Question

2．某一實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)，欲通過制備固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行葡萄糖溶液發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料及用具齊全．
（1）酵母細(xì)胞的固定采用的方法是包埋法．如果反應(yīng)物是大分子，應(yīng)選擇固定化酶方法．
（2）請完善該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在制備固定化酵母細(xì)胞過程的步驟：
①配制氯化鈣溶液時(shí)應(yīng)用蒸餾水．
②海藻酸鈉溶解應(yīng)用小火間斷加熱，這樣做的目的是防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊．
③海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫才能加入酵母細(xì)胞．
④注射器中的海藻酸鈉和酵母細(xì)胞的混合物應(yīng)滴人氯化鈣溶液中形成凝膠珠，凝膠珠的顏色是乳白色；形狀是圓形或橢圓形；氯化鈣溶液的作用是膠體聚沉．
（3）該實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置來進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵，請回答：
①為使該實(shí)驗(yàn)中所用到的固定化酵母細(xì)胞可以反復(fù)運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)過程中，一定要在無菌條件下進(jìn)行．
②加入反應(yīng)液后的操作是關(guān)閉活塞1和活塞2．
③裝置的長導(dǎo)管起到什么作用？釋放CO₂，減小反應(yīng)柱內(nèi)壓力并可防止其他微生物污染．
（4）實(shí)驗(yàn)過程中，可能會(huì)觀察到的現(xiàn)象：有（填有或無）氣泡產(chǎn)生；有（填有或無）酒精產(chǎn)生．實(shí)驗(yàn)過程中，裝置內(nèi)可能會(huì)發(fā)生的反應(yīng)式為：有氧呼吸：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+6CO₂+能量 無氧呼吸：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH（酒精）+2CO₂+少量能量．
（5）固定化酶和一般酶制劑的主要區(qū)別是既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；能重復(fù)使用．

Answer 1

分析 1、固定化酶、固定化細(xì)胞的比較：

	固定化酶	固定化細(xì)胞
酶的種類	一種	一系列酶
制作方法	吸附法、交聯(lián)法、包埋法	吸附法、包埋法
是否需要營養(yǎng)物質(zhì)	否	是
缺點(diǎn)	不利于催化一系列的酶促反應(yīng)	反應(yīng)物不宜與酶接近，尤其是大分子物質(zhì)，反應(yīng)效率下降
優(yōu)點(diǎn)	①既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離②可以反復(fù)利用	成本低，操作容易

2、固定化細(xì)胞制作過程中的注意事項(xiàng)：
（1）配制海藻酸鈉溶液：小火、間斷加熱、定容，如果加熱太快，海藻酸鈉會(huì)發(fā)生焦糊．
（2）海藻酸鈉溶液與酶母細(xì)胞混合：冷卻后再混合，注意混合均勻，不要進(jìn)入氣泡
（3）制備固定化酵母細(xì)胞：高度適宜，并勻速滴入
（4）剛?cè)芑�的海藻酸鈉應(yīng)冷卻后再與酵母菌混合，否則溫度過高會(huì)導(dǎo)致酵母菌死．

解答 解：（1）由于細(xì)胞相對(duì)于酶來說更大，難以被吸附或結(jié)合，因此多采用包埋法，反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，包埋法時(shí)酶與反應(yīng)物接觸不充分催化作用受限，故宜采用固定化酶技術(shù)．
（2）②配制海藻酸鈉溶液：小火、間斷加熱、定容，如果加熱太快，海藻酸鈉會(huì)發(fā)生焦糊．
③海藻酸鈉溶液與酶母細(xì)胞混合：冷卻后再混合，防止高溫殺死酵母菌．
③注射器中的海藻酸鈉和酵母細(xì)胞的混合物應(yīng)滴入氯化鈣溶液　中形成凝膠珠．
（3）①為使該實(shí)驗(yàn)中所用到的固定化酵母細(xì)胞可以反復(fù)運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)過程中，一定要在無菌條件下進(jìn)行．
②加入反應(yīng)液后為了在無氧條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵，應(yīng)關(guān)閉活塞1和活塞2．
③裝置的長導(dǎo)管起到釋放CO₂，減小反應(yīng)柱內(nèi)壓力并可防止其他微生物污染的作用．
（4）實(shí)驗(yàn)過程中，酵母菌先進(jìn)行有氧呼吸，消耗盡氧氣后進(jìn)行無氧呼吸，故產(chǎn)物有二氧化碳和酒精，反應(yīng)式為有氧呼吸：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+6CO₂+能量   無氧呼吸：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH（酒精）+2CO₂+少量能量．
（5）固定化酶和一般酶制劑的主要區(qū)別是 既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；能重復(fù)使用．
故答案為：
（1）包埋法　固定化酶
（2）①防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊�、诶鋮s至室溫　③乳白色  圓形或橢圓形  膠體聚沉　
（3）
①無菌　
②活塞1和活塞2　
③釋放CO₂，減小反應(yīng)柱內(nèi)壓力并可防止其他微生物污染　
（4）有  有    有氧呼吸：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+6CO₂+能量   無氧呼吸：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH（酒精）+2CO₂+少量能量 
（5）既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；能重復(fù)使用

點(diǎn)評(píng) 本題考查細(xì)胞固定化技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，意在考查學(xué)生的識(shí)記能力和判斷能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合分析問題和解決問題的能力，難度中等．