高考生物一轮复习重难点专项 专题58 固定化酶和固定化细胞技术

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高考一轮生物复习策略
1、落实考点。
一轮复习时要在熟读课本、系统掌握基础知识、基本概念和基本原理后，要找出重点和疑点；通过结合复习资料，筛选出难点和考点，有针对地重点复习。这就需要在掌握重点知识的同时，要善于进行知识迁移和运用，提高分析归纳的能力。
2、注重理论联系实际，高三生物的考试并不仅仅是考概念，学会知识的迁移非常重要，并要灵活运用课本上的知识。
不过特别强调了从图表、图形提取信息的能力。历年高考试题，图表题都占有比较大的比例。那些图表题虽不是教材中的原图，但它源于教材而又高于教材，是对教材内容和图表的变换、深化、拓展，使之成了考查学生读图能力、综合分析能力、图文转换能力的有效途径。
3、一轮复习基础知识的同时，还要重点“攻坚”，突出对重点和难点知识的理解和掌握。
这部分知识通常都是学生难于理解的内容，做题时容易出错的地方。分析近几年的高考生物试题，重点其实就是可拉开距离的重要知识点。　
4、学而不思则罔，思而不学则殆。
这一点对高三生物一轮复习很重要。尤其是对于错题。错题整理不是把错题抄一遍。也不是所有的错题都需要整理。

专题58 固定化酶和固定化细胞技术

1．利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例
（1）高果糖浆的生产需要葡萄糖异构酶。
（2）葡萄糖异构酶的优点：稳定性好、可以持续发挥作用。
（3）在生产中直接使用酶的缺点：无法回收，造成浪费。
2．固定化酶的反应
如图为固定化酶的反应柱示意图

使用固定化酶技术，将这种酶（葡萄糖异构酶）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。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。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，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。
3．固定化细胞技术
（1）概念
讲解固定化细胞技术概念：利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。细胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。
（2）将酶或细胞固定化的方法
①包埋法：将酶（或细胞）包埋在细微网格里。
②化学结合法：将酶（或细胞）相互连接起来。
③吸附法：将酶（或细胞）吸附在载体表面上。
4．固定化酶和固定化细胞的联系与区别
（1）联系：应用相同，都能催化某些反应。
（2）区别
①固定化细胞技术操作容易，成本低，容易回收；
②固定化细胞技术对酶活性影响更小；
③固定化细胞固定的是一系列酶；
由于大分子难以通过细胞膜，固定化细胞的应用有一定的限制。
（3）固定化酶和固定化细胞常用的载体材料
固定化酶和固定化细胞常用的载体材料有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等，其共同的特点是不溶于水的多孔性载体。
5．制备固定化酵母细胞
（1）酵母细胞的活化
活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
本质：加快新陈代谢；方法：加入适量的水。
步骤：取1 g干酵母，放入50 mL的小烧杯中，加入蒸馏水10mL，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置1h左右使其活化。
（2）配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液
称取无水CaCl20.83 g，放入200 mL的烧杯中，加入150 mL的蒸馏水，使其充分溶解，待用。
（3）配制海藻酸钠溶液
称取0.7 g海藻酸钠，放入50 mL小烧杯中。加人10 mL水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10 mL。注意，加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。
（4）海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。
（5）固定化酵母细胞
以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右。

一、单选题
1．酶的固定化技术提高了酶的回收和再利用，图中（1）、（2）、（3）酶的固定方法分别是（　　）

A．包埋、物理吸附、化学结合
B．物理吸附、化学结合、包埋
C．化学结合、物理吸附、包埋
D．包埋、化学结合、物理吸附
【答案】D
【分析】
固定化技术包括包埋法、物理吸附法和化学结合法。
包埋法是将微生物包埋在凝胶的微小格子或微胶囊等有限空间内，微生物被包裹在该空间内不能离开，而底物和产物能自由地进出这个空间。
物理吸附法是依据带电的微生物细胞和载体之间的静电、表面张力和粘附力的作用，使微生物细胞固定在载体表面和内部形成生物膜。
化学结合法是将酶通过化学键连接在天然的或合成的高分子载体上，使用偶联剂通过酶表面的基因将酶交联起来，而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法。
【详解】
（1）将酶包埋在细微网格内，为包埋法；（2）是将酶互换链接起来，为化学结合法；（3）将酶吸附在载体表面，为物理吸附法，D正确，ABC错误。
故选D。
2．下面制备固定化酵母细胞的正确步骤是（　　）
① 配制CaCl2溶液　② 海藻酸钠溶化　③ 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合　④ 酵母细胞活化　 ⑤ 固定化酵母细胞
A．④①②③⑤ B．④①③②⑤
C．④⑤②①③ D．①②③④⑤
【答案】A
【分析】
采用包埋法制备固定酵母细胞的主要步骤：酵母细胞的活化（利用蒸馏水使干酵母恢复正常生活状态）→海藻酸钠、CaCl2溶液的配制（在溶解海藻酸钠溶液的过程中使用小火或间断加热，防止溶液焦糊）→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合（注意冷却海藻酸钠溶液至室温，防止高温破坏酵母菌的活性）→固定化酵母细胞。
【详解】
制备固定化酵母细胞的正确步骤是④酵母细胞活化、①配制CaCl2溶液、②海藻酸钠溶化、③海藻酸钠溶液与酵母细胞混合、⑤固定化酵母细胞。A正确。
故选A。
3．如图表示生成澄清苹果汁的实验，下列相关叙述正确的是（　　）

A．实验中的果胶酶可由某些物质吸附，不能采用包埋法固定
B．为防止杂菌污染，图示装置制作完毕后应瞬间高温灭菌
C．通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行
D．固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前应重新填装反应柱
【答案】C
【分析】
1、固定化酶和固定化细胞技术是指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、常用方法有包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，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，这是因为体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶易从包埋材料中漏出。
【详解】
A、实验中所用的固定化果胶酶可由某些物质吸附，也可以用包埋法固定，只是体积小的酶易从包埋材料中漏出，A错误；
B、图示装置瞬间高温灭菌后，会导致酶失活，B错误；
C、苹果汁流出的速率过快，会导致苹果汁中的果胶分解不彻底，苹果汁流出的速率过慢，导致果胶酶没有得到充分利用，故通过控制阀调节流速，可以保证反应充分进行，C正确；
D、固定化果胶酶的优点是既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用，D错误。
故选C。
4．工业生产中可使用包埋法固定细胞发酵来降低成本。下列相关叙述正确的是（　　）
A．用沸水与适量干酵母混合搅拌成糊状，可加速酵母细胞的活化
B．温水能使海藻酸钠迅速溶解，待其冷却到室温后再用于包埋细胞
C．采用包埋法进行细胞固定化时只能用海藻酸钠作为载体
D．海藻酸钠的浓度是决定该实验成败的关键
【答案】D
【分析】
固定化细胞的相关知识点，制作过程中的注意事项：（1）酵母细胞的活化。（2）配制氯化钙溶液：要用蒸馏水配制。（3）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。（4）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。（5）制备固定化酵母细胞：高度适宜，并匀速滴入。
【详解】
A、沸水会导致酵母菌失活，因此不能用沸水去加速酵母细胞的活化，A错误；
B、海藻酸钠溶化时需要小火间断加热，如果只是温水中，不能使海藻酸钠迅速溶解，在待其冷却到室温后再用于包埋细胞，B错误；
C、采用包埋法进行细胞固定化时可以用海藻酸钠作为载体，也可以用明胶等，C错误；
D、采用包埋法进行细胞固定化时海藻酸钠的浓度是决定该实验成败的关键，如果浓度过高或过低都会导致实验效果不理想，D正确。
故选D。
5．温度对某种酶固定化前后活性的影响如下图。下列叙述错误的是（　　）

A．温度对游离酶和固定化酶的活性均产生影响
B．酶固定化后不会影响其发挥作用的最适温度
C．与游离酶相比，固定化酶热稳定性有所提高
D．与游离酶相比，固定化酶便于多次重复利用
【答案】B
【分析】
1、固定化酶：固定化酶是指用物理学或化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。
2、在催化反应中，它以固相状态作用于底物，反应完成后，容易与水溶性反应物和产物分离，可被反复使用。
【详解】
A、随着温度变化，游离酶和固定化酶的活性都是先升高后降低，即温度对游离酶和固定化酶的活性均产生影响，A正确；
B、由图可知，固定化酶的最适温度高于游离酶，说明酶固定化后会影响其发挥作用的最适温度，B错误；
C、由图可知，固定化酶的最适温度高于游离酶，即与游离酶相比，固定化酶热稳定性有所提高，C正确；
D、与游离酶相比，固定化酶可以重复利用，大大降低了生产成本，D正确。
故选B。
6．下列关于固定化酶技术说法中，正确的是 （　　）
A．固定化酶技术就是固定反应物，让酶与反应物结合发生反应
B．固定化酶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．固定化酶是将酶固定在一定空间的技术
【答案】D
【分析】
固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。固定化酶优点是使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。固定化细胞优点是成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化学反应。
【详解】
AD、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，A错误，D正确；
B、固定化细胞的优势在于能催化一系列的酶促反应，B错误；
C、固定化酶中的酶可以重复利用，C错误。
故选D。
7．下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是（ ）
A．从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药
C．加酶洗衣粉是利用固定化酶技术将蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶固定在洗衣粉中
D．将海藻酸钠凝胶珠用蒸馏水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌
【答案】C
【分析】
固定化酶和固定化细胞技术是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，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。固定化细胞多采用包埋法、物理吸附法，如用海藻酸钠进行包埋。固定化酶固定的是一种具体的酶，不能催化一系列化学反应；与直接使用酶相比，固定化酶使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。一般来说，酶更合适采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞体积大，而酶分子小；体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。
【详解】
A、化学结合法可能影响酶的活性部位而影响反应效果，而吸附法是物理方法不影响酶的分子结构，因此吸附法比化学结合法对酶活性影响小，A正确；
B、消化酶在消化道内起作用，则蛋白酶制剂以口服方式给药，B正确；
C、洗衣粉中的酶没有用包埋法、化学结合法和物理吸附法等固定，是完全游离状态的，不是固定化酶，没有利用固定化酶技术，加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，利用了基因工程技术，C错误；
D、将溶化后的海藻酸钠液冷却至室温，加入已活化的酵母细胞充分搅拌混合均匀后移至注射器中，然后以恒定速度缓慢滴加至CaCl2中而形成凝胶珠，再用蒸馏水冲洗2～3次，所以蒸馏水冲洗的目的是洗去CaCl2和杂菌，D正确。
故选C。
8．目前没有一种固定化技术能普遍适用所有的酶，理由是（ ）
A．有的酶有高效性，有的酶没有高效性 B．有的酶有专一性，有的酶没有专一性
C．有的酶能降低反应的活化能，有的酶能升高反应的活化能 D．不同的酶分子结构不同
【答案】D
【分析】
固定化酶（固定化细胞）技术是指将酶或细胞固定于载体上，便于与反应物分离，并能重复使用的技术，固定化酶一般采用化学结合法和物理吸附法，固定化细胞多采用包埋法。
固定化酶固定的是一种具体的酶，不能催化一系列化学反应；与直接使用酶相比，固定化酶使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。
一般来说，酶更合适采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞体积大，而酶分子小；体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。
【详解】
A、酶的催化效率比无机催化剂高，具有高效性，A错误；
B、一种酶只能催化一种或一类化学反应，具有专一性，B错误；
C、酶都是通过降低化学反应的活化能加快化学反应，C错误；
D、不同酶的分结构不同；不同酶理化性质不同，所以目前没有一种固定化技术能普遍适用所有的酶，D正确。
故选D。
9．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（ ）
A．凝胶与被包埋细胞之间是通过共价键结合的
B．营养物质供应不足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．固定化细胞的主要目的是保存方便
【答案】C
【分析】
固定化酶和固定化细胞技术是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，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更合适采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞体积大，而酶分子小；体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。
【详解】
A、凝胶与被包埋细胞之间没有通过化学键结合，A错误；
B、固定化酶不需要营养物质，B错误；
C、固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物，C正确；
D、固定化细胞的主要目的是循环使用，D错误。
故选C。
10．下列关于利用海藻酸钠制备固定化酵母细胞的说法错误的是（ ）
A．包埋法常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素等
B．包埋的酵母细胞偏多导致形成的凝胶珠颜色偏浅
C．若CaCl2溶液浓度过高，会造成凝胶珠太硬不利于发酵
D．固定化酵母细胞进行发酵需控制葡萄糖溶液的浓度
【答案】B
【分析】
固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。固定化酶优点是使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。固定化细胞优点是成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化学反应。
【详解】
A、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，A正确；
B、海藻酸钠浓度过低导致形成的凝胶珠颜色过浅，所包埋的酵母细胞数目较少，B错误；
C、CaCl2溶液使酵母细胞形成稳定结构，固定在凝胶珠中，若CaCl2溶液浓度过高，会造成凝胶珠太硬不利于发酵，C正确 ；
D、葡萄糖溶液浓度不能过高，否则可能造成酵母菌失水死亡，故固定化酵母细胞进行发酵需控制葡萄糖溶液的浓度，D正确。
故选B。
11．下列对固定化酶和固定化细胞的说法，正确的是（ ）
A．固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应
B．固定化细胞技术一次只能固定一种酶
C．固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都必须在细胞外起作用
D．固定化酶和固定化细胞都能反复使用
【答案】D
【分析】
固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。固定化酶优点是使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。固定化细胞优点是成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化学反应。
【详解】
A、某种固定化细胞的优势在于能催化系列生化反应，A错误；
B、固定化细胞技术一次能固定一系列酶，B错误；
C、固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都在生物体外起作用，C错误；
D、固定化酶和固定化细胞都能反复使用，且酶的活性不变，D正确。
故选D。
12．下列有关固定化酵母细胞制备步骤不正确的是（ ）
A．应使干酵母与蒸馏水混合并搅拌，以利于酵母细胞活化
B．配制海藻酸钠溶液时要用小火间断加热的方法
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溶液中有球形或椭球形的凝胶珠
【答案】C
【分析】
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亡。
【详解】
A、干酵母处于休眠状态，让干酵母与蒸馏水混合并搅拌，以利于酵母细胞活化，A正确；
B、配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热方法，防止发生焦糊，B正确；
C、刚溶化好的海藻酸钠溶液需冷却后再加入已活化的酵母细胞，否则高温会杀死酵母菌，C错误；
D、将与酵母混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液中，CaCl2能使凝胶珠聚沉，会观察到CaCl2溶液中有球形或椭球形的凝胶珠，D正确。
故选C。
13．下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是（ ）
A．从酶的固定方式看，物理吸附法比化学结合法对酶活性影响更小
B．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用
C．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药
D．将海藻酸钠凝胶珠用蒸馏水冲洗，目的是洗去CaCl2 和杂菌
【答案】B
【分析】
直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较：

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

吸附法、交联法、包埋法
吸附法、包埋法
是否需要营养物质
否
否
是
缺点
①对环境条件非常敏感，易失活②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
反应物不宜与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降
优点
催化效率高，耗能低、低污染
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
【详解】
A、化学结合法可能影响酶的活性部位而影响反应效果，而吸附法是物理方法不影响酶的分子结构，因此从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小，A正确；B、尿糖试纸由于使用后不能将反应物和酶分开，而不能再次使用，B错误；
C、消化酶在消化道内起作用，则蛋白酶制剂以口服方式给药，C正确；
D、固定化酵母细胞在凝胶珠中，用无菌水（蒸馏水）冲洗可洗去CaCl2和表面的杂菌，D正确。
故选B。
14．科研人员研究了氯化钙溶液浓度对固定化啤酒酵母发酵性能的影响，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（　　）

A．实验中氯化钙溶液的主要功能是为酵母细胞的生长增殖提供营养
B．氯化钙溶液浓度在2．0mol•L-1左右时，凝胶珠硬度最大
C．凝胶珠硬度过大时，发酵产生的酒精反而减少的原因是固定化阻止了酵母 细胞与外界的物质交换
D．研究表明，酵母固定化的适宜氯化钙溶液浓度为2．4 mol•L-1左右
【答案】C
【分析】
分析题图：本实验的目的是研究氯化钙溶液浓度对固定化啤酒酵母发酵性能的影响，因此自变量为氯化钙浓度，因变量包括硬度、酒精度、凝胶珠完整率。随着氯化钙浓度的增加，硬度在氯化钙浓度为2.0mol/L达到最低，而酒精度此时最高；但是凝胶珠完整率在不断升高。
【详解】
A、氯化钙溶液的主要功能是使海藻酸钠聚沉，形成多孔的含酵母菌的凝胶珠，A错误；
B、由图可知，氯化钙溶液浓度在2.0mol•L-1左右时，凝胶珠硬度最小，B错误；
C、凝胶珠硬度过大时，凝胶柱机械强度大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部，即固定化阻止了酵母细胞与外界的物质交换，C正确；
D、由图可知，制备凝胶珠的适宜氯化钙浓度为2.0mol/L，此时酒精度最高，所以该浓度是酵母固定化的适宜氯化钙溶液浓度，D错误。
故选C。
15．下图为探究固定化酵母对工业废水中的重金属铬的吸附处理效果的实验结果图。相关叙述正确的是（ ）

A．将酵母加入到冷却至室温的海藻酸钠溶液后就可用注射器吸取定
B．海藻酸钠溶液浓度关系到固定化细胞的质量，浓度越高效果越好
C．相同且适宣条件下该固定化酵母可以显著提高啤酒产量
D．处理的工业废水适宜的起始铬浓度不直超过60mg/L
【答案】D
【分析】
固定化细胞制作过程中的注意事项：（1）酵母细胞的活化。（2）配制氯化钙溶液：要用蒸馏水配制。（3）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。（4）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。（5）制备固定化酵母细胞：高度适宜，并匀速滴入。（6）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。
【详解】
A、将废酵母加入到冷却至室温的海藻酸钠溶液后混合均匀，后用注射器吸取固定，A错误；
B、海藻酸钠溶液浓度过高会使凝胶珠不成形，B错误；
C、本实验没有利用固定化酵母产生酒精，C错误；
D、、据图分析，当工业废水中起始铬浓度大于60mg/L时，吸附率下降，因此处理的工业废水适宜的起始铬浓度不宜超过60mg/L，D正确。
故选D。
16．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（ ）

A．纤维素酶在仿旧中的作用机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之间的糖苷键水解分解纤维素
【答案】B
【分析】
在仿旧和去污中，纤维素酶均可用于水解，二者作用机理相似，纤维素酶催化葡萄糖残基之间的糖苷键的水解来分解纤维素。由于纤维素酶分子小，不能用包埋法固定化；温度、酸碱度会影响酶的活性，处理时间会影响酶作用的效果，故可通过调节温度、酸碱度和处理时间控制仿旧颜色的深浅。
【详解】
A、纤维素酶在仿旧中的作用机理为利用纤维素酶与布中深蓝色和白色纱线中的纤维素结合，促使其适当水解，染料也借助于水洗设备的摩擦和水洗作用而随之脱落；在洗衣粉中加纤维素酶去污的原理是纤维素酶能够与衣物中的纤维素结合，使部分纤维素水解，油渍随之在水洗中脱落，A正确；
B、酶分子比较小，容易从包埋材料中漏出，因此不用包埋剂固定化酶，一般采用化学结合和物理吸附法固定化，B错误；
C、通过调节温度和酸碱度来调节纤维素酶的活性，可影响纤维素的水解程度，进而影响染料脱落的程度，从而控制仿旧颜色的深浅；而调节处理时间可改变反应时间，影响纤维素的水解程度，从而控制仿旧颜色的深浅，C正确；
D、纤维素酶为复合酶，C1酶和Cx酶可催化纤维素分解为纤维二糖，葡萄糖苷酶将纤维二糖分解成葡萄糖，三种酶作用的均是β-1，4-糖苷键，D正确。
故选B。
17．某科研小组制备了海藻酸钠-活性炭固定化微球（含菌种Bbai-1）来降解原油，下表表示不同pH和盐度对游离菌和固定化微球降解原油的影响，以下叙述错误的是（ ）
不同pH
不同盐度
pH
游离菌降解率/%
固定化菌降解率/%
盐度/%
游离菌降解率/%
固定化菌降解率/%
6
22．78
36．32
1．5
26．89
31．95
7
30．82
43．41
2．0
29．02
41．57
8
27．62
50．87
2．5
31．95
45．38
9
21．82
39．16
3．0
23．56
52．64
10
20．69
22．95
3．5
20．88
40．26
A．该固定化技术兼具吸附法和包埋法的优点
B．菌种Bbai-1经固定化后对环境的耐受性增强
C．与固定化菌相比，游离菌的降解原油能力较弱
D．在pH=8、盐度=3%时，接种量越大降解率越高
【答案】D
【分析】
根据表格分析，有两个对照实验，一组实验的自变量是不同pH和不同的菌；另外一组是不同盐度和不同的菌；因变量是降解原油的降解率。
【详解】
A、根据题干信息，“制备了海藻酸钠-活性炭固定化微球游离菌”说明该固定化技术包括海藻酸钠包埋，活性炭物理吸附，A正确；
B、无论在不同pH，还是不同盐度，固定化菌降解率高于游离菌，说明菌种Bbai-1经固定化后对环境的耐受性增强，B正确；
C、根据表格分析，与游离菌相比，无论在不同pH，还是不同盐度，固定化菌的降解原油能力提高，游离菌的降解原油能力较弱，C正确；
D、在pH=8、盐度=3%时，固定化菌的降解原油能力最高，但无法说明接种量越大降解率越高，D错误。
故选D。
二、多选题
18．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化酯酶，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。下列有关叙述中，正确的是（　　）

A．由甲图可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强
B．由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好
C．由丙图可知，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
【答案】ABC
【分析】
1、分析甲图，随着温度的升高固定化酯酶和游离酯酶的活力均先升高后下降，游离酯酶的酶活力比固定化酯酶在下降阶段变化明显，说明游离酯酶的酶活力更容易受高温的影响。
2、分析乙图，随着海藻酸钠浓度的增加，固定化酯酶的活力先增加后下降，当海藻酸钠浓度为3%时酶的活力最高。
3、分析丙图，固定化酯酶的活力随使用次数的增多而下降，且在使用3次以后酶活力显著下降。
【详解】
A、据分析可知，游离酯酶的酶活力比固定化酯酶在下降阶段变化明显，说明游离酯酶的酶活力更容易受高温的影响，即固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强，A正确；
B、由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠时，酶活力最强，即包埋效果最好，B正确；
C、由丙图可知，固定化酯酶的活力随使用次数的增多而下降，且在使用3次以后，若继续使用则酶活力显著下降，C正确；
D、固定化酶的优点是易于产物分离，可反复使用，能连续化生产且稳定性好，而不是增加了和底物接触的面积，D错误。
故选ABC。
三、综合题
19．20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了20世纪70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术。请回答：
（1）固定化酶技术是指___________。固定化酶在生产实践中应用的优点是_________（答出1点即可）。与固定化酶技术相比，固定化细胞技术固定的是________，与固定化酶相比，固定化细胞技术的优点是______________________（答出1点即可）
（2）制备固定化酵母细胞利用的方法是下图中的[　　]________（填出号码及名称）。制备固定化酵母细胞时常用的载体是________。

（3）制备固定化酵母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和____________溶液中形成凝胶珠。
【答案】利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术 可反复利用 细胞 成本更低，操作更容易 ③包埋法 海藻酸钠 CaCl2
【分析】
固定化酶和固定化细胞技术是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，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。
【详解】
（1）固定化酶技术指利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术。固定化酶技术的优点是固定化酶可反复利用，使酶的使用效率提高、使用成本降低；固定化酶既可与反应物接触又可以与产物分离，便于提纯。固定化细胞技术固定的是细胞，与固定化酶相比，固定化细胞技术成本更低，操作更容易。
（2）①是化学结合法，②是物理吸附法，③是包埋法，常用③包埋法固定化酵母细胞，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，固定化酵母细胞时常用海藻酸钠作为载体。
（3）制备固定化酵母细胞时，将溶化好的海藻酸钠容易冷却至室温，加入活化的酵母细胞，充分混匀后，可以在饱和CaCl2溶液中形成凝胶珠。
【点睛】
由于细胞体积较大，而酶分子很小；体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出，故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。
20．下面是关于固定化酶实验的问题。请回答：
（1）已知淀粉的分解产物可以是糊精，可以用KI-I2检测，呈现的颜色是红色。某兴趣小组欲利用固定化酶进行酶解淀粉的实验，分组见下表。
组别
固定化酶柱长度（cm）
淀粉溶液的流速（mL·min-1）
甲
10
0．3
乙
10
0．5
丙
15
0．3
丁
15
0．5
石英砂在用于吸附之前已经充分洗净，在后续实验操作过程中，将吸附了ɑ-淀粉酶的石英砂装入柱中后，需用蒸馏水充分洗涤固定化酶柱，以除去___________。按上表分组，将配制好的淀粉溶液加入到固定化酶柱中，然后取一定量的流出液进行KI-I检测。若流出液呈红色，表明有___________生成；若各组呈现的颜色有显著差异，则流出液中淀粉水解产物浓度最高的是_________组。
（2）下列关于上述固定化酶实验的叙述，正确的是（ ）________
A．固定化酶柱长度和淀粉溶液流速决定了反应时间的长短
B．淀粉溶液流速过快会导致流出液中含有淀粉
C．各组实验所用的淀粉溶液浓度应相同
D．淀粉溶液的pH对实验结果有影响
【答案】未吸附的ɑ—淀粉酶 糊精 丙 ABCD
【分析】
固定化酶和固定化细胞技术是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，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。固定化细胞多采用包埋法、物理吸附法，如用海藻酸钠进行包埋。固定化酶固定的是一种具体的酶，不能催化一系列化学反应；与直接使用酶相比，固定化酶使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。一般来说，酶更合适采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞体积大，而酶分子小；体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。
【详解】
（1）用蒸馏水洗涤固定化酶柱的目的是洗掉未吸附的a-淀粉酶，防止产物中混有酶等物质；淀粉的产物可以是糊精，可以用KI-I2检测，呈现的颜色是红色；根据表格分析4组实验，如果反应时间越充分，则反应就越充分，流出物中糊精的含量就越高，因丙组的固定化酶柱长度最长，淀粉溶液的流速也最低，所以它的流出物中糊精的含量最高。
（2）A、酶柱长度和流速决定了反应时间的长短，A正确；
B、流速过快则反应不够充分，则流出液中含有淀粉，B正确；
C、实验的自变量是酶柱长度和流速，所以每组实验的淀粉浓度应相同，C正确；
D、pH大小会影响酶的活性，所以对实验结果会有影响，D正确。
故选ABCD。
【点睛】
本题考查固定化酶的应用，要求考生掌握固定化酶的相关实验，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的能力。
21．细胞固定化技术是现代生物工程领域的重要研究项目之一，固定化酵母可应用于酿酒。回答下列问题：
（1）海藻酸钠可作为固定化酵母细胞的包埋剂，其特点是______。溶化后的海藻酸钠需要______后再加入已活化的酵母细胞。活化是指______。
（2）工业上酒精发酵使用的固定化酵母细胞需要避免杂菌污染，因此细胞的固定化是在______的条件下进行的。对使用的接种环一般采用的灭菌方法是______。
（3）某小组将固定化酵母、等量的游离酵母（已活化）分别置于250mL浓度为10%的蔗糖溶液中，在28℃的条件下进行发酵，定时检测发酵液糖度的变化。循环3次使用固定化酵母和游离酵母，得到下图所示实验结果。

根据上述结果分析，与游离酵母相比，固定化酵母应用于酿酒的优势是______和______。
【答案】不溶于水且能形成多孔性凝胶球 冷却至室温 让处于休眠状态的微生物重新恢复到正常的生活状态 严格无菌 灼烧 对糖的利用率高（或发酵速度快） 可循环利用次数多（或循环使用效果较稳定）
【分析】
1、制作固定化酵母细胞的实验步骤：酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液海藻酸钠溶液→配制海藻酸钠溶液→与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。
2、实验中所使用的酵母是干酵母，所以在实验前需要让处于休眠状态的酵母菌重新恢复正常的生活状态，这个过程称为活化。
3、分析题图，三次循环过程中，使用固定化酵母发酵的蔗糖溶液中残糖量下降幅度都比使用游离酵母的大，说明固定化酵母对糖的利用率比游离酵母高。固定化酵母在三次循环使用中的发酵效果相当，游离酵母随着循环使用次数的增多，发酵效果变差，说明固定化酵母循环使用效果较稳定。
【详解】
（1）海藻酸钠具有不溶于水且能形成多孔性凝胶球的特点而可作为固定化酵母细胞的包埋剂。溶化的海藻酸钠应冷却至室温后再与活化的酵母菌混合，防止温度过高导致酵母菌死亡。活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复到正常的生活状态。
（2）细胞的固定化要在严格无菌的条件下进行，以避免杂菌污染影响生产。接种环一般采用的灼烧灭菌。
（3）由图示可知，三次循环过程中，使用固定化酵母发酵的发酵液糖度下降幅度都比使用游离酵母的大；而且固定化酵母在三次循环使用中的发酵效果相当，而游离酵母随着循环使用次数的增多，发酵效果变差，甚至在第3次循环使用时，发酵液糖度几乎无变化，发酵效果近乎为0。根据上述结果分析，与游离酵母相比，固定化酵母应用于酿酒的优势是对糖的利用率高（或发酵速度快），可循环利用次数多（或循环使用效果较稳定）。
【点睛】
本题考查固定化酶和固定化细胞，要求考生识记固定化酵母细胞的实验原理和实验步骤，掌握操作中的关键步骤，同时能够从比较图所示实验结果中得出相应的实验结论，意在考查考生的识记能力和分析能力。
22．某实验小组进行固定化酵母细胞的制备，并进行了游离酵母和固定化酵母发酵产酒酒精度的比较，结果如下表所示。请回答下列问题：
产酒酒精度的比较
时间（d）
游离酵母
固定化酵母
0
0
0
2
1.0
2.5
4
2.1
4.2
6
3.2
5.0
8
3.9
5.4
10
4.3
6.0
12
4.6
6.4
（1）制备固定化酵母细胞的实验步骤：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：_____。
（3）海藻酸钠起_____的作用。刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，目的是_____。
（4）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”）。
（5）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相同条件下发酵，定时记录发酵液中酒精度的变化。
①实验过程中的“在一定的相同条件下发酵”中的条件是_____，要求条件相同是为了确保_____。
②由表格可知，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_____（填长或短）。
（6）为了保证酵母菌的正常发酵，发酵装置中应加入的营养物质是_____。
【答案】配制CaCl2溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 配制海藻酸钠溶液 包埋酵母细胞（或载体） 让凝胶珠形成稳定的结构 过低 适宜的温度、pH等 单一变量 短 葡萄糖溶液
【分析】
固定化细胞制作过程中的注意事项：（1）酵母细胞的活化。（2）配制氯化钙溶液：要用蒸馏水配制。（3）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。（4）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。（5）制备固定化酵母细胞：高度适宜，并匀速滴入。
【详解】
（1）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。
（2）该实验的关键是海藻酸钠溶液的配制。如果浓度过低，则制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色；若浓度过高，则形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，一般呈蝌蚪状。
（3）海藻酸钠起载体作用，用于包埋酵母细胞。刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右，目的是让凝胶珠形成稳定的结构。
（4）如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度过低。
（5）①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条件下进行。实验的条件相同，能够确保无关变量相同，遵循单一变量原则。
②从表中看出，在12d的发酵时间里，固定化酵母发酵产酒精的酒精度从0度到6.4度，而且固定化酵母在第4天即达到4.2度，表明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短。
（6）为了保证酵母菌的正常发酵，发酵装置中应加入的营养物质是葡萄糖溶液。
【点睛】
本题结合表格数据，考查制备固定化酵母细胞，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用的方法、实验现象及结论等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
23．某实验小组进行固定化酵母细胞的制备，并进行了游离酵母和固定化酵母发酵产酒酒精度的比较，结果如下表所示。请回答下列问题：
时间（d）
游离酵母
固定化酵母
0
0
0
2
1．0
2．5
4
2．1
4．2
6
3．2
5．0
8
3．9
5．4
10
4．3
6．0
12
4．6
6．4
（1）固定化酵母细胞的步骤：酵母细胞的活化→______________→_____________→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。
（2）影响实验成败的关键步骤：____________
（3）从形状和颜色描述制作成功的凝胶珠：_________________________
（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相同条件下发酵，定时记录发酵液中酒精度的变化。由表格可知，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____________。（填“短”或“长”）
（5）为了保证酵母菌的正常发酵，发酵装置中应加入葡萄糖溶液，其作用是_____________________________________。
【答案】配制CaCl2溶液 配制海藻酸钠溶液 配制海藻酸钠溶液 乳白色或浅黄色规则的球形或椭球形 短 为酵母菌生长提供营养物质、作为酒精发酵的底物
【分析】
固定化细胞的相关知识点，制作过程中的注意事项：（1）酵母细胞的活化。（2）配制氯化钙溶液：要用蒸馏水配制。（3）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。（4）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。（5）制备固定化酵母细胞：高度适宜，并匀速滴入。
【详解】
（1）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。
（2）该实验的关键是海藻酸钠溶液的配制：如果浓度过低，则制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色；若浓度过高，则形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，一般呈蝌蚪状。
（3）可根据凝胶珠的颜色和形状检测凝胶珠的质量，制作成功的凝胶珠应为乳白色或浅黄色规则的球形或椭球形。
（4）从表中看出，在12d的发酵时间里，固定化酵母发酵产酒精的酒精度从0度到6.4度，而且固定化酵母在第4天即达到4.2度，表明其延迟期短。
（5）为了保证酵母菌的正常发酵，发酵装置中应加入的营养物质是葡萄糖溶液，葡萄糖溶液的作用是为酵母菌生长提供营养物质、作为酒精发酵的底物。
【点睛】
本题结合表格数据，考查制备固定化酵母细胞，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用的方法、实验现象及结论等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
24．苹果除了能直接食用外，还可以制作成苹果汁、苹果酒、苹果醋等，利用固定化酶技术和固定化细胞技术能提高产品的质量和产量。请回答下列问题：
（1）果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，可将果胶分解为__________，若要分离出不同的果胶酶，可以采用凝胶色谱法，该方法分离蛋白质的基本原理是_____________。
（2）固定化酶的优点是_____________________，固定化酶常采用的方法为_____________________。
（3）为了研究固定化酶的适应性以及最佳固定条件，进行了甲、乙两组实验，实验中的酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，可以用单位时间内产物的增加量或反应物的减少量表示。

根据实验结果可以得出的结论是______________。
（4）固定酵母细胞时，要求海藻酸钠浓度要适宜，若浓度过低会导致________________。
【答案】半乳糖醛酸 相对分子质量不同的蛋白质在色谱柱中移动的速度不同 易与产物、反应物分离，可反复利用，有利于产物纯化等 物理吸附法、化学结合法 固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强；浓度为3%的海藻酸钠固定效果较好 凝胶珠颜色过浅，包埋的酵母细胞数量少
【分析】
由图甲可知，当温度发生变化时，游离酶的酶活力比固定化酶的酶活力变化明显。分析图乙，当海藻酸钠浓度较低时，凝胶的孔径较大，固定化酶容易流失，所以酶活较低，最适的海藻酸钠浓度为3%。
【详解】
（1）果胶酶可以将果胶分解为半乳糖醛酸，若要分离出不同的果胶酶，可以采用凝胶色谱法，该方法分离蛋白质的基本原理是相对分子质量不同的蛋白质在色谱柱中移动的速度不同。
（2）固定化酶的优点是易与产物、反应物分离，可反复利用，有利于产物纯化等。固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，其中化学结合法是指利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上；物理吸附法是指通过物理吸附作用，把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体上。
（3）图甲可以得出的结论是固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强；图乙可以得出的结论是浓度为3%的海藻酸钠固定效果较好。
（4）固定酵母细胞常采用包埋法，该方法要求海藻酸钠浓度要适宜，若浓度过低会导致凝胶珠颜色过浅，包埋的酵母细胞数量少。
【点睛】
本题考查了果胶酶的作用、凝胶色谱法分离蛋白质的原理、固定化酶和固定化细胞等知识点，属于需要学生识记的内容。
25．以富含纤维素的作物秸秆为原料、利用微生物发酵生产乙醇，是现代化石能源的重要途径。科学家通过实验筛选出分解纤维素能力较强的菌株，实验流程如下。

请回答：
（1）样品最好取自于______的土壤。
（2）筛选过程中，可以采用______染色法进行鉴定，其中______的菌落中的菌种分解纤维素能力较强。
（3）培养基b应为______（固体、液体）培养基。扩大培养后，可采用______的方法进行计数。
（4）得到的目的菌种，一般用______法进行固定，常用的多孔性载体有______（写出1种即可）。在工业生产中使用固定化菌种的优点是_____________________________________（写出2点即可）。
【答案】富含纤维素 刚果红 透明圈直径越大 液体 显微镜直接计数 包埋 海藻酸钠 可以重复使用，减少投资（稳定性强、操作简便、发酵速度快、生产周期短、酒精得率高）
【分析】
分解纤维素的微生物的分离实验的原理：①土壤中存在着大量纤维素分解酶，包括真菌、细菌和放线菌等，它们可以产生纤维素酶。纤维素酶是一种复合酶，可以把纤维素分解为纤维二糖，进一步分解为葡萄糖使微生物加以利用，故在用纤维素作为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。②在培养基中加入刚果红，可与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，红色复合物不能形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，从而可筛选纤维素分解菌。
【详解】
（1）要筛选出分解纤维素能力较强的菌株，样品最好取自于富含纤维素的土壤。
（2）筛选分解纤维素过程中，可以采用刚果红染色法进行鉴定。在培养基中加入刚果红，可与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，红色复合物不能形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，从而可筛选纤维素分解菌，其中透明圈直径越大的菌落中的菌种分解纤维素能力较强。
（3）培养基b目的是扩大培养菌种，要扩大培养菌种，应该采用液体培养基，液体培养基中的菌种能充分接触营养物质，有利于菌种繁殖。扩大培养后，可采用显微镜直接计数的方法进行计数。
（4）目的菌种细胞体积较大，一般采用包埋法进行固定，常用的多孔性载体有海藻酸钠。在工业生产中使用固定化菌种的优点是：可以重复使用，减少投资、稳定性强、操作简便、发酵速度快、生产周期短、酒精得率高等。
【点睛】
本题考查纤维素分解菌的分离和培养，要求考生识记分离分解纤维素的微生物的原理，掌握固定化技术及优点，能结合所学的知识准确答题。
26．下图是制备固定化酵母细胞的实验步骤，回答下列问题：

（1）在缺水状态下，微生物处于休眠状态+活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复__________________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时_______________。
（2）影响实验成败的关键步骤是____________。如果海藻酸钠溶液浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目_____________。
（3）观察形成凝胶珠的颜色和性状，如果颜色过浅，说明_____________，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明________________。
（4）该实验中CaCl2溶液的作用是_____________。本实验所用的固定化技术不适合制备固定化酶，原因是_____________________。
【答案】正常的生活 酵母细胞活化时体积会增大，应选择足够大的容器，以避免酵母菌溢出容器外 配制海藻酸钠溶液 少 海藻酸钠浓度偏低，包埋的酵母菌数量少 海藻酸钠浓度偏高 使胶体聚沉 由于酶分子太小，容易从包埋材料中漏出
【分析】
活化是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态；
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，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。
刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便Ca2+与Na+充分交换，形成的凝胶珠稳定。
【详解】
（1）酵母菌在缺水状态下处于休眠状态，活化加入水使得酵母菌恢复正常的生活状态，酵母细胞活化时体积会增大，则活化前应选择足够大的容器，以避免酵母菌溢出容器外。
（2）实验成败的关键是配制海藻酸钠溶液，如果海藻酸钠溶液浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目少。
（3）如果凝胶柱的颜色过浅，说明海藻酸钠浓度偏低，包埋的酵母菌数量少，形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明海藻酸钠浓度偏高。
（4）CaCl2溶液的作用是使胶体聚沉，由于酶分子太小，容易从包埋材料中漏出，所以不适宜用包埋法固定酶。
【点睛】
本题考查酵母细胞的固定化，考查学生的识记和理解能力，解题的关键是实验的注意事项。
27．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。
【答案】CaCl2溶液 使海藻酸钠形成凝胶珠 蒸馏水 培养液与酵母细胞充分接触 小火（或间断） 冷却（至室温）
【分析】
制作固定化酵母细胞的实验步骤：1、酵母细胞的活化； 2、配制0.05mol/L的CaCl2溶液； 3、配制海藻酸钠溶液 （该实验成败的关键步骤）；4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合； 5、固定化酵母细胞。
【详解】
（1）图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠。
（2）图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中；图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母细胞充分接触。
（3）在用海藻酸钠包埋酵母细胞形成凝胶珠的过程中，加热溶解海藻酸钠时应小火或间断加热；防止海藻酸钠焦糊，然后将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后，加入酵母细胞充分搅拌混合均匀。
【点睛】
本题考查制备和应用固相化酶的相关知识，要求考生能够识记制作固定化酵母细胞的实验步骤，识记其中的关键步骤，并能结合题意分析作答。
下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答下列问题：
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
28．在________状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时__________。
29．固定化酶常用________________和________________。
30．影响实验成败的关键步骤是____________________。
31．海藻酸钠溶化过程的注意事项是________________。
32．该实验中CaCl2溶液的作用是__________________。
【答案】
28． 缺水 正常（生活） 体积会增大（增多）
29． 化学结合法 物理吸附法
30．配制海藻酸钠溶液
31．火加热（小火间断加热）不断搅拌
32．使胶体聚沉（或形成稳定的结构）
【分析】
活化是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态；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，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便Ca2+与Na+充分交换，形成的凝胶珠稳定。
28．
酵母菌在缺水状态下处于休眠状态。活化加入水使得酵母菌恢复正常的生活状态，酵母细胞活化时体积会增大，则活化前应选择足够大的容器，以避免酵母菌溢出容器外。
29．
酶分子较小，固定化酶常用化学结合法、物理吸附法。
30．
实验成败的关键是配制海藻酸钠溶液，形成凝胶珠。
31．
海藻酸钠溶化过程的注意事项是小火或间断加热，不断搅拌，防止海藻酸钠焦糊。
32．
CaCl2溶液的作用是使胶体聚沉。
【点睛】
本题考查酵母细胞的固定化，意在考查学生的识记和理解能力，解题的关键是实验的注意事项。
33．α-半乳糖苷酶是解决大豆制品类食物不耐受的关键酶，但其活性不高耐热性较差。如果人的消化系统中缺乏α-半乳糖苷酶，当含有α-半乳糖苷的低聚糖经过肠道时，会被肠道中的微生物发酵产生大量气体导致腹胀等。科研人员使用海藻酸钠和壳聚糖两种固定化载体研究了固定化后的α-半乳糖苷酶的使用效果，结果如图所示。回答下列问题：

（1）一般来说，固定化酶更适合用___________和_________法。用海藻酸钠固定酶的过程中需要用CaCl2溶液处理，其目的是使______________________；配制海藻酸钠溶液时，加热过程应注意__________________________。
（2）固定化α-半乳糖苷酶与游离的α-半乳糖苷酶相比，其优点是_______________________。
（3）图1中与固定化酶相比游离酶的水解率在6h之前较低，但随时间的延长游离酶的水解率也上升了，可能的原因是___________________。
（4）图2中两种固定化酶相比，重复使用2次后，海藻酸钠固定化酶的效果明显降低，其原因可能是__________________。
【答案】化学结合法 物理吸附法 海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠 小火或间断加热 酶既能与反应物接触，又能与底物分离，还可以反复利用 随着时间的延长游离酶与更多的底物结合，从而使酶促反应进行得更彻底 海藻酸钠固定化酶经多次使用后，不能将α-半乳糖苷酶包埋牢固，保护作用差，导致酶损失较大
【分析】
固定化酶和固定化细胞技术是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，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更合适采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞体积大，而酶分子小；体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。
题图分析，由图1分析可知，海藻酸钠固定化酶对大豆低聚糖的水解效果最佳，其次是壳聚糖固定化酶，效果最差的是游离酶，但随着时间的延长三种酶对大豆低聚糖的水解率都随之增大，在4h时海藻酸钠固定化酶和壳聚糖固定化酶对大豆低聚糖的水解效果相同。由如2分析可知壳聚糖固定化酶的重复使用效果比海藻酸钠固定化酶好。
【详解】
（1）因为酶分子体积小，通常采用采用化学结合和物理吸附法固定化。用海藻酸钠固定酶的过程中需要用CaCl2溶液处理，其目的是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠；配制海藻酸钠溶液时，因为海藻酸钠溶解速度较慢，故加热过程应注意小火间断加热。
（2）固定化酶的实质是将相应酶固定在不溶于水的载体上；固定化α-半乳糖苷酶与游离的α-半乳糖苷酶相比，突出的优点是，固定化酶既能与反应物接触，又能与底物分离，还可以反复利即具有了良好的稳定性和重复使用效果。
（3）由图1分析可知，随时间的延长游离酶的水解率也上升了，可能的原因是随着时间的延长游离酶与更多的底物结合，从而使酶促反应进行得更彻底。
（4）重复使用2次后，海藻酸钠固定化酶的效果明显降低，可能是海藻酸钠固定化酶经多次使用后，不能将α-半乳糖苷酶包埋牢固，保护作用差，导致酶损失较大引起的。
【点睛】
熟知固定化酶技术的原理、方法和操作要点是解答本题的关键，能正确分析图示的信息从而得出正确的结论是解答本题的前提，能根据题目中相关信息并结合所学进行合理的分析从而得出正确的结论是解答本题的必备能力。
34．酶和细胞的固定化技术在生产实践中已得到广泛的应用。请根据材料回答下列问题：
Ⅰ．某大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂（使酶相互连接），海藻酸钠作载体来包埋小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果。（注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶的活性和酶的数量）

（1）从图1可以看出：固定化小麦酯酶比游离的小麦酯酶对温度变化的适应性更________（强/弱）。
（2）从图2可以看出：海藻酸钠浓度为________时的小麦酯酶活力最强。当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是________________。
Ⅱ．某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下：
①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；
②配制饱和氯化钙溶液：将氯化钙溶解在定量蒸馏水中，配制成一定浓度的饱和氯化钙溶液；
③配制海藻酸钠溶液：在定量的海藻酸钠中加入定量的蒸馏水，用小火或间断加热，使其迅速溶解，配制成溶液；
④海藻酸钠溶液和酵母细胞混合：将活化的酵母细胞迅速加入到刚配制成的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混合均匀；
⑤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饱和氯化钙溶液中，观察凝胶珠形成。
（3）请你改正其中一处错误的操作：______________________________________。
（4）刚形成的凝胶珠要在饱和氯化钙溶液中浸泡30 min左右，目的是______________________。
（5）如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度________ （过低/过高）。
【答案】强 3% 酶的数量不足 海藻酸钠溶液冷却至常温再加入酵母细胞 让凝胶珠形成稳定的结构 过低
【分析】
1、据图分析，图1中固定化酶与游离酶相比，对温度变化的适应性更强且应用范围较广．图2曲线表明浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好，此时的酶活力最高；当海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足，因此酶活力较低．如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度过低。
2、固定化细胞制作过程中的注意事项：（1）酵母细胞的活化；（2）配置氯化钙溶液：要用蒸馏水配置；（3）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；（4）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；（5）制备固定化酵母细胞：高度适宜，并匀速滴入；（6）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。
【详解】
Ⅰ．（1）从图1可以看出：固定化小麦酯酶比游离的小麦酯酶对温度变化的适应性更,强且应用范围较广。
（2）图2曲线表明浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好，此时酶活力最高；当海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，酶的数量不足，因此酶活力较低。
Ⅱ．（3）过程④应将海藻酸钠溶液冷却至常温再加入酵母细胞，否则高温会杀死细胞。
（4）刚形成的凝胶珠要在饱和­氯化钙溶液中浸泡30 min左右，目的是让凝胶珠形成稳定的结构。
（5）如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少。
【点睛】
本题考查固定化技术，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系；能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论。
35．葡萄糖异构酶（GI）广泛存在于细菌、真菌和放线菌等微生物以及植物和动物细胞中，某研究员通过以下步骤进行了GI的提取和固定。回答下列问题：
（1）GI的释放：将动物细胞放入________________中使细胞破碎释放出细胞内容物。
（2）过滤透析：将过滤得到的GI溶液装入透析袋中进行透析，目的是________________。
（3）分离GI：分离GI可采用凝胶色谱法，该方法中分子质量较大的蛋白质较分子质量较小的蛋白质________________（填“先”或“后”）被洗脱出来。分离该酶还可采用电泳法，电泳法利用了待分离样品中各种分子带电性质或分子大小、形状不同，使这些分子产生不同的________________，从而实现样品中各种分子的分离。
（4）固定化GI：固定该酶适宜采用________________法或________________法，不宜采用包埋法的原因是________________。
（5）固定化GI的应用：GI能将葡萄糖转化成________________。与游离酶相比，生产上使用固定化GI能降低成本，提高产量和品质等。
【答案】蒸馏水 去除小分子的杂质 先 迁移速度 （化学）结合法 （物理）吸附法 酶分子很小，易从包埋材料中遗漏出来 果糖
【分析】
1、制备固定化酶的方法主要有吸附法、交联法、包埋法等，制备固定化细胞的方法主要是吸附法、包埋法两大类。
2、固定化酶有物理法和化学法两大类：物理方法包括物理吸附法、包埋法等，化学法包括交联法等。物理法固定酶的优点在于酶不参加化学反应,整体结构保持不变,酶的催化活性得到很好保留。但是，由于包埋物或半透膜具有一定的空间或立体阻碍作用，因此对一些反应不适用。化学法是将酶通过化学键连接到天然的或合成的高分子载体上，使用偶联剂通过酶表面的基团将酶交联起来,而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法。
【详解】
（1）将动物细胞放入蒸馏水中，细胞可吸水涨破，破碎释放出细胞内容物。
（2）将过滤得到的GI溶液装入透析袋中进行透析，目的是去除小分子的杂质，提纯溶液。
（3）凝胶色谱法，可根据分子质量大小分离蛋白质，较大的蛋白质会先被洗脱出来。电泳法，电泳法利用了待分离样品中各种分子带电性质或分子大小、形状不同，使这些分子产生不同迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。
（4）固定该酶适宜采用（化学）结合法或（物理）吸附法，不宜采用包埋法，因为酶的分子很小，易从包埋材料中遗漏出来。
（5）GI能将葡萄糖转化成果糖。
【点睛】
本题考查固定化酶技术的基本知识点，属于识记内容，比较简单。
36．高果糖浆具有甜度高、热量低、风味好，有医疗保健作用及具有良好的食品加工性能等优点，其生产工艺流程如下，请回答有关问题：

（1）筛选白色链霉菌时可以观察菌落特征，包括________________________________，筛选步骤需要使用_______（固体/液体）培养基；得到菌种后为了增加白色链霉菌的数量，应转移到________（固体/液体）培养基中培养，理由是_____________________________________________________________。
（2）固定化细胞常采用图中的________ （填序号）方式，常用的固定化材料是________________，与固定化酶技术相比，该方法的优点是__________________________。

几种固定方式示意图
（3）从反应柱下端收集到的某批次糖液变质，检查发现原因是酵母污染。生产设备中的残留糖液为酵母菌的入侵和迅速繁殖提供了___________这一主要营养物质。除了酵母，芽孢杆菌也是主要的污染微生物，必须在固定化细胞灌柱前对反应柱做的处理是___________________。
【答案】菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等方面 固体 液体 有利于菌体与培养基中营养成分的充分接触，加速菌种繁殖 （1） 海藻酸钠（明胶、琼脂糖等均可） 成本更低，操作更容易 碳源 彻底清洗并用蒸汽灭菌
【分析】
1.固定化细胞固定的是一系列酶，可催化一系列化学反应，而固定化酶固定的是一种酶，因此固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显。选择培养基是指通过培养混合的微生物，仅得到或筛选出所需要的微生物，其他不需要的种类在这种培养基上是不能生存的，选择培养基一般为固定培养基，容易形成单一菌种形成的菌落。
2.分析图2：（1）是包埋法，（2）是化学结合法，（3）为物理吸附法。
【详解】
（1）一般来说，在一定的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征。这些特征包括菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等方面，不同菌体的菌落特征不同。筛选白色链霉菌的培养基为含琼脂的固体培养基。为了增加白色链霉菌数量，需要用液体培养基培养，因为液体培养基有利于菌体与培养基中营养成分的充分接触，可加速菌种繁殖。
（2）由于细胞个大，难以被吸附或结合，所以常用包埋法固定细胞，图中（1）为包埋法，（2）为化学结合法，（3）为吸附法，所以（1）符合题意。常用的固定化材料是海藻酸钠（明胶、琼脂糖等均可）；固定化酶的过程中需要先提取制备酶产品再固定，而固定化细胞则是直接将细胞进行固定，所以固定化细胞的成本更低，操作更容易。
（3）生产设备中的残留糖液中的糖可为异养的酵母菌提供碳源这一主要营养物质。为了保证发酵过程中不被微生物污染，必须在固定化细胞灌柱前对反应柱彻底清洗并用蒸汽灭菌。
【点睛】
本题考查固定化技术，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用的方法、实验现象等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
为探索海藻酸钠固定化对酵母细胞生长的影响，某学习小组做了相关实验，请回答以下问题：
37．请列出用干酵母和海藻酸钠制备固定化酵母细胞的步骤：
①酵母细胞的活化；
②____________________________；
③配制海藻酸钠溶液；
④________________________；
⑤固定化酵母细胞。
38．实验中的海藻酸钠作用是_____________，CaCl2的作用是_______________。
39．加热溶解海藻酸钠时最好采用____________________的方法，以防发生焦糊。在步骤④中刚溶化好的海藻酸钠溶液应________________后，再与其他物质充分混合。
40．为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持酵母细胞活性，宜采用______洗涤。
41．如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明_____________。
42．为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，实验过程一定要在________条件下进行。
【答案】
37． 配制（物质的量浓度为0．05mol/L 的）CaCl2溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
38． 包埋绿球藻（包埋剂） 与海藻酸钠反应形成形成凝胶球（凝固剂）
39． 小火间断加热 冷却至室温
40．蒸馏水（无菌水）
41．海藻酸钠浓度过低
42．无菌
【分析】
酵母细胞的固定多采用包埋法；用干酵母和海藻酸钠制备同定化酵母细胞的步骤为酵母细胞的活化→配制（物质的量浓度为0.05mol/L的）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。
37．
根据分析可知，制备固定化酵母细胞的步骤：①酵母细胞的活化，即让酵母细胞由休眠状态恢复为正常生活状态；
②配制（物质的量浓度为0．05mol/L 的）CaCl2溶液，其作用是让胶体聚沉；
③配制海藻酸钠溶液，注意加热过程中小火间断加热，边加热边搅拌；
④海藻酸钠溶液与酵母细胞混合，该过程等海藻酸钠溶液冷却至室温时进行；
⑤固定化酵母细胞，以一定的速度缓慢将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中。
38．
实验中的海藻酸钠是作为包埋材料用的，CaCl2的作用是与海藻酸钠反应形成形成凝胶球，实际是使胶体聚沉的作用。
39．
加热溶解海藻酸钠时最好采用小火间断加热的方法，这样可防发生焦糊。在步骤④中刚溶化好的海藻酸钠溶液应冷却至室温后，再与其他物质充分混合，这样可避免高温条件下将酵母菌灼伤。
40．
为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持酵母细胞活性，需要选用蒸馏水（无菌水）洗涤。
41．
如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度过低，包埋的酵母菌数量过少。
42．
为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，实验过程必须保证酵母菌处于无污染的状态，即一定要在无菌条件下进行，即避免杂菌污染。
【点睛】
掌握酵母细胞固定化的流程是操作要点是解答本题的关键，能够从生产的角度分析实验中各个步骤的合理性是解答本题的必备能力。
下列各图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。

43．图 1 中固定酵母细胞的方法是_______________________ ，X 溶液是_____________________________， 将注射器中的海藻酸钠与酵母菌混合液滴加到 X 溶液中，目的是让其形成_______________________ 。 为保证效果，该操作一定要以_______________________地进行，
44．在图 1 的操作结束进行图 2 的操作之前，需对固定好的酵母细胞进行的处理是__________________， 发酵过程中用搅拌器进行搅拌的目的是__________________。
45．利用不同浓度的海藻酸钠制备的固定化酵母进行相同条件下的发酵实验时，得到的结果如图 3 所示 （注：酶活力以固定化酶催化的化学反应的总速率来表示，它由酶的活性和酶的数量共同决定）。由图可见， 海藻酸钠浓度较低时，酶活力也较低，原因可能是____________________。
【答案】
43． 包埋法 0.05mol/L 的 CaCl2（溶液） 凝胶珠 恒定的速度缓慢
44． 用蒸馏水冲洗 2-3 次 便于酵母菌充分利用营养物质（以增强发酵效果）
45．海藻酸钠浓度较低时，包埋不紧密，细胞容易漏出，固定的细胞数量较少
【分析】
1、制作固定化酵母细胞的实验步骤：酵母细胞的活化； 配制0.05mol/L的CaCl2溶液； 配制海藻酸钠溶液 （该实验成败的关键步骤）；海藻酸钠溶液与酵母细胞混合；固定化酵母细胞。
2、分析曲线图：随着海藻酸钠浓度的增加，酶活力先升高后降低。
43．
固定化酵母细胞采用包埋法；图1中X溶液为0.05mol/L 的CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠。为保证效果，该操作一定要以恒定的速度缓慢地进行。
44．
图1中制备的凝胶珠用蒸馏水冲洗2﹣3次；图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母细胞充分接触，便于酵母菌充分利用营养物质（以增强发酵效果）。
45．
由图可见，海藻酸钠浓度较低时，酶活力也较低，原因可能是海藻酸钠浓度较低时，包埋不紧密，细胞容易漏出，固定的细胞数量较少。
【点睛】
本题结合图解，考查固定化酵母细胞，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用的方法、实验步骤等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
固定化酵母在发酵生产中得到了广泛应用，研究表明用2％海藻酸钠与4％的氯化钙所制得的固定化细胞能够达到最佳的效果。海藻酸钙能与柠檬酸钠反应而被溶解。某研究小组为了探究固定化酵母菌与游离酵母增殖速率，请协助完成相关研究：
实验材料：干酵母粉、灭菌的酵母菌培养液、灭菌的固定化酵母增殖培养液、海藻酸钠、4％氯化钙溶液、5％柠檬酸钠溶液、血球计数板，显微镜、蒸馏水
实验步骤：
①酵母菌的活化：在无菌条件下，向装有10mL酵母菌培养液的试管中接种适量的酵母，在28℃下培养48h后，离心取沉淀，再用无菌生理盐水稀释成较高浓度的菌悬液。
②固定化西线细胞的制备：配制2％每藻酸钠溶液，灭菌冷却→ A 按一定比例混合 →用注射器造粒（直径约为3mm珠状颗粒）斗常温下固定36h。
③固定化酵母的增殖：待固定化结束后，倒去CaCl2溶液，用无菌水洗涤2－3次；再将固定化凝胶珠分成两等份，取其中—份加到固定化酵母增殖培养液中，在28℃下振荡培养24h，得到固定化增殖酵母。
④固定化酵母增殖测定：将等量增殖前后的 B 放入—定体积的5％柠檬酸钠溶液中，振荡使凝胶珠完全溶解；再无菌水适当稀释后，用血球计数板计数凝胶球内包埋的菌数，比较酵母菌在载体中生长状况．
回答下列问题：
46．完善实验步骤：
A________________________________B________________________________
47．步骤1为活化酵母细胞，由于酵母细胞吸水后会膨胀，那么干酵母粉活化操作的主要注意事项是________________________。
48．步骤2中制得的凝胶珠直径不宜过大，因为凝胶珠相对表面积增大，不利于固定化酵母细胞与外界进行物质交换，实验中可以通过控制________________________（答出一点即可）实现对凝胶珠直径的控制。
49．在“步骤4”中，________________________（填“需要”或“不需要）进行重复实验。
50．如下图所示曲线是某实验结果，由图可以得出的结论是______________________________________

【答案】
46． 将酵母悬液和海藻酸钠溶液 固定化酵母凝胶珠或酵母凝胶珠
47．在活化时要用较大的容器
48．注射器大小或挤压速度或缓慢滴加
49．需要
50．固定化酵母增殖速率高于游离酵母
【分析】
制作固定化酵母细胞的实验步骤：1、酵母细胞的活化； 2、配制0.05mol/L的CaCl2溶液； 3、配制海藻酸钠溶液 （该实验成败的关键步骤）；4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合； 5、固定化酵母细胞．固定化酶的优点有：可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等．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→固定化酵母菌细胞。②物理吸附法、①化学结合法、③包埋法；制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是海藻酸钠，使用方法如图③．固定化酶和固定化细胞是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，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法．一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法固定化．这是因为细胞个大，而酶分子很小；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。
46．
固定化酵母细胞的制备过程为：配制2%每藻酸钠溶液，灭菌冷却→将酵母悬液与海藻酸钠溶液按一定比例均匀混合→用注射器造粒（直径约为3mm珠状颗粒）→常温下固定36h；固定化酵母增殖测定为：将B等量增殖前后的固定化酵母凝胶珠放入一定体积的5%柠檬酸钠溶液中，振荡使凝胶珠完全溶解；再C用无菌水适当稀释后，用血球计数板计数凝胶球内包埋的菌数，比较酵母菌在载体中生长状况。因此A为将酵母悬液和海藻酸钠溶液，B为固定化酵母凝胶珠或酵母凝胶珠。
47．
步骤1活化酵母菌是指使酵母菌恢复正常生活状态。干酵母粉活化操作的主要注意事项是由于酵母细胞吸水后会膨胀，因此在活化时要使用较大的容器。
48．
胶珠直径不宜过大，这是因为凝胶珠直径过大凝胶珠的相对表面积减少不利于固定化酵母与外界进行物质交换，实验中可以通过控制注射器大小或挤压速度或缓慢滴加实现对凝胶珠直径的控制。
49．
在“步骤4”实验中，需要进行重复实验，重复取样品液进行显微计数，得到的数据更接近真实值。
50．
由图可知，固定化酵母菌体数多于游离酵母，说明固定化酵母增殖速率高于游离酵母。
【点睛】
本题考查了制备和应用固相化酶的相关知识，要求考生能够识记制作固定化酵母细胞的实验步骤，识记其中的关键步骤；能够从比较表格中得出相应的实验结论，难度适中。
制备固定化酵母细胞的实验步骤是：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，回答下列问题：
51．这种固定化酵母细胞的方法属于_______法，一般固定化酶时不采用这种方法，原因是_______________________________________________。
52．活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复至________________状态。
53．加热溶解海藻酸钠时需注意用________________加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液________________后，才能和酵母混合均匀。
54．海藻酸钠的浓度对本实验结果影响较大，若浓度过高，则___________________，刚形成的凝胶珠需要在氯化钙溶液中浸泡一段时间，其目的是________________________。
【答案】
51． 包埋 酶分子小，容易从包埋的材料中漏出
52．正常生活
53． 小火或间断 冷却至室温
54． 不易形成凝胶珠 使凝胶珠形成更稳定的结构
【分析】
1、采用包埋法制备固定酵母细胞的主要步骤：酵母细胞的活化（利用蒸馏水使干酵母恢复正常生活状态）→海藻酸钠、CaCl2溶液的配制（在溶解海藻酸钠溶液的过程中使用小火或间断加热，防止溶液焦糊）→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合（注意冷却海藻酸钠溶液至室温，防止高温破坏酵母菌的活性）→固定化酵母细胞。
2、活化是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
3、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，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。
51．
这种固定化酵母细胞的方法属于包埋法；酶分子小，容易从包埋材料中漏出，因此一般固定酶时不采用这种方法。
52．
活化就是让处于休眠状态的微生物恢复至正常生活状态；活化的酵母细胞体积变大，需要将休眠状态的酵母菌加入到足够大的容器中进行活化。
53．
加热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，才能和酵母混合均匀，防止高温杀死酵母细胞。
54．
海藻酸钠的浓度对本实验结果影响较大，若浓度过高，则不易形成凝胶珠；刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右，目的是让凝胶珠形成更稳定的结构。
【点睛】
本题主要考查酵母菌的酒精发酵条件，意在强化学生对酵母菌进行酒精发酵利用固定化细胞技术的识记、理解与运用。