20192020學(xué)年高中生物專題4酶的研究與應(yīng)用課題3酵母細(xì)胞的固定化練習(xí)新人教版選修

課題3酵母細(xì)胞的固定化鏡倉刪鑼耳能力提升［隨堂鞏固］1?如圖所示的固定化方式中，適宜固定化酶的方法是①②①②③ B.①②C.②③ D.①③②表示包埋法，將酶包埋在解析據(jù)圖分析，①表示化學(xué)結(jié)合法，將酶互相連接起來;②表示包埋法，將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格內(nèi)；③表示物理吸附法，將酶吸附在載體表面，由于酶分子較小，不適用包埋法,適用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。答案D下列有關(guān)說法中不正確的是可用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞固定化細(xì)胞發(fā)揮作用除了需要適宜的溫度、 pH外，還需要營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)固定化酶和固定化細(xì)胞的共同點(diǎn)是所固定的酶都在細(xì)胞外起作用固定化酶和固定化細(xì)胞都能被反復(fù)利用，但酶的活性可能下降解析固定化技術(shù)包括包埋法、物理吸附法和化學(xué)結(jié)合法（交聯(lián)法），由于細(xì)胞相對于酶來說更大，難以被吸附或結(jié)合，因此多采用包埋法， A正確；由于活細(xì)胞需要生活在適宜的溫度、PH和一定的營養(yǎng)環(huán)境中，所以固定化細(xì)胞發(fā)揮作用除了需要適宜的溫度、 pH外，還需要營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)，B正確；固定化酶所固定的酶都在細(xì)胞外起作用，固定化細(xì)胞所固定的酶有的在細(xì)胞外起作用，有的在細(xì)胞內(nèi)起作用， C錯(cuò)誤；固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)使用，但是因酶所處的環(huán)境條件的改變，可能會(huì)導(dǎo)致酶的活性下降， D正確。答案C下列關(guān)于酶和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是從酶的固定方式看，吸附法比化學(xué)結(jié)合法對酶活性影響小作為消化酶使用時(shí)，蛋白酶制劑以口服方式給藥

尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶、過氧化氫酶和無色化合物，不可以反復(fù)使用固定化酶的應(yīng)用中要控制好溫度、 pH和溶解氧解析吸附法是利用離子鍵作用、 物理吸附等方法，將酶固定在載體上，而化學(xué)結(jié)合法是利用多功能試劑進(jìn)行酶與載體之間的交聯(lián)， 從而得到三維的交聯(lián)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，后者有可能影響酶活性部位，A項(xiàng)正確；消化酶是在消化道中起作用的， 因此蛋白酶制劑以口服方式給藥，B項(xiàng)正確；尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶、過氧化氫酶和無色的化合物，主要是利用原子氧將某種無色化合物氧化成有色化合物，所以不可以反復(fù)使用， C項(xiàng)正確；固定化酶活性的維持需要一定的溫度、 pH,但由于酶不是生物體，其活性的維持不需要溶解氧， D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案D4?下列不屬于酶的固定方式的是將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格中將酶相互連接起來將酶吸附在載體表面將酶加上糖衣做成膠囊解析將酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格中即酶固定方式中的包埋法， 故A正確；將酶相互連接起來即酶固定方式中的化學(xué)結(jié)合法， 故B正確；將酶吸附在載體表面即酶固定方式中的物理吸附法，故C正確；將酶加上糖衣只不過是為了防止胃液里的胃蛋白酶消化酶制劑的方法， 并不是酶固定的方法，故D錯(cuò)誤。答案D5?下圖是人體內(nèi)某化學(xué)反應(yīng)的圖解，其中英文字母代表物質(zhì)，數(shù)字表示反應(yīng)前、中、后過程。請據(jù)圖回答:EFEFCO圖中代表酶的是 ，作出判斷的依據(jù)是 ⑵從圖①和圖②可以反映出酶具有性，作出判斷的依據(jù)是⑵從圖①和圖②可以反映出酶具有性，作出判斷的依據(jù)是(3)如果D代表麥芽糖，那么E和F則是 和 ，A是(4)酶固定化的方法很多，目前采用的固定化技術(shù)大致可分為三類：化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法和包埋法。上述幾種方法也可并用，稱為混合法。在選擇固定化方法及固定的材料上，主要考慮的因素是 。解析(1)從上圖可看出，反應(yīng)前后分子結(jié)構(gòu)不變的是 A,說明A是酶。圖①過程中反應(yīng)物有B、CD三種，從圖②過程來看，酶只與物質(zhì)D結(jié)合，催化其進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，因此，說明酶的催化作用具有專一性。麥芽糖是二糖，即是由2分子葡萄糖組成的，所以麥芽糖在麥芽糖酶的作用下，水解成葡萄糖。固定化的結(jié)果往往引起酶性質(zhì)的改變。主要原因是：一方面是酶本身的變化，主要由于活性中心的氨基酸殘基、空間結(jié)構(gòu)和電荷狀態(tài)發(fā)生了改變；另一方面是載體的理化性質(zhì)的影響，常常會(huì)引起底物特異性、最適 pH、最適溫度的改變等。因此，在酶固定方法及材料的選擇上，主要考慮的因素是對酶活性的影響。答案(1)AA反應(yīng)前后本身沒有變化專一在BCD存在時(shí)，只催化D物質(zhì)葡萄糖葡萄糖麥芽糖酶(4)對酶活性的影響[限時(shí)檢測][時(shí)間45分鐘，滿分80分]一、選擇題(每小題5分，共50分)1．下列有關(guān)酵母細(xì)胞固定化實(shí)驗(yàn)操作目的及結(jié)果分析，錯(cuò)誤的是A干酵母細(xì)胞處于休眠狀態(tài)，需置于蒸餾水中活化配制海藻酸鈉溶液時(shí)需要小火或間斷加熱，以防海藻酸鈉焦糊若海藻酸鈉的濃度偏低時(shí)凝膠珠呈白色，固定的細(xì)胞數(shù)目過少凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡時(shí)間的長短，不影響發(fā)酵效果解析干酵母細(xì)胞處于休眠狀態(tài)，需置于蒸餾水中活化， A正確；配制海藻酸鈉溶液時(shí)需要小火或間斷加熱，以防海藻酸鈉焦糊，B正確；若海藻酸鈉的濃度偏低時(shí)凝膠珠呈白色，固定的細(xì)胞數(shù)目過少， C正確；凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡時(shí)間的長短，影響發(fā)酵效果， D錯(cuò)誤。答案D2?酶制劑、固定化酶、固定化細(xì)胞已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的90C高溫會(huì)使Taq酶失去催化活性制備固定化酶的方法主要有包埋法、交聯(lián)法和吸附法固定化酶固定時(shí)可能會(huì)造成酶的損傷而影響活性固定化細(xì)胞可以催化一系列酶促反應(yīng)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90C仍具有酶活性，A錯(cuò)誤；固定化酶和固定化細(xì)胞是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，B正確；某些反應(yīng)產(chǎn)物可能與酶結(jié)合，致使酶的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，從而改變酶的催化活性，C正確；固定化細(xì)胞在多步酶促反應(yīng)中發(fā)揮連續(xù)催化作用， 但如果反應(yīng)底物是大分子物質(zhì)，則難以自由通過細(xì)胞膜，從而限制固定化細(xì)胞的催化反應(yīng)， D正確。答案A3.(2019?黃岡檢測)某興趣小組欲利用固定化酶進(jìn)行酶解淀粉的實(shí)驗(yàn)， 分組如表所示,F列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是組別固定化酶柱長度(cm)淀粉溶液的流速—1(mL?min)甲100.3乙100.5丙150.3丁150.5固定化酶柱長度和淀粉溶液的流速?zèng)Q定了酶柱中酶的含量淀粉溶液的流速過快會(huì)導(dǎo)致流出液中含有淀粉各組實(shí)驗(yàn)所用的淀粉溶液濃度應(yīng)相同淀粉溶液的pH對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響解析固定化酶柱長度決定了酶柱中酶的含量， A項(xiàng)錯(cuò)誤；淀粉溶液流速過快，酶來不及催化反應(yīng)發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致流出液中含有淀粉， B項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)要遵循等量原則， C項(xiàng)正確;pH影響酶的活性，D項(xiàng)正確。答案A4．下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物固定化酶的應(yīng)用中，要控制好PH溫度和溶解氧利用固定化酶降解水中有機(jī)磷農(nóng)藥，需要提供適宜的營養(yǎng)條件固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯解析利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，糖類除了作為反應(yīng)底物外，還為酵母菌提供碳源，A錯(cuò)誤；固定化酶的應(yīng)用中，要控制pH溫度，但與溶解氧無關(guān)，B錯(cuò)誤；利用固定化酶降解水體中的有機(jī)磷農(nóng)藥，是酶促反應(yīng)，沒有細(xì)胞參與，所以不需提供營養(yǎng)條件，C錯(cuò)誤;固定化細(xì)胞技術(shù)固定的是一系列酶，所以在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯， D正確。答案D5．下列關(guān)于酶制劑和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用的敘述，正確的是 （多選）從酶的固定方式看，吸附法比交聯(lián)法對酶活性影響大可以用包埋法將各種消化酶固定化形成多酶片，并口服使用探究加酶洗衣粉洗滌效果的實(shí)驗(yàn)中，洗滌方式、水溫、浸泡時(shí)間等都屬無關(guān)變量將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗，目的是洗去 CaCb解析酶的固定方法有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，物理吸附的過程是利用吸附劑本身的表面張力，對附近的分子產(chǎn)生吸附，吸附劑不會(huì)與被吸附物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使其發(fā)生性質(zhì)改變，交聯(lián)法可能引起酶分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而改變酶的活性， 所以吸附法比交聯(lián)法對酶活性影響小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；消化酶在消化道中起作用，蛋白酶制劑一般在最外面加上糖衣后通過口服方式給藥， B項(xiàng)錯(cuò)誤；探究加酶洗衣粉洗滌效果的實(shí)驗(yàn)中，洗滌方式、水溫、浸泡時(shí)間等都屬無關(guān)變量， C項(xiàng)正確；制備固定化酵母細(xì)胞時(shí)，將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已活化的酵母細(xì)胞充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝笠浦磷⑸淦髦校?然后以恒定速度緩慢將注射器中的溶液滴加到配制好的 CaCb溶液中而形成凝膠珠，再用無菌水沖洗 2?3次，所以用無菌水沖洗的目的是洗去 CaCb,D項(xiàng)正確。答案CD6．下列關(guān)于使用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的說法,正確的是高果糖漿的生產(chǎn)需要使用果糖異構(gòu)酶在反應(yīng)柱內(nèi)的頂端裝上分布著許多小孔的篩板，防止異物的進(jìn)入將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入，果糖從反應(yīng)柱下端流出固定化酶技術(shù)復(fù)雜，成本較高

解析高果糖漿需要使用葡萄糖異構(gòu)酶， 分布有篩板的目的是防止酶分子的通過， 選C答案C7?固定化脂肪酶的方法一般是：將酶液和一定濃度的海藻酸鈉溶液混合后，用注射器滴到一定濃度CaCl2溶液中，25C靜置固定化2h，過濾洗滌，再加入到戊二醛溶液中，25C化學(xué)結(jié)合2h，過濾、洗滌和干燥后就可得到顆粒狀固定化脂肪酶。興趣小組對固定化脂肪酶的性質(zhì)和最佳固定條件進(jìn)行了探究。下圖顯示的是部分研究結(jié)果 （注：縱坐標(biāo)為酶活力，包括酶活性和酶的數(shù)量， a為游離酶，b為固定化脂肪酶）。下列分析中正確的是0.010.020.030.040.05氯化鈣濃度0.010.020.030.040.05氯化鈣濃度f（血d?L1）00.51.01.51023海藻酸鈉濃度/%在溫度或pH變化時(shí)，與游離酶相比固定化脂肪酶具有的缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較低這種固定化脂肪酶使用的是物理吸附法、包埋法和化學(xué)結(jié)合法三種方法的結(jié)合氯化鈣的量太少時(shí)，酶活力較低的原因可能是包埋不完全，包埋在內(nèi)部的部分酶會(huì)流失海藻酸鈉濃度較高時(shí)，酶活力低的原因可能是形成的凝膠孔徑較大，影響酶與底物的結(jié)合解析在溫度或pH變化時(shí)，與游離酶相比，固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性比較高；此酶采用了包埋法和交聯(lián)法兩種方法相結(jié)合， 并未用物理吸附法；氯化鈣的作用是使凝膠珠穩(wěn)固聚沉，如果含量太少，可能會(huì)使部分酶流失；海藻酸鈉濃度較高時(shí)，形成的凝膠孔徑比較小。答案C&下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述錯(cuò)誤的是固定化酶的主要目的是實(shí)現(xiàn)酶的重復(fù)利用溶解氧交換受阻是固定化酶應(yīng)用的重要限制因素固定化細(xì)胞用于生產(chǎn)能分泌到細(xì)胞外的產(chǎn)物凝膠與被包埋細(xì)胞之間不是通過共價(jià)鍵結(jié)合解析固定化酶實(shí)質(zhì)上是將相應(yīng)酶固定在不溶于水的載體上，實(shí)現(xiàn)酶的反復(fù)利用，A項(xiàng)正確；酶的催化作用不需要氧氣，故固定化酶的應(yīng)用不需要氧氣，與溶解氧交換受阻無關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；固定化細(xì)胞用于生產(chǎn)能分泌到細(xì)胞外的產(chǎn)物，如分泌蛋白等， C項(xiàng)正確；凝膠與被包埋細(xì)胞之間沒有化學(xué)鍵，不通過共價(jià)鍵結(jié)合， D項(xiàng)正確。答案B（2018?江蘇卷）下列關(guān)于酵母細(xì)胞固定化實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是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(xì)胞進(jìn)行包埋時(shí)，用于懸浮細(xì)胞的CaCl2溶液濃度要適宜注射器（或滴管）出口應(yīng)盡量貼近液面以保證凝膠珠成為球狀包埋酵母細(xì)胞的凝膠珠為淡黃色半透明狀，并具有一定的彈性解析溶解海藻酸鈉時(shí)，應(yīng)先加水，小火間斷加熱并不斷攪拌，完全溶化后用蒸餾水定容，冷卻至室溫后加入活化的酵母細(xì)胞充分?jǐn)嚢?，使其混合均勻，再固定?A錯(cuò)誤；進(jìn)行包埋時(shí)，CaCl2溶液的作用是讓膠體聚沉，使海藻酸鈉形成凝膠珠，不是用于懸浮細(xì)胞， B錯(cuò)誤；滴加時(shí)注射器或滴管不能貼近液面，否則凝膠珠會(huì)呈蝌蚪狀， C錯(cuò)誤；制作成功的凝膠珠為淡黃色半透明狀，并具有一定的彈性， D正確。答案D下列說法不正確的是固定化酶和固定化細(xì)胞的方法包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法細(xì)胞由于個(gè)體大，多采用物理吸附法固定固定化酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離解析固定化酶和固定化細(xì)胞是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，酶分子較小，容易從包埋材料中漏出，因此酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化，細(xì)胞多采用包埋法固定化， AB正確；細(xì)胞個(gè)大，難被吸附或結(jié)合，C錯(cuò)誤；固定后的酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離， D正確。答案C二、非選擇題（共3小題，共30分）

（10分）下圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的某步操作，圖 2是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖，請據(jù)圖分析回答:注肘器海蘇醸衲與酵盼齒混合液注肘器海蘇醸衲與酵盼齒混合液Tog■■!* ar0F—dS13（1） 圖1中，將溶化好的海藻酸鈉溶液 ，加入已活化的酵母細(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使其混合均勻，再轉(zhuǎn)移至注射器中。（2） 圖1中X溶液為 ，其作用是 。（3） 某同學(xué)在圖1步驟結(jié)束后得到圖3所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，出現(xiàn)此結(jié)果的可能原因有海藻酸鈉濃度過 （“高”或“低”）或注射器中的混合液推進(jìn)速度過 （“快”或“慢”）。⑷圖1中制備的凝膠珠用 后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中，發(fā)酵過程中攪拌的目的是解析（1）剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c要冷卻至室溫，才能與活化的酵母細(xì)胞混合制備混合液，以免高溫使酵母細(xì)胞失活，（2）混合液加入CaCb溶液進(jìn)行固定化酵母細(xì)胞，故圖 1中X溶液為CaCl2溶液，CaCl2的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠。（3） 圖3中所示的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明海藻酸鈉濃度偏高或注射器中的混合液推進(jìn)速度過快形成的。（4） 制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌（去除殘留的CaCb）后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)

酵過程中攪拌的目的是使培養(yǎng)液與酵母細(xì)胞充分接觸，以利于發(fā)酵過程的順利進(jìn)行。答案⑴冷卻至室溫（2）CaCI2溶液使海藻酸鈉形成凝膠珠 （3）高快（4）蒸餾水洗滌為了使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸（10分）為了探索海藻酸鈉固定化對綠球藻生長的影響，以及固定化藻對含 Zn2+污水的凈化作用，科研人員用篩選到的一株綠球藻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 流程及結(jié)果如下。請回答下列問題：檸檬酸鈉溶液溶解凝膠球，測定藻數(shù)量⑴實(shí)驗(yàn)中的海藻酸鈉作用是CaCl檸檬酸鈉溶液溶解凝膠球，測定藻數(shù)量⑴實(shí)驗(yàn)中的海藻酸鈉作用是CaCl2的作用是（2）為洗去凝膠球上殘余的CaCl2和其他污染物，并保持綠球藻活性，宜采用 洗滌。圖1中1.0%海藻酸鈉組培養(yǎng)24h后，移去凝膠球，溶液呈綠色，原因2亠（3）為探索固定化藻對含Zn污水的凈化作用，應(yīng)選用濃度為 海藻酸鈉制備凝膠球。⑷圖2中空白凝膠球組Zn2+濃度下降的原因是 。結(jié)合圖1和圖2分析，固定化藻的實(shí)驗(yàn)組24?48h間Zn2+濃度下降速度較快的主要原因是 ; 72?96h間Zn2+濃度下降速度較慢的原因有解析（1）海藻酸鈉溶液在CaCl2溶液中形成凝膠球，包埋綠球藻。（2）可采用生理鹽水洗去凝膠球上殘余的 CaCl2和其他污染物，并保持綠球藻活性。溶液呈綠色，說明固定化的綠球藻數(shù)量少，原因是海藻酸鈉濃度過低 （凝膠球孔徑過大）。⑶根據(jù)圖1可知，濃度為2.0%的海藻酸鈉制備的凝膠球最有利于綠球藻的繁殖。

⑷空白凝膠球容易吸附Zn2+，導(dǎo)致溶液中Zn2+濃度下降；根據(jù)圖1和圖2分析，固定2豐化藻的實(shí)驗(yàn)組24?48h間綠球藻數(shù)量增加最快，導(dǎo)致 Zn濃度下降速度較快，72?96h間綠球藻數(shù)量基本不再增加。答案（1）包埋綠球藻（包埋劑）與海藻酸鈉反應(yīng)