生物（人教版选修1）练习专题4课题3酵母细胞的固定化

专题四课题三一、选择题1．在生产高果糖浆的过程中，需要的酶是()①γ­淀粉酶②糖化酶③纤维素酶④果胶酶⑤葡萄糖异构酶⑥麦芽糖酶A．①②③ B．④⑤⑥C．①②⑤ D．①②⑥解析：生产高果糖浆的流程是：淀粉在γ­淀粉酶的作用下，可以水解成糊精；糊精经过糖化酶的催化形成葡萄糖；葡萄糖在葡萄糖异构酶的作用下，分子结构发生变化，就形成了果糖。答案：C2．下列有关固定化酶的说法错误的是()A．固定化酶的不足之处是不能催化一系列反应B．固定化酶可再次利用，降低了生产成本C．固定后的酶既能与反应物接触，又能与产物分离D．固定化酶易溶于水解析：本题考查与固定化酶技术的原理有关的知识。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，固定化酶实现了酶的反复利用，降低了生产成本；固定化酶的优点是固定后的酶既能与反应物接触，又能与产物分离；固定化酶需要固定在不溶于水的载体上，因此固定化酶不易溶于水。答案：D3．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．高温冷却法解析：固定化酶常用物理吸附法和化学结合法，因为酶分子较小；而固定化细胞常用包埋法，因为细胞较大，难以被吸附或结合。答案：A4．酵母细胞的活化是指()A．让酵母细胞恢复运动状态B．让酵母细胞在缺水状态下休眠C．让酵母细胞内酶活性加倍D．让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态解析：在缺水状态下，酵母细胞处于休眠状态，在固定化之前，应先让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态，即活化。答案：D5．如图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，下列叙述正确的是(多选)()A．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌细胞混合制备混合液B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠C．图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌细胞充分接触D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中解析：刚溶化的海藻酸钠要冷却至室温，才能与活化的酵母细胞混合制备混合液，以免高温使酵母细胞失活；混合液加入CaCl2溶液进行固定化酵母细胞，CaCl2的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠；发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母细胞充分接触，以利于发酵过程的顺利进行；制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤(去除残留的CaCl2)后再转移到图2装置中进行发酵。答案：BCD6．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将从大肠杆菌得到的三酯磷酸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，与微生物降解相比，其作用不需要适宜的()A．温度 B．酸碱度C．水分 D．营养解析：大肠杆菌中的三酯磷酸酶可以催化有机磷农药分解，需要适宜的温度和pH，同时反应离不开水，但是，不需要提供营养。答案：D7．关于固定化酶中用到的反应柱理解正确的是()A．反应物和酶均可自由通过反应柱B．反应物和酶均不能通过反应柱C．反应物能通过，酶不能通过D．反应物不能通过，酶能通过解析：在固定化酶技术中，酶都是被固定的，并且不与产物混合在一起，因此，在生产高果糖浆等应用上，反应柱既能让反应物通过(否则不易与反应物接触)，又能让生成物(产物)通过，达到产物中不含酶的目的。答案：C8．用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，发现无酒精产生，原因不可能是()A．瓶内氧气充足，进行了有氧呼吸，通过出芽生殖繁殖了后代B．实验瓶口被密封了C．固定化酵母细胞内可能没有酵母细胞D．所谓的葡萄糖溶液可能是其他物质，使酵母菌无法进行酒精发酵解析：利用酵母菌进行发酵无酒精产生，因此，可以认为是酵母菌没有进行无氧呼吸，既可能是氧气充足，也可能是缺少原料，但不可能是瓶口被密封了，如果密封，酵母菌会利用葡萄糖生成酒精。答案：B9．细胞固定化技术与酶固定化技术相比，所具备的特点是()A．成本更低、操作更容易、不能连续生产B．成本更高、操作更难、不能连续生产C．成本更低、操作更容易、能连续生产D．成本更低、操作更难、能连续生产解析：酶是由细胞合成的，酶分子很小，比较难固定，而细胞相对较大，相对容易固定，而且无需再进行酶的提取，因而固定化细胞制备的成本更低，操作更容易，并且能连续生产。答案：C10．在制备固定化酵母细胞的实验中，CaCl2溶液的作用是()A．用于调节溶液pH B．用于进行离子交换C．用于胶体聚沉 D．用于为酵母菌提供Ca2＋解析：海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质溶液的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，其作用机理是由于盐离子的电荷与胶体微粒电荷相互吸引，形成更大的胶体颗粒，类似于人体红细胞与抗凝集素之间的凝集反应。答案：C11．(2017·江苏卷)固定化单宁酶应用于茶饮料加工，可消除其中的苦涩味。下列有关叙述正确的是()A．在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白B．化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小C．温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性D．酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分解析：A错：透析法可除去相对分子质量较小的杂质，酶与杂蛋白都属于生物大分子，用透析法无法分离，正确的分离方法是凝胶色谱法。B错：与吸附法相比，化学结合法对酶的活性影响更大。C对：温度、pH和重金属离子等因素都会对酶活性产生影响。D错：酶的专一性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分。答案：C12．(2017·江苏卷)下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是()A．活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状B．配制CaCl2溶液时，需要边小火加热边搅拌C．将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出D．海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状解析：A对：活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合，并用玻璃棒搅拌成糊状。B错：配制CaCl2溶液时，将称取好的CaCl2加入一定量的蒸馏水中搅拌均匀即可，不需要小火加热。配制海藻酸钠溶液时需要小火加热并不断搅拌。C错：凝胶珠在CaCl2溶液中需要浸泡30min左右后再取出。D错：海藻酸钠溶液浓度过高时，凝胶珠呈蝌蚪状，过低时呈白色。答案：A二、非选择题13．酵母菌是一种单细胞真菌，酿酒和做面包都需要酵母菌，根据所学知识回答下列问题。(1)在探究培养液中酵母菌种群的数量变化的实验中，某学生的部分实验操作过程是这样的：①从静置试管中吸取酵母菌培养液进行计数，记录数据；②把酵母菌培养液放置在冰箱中；③第七天再取样计数，记录数据，统计分析绘成曲线。请纠正该同学在实验操作过程中的错误：①________________________________________；②________________________________________；③________________________________________。(2)下面流程图表示制备固定化酵母细胞的过程：酵母细胞活化→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。①图中酵母菌活化就是________________________________________。②影响此实验成败的关键步骤是________________________________________，此步的操作应采用________________________________________。③观察形成的凝胶珠颜色和形状：如果颜色过浅，说明________________________________________。④本实验所用的固定化技术是________，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是________________________________________。解析：(1)为了使培养液中的酵母菌混合均匀，在从试管中吸出培养液进行计数之前，应该将试管轻轻振荡几次；酵母菌正常生长、繁殖需要适宜的温度；本实验的目的是探究培养液中酵母菌种群数量的变化，所以应该每天取样计数，记录数据，统计分析绘成曲线。(2)在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态；加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一步，涉及到实验的成败；如果海藻酸钠的浓度偏低则凝胶珠的颜色偏浅；固定化细胞技术包括包埋法、化学结合法和物理吸附法，由于细胞个大，因此多采用包埋法固定化，酶分子小，容易从包埋材料中漏出，不宜采用包埋法。答案：(1)①将试管轻轻振荡几次，再吸取酵母菌培养液进行计数②应将酵母菌培养液放置在适宜温度下培养③应连续七天，每天观察、取样计数并记录数据(2)①让酵母菌恢复正常生活状态②配制海藻酸钠溶液小火或间断加热③海藻酸钠的浓度偏低④包埋法酶分子很小，容易从包埋材料中漏出14．(2016·高考江苏卷)为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响，以及固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验，流程及结果如下。请回答下列问题：eq\x(\a\al(制备固定化绿,球藻凝胶球))→eq\x(\a\al(清洗2,到3次))→eq\x(\a\al(培养液,中培养))eq\o(→,\s\up7(取适量凝胶球))eq\x(\a\al(柠檬酸钠溶液溶解,凝胶球测定藻数量))图1图2(1)实验中的海藻酸钠作用是________，CaCl2的作用是________。(2)为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻活性，宜采用________洗涤。图1中1.0%海藻酸钠组培养24h后，移动凝胶球，溶液呈绿色，原因是________。(3)为探索固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，应选用浓度为________海藻酸钠制备凝胶球。(4)图2中空白凝胶球组Zn2＋浓度下降的原因是________。结合图1和图2分析，固定化藻的实验组24～48h间Zn2＋浓度下降速度较快的主要原因是________；72～96h间Zn2＋浓度下降速度较慢的原因有________。解析：(1)绿球藻为单细胞生物，可用包埋法固定化，实验中海藻酸钠的作用是包埋绿球藻。配制好的海藻酸钠溶液需要滴入CaCl2溶液中，与CaCl2反应形成凝胶球，刚形成的凝胶球应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，有利于形成稳定的结构。(2)将固定好的凝胶球用绿球藻的培养液(生理盐水)清洗2～3次，能够洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻的活性。如果包埋绿球藻用的海藻酸钠浓度过低，或形成的凝胶球孔径过大，在培养过程中会有绿球藻从包埋材料中漏出来，使溶液呈绿色。(3)分析图绿球藻数量变化曲线可知，浓度为2.0%的海藻酸钠对绿球藻的包埋效果最好，凝胶球中包埋的绿球藻数量最多，故应选用该浓度的海藻酸钠制备凝胶球。(4)由Zn2＋浓度变化曲线可知，空白凝胶球组Zn2＋浓度下降的原因是凝胶对Zn2＋有一定的吸附作用。培养初期，绿球藻生长(增殖)速度较快，导致Zn2＋浓度下降速度较快；培养后期，由于绿球藻生长(增殖)速度减慢、溶液中Zn2＋浓度较低等，Zn2＋浓度下降速度较慢。答案：(1)包埋绿球藻(包埋剂)与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂)(2)培养液(生理盐水)海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大)(3)2.0%(4)凝胶吸附Zn2＋绿球藻生长(增殖)速度快绿球藻生长(增殖)速度减慢，溶液中Zn2＋浓度较低15．下面是生啤酒的酿造实验，分析回答问题：实验原理：固定化酵母的凝胶珠由酵母细胞和海藻酸钠组成，麦芽汁可以渗入到由海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中。啤酒酵母可以利用自身细胞内的一系列酶，将可发酵性糖转化成酒精。实验过程：Ⅰ.取新鲜斜面上的啤酒酵母，接种于10mL麦芽汁液体培养基中，25℃培养20h～30hⅡ.取1.6g海藻酸钠于无菌小烧杯中，加无菌水少许调成糊状，再加入无菌水至40mL，在98kPa条件下灭菌15min。待冷却到35℃左右后，与预热35℃左右的10mL酵母培养液混拌均匀，立即倒入带喷嘴的无菌小塑料瓶中(或装有5号针头的注射外套中)，以恒定的速度滴入盛有葡萄糖、氯化钙混合液的容器中，Ⅲ.倒去葡萄糖、氯化钙混合液，加入无菌水洗涤凝胶珠三次后，将凝胶珠放入500mL三角瓶中，加入300mL无菌麦芽汁液体培养基，置于25℃下封口发酵5d左右，倒出发酵后的麦芽汁即为啤酒，品尝其口味(1)凝胶珠是由什么组成的？________________________________________；它有什么作用？________________________________________。(2)如果进行多批次生产，本实验中的啤酒酵母与普通发酵中的酵母菌在使用上的区别是________________________________________。(3)固定化酶或固定化细胞技术是利用________或________方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括________、________和________。其中酶更适合采用________和________固定化，而细胞多采用________固定化。(4)制作成功的凝胶珠应用________冲洗，其颜色为________。将凝胶珠加入用于发酵的葡萄糖