高中生物 專題4 酶的研究與應用 課題3 酵母細胞的固定化練習 新人教版選修1

專題4 酶的研究與應用課題3 酵母細胞的固定化1下列關于使用固定化酶生產高果糖漿的說法，正確的是()生產高果糖漿需要使用果糖異構酶在反應柱的頂端裝上分布著許多小孔的篩板，防止異物的進入將葡萄糖溶液從反應柱的上端注入，果糖溶液從反應柱的下端流出反應柱可以降低生產成本，提高果糖的產量和質量ABC D解析：反應柱的底端裝有分布著許多小孔的篩板，酶顆粒無法通過篩板上的小孔，葡萄糖溶液從反應柱的上端注入，流經反應柱，與固定化葡萄糖異構酶接觸，使葡萄糖轉化成果糖，從反應柱的下端流出。反應柱能夠連續(xù)使用，大大降低了生產成本，有利于果糖的生產。答案：C2下列有關固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是()A可用包埋法制備固定化酵母細胞B反應產物對固定化酶的活性沒有影響C葡萄糖異構酶固定前后專一性不同D固定化細胞可以催化各種反應底物的一系列反應解析：細胞難以被吸附或結合，固定化細胞多采用包埋法，A項正確；反應產物積累能影響酶的結構，從而使酶的活性下降，B項錯誤；葡萄糖異構酶在固定前后專一性不變，都是催化葡萄糖轉化為果糖，C項錯誤；固定化細胞固定的是一系列的酶，可以催化一系列的反應，但不能催化各種反應底物的一系列反應，D項錯誤。答案：A3下列有關固定化酶和固定化細胞的敘述，錯誤的是()A酶具有多樣性，固定化酶能夠催化一系列酶促反應BCaCl2溶液能夠使海藻酸鈉形成凝膠珠C滴加酵母細胞與海藻酸鈉混合液過快，會使凝膠珠帶有尾巴D固定化細胞可重復利用的前提是防止其他微生物的污染解析：固定化酶只能催化一種或一類酶促反應。答案：A4下列關于固定化酵母細胞的制備步驟中不恰當的是()A應使干酵母與蒸餾水混合并攪拌，以利于酵母細胞活化B配制海藻酸鈉溶液時要用小火間斷加熱的方法C向剛溶化好的海藻酸鈉溶液中加入已活化的酵母細胞，充分攪拌并混合均勻D將與酵母細胞混勻的海藻酸鈉溶液滴入CaCl2溶液中，會觀察到CaCl2溶液中，有球形或橢球形的凝膠珠形成解析：在制備固定化酵母細胞的過程中，剛溶化好的海藻酸鈉溶液溫度較高，需等其冷卻后才能加入已活化的酵母細胞，否則細胞會在高溫下死亡。答案：C5下面是制備固定化酵母細胞的實驗步驟，請回答下列問題：酵母細胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合固定化酵母細胞(1)在_狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)。活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復_狀態(tài)。活化前應選擇足夠大的容器，因為酵母細胞活化時_。(2)固定化細胞技術一般采用包埋法，而固定化酶常用_和_。(3)影響實驗成敗的關鍵步驟是_。(4)海藻酸鈉溶化過程的注意事項是_。(5)如果海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞數目_。如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明_。解析：(1)酵母細胞在缺水的狀態(tài)下休眠?；罨羌尤胨菇湍妇謴偷缴顮顟B(tài)。酵母細胞活化后體積會增大。(2)固定化酶常用化學結合法和物理吸附法。(3)實驗的關鍵是配制海藻酸鈉溶液，得到凝膠珠。(4)海藻酸鈉溶化過程要小火加熱(或間斷加熱)，不斷攪拌，使海藻酸鈉完全溶化，又不會焦煳。(5)海藻酸鈉濃度過低，包埋的酵母菌就過少；海藻酸鈉濃度過高，不易與酵母菌混合均勻，形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形。答案：(1)缺水正常的生活體積增大(2)化學結合法物理吸附法(3)配制海藻酸鈉溶液(4)要用小火或間斷加熱，避免海藻酸鈉發(fā)生焦煳(5)少海藻酸鈉濃度偏高，制作失敗1下列關于固定化酶和固定化細胞的敘述，錯誤的是()A固定化酶的主要目的是實現酶的重復使用B溶解氧交換受阻是固定化酶應用的重要限制因素C固定化細胞用于生產能分泌到細胞外的產物D凝膠與被包埋細胞之間不是通過共價鍵結合解析：A項，固定化酶技術是指將酶固定在不溶于水的載體上，使酶既能與反應物接觸，又能與產物分離，可實現重復利用。B項，固定化酶發(fā)揮作用不需要供氧，溶解氧交換受阻不會成為其應用的限制因素。C項，固定化細胞只能用于生產分泌到細胞外的產物，否則無法獲得需要的產物。D項，用凝膠包埋細胞利用的是物理方法。答案：B2下列不屬于固定化酶在利用時的特點的是()A有利于酶與產物分離B可以被反復利用C能自由出入依附的載體D一種固定化酶一般情況下不能催化一系列酶促反應解析：固定化酶是將酶固定在一種載體上，因此它不能自由出入依附的載體。答案：C3關于固定化酶技術的說法正確的是()A固定化酶技術就是固定反應物，使酶依附著載體圍繞反應物旋轉的技術B固定化酶的優(yōu)勢在于能催化一系列的酶促反應C固定化酶中的酶無法重復利用D固定化酶是將酶固定在一定空間內的技術解析：固定化酶是利用物理或化學方法將酶固定在一定空間內的技術。其優(yōu)點是酶被固定在一定裝置內，可重復利用；不足是無法同時解決一系列酶促反應。答案：D4下列關于固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是()A固定化細胞技術在多步連續(xù)催化反應方面優(yōu)勢明顯B固定化酶的應用中，要控制好pH、溫度和溶解氧C利用固定化酶降解水體中的有機磷農藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件D利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應底物解析：固定化細胞可連續(xù)催化多步反應；應用固定化酶需控制好溫度和pH，無氧參與的反應不需控制溶解氧；利用固定化酶降解有機磷農藥，農藥是反應底物，不需另外提供營養(yǎng)；利用固定化酵母細胞發(fā)酵，糖類既作為反應底物，又作為酵母細胞生命活動的能源物質。答案：A5大分子反應物應采用的固定化技術和理由是()A固定化酶技術；可應用化學結合法或物理吸附法對酶固定，利于大分子和酶的接觸B固定化酶技術；可應用包埋法對酶固定，利于大分子和酶的接觸C固定化細胞技術；一般應用化學結合法或物理吸附法對細胞固定，利于大分子和細胞的接觸D固定化細胞技術；一般應用包埋法對細胞固定，利于大分子和細胞的接觸解析：大分子反應物應采用的固定化技術是固定化酶技術，理由是：一般用化學結合法或物理吸附法對酶固定，和包埋法相比，化學結合法或物理吸附法有利于反應物與酶的接觸。如采用固定化細胞技術，則一般用包埋法對細胞固定，由于大分子顆粒比較大，反應物難以進入包埋細胞的網格或顆粒，不利于反應的進行。答案：A6對固定化細胞的敘述，正確的是()A催化效率高，低耗能、低污染B對環(huán)境的條件非常敏感，容易失活C既能與反應物充分接觸，又能與產物分離D成本低，操作簡單，但反應效果可能很低解析：參照固定化細胞的優(yōu)點。答案：C7在制備固定化酵母細胞的實驗中，CaCl2溶液的作用是()A用于調節(jié)溶液pHB用于進行離子交換C用于膠體聚沉 D用于為酵母菌提供Ca2解析：海藻酸鈉膠體在CaCl2這種電解質溶液的作用下，發(fā)生聚沉，形成凝膠珠，其作用機理是由于鹽離子的電荷與膠體微粒電荷相互吸引，形成更大的膠體顆粒，類似于人體紅細胞與抗凝集素之間的凝集反應。答案：C8在制備固定化酵母細胞的過程中錯誤的操作是()A取干酵母，加入蒸餾水，使其活化B配制海藻酸鈉時，加熱用大火，直到海藻酸鈉溶化為止C將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已活化的酵母細胞D將凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右解析：干酵母需加蒸餾水使其活化恢復生活狀態(tài)。配制海藻酸鈉時應用小火或間斷加熱，以免焦煳。海藻酸鈉溶液與活化酵母細胞混合時應在室溫下進行，防止溫度過高殺死酵母細胞，最后將凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右。答案：B9酶制劑、固定化酶、固定化細胞已經廣泛地應用于各個領域，下列有關敘述錯誤的是()A90 高溫會使Taq DNA聚合酶失去催化活性B制備固定化酶的方法主要有包埋法、交聯法和吸附法等C固定化酶固定時可能會造成酶的損傷而影響活性D固定化細胞可以催化一系列酶促反應解析：Taq DNA聚合酶是一種用于PCR技術的耐高溫的酶，90 的高溫不會讓該酶失活。答案：A10研究認為，用固定化酶技術處理污染物是很有前途的，如將大腸桿菌得到的三磷酸酯酶固定到尼龍膜上制成制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機磷農藥，與微生物降解相比，其作用不需要適宜的()A溫度 B酸堿度C水分 D營養(yǎng)解析：酶和細胞的正?；顒佣夹枰欢ǖ臈l件，如溫度、酸堿度、水分等，但是酶本身是一種大分子物質，不需要營養(yǎng)，而細胞的生活離不開營養(yǎng)物質。答案：D11固定化酶是20世紀60年代迅速發(fā)展起來的一種技術。東北農業(yè)大學科研人員利用雙重固定法，即采用戊二醛作交聯劑(使酶相互連接)，海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶，研究固定化酶的性質，并對其最佳固定條件進行了探究。下圖顯示的是部分研究結果(注：酶活力為固定化酶催化化學反應的總效率，包括酶活性和酶的數量)，分析回答下列問題。(1)從對溫度變化適應性和應用范圍的角度分析，由甲圖所示結果可以得出的結論是：_。(2)乙圖曲線表明濃度為_的海藻酸鈉包埋效果最好，當海藻酸鈉濃度較低時，酶活力較低的原因是_。(3)固定化酶的活力隨使用次數的增多而下降，由丙圖可知，固定化酯酶一般可重復使用_次，之后酶活力明顯下降。(4)固定小麥酯酶不僅采用海藻酸鈉直接包埋，而且用戊二醛作交聯劑，這是因為_。答案：(1)固定化酯酶比游離酯酶對溫度變化適應性更強且應用范圍較廣(2)3%海藻酸鈉濃度較低時包埋不緊密，酶分子容易漏出，數量不足(3)3(4)酶分子很小，很容易從包埋材料中漏出12下面是制備固定化酵母細胞的實驗步驟，請回答：酵母細胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合固定化酵母細胞。(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_狀態(tài)。活化前應選擇足夠大的容器，因為酵母細胞活化時_。(2)影響實驗成敗的關鍵步驟是_。(3)如果海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞數目_。(4)觀察形成凝膠珠的顏色和形狀，如果顏色過淺，說明_；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明_。(5)固定化酶技術一般不采用包埋法固定化，原因是_。解析：微生物一般在缺水干燥環(huán)境中進入休眠狀態(tài)，活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物恢復正常生活狀態(tài)。因為酵母細胞活化時體積會增大，所以活化前應選擇足夠大的容器。在此實驗中，配制海藻酸鈉溶液是影響實驗成敗的關鍵步驟。如果海藻酸鈉濃度過低，形成凝膠珠包埋酵母細胞數目就會減少；觀察形成凝膠珠的顏色和形狀，如果顏色過淺，說明固定化酵母細胞數目較少，如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明海藻酸鈉濃度偏高，制作失敗，需要重新配制；因為酶分子很小，容易從包埋材料中漏出，所以制備固定化酶一般不宜用包埋法。答案：(1)缺水正常的生活體積增大(2)配制海藻酸鈉溶液(3)少(4)固定化酵母細胞數目較少海藻酸鈉濃度偏高，制作失敗(5)酶分子很小，容易從包埋材料中漏出13釀造工業(yè)中經常使用酵母菌，某科研小組對固定化技術在釀酒酵母上的應用做了一些研究。下表是海藻酸鈉濃度和氯化鈣濃度對固定化酵母的影響實驗數據表，下圖是在相同的發(fā)酵條件下，固定化酵母細胞與游離酵母細胞3次循環(huán)發(fā)酵的糖度變化比較曲線圖，請分析回答下列問題：海藻酸鈉/%22.5322.5322.53CaCl2/%222333444固定化強度/g30個19309509901 0301 1001 1401 1701 1701 160酒精量/%6.76.56.56.76.46.26.76.46.2殘?zhí)橇?%2.52.752.752.602.652.652.652.752.75a第一次循環(huán)發(fā)酵糖度變化b第二次循環(huán)發(fā)酵糖度變化c第三次循環(huán)發(fā)酵糖度變化固定化酵母與游離酵母發(fā)酵性能的比較(1)固定酵母細胞的方法常用_法，實驗中要注意將剛溶化好的海藻酸鈉溶液_后，加入已活化的酵母細胞，進行充分攪拌。(2)Ca2是決定海藻酸鈉固定化酵母機械強度的重要因素，根據表中數據分析，隨著Ca2濃度的增加，固定化酵母的強度_，最終選擇海藻酸鈉與氯化鈣的濃度分別為_時固定化效果好。海藻酸鈉是一種多孔性載體，在一定濃度范圍內選擇較低的海藻酸鈉的濃度進行固定化酵母，產生酒精量較高的原因是_。(3)比較曲線圖可以看出，_發(fā)酵速度較快，游離酵母在重復使用_次后，其活性完全喪失，由此可見固定化酵母細胞的優(yōu)點是_。解析：(1)細胞常用包埋法固定，剛溶化好的海藻酸鈉要冷卻到室溫后再加入酵母細胞，防止高溫殺死酵母細胞。(2)由表中數據可見，隨著Ca2濃度的增加，固定化酵母的強度逐漸增大并趨于穩(wěn)定；固定化效果最好的，除看固定化強度外還要看產酒精量；一定范圍內海藻酸鈉濃度較低，則凝膠珠的相對滲透性較強，利于底物的進入和產物的排出。(3)比較a、b、c圖，可見固定化酵母細胞作用下殘?zhí)橇枯^低，而游離酵母在使用2次后則失去作用，即固定化酵母細胞可以重復使用。答案：(1)包埋冷卻(2)增加2%、4%凝膠珠的相對滲透性較強，利于底物的進入和產物的排出(3)固定化酵母2可以重復使用