Question

2．某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验材料及用具齐全．
（1）酵母细胞的固定采用的方法是包埋法．如果反应物是大分子，应选择固定化酶方法．
（2）请完善该实验小组的同学在制备固定化酵母细胞过程的步骤：
①配制氯化钙溶液时应用蒸馏水．
②海藻酸钠溶解应用小火间断加热，这样做的目的是防止海藻酸钠发生焦糊．
③海藻酸钠溶液必须冷却至室温才能加入酵母细胞．
④注射器中的海藻酸钠和酵母细胞的混合物应滴人氯化钙溶液中形成凝胶珠，凝胶珠的颜色是乳白色；形状是圆形或椭圆形；氯化钙溶液的作用是胶体聚沉．
（3）该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵，请回答：
①为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，实验过程中，一定要在无菌条件下进行．
②加入反应液后的操作是关闭活塞1和活塞2．
③装置的长导管起到什么作用？释放CO₂，减小反应柱内压力并可防止其他微生物污染．
（4）实验过程中，可能会观察到的现象：有（填有或无）气泡产生；有（填有或无）酒精产生．实验过程中，装置内可能会发生的反应式为：有氧呼吸：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+6CO₂+能量 无氧呼吸：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH（酒精）+2CO₂+少量能量．
（5）固定化酶和一般酶制剂的主要区别是既能与反应物接触，又能与产物分离；能重复使用．

Answer 1

分析 1、固定化酶、固定化细胞的比较：

	固定化酶	固定化细胞
酶的种类	一种	一系列酶
制作方法	吸附法、交联法、包埋法	吸附法、包埋法
是否需要营养物质	否	是
缺点	不利于催化一系列的酶促反应	反应物不宜与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降
优点	①既能与反应物接触，又能与产物分离②可以反复利用	成本低，操作容易

2、固定化细胞制作过程中的注意事项：
（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．

解答 解：（1）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，反应物是大分子物质，包埋法时酶与反应物接触不充分催化作用受限，故宜采用固定化酶技术．
（2）②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．
③海藻酸钠溶液与酶母细胞混合：冷却后再混合，防止高温杀死酵母菌．
③注射器中的海藻酸钠和酵母细胞的混合物应滴入氯化钙溶液　中形成凝胶珠．
（3）①为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，实验过程中，一定要在无菌条件下进行．
②加入反应液后为了在无氧条件下进行酒精发酵，应关闭活塞1和活塞2．
③装置的长导管起到释放CO₂，减小反应柱内压力并可防止其他微生物污染的作用．
（4）实验过程中，酵母菌先进行有氧呼吸，消耗尽氧气后进行无氧呼吸，故产物有二氧化碳和酒精，反应式为有氧呼吸：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+6CO₂+能量   无氧呼吸：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH（酒精）+2CO₂+少量能量．
（5）固定化酶和一般酶制剂的主要区别是 既能与反应物接触，又能与产物分离；能重复使用．
故答案为：
（1）包埋法　固定化酶
（2）①防止海藻酸钠发生焦糊　②冷却至室温　③乳白色  圆形或椭圆形  胶体聚沉　
（3）
①无菌　
②活塞1和活塞2　
③释放CO₂，减小反应柱内压力并可防止其他微生物污染　
（4）有  有    有氧呼吸：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+6CO₂+能量   无氧呼吸：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH（酒精）+2CO₂+少量能量 
（5）既能与反应物接触，又能与产物分离；能重复使用

点评 本题考查细胞固定化技术的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力，难度中等．