2024-2025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)胞的固定化課時分層作業(yè)含解析新人教版選修1

PAGE6-酵母細(xì)胞的固定化(建議用時：40分鐘)題組一固定化酶1．下圖所示的固定化方式中，相宜固定化酶的是()A．①②③ B．①②C．②③ D．①③D[固定化酶相宜用化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法。]2．下列有關(guān)利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的說法不正確的是()A．葡萄糖與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成的是果糖B．從固定化酶反應(yīng)柱下端流出的只有果糖C．高果糖漿不會像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管疾病，對人類的健康更有益D．酶溶解于葡萄糖溶液后，可從糖漿中回收B[用固定化酶生產(chǎn)高果糖漿過程中，反應(yīng)柱下端的篩板不允許固定化酶顆粒通過，但是不影響反應(yīng)物和產(chǎn)物的通過，因此下端流出的既有果糖，又有沒反應(yīng)完的葡萄糖。]3．關(guān)于固定化酶中酶的說法，正確的是()A．酶的種類多樣，可催化一系列的酶促反應(yīng)B．酶被固定在不溶于水的載體上，可反復(fù)利用C．酶作為催化劑，反應(yīng)前后結(jié)構(gòu)不變更，所以固定化酶可恒久利用下去D．固定化酶由于被固定在載體上，所以丟失了酶的高效性和專一性特點(diǎn)B[固定化酶不能催化一系列酶促反應(yīng)的進(jìn)行；固定化酶被固定在不溶于水的載體上，可以反復(fù)利用，但是隨著利用次數(shù)的增加，受到外界因素的影響，其活性會漸漸降低；固定化酶具有高效性和專一性的特點(diǎn)。]題組二固定化細(xì)胞4．下列關(guān)于固定化技術(shù)的敘述，不正確的是()A．從操作角度來考慮，固定化細(xì)胞比固定化酶更簡潔B．固定化細(xì)胞比固定化酶對酶活性影響更小C．固定化細(xì)胞固定的是一種酶D．將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)應(yīng)選擇固定化細(xì)胞C[在應(yīng)用操作過程中，固定化細(xì)胞固定的是一系列酶，比固定化酶更簡潔、更便捷，對酶活性影響更小，可使發(fā)酵過程變成連續(xù)反應(yīng)過程。]5．下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，錯誤的是()A．固定化酶可以實(shí)現(xiàn)對酶的重復(fù)利用B．溶解氧交換受阻是固定化酶應(yīng)用的重要限制因素C．固定化細(xì)胞中的酶可催化一系列的化學(xué)反應(yīng)D．利用海藻酸鈉固定酵母細(xì)胞的方法是包埋法B[固定化酶可以實(shí)現(xiàn)對酶的重復(fù)利用；固定化酶可以與反應(yīng)物充分接觸，因此固定化酶應(yīng)用過程中不存在溶解氧交換受阻；固定化細(xì)胞固定了一系列酶，因此其中的酶可催化一系列的化學(xué)反應(yīng)；利用海藻酸鈉固定酵母細(xì)胞的方法是包埋法。]6．在制備固定化酵母細(xì)胞的試驗(yàn)中，CaCl2溶液的作用是()A．用于調(diào)整溶液pHB．用于進(jìn)行離子交換C．用于膠體聚沉D．用于為酵母菌供應(yīng)Ca2＋C[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，類似于人體紅細(xì)胞與抗凝集素之間的凝集反應(yīng)。]7．制備好的凝膠珠是否符合應(yīng)用要求，常用的檢測方法有()①擠壓法②摔打法③視察法④培育法A．①②④ B．①③④C．②③④ D．①②③D[檢測凝膠珠是否合格，常常運(yùn)用下列檢測方法：一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在試驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，假如凝膠珠不簡潔裂開，沒有液體流出，就表明凝膠珠制作勝利。二是在試驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠，假如凝膠珠很簡潔彈起，也能表明制備的凝膠珠是勝利的。還可以通過視察凝膠珠的顏色和形態(tài)來推斷。]8．下列有關(guān)固定化酵母細(xì)胞及運(yùn)用過程中，錯誤的是()A．干酵母活化的時間大約為1小時B．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C．檢測是否有酒精發(fā)酵的有效指標(biāo)之一為是否有氣泡發(fā)生D．將海藻酸鈉與酵母菌的混合液緩緩滴加到氯化鈣溶液中，即形成固定化細(xì)胞顆粒C[檢測是否有酒精發(fā)酵的有效指標(biāo)之一是聞聞是否有酒味，因?yàn)榻湍妇醒鹾粑蜔o氧呼吸均可產(chǎn)生氣體——CO2。]9．某試驗(yàn)小組進(jìn)行固定化酵母細(xì)胞的制備，并開展游離酵母和固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)酒酒精度的比較，結(jié)果如下表。請回答下列問題：產(chǎn)酒酒精度的比較時間(d)024681012游離酵母01.02.13.23.94.24.6固定化酵母02.54.25.05.46.06.4(1)制作凝膠珠的試驗(yàn)步驟是：酵母細(xì)胞的活化→__________________→配制海藻酸鈉溶液→____________________→固定化酵母細(xì)胞。(2)影響試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是_________________________，此步的操作應(yīng)采納__________________________。(3)鈣離子的作用是使膠體聚沉，海藻酸鹽起______________________的作用。(4)該小組將制備好的固定化酵母與游離酵母分別放在肯定的條件下發(fā)酵，定時記錄發(fā)酵液中酒精度的變更。①試驗(yàn)過程中的“在肯定的條件下發(fā)酵”的條件是______________，要求條件相同是為了確保______________________。②由表可知，固定化酵母和游離酵母發(fā)酵都能產(chǎn)生酒精，但固定化酵母在發(fā)酵前期的延遲期的時間比游離酵母發(fā)酵前期的延遲期的時間要________。[解析]制備固定化酵母細(xì)胞的試驗(yàn)步驟為：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；該試驗(yàn)的關(guān)鍵是配制海藻酸鈉溶液。海藻酸鹽起載體的作用，用于包埋酵母細(xì)胞。酵母菌酒精發(fā)酵過程是細(xì)胞內(nèi)酶的催化過程，須要在相宜的溫度、pH等條件下進(jìn)行，兩組試驗(yàn)的條件相同，才能夠確保無關(guān)變量相同，且遵循單一變量原則。由表可知，在12d的發(fā)酵時間里，固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)酒酒精度從0度到6.4度，游離酵母發(fā)酵產(chǎn)酒酒精度從0度到4.6度，而且固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)酒酒精度在第4d即達(dá)到4.2度，表明其延遲期短。[答案](1)配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合(2)配制海藻酸鈉溶液小火或間斷加熱(3)包埋酵母細(xì)胞(或載體)(4)①相宜的溫度、pH等單一變量②短10.如圖表示某同學(xué)進(jìn)行的澄清蘋果汁生產(chǎn)試驗(yàn)，下列相關(guān)敘述正確的是()A．試驗(yàn)中所用的固定化果膠酶由海藻酸鈉干脆包埋獲得B．為防止雜菌污染，圖示裝置制作完畢后應(yīng)瞬間高溫滅菌C．通過限制閥調(diào)整蘋果汁流出的速率，保證反應(yīng)充分進(jìn)行D．固定化果膠酶不行重復(fù)運(yùn)用，每次生產(chǎn)前應(yīng)重新填裝反應(yīng)柱C[酶的固定化一般不用包埋法，A錯誤；瞬間高溫滅菌會使固定化酶失去活性，B錯誤；加入蘋果汁后可關(guān)閉限制閥一段時間，再通過減慢蘋果汁流出的速率，讓底物與酶充分接觸，使反應(yīng)充分進(jìn)行，C正確；固定化果膠酶可重復(fù)運(yùn)用，D錯誤。]11．下列關(guān)于配制海藻酸鈉溶液的措施，正確的是()A．用酒精燈加熱，加熱時不能攪拌B．由于海藻酸鈉溶解速度快，所以不用加熱C．海藻酸鈉在水中溶解的速度慢，需用酒精噴燈加熱D．采納小火或間斷加熱，促進(jìn)溶解，防止發(fā)生焦糊D[海藻酸鈉采納小火或間斷加熱，需攪拌防止焦糊；酒精噴燈產(chǎn)生高溫火焰，主要用于需強(qiáng)熱的試驗(yàn)，此試驗(yàn)中不運(yùn)用。]12．下列屬于固定化酶應(yīng)用特點(diǎn)的是()①可以被反復(fù)運(yùn)用②有利于酶與產(chǎn)物分別③能自由出入載體④一種固定化酶只催化一種酶促反應(yīng)⑤酶多用包埋法固定化A．①②③ B．③⑤C．①②④ D．①②⑤C[酶被固定后可與產(chǎn)品分別，故可反復(fù)運(yùn)用，但不能自由出入依附的載體。通常狀況下，固定化酶種類單一，所以不能催化一系列酶促反應(yīng)。]13．某校學(xué)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。試驗(yàn)結(jié)果見表(假設(shè)加入試管中的固定化淀粉酶量與一般α-淀粉酶量相同)。試驗(yàn)表明1號試管中淀粉未被水解，你認(rèn)為最可能的緣由是()比較項(xiàng)目1號試管2號試管固定化淀粉酶√一般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(xiàn)象變藍(lán)不變藍(lán)A．試驗(yàn)中的溫度過高，導(dǎo)致固定化淀粉酶失去活性B．淀粉是大分子物質(zhì)，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．試驗(yàn)程序出現(xiàn)錯誤，試管中應(yīng)先加入碘液后保溫B[由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物質(zhì)，它不能通過瓊脂與酶充分接觸，導(dǎo)致淀粉不能被水解而遇碘液呈現(xiàn)藍(lán)色。]14．在20世紀(jì)50年頭，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域，到了70年頭又獨(dú)創(chuàng)了固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)。(1)在實(shí)際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是___________________。與固定化酶技術(shù)相比，固定化細(xì)胞技術(shù)固定的是___________________________________________________________________。(2)制備固定化酵母細(xì)胞，常用的包埋材料是________，應(yīng)運(yùn)用下圖中方法[]________(填序號及名稱)，而制備固定化酶則不宜用此方法，緣由是___________________________________________________________________。①②③(3)制作固定化酵母細(xì)胞時，混合勻稱的酵母細(xì)胞溶液可在飽和________溶液中形成凝膠珠。視察形成的凝膠珠的顏色和形態(tài)，假如顏色過淺，說明海藻酸鈉溶液濃度__________，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)將酶固定化后，能使酶在催化反應(yīng)之后并不進(jìn)入產(chǎn)物溶液，可反復(fù)運(yùn)用；將細(xì)胞固定化后，可以將一種細(xì)胞內(nèi)的多種酶同時進(jìn)行固定。(2)海藻酸鈉不能參加化學(xué)反應(yīng)，在高溫時簡潔溶化，溫度降低時又可以形成多孔性固體顆粒，是包埋酵母菌的好材料。圖示①為化學(xué)結(jié)合法，②為吸附法，③為包埋法。固定化酶相宜用化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法；固定化酵母細(xì)胞相宜用包埋法。(3)凝膠珠是用溶化后冷卻的海藻酸鈉與酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的。假如制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉溶液的濃度偏低，形成的凝膠珠所包埋的酵母菌細(xì)胞的數(shù)目少，影響試驗(yàn)效果；假如形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明海藻酸鈉溶液的濃度偏高，制作失敗，須要再嘗試。[答案](1)酶既能與反應(yīng)物接觸，又簡潔與產(chǎn)物分別，固定在載體上的酶能反復(fù)運(yùn)用多酶系統(tǒng)(或一系列酶、多種酶)(2)海藻酸鈉[③]包埋法酶分子很小，簡潔從包埋材料中漏出(3)CaCl2偏低較少海藻酸鈉溶液濃度偏高，制作失敗不能正確辨析固定化酶和固定化細(xì)胞15．相對于固定化酶，下列不屬于固定化細(xì)胞制備和應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)的是()A．制備過程中無需進(jìn)行酶的分別和純化，削減酶的活力損失 B．可以利用細(xì)胞中所含的復(fù)合酶系完成一系列的催化反應(yīng)