Question

12．固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，如圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)操作，圖2是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖．請(qǐng)完成下列問題：
（1）與直接將酶投入反應(yīng)液中相比，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要是可以將酶重復(fù)利用．對(duì)于一系列酶參與的復(fù)雜反應(yīng)一般可以固定化細(xì)胞，而固定細(xì)胞常用的方法是包埋法．
（2）固定化酵母細(xì)胞的操作流程是：酵母細(xì)胞的活化→配置海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉與酵母細(xì)胞混合→固定化酵母細(xì)胞．為促進(jìn)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(fā)生焦糊．將海藻酸鈉與酵母細(xì)胞混合前需先冷卻至室溫，原因是防止高溫使酵母細(xì)胞失活．圖1中凝膠珠形成時(shí)用的X溶液是氯化鈣．
（3）圖2中利用固定化細(xì)胞發(fā)酵時(shí)攪拌的目的是使底物和細(xì)胞充分接觸，反應(yīng)過程中有（有或無）氣泡產(chǎn)生，并有酒昧，可以用重鉻酸鉀試劑鑒定是否產(chǎn)生了酒精．
（4）為了通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定固定化的酵母細(xì)胞發(fā)酵時(shí)的最適溫度，你的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是：設(shè)計(jì)溫度梯度實(shí)驗(yàn)，找到反應(yīng)最快時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度．

Answer 1

分析 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)致酵母菌死亡．

解答 解：（1）固定化酶優(yōu)點(diǎn)是使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以被反復(fù)利用．固定化細(xì)胞優(yōu)點(diǎn)是成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化學(xué)反應(yīng)．制備固定化酵母細(xì)胞，由于細(xì)胞體積大，難以被吸附或結(jié)合，多采用包埋法．
（2）固定化酵母細(xì)胞的操作流程是：酵母細(xì)胞的活化→配置海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉與酵母細(xì)胞混合→固定化酵母細(xì)胞．為促進(jìn)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(fā)生焦糊．將海藻酸鈉與酵母細(xì)胞混合前需先冷卻至室溫，原因是防止高溫使酵母細(xì)胞失活．圖1中凝膠珠形成時(shí)用的X溶液是氯化鈣，加入CaCl₂溶液進(jìn)行固定化酵母細(xì)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(xì)胞發(fā)酵時(shí)攪拌的目的是使底物和細(xì)胞充分接觸，由于酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳和酒精，故反應(yīng)過程中有氣泡產(chǎn)生，并有酒昧，鑒定酒精可以用重鉻酸鉀試劑．
（4）若通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定固定化的酵母細(xì)胞發(fā)酵時(shí)的最適溫度，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類似于測(cè)定酶的最適溫度，即設(shè)計(jì)一系列溫度梯度實(shí)驗(yàn)，找到反應(yīng)最快時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度．
故答案為：
（1）可以將酶重復(fù)利用　 包埋法 
（2）活化  小火間斷  防止高溫使酵母細(xì)胞失活  氯化鈣　
（3）使底物和細(xì)胞充分接觸   有  重鉻酸鉀
（4）設(shè)計(jì)溫度梯度實(shí)驗(yàn)，找到反應(yīng)最快時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度

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．