学年高中生物课时作业9酵母细胞的固定化新人教版选修1.docx
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学年高中生物课时作业9酵母细胞的固定化新人教版选修1
课时作业9 酵母细胞的固定化
1．（2017年高考·江苏卷）下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是（ ）
A．活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状
B．配制CaCl2溶液时，需要边小火加热边搅拌
C．将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出
D．海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状
解析：
将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状，可以活化酵母，A项正确；配制海藻酸钠溶液时需用小火间断加热，配制CaCl2溶液时不需加热，B项错误；凝胶珠成形后应在CaCl2溶液中浸泡30分钟左右，以便形成稳定的结构，C项错误；海藻酸钠溶液浓度过低时固定的酵母细胞数目少，凝胶珠呈白色，过高时凝胶珠易呈蝌蚪状，D项错误。
答案：
A
2．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：
本题主要考查考生对固定化酶和固定化细胞在生产应用上的理解。
限制或定位于特定空间位置的细胞称为固定化细胞。
它与天然酶相比具有更多的优点：
（1）不需要进行酶的分离纯化，减少起始投资。
（2）酶的回收率高，酶在原有的细胞环境下，稳定性更高。
（3）细胞保持生命活动状态，细胞中的辅助因子可自动再生。
（4）细胞含有多酶体系，可催化一系列的反应。
（5）反应中抗污染能力强。
故A正确。
而固定化酶是将单一的酶进行固定，没生命状态，催化时只需控制好影响酶活性的因素即可，对于氧气、营养物质等对其活性没影响。
故B、C错。
利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类既是反应底物又是酵母菌细胞生活的主要能源物质。
故D错。
答案：
A
3．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利用
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：
固定化酶实现了酶和底物的分离，酶可重复利用，A正确；酶的催化作用不需要氧气，故固定化酶的应用不需要氧气，与溶解氧交换受阻没有关系，B错误；固定化细胞可用于生产分泌到细胞外的产物，如分泌蛋白等，C正确；凝胶与被包埋细胞之间没有化学键，不通过共价键结合，D正确。
答案：
B
4．关于固定化酶和一般酶制剂在应用效果上的说法错误的是（ ）
A．固定化酶生物活性强，可长久使用
B．一般酶制剂应用后和产物混在一起，产物的纯度不高
C．一般酶制剂参加反应后不能重复利用
D．固定化酶可以反复利用，降低生产成本，提高产量和质量
解析：
固定化酶与普通酶制剂相比，在活性上没有多大差别，固定化酶的成分也是蛋白质，蛋白质经过一定的时间后会变性失活，所以固定化酶一般能使用半年，不可能长久使用。
答案：
A
5．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将从大肠杆菌中得到的三酯磷酸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，其作用需要适宜的（ ）
①温度 ②酸碱度 ③水分 ④营养
A．①②③B．①②④
C．②③④D．①③④
解析：
大肠杆菌中的三酯磷酸酶可以催化有机磷农药分解，需要适宜的温度和pH，同时反应离不开水，但是不需要提供营养。
答案：
A
6．试分析下图中，其中与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似的是（ ）
解析：
A、B选项适合于酶的固定化，C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，即将酵母菌包埋在海藻酸钠制成的凝胶珠中，所以与D相似。
答案：
D
7．在制备固定化酵母细胞的操作中，正确的是（ ）
A．制备好海藻酸钠后，需立即将其与酵母细胞混合以防备凝固
B．制备固定化酵母细胞过程中应用注射器
C．以恒定的速度把混合液注射到硫酸钙溶液中
D．凝胶珠在溶液中应浸泡10分钟左右
解析：
高温会使酵母菌死亡；固定化酵母细胞时需以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴到CaCl2溶液中，以形成凝胶珠；凝胶珠在溶液中应浸泡30分钟左右，以使凝胶珠强化，不易破碎。
答案：
B
8．下面为制备固定化酵母细胞的步骤，其正确的操作程序是（ ）
①海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
②配制海藻酸钠溶液
③酵母细胞的活化
④固定化酵母细胞
⑤配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液
A．①②③④⑤ B．③①②⑤④
C．③⑤②①④D．③②⑤①④
解析：
制备固定化酵母细胞的正确步骤是：
酵母细胞的活化；配制物质的量浓度为0.05mol/L的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。
答案：
C
9．海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要通过加热促进其溶解，采用的最好的加热方式是（ ）
A．快速加热B．持续高温加热
C．小火间加热D．灼烧加热
答案：
C
10．用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，向原料中通入足够的空气，酵母菌的数量与酒精的产生分别是（ ）
A．死亡、增多B．增多、不再产生
C．增多、增多D．死亡、不再产生
解析：
酵母菌是单细胞真菌。
在有氧条件下进行有氧呼吸，将葡萄糖分解成CO2和H2O，产生ATP；在无氧条件下发酵，将葡萄糖分解成酒精和二氧化碳，产生少量ATP。
因此，在有氧条件下，酵母菌数量会增加，但是在氧气充足的条件下，无氧呼吸受抑制不能再产生酒精。
答案：
B
11．（2019年上海静安区质检）下列技术，不属于酶固定化技术的是（）
A.载体结合法B.交联法
C.包埋法D.纸层析法
解析：
载体结合法是固定化酶的方法之一，A错误；交联法即化学结合法，是固定化酶的方法之一，B错误；包埋法是固定化酶的方法之一，但是更适合于固定化细胞，C错误；纸层析法是提取叶绿体色素的方法，D正确。
答案：
D
12．（2017年高考·江苏卷）固定化单宁酶应用于茶饮料加工，可消除其中的苦涩味。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白
B．化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小
C．温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性
D．酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分
解析：
单宁酶和杂蛋白都是大分子，不能用透析法进行分离，可用凝胶色谱法进行分离，A项错误；化学结合法可能影响酶的活性部位进而影响反应效果，而吸附法不影响酶的分子结构，B项错误；影响酶活性的因素有温度、pH和重金属离子等，C项正确；固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分取决于酶的专一性，D项错误。
答案：
C
13．（2019年江苏高三调研）在酵母细胞固定化的实验中，下列实验操作与目的不相符的是（ ）
A．干酵母加入蒸馏水搅拌均匀后，放置一段时间，使酵母细胞活化
B．采用小火间断加热的方法，防止海藻酸钠发生焦糊
C．将活化的酵母细胞加入海藻酸钠溶液，轻轻搅拌，以免产生气泡
D．用注射器滴加溶液时要接近CaCl2溶液的液面，防止凝胶珠出现“尾巴”
解析：
实验中，为了防止凝胶珠出现“尾巴”，注射器应离CaCl2溶液的液面远一些。
答案：
D
14．在20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞的技术。
（1）在实际生产中，固定化酶技术的优点是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是________。
（2）制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是________，使用了下图中方法[ ]________（填出号码与名称）。
（3）制作固定化酵母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和________溶液中形成凝胶珠。
部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是
________________________________________________________
________________________________________________________
________________。
解析：
将酶固定化后，可使酶在催化反应之后不随产物流走，可以反复利用；将细胞固定化后，可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定。
海藻酸钠一般不能参与化学反应，同时，在高温下容易溶化，温度降低时又形成多孔性固体颗粒，是包埋酵母菌的好材料。
图①为共价链结合法，图②为吸附法，图③为包埋法。
凝胶珠是高温下溶化的海藻酸钠与酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸钠浓度过高或制凝胶珠时离液面太近，可能形成片状或长条形，而不是圆形的凝胶珠。
答案：
（1）酶既容易与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用 多酶系统
（2）海藻酸钠 ③包埋法
（3）CaCl2 海藻酸钠溶液浓度过高（或针筒口离液面过近，高度不够）
15．乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，具有重要应用价值。
乳糖酶的制备及固定化步骤如下：
→
→
→
（1）筛选产乳糖酶的微生物L时，宜用________作为培养基中的唯一碳源。
培养基中琼脂的作用是________。
从功能上讲，这种培养基属于________。
（2）培养微生物L前，宜采用________方法对接种环进行灭菌。
（3）纯化后的乳糖酶可用电泳法检测其分子量大小。
在相同条件下，带电荷相同的蛋白质电泳速度越快，说明其分子量越________。
（4）乳糖酶宜采用化学结合法（共价键结合法）进行固定化，可通过检测固定化乳糖酶的________确定其应用价值。
除化学结合法外，酶的固定化方法还包括____________、________、离子吸附法及交联法等。
解析：
（1）已知乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，筛选产乳糖酶的微生物L时，宜用乳糖作为培养基中的唯一碳源，培养基中琼脂的作用是凝固剂，从功能上讲，这种培养基属于选择培养基。
（2）为了避免杂菌污染，在培养微生物前，需要对接种环等接种工具应采用灼烧灭菌。
（3）用电泳法纯化乳糖酶时，若在相同条件下分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越小，电泳速度越快。
（4）固定化酶的应用价值与酶的活性（或活力）有关，因此用化学结合法固定化乳糖酶时，可通过检测固定化乳糖酶的活性（或活力）来确定其应用价值。
固定化酶的方法包括化学结合法、包埋法、物理吸附法、离子吸附法及交联法等。
答案：
（1）乳糖 凝固剂 选择培养基
（2）灼烧
（3）小
（4）（酶）活性[或（酶）活力] 包埋法 物理吸附法
16．根据下面的实验原理、实验过程分析讨论：
实验原理：
麦芽汁可以渗入到由海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中。
啤酒酵母可以利用自身细胞内的一系列酶将可发酵性糖转化成乙醇。
实验过程：
①取新鲜斜面上的啤酒酵母，接种于10mL麦芽汁液体培养基中，25℃培养24～30h。
②取1.6g海藻酸钠于无菌小烧杯中，加无菌水少许调成糊状，再加入无菌水至40mL，在98kPa条件下灭菌15min。
冷却到45℃左右后，与预热至35℃左右的10mL酵母培养液混合搅拌均匀，立即倒入带喷嘴的无菌小塑料瓶中（或装有5号针头的注射器外套中），以恒定的速度滴入盛有葡萄糖、氯化钙混合液的容器中，浸泡30min制成凝胶珠。
③倒去葡萄糖、氯化钙混合液，用无菌水洗涤凝胶珠三次后，将凝胶珠放入500mL三角瓶中，加入300mL无菌麦芽汁液体培养基，置于25℃下封口发酵5d左右，倒出发酵后的麦芽汁即为生啤酒，品尝其口味。
（1）凝胶珠是由什么组成的？
它有什么作用？
（2）如果进行多批次的生产，本实验中的啤酒酵母与普通发酵中的酶或菌种在使用上有何区别？
（3）固定化酶和固定化细胞技术是利用________或______方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括________、________和________。
其中细胞多采用________固定化，而酶多采用________和__________固定化。
（4）制作成功的凝胶珠应用________，其颜色为__________。
将凝胶珠加入用于发酵的葡萄糖溶液后发现有________产生，同时有________味散发。
（5）固定化酵母细胞与固定化酶和游离酶相比具有什么优点？
解析：
本题考查的是制备固定化酶和制备固定化酵母细胞的基本方法，根据课本基础知识和前边有关问题讲解可回答本题内容。
答案：
（1）凝胶珠是由啤酒酵母和固定酵母菌的海藻酸钠组成。
啤酒酵母能产生酶将渗入凝胶珠的麦芽汁中的糖发酵，进而转化为乙醇。
（2）发酵结束将生啤酒倒出后，将凝胶珠再投入新鲜的麦芽汁中，可以在较长时间内反复连续使用，而普通发酵中的酶或菌种不能反复使用。
（3）物理 化学 包埋法 化学结合法 物理吸附法 包埋法 化学结合法 物理吸附法
（4）蒸馏水冲洗 浅黄色 气泡 酒
（5）二者均可用搅拌或装柱形式与底物溶液接触，可以较长时间内反复、连续使用，降低酶的使用成本，可提高酶的稳定性；便于严格控制酶促反应过程；容易与产物分开，提高产物的质量。
固定化活细胞的发展比固定化酶更进一步，它省去了酶的分离、纯化工序，同时酶的活性更加稳定。
17．（2016年高考·江苏卷）为了探索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实验，流程及结果如下。
请回答下列问题：
图1
图2
（1）实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，宜采用________洗涤。
图1中1.0%海藻酸钠组培养24h后，移动凝胶球，溶液呈绿色，原因是__________________________________
________________________________________________________________________。
（3）为探索固定化藻对含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＋浓度下降的原因是________________。
结合图1和图2分析，固定化藻的实验组24～48h间Zn2＋浓度下降速度较快的主要原因是______________；72～96h间Zn2＋浓度下降速度较慢的原因有_____________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）海藻酸钠在CaCl2中形成凝胶球，为包埋剂，CaCl2为凝固剂。
（2）清洗CaCl2及其他污染物，选用生理盐水，能够起到适宜的清洗作用，且既不会引入新的杂质，也对绿球藻无影响。
1.0%海藻酸钠组培养后移去凝胶球溶液显绿色说明包埋剂不够，也就是海藻酸钠浓度过低。
（3）由图1可知，2%的海藻酸钠浓度培养，绿球藻数量最高，效果最好。
（4）首先，空白凝胶容易吸附离子，引起Zn2＋浓度下降。
结合图1和图2，24～48h绿球藻数量增殖速度与Zn2＋浓度下降速度成正比。
72～96h绿球藻生长速度减慢，Zn2＋浓度下降速度较慢。
答案：
（1）包埋绿球藻（包埋剂） 与海藻酸钠反应形成凝胶球（凝固剂）
（2）培养液（生理盐水） 海藻酸钠浓度过低（凝胶球孔径过大）
（3）2.0%
（4）凝胶吸附Zn2＋ 绿球藻生长（增殖）速度快 绿球藻生长（增殖）速度减慢，溶液中Zn2＋浓度较低
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