2021-2022年高中生物專題4酶的研究與應(yīng)用課題3酵母菌細(xì)胞的固定化二作業(yè)含解析新人教版選修120220409161

PAGEPAGE9酵母細(xì)胞的固定化一、選擇題1．固定化酶技術(shù)常采用()A．包埋法B．化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定化C．活化法D．微囊化法解析固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法及物理吸附法，其中酶適合化學(xué)結(jié)合法和物理吸附固定化，而細(xì)胞多采用包埋法固定化。答案B2．關(guān)于固定化酶技術(shù)說法正確的()A．固定化酶技術(shù)就是固定反應(yīng)物，將酶依附著載體圍繞反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)的技術(shù)B．固定化酶的優(yōu)勢(shì)在于能催化一系列的酶促反應(yīng)C．固定化酶中的酶無法重復(fù)利用D．固定化酶是將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)解析固定化酶是利用物理或化學(xué)方法將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是酶被固定在一定裝置內(nèi)可重復(fù)利用，不足是無法同時(shí)催化一系列酶促反應(yīng)。在固定過程中所固定的是酶本身，而不是反應(yīng)物。答案D3．固定化細(xì)胞常用包埋法固定化，原因是()A．包埋法固定化操作最簡(jiǎn)便B．包埋法對(duì)酶活性的影響最小C．包埋法固定化具有普遍性D．細(xì)胞體積大，難以被吸附或結(jié)合解析固定化細(xì)胞是指固定在一定空間內(nèi)能進(jìn)行生命活動(dòng)并可反復(fù)利用的細(xì)胞，由于細(xì)胞體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以用化學(xué)法固定，因而多采用包埋法。答案D4．下圖中所示的固定化酶技術(shù)中屬于包埋法的一組是()A．①② B．①③④C．①④ D．③④解析包埋法即將酶包埋于網(wǎng)格或膠囊中如圖③、④所示，圖中①為吸附法，②為化學(xué)結(jié)合法，故選D。答案D5．生產(chǎn)高果糖漿所需要使用的酶是()A．麥芽糖酶 B．果糖酶C．葡萄糖異構(gòu)酶 D．蔗糖酶解析生產(chǎn)高果糖漿是將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，需要使用的酶是葡萄糖異構(gòu)酶。答案C6．下面是制備固定化酵母細(xì)胞的步驟，正確的是()①配制CaCl2溶液②配制海藻酸鈉溶液③海藻酸鈉與酵母細(xì)胞混合④酵母細(xì)胞活化⑤固定化酵母細(xì)胞A．①②③④⑤ B．④①③②⑤C．④⑤②①③ D．④①②③⑤解析制備固定化酵母細(xì)胞步驟包括：酵母細(xì)胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸鈉溶液→將上述兩種溶液混合→固定化酵母細(xì)胞。答案D7．常用的包埋法固定化細(xì)胞，需用到不溶于水的多孔性載體，下列不能當(dāng)作載體的是()A．瓊脂糖 B．蔗糖C．海藻酸鈉 D．明膠解析固定化細(xì)胞所用載體共同點(diǎn)是不溶于水且多孔，蔗糖是易溶于水的物質(zhì)，故不能充當(dāng)載體。答案B8．用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵葡萄糖溶液時(shí)，為了能產(chǎn)生酒精，下列措施錯(cuò)誤的是()A．向瓶?jī)?nèi)泵入氧氣B．應(yīng)將裝置放于適宜的條件下進(jìn)行C．瓶?jī)?nèi)應(yīng)富含葡萄糖等底物D．將瓶口密封，效果更好解析酵母菌在沒有O2時(shí)進(jìn)行無氧發(fā)酵產(chǎn)生酒精，在有O2時(shí)酵母菌繁殖，數(shù)目增多但不產(chǎn)生酒精。答案A9．如下圖所示，試分析，哪一種與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母細(xì)胞相似()解析A、B適用于酶的固定化，C圖所示酶與細(xì)胞固定化均可使用。制備固定化酵母細(xì)胞用的是包埋法，D相似。答案D10．關(guān)于固定化酶中用到的反應(yīng)柱理解正確的是()A．反應(yīng)物和酶均可自由通過反應(yīng)柱B．反應(yīng)物和酶均不能通過反應(yīng)柱C．反應(yīng)物能通過，酶不能通過D．反應(yīng)物不能通過，酶能通過解析固定化酶技術(shù)用于生產(chǎn)過程中，把酶裝到反應(yīng)柱內(nèi)，酶顆粒無法通過反應(yīng)柱底端篩板，反應(yīng)液可自由通過，從而降低生產(chǎn)成本，提高生成物產(chǎn)量和質(zhì)量。答案C11．研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的。如將從大腸桿菌中得到的磷酸三酯酶固定到尼龍膜上制成酶制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥，與用微生物降解相比，其作用條件不需要的是()A．適宜溫度 B．適宜pHC．一定的水分 D．一定的營(yíng)養(yǎng)解析酶不論固定與否，起作用均需在適宜的條件下，如適宜的溫度，適宜pH以保證酶的活性，同時(shí)應(yīng)在一定溶液中反應(yīng)。微生物與酶相比，需滿足自身生長(zhǎng)繁殖所需物質(zhì)和能量，故需一定的營(yíng)養(yǎng)。答案D12．下列敘述正確的是()A．一種固定化酶能催化一系列的化學(xué)反應(yīng)B．固定化細(xì)胞能產(chǎn)生一系列酶C．固定化細(xì)胞產(chǎn)生的酶，其活性更容易受影響D．固定化酶更適合大分子反應(yīng)物解析固定化酶一般只催化一種化學(xué)反應(yīng)，而固定化細(xì)胞能產(chǎn)生一系列酶，催化一系列反應(yīng)，固定化細(xì)胞和固定化酶作用原理相同，并且固定化細(xì)胞能產(chǎn)生催化作用所需輔助因子，效果更好。答案B13．關(guān)于固定化酶中的酶說法正確的是()A．酶的種類多樣，可催化一系列的酶促反應(yīng)B．酶被固定在不溶于水的載體上，可反復(fù)利用C．酶作為催化劑，反應(yīng)前后結(jié)構(gòu)不改變，所以固定化酶可永遠(yuǎn)利用下去D．固定化酶由于被固定在載體上，所以喪失了酶的高效性和專一性特點(diǎn)解析酶不論固定與否，高效性和專一性特點(diǎn)仍將保持，而固定化酶一般為一種，只能催化一類反應(yīng)，固定化酶一般能在一定時(shí)間內(nèi)反復(fù)利用。答案B14．下列敘述不正確的是()A．從操作角度來考慮，固定化細(xì)胞比固定化酶更容易B．固定化細(xì)胞比固定化酶對(duì)酶活性的影響更小C．固定化細(xì)胞固定的是一種酶D．將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)選擇固定化細(xì)胞技術(shù)解析固定化細(xì)胞比固定化酶更容易，且對(duì)細(xì)胞內(nèi)酶影響更小，細(xì)胞可以產(chǎn)生多種酶，故能實(shí)現(xiàn)一系列酶促反應(yīng)，而固定化酶不能實(shí)現(xiàn)。答案C15．下列說法不正確的是()A．葡萄糖與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成的是果糖B．從固定化酶反應(yīng)柱下端流出的是果糖C．高果糖漿不會(huì)像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管疾病D．酶溶解于葡萄糖溶液后，可從糖漿中回收解析酶溶解于葡萄糖溶液后，不能從糖漿中回收，但是固定化酶可以回收重復(fù)利用，故選D。答案D二、非選擇題16．下面是制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)回答：酵母細(xì)胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合→固定化酵母細(xì)胞。(1)在____狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)____狀態(tài)?；罨皯?yīng)選擇足夠大的容器，因?yàn)榻湍讣?xì)胞活化時(shí)____。(2)影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是______。(3)如果海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目________。(4)觀察形成凝膠珠的顏色和形狀，如果顏色過淺，說明________________________；如果形成的凝膠不是圓形或橢圓形，說明________________________。(5)固定化細(xì)胞技術(shù)一般采用包埋法固定化，原因是__________________________。(6)該實(shí)驗(yàn)中CaCl2溶液的作用是________。解析該題以制備固定化酵母細(xì)胞的過程為載體，考查實(shí)驗(yàn)的操作程序、關(guān)鍵步驟、注意事項(xiàng)及有關(guān)試劑的作用。(1)酵母菌在干燥時(shí)，處于休眠狀態(tài)，需加水活化，否則制成的固定化酵母在發(fā)酵時(shí)酶活性較低且酵母菌增殖緩慢。(2)該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是海藻酸鈉溶液的配制。(3)如果海藻酸鈉的濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目少，影響實(shí)驗(yàn)效果。(4)如果制作的凝膠珠顏色過淺呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低。如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。(5)由于酵母細(xì)胞個(gè)體較大，不易從包埋材料中漏出，故細(xì)胞的固定化一般采用包埋法。(6)海藻酸鈉膠體在CaCl2電解質(zhì)溶液中發(fā)生聚沉，形成凝膠珠。答案(1)缺水正常的生活體積會(huì)增大(2)配制海藻酸鈉溶液(3)少(4)海藻酸鈉濃度偏低海藻酸鈉濃度偏高，制作失敗(5)細(xì)胞個(gè)體大，不易從包埋材料中漏出(6)使膠體聚沉17．某一實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)，欲通過制備固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行葡萄糖溶液發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料及用具齊全。(1)酵母細(xì)胞的固定采用的方法是________。(2)請(qǐng)完善該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)制備固定化酵母細(xì)胞過程的步驟：①配制氯化鈣溶液時(shí)應(yīng)用蒸餾水。②海藻酸鈉溶液應(yīng)用________加熱。③海藻酸鈉溶液必須________________________________________才能加入酵母細(xì)胞。④注射器中的海藻酸鈉和酵母細(xì)胞的混合物應(yīng)滴入__________中形成________。(3)該實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置來進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵。①為使該實(shí)驗(yàn)中所用到的固定化酵母細(xì)胞可以反復(fù)利用，實(shí)驗(yàn)過程中，一定要在________條件下進(jìn)行。②加入反應(yīng)液后的操作是關(guān)閉__________________。③裝置的長(zhǎng)導(dǎo)管起到什么作用？________________________________。解析制備固定化酵母細(xì)胞所用方法為包埋法，制備過程中所用水均為蒸餾水，配制海藻酸鈉溶液時(shí)要用小火或間斷加熱，直到溶化為止，將溶化后的上述溶液冷卻至室溫再加入活化后的酵母細(xì)胞，以保證酵母細(xì)胞的活性。答案(1)包埋法(2)小火或間斷冷卻至室溫CaCl2溶液凝膠珠(3)①無菌②活塞1和活塞2③釋放CO2，減少反應(yīng)柱內(nèi)壓力18．有如圖所示的探究性實(shí)驗(yàn)裝置共6個(gè)，6個(gè)裝置中分別加入葡萄糖飽和溶液和兩個(gè)凝膠珠，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，小液滴都在C點(diǎn)(刻度管足夠長(zhǎng)，瓶?jī)?nèi)氧氣充足)。6個(gè)裝置分別置于0℃、15℃、25℃、35℃、45℃、55℃溫度下，10分鐘后記錄各個(gè)裝置中的小液滴位置，并描繪出坐標(biāo)曲線圖(如甲曲線)。(1)實(shí)驗(yàn)的目的是___________________________________________________________________，自變量是________。(2)瓶中氫氧化鈉溶液的作用是________________________，小液滴移動(dòng)的距離表示________________。(3)實(shí)踐上如果通過固定化醋酸菌生產(chǎn)醋酸，那么制備的凝膠珠大小與固定化酵母菌生產(chǎn)酒精相比，應(yīng)該注意什么問題？為什么________________________________________________________________。(4)如果制備固定化醋酸菌細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，海藻酸鈉濃度過低，請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)系中畫出實(shí)驗(yàn)開始10分鐘后的曲線乙。(5)工業(yè)生產(chǎn)中利用固定化細(xì)胞技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，從哪些方面可以達(dá)到延長(zhǎng)利用固定化細(xì)胞的時(shí)間(至少兩點(diǎn))?________________________________________________________________________。解析解答本題應(yīng)注意比較兩種微生物代謝類型；小液滴移動(dòng)距離表示有氧呼吸耗氧量；如果海藻酸鈉濃度過低，則固定的細(xì)胞少，而使反應(yīng)變慢。答案(1)探究溫度與醋酸菌發(fā)酵速度之間的關(guān)系溫度(2)吸收CO2有氧呼吸消耗的氧氣量(3)固定化醋酸菌的凝膠珠要小一些。因?yàn)榇姿峋l(fā)酵生產(chǎn)醋酸是一個(gè)有氧呼吸的過程，凝膠珠小有利于氧氣的供應(yīng)，增加醋酸產(chǎn)量(4)如虛線所示。(5)無菌操作，控制好溫度、pH19．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)回答下列問題。(1)圖1中X溶液為________，其作用是使________。(2)圖1中制備的凝膠珠用________洗滌后才能轉(zhuǎn)移到圖2裝置中。圖2發(fā)酵過程中攪拌的目的是________________________。(3)在用海藻酸鈉包埋酵母菌形成凝膠珠的過程中，加熱溶解海藻酸鈉時(shí)需注意________加熱，然后將溶化好的海藻酸鈉溶液________后，加入酵母菌充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉?4)研究發(fā)現(xiàn)，固定化程度強(qiáng)的凝膠顆粒發(fā)酵效果好，且穩(wěn)定性高、使用壽命長(zhǎng)。某機(jī)構(gòu)利用上述裝置，將2%、2.5%、3%的海藻酸鈉分別用2%、3%、4%的X溶液進(jìn)行凝膠化處理，所得到的固定化凝膠顆粒的強(qiáng)度及在28℃下發(fā)酵48h后的酒精產(chǎn)量見表：海藻酸鈉(%)22.5322.5322.53X溶液(%)222333444固定化強(qiáng)度(g/30個(gè))930950990103011001140117011701160酒精量(%)6.76.56.56.76.46.26.76.46.3可以看出，隨著X溶液濃度的增加，________增加；凝膠固定化效果較好的海藻酸鈉與X溶液的濃度分別是________、________。解