2024-2025学年高中生物专题4酶的研究与应用3酵母细胞的固定化课时评价含解析新人教版选修1

PAGE6-酵母细胞的固定化(30分钟100分)一、选择题(共4小题,每小题9分,共36分)1.有关制备固定化酵母细胞的叙述,正确的是 ()A.首先用蒸馏水把干酵母、CaCl2、海藻酸钠配制成溶液,但配制CaCl2溶液须要加热B.配制海藻酸钠的溶液成糊状C.海藻酸钠溶液与酵母细胞混合时,要用玻璃棒搅拌,使酵母细胞混合匀称D.酵母细胞溶液首先要和CaCl2溶液混合【解析】选C。配制CaCl2溶液不须要加热;配制海藻酸钠溶液须要加热,直至将海藻酸钠完全溶化;溶化好的海藻酸钠冷却至室温加入活化的酵母细胞,进行充分搅拌,使其混合匀称。2.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像()【解析】选D。A、B两项适合于酶的固定化,C选项既用于酶固定,也可用于细胞固定。制备固定化酵母细胞用的是包埋法,即将酵母细胞包埋在海藻酸钠制成的凝胶珠中,所以与D选项相像。【误区警示】本题易错选C。C选项虽然为包埋法,但是是将酶或者细胞包埋在规则的微小网格里,而海藻酸钠在作为载体时无法形成规则的网格结构,结构类似于D所示。3.下列有关用海藻酸钠作为载体固定酵母细胞试验的叙述,错误的是 ()A.向小烧杯中加入1g干酵母、10mL蒸馏水B.海藻酸钠的浓度过低,形成的凝胶珠内包埋的细胞过少C.在酵母细胞的活化或配制CaCl2溶液时,可运用自来水D.利用固定化酵母细胞进行发酵,糖类的作用不只是作为反应底物【解析】选C。向小烧杯中加入1g干酵母,再加入10mL蒸馏水,使酵母细胞活化,A正确。假如海藻酸钠浓度过低,形成的凝胶珠颜色过浅,所包埋的酵母细胞数目较少,B正确;在酵母细胞的活化或配制CaCl2溶液时,为避开杂菌污染,应运用蒸馏水,C错误;利用固定化酵母细胞进行发酵,糖类的作用不只是反应底物,同时也为酵母细胞供应碳源和能量,D正确。4.下列关于固定化细胞技术的说法中,正确的是 ()A.物理吸附法的优点是操作简洁,吸附坚固B.包埋法的优点是操作困难,条件温柔,对细胞无毒性C.物理吸附法简洁对酶活性产生影响D.凝胶包埋常用的载体种类有琼脂糖、海藻酸钠、明胶和聚丙烯酰胺等【解析】选D。物理吸附法的主要优点是酶活性不受影响,但吸附过程相当困难,且吸附力较弱吸附不坚固,细胞简洁脱落。包埋法操作简便,条件温柔,对细胞无毒性,适合于活细胞的固定化。凝胶包埋常用的载体种类有琼脂糖、海藻酸钠、明胶和聚丙烯酰胺等。二、非选择题(共4小题,共64分)5.(12分)下面是制备固定化酵母细胞的试验步骤,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(1)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复原______________状态。活化前应选择足够大的容器,因为酵母细胞活化时______________________。

(2)固定化细胞技术一般采纳包埋法,而固定化酶常用____________和____________。

(3)假如海藻酸钠浓度过低,形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目________。假如形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,说明____________。

【解析】(1)酵母细胞在缺水的状态下休眠。活化是加入水使酵母细胞复原到生活状态。酵母细胞活化后体积会增大。(2)固定化酶常用化学结合法和物理吸附法固定化。(3)海藻酸钠浓度过低,包埋的酵母细胞就过少;海藻酸钠浓度过高,不易与酵母细胞混合匀称。答案:(1)缺水正常的生活体积增大(2)化学结合法物理吸附法(3)过少海藻酸钠浓度偏高,制作失败6.(16分)酶已广泛地应用在食品、化工、轻纺、医药等领域。在应用酶的过程中,常遇到酶很难回收再利用等实际问题。固定在载体上的酶可以被反复利用。之后,在固定化酶技术的基础上,又发展出了固定化细胞技术。请回答下列问题。(1)称取干酵母,放入盛有蒸馏水的小烧杯中搅拌至混合匀称,并放置1小时左右。其目的是________________________。

(2)配制海藻酸钠溶液时,用酒精灯加热时,要留意______________,反复几次。

(3)将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至__________,再加入已活化的酵母细胞,充分搅拌至混合匀称。

(4)将酵母细胞与海藻酸钠溶液混合物用注射器以恒定的速度缓慢地滴加到配好的__________溶液中,形成__________,完成对酵母细胞的固定化。

【解析】(1)酵母菌在干燥时,处于休眠状态,制成的固定化酵母细胞在发酵时酶活性较低且酵母菌增殖缓慢。所以要对酵母菌进行活化,活化就是让处于休眠状态的微生物重新复原正常的生活状态。(2)由于海藻酸钠是多糖类物质,加热时简洁发生焦糊,所以在配制海藻酸钠溶液时,需用酒精灯加热溶化,要留意用小火或间断加热。(3)将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温,否则过高的温度会杀死酵母菌。(4)将酵母细胞与海藻酸钠溶液的混合物用注射器以恒定的速度缓慢地滴加到配好的CaCl2溶液中,CaCl2的作用是使海藻酸钠发生聚沉,形成凝胶珠。答案:(1)使酵母细胞活化(2)用小火或间断加热(3)室温(4)CaCl2凝胶珠7.(18分)某一试验小组的同学,欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵试验,试验材料及用具齐全。(1)制备固定化酵母细胞常用______________法。

(2)制备固定化酵母细胞的过程为:①使干酵母与________________混合并搅拌,使酵母细胞活化;

②将无水CaCl2溶解在蒸馏水中,配制成CaCl2溶液;③用酒精灯加热配制海藻酸钠溶液;④海藻酸钠溶液冷却至室温再加入已活化的酵母细胞,充分搅拌并混合匀称;⑤用注射器将________________________的混合物缓慢滴入CaCl2溶液中。

(3)该试验小组用下图所示的装置来进行葡萄糖发酵。a是固定化酵母细胞,b是反应柱。①从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的缘由是

____________________________________________________________________。

②要想得到较多的酒精,加入反应液后的操作是____________活塞1和______________活塞2。

③为使该试验中所用的固定化酵母细胞可以反复利用,试验过程肯定要在______________条件下进行。

④装置中的长导管所起的作用是

__________________________。

【解析】本题考查酵母细胞的固定化和应用固定化酵母细胞发酵生产酒精的过程。(1)细胞体积较大,不宜用物理吸附法和化学结合法固定,通常采纳包埋法固定。(2)酵母细胞的活化须要加水混合,使其复原正常的生活状态;凝胶珠是将海藻酸钠和酵母细胞的混合物滴加到CaCl2溶液中制成的。(3)①用固定化酵母细胞发酵产生酒精时,要保证酵母菌的生活状态,反应液的浓度应当适合酵母菌的生活;②酒精发酵是无氧发酵,将反应液加入反应柱中后应当关闭活塞1和活塞2,以营造无氧环境;③要想使固定后的酵母细胞反复利用,就要避开其他微生物的污染,因此试验过程肯定要在无菌条件下进行;酒精发酵过程中会产生CO2,因此要设置长导管,它既可以将产生的CO2释放出去,又能避开空气中的杂菌进入反应柱。答案:(1)包埋(2)①蒸馏水⑤海藻酸钠和酵母细胞(3)①葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡②关闭关闭③无菌④释放CO2,防止空气中的杂菌进入反应柱【互动探究】(1)在固定化酵母细胞时,怎么才能保证菌种单一、不被污染?提示:操作过程中要进行严格的无菌操作,避开杂菌污染。(2)当视察到哪些现象时,说明该试验胜利?提示:利用固定化酵母细胞发酵时,若可以看到产生很多气泡,同时闻到酒味,说明该试验胜利。8.(18分)(2024·江苏高考)为了探究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试验,流程及结果如图。请回答下列问题:(1)试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,宜采纳________洗涤。图1中1.0%海藻酸钠组培育24h后,移去凝胶球,溶液呈绿色,缘由是__________________________________________。

(3)为探究固定化藻对含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+浓度下降的缘由是____________________________________。结合图1和图2分析,固定化藻的试验组24～48h间Zn2+浓度下降速度较快的主要缘由是________________________;72～96h间Zn2+浓度下降速度较慢的缘由有__________________________________________。

【解析】本题主要考查了固定化技术和固定化藻对含Zn2+污水的净化作用。(1)试验中的海藻酸钠是包埋剂,作用是包埋绿球藻,而CaCl2是凝固剂,作用是与海藻酸钠反应形成凝胶球。(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,宜采纳培育液(或生理盐水)来洗涤,因为培育液(或生理盐水)的浓度与绿球藻的细胞液浓度相接近。图1中1.0%海藻酸钠组培育24h后,移去凝胶球,由于海藻酸钠浓度过低,使形成的凝胶球孔径过大,固定下来的绿球藻数量少,结果使溶液呈绿色。(3)分析图1可知,当海藻酸钠浓度为2.0%的时候,绿球藻数量比其他浓度时要多,所以要探究固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,宜选用浓度为2.0%的海藻酸钠制备凝胶球。(4)分析图2可知,随着培育时间延长,空白凝胶球组Zn2+浓度下降,Zn2+浓度下降的缘由是凝胶吸附Zn2+;图1中海藻酸钠浓度为2.0%时,24～48h间绿球藻生长(增殖)速度快,使固定化藻