Question

12．固定化酶和固定化細胞技術是利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間內的技術，如圖1表示制備固定化酵母細胞的有關操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發酵的示意圖．請完成下列問題：
（1）與直接將酶投入反應液中相比，固定化酶技術的優點主要是可以將酶重復利用．對于一系列酶參與的復雜反應一般可以固定化細胞，而固定細胞常用的方法是包埋法．
（2）固定化酵母細胞的操作流程是：酵母細胞的活化→配置海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉與酵母細胞混合→固定化酵母細胞．為促進海藻酸鈉溶解一般還需要用小火間斷加熱，并不斷攪拌防止發生焦糊．將海藻酸鈉與酵母細胞混合前需先冷卻至室溫，原因是防止高溫使酵母細胞失活．圖1中凝膠珠形成時用的X溶液是氯化鈣．
（3）圖2中利用固定化細胞發酵時攪拌的目的是使底物和細胞充分接觸，反應過程中有（有或無）氣泡產生，并有酒昧，可以用重鉻酸鉀試劑鑒定是否產生了酒精．
（4）為了通過實驗測定固定化的酵母細胞發酵時的最適溫度，你的實驗設計思路是：設計溫度梯度實驗，找到反應最快時對應的溫度．

Answer 1

分析 固定化細胞制作過程中的注意事項：
（1）配制海藻酸鈉溶液：小火、間斷加熱、定容，如果加熱太快，海藻酸鈉會發生焦糊．
（2）海藻酸鈉溶液與酶母細胞混合：冷卻后再混合，注意混合均勻，不要進入氣泡
（3）制備固定化酵母細胞：高度適宜，并勻速滴入
（4）剛溶化的海藻酸鈉應冷卻后再與酵母菌混合，否則溫度過高會導致酵母菌死亡．

解答 解：（1）固定化酶優點是使酶既能與反應物接觸，又能與產物分離，還可以被反復利用．固定化細胞優點是成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化學反應．制備固定化酵母細胞，由于細胞體積大，難以被吸附或結合，多采用包埋法．
（2）固定化酵母細胞的操作流程是：酵母細胞的活化→配置海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉與酵母細胞混合→固定化酵母細胞．為促進海藻酸鈉溶解一般還需要用小火間斷加熱，并不斷攪拌防止發生焦糊．將海藻酸鈉與酵母細胞混合前需先冷卻至室溫，原因是防止高溫使酵母細胞失活．圖1中凝膠珠形成時用的X溶液是氯化鈣，加入CaCl₂溶液進行固定化酵母細胞，CaCl₂的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠．
（3）圖2中利用固定化細胞發酵時攪拌的目的是使底物和細胞充分接觸，由于酵母菌無氧呼吸產生二氧化碳和酒精，故反應過程中有氣泡產生，并有酒昧，鑒定酒精可以用重鉻酸鉀試劑．
（4）若通過實驗測定固定化的酵母細胞發酵時的最適溫度，實驗設計類似于測定酶的最適溫度，即設計一系列溫度梯度實驗，找到反應最快時對應的溫度．
故答案為：
（1）可以將酶重復利用　 包埋法 
（2）活化  小火間斷  防止高溫使酵母細胞失活  氯化鈣　
（3）使底物和細胞充分接觸   有  重鉻酸鉀
（4）設計溫度梯度實驗，找到反應最快時對應的溫度

點評 本題考查細胞固定化技術的相關知識，意在考查學生的識記能力和判斷能力，運用所學知識綜合分析問題和解決問題的能力．