生物（人教版選修1）練習(xí)專(zhuān)題4課題3酵母細(xì)胞的固定化

專(zhuān)題四課題三一、選擇題1．在生產(chǎn)高果糖漿的過(guò)程中，需要的酶是()①γ-淀粉酶②糖化酶③纖維素酶④果膠酶⑤葡萄糖異構(gòu)酶⑥麥芽糖酶A．①②③ B．④⑤⑥C．①②⑤ D．①②⑥解析：生產(chǎn)高果糖漿的流程是：淀粉在γ-淀粉酶的作用下，可以水解成糊精；糊精經(jīng)過(guò)糖化酶的催化形成葡萄糖；葡萄糖在葡萄糖異構(gòu)酶的作用下，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，就形成了果糖。答案：C2．下列有關(guān)固定化酶的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．固定化酶的不足之處是不能催化一系列反應(yīng)B．固定化酶可再次利用，降低了生產(chǎn)成本C．固定后的酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離D．固定化酶易溶于水解析：本題考查與固定化酶技術(shù)的原理有關(guān)的知識(shí)。固定化酶固定的是一種具體的酶，不能催化一系列化學(xué)反應(yīng)；與直接使用酶相比，固定化酶實(shí)現(xiàn)了酶的反復(fù)利用，降低了生產(chǎn)成本；固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是固定后的酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；固定化酶需要固定在不溶于水的載體上，因此固定化酶不易溶于水。答案：D3．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)，其中適合細(xì)胞固定的方法是()A．包埋法 B．物理吸附法C．化學(xué)結(jié)合法 D．高溫冷卻法解析：固定化酶常用物理吸附法和化學(xué)結(jié)合法，因?yàn)槊阜肿虞^小；而固定化細(xì)胞常用包埋法，因?yàn)榧?xì)胞較大，難以被吸附或結(jié)合。答案：A4．酵母細(xì)胞的活化是指()A．讓酵母細(xì)胞恢復(fù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)B．讓酵母細(xì)胞在缺水狀態(tài)下休眠C．讓酵母細(xì)胞內(nèi)酶活性加倍D．讓處于休眠狀態(tài)的酵母細(xì)胞重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)解析：在缺水狀態(tài)下，酵母細(xì)胞處于休眠狀態(tài)，在固定化之前，應(yīng)先讓處于休眠狀態(tài)的酵母細(xì)胞重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)，即活化。答案：D5．如圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)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，下列敘述正確的是(多選)()A．剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)迅速與活化的酵母菌細(xì)胞混合制備混合液B．圖1中X溶液為CaCl2溶液，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠C．圖2發(fā)酵過(guò)程中攪拌的目的是為了使培養(yǎng)液與酵母菌細(xì)胞充分接觸D．圖1中制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中解析：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；混合液加入CaCl2溶液進(jìn)行固定化酵母細(xì)胞，CaCl2的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠；發(fā)酵過(guò)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(guò)程的順利進(jìn)行；制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌(去除殘留的CaCl2)后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中進(jìn)行發(fā)酵。答案：BCD6．研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的，如將從大腸桿菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龍膜上制成制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥，與微生物降解相比，其作用不需要適宜的()A．溫度 B．酸堿度C．水分 D．營(yíng)養(yǎng)解析：大腸桿菌中的三酯磷酸酶可以催化有機(jī)磷農(nóng)藥分解，需要適宜的溫度和pH，同時(shí)反應(yīng)離不開(kāi)水，但是，不需要提供營(yíng)養(yǎng)。答案：D7．關(guān)于固定化酶中用到的反應(yīng)柱理解正確的是()A．反應(yīng)物和酶均可自由通過(guò)反應(yīng)柱B．反應(yīng)物和酶均不能通過(guò)反應(yīng)柱C．反應(yīng)物能通過(guò)，酶不能通過(guò)D．反應(yīng)物不能通過(guò)，酶能通過(guò)解析：在固定化酶技術(shù)中，酶都是被固定的，并且不與產(chǎn)物混合在一起，因此，在生產(chǎn)高果糖漿等應(yīng)用上，反應(yīng)柱既能讓反應(yīng)物通過(guò)(否則不易與反應(yīng)物接觸)，又能讓生成物(產(chǎn)物)通過(guò)，達(dá)到產(chǎn)物中不含酶的目的。答案：C8．用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵葡萄糖溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)酒精產(chǎn)生，原因不可能是()A．瓶?jī)?nèi)氧氣充足，進(jìn)行了有氧呼吸，通過(guò)出芽生殖繁殖了后代B．實(shí)驗(yàn)瓶口被密封了C．固定化酵母細(xì)胞內(nèi)可能沒(méi)有酵母細(xì)胞D．所謂的葡萄糖溶液可能是其他物質(zhì)，使酵母菌無(wú)法進(jìn)行酒精發(fā)酵解析：利用酵母菌進(jìn)行發(fā)酵無(wú)酒精產(chǎn)生，因此，可以認(rèn)為是酵母菌沒(méi)有進(jìn)行無(wú)氧呼吸，既可能是氧氣充足，也可能是缺少原料，但不可能是瓶口被密封了，如果密封，酵母菌會(huì)利用葡萄糖生成酒精。答案：B9．細(xì)胞固定化技術(shù)與酶固定化技術(shù)相比，所具備的特點(diǎn)是()A．成本更低、操作更容易、不能連續(xù)生產(chǎn)B．成本更高、操作更難、不能連續(xù)生產(chǎn)C．成本更低、操作更容易、能連續(xù)生產(chǎn)D．成本更低、操作更難、能連續(xù)生產(chǎn)解析：酶是由細(xì)胞合成的，酶分子很小，比較難固定，而細(xì)胞相對(duì)較大，相對(duì)容易固定，而且無(wú)需再進(jìn)行酶的提取，因而固定化細(xì)胞制備的成本更低，操作更容易，并且能連續(xù)生產(chǎn)。答案：C10．在制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中，CaCl2溶液的作用是()A．用于調(diào)節(jié)溶液pH B．用于進(jìn)行離子交換C．用于膠體聚沉 D．用于為酵母菌提供Ca2＋解析：海藻酸鈉膠體在CaCl2這種電解質(zhì)溶液的作用下，發(fā)生聚沉，形成凝膠珠，其作用機(jī)理是由于鹽離子的電荷與膠體微粒電荷相互吸引，形成更大的膠體顆粒，類(lèi)似于人體紅細(xì)胞與抗凝集素之間的凝集反應(yīng)。答案：C11．(2017·江蘇卷)固定化單寧酶應(yīng)用于茶飲料加工，可消除其中的苦澀味。下列有關(guān)敘述正確的是()A．在單寧酶純化時(shí)可采用透析法去除雜蛋白B．化學(xué)結(jié)合法比吸附法對(duì)單寧酶活性影響更小C．溫度、pH和重金屬離子都可能影響固定化單寧酶活性D．酶的高效性決定固定化單寧酶不會(huì)降解茶飲料中的有益成分解析：A錯(cuò)：透析法可除去相對(duì)分子質(zhì)量較小的雜質(zhì)，酶與雜蛋白都屬于生物大分子，用透析法無(wú)法分離，正確的分離方法是凝膠色譜法。B錯(cuò)：與吸附法相比，化學(xué)結(jié)合法對(duì)酶的活性影響更大。C對(duì)：溫度、pH和重金屬離子等因素都會(huì)對(duì)酶活性產(chǎn)生影響。D錯(cuò)：酶的專(zhuān)一性決定固定化單寧酶不會(huì)降解茶飲料中的有益成分。答案：C12．(2017·江蘇卷)下列關(guān)于“酵母細(xì)胞的固定化技術(shù)”實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是()A．活化酵母時(shí)，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(shí)，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(shí)，凝膠珠成形后應(yīng)即刻取出D．海藻酸鈉溶液濃度過(guò)高時(shí)凝膠珠呈白色，過(guò)低時(shí)凝膠珠易呈蝌蚪狀解析：A對(duì)：活化酵母時(shí)，將適量干酵母與蒸餾水混合，并用玻璃棒攪拌成糊狀。B錯(cuò)：配制CaCl2溶液時(shí)，將稱(chēng)取好的CaCl2加入一定量的蒸餾水中攪拌均勻即可，不需要小火加熱。配制海藻酸鈉溶液時(shí)需要小火加熱并不斷攪拌。C錯(cuò)：凝膠珠在CaCl2溶液中需要浸泡30min左右后再取出。D錯(cuò)：海藻酸鈉溶液濃度過(guò)高時(shí)，凝膠珠呈蝌蚪狀，過(guò)低時(shí)呈白色。答案：A二、非選擇題13．酵母菌是一種單細(xì)胞真菌，釀酒和做面包都需要酵母菌，根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問(wèn)題。(1)在探究培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量變化的實(shí)驗(yàn)中，某學(xué)生的部分實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程是這樣的：①?gòu)撵o置試管中吸取酵母菌培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)，記錄數(shù)據(jù)；②把酵母菌培養(yǎng)液放置在冰箱中；③第七天再取樣計(jì)數(shù)，記錄數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析繪成曲線(xiàn)。請(qǐng)糾正該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的錯(cuò)誤：①________________________________________；②________________________________________；③________________________________________。(2)下面流程圖表示制備固定化酵母細(xì)胞的過(guò)程：酵母細(xì)胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合→固定化酵母細(xì)胞。①圖中酵母菌活化就是________________________________________。②影響此實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是________________________________________，此步的操作應(yīng)采用________________________________________。③觀察形成的凝膠珠顏色和形狀：如果顏色過(guò)淺，說(shuō)明________________________________________。④本實(shí)驗(yàn)所用的固定化技術(shù)是________，而制備固定化酶則不宜用此方法，原因是________________________________________。解析：(1)為了使培養(yǎng)液中的酵母菌混合均勻，在從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)之前，應(yīng)該將試管輕輕振蕩幾次；酵母菌正常生長(zhǎng)、繁殖需要適宜的溫度；本實(shí)驗(yàn)的目的是探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，所以應(yīng)該每天取樣計(jì)數(shù)，記錄數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析繪成曲線(xiàn)。(2)在缺水的狀態(tài)下，微生物會(huì)處于休眠狀態(tài)。活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)；加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一步，涉及到實(shí)驗(yàn)的成敗；如果海藻酸鈉的濃度偏低則凝膠珠的顏色偏淺；固定化細(xì)胞技術(shù)包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，由于細(xì)胞個(gè)大，因此多采用包埋法固定化，酶分子小，容易從包埋材料中漏出，不宜采用包埋法。答案：(1)①將試管輕輕振蕩幾次，再吸取酵母菌培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)②應(yīng)將酵母菌培養(yǎng)液放置在適宜溫度下培養(yǎng)③應(yīng)連續(xù)七天，每天觀察、取樣計(jì)數(shù)并記錄數(shù)據(jù)(2)①讓酵母菌恢復(fù)正常生活狀態(tài)②配制海藻酸鈉溶液小火或間斷加熱③海藻酸鈉的濃度偏低④包埋法酶分子很小，容易從包埋材料中漏出14．(2016·高考江蘇卷)為了探索海藻酸鈉固定化對(duì)綠球藻生長(zhǎng)的影響，以及固定化藻對(duì)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(qǐng)回答下列問(wèn)題：eq\x(\a\al(制備固定化綠,球藻凝膠球))→eq\x(\a\al(清洗2,到3次))→eq\x(\a\al(培養(yǎng)液,中培養(yǎng)))eq\o(→,\s\up7(取適量凝膠球))eq\x(\a\al(檸檬酸鈉溶液溶解,凝膠球測(cè)定藻數(shù)量))圖1圖2(1)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，移動(dòng)凝膠球，溶液呈綠色，原因是________。(3)為探索固定化藻對(duì)含Zn2＋污水的凈化作用，應(yīng)選用濃度為_(kāi)_______海藻酸鈉制備凝膠球。(4)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)綠球藻為單細(xì)胞生物，可用包埋法固定化，實(shí)驗(yàn)中海藻酸鈉的作用是包埋綠球藻。配制好的海藻酸鈉溶液需要滴入CaCl2溶液中，與CaCl2反應(yīng)形成凝膠球，剛形成的凝膠球應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時(shí)間，有利于形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。(2)將固定好的凝膠球用綠球藻的培養(yǎng)液(生理鹽水)清洗2～3次，能夠洗去凝膠球上殘余的CaCl2和其他污染物，并保持綠球藻的活性。如果包埋綠球藻用的海藻酸鈉濃度過(guò)低，或形成的凝膠球孔徑過(guò)大，在培養(yǎng)過(guò)程中會(huì)有綠球藻從包埋材料中漏出來(lái)，使溶液呈綠色。(3)分析圖綠球藻數(shù)量變化曲線(xiàn)可知，濃度為2.0%的海藻酸鈉對(duì)綠球藻的包埋效果最好，凝膠球中包埋的綠球藻數(shù)量最多，故應(yīng)選用該濃度的海藻酸鈉制備凝膠球。(4)由Zn2＋濃度變化曲線(xiàn)可知，空白凝膠球組Zn2＋濃度下降的原因是凝膠對(duì)Zn2＋有一定的吸附作用。培養(yǎng)初期，綠球藻生長(zhǎng)(增殖)速度較快，導(dǎo)致Zn2＋濃度下降速度較快；培養(yǎng)后期，由于綠球藻生長(zhǎng)(增殖)速度減慢、溶液中Zn2＋濃度較低等，Zn2＋濃度下降速度較慢。答案：(1)包埋綠球藻(包埋劑)與海藻酸鈉反應(yīng)形成凝膠球(凝固劑)(2)培養(yǎng)液(生理鹽水)海藻酸鈉濃度過(guò)低(凝膠球孔徑過(guò)大)(3)2.0%(4)凝膠吸附Zn2＋綠球藻生長(zhǎng)(增殖)速度快綠球藻生長(zhǎng)(增殖)速度減慢，溶液中Zn2＋濃度較低15．下面是生啤酒的釀造實(shí)驗(yàn)，分析回答問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)原理：固定化酵母的凝膠珠由酵母細(xì)胞和海藻酸鈉組成，麥芽汁可以滲入到由海藻酸鈉和啤酒酵母制成的凝膠珠中。啤酒酵母可以利用自身細(xì)胞內(nèi)的一系列酶，將可發(fā)酵性糖轉(zhuǎn)化成酒精。實(shí)驗(yàn)過(guò)程：Ⅰ.取新鮮斜面上的啤酒酵母，接種于10mL麥芽汁液體培養(yǎng)基中，25℃培養(yǎng)20h～30hⅡ.取1.6g海藻酸鈉于無(wú)菌小燒杯中，加無(wú)菌水少許調(diào)成糊狀，再加入無(wú)菌水至40mL，在98kPa條件下滅菌15min。待冷卻到35℃左右后，與預(yù)熱35℃左右的10mL酵母培養(yǎng)液混拌均勻，立即倒入帶噴嘴的無(wú)菌小塑料瓶中(或裝有5號(hào)針頭的注射外套中)，以恒定的速度滴入盛有葡萄糖、氯化鈣混合液的容器中，Ⅲ.倒去葡萄糖、氯化鈣混合液，加入無(wú)菌水洗滌凝膠珠三次后，將凝膠珠放入500mL三角瓶中，加入300mL無(wú)菌麥芽汁液體培養(yǎng)基，置于25℃下封口發(fā)酵5d左右，倒出發(fā)酵后的麥芽汁即為啤酒，品嘗其口味(1)凝膠珠是由什么組成的？________________________________________；它有什么作用？________________________________________。(2)如果進(jìn)行多批次生產(chǎn)，本實(shí)驗(yàn)中的啤酒酵母與普通發(fā)酵中的酵母菌在使用上的區(qū)別是________________________________________。(3)固定化酶或固定化細(xì)胞技術(shù)是利用________或________方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括________、________和________。其中酶更適合采用________和________固定化，而細(xì)胞多采用________固定化。(4)制作成功的凝膠珠應(yīng)用________沖洗，其顏色為_(kāi)_______。將凝膠珠加入用于發(fā)酵的葡萄糖