高中生物第2章酶技术2.4固定化酶的制备和应用练习

第4节固定化酶的制备和应用

课时过关·能力提升

一、基础巩固

1.酶制剂、固定化酶已经广泛地应用于各个领域,下列有关叙述错误的是( )

A.用乳糖酶分解乳糖,可以提高牛奶的可消化性

B.制备固定化酶的常见方法之一是凝胶包埋法

C.固定化酶固定时可能会造成酶的损伤而影响活性

D.检测牛奶中乳糖的分解时需用双缩脲试剂

答案:D

解析:检测牛奶中乳糖的分解时应用斐林试剂。

2.下列不属于固定化酶在利用时的特点的是( )

A.有利于酶与产物分离

B.可以被反复利用

C.能自由出入依附的载体

D.一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应

答案:C

解析:固定化酶在利用时被固定在一定的空间内,不能自由出入。

3.下列关于固定化酶技术的叙述,正确的是( )

A.固定化酶技术就是固定反应物,使酶依附着载体围绕反应物旋转的技术

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.固定化酶技术是将酶固定在一定空间内的技术

答案:D

解析:固定化酶技术是利用物理或化学的方法将酶固定在一定空间内的技术,其优点是酶被固定在一定装置内可重复利用,不足是无法同时催化一系列酶促反应。

4.研究认为,用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌中得到的磷酸二酯酶固定到尼龙膜上制成制剂,可用于降解残留在土壤中的有机磷农药,与用微生物降解相比,其起作用不需要适宜的( )

A.温度

B.pH

C.水分

D.营养

答案:D

解析:固定化酶与微生物相比较,它的活性发挥不需要营养。

5.下列有关酶的制备和应用的叙述,正确的是( )

A.酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶

B.透析和酸解等方法常用于酶的分离与纯化

C.蚕丝织物能使用添加蛋白酶的洗衣粉进行洗涤

D.多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层

答案:A

解析:酸解法不能用于酶的分离与纯化。多酶片中的胃蛋白酶应位于片剂的最表层。

二、能力提升

6.固定化酶的优点是( )

A.有利于增加酶的活力

B.有利于产物的纯化

C.有利于提高反应速度

D.有利于酶发挥作用

答案:B

解析:固定化酶将酶固定在载体上,使酶与反应物分开,大大提高了产物的纯度。

7.在乳糖酶固定化过程中,要用N,N-甲叉双丙烯酰胺 (Bis),其作用是( )

A.调节酸碱度

B.与酶交联

C.增强酶的活力

D.消毒

答案:B

解析:在乳糖酶固定化过程中, N,N-甲叉双丙烯酰胺是作为交联剂起作用的。

8.下列有关乳糖酶的叙述,正确的是( )

A.最适pH为6.5

B.制备的固定化酶常温保存

C.商品用酶基本上都来源于微生物

D.固定化的乳糖酶,对热稳定性较差

答案:C

解析:乳糖酶的来源不同,最适pH不同。固定化的乳糖酶应低温保存。固定化的乳糖酶的热稳定性大大提高。

9.为研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响,先将酶和乳汁分别放在2支试管中,然后将2支试管放入同一温度的水中进行水浴15 min,再将酶和乳汁倒入同一试管中混合,保温并记录凝乳所需要的时间。通过多次实验并记录在不同温度下凝乳所需要的时间。结果如下表所示。据此实验,请判

A.凝乳时间越长,凝乳酶的活力越高

B.如果将A组的水温逐渐提高,乳汁可以凝固

C.低温破坏了酶的分子结构,所以10 ℃下乳汁不凝固

D.可以肯定,凝乳酶的最适温度为40 ℃

答案:B

解析:温度影响酶的活力,在低于最适温度时,随温度的升高,酶的活力增强;高于最适温度时,随温度的升高,酶的活力减弱以至失活。酶的活性越高,凝乳的时间就越短。低温使酶的活力降低,但酶并没有变性失活,当温度逐渐升高时,酶的活力也会逐渐增强。

10.某同学为了验证pH对固定化酶活力的影响,设计了下表中的方法步骤。下列评价不合理的是( )

A.缺少正常pH的对照组

B.实验结果与预期不同

C.检验实验结果的试剂选择不当

D.实验操作步骤的安排合理

答案:D

解析:由表中可看出其操作步骤有误,应先调节pH,再加反应物混合。探究pH对固定化酶活力的影响的实验,应该有对照组,即加一组pH=7.0的实验。

11.下列关于固定化酶的叙述,错误的是( )

A.固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用

B.温度是固定化酶应用的重要限制因素

C.反应产物对固定化酶的活性有影响

D.pH对固定化酶没有影响

答案:D

解析:固定化酶可以反复使用,其主要目的就是实现酶的重复利用;限制固定化酶的因素是温度、pH 等;反应产物对固定化酶的活性有影响,能使酶“钝化”;pH对固定化酶有影响。

三、综合应用

12.20世纪人们利用石油作为主要能源和石油化学品的原料,为社会发展作出了巨大的贡献。但石油为不可再生的资源,而且石油作为燃料及化学品原料,对环境产生了严重的破坏和污染。随着人们对全球性能源危机和环境保护认识的不断深入,从20世纪70年代中期开始,利用生物技术和可再生资源进行乙醇的工业生产,并以此作为石油能源的替代物成为各国的研究热点。以发酵法生产乙醇,提高原料出酒率是永久的主题。淀粉原料均含有纤维素及半纤维素,纤维素性质稳定,极难水解,纤维素与半纤维素相互交缠扭合,组成不易被破坏的网状细胞壁结构。网状结构中包挟了部分淀粉、蛋白质等可利用的大分子物质,这些物质在工艺中无法被释放、利用而造成原料损失。原料中的果胶质使糖化发酵过程速度减缓,也不利于原料出酒率的提高。

(1)根据本节所学知识请提出具体的解决方案。。

(2)纤维素和半纤维素主要存在于结构中。

(3)在酒精专用复合酶制剂的包装袋上标明“在15~35 ℃、无阳光照射、干燥的环境下贮存10个月,酶活性损失小于5%,5~15 ℃低温贮存18个月,酶活性损失低于5%”。试说明其理论依

据。。

(4)在生产过程中,为了降低生产成本,可以将上述复合酶制剂固定化为固定化复合酶。其固定方法一般有、、和。优点是。

答案:(1)利用复合酶制剂的解决方案。用足够的纤维素酶和半纤维素酶及适量的果胶酶加入发酵罐中,原料中纤维素、半纤维素和果胶被分解,充分释放工艺有效物,提高原料出酒率(2)细胞壁(3)酒精专用复合酶制剂是微生物发酵产品,其化学本质为蛋白质。酶的活性受温度、pH等环境因素的影响,在比较适宜的温度下,酶的活性维持在较活跃的状态,酶活性损失较多(4)包埋法交联法载体偶联法吸附法固定化酶可以回收和重复利用,降低生产成本

解析:本题介绍了一种新思路,即用纤维素(多糖的一种)来生产酒精,其中要用到纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶,可从这一角度来分析解决问题。解答本题时应充分考虑引起上述现象的原因是纤维素、半纤维素和果胶的存在,导致原料损失及出酒率低,因此,要利用酶的专一性,分别选择纤维素酶、半纤维素酶及果胶酶将上述三种物质水解,提高原料出酒率。因为酶是生物催化剂,因此,其活性受pH、温度等环境因素的影响。固定化酶的优点是酶制剂可以回收和重复利用,降低生产成本。

13.回答下列关于微生物和酶的问题。

环境污染物多聚联苯难以降解,研究发现联苯降解菌内的联苯水解酶是催化多聚联苯降解的关键酶。

(1)下列培养基中能有效分离联苯降解菌的是,原因是。

A 培养基(g/L):某生长因子2.0,(NH4)2SO4 2.0,K2HPO4 3.0,MgSO4 1.0,pH 7.4,多聚联苯50 mL

B 培养基(g/L):牛肉膏10.0,蛋白胨20.0,葡萄糖20.0,NaCl 5.0,pH 7.4

C 培养基(g/L):某生长因子2.0,淀粉20.0,NH4NO3 2.5,MgCl2 0.5,K2HPO4 3.0,pH 7.4,多聚联苯50 mL

进一步研究发现,

(2)依据表中结果,金属离子对该酶的活性有一定的促进作用。金属离子对酶的活性有促进或抑制作用,可能的原因是。

(3)通过酶工程可将联苯水解酶用于生产实践。酶工程通常包括酶的生产、、酶的固定化和酶的应用等方面。酶固定化的好处是。

(4)下图实线表示联苯水解酶催化的反应速度与酶浓度的关系,虚线表示在其他条件不变,底物浓度增加一倍的情况下反应速度与酶浓度的关系。这四个图正确的是。

(5)红球菌和假单孢菌都能降解多聚联苯,但研究发现以每克菌体计算,两种菌降解多聚联苯的能力有所不同,对此现象合理的假设是或。

答案:(1)A 该培养基中多聚联苯为唯一碳源(2)Mn2+金属离子与酶结合可以改变酶的空间结构(尤其是活性部位的结构) (3)酶的分离纯化便于重复利用,降低生产成本(4)B (5)两种菌内酶量不同两种菌内酶基因的结构(酶结构)不同

解析:(1)想要分离出联苯降解菌,就要使用以多聚联苯为唯一碳源的培养基,在此培养基上,不能降解多聚联苯的细菌无法存活。(2)由表中数据可知,加入Mn2+的实验组,酶的活性明显提高。金属离

子对酶的活性有促进或抑制作用,可能的原因是金属离子与酶结合可以改变酶的空间结构。(3)酶

生产出来之后,需要通过分离纯化得到符合生产要求的酶。若要使酶能重复使用,降低生产成本,可通过酶的固定化来实现。(4)当酶的浓度较低时,限制反应速度的因素为酶浓度,而当酶浓度较高时,达到饱和状态后,限制因素为底物浓度,所以底物浓度增加时,最大反应速度会随之增加。(5)红球

菌和假单孢菌都能降解多聚联苯,说明都能合成多聚联苯酶。细菌内酶的含量和结构的差异,都会

导致细菌降解能力的不同。

酶固定化技术及其应用

酶固定化技术及其应用 摘要： 酶因其优良的催化性能而被广泛应用，但游离酶应用过程中有许多缺点，固定 化酶技术因此而产生，并且迅速发展。本文主要介绍传统的固定化酶技术、新 型固定化酶技术、新型载体材料及固定化酶技术的应用。 关键词：酶固定化；载体；应用 The enzyme is widely applied because of its fine catalyzed performance, but in the dissociation enzyme application process has many shortcomings, the fossilization enzyme technology therefore produces, and develops rapidly. This article main introduction traditional fossilization enzyme technology, new fossilization enzyme technology, new carrier material and fossilization enzyme technology application. 一、前言 酶的本质是一类具有催化功能的蛋白质，与化学催化剂相比具有反应速度快、反应条件温和、底物专一性强,可在水溶液和中性pH 下操作等优点。但其 高级结构对环境十分敏感，物理因素、化学因素和生物因素均可使没丧失活力。 而且，随着反应过程的进行，反应速率会下降。此外，游离酶在反应液中和产 物在一起，反应后酶不能回收重复利用，也使得产物的分离纯化更为复杂。以 上的这些因素使得酶在工业中的应用受到了极大的限制，找到解决这些问题得 方法十分迫切。 可喜的是，经过专家学者的不断努力，发现将酶用特殊的载体固定，酶仍能与底物有效的进行反应。这中酶的出现，使得酶与产物在反应液中相互分离，具有可回收、重复利用等优点，从而使生产工艺可以实现连续化、自动化。 酶的固定化是指将酶限制或固定在某一局部空间或特定的固体载体上进行其特有的催化反应，并可回收及重复利用的技术，在催化反应中以固相状态作 用于底物。近年来，固定化酶的研究得到了人们极大的关注，并取得了许多重 要成果。下面以酶的固定化方法为核心,介绍一些有关酶固定化技术的应用及研 究新进展。 二、传统酶固定化技术

2018届高三生物选修1《生物技术实践》高考真题汇编习题及答案(word)

2018届选修1《生物技术实践》真题汇编 1、（2013全国课标卷Ι）回答下列有关泡菜制作的习题： （1）制作泡菜是，所用盐水煮沸，其目的是。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是。 （2）泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行的过程。该过程发生在乳酸菌的中。 （3）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有、 和等。 （4）从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是，原因是：。 2、（2013全国课标卷Ⅱ）临床试用抗生素前，有时需要做细菌耐药实验。实验时，首先要从病人身上获取少量样本，然后按照一定的实验步骤操作，以确定某致病菌对不同抗生素的敏感性。 回答下列问题： （1）为了从样本中获取致病菌菌落，可用____ ___法或______ ___法将样本借种于固体培养基表面，经过选择培养、鉴别等步骤获得。 （2）取该单菌落适当稀释，用_____ _法接种于固体培养基表面，在37℃培养箱中培养24h，使其均匀生长，布满平板。 （3）为了检测该致病菌对于抗生素的敏感性，将分别含有A，B，C，D四种抗生素的滤纸片均匀置于该平板上的不同位置，培养一段时间后，含A的滤纸片周围出现透明圈，说明该致病菌对抗生素A___ ____；含B的滤纸片周围没有出现透明圈，说明该致病菌对抗生素B_____；含C的滤纸片周围的透明圈比含A的小，说明____ ____；含D的滤纸片周围的透明圈也比含A的小，且透明圈中出现了一个菌落，在排除杂菌污染的情况下，此菌落很可能是抗生素D的____ _。（4）根据上述实验结果，为达到抗菌目的，最好应选择抗生素_______。 3、（2013四川卷）由于酵母菌利用淀粉的能力很弱，有人将地衣芽孢杆菌的α-淀粉酶基因转入酵母菌中经筛选得到了可高效利用淀粉的工程菌菌种（过程如图甲所示）。 (1)图甲中，过程①需要的酶有_____________。为达到筛选目的，平板内的固体培养基应以____________作为唯一碳源。②、③过程需要重复几次，目的是______________。 (2）某间学尝试过程③的操作，其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是_____________________；推测该同学接种时可能的操作失误是______________。 (3）以淀粉为原料，用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵，接种________菌的发酵罐需要先排气，其原因是__________________________。 4、（2014新课标Ⅱ卷）为了调查某河流的水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌的分离等工作。回答下列问题：

固定化微生物

1 引言 随着石油工业的迅速发展油气田开发对土壤的污染越来越严重。石油污染土壤已经是石油及石化企业的重要污染之一，其中的石油污染物对人体及环境具有很高的毒害作用。土壤污染不仅会破坏其自身结构、改变其物理化学性质，而且会影响作物的产量和品质，并通过食物链危害人类的健康和生命。因此，修复污染土壤，保障人类健康，已引起各国政府及环境学家的广泛关注，成为当前国内外环保研究的热点。 2 石油污染土壤的现状及危害 随着国民经济的迅速发展，人们对石油的需求不断增加，石油的勘探开发、运输及炼制过程中，石油污染问题日益凸显，特别是土壤污染日趋严重。据报道，目前世界石油总产量每年约有22亿t，其中约有800万t石油进入环境已造成污染，我国石油年产量已超过1亿t，每年新污染土壤10万t，其中每年有近60万t石油进入环境，污染了土壤、地下水、河流和海洋[fll。石油污染土壤主要由于石油的泄漏和排放引起的，一般集中在油田、油库、炼油厂周围，对土壤的污染大多集中在20cm左右的土壤表层[f2l。我国许多油区污染严重，例如陇东油区年产原油约200万吨是中国第二大油田的中心区，石油污染面积正在逐年扩大，目前石油污染面积SOO}l000hm2，在重污染区，土壤原油含量高达3510mg/kg，高出临界值(200mg/kg) 17.6倍。因此，修复石油污染土壤，加快土壤的修复和治理显得尤为重要。 石油是一种成分极其复杂的混合物，主要是由各种不同的碳氢化合物组成，还含有少量的氧、氮、硫、氯、硅和磷等非金属元素以及少量的重金属元素成分。石油通常指原油和石油初加工产品(包括汽油、煤油、柴油、重油、润滑油等)及各类油的分解产物，主要包括烷烃、环烷烃和芳香烃、烯烃等，其中多环芳香烃类物质被认为具有严重的致癌、致突变、致畸作用，其形态包括气体、挥发性液体、高沸点液体以及固体等[[3,4] o 石油进入土壤后，影响土壤环境质量，严重威胁着生态环境、食品安全和人身健康: 1）石油吸附在土壤颗粒表面堵塞土壤孔隙，降低了土壤透水性，改变土壤有机质的组成、结构和物理化学性质，引起土壤有机质的变化如碳磷比;

3.2制备和应用固定化酶

第三章酶的应用技术实践 3.2制备和应用固定化酶 探究目的： 1说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理 2、尝试制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。探究预习： 固定化酶技术的发展也促进了固定化细胞技术的发展。20世纪70年代后期出现了固定化细胞 技术。通过各种方法将细胞与一定的载体结合，使细胞仍保持原有的生物活性，这一过程称为细胞固定化。固定化细胞仍能进行正常的生长、繁殖和代谢，由于保留了细胞内原有的多酶系统，这对多步催化的连续反应优势就更加明显。细胞固定化的方法也有多种，主要是吸附法和包埋法两大类。 吸附法是制备固定化动物细胞的主要方法。动物细胞大多数具有附着特性，能够很好地附着在容器壁、微载体和中空纤维等载体上。吸附法制备固定化植物细胞，是将植物细胞吸附在泡沫塑料的大孔隙或裂缝之中，也可将植物细胞吸附在中空纤维的外壁上。 包埋法是指将细胞包埋在多孔载体的内部而制成固定化细胞的方法。凝胶包埋法是应用最广泛的细胞固定化方法，适用于各种微生物、动物和植物细胞的固定化。凝胶包埋法所使用的载体主要有琼脂、海藻酸钠凝胶、角叉菜胶、明胶等。 海藻酸钠凝胶包埋法制备固定化细胞的操作简便，条件温和，对细胞无毒性。通过改变海藻酸钠的浓度可以改变凝胶的孔径，适合于多种细胞的固定化。用海藻酸钠凝胶制备的固定化细胞已用于多种酶的发酵生产与研究。 固定化细胞技术可以取代游离的细胞进行发酵，生产各种物质。 材料用具：干酵母，聚乙烯醇，海藻酸钠，无水CaC2，蒸馏水，烧杯，玻璃棒，酒精灯，三 角架，石棉网，注射器等。 探究过程： 探究反思： 固定化酵母菌技术有哪些优点? 探究示例： 请参照细胞固定化技术的相关基础知识，完成下列问题。 （1）细胞固定化技术一般采用包埋法固定化，采用该方法的原因是 （2）包埋法固定化是指___________________________________ 。 （3）_____________________________________________________________________ 包埋法固定化细胞常用的载体有 ________________________________________________________________ _______________________ 。（答出三种即可） （4）与固定化酶技术相比，固定化细胞技术的优点是 （5）制备固定化酵母细胞的步骤为: 【解析】（1）固定化细胞的方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法，一般来说多采用包埋法固定化，因为个大的细胞难以被吸附或结合，且不易从包埋材料中漏出。 （2）（3）包埋法固定化即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠等。 （4）与固定化酶技术相比，固定化细胞技术的成本更低?操作更容易。 （5）制备固定化酵母细胞的程序为：酵母细胞的活化T配制CaC2溶液T配制海藻酸钠溶液T海藻酸钠溶液与酵母细胞混合T固定化酵母细胞。 【答案】（1 ）细胞个大，不易从包埋材料中漏出；（2）将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多 孔性载体中；（3）明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等；（4）成本更低，操作更容易；（5）①酵母细胞的活化②配制CaC2溶液③配制海藻酸钠溶液④海藻酸钠溶液与酵 母细胞混合⑤酵母细胞的固定化。 【矫正反馈】 1?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，其中适合细胞固定的方法是（） A.包埋法 B.物理吸附法 C.化学结合法 D.高温冷却法 2.与固定化酶相比，固定化细胞制备的特点是（） A.成本高，但操作更容易 B.成本低，但操作更复杂 C.成本高，且操作更复杂 D.成本低，且操作更容易 3.固定化细胞技术在废水处理中有着重要作用，用于处理含氮、氨丰富的废水的固定化微生物通常是（） ①酵母菌②青霉菌③硝化菌④反硝化菌 ①③D.②④ 让酵母细胞在缺水状态下休眠 让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态 5.下面为制备固定化酵母细胞的步骤，其正确的操作程序是 （） ①海藻酸钠溶液与酵母细胞混合②配制海藻 酸钠溶液③酵母细胞的活化 ⑤配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaC2溶液 A.①②③④⑤ B.③①②⑤④ C.③⑤②①④ 6 .试分析下图中，哪一种与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似（ 7 .下列有关固定化酵母细胞制备步骤叙述，不恰当的是（） A.应使干酵母与水混合并搅拌，以利于酵母菌活化 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CaC2溶液中，会观察到CaC2溶液中有球形的凝胶珠形成 8.用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产生酒精，下列措施错误的是（） A.向瓶内泵入氧气 B.应将装置放于适宜的条件下进行 C.瓶内应富含葡萄糖等底物 D.将瓶口密封，效果更好 探究步骤探究记录结论或解释1.实验准备准备各种实验药品和器具。 2?制备麦芽汁称取一定质量的干麦芽粉，加入其质量4倍的水，在58~65C下 糖化3-4 h。每隔一定的时间用碘液测定，如果仍显蓝色，说明糖化还不完全，继续糖化直至不显色为止，得到麦芽汁。煮沸、冷却麦芽汁后用纱布过滤，再调节pH至6.0，在121 C下灭菌15min，制成无菌麦牙汁。 3.活化酵母菌细胞称取1g干酵母放入50 mL的小烧杯中，加入蒸馏水10 mL。用玻璃棒搅拌酵母菌液，使其活化1h左右。 4.制备固定化细胞称取4g聚乙烯醇（PVA）和0.2 g海藻酸钠，加入无菌水40 mL，适当加热至完全溶化，将溶液冷却至45 C，加入预热至35C的 酵母菌培养液，混合均匀形成酵母菌谒藻酸钠胶液；将酵母菌- 海澡酸钠胶液倒入带有孔径为 2 mm喷嘴的小塑料瓶或吸入注 射针筒中；以恒定的速度滴入预先盛有50 mL饱和硼酸-氯化钙 溶液的烧杯中，采用磁力搅拌器或手摇的方法使溶液不停地旋转；酵母菌-海藻酸钠胶液在溶液中逐渐形成凝胶珠。待凝胶珠在溶液中浸泡30 min后，取出用无菌水洗涤3次备用。 5.发酵麦芽汁将固定化酵母菌细胞凝胶珠加入300 mL无菌麦芽汁中，置于 25C下发酵7~9 d。待发酵结束后品尝其味道。A.①② B.③④ C. 4 .酵母细胞的活化是指（） A.让酵母细胞恢复运动状态 B. C.让酵母细胞内酶活性加倍 D. ④固定化酵母细胞 D.③②⑤①④ ）

高中生物选修一生物技术实践专题一、二 习题教学提纲

高中生物选修一生物技术实践专题一、二 习题

高中生物选修一生物技术实践专题一、二习题 1．下列有关统计菌落数目的方法的叙述,不正确的是( ) A．利用血细胞计数板,在显微镜下可以准确计算出一定容积的样品中活菌的数量 B．当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌 C．活菌计数法就是通过统计平板上的菌落数,推测出样品中大约含有多少活菌 D．为保证活菌计数法的结果准确,需设置重复组且选择菌落数在30~300的平板进行计数 2．在分离分解纤维素的微生物实验中，下列关于土壤取样的叙述，不正确的是 A．可选取深层的土壤作为样品 B．可选取树林中多年落叶的腐殖土作为样品 C．可选取树林中多年积累的枯枝败叶作为样品 D．可把滤纸埋在土壤中经过30 d左右，再选取已腐烂的滤纸作为样品 3．研究人员欲利用诱变育种的方法获得能产生较多淀粉酶的菌株。下列实验步骤中正确的是（） A．可将滤纸埋在土壤中，经过一段时间后，再从腐烂的滤纸上筛选目的菌进行诱变B．制备培养基时,将各种营养成分加入足量的蒸馏水中充分溶化后调pH 值,再进行分装、灭菌处理 C．筛选出的菌种，若需频繁使用，可将其接种到试管的固体培养基上，并立即放入4℃冰箱保藏 D．以淀粉为唯一碳源的培养基上生长的菌落中的细菌不一定都能产生淀粉酶 4．以下关于分离纤维素分解菌的实验操作错误的是 A．经选择培养后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 B．选择培养这一步可省略，但得到的纤维素分解菌会较少 C．可通过定时测定葡萄糖产量的变化来衡量纤维素分解菌培养液中的纤维素酶产量 D．对照组可用等量的纤维素分解菌培养液涂布到不含纤维素的培养基上 5．下列关于刚果红染色法的说法中，正确的是 A．倒平板时就加入刚果红，长期培养刚果红有可能被其他微生物分解形成透明圈B．倒平板时就加入刚果红，可在培养皿中先加入1mlCR溶液后加入100ml培养基C．纤维素分解菌菌落周围出现刚果红 D．先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，不需用氯化钠溶液洗去浮色 6．菌落的特征包括 ①菌落的形态②菌落的结构③菌落的大小④菌落的颜色⑤菌落的隆起程度⑥

生物分子固定化方法

生物传感器中生物组分的固定化方法 生物传感器由两部分组成: 生物敏感元件和信号转换器。生物传感器的选择性主要取决于敏感材料的选取，而灵敏度的高低则与转换器的类型、生物组分的固定化技术等有很大的关系。因此固定化技术的发展是提高传感器性能的关键因素之一。生物传感器要呈现良好的工作性能, 其固定化技术应满足以下条件: (1) 固定化后的生物组分仍能维持良好的生物活性； (2) 生物膜与转换器须紧密接触，且能适应多种测试环境； (3) 固定化层要有良好的稳定性和耐用性； (4) 减少生物膜中生物组分的相互作用以保持其原有的高度选择性。 为了研制廉价、灵敏度高而且选择性好的生物传感器，固定化技术已成为研究者们努力探求的目标。经过近20年的不懈探索，已建立了对各种不同生物功能材料的固定化方法。 物理吸附法 此法是通过生物分子的极性键、氢键、疏水键的作用将生物组分吸附于不溶性的惰性载体上。文献已经报道了一些材料可用作吸附其它材料的载体，比如，石墨粉［25］、石墨-聚四氟乙烯［26］、活性碳［27］、离子交换树脂［28］等。物理吸附法的特点 是方法简便、操作条件温和，缺点是生物分子与载体表面的结合力弱，在表面进行任意取向的不规则分布，因此使制得的生物传感器容易发生生物分子的脱落和泄漏，从而造成传感器的灵敏度低，重现性差。 包埋法 将生物组分与合成高分子经溶剂混合而使生物组分包埋于其中，制成敏感膜的方法称作包埋法。采取的包埋方式通常包括凝胶包埋法和胶囊包埋法二种形式［29,30］。 。包埋法的优点是操作条件比较温和，膜的孔径和形状可随意控制，对生物组分活性的影响较小，缺点是需控制很多实验因素，而且生物组分在聚合物膜内的活性会受到影响。 共价键合法将生物组分通过共价键与电极表面结合而固定的方法称作共价键合法。该法是利用基体表面进行活化处理，然后与生物组分偶联，从而使生物组分结合到基 体表面。活化的方法有：烷基化法［31］、高碘酸氧化法［32］、迭氮法［33］等。该法的优点是通过形成特殊键将生物组分进行固定，因此生物组分不易发生泄漏，并且改善了生物分子在表面的定向，但缺点是操作复杂，成本高，而且生物组分易失活。 化学交联法 化学交联法是在交联剂(具有两个或两个以上功能团的试剂) 的作用下，生物分子间发生共价结合，也可将生物组分直接与载体共价交联。最常用的交联剂是戊二醛［35］。该法的优点是生物组分的固定比较牢固，不易脱落，缺点是反应难以控制，扩 散阻力大，所需的生物样品量多。 电化学聚合法 电化学聚合法是通过将聚合物单体和生物组分同时混合于电解液内，通过恒电位

苏教版生物选修1第二节制备和应用固定化酶

选修一：考点4：制备和应用酶的固定化技术 【学习目标】 1．说出固定化酶概念和方法(A) 2．制备固定化酵母细胞(B) 【知识梳理】 （一）课题背景 酶：优点：催化效率高，低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。 实际问题：对环境条件敏感，易失活；溶液中的酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品质量。 设想：能否有一种方法使酶发挥它的优点，而没有这些缺点？ 固定化酶：优点：容易与水溶性反应物和生成物分离，可被反复使用 实际问题：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都 是通过一系列的酶促反应才能得到的 设想：细胞中有多种酶，能否用固定化酶类似的技术来处理细胞？ 固定化细胞：优点：成本低，操作更容易 （二）、固定化酶的应用实例 高果糖浆是指果糖含量为42%的糖浆能将葡萄糖转化为果糖的酶是葡萄糖异构酶。使用固定化酶技术，将这种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。 （三）、固定化细胞技术 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；个大的难以被化学结合或吸附，而个小的酶容易从包埋料中漏出。 包埋法固定化细胞即将微生物细胞均匀包埋在不溶于水的多孔性载体中。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。 〖思考1〗对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？吸附法 〖思考2〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定（细胞）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定（酶）。 （四）、实验操作 (1)制备固定化酵母细胞 制备固定化酵母细胞需要的材料是干酵母、CaCl2和海藻酸钠溶液 1.酵母菌的活化 活化就是处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。 2.配制物质的量尝试为0.05mol/L的Cacl2溶液 3.配制海藻酸钠溶液 加热溶化海藻酸钠时要注意：微火加热并不断搅拌，防止海藻酸钠焦糊 4.海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合

酶的固定化技术

摘要：酶的固定化技术是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内，酶仍能进行其特有的催化反应、并可回收及重复利用的一类技术。酶的固定化技术已经成为酶应用领域中的一个主要研究方向。经固定化的酶与游离酶相比具有稳定性高、回收方便、易于控制、可反复使用、成本低廉等优点，在生物工业、医学及临床诊断、化学分析、环境保护、能源开发以及基础研究等方面发挥了重要作用。因此酶的固定化技术研究已成为十分引人注目的领域。本文简要介绍了固定化酶技术的概念、制备方法(包括传统固定化技术、传统固定化技术的改进方法、新型固定化技术) 及其在化学化工、食品行业、临床医药、生物传感器和环境科学等领域中的应用现状与存在的问题,并对固定化酶技术的应用前景进行了展望。 关键词：固定化酶；制备；应用；磁性载体；定向固定 固定化酶的研究始于1910年,正式研究于20世纪60年代,70年代已在全世界普遍 开展。酶的固定化(Immobilization of enzymes)是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内,仍能进行其特有的催化反应、并可回收及重复利用的一类技术。与游离酶相比,固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时,又克服了游离酶 的不足之处,呈现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。固定化酶不仅在化学、生物学及生物工程、医学及生命科学等学科领域的研究异常活跃,得到迅速发展和广泛的应用,而且因为具有节省资源与 能源、减少或防治污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求。 固定化酶的制备方法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。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。下面从传统固定化技术、传统固定化技术的改进、新型固定化技术等三个方面来概述一下酶固定化方法的研究进展： 一、传统固定化技术 ⒈吸附法 利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面而使酶固定化的方法称为物理吸附法,简称吸附法。吸附法包括物理吸附和离子结合法。工艺简便和条件温和是该方法显著的优点,可供选择的载体涉及天然或合成的无机与有机高分子材料,有时酶的纯化与固定化也可同时实现。因酶分子与载体之间的共价结合而呈现良好的稳定性及重复使用性,共价结合法是目前研究最为活跃的一类酶固定化方法。 物理吸附法常用的吸附剂有活性炭.氧化铝.硅藻土.多孔陶瓷.多孔玻璃.硅胶.羟基磷灰 石等。吸附法制备固定化酶,操作简便,条件温和,不会引起酶的变性失活,载体价廉易得,而且

生物技术实践(生物选修一)知识复习图解

选修1《生物技术实践》知识归纳图解 果酒和果醋的制作 挑选葡萄 冲洗榨汁酒精发酵醋酸发酵注意： ①要先清洗后除枝梗 (避免除去枝梗时引 起葡萄破损，增加被 杂菌污染的机会，同 注意： 注意： ①榨汁机要清洗干净， 并晾干(防杂菌污染) 原理：主要菌种是酵母菌。 酵母菌是异养兼性 厌氧微生物 C6H12O6→C2H5OH＋C02 果酒果醋 注意： ①发酵装置要清洗干净，并用体积分数为70％的酒精消毒 ②发酵瓶装入葡萄汁后留有l/3的空间(目的是先让酵母菌 进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽氧气后再进行酒精发酵；其 次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出) ③如用带盖的瓶子制葡萄酒，每隔12 h左右将瓶盖拧松一次 (注意不是打开瓶盖，防杂菌污染)，之后再将瓶盖拧紧(目 的:排出多余的气体放炸裂) ④装入葡萄汁封闭充气口(无氧环境和放杂菌污染) 3mL/L的H2SO43滴→混匀→ 3mL/L的H2SO43滴→混匀→ 原理：主要菌种是醋酸杆菌(异养需氧型) ①当氧气糖源均充足时，糖→醋酸 注意：需适时通入空气 高考警示： ①由于醋酸菌和乳酸菌属于原 核生物，所以在利用者两类 微生物时，其环境中一定不 11

微生物的实验室培养 （一）培养基的基本知识 1．培养基的营养成分 2．培养基的配制原则 (1)目的明确。要根据微生物的种类、培养目的等选择原料、配制培养基。 (2)营养要协调。各种营养物质要保证适当的浓度和比例。营养物质比例过低，不能满足微生物生长；浓度过高则会抑制微生物的正常生长。营 养物质的浓度比(如C/N)还会直接影响某些微生物的代谢产物，如谷氨酸生产，C/N=4∶1时，菌体大量繁殖，谷氨酸产量少；而 22

2019年精选生物《生物技术实践》[第三章 酶的应用技术实践第二节 制备和应用固定化酶]苏教版巩固辅导[含答

2019年精选生物《生物技术实践》[第三章酶的应用技术实践第二节制备和应用固定化酶]苏教版巩固辅导[含答案解析]第四十五篇 第1题【单选题】 下列关于加酶洗衣粉的说法中，正确的是( ) ①加酶洗衣粉的效果总比普通洗衣粉的效果好②加酶洗衣粉效果的好坏受很多因素影响③加酶洗衣粉中目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶④加酶洗衣粉相对普通洗衣粉来讲有利于保护环境． A、②③④ B、①②③ C、①② D、①③④ 【答案】： 【解析】： 第2题【单选题】 在原材料有限的情况下，能正确表示相同时间内果胶酶的用量对果汁产量影响的曲线是

A、甲 B、乙 C、丙 D、丁 【答案】： 【解析】： 第3题【单选题】 A、温度影响果胶酶的活性 B、若温度从10℃升高到40℃，酶的活性都将逐渐增强 C、40℃与60℃时酶的活性相等 D、该酶的最适温度一定是50℃ 【答案】： 【解析】： 第4题【单选题】 目前，酶已经大规模地应用于各个领域，下列属于酶应用中面临的实际问题的是( ) A、酶对高温不敏感，但对强酸、强碱非常敏感 B、加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境 C、固定化酶可以反复利用，但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性 D、酶的催化功能很强，但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用 【答案】：

【解析】： 第5题【单选题】 下列关于纤维素酶的说法，错误的是( ) A、纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种 B、葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖 C、纤维素酶可用于去掉植物的细胞壁 D、纤维素酶可把纤维素分解成葡萄糖 【答案】： 【解析】： 第6题【单选题】 下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是( ) A、反应产物对固定化酶的活性没有影响 B、实验室常用吸附法制备固定化酵母细胞 C、若发酵底物是大分子，则固定化细胞优于固定化酶 D、固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显【答案】： 【解析】：

酶的固定化技术及其应用

酶工程课程论文 题目：酶的固定化技术及其应用 学院：食品学院 专业：食品科学与工程 班级：食品101（35） 2012-11-21

酶的固定化技术及其应用 摘要：酶的固定化技术是酶工程研究领域的一项重点和热点技术之一，酶的固定化技术可以显著提高酶的利用率，降低酶生产的成本。本文主要研究酶的固定化技术，酶固定化的优缺点，以及在食品，医药，环境中的应用。并对其研究的前景进行了简洁的预测。 关键字：酶固定化技术应用 酶作为一种生物催化剂，因其催化作用具有高度专一性、催化条件温和、无污染等特点，广泛应用于食品加工、医药和精细化工等行业。但在使用过程中，人们也注意到酶的一些不足之处，如酶稳定性差、不能重复使用，并且反应后混入产品，纯化困难，使其难以在工业中更为广泛的应用。因此为适应工业化生产的需要，人们模仿人体酶的作用方式，通过固定化技术对酶加以固定改造，来克服游离酶在使用过程中的一些缺陷。 固定化酶，是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。与传统的酶相比，固定化酶具有游离酶所不可比拟的优点.同一批固定化酶能在工艺流程中重复多次地使用；固定化后，和反应物分开，有利于控制生产过程，同时也省去了热处理使酶失活的步骤；稳定性显著提高；可长期使用，并可预测衰变的速度；提供了研究酶动力学的良好模型等一系列的优点。 用于固定化的酶，起初都是采用经提取和分离纯化后的酶，随着固定化技术的发展，也可采用含酶细胞或 细胞碎片进行固定化，直接应用细胞或细胞碎片中的酶或酶系进行催化反应．由于微生物细胞可直接作为酶源，所以逐渐产生了固定化细胞技术． 固定化细胞的优点是： (1)省去了酶分离纯化的时间和费用； (2)可进行多酶反应； (3)保持了酶的原始状态，从而增加了酶的稳定性． 但固定化细胞与固定化酶相比，也存在一些不足 之处： (1)因为产生副反应和所需生化产物的进一步代 谢，使固定化完整细胞生产的产物纯度可能比固定化酶低； (2)细胞使用相当长的时间后，常常会发生自溶，尤 其是在细胞有可能进行增殖时，细胞的漏出就特别 明显： (3)单位体积反应器内固定化细胞的活性总是比相 应的固定化酶活性低．

高考生物二轮专题复习加试非选择题综合应用特训第32题1生物技术实践(A)

[第32题] 1.生物技术实践(A) 1.铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一，用组织培养技术繁殖其幼苗的流程如下： 新生营养芽―→ 原球茎 (类似愈伤组织) ――→ 长芽 丛状苗――→ 长根 幼苗 请回答以下问题： (1)选用新生营养芽为培养材料的原因是_______________________________，原球茎细胞的细胞壁______(填“厚”或“薄”)。 (2)某小组为研究培养铁皮石斛的培养基中蔗糖和光各自的作用，进行了对照实验，结果如下： 根据以上实验结果，下列说法正确的是________。 A.光为生长提供能量，蔗糖促进细胞分化 B.整个组培过程中，培养基中都不用加入蔗糖也可发育成幼苗 C.光照只会影响到光合作用的效率 D.蔗糖为生长、分化提供能量，光促进细胞分化 (3)生物碱属于铁皮石斛的________代谢产物，除了从植株中提取，也可以通过将含有原球茎的试管放在摇床上，通过________悬浮培养分散成单细胞，然后培养特定细胞系实现工业化生产。 答案(1)分裂旺盛，全能性容易表达薄(2)D (3)次生液体 解析(1)新生的芽幼嫩，分裂能力强，全能性易表达，植物组织培养过程中一般选用新生营养芽为培养材料。原球茎细胞类似愈伤组织，由于愈伤组织是一团未分化的薄壁细胞，因此，原球茎细胞的细胞壁薄。(2)通过对比加蔗糖条件下，有光组能够正常分化，无光组无法发生分化，说明光能促进细胞分化；比较不加蔗糖条件下，有无光照均死亡，说明蔗糖为生长提供能量。若保证组培正常，需要加入蔗糖，故A、B、C错误，D正确。(3)生物碱属于铁皮石斛的次生代谢产物，获取方法可以从植株中提取，也可以通过液体悬浮细胞培养，将愈伤组织(原球茎)分散成单细胞，然后通过培养特定细胞系实现工业化生产。 2.利用废弃的秸秆生产燃料乙醇，不仅缓解了资源危机、环境污染，同时更为可持续发展提供了保证。下面是利用玉米秸秆来生产乙醇的流程：

固定化微生物技术及其在污水处理中的应用

固定化微生物技术及其在污水处理中的应用 发表时间：2018-12-22T14:09:01.650Z 来源：《防护工程》2018年第23期作者：王诚诚 [导读] 近年来，我国的环境污染问题日益严重，而我国的经济发展、环境也造成了一定的破坏，人们关于环保意识逐渐增强。 摘要：近年来，我国的环境污染问题日益严重，而我国的经济发展、环境也造成了一定的破坏，人们关于环保意识逐渐增强。因此，固定化微生物技术的应用促进了环境保护工程发展。利用固化微生物技术处理污染环境中的废水、废气和废渣，对环境保护做出了突出贡献。 关键词：固定化微生物技术；污水处理；应用 前言：固定化微生物技术是利用微生物的活性特点，对污染物进行降解、分化，在污水处理、空气污染处理、土壤污染处理中有着显著的效果。但在实际应用中固定化微生物技术还存在一些不足之处，想要更广泛地被应用，还需要继续研究与发展。 1固化微生物技术应用现状 固化微生物技术是起始于20世纪60年代，在固化酶的基础上研发出来。我国对固化微生物技术的研发和应用，要比其他国家晚了十年左右。固化微生物技术也就是把细胞或是酶进行固化处理，因为酶在直接使用上有着一些不足之处，例如价格高、稳定性差、不能重复使用，而且比较难提取等，也就造成了酶在应用上的局限性。而固化微生物技术在环境工程中应用更多的是在污水处理上。通过把较为分散的微生物固定在一个载体上，充分发挥微生物的作用，可以进行印染污水处理、重金属污水处理、含氮生活污水处理等。同时对于大气污染物和土壤中的污染物也能很好的降解。 2固化微生物技术特点 由于固化微生物能够提高微生物的浓度，使活性物质的作用得到提升和优化。所以在环境工程中，固化微生物技术对废水处理有着很好的效果。固化微生物技术能够培养优良微生物群，让污染物与微生物有更明显的区别。微生物经过了固化处理，其抗毒能力得到改善，这样可以防止微生物被有毒物侵害。微生物的固化反应不需要特别大的空间，这样就能降低空间占用率。 3固定化微生物技术在废水处理中的应用 近年来，固定化微生物技术因其特有的优势，引起广泛的关注。固定化生物技术开始迅速发展，并已取得了阶段性的成果。此项技术在处理含重金属离子废水、含氮废水、含难降解有机废水的处理等方面都得到了很好的应用。 3.1固定化微生物技术在印染废水中的应用 印染、造纸废水的水量大，污染物质也比较复杂，是比较难处理的工业废水。采用固定化微生物工艺，对混凝沉淀后退浆工序的印染废水进行了现场中试处理研究。实验结果表明，在水力停留时间（HRT）为20h的条件下，对于进水化学需氧量（CODCr）为1.0耀1.2g/L 的退浆废水，经过两级水解酸化、两级好氧处理后，其出水CODCr约100mg/L，达到国家一级排放标准。其中，水解酸化阶段的HRT为10h，CODCr复合1.7kg/（d·m3），去除率为44%；好氧阶段HRT为10h，CODCr复合1.9kg/(d·m3)，去除率为83%。 3.2含重金属离子废水的处理 重金属污染对生物的影响越来越严重，由于固定化后的微生物，稳定性能好，抗毒性强，因此被广泛用于去除废水中的重金属离子。李杰[2]等人采用固定化微生物SBR反应器和普通活性污泥SBR反应器处理投加了Cr6+的生活污水，考察了固定化微生物去除COD及 Cr6+的能力及抗毒性。结果表明：在保证对COD的去除率较稳定的条件下，固定化微生物与普通活性污泥所能承受的Cr6+浓度分别为 70mg/L和1.9mg/L。利用聚丙烯酰胺与壳聚糖形成的互融聚合物网络凝胶固定非活性的铜绿假单胞菌，研究了这种固定化微生物颗粒对Cu2+的吸附特性。结果表明，该固定化微生物对Cu2+的吸附很迅速，在40min内吸附基本达到平衡。 3.3含氮废水的处理 微生物去除氮和氨，一般是通过好氧微生物的硝化反应过程。和厌氧微生物的反硝化反应过程。吕志刚[4]等人采用聚乙烯醇（PVA）为载体的包埋固定化微生物处理低浓度氨氮絮凝余水，在HRT为3h之内从地表水环境质量V类水标准以外达到了I类水标准，在较短的水力停留时间成功实现了氨氮的去除。以竹炭为载体，将硝化菌、反硝化菌等微生物固定在竹炭上，研究竹炭固定化微生物对氨氮的去除及影响因素。结果表明：竹炭固定化微生物处理氨氮水样存在竹炭吸附和微生物脱氮两种作用。对于初始氨氮质量浓度臆200mg·L-1的水样，调节水样pH为8，控制水样溶解氧质量浓度为1mg·L-1左右，竹炭固定化微生物系统中可发生同时硝化—反硝化作用，氨氮去除率可达70%以上。 3.4酚类及醇类废水的处理 采用聚乙烯醇（PVA）—硼酸法制作固定化活性污泥小球，从温度、浓度和pH3方面比较了固定化活性污泥和游离活性污泥对氯苯酚降解效果的影响。研究表明：固定化活性污泥降解对氯苯酚的最适宜温度为25益耀35益，最适pH为6耀8；固定化活性污泥对氯苯酚的降解速度大于游离活性污泥。以苯酚模拟废水为研究对象，采用苯酚驯化后的优势菌群，利用竹炭作为载体，用竹炭固定化微生物处理含酚废水。实验表明，在苯酚浓度为40mg/L低浓度废水，在投菌量为100mL/10g竹炭，竹炭量为10g/100mL污水的条件下经5h处理后，苯酚和COD的去除率分别为95%和70%。 4固定化微生物技术的未来发展趋势 固定化微生物技术目前在我国的环境工程的建设中发挥着重要作用，其应用范围广，利用效率高。但仍然存在一些需要改进的问题，如加以完善，则对于我国环境工程的建设起到推波助澜的作用。 4.1固定化的微生物不是可以一直使用的，其都有一定退化的区间 微生物是固定化技术的主体。就目前来说，微生物的价格很贵，加之其有一定的使用寿命，这就导致更换微生物的频率增加，大大的增加了环境工程建设过程中的费用支出。因此，我们对固定化的微生物进行研发时，应该加大对比较稳定的微生物进行研发，降低环境工程建设的成本。 4.2因固定化细胞的稳定性能不高 我们应该加大对细胞稳定性能的分析和研究，提高固定化技术的性能和处理效率。提高固定化细胞的稳定性，有利于抑制污染物细菌

【小初高学习]2017-2018学年高中生物 第三章 酶的应用技术实践 第二节 制备和应用固定化酶素

第二节固定化酶的制备和应用 1．掌握制备固定化酶的常用方法。(重点) 2．掌握酵母菌细胞的固定化技术。(重难点) 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．制备固定化酶的方法 (1)物理吸附法的显著特点是工艺简便且条件温和，在生产实践中应用广泛。 (2)化学结合法是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成共价键，从而得到三维的交联网架结构。 (3)包埋法是将酶包埋在能固化的载体中。 3．固定化酶的优点：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。 [合作探讨] 探讨1：对固定化酶的作用影响最小的固定方法是哪一种？ 提示：物理吸附法。 探讨2：为什么固定化酶不适合采用包埋法？ 提示：由于酶分子较小，容易在包埋材料中漏出，所以不适合采用包埋法固定化。 探讨3：如果反应物是大分子物质，应该采用哪种方法？ 提示：因为大分子物质不容易进入细胞内，应采用固定化酶技术。 [思维升华] 1．制备固定化酶的常用方法可用下图所示： 2．常用的制备固定化酶的方法

1．最广泛的细胞固定化方法 凝胶包埋法是应用最广泛的细胞固定化方法，适用于各种微生物、动物和植物细胞的固定化。所使用的载体主要有琼脂、海藻酸钠凝胶、角叉菜胶、明胶等。 2．优点 (1)无须进行酶的分离和纯化，减少了酶的活力损失，降低了生产成本。 (2)不仅可以作为单一的酶发挥作用，且可以利用细胞中所含的复合酶完成一系列的催化反应。 (3)对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的稳定性更高。 3．缺点 (1)固定化细胞只能用于生产细胞外酶和其他能够分泌到细胞外的产物。 (2)由于载体的影响，使营养物质和产物的扩散受到一定的限制。 (3)在好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键性的限制因素。 [合作探讨] 探讨1：固定化细胞为什么只能用于生产胞外酶和其他能分泌到细胞外的产物？ 提示：因为固定化细胞固定的是活细胞，细胞膜具有选择透过性，细胞内有用的物质(如胞内酶)是不能自由进出细胞的。 探讨2：能否在刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入活化的酵母菌细胞？ 提示：不能，因为刚溶化好的海藻酸钠溶液温度较高，会将酵母菌细胞杀死。 探讨3：如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明了什么？如果凝胶珠不是圆形或椭圆形，又说明了什么？ 提示：如果凝胶珠的颜色过浅，则说明了海藻酸钠溶液的浓度偏低，固定的酵母菌细胞数目较少；如果凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明了海藻酸钠的浓度过高，制作失败。 [思维升华] 1．制备固定化酵母菌细胞的操作流程 准备各种实验药品和器具

高中生物常见酶

1. 淀粉酶：作用是催化淀粉水解为麦芽糖。按其产生部位分为唾液淀粉酶、胰淀粉酶、肠淀粉酶和植物淀粉酶。 2. 麦芽糖酶：作用是催化麦芽糖水解成葡萄糖，主要分布在发芽的大麦中。 3. 蔗糖酶：作用是催化蔗糖水解成葡萄糖和果糖，主要分布在甘蔗等生物体内。 4. 脂肪酶：作用是催化脂肪水解为脂肪酸和甘油。在动物体内分为胰脂肪酶和肠脂肪酶等。在动物的胰液、血浆和植物的种子中均有分布。 5. 蛋白酶：作用是催化蛋白质水解为短肽。在动物体内分为胰蛋白酶和胃蛋白酶等。在动物的胰液、胃液，植物组织和微生物中都有分布。 6. 纤维素酶：作用是催化纤维素水解成葡萄糖。在真菌、细菌和高等植物中含有。 7. 谷丙转氨酶：简称GPT，其主要作用是催化谷氨酸和内酮酸之间的氨基转换作用。它在肝脏中活力最大，常作为诊断是否患肝炎等疾病的一项重要指标。 8. 过氧化氢酶：广泛存在于动植物细胞及一些微生物中，主要作用是分解过氧化氢，防止过氧化氢积累而危害细胞。 9. 酪氨酸酶：存在于人体的皮肤、毛皮等处的细胞中，能将酪氨酸转变为黑色素。 10. 谷氨酸脱氢酶：催化谷氨酸氧化脱氢，生成酮戊二酸。存在于大多数细胞的线粒体中，主要参与氨基酸的脱氨基作用和氨基转换作用。 11. 解旋酶：在DNA复制时，首先要将两条链解开形成单链，此过程依赖于DNA 解旋酶。 12. 限制性内切酶：能识别双链DNA中特定的碱基序列的核酸剪切酶，常在DNA 两条链上交错切割产生黏性末端，是基因工程中的“剪刀”。

13. DNA连接酶：使相邻的脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，以封闭DNA分子中的切口，是基因工程中的“针线”。 14. 逆转录酶：能以RNA为模板，合成DNA，存在于某些RNA病毒和癌细胞中。 15. 溶菌酶：广泛存在于动植物、微生物及其分泌物中，能溶解细菌细胞壁中的多糖，可使细菌失活。还可激活白细胞的吞噬功能，增强机体抵抗力。 16. 固氮酶：能使大气中的氮还原为氨，由两种含金属的蛋白质组成，一种为铁蛋白，另一种为钼铁蛋白。根瘤菌、蓝藻和土壤中各种固氮菌中都含有此酶。

高中生物第三章酶的应用技术实践第二节固定化酶的制备和应用学案苏教版选修1

第二节固定化酶的制备和应用 学习导航明目标、知重点难点 固定化酶和固定化细胞的应用。(重点) 固定化酶与固定化细胞的制备方法。(难点) [学生用书P43] 一、阅读教材P63分析固定化酶 1．概念：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．优点：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，且保持了酶的催化性能，可实现酶促反应的连续化和自动化。 3．制备固定化酶的常用方法 目前，制备固定化酶的方法主要有物理吸附法、化学结合法、包埋法等。 二、阅读教材P64～65分析固定化细胞技术的应用 1．应用：固定化细胞可以取代游离的细胞进行发酵，生产各种物质。 2．优点 (1)固定化细胞技术无须进行酶的分离和纯化，减少了酶的活力损失，同时大大降低了生产成本。 (2)固定化细胞不仅可以作为单一的酶发挥作用，而且可以利用细胞中所含的复合酶系完成一系列的催化反应。 (3)对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的稳定性更高。 (4)细胞生长停滞时间短，反应快等。 3．缺点 (1)固定化细胞只能用于生产细胞外酶和其他能够分泌到细胞外的产物。 (2)由于载体的影响，营养物质和产物的扩散受到一定限制。 (3)在好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键的限制因素。 4．酵母菌细胞的固定化技术的主要流程 准备各种实验药品和器材 ↓ 制备麦芽汁 ↓

活化酵母菌细胞 ↓ 配制物质的量浓度为0.05 mol/L的氯化钙溶液 ↓ 制备固定化细胞 ↓ 浸泡凝胶珠，用蒸馏水洗涤 ↓ 发酵麦芽汁 判一判 (1)酶在催化时会发生变化，不可反复利用。(×) (2)某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应。(×) (3)固定化细胞所固定的酶都在细胞外起作用。(×) (4)制备固定化细胞的方法主要有包埋法、化学结合法和物理吸附法。(×) 连一连 固定化酶技术[学生用书P44] 由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有限、成本高、不利于大规模使用。人们针对酶的这种不足寻着改善的方法之一是固定化酶技术的应用。结合教材P63内容完成以下探究。 (1)图A为物理吸附法，它的显著特点是工艺简便且条件温和，在生产实践中应用广泛。 (2)图B为化学结合法，它是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成共价键，从而得到三维的交联网架结构。 (3)包埋法是将酶包埋在能固化的载体中。将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中(如图C)，包埋成格子型；或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中(如图D)，包埋成微胶囊型。 各种固定化酶方法的比较