秋生物选修1习题专题4课题3酵母细胞的固定化 含.docx
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秋生物选修1习题专题4课题3酵母细胞的固定化含
专题4酶的研究与应用
课题3酵母细胞的固定化
1．下列关于使用固定化酶生产高果糖浆的说法，正确的是（ ）
①生产高果糖浆需要使用果糖异构酶 ②在反应柱的顶端装上分布着许多小孔的筛板，防止异物的进入 ③将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，果糖溶液从反应柱的下端流出 ④反应柱可以降低生产成本，提高果糖的产量和质量
A．①② B．②③
C．③④D．①④
解析：
反应柱的底端装有分布着许多小孔的筛板，酶颗粒无法通过筛板上的小孔，葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，流经反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，使葡萄糖转化成果糖，从反应柱的下端流出。
反应柱能够连续使用，大大降低了生产成本，有利于果糖的生产。
答案：
C
2．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（ ）
A．可用包埋法制备固定化酵母细胞
B．反应产物对固定化酶的活性没有影响
C．葡萄糖异构酶固定前后专一性不同
D．固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应
解析：
细胞难以被吸附或结合，固定化细胞多采用包埋法，A项正确；反应产物积累能影响酶的结构，从而使酶的活性下降，B项错误；葡萄糖异构酶在固定前后专一性不变，都是催化葡萄糖转化为果糖，C项错误；固定化细胞固定的是一系列的酶，可以催化一系列的反应，但不能催化各种反应底物的一系列反应，D项错误。
答案：
A
3．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是（ ）
A．酶具有多样性，固定化酶能够催化一系列酶促反应
B．CaCl2溶液能够使海藻酸钠形成凝胶珠
C．滴加酵母细胞与海藻酸钠混合液过快，会使凝胶珠带有尾巴
D．固定化细胞可重复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种或一类酶促反应。
答案：
A
4．下列关于固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是（ ）
A．应使干酵母与蒸馏水混合并搅拌，以利于酵母细胞活化
B．配制海藻酸钠溶液时要用小火间断加热的方法
C．向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀
D．将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液滴入CaCl2溶液中，会观察到CaCl2溶液中，有球形或椭球形的凝胶珠形成
解析：
在制备固定化酵母细胞的过程中，刚溶化好的海藻酸钠溶液温度较高，需等其冷却后才能加入已活化的酵母细胞，否则细胞会在高温下死亡。
答案：
C
5．下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，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恢复________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用包埋法，而固定化酶常用_________和_________。
（3）影响实验成败的关键步骤是____________________。
（4）海藻酸钠溶化过程的注意事项是________________。
（5）如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目________。
如果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菌恢复到生活状态。
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。
（3）实验的关键是配制海藻酸钠溶液，得到凝胶珠。
（4）海藻酸钠溶化过程要小火加热（或间断加热），不断搅拌，使海藻酸钠完全溶化，又不会焦煳。
（5）海藻酸钠浓度过低，包埋的酵母菌就过少；海藻酸钠浓度过高，不易与酵母菌混合均匀，形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形。
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）配制海藻酸钠溶液
（4）要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦煳
（5）少 海藻酸钠浓度偏高，制作失败
1．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是（ ）
A．固定化酶的主要目的是实现酶的重复使用
B．溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素
C．固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物
D．凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合
解析：
A项，固定化酶技术是指将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，可实现重复利用。
B项，固定化酶发挥作用不需要供氧，溶解氧交换受阻不会成为其应用的限制因素。
C项，固定化细胞只能用于生产分泌到细胞外的产物，否则无法获得需要的产物。
D项，用凝胶包埋细胞利用的是物理方法。
答案：
B
2．下列不属于固定化酶在利用时的特点的是（ ）
A．有利于酶与产物分离
B．可以被反复利用
C．能自由出入依附的载体
D．一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应
解析：
固定化酶是将酶固定在一种载体上，因此它不能自由出入依附的载体。
答案：
C
3．关于固定化酶技术的说法正确的是（ ）
A．固定化酶技术就是固定反应物，使酶依附着载体围绕反应物旋转的技术
B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应
C．固定化酶中的酶无法重复利用
D．固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术
解析：
固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术。
其优点是酶被固定在一定装置内，可重复利用；不足是无法同时解决一系列酶促反应。
答案：
D
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，要控制好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，需提供适宜的营养条件
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底物
解析：
固定化细胞可连续催化多步反应；应用固定化酶需控制好温度和pH，无氧参与的反应不需控制溶解氧；利用固定化酶降解有机磷农药，农药是反应底物，不需另外提供营养；利用固定化酵母细胞发酵，糖类既作为反应底物，又作为酵母细胞生命活动的能源物质。
答案：
A
5．大分子反应物应采用的固定化技术和理由是（ ）
A．固定化酶技术；可应用化学结合法或物理吸附法对酶固定，利于大分子和酶的接触
B．固定化酶技术；可应用包埋法对酶固定，利于大分子和酶的接触
C．固定化细胞技术；一般应用化学结合法或物理吸附法对细胞固定，利于大分子和细胞的接触
D．固定化细胞技术；一般应用包埋法对细胞固定，利于大分子和细胞的接触
解析：
大分子反应物应采用的固定化技术是固定化酶技术，理由是：
一般用化学结合法或物理吸附法对酶固定，和包埋法相比，化学结合法或物理吸附法有利于反应物与酶的接触。
如采用固定化细胞技术，则一般用包埋法对细胞固定，由于大分子颗粒比较大，反应物难以进入包埋细胞的网格或颗粒，不利于反应的进行。
答案：
A
6．对固定化细胞的叙述，正确的是（ ）
A．催化效率高，低耗能、低污染
B．对环境的条件非常敏感，容易失活
C．既能与反应物充分接触，又能与产物分离
D．成本低，操作简单，但反应效果可能很低
解析：
参照固定化细胞的优点。
答案：
C
7．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：
C
8．在制备固定化酵母细胞的过程中错误的操作是（ ）
A．取干酵母，加入蒸馏水，使其活化
B．配制海藻酸钠时，加热用大火，直到海藻酸钠溶化为止
C．将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的酵母细胞
D．将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右
解析：
干酵母需加蒸馏水使其活化恢复生活状态。
配制海藻酸钠时应用小火或间断加热，以免焦煳。
海藻酸钠溶液与活化酵母细胞混合时应在室温下进行，防止温度过高杀死酵母细胞，最后将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。
答案：
B
9．酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经广泛地应用于各个领域，下列有关叙述错误的是（ ）
A．90℃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、交联法和吸附法等
C．固定化酶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酶促反应
解析：
TaqDNA聚合酶是一种用于PCR技术的耐高温的酶，90℃的高温不会让该酶失活。
答案：
A
10．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三磷酸酯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：
酶和细胞的正常活动都需要一定的条件，如温度、酸碱度、水分等，但是酶本身是一种大分子物质，不需要营养，而细胞的生活离不开营养物质。
答案：
D
11．固定化酶是20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。
东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂（使酶相互连接），海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。
下图显示的是部分研究结果（注：
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），分析回答下列问题。
（1）从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，由甲图所示结果可以得出的结论是：
_______________________________________
______________________________________________________。
（2）乙图曲线表明浓度为____________的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是________________
_____________________________________________________。
（3）固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用________次，之后酶活力明显下降。
（4）固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，而且用戊二醛作交联剂，这是因为___________________________________________
______________________________________________________。
答案：
（1）固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广
（2）3% 海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足 （3）3
（4）酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出
12．下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，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恢复____________状态。
活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时________。
（2）影响实验成败的关键步骤是___________________________
______________。
（3）如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目________。
（4）观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明_______；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明___________________
______________________________________________________。
（5）固定化酶技术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环境中进入休眠状态，活化就是让处于休眠状态的微生物恢复正常生活状态。
因为酵母细胞活化时体积会增大，所以活化前应选择足够大的容器。
在此实验中，配制海藻酸钠溶液是影响实验成败的关键步骤。
如果海藻酸钠浓度过低，形成凝胶珠包埋酵母细胞数目就会减少；观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明固定化酵母细胞数目较少，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明海藻酸钠浓度偏高，制作失败，需要重新配制；因为酶分子很小，容易从包埋材料中漏出，所以制备固定化酶一般不宜用包埋法。
答案：
（1）缺水 正常的生活 体积增大
（2）配制海藻酸钠溶液 （3）少 （4）固定化酵母细胞数目较少 海藻酸钠浓度偏高，制作失败 （5）酶分子很小，容易从包埋材料中漏出
13．酿造工业中经常使用酵母菌，某科研小组对固定化技术在酿酒酵母上的应用做了一些研究。
下表是海藻酸钠浓度和氯化钙浓度对固定化酵母的影响实验数据表，下图是在相同的发酵条件下，固定化酵母细胞与游离酵母细胞3次循环发酵的糖度变化比较曲线图，请分析回答下列问题：
海藻酸钠/%
2
2.5
3
2
2.5
3
2
2.5
3
CaCl2/%
2
2
2
3
3
3
4
4
4
固定化强度/g·30个－1
930
950
990
1030
1100
1140
1170
1170
1160
酒精量/%
6.7
6.5
6.5
6.7
6.4
6.2
6.7
6.4
6.2
残糖量/%
2.5
2.75
2.75
2.60
2.65
2.65
2.65
2.75
2.75
a．第一次循环发酵糖度变化 b．第二次循环发酵糖度变化
c．第三次循环发酵糖度变化
固定化酵母与游离酵母发酵性能的比较
（1）固定酵母细胞的方法常用__________法，实验中要注意将刚溶化好的海藻酸钠溶液__________后，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌。
（2）Ca2＋是决定海藻酸钠固定化酵母机械强度的重要因素，根据表中数据分析，随着Ca2＋浓度的增加，固定化酵母的强度________，最终选择海藻酸钠与氯化钙的浓度分别为__________时固定化效果好。
海藻酸钠是一种多孔性载体，在一定浓度范围内选择较低的海藻酸钠的浓度进行固定化酵母，产生酒精量较高的原因是___________
______________________________________________________。
（3）比较曲线图可以看出，__________发酵速度较快，游离酵母在重复使用__________次后，其活性完全丧失，由此可见固定化酵母细胞的优点是_______________________________________________
______________________________________________________。
解析：
（1）细胞常用包埋法固定，刚溶化好的海藻酸钠要冷却到室温后再加入酵母细胞，防止高温杀死酵母细胞。
（2）由表中数据可见，随着Ca2＋浓度的增加，固定化酵母的强度逐渐增大并趋于稳定；固定化效果最好的，除看固定化强度外还要看产酒精量；一定范围内海藻酸钠浓度较低，则凝胶珠的相对渗透性较强，利于底物的进入和产物的排出。
（3）比较a、b、c图，可见固定化酵母细胞作用下残糖量较低，而游离酵母在使用2次后则失去作用，即固定化酵母细胞可以重复使用。
答案：
（1）包埋 冷却
（2）增加 2%、4% 凝胶珠的相对渗透性较强，利于底物的进入和产物的排出
（3）固定化酵母 2 可以重复使用
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