2024-2025学年高中生物专题4酶的研究与应用课题3酵母细胞的固定化精练含解析新人教版选修1

PAGEPAGE7课题3酵母细胞的固定化一、选择题1．下列关于固定化技术的说法，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．包埋法常用的载体有琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、明胶和聚丙烯酰胺等解析：选D固定化技术的主要方法有化学结合法、物理吸附法和包埋法。它们各有利弊，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，这一过程与微生物细胞的性质、载体的性质以及两者之间的相互作用等有关，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，适合于细胞的固定化，包埋法常用的载体有琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、明胶和聚丙烯酰胺等。2．(2024·扬州模拟)下列关于固定化细胞的说法，错误的是()A．固定化细胞技术是利用物理或化学方法将细胞固定在肯定空间内的技术B．酶固定化技术是固定化细胞技术的基础C．一般来说，细胞常采纳物理吸附法固定D．包埋法常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等解析：选C细胞个大，但酶分子很小；个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶简洁从包埋材料中漏出，所以酶更适合采纳化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采纳包埋法固定化。3．(2024·泰安模拟)下列关于酶和细胞的固定化的叙述，不正确的是()A．酶分子很小，易采纳包埋法固定B．酶分子很小，易采纳化学结合法或物理吸附法固定C．细胞个大，难被吸附或结合D．细胞易采纳包埋法固定解析：选A酶分子很小，易采纳化学结合法或物理吸附法固定，A项错误，B项正确；细胞体积大，难被吸附或结合，易采纳包埋法固定，故C、D两项正确。4．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是()A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B．固定化酶的应用中，要限制好pH、温度和溶解氧C．利用固定化酶技术能降解水中全部的污染物D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物解析：选A固定化细胞与固定化酶有很多相像之处，但也有较大的区分(酶与活细胞有区分)，固定化细胞主要应用在一些须要活体细胞进行持续性处理的生产过程中，A项正确；固定化酶不像一般酶那样对环境要求那么高，耐受性比较好，和溶解氧没什么关系，B项错误；酶具有专一性，只能降解部分有机污染物，C项错误；利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类作为反应底物，同时也作为碳源来供应能量和养分物质，D项错误。5．下列有关利用固定化酶技术生产高果糖浆的说法不正确的是()A．葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖B．从固定化酶反应柱下端流出的只有果糖C．高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管疾病，对人类的健康更有益D．用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量解析：选B利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例中，反应柱下端的筛板不允许固定化酶颗粒通过，但是不影响反应物和产物的通过，因此下端流出的既有果糖，又有没反应完的葡萄糖。6．与干脆运用酶相比，固定化酶的优势是()A．催化效率高，低耗能、低污染B．对环境条件特别敏感，简洁失活C．既能与反应物充分接触，又能与产物分别D．不能重复利用解析：选C与干脆运用酶相比，固定化酶的优势是：既能与反应物接触，又能与产物分别，可被重复利用。7．(2024·南京期末)下列说法正确的是()A．酵母菌可以利用海藻酸钠进行固定化，但是不能用琼脂糖进行固定化B．海藻酸钠浓度越高，固定酵母菌的效果越好C．在试验过程中为防止海藻酸钠发生焦糊，要用小火或间断加热溶化海藻酸钠D．酶分子较小，常采纳包埋法固定解析：选C多孔的材料可用于包埋微生物，琼脂糖和海藻酸钠都可用于酵母菌的固定化，A错误；海藻酸钠浓度应相宜，浓度太高很难制备大小匀称的凝胶珠，B错误；海藻酸钠在水中的溶解速度慢，为防止焦糊，应采纳小火或者间断加热的方式，C正确；酶分子较小，易从包埋材料中漏出，常采纳物理吸附法或化学结合法固定，D错误。8．(2024·中山模拟)下列有关固定化酶和固定化细胞的说法正确的是()A．固定化酶的优势在于它能催化一系列生化反应B．固定化细胞技术一次只能固定一种酶C．固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶可在细胞外起作用D．固定化酶和固定化细胞都能反复运用，但酶的活性快速下降解析：选C固定化酶固定的只是一种酶，不能催化一系列生化反应，能催化一系列生化反应的应是固定化细胞，因为固定化细胞固定的是一系列酶。固定化酶和固定化细胞都能反复运用，但不会出现酶的活性快速下降的状况。固定化酶是在细胞外发挥作用，固定化细胞中的部分酶可在细胞内发挥作用，也有部分可在细胞外发挥作用，所以固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶可在细胞外起作用。9．(2024·广州模拟)如图为某同学利用海藻酸钠固定化酵母细胞的试验结果，出现此结果的可能缘由不包括()A．海藻酸钠浓度过高B．酵母细胞已经死亡C．注射器中的溶液推动速度过快D．注射器距离CaCl2溶液液面太近解析：选B凝胶珠的形态与酵母细胞的活性没有关系，而与海藻酸钠溶液浓度、注射器推动速度等因素有关。10．(多选)为了使牛仔裤呈现“穿旧”效果，在工业洗衣机中用酶洗代替传统的浮石擦洗，是目前重要的生产手段(工艺流程如图)。下列叙述中错误的是()A．纤维素酶在仿旧中的作用机理与其在洗衣粉中去污的机理相像B．在上述工艺中，为重复运用纤维素酶，可选用适当的包埋剂固定化酶C．在上述工艺中，通过调整温度、酸碱度、处理时间可限制仿旧颜色的深浅D．纤维素酶催化葡萄糖残基间磷酸二酯键的水解分解纤维素解析：选BD纤维素酶在仿旧中的作用机理是适当水解布料中的纤维素成分，和加酶洗衣粉中的纤维素酶作用类似，都是使织物变得蓬松，有利于染色剂染色和污物脱落，A项正确；纤维素酶的固定不宜用包埋法，固定化酶可使酶重复运用，B项错误；纤维素酶的活性受温度、酸碱度的影响，限制处理时间可限制布料中纤维素成分的水解程度，故通过调整温度、酸碱度、处理时间可限制仿旧颜色的深浅，C项正确；纤维素分子中葡萄糖残基间不形成磷酸二酯键，D项错误。11．固定化酶是从20世纪60年头快速发展起来的一种技术。科研人员采纳双重固定法(即以戊二醛作交联剂使酶相互连接，以海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶)以探讨固定化酶的相关性质，并对其最佳固定条件进行了探究。如图甲、乙、丙为部分探讨结果。酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量。下列有关叙述，错误的是()A．由甲图可知，固定化小麦酯酶比游离小麦酯酶对温度改变的适应性弱B．由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好C．由丙图可知，固定化小麦酯酶一般可重复运用3次，之后若接着运用则酶活力明显下降D．固定化小麦酯酶采纳双重固定法固定的缘由是酶分子很小，很简洁从包埋材料中漏出解析：选A由甲图可知，固定化小麦酯酶比游离小麦酯酶对温度改变的适应性更强，A错误；由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好，B正确；由丙图可知，固定化小麦酯酶一般可重复运用3次，之后若接着运用则酶活力明显下降，C正确；固定化小麦酯酶采纳双重固定法固定的缘由是酶分子很小，很简洁从包埋材料中漏出，D正确。12．(2024·南通模拟)科研人员探讨了氯化钙溶液浓度对固定化啤酒酵母发酵性能的影响，结果如图所示。下列相关叙述正确的是()A．试验中氯化钙溶液的主要功能是为酵母细胞的生长增殖供应养分B．氯化钙溶液浓度在2.0mol·L－1左右时，凝胶珠硬度最大C．探讨表明，酵母固定化的相宜氯化钙溶液浓度为2.4mol·L－1左右D．凝胶珠硬度过大时，发酵产生的酒精反而削减的缘由是固定化阻挡了酵母细胞与外界的物质交换解析：选D试验中氯化钙溶液的主要功能是使海藻酸钠聚沉，形成稳定多孔的含酵母菌的凝胶珠，A错误；据图可知，氯化钙溶液浓度在2.4mol·L－1左右时，凝胶珠硬度最大，B错误；由图可知，酵母固定化的相宜氯化钙溶液浓度为2.0mol·L－1左右，C错误；凝胶珠硬度过大时，发酵产生的酒精反而削减的缘由是固定化阻挡了酵母细胞与外界的物质交换，D正确。二、非选择题13．(2024·贵阳期末)下面是制备固定化酵母细胞的试验步骤，请回答：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)影响试验成败的关键步骤是____________________________。(4)海藻酸钠溶化过程的留意事项是_____________________________。(5)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)在缺水状态下，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正常的生活状态。由于酵母菌活化时体积会变大，所以活化前应选择足够大的容器。(2)固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在肯定空间的技术，其中固定化细胞常采纳包埋法，而固定化酶常用化学结合法和物理吸附法，缘由是细胞体积大，而酶分子体积小，个体大的细胞难以被吸附或结合，而个体小的酶简洁从包埋材料中漏出。(4)海藻酸钠溶化时应用小火或间断加热，期间还要不断搅拌，防止焦糊。答案：(1)缺水正常(生活)体积会增大(2)化学结合法物理吸附法(3)配制海藻酸钠溶液(4)小火或间断加热，不断搅拌(5)较少(海藻酸钠浓度偏高)制作失败14．如图1所示的探究性试验装置共6个，6个装置中分别加入等量的饱和葡萄糖溶液及两粒固定有酵母菌的凝胶珠，试验起先时，小液滴都在C点(刻度管足够长，瓶内氧气足够)。6个装置分别在0℃、15℃、25℃、35℃、(1)该试验的目的是_____________________，自变量是______________。(2)试验中小液滴向________移动，理由是__________________________，移动的距离表示_______________________________。(3)假如在制备固定化酵母菌的试验中，海藻酸钠的浓度过低，请在图2坐标系中画出试验起先10min后的曲线乙。(4)工业生产中利用固定化细胞技术进行生产，从哪些方面做可以达到延长利用固定化细胞时间的目的？(至少答出两点)____________________________。解析：(1)本试验探究了温度与固定化酵母菌发酵速度之间的关系，所以温度是自变量。(2)酵母菌有氧呼吸消耗氧气，而产生的二氧化碳又被NaOH溶液汲取，使得锥形瓶中气体量削减，小液滴左移，移动的距离表示酵母菌有氧呼吸消耗的氧气量。(3)假如海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌数目就会较少，小液滴移动距离就短，所得曲线乙和原曲线相像，但在原曲线的下面。(4)在利用固定化细胞技术进行生产时，要求无菌操作，同时限制好温度和pH等，以达到延长运用固定化细胞时间的目的。答案：(1)探究温度与固定化酵母菌发酵速度之间的关系温度(2)左酵母菌有氧呼吸消耗氧气，而产生的二氧化碳又被NaOH溶液汲取，使得锥形瓶中气体量削减，小液滴左移酵母菌有氧呼吸消耗的氧气量(3)如图(4)无菌操作，限制好温度和pH等15．某试验小组进行固定化酵母细胞的制备，并开展游离酵母和固定化酵母发酵产酒酒精度的比较。请回答(1)～(4)题：时间/d游离酵母酒精度固定化酵母酒精度00021.02.542.14.263.25.083.95.4104.36.0124.66.4(1)制作凝胶珠的试验步骤：酵母细胞的活化→_______________________→配制海藻酸钠溶液→______________________________→固定化酵母细胞。(2)影响试验成败的关键步骤是_____________________________。(3)图中钙离子的作用是使胶体聚沉，海藻酸钠起________________的作用。(4)该小组将制备好的固定化酵母与游离酵母分别放在肯定的条件下发酵，定时记录发酵液中酒精度的改变。①试验过程中的“在肯定的条件下发酵”的条件是________________，要求条件相同是为了确保___________________________________。②由表可知，固定化酵母和游离酵母发酵都能产生酒精，但固定化酵母在发酵前期的延迟期的时间比游离酵母发酵前期延迟期的时间要__________。解析：(1)制备固定化酵母细胞的试验步骤：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。(2)该试验的关键是配制海藻