偏低解析：选D若海藻酸钠浓度过低，会导
26、致固定的酵母细胞数目偏少，观察到凝胶珠的颜色浅(白色)。8固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，以研究固定化酶的相关性质和最佳固定条件。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。图甲、乙、丙为部分研究结果。下列叙述错误的是()A由图甲可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强B由图乙可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好C由图丙可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后若继续使用则酶活力明显下降D固定化酶的酶活力较高，主要原因是增加了酶与底物的接触面积解析：选D据图甲，温度为45 时，固定化酶的活力很高，而游离酶的活
27、力下降；酶用海藻酸钠固定后，降低了酶与底物的接触面积。9下列有关固定化酵母细胞技术的叙述，错误的是()A利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠用作对照B制备好海藻酸钠溶液后，要立即将其与酵母细胞混合以防凝固C将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌D若最终凝胶珠的颜色泛白，则包埋的酵母细胞偏少解析：选B应将制备好的海藻酸钠溶液冷却后，再加入已活化的酵母细胞，否则会把酵母细胞杀死。10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，需要提供适宜的营养条件D
28、利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物解析：选A固定化细胞技术固定的是一系列酶，所以在多步连续催化反应方面优势明显。固定化酶的应用中，要控制好pH、温度，但与溶解氧无关。利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，是酶促反应，没有生物参与，所以不需要提供营养条件。利用固定化酵母细胞进行发酵时，糖类除了作为反应物外，还为酵母细胞提供碳源。二、非选择题11(江苏高考)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：图1图2(1)实验中的海藻酸钠作用是_，CaCl2的作用是_。(2)为
29、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24h后，移动凝胶球，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_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2448h间Zn2浓度下降速度较快的主要原因是_；7296h间Zn2浓度下降速度较慢的原因有_。解析：(1)绿球藻为单细胞生物，可用包埋法固定化，实验中海藻酸钠的作用是包埋绿球藻。配制好的海藻酸钠溶液需要滴入CaCl2溶液中，与CaCl2反应形成凝胶球，刚形成的凝胶球应在CaCl2溶液中
30、浸泡一段时间，有利于形成稳定的结构。(2)将固定好的凝胶球用绿球藻的培养液(生理盐水)清洗23次，能够洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻的活性。如果包埋绿球藻用的海藻酸钠浓度过低，或形成的凝胶球孔径过大，在培养过程中会有绿球藻从包埋材料中漏出来，使溶液呈绿色。(3)分析图绿球藻数量变化曲线可知，浓度为2.0%的海藻酸钠对绿球藻的包埋效果最好，凝胶球中包埋的绿球藻数量最多，故应选用该浓度的海藻酸钠制备凝胶球。(4)由Zn2浓度变化曲线可知，空白凝胶球组Zn2浓度下降的原因是凝胶对Zn2有一定的吸附作用。培养初期，绿球藻生长(增殖)速度较快，导致Zn2浓度下降速度较快；培养后期
31、，由于绿球藻生长(增殖)速度减慢、溶液中Zn2浓度较低等，Zn2浓度下降速度较慢。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12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_洗涤后再转移到图2装置中。图2发酵过程中搅拌的目的是使_。(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
32、藻酸钠时需注意用_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%的海藻酸钠分别利用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：海藻酸钠(%)22.5322.5322.53X溶液(%)222333444固定化强度(g/30个)9309509901 0301 1001 1401 1701 1701 160酒精量(%)6.76.56.56.76.46.26.76.46.3依照表格分析，随着X溶液浓度的
33、增加，_增加；用于酒精发酵效果最好的海藻酸钠与X溶液浓度分别是_、_。解析：(1)图1为固定化酵母细胞的步骤，X溶液为CaCl2溶液，作用是使胶体聚沉，即使海藻酸钠形成凝胶珠。(2)图2为发酵过程，因为是无氧呼吸，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。(3)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，再加入酵母菌充分搅拌混合均匀，以防止高温杀死酵母菌。(4)分析表格可知，随着X溶液浓度的增加，酵母细胞的固定化强度增加，固定化强度和产酒精量都较大的海藻酸钠与X溶液浓度分别是2%、4%。答案：(1)CaCl2溶液海藻酸钠形成凝胶珠(2)蒸
34、馏水培养液与酵母菌充分接触(3)小火(或间断)冷却至室温(4)固定化强度2%4%13某实验小组进行固定化酵母细胞的制备，并开展游离酵母和固定化酵母发酵产酒酒精度的比较，结果如下表。请回答下列问题：产酒酒精度的比较时间(d)024681012游离酵母01.02.13.23.94.34.6固定化酵母02.54.25.05.46.06.4(1)制作凝胶珠的实验步骤是：酵母细胞的活化_配制海藻酸钠溶液_固定化酵母细胞。(2)影响实验成败的关键步骤是_，此步的操作应采用_。(3)钙离子的作用是使胶体聚沉，海藻酸盐起_的作用。(4)该小组将制备好的固定化酵母与游离酵母分别放在一定的条件下发酵，定时记录发酵
35、液中酒精度的变化。实验过程中的“在一定的条件下发酵”的条件是_，要求条件相同是为了确保_。由表可知，固定化酵母和游离酵母发酵都能产生酒精，但固定化酵母在发酵前期的延迟期的时间比游离酵母发酵前期的延迟期的时间要_。解析：制备固定化酵母细胞的实验步骤为：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；该实验的关键是配制海藻酸钠溶液。海藻酸盐起载体的作用，用于包埋酵母细胞。酵母菌酒精发酵过程是细胞内酶的催化过程，需要在适宜的温度、pH等条件下进行，两组实验的条件相同，才能够确保无关变量相同，且遵循单一变量原则。由表可知，在12 d的发酵时间里，固定化酵母发酵产酒酒精度从0度到6.4度，游离酵母发酵产酒酒精度从0度到4.6度，而且固定化酵母发酵产酒酒精度在第4 d即达到4.2度，表明其延迟期短。答案：(1)配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合(2)配制海藻酸钠溶液小火或间断加热(3)包埋酵母细胞(或载体)(4)适宜的温度、pH等单一变量短
