2024-2025学年高中生物专题四酶的研究与应用课题3酵母细胞的固定化作业含解析新人教版选修1

PAGE6-课题3酵母细胞的固定化一、选择题1．下列属于固定化酶应用特点的是(C)①可以被反复利用②有利于酶与产物分别③能自由出入载体④一种固定化酶只催化一种酶促反应⑤酶多用包埋法固定化A．①②③ B．③⑤C．①②④ D．①②⑤[解析]酶被固定后可与产品分别，故可反复运用，但不能自由出入依附的载体。通常状况下固定化酶种类单一，所以不能催化一系列酶促反应。2．下列有关说法中不正确的是(C)A．可用包埋法制备固定化酵母细胞，由于酶分子较小，不适用包埋法，适用化学结合法和物理吸附法。B．固定化细胞发挥作用除了须要相宜的温度、pH外，还须要养分物质的供应C．固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都在细胞外起作用D．固定化酶和固定化细胞都能被反复利用，但酶的活性可能下降[解析]固定化技术包括包埋法、物理吸附法和化学结合法(交联法)，由于细胞相对于酶来说更大，难以被吸附或结合，因此多采纳包埋法，A正确；由于活细胞须要生活在相宜的温度、pH和肯定的养分环境中，所以固定化细胞发挥作用除了须要相宜的温度、pH外，还须要养分物质的供应，B正确；固定化酶所固定的酶都在细胞外起作用，固定化细胞所固定的酶有的在细胞外起作用，有的在细胞内起作用，C错误；固定化酶和固定化细胞都能反复运用，但是因酶所处的环境条件的变更，可能会导致酶的活性下降，D正确。3．酵母细胞的活化是指(D)A．让酵母细胞复原运动状态B．让酵母细胞在缺水状态下更简单体现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复原正常的生活状态[解析]酵母细胞活化是指让处于休眠状态的酵母菌细胞重新复原正常的生活状态。4．关于固定化酵母细胞制备过程的叙述，正确的是(B)A．为使酵母菌活化，应让干酵母与自来水混合并搅拌B．用小火或间断加热可防止海藻酸钠溶液焦糊C．将酵母细胞匀称包埋在溶于水的多孔性载体中D．将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液快速倒入CaCl2溶液中，会视察到CaCl2溶液中有球形或椭圆形的凝胶珠形成[解析]活化酵母时，应当让干酵母和蒸馏水混合匀称，放置1h左右，让其活化，A错误；配置海藻酸钠溶液时，为了避开焦糊，可以用小火或间断加热，反复几次，B正确；将酵母细胞匀称包埋在不溶于水的多孔性载体中，C错误；将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液转移至注射器中，缓慢的注入配置好的CaCl2溶液中，D错误。故选B。5．固定化酶技术与固定化细胞技术的关系是(A)A．固定化酶技术是固定化细胞技术的基础B．固定化细胞技术是固定化酶技术的基础C．固定化酶技术与固定化细胞技术是同时发展起来的D．固定化细胞技术先于固定化酶技术[解析]固定化细胞技术是在固定化酶技术的基础上发展起来的，A正确。6．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是(A)A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B．在固定化酶的应用中，要限制好pH、温度和溶解氧C．利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，需供应相宜的养分条件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物[解析]固定化酶的运用要限制好pH、温度，与溶解氧无关。固定化酶的运用不须要相宜的养分条件。葡萄糖在固定化酵母细胞发酵中不仅作为反应物，还可以为酵母细胞供应养分物质和能量。7．酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经被广泛地应用于各个领域。下列有关叙述错误的是(A)A．93℃高温会使TaqDNA聚合酶失去催化活性B．制备固定化酶的方法主要有包埋法、化学结合法和物理吸附法等C．固定化酶在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性D．固定化细胞可以催化一系列的酶促反应[解析]TaqDNA聚合酶是从一种水生耐热细菌中分别提取的，具有耐高温的特性，在93℃的高温条件下仍具有活性。8．下列关于高果糖浆及其制备的叙述，正确的是(C)①高果糖浆可以认为是高浓度果糖溶液的简称，一般为含果糖42%左右的糖浆②高果糖浆是一种混合物，一般是果糖和葡萄糖的混合物。由于果糖较葡萄糖甜，又不易引发肥胖、龋齿等，因此受到人们的青睐③果糖是由淀粉或麦芽糖在葡萄糖异构酶的作用下形成的④葡萄糖异构酶在60～70℃时转化效率最高A．②③④ B．①③④C．①②④ D．①②③④[解析]高果糖浆制备过程的实质就是在葡萄糖异构酶的作用下，葡萄糖发生结构上的变更，形成葡萄糖的同分异构体——果糖。生产高果糖浆的原料一般是淀粉，淀粉在酶的作用下分解为糊精，糊精再进一步分解为葡萄糖，葡萄糖才是制备果糖的干脆反应物。葡萄糖异构酶的最适温度为60～70℃，可使果糖、葡萄糖混合物中的果糖比例高达70%～90%，而果糖比例占42%左右时就可将其混合物称为高果糖浆。因此①②④正确。9．下图中符合固定化酶特征的是(D)[解析]固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学的方法将酶或细胞固定在肯定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。固定化酶的优点是使酶既能与反应物接触，又能与产物分别，还可以被反复利用。在装置中酶是固定不动的，反应物是动的。10．(2024·康杰中学高二期中)科研人员用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和最佳固定条件。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。图甲、乙、丙为部分探讨结果。下列相关叙述中错误的是(A)A．固定化酶的酶活力较高，主要缘由是增加了酶与底物的接触面积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，固定化酯酶一般重复运用3次之后酶活力明显下降D．由甲图可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变更适应性更强[解析]固定化酶优点是不溶于水，易与产物分别，可反复运用，能连续化生产且稳定性好，A项错误；由乙图可知，海藻酸钠浓度为3%时酶活力最高，即包埋效果最好，B项正确；由丙图可知，固定化酯酶重复运用3次以内酶活力变更不大，重复运用3次之后酶活力明显下降，C项正确；由甲图可知，游离酯酶在温度超过40℃时活性即快速下降，固定化酯酶在温度超过45℃时活性才起先缓慢下降比，说明后者对温度变更适应性更强，D项正确。11．如图所示为固定化酵母进行葡萄糖发酵的装置，下列说法不正确的是(B)A．为使固定化酵母可以反复运用，试验过程肯定要在无菌条件下进行B．加入反应液后应保持活塞1始终打开，活塞2则必需关闭C．装置的长导管主要是为了释放CO2并防止杂菌进入反应柱D．加入的反应液浓度不能过高以免酵母细胞因失水过多而死亡[解析]加入反应液后应关闭活塞1为酵母菌的厌氧发酵供应无氧环境。12．小球藻可用于污水净化，其繁殖实力(生长量)在肯定程度上可以反映藻细胞消耗N、P等的实力。科研人员比较游离小球藻和用海藻酸钠固定化后的小球藻生长量变更，结果如图。相关叙述错误的是(C)A．本探讨中固定化小球藻采纳的方法是包埋法B．试验中可用CaCl2浸泡凝胶珠使其形成稳定结构C．结果表明固定化小球藻的生长期较短、生长速率低D．运用固定化小球藻有利于重复运用且可避开水体二次污染[解析]由题图可知，固定化小球藻生长量出现高峰比游离的小球藻晚，说明其生长期较长。二、非选择题13．下面是某同学所做的啤酒酿造试验，请依据其试验过程，回答下列相关的问题。试验原理：利用固定化啤酒酵母分解麦芽汁，生成啤酒。试验步骤：第一步：啤酒酵母细胞活化。取1g干酵母，放入50mL的小烧杯中，加蒸馏水10mL，用玻璃棒搅拌匀称，放置1h，使其活化。其次步：配制海藻酸钠溶液。取0.7g海藻酸钠，放入另一只50mL的小烧杯中，加蒸馏水10mL，并搅拌，直至溶化，用蒸馏水定容至10mL。加热时，留意火候。第三步：海藻酸钠与啤酒酵母细胞混合。将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化的酵母细胞，充分搅拌匀称。第四步：用注射器以恒定的速度将上述混合液滴加到0.05mol/LCaCl2溶液中，制成凝胶珠。第五步：倒去CaCl2溶液，加无菌水洗涤三次后，将凝胶珠放入500mL的三角瓶中，加入300mL麦芽汁溶液，置于25℃下封口，发酵五天后，倒动身酵后的麦芽汁即为啤酒，品尝其口味。(1)啤酒酵母细胞活化的作用是__让处于休眠状态的啤酒酵母细胞复原到生活状态__。其次步中留意火候指的是__用小火或间断加热，反复几次__。第三步中为什么要等海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入活化的酵母细胞？__防止高温杀死啤酒酵母细胞__。(2)海藻酸钠的主要作用是__固定啤酒酵母细胞__；上述固定化细胞的方法称为__包埋法__，形成的凝胶珠颜色为__浅黄__色。(3)与固定化酶相比，该方法的优点是__可以催化一系列的酶促反应，省去酶的分别、提纯等工序，同时酶的活性更稳定__。[解析](1)活化啤酒酵母细胞，目的是让处于休眠状态的啤酒酵母细胞复原到生活状态。配制海藻酸钠溶液时，要用小火或间断加热，反复几次，防止焦糊。将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后，才能加入活化的酵母细胞，目的是防止高温杀死啤酒酵母细胞。(2)海藻酸钠的主要作用是固定啤酒酵母细胞。题中描述的固定化细胞的方法称为包埋法，形成的凝胶珠颜色为浅黄色。(3)与固定化酶相比，固定化酵母细胞可以催化一系列的酶促反应，能省去酶的分别、提纯等工序，同时酶的活性更稳定。14．如图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答问题。(1)请在横线上填出各标号的名称。①__反应柱__，②__固定化葡萄糖异构酶__，③__多孔筛板__。(2)(多选)固定化酶的优点在于(ABD)A．能被重复利用 B．降低生产成本，操作简单C．有利于提高酶活性 D．有利于产物的纯化(3)③的作用是__使酶颗粒无法通过，反应溶液却可以自由流出__。(4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方法有__化学结合法__或__物理吸附法__。[解析](2)与一般的酶制剂相比，固定化酶能与产物分别，并且可以反复利用，生产成本低，操作更简单。(3)运用固定化酶技术往往利用一个反应柱，下端装有一个分布着小孔的筛板，酶颗粒无法通过筛板，而反应液却可以自由流出。(4)一般来说，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，所以制作固定化葡萄糖异构酶的方法有化学结合法和物理吸附法。15．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,2～3次))→eq\x(\a\al(培育,液中,培育))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))(1)试验中的海藻酸钠作用是__包埋绿球藻(包埋剂)__，CaCl2的作用是__与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂)__。(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(生理盐水)__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__海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大) __。(3)为探究固定化藻对含Zn2＋污水的净化作用，应选用浓度为__2.0%__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__凝胶吸附Zn2＋__。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__绿球藻生长(增殖)速度快__；72～96h间Zn2＋浓度下降速度较慢的缘由有__绿球藻生长(增殖)速度减慢，溶液中Zn2＋浓度较低__。[解析](1)海藻酸钠在固定化绿球藻的过程中作为包埋剂。CaCl2可与海藻酸钠反应，促使海藻酸钠形成凝胶球。(2)利用培育液或生理盐水等洗涤凝胶球不至于造成绿球藻过量吸水或失水，从而保持正常的活性状态。1．0%海藻酸钠组