2024-2025學(xué)年高中生物專題4酶的研究與應(yīng)用3酵母細(xì)胞的固定化課時評價含解析新人教版選修1

PAGE6-酵母細(xì)胞的固定化(30分鐘100分)一、選擇題(共4小題,每小題9分,共36分)1.有關(guān)制備固定化酵母細(xì)胞的敘述,正確的是 ()A.首先用蒸餾水把干酵母、CaCl2、海藻酸鈉配制成溶液,但配制CaCl2溶液須要加熱B.配制海藻酸鈉的溶液成糊狀C.海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合時,要用玻璃棒攪拌,使酵母細(xì)胞混合勻稱D.酵母細(xì)胞溶液首先要和CaCl2溶液混合【解析】選C。配制CaCl2溶液不須要加熱;配制海藻酸鈉溶液須要加熱,直至將海藻酸鈉完全溶化;溶化好的海藻酸鈉冷卻至室溫加入活化的酵母細(xì)胞,進(jìn)行充分?jǐn)嚢?使其混合勻稱。2.試分析下圖中,哪一種與用海藻酸鈉作載體制備的固定化酵母細(xì)胞相像()【解析】選D。A、B兩項適合于酶的固定化,C選項既用于酶固定,也可用于細(xì)胞固定。制備固定化酵母細(xì)胞用的是包埋法,即將酵母細(xì)胞包埋在海藻酸鈉制成的凝膠珠中,所以與D選項相像。【誤區(qū)警示】本題易錯選C。C選項雖然為包埋法,但是是將酶或者細(xì)胞包埋在規(guī)則的微小網(wǎng)格里,而海藻酸鈉在作為載體時無法形成規(guī)則的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)類似于D所示。3.下列有關(guān)用海藻酸鈉作為載體固定酵母細(xì)胞試驗的敘述,錯誤的是 ()A.向小燒杯中加入1g干酵母、10mL蒸餾水B.海藻酸鈉的濃度過低,形成的凝膠珠內(nèi)包埋的細(xì)胞過少C.在酵母細(xì)胞的活化或配制CaCl2溶液時,可運用自來水D.利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵,糖類的作用不只是作為反應(yīng)底物【解析】選C。向小燒杯中加入1g干酵母,再加入10mL蒸餾水,使酵母細(xì)胞活化,A正確。假如海藻酸鈉濃度過低,形成的凝膠珠顏色過淺,所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目較少,B正確;在酵母細(xì)胞的活化或配制CaCl2溶液時,為避開雜菌污染,應(yīng)運用蒸餾水,C錯誤;利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵,糖類的作用不只是反應(yīng)底物,同時也為酵母細(xì)胞供應(yīng)碳源和能量,D正確。4.下列關(guān)于固定化細(xì)胞技術(shù)的說法中,正確的是 ()A.物理吸附法的優(yōu)點是操作簡潔,吸附堅固B.包埋法的優(yōu)點是操作困難,條件溫柔,對細(xì)胞無毒性C.物理吸附法簡潔對酶活性產(chǎn)生影響D.凝膠包埋常用的載體種類有瓊脂糖、海藻酸鈉、明膠和聚丙烯酰胺等【解析】選D。物理吸附法的主要優(yōu)點是酶活性不受影響,但吸附過程相當(dāng)困難,且吸附力較弱吸附不堅固,細(xì)胞簡潔脫落。包埋法操作簡便,條件溫柔,對細(xì)胞無毒性,適合于活細(xì)胞的固定化。凝膠包埋常用的載體種類有瓊脂糖、海藻酸鈉、明膠和聚丙烯酰胺等。二、非選擇題(共4小題,共64分)5.(12分)下面是制備固定化酵母細(xì)胞的試驗步驟,請回答下列問題。酵母細(xì)胞的活化→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)在________狀態(tài)下,微生物處于休眠狀態(tài)。活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新復(fù)原______________狀態(tài)。活化前應(yīng)選擇足夠大的容器,因為酵母細(xì)胞活化時______________________。

(2)固定化細(xì)胞技術(shù)一般采納包埋法,而固定化酶常用____________和____________。

(3)假如海藻酸鈉濃度過低,形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目________。假如形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形,說明____________。

【解析】(1)酵母細(xì)胞在缺水的狀態(tài)下休眠?；罨羌尤胨菇湍讣?xì)胞復(fù)原到生活狀態(tài)。酵母細(xì)胞活化后體積會增大。(2)固定化酶常用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化。(3)海藻酸鈉濃度過低,包埋的酵母細(xì)胞就過少;海藻酸鈉濃度過高,不易與酵母細(xì)胞混合勻稱。答案:(1)缺水正常的生活體積增大(2)化學(xué)結(jié)合法物理吸附法(3)過少海藻酸鈉濃度偏高,制作失敗6.(16分)酶已廣泛地應(yīng)用在食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等領(lǐng)域。在應(yīng)用酶的過程中,常遇到酶很難回收再利用等實際問題。固定在載體上的酶可以被反復(fù)利用。之后,在固定化酶技術(shù)的基礎(chǔ)上,又發(fā)展出了固定化細(xì)胞技術(shù)。請回答下列問題。(1)稱取干酵母,放入盛有蒸餾水的小燒杯中攪拌至混合勻稱,并放置1小時左右。其目的是________________________。

(2)配制海藻酸鈉溶液時,用酒精燈加熱時,要留意______________,反復(fù)幾次。

(3)將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至__________,再加入已活化的酵母細(xì)胞,充分?jǐn)嚢柚粱旌蟿蚍Q。

(4)將酵母細(xì)胞與海藻酸鈉溶液混合物用注射器以恒定的速度緩慢地滴加到配好的__________溶液中,形成__________,完成對酵母細(xì)胞的固定化。

【解析】(1)酵母菌在干燥時,處于休眠狀態(tài),制成的固定化酵母細(xì)胞在發(fā)酵時酶活性較低且酵母菌增殖緩慢。所以要對酵母菌進(jìn)行活化,活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新復(fù)原正常的生活狀態(tài)。(2)由于海藻酸鈉是多糖類物質(zhì),加熱時簡潔發(fā)生焦糊,所以在配制海藻酸鈉溶液時,需用酒精燈加熱溶化,要留意用小火或間斷加熱。(3)將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫,否則過高的溫度會殺死酵母菌。(4)將酵母細(xì)胞與海藻酸鈉溶液的混合物用注射器以恒定的速度緩慢地滴加到配好的CaCl2溶液中,CaCl2的作用是使海藻酸鈉發(fā)生聚沉,形成凝膠珠。答案:(1)使酵母細(xì)胞活化(2)用小火或間斷加熱(3)室溫(4)CaCl2凝膠珠7.(18分)某一試驗小組的同學(xué),欲通過制備固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行葡萄糖溶液發(fā)酵試驗,試驗材料及用具齊全。(1)制備固定化酵母細(xì)胞常用______________法。

(2)制備固定化酵母細(xì)胞的過程為:①使干酵母與________________混合并攪拌,使酵母細(xì)胞活化;

②將無水CaCl2溶解在蒸餾水中,配制成CaCl2溶液;③用酒精燈加熱配制海藻酸鈉溶液;④海藻酸鈉溶液冷卻至室溫再加入已活化的酵母細(xì)胞,充分?jǐn)嚢璨⒒旌蟿蚍Q;⑤用注射器將________________________的混合物緩慢滴入CaCl2溶液中。

(3)該試驗小組用下圖所示的裝置來進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵。a是固定化酵母細(xì)胞,b是反應(yīng)柱。①從上端漏斗中加入反應(yīng)液的濃度不能過高的緣由是

____________________________________________________________________。

②要想得到較多的酒精,加入反應(yīng)液后的操作是____________活塞1和______________活塞2。

③為使該試驗中所用的固定化酵母細(xì)胞可以反復(fù)利用,試驗過程肯定要在______________條件下進(jìn)行。

④裝置中的長導(dǎo)管所起的作用是

__________________________。

【解析】本題考查酵母細(xì)胞的固定化和應(yīng)用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)酒精的過程。(1)細(xì)胞體積較大,不宜用物理吸附法和化學(xué)結(jié)合法固定,通常采納包埋法固定。(2)酵母細(xì)胞的活化須要加水混合,使其復(fù)原正常的生活狀態(tài);凝膠珠是將海藻酸鈉和酵母細(xì)胞的混合物滴加到CaCl2溶液中制成的。(3)①用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精時,要保證酵母菌的生活狀態(tài),反應(yīng)液的濃度應(yīng)當(dāng)適合酵母菌的生活;②酒精發(fā)酵是無氧發(fā)酵,將反應(yīng)液加入反應(yīng)柱中后應(yīng)當(dāng)關(guān)閉活塞1和活塞2,以營造無氧環(huán)境;③要想使固定后的酵母細(xì)胞反復(fù)利用,就要避開其他微生物的污染,因此試驗過程肯定要在無菌條件下進(jìn)行;酒精發(fā)酵過程中會產(chǎn)生CO2,因此要設(shè)置長導(dǎo)管,它既可以將產(chǎn)生的CO2釋放出去,又能避開空氣中的雜菌進(jìn)入反應(yīng)柱。答案:(1)包埋(2)①蒸餾水⑤海藻酸鈉和酵母細(xì)胞(3)①葡萄糖溶液的濃度過高會使酵母細(xì)胞因失水過多而死亡②關(guān)閉關(guān)閉③無菌④釋放CO2,防止空氣中的雜菌進(jìn)入反應(yīng)柱【互動探究】(1)在固定化酵母細(xì)胞時,怎么才能保證菌種單一、不被污染?提示:操作過程中要進(jìn)行嚴(yán)格的無菌操作,避開雜菌污染。(2)當(dāng)視察到哪些現(xiàn)象時,說明該試驗勝利?提示:利用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵時,若可以看到產(chǎn)生很多氣泡,同時聞到酒味,說明該試驗勝利。8.(18分)(2024·江蘇高考)為了探究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)行試驗,流程及結(jié)果如圖。請回答下列問題:(1)試驗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,宜采納________洗滌。圖1中1.0%海藻酸鈉組培育24h后,移去凝膠球,溶液呈綠色,緣由是__________________________________________。

(3)為探究固定化藻對含Zn2+污水的凈化作用,應(yīng)選用濃度為____________________海藻酸鈉制備凝膠球。

(4)圖2中空白凝膠球組Zn2+濃度下降的緣由是____________________________________。結(jié)合圖1和圖2分析,固定化藻的試驗組24～48h間Zn2+濃度下降速度較快的主要緣由是________________________;72～96h間Zn2+濃度下降速度較慢的緣由有__________________________________________。

【解析】本題主要考查了固定化技術(shù)和固定化藻對含Zn2+污水的凈化作用。(1)試驗中的海藻酸鈉是包埋劑,作用是包埋綠球藻,而CaCl2是凝固劑,作用是與海藻酸鈉反應(yīng)形成凝膠球。(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,宜采納培育液(或生理鹽水)來洗滌,因為培育液(或生理鹽水)的濃度與綠球藻的細(xì)胞液濃度相接近。圖1中1.0%海藻酸鈉組培育24h后,移去凝膠球,由于海藻酸鈉濃度過低,使形成的凝膠球孔徑過大,固定下來的綠球藻數(shù)量少,結(jié)果使溶液呈綠色。(3)分析圖1可知,當(dāng)海藻酸鈉濃度為2.0%的時候,綠球藻數(shù)量比其他濃度時要多,所以要探究固定化藻對含Zn2+污水的凈化作用,宜選用濃度為2.0%的海藻酸鈉制備凝膠球。(4)分析圖2可知,隨著培育時間延長,空白凝膠球組Zn2+濃度下降,Zn2+濃度下降的緣由是凝膠吸附Zn2+;圖1中海藻酸鈉濃度為2.0%時,24～48h間綠球藻生長(增殖)速度快,使固定化藻