2018-2019學年高中生物 專題3.3 酵母細胞的固定化課時同步試題 新人教版選修1 .doc

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專題3.3 酵母細胞的固定化 一、選擇題（12小題） 1．下列關于酶制劑和固定化酵母細胞的研究與應用的敘述，正確的是 A．從酶的固定方式看，吸附法比交聯法對酶活性影響大 B．可以用包埋法將各種消化酶固定化形成多酶片，并口服使用 C．探究加酶洗衣粉洗滌效果的實驗中，洗滌方式、水溫、浸泡時間等都屬無關變量，不影響洗滌效果 D．將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗，目的是洗去CaCl2 【答案】D 2．下列有關固定化酶和固定化細胞的敘述，錯誤的是 A．固定化酶可以實現對酶的重復利用 B．溶解氧交換受阻是固定化酶應用的重要限制因素 C．固定化細胞中的酶可催化一系列的化學反應 D．利用海藻酸鈉固定酵母細胞的方法是包埋法 【答案】B 【解析】固定化酶既能與反應物接觸，又容易與反應物分離，同時可以重復利用，A正確；溶解氧交換受阻會影響細胞呼吸，是固定化細胞應用的重要限制因素，B錯誤；固定化細胞能產生一系列的酶并分泌到細胞外，可催化一系列的化學反應，例如固定化酵母細胞可用于酒精發(fā)酵，C正確；用海藻酸鈉固定酵母細胞的方法屬于包埋法，D正確。 3．下列關于“酵母細胞的固定化技術”實驗的敘述，正確的是 A．活化酵母時，將適量干酵母與蒸餾水混合并攪拌成糊狀 B．配制CaCl2溶液時，需要邊小火加熱邊攪拌 C．將海藻酸鈉溶液滴加到CaCl2溶液時，凝膠珠成形后應即刻取出 D．海藻酸鈉溶液濃度過高時凝膠珠呈白色，過低時凝膠珠易呈蝌蚪狀 【答案】A 【考點定位】固定化酵母細胞。 【名師點睛】本題主要考查酵母細胞的固定化，要求學生理解酵母細胞固定化的過程以及異常情況。 4．下圖表示科研人員利用固定化葡萄糖異構酶生產高果糖漿的過程，相關敘述正確的是 A．固定葡萄糖異構酶時，采用方法2比方法3對酶的活性影響要小 B．在生產過程中，通過控制閥調節(jié)果糖流出的速率以保證反應充分進行 C．在生產過程中，須嚴格控制好pH、溫度、溶解氧等環(huán)境因素 D．由于固定化葡萄糖異構酶活性不會降低，此反應柱可持續(xù)用于生產 【答案】B 【解析】固定葡萄糖異構酶時，采用方法2比方法3對酶的活性影響要大，A錯誤；反應過程中可通過控制閥調節(jié)蘋果汁流出的速率，保證反應充分進行，B正確；酶的活性受pH、溫度的影響，但不受溶解氧的影響，C錯誤；固定化葡萄糖異構酶可多次重復使用，但一定時間后酶的活性也會降低，D錯誤。 5．下列關于酵母細胞固定化實驗的敘述，正確的是 A．用溫水使海藻酸鈉迅速溶解，待其冷卻到室溫后用于包埋細胞 B．進行包埋時，用于懸浮細胞的CaCl2溶液濃度要適宜 C．注射器(或滴管)出口應盡量貼近液面以保證凝膠珠成為球狀 D．包埋酵母細胞的凝膠珠為淡黃色半透明狀，并具有一定的彈性 【答案】D 【解析】（1）配制海藻酸鈉溶液：小火、間斷加熱、定容，如果加熱太快，海藻酸鈉會發(fā)生焦糊；（2）海藻酸鈉溶液與酶母細胞混合：冷卻后再混合，注意混合均勻，不要進入氣泡；（3）制備固定化酵母細胞：高度適宜，并勻速滴入；（4）剛溶化的海藻酸鈉應冷卻后再與酵母菌混合，否則溫度過高會導致酵母菌死亡。在酵母細胞固定化實驗中，應該用小火、間斷加熱的方式使海藻酸鈉緩慢溶解，A錯誤；將混合液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液進行固定化酵母細胞，CaCl2的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠，B錯誤；注射器(或滴管)出口應與液面保持適當的距離，以保證凝膠珠成為球狀，C錯誤；包埋酵母細胞的凝膠珠為淡黃色半透明狀，并具有一定的彈性，D正確。 6．下列關于酶和固定化酵母細胞的研究與應用的敘述，錯誤的是 A．從酶的固定方式看，吸附法比化學結合法對酶活性影響小 B．作為消化酶使用時，蛋白酶制劑以口服方式給藥 C．尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過氧化氫酶，可以反復使用 D．將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗，目的是洗去CaCl2和雜菌 【答案】C 考點：制備和應用固相化酶。 7．下列有關固定化技術的敘述中，錯誤的是 A．加酶洗衣粉是將固定化酶加入洗衣粉中制作而成的 B．化學結合法比包埋法更有利于底物與酶的接觸 C．10%的葡萄糖溶液為固定化酵母細胞提供能源物質并維持滲透壓 D．與固定化酶相比，固定化細胞操作更簡便，成本低 【答案】A 【解析】固定化酶是指用物理學或化學的方法將酶與固相載體結合在一起形成的仍具有酶活性的酶復合物，加酶洗衣粉中的酶是完全游離狀態(tài)的，不是固定化酶，A錯誤；化學結合法是將酶分子相互結合或將其結合到載體上，包埋法是將酶分子均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中，因此化學結合法比包埋法更有利于底物與酶的接觸，B正確；10%的葡萄糖溶液為固定化酵母細胞提供能源物質并維持滲透壓，C正確；細胞個大，而酶分子小，所以與固定化酶相比，固定化細胞操作更簡便，成本低，D正確。 8．某校學生嘗試用瓊脂作載體，用包埋法固定α淀粉酶來探究固定化酶的催化效果。實驗結果如下表(假設加入試管中的固定化淀粉酶量與普通α淀粉酶量相同)。實驗表明1號試管中淀粉未被水解，你認為最可能的原因是 比較項目 1號試管 2號試管 固定化淀粉酶 √ 普通α淀粉酶 √ 淀粉溶液 √ √ 60 ℃保溫5分鐘，取出冷卻至室溫，滴加碘液 現象 變藍 不變藍 A．實驗中的溫度過高，導致固定化淀粉酶失去活性 B．淀粉是大分子物質，難以通過瓊脂與淀粉酶接觸 C．水浴保溫時間過短，固定化淀粉酶未將淀粉水解 D．實驗程序出現錯誤，試管中應先加入碘液后保溫 【答案】B 9．某同學欲通過制備固定化酵母細胞進行葡萄糖溶液發(fā)酵實驗，圖1表示制備固定化酵母細胞的有關操作，圖2是進行葡萄糖發(fā)酵的裝置（a是固定化酵母細胞，b是反應柱，c是分布著小孔的篩板），下列敘述正確的是 A．剛溶化的海藻酸鈉應迅速與活化的酵母菌混合制備混合液 B．利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵，糖類的作用僅是作為反應底物 C．圖1中X溶液為CaCl2溶液，將與酵母細胞混勻的海藻酸鈉溶液迅速注入CaCl2溶液中，會觀察到有凝膠珠形成 D．圖2裝置中的長導管主要是排出CO2，防止空氣中的雜菌進入反應柱 【答案】D 10．固定化細胞對酶的活性影響最小，根本原因是 A．酶的提取純化過程，避免了細胞破碎 B．固酶化細胞在多種酶促反應中連續(xù)發(fā)揮作用 C．酶促反應結束后，能被吸收和重復利用 D．細胞結構保證了各種酶的細胞內環(huán)境，化學反應中能更好的發(fā)揮作用 【答案】D 【解析】固定化細胞對酶的影響最小的根本原因是酶在細胞內，受到細胞的保護作用，受外界影響較小，維持相關酶的活性，保證了各種酶在細胞內的化學反應中有效地發(fā)揮作用，故D項正確，A、B、C項錯誤。 【點睛】本題考查固定化酶的相關知識，意在考查學生的識記和理解能力，解題的突破口是細胞膜具有保護作用。固定化細胞既能避免復雜的細胞破碎、酶的提取和純化過程，又能使酶的活性和穩(wěn)定性得到較大提高。固定化細胞可以作為固體催化劑在多步酶促反應中發(fā)揮連續(xù)催化作用，同時，催化反應結束后又能被回收和重復利用。缺點是反應物不宜與酶接近，尤其是大分子物質，反應效率下降。 11．酶制劑、固定化酶、固定化細胞已經廣泛地應用于各個領域，下列有關敘述錯誤的是 A．90 ℃高溫會使Taq酶失去催化活性 B．制備固定化酶的方法主要有包埋法、交聯法和吸附法 C．固定化酶固定時可能會造成酶的損傷而影響活性 D．固定化細胞可以催化一系列酶促反應 【答案】A 【解析】TaqDNA聚合酶是從一種水生棲熱菌株中分離提取的，具有耐高溫的特性，在90 ℃仍具有酶活性，A錯誤；固定化酶和固定化細胞是利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間內的技術，包括包埋法、化學結合法和物理吸附法，B正確；某些反應產物可能與酶結合，致使酶的結構產生變化，從而改變酶的催化活性，C正確；固定化細胞可以催化一系列酶促反應，D正確。 【考點定位】制備和應用固相化酶。 【名師點睛】解答此題的關鍵是需要掌握固定化酶、固定化細胞的區(qū)別 直接使用酶、固定化酶、固定化細胞的比較： 直接使用酶 固定化酶 固定化細胞 酶的種類 一種或幾種 一種 一系列酶 制作方法 物理吸附法、化學結合法、包埋法 物理吸附法、包埋法 是否需要營養(yǎng)物質 否 否 是 缺點 ①對環(huán)境條件非常敏感，易失活②難回收，成本高，影響產品質量 不利于催化一系列的酶促反應 反應物不宜與酶接近，尤其是大分子物質，反應效率下降 優(yōu)點 催化效率高，耗能低、低污染 ①既能與反應物接觸，又能與產物分離②可以反復利用 成本低，操作容易 12．科研人員研究了不同載體（硅膠、活性炭和大孔樹脂）和不同pH對固定化蛋白酶分解污水里蛋白質（用氨基酸產生速率來衡量）的影響，其結果如下圖所示。下列相關敘述錯誤的是 A．與水溶性酶相比，固定化蛋白酶處理污水具有可反復利用的優(yōu)點 B．污水中的蛋白質可為固定化蛋白酶提供營養(yǎng)，保持酶的活性 C．三種載體固定化蛋白酶的最適pH均為5．5左右 D．進行污水凈化時應選擇活性炭載體的固定化酶 【答案】B 二、非選擇題（3小題） 13．下面是某同學所做的生成啤酒釀造實驗，請根據其實驗過程，回答相關問題： 實驗原理：利用固定化酵母菌分解麥芽汁，生成啤酒。 實驗步驟： 第一步：酵母細胞活化。取一克干酵母，放入50 mL的小燒杯中，加蒸餾水10 mL，用玻璃棒攪拌均勻，放置一小時，使其活化。 第二步：配制海藻酸鈉溶液。取0.7 g海藻酸鈉，放入另一只50 mL的小燒杯中，加蒸餾水10 mL，并攪拌，直至溶化，用蒸餾水定容至10 mL。加熱時，注意火候。 第三步：海藻酸鈉與酵母細胞混合。將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化的酵母細胞，充分攪拌均勻。 第四步：用注射器以恒定的速度將上述混合液滴加到0.05 mol/L的CaCl2溶液。制成凝膠珠。 第五步：倒去CaCl2溶液，加無菌水洗滌三次后，將凝膠珠放入500 mL三角瓶中，加入300 mL麥芽汁溶液，置于25 ℃下封口，發(fā)酵五天后，倒出發(fā)酵后的麥芽汁即為啤酒，品嘗其口味。 （1）酵母細胞活化的作用是________________________________________。第二步中注意火候指的是____________________。第三步中為什么要等海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入活化的酵母細胞？______________________________。 （2）凝膠珠的組成是海藻酸鈉與____________________。海藻酸鈉的主要作用是___________________。 （3）上述固定化細胞的方法稱為____________________，形成的凝膠珠顏色為____________________色。如果形成的凝膠珠顏色過淺，則配制的海藻酸鈉溶液濃度____________________，如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形,則配制的海藻酸鈉濃度____________________。 （4）與固定化酶相比，該方法的優(yōu)點是________________________________________。 （5）要想反復使用固定化酵母細胞，實驗過程要在嚴格的____________________條件下進行，同時要控制適宜的____________________和____________________。 【答案】（1）讓休眠狀態(tài)的酵母細胞恢復到正常生活狀態(tài) 用小火或間斷加熱 防止高溫殺死酵母細胞 （2）酵母細胞 固定酵母細胞 （3）包埋法 淺黃 過低 過高 （4）成本更低，操作更容易；省去酶的分離、提純等工序，同時酶的活性更穩(wěn)定 （5）無菌 溫度 pH （4）與固定化酶相比，固定化細胞的優(yōu)點是成本更低，操作更容易；省去酶的分離、提純等工序，同時酶的活性更穩(wěn)定。 （5）要想反復使用固定化酵母細胞，實驗過程要在嚴格的無菌條件下進行，同時要控制適宜的溫度和pH，以保證酵母細胞的活性。 14．某實驗小組的同學制備固定化酵母細胞的過程如下： ①活化酵母細胞：稱取定量干酵母與定量蒸餾水混合并攪拌，使酵母細胞活化； ②配制硼酸氯化鈣溶液； ③配制海藻酸鈉溶液：用定量的海藻酸鈉直接溶解在定量的蒸餾水中，配制成溶液； ④海藻酸鈉溶液和酵母細胞混合：將活化的酵母細胞迅速加入剛配制成的海藻酸鈉溶液中，充分攪拌混合均勻； ⑤固定化酵母細胞：用注射器以恒定的速度緩慢將海藻酸鈉和酵母細胞混合液滴加到配制好的硼酸氯化鈣溶液中，觀察凝膠珠的形成。 （1）請你改正其中兩處錯誤的操作： 第—處：________________________________________________； 第二處：________________________________________________； （2）剛形成的凝膠珠要在硼酸氯化鈣溶液中浸泡30 min左右，目的是________________。 （3）如果制作的凝膠珠顏色過淺，呈白色，則說明海藻酸鈉濃度________（填“過低”或“過高”）。 【答案】（1）③海藻酸鈉溶解應適當加熱至完全溶化 ④海藻酸鈉溶液冷卻至45 ℃左右再加入酵母細胞 （2）讓凝膠珠形成穩(wěn)定的結構 （3）過低 15．科研人員利用固定化酵母直接發(fā)酵甜菜汁生產燃料乙醇，下圖1表示相關的工藝流程，圖2為不同固定化酵母接種量對發(fā)酵的影響。請分析回答： （1）圖1的步驟①中，溶化海藻酸鈉時要注意__________________，步驟②中加入果膠酶的作用是_____________________。步驟③中進行增殖培養(yǎng)的目的是____________________________________。 （2）圖1的步驟④體現了固定化酵母______________________________的優(yōu)點。研究表明使用固定化酵母的酒精產量平均值高于游離酵母的對照組，可能的原因是_____________________。 （3）由圖2可知，固定化酵母接種量為______________________時酒精產量最高。接種量過高，酒精產量反而有所降低的原因是___________________。 （4）研究表明，固定化酵母更適于甜菜糖液的發(fā)酵環(huán)境，由此可以通過_____________的方法來提高固定化酵母對發(fā)酵糖液的耐受性，從而達到提高發(fā)酵效率的目的。 【答案】（1）小火加熱或間斷加熱，防止海藻酸鈉焦糊 分解果膠，瓦解細胞壁，提高甜菜汁的出汁率和澄清度 增加酵母菌的數量，提高發(fā)酵效率 （2）容易與產物分離，并能重復使用 凝膠珠內部容易產生無氧環(huán)境，有利于酒精發(fā)酵 （3）15% 酵母菌呼吸的中間產物大量用于自身的生長，導致酒精產量降低（酵母菌生長消耗大量的糖分，使得酒精的產量降低） （4）緩慢提高發(fā)酵液糖度 （2）步驟④循環(huán)利用體現了固定化酵母容易與產物分離，并能重復使用的優(yōu)點；固定化的酵母是與凝膠珠結合，包裹在凝膠珠內，與游離的酵母相比，凝膠珠內部容易產生無氧環(huán)境，有利于酒精發(fā)酵，所以使用固定化酵母的酒精產量平均值高于游離酵母的對照組。 （3）由圖2可知，固定化酵母接種量為15%時對應的酒精含量值達到頂點的最大值，接種量超過15%，菌種數量大，自身的生長會大量消耗反應物，導致酒精產量降低。 （4）固定化酵母更適于甜菜糖液的發(fā)酵環(huán)境，可以通過緩慢提高發(fā)酵液糖度提高固定化酵母對發(fā)酵糖液的耐受性，從而達到提高發(fā)酵效率的目的。