2019-2020学年新培优人教版高中生物选修一练习：专题4　课题3　酵母细胞的固定化 8页

课题 3 酵母细胞的固定化 课时过关·能力提升 基础巩固 1.下列关于使用固定化酶技术生产高果糖浆的叙述,正确的是( ) A.高果糖浆的生产需要使用果糖异构酶 B.在反应柱内的顶端装上分布着许多小孔的筛板,防止异物进入 C.葡萄糖溶液从反应柱的上端注入,果糖从反应柱下端流出 D.固定化酶技术过程复杂,成本较高 解析:生产高果糖浆时所用的酶应为葡萄糖异构酶,将这种酶固定在一种颗粒状的载体上,再将这些酶 颗粒装到一个反应柱内,柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔,而反 应溶液却可以自由出入。生产过程中,将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入,使葡萄糖溶液流过反应柱, 与固定化葡萄糖异构酶接触,转化成果糖,从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年,大大降低了 生产成本。 答案:C 2.下列关于固定化酶的叙述,错误的是( ) A.既能与反应物接触,又能与反应物分离 B.固定在载体上的酶可被反复利用 C.可催化一系列反应 D.酶的活性和稳定性受到限制 解析:固定化酶只能催化一种或一类反应。 答案:C 3.在使用包埋法固定细胞时,下列哪一项不是常用的载体? ( ) A.明胶 B.琼脂糖 C.海藻酸钠 D.纤维素 解析:包埋法常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。 答案:D 4.下面是制备固定化酵母细胞的步骤,其中排列顺序正确的是( ) ①配制 CaCl2 溶液 ②配制海藻酸钠溶液 ③海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 ④酵母细胞的活化 ⑤固定化酵母细胞 A.①②③④⑤ B.④①③②⑤ C.④⑤②①③ D.④①②③⑤ 解析:制备固定化酵母细胞的基本步骤:酵母细胞的活化→配制 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:D 5.下列有关固定化技术的叙述,正确的是( ) A.固定化酶只有在细胞内才能发挥作用 B.固定化酶能提高酶的利用率 C.酶的固定是酶分离纯化的常用方法 D.固定化酶的固定化方式就是将酶包埋在载体中 解析:酶在条件适宜时,既可在细胞内起作用,也能在细胞外起作用,制成的固定化酶主要在细胞外发 挥作用。固定化酶或固定化细胞技术是利用物理或化学的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技 术,不是酶分离纯化的常用方法。制备固定化酶不用包埋法,因为酶分子体积小,易从包埋材料中漏出, 常用物理吸附法和化学结合法。 答案:B 6.与酶固定化技术相比,细胞固定化技术所具备的特点是 ( ) A.成本更低、操作更容易、不能连续生产 B.成本更高、操作更难、不能连续生产 C.成本更低、操作更容易、能连续生产 D.成本更低、操作更难、能连续生产 解析:酶是由细胞合成的,酶分子很小,比较难固定,而细胞相对较大,相对容易固定,而且无须再进行酶 的提取,因而制备固定化细胞的成本更低,操作更容易,并且能连续生产。 答案:C 7.研究认为,用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。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,其作用不需要适宜 的( ) A.温度 B.酸碱度 C.水分 D.营养 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:D 8.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:活化酵母时,将适量干酵母与蒸馏水混合,用玻璃棒搅拌成糊状,A 项正确;配制 CaCl2 溶液时,不 用加热,B 项错误;将海藻酸钠溶液滴加到 CaCl2 溶液时,凝胶珠形成后不能立刻取出,应在 CaCl2 溶液 中浸泡 30 min 左右,C 项错误;海藻酸钠溶液浓度过低时凝胶珠呈白色,过高时凝胶珠不易成形,呈蝌 蚪状,D 项错误。 答案:A 9.下面是某同学所做的啤酒酿造实验,请根据其实验过程,回答相关问题。 实验原理:利用固定化啤酒酵母分解麦芽汁,生成啤酒。 实验步骤如下。 第一步,活化啤酒酵母细胞。取 1 g 干酵母,放入 50 mL 的小烧杯中,加入蒸馏水 10 mL,用玻璃棒搅拌 均匀,放置 1 h,使其活化。 第二步,配制海藻酸钠溶液。取 0.7 g 海藻酸钠,放入另一只 50 mL 的小烧杯中,加入蒸馏水 10 mL,加 热并搅拌,直至溶化,用蒸馏水定容至 10 mL。加热时,注意火候。 第三步,海藻酸钠溶液与啤酒酵母细胞混合。将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温,加入活化的酵母 细胞,充分搅拌均匀。 第四步,用注射器以恒定的速度将上述混合液滴加到物质的量浓度为 0.05 mol/L 的 CaCl2 溶液中,制 成凝胶珠。 第五步,倒去 CaCl2 溶液,加蒸馏水洗涤 3 次后,将凝胶珠放入 500 mL 的三角瓶中,加入 300 mL 麦芽汁 溶液,封口并置于 25 ℃下。5 d 后,发酵后的麦芽汁即为啤酒,品尝其口味。 (1)啤酒酵母细胞活化的目的是 。第二步中注意 火候指的是 。第三步中为什么要等海藻酸钠溶液冷却至 室温,再加入活化的酵母细胞? 。 (2)海藻酸钠的主要作用是 ;上述固定化细胞的方法称为 ,形成 的凝胶珠颜色为 色。 (3)与固定化酶相比,该方法的优点是 。 解析:(1)活化啤酒酵母细胞的目的是让处于休眠状态的啤酒酵母细胞恢复生活状态。配制海藻酸钠 溶液时,要用小火加热或间断加热,反复几次,防止焦糊。将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后,才 能加入活化的酵母细胞,目的是防止高温杀死啤酒酵母细胞。(2)海藻酸钠的主要作用是固定啤酒酵 母细胞。题中描述的固定化细胞的方法称为包埋法,形成的凝胶珠颜色为浅黄色。(3)与固定化酶相 比,固定化酵母细胞能省去酶的分离、提纯等工序,同时酶的活性更稳定。 答案:(1)让处于休眠状态的啤酒酵母细胞恢复生活状态 用小火加热或间断加热,反复几次 防止高 温杀死啤酒酵母细胞 (2)固定啤酒酵母细胞 包埋法 浅黄 (3)省去酶的分离、提纯等工序,同时酶的活性更稳定 能力提升 1.制备固定化细胞常用包埋法,原因是( ) A.包埋法固定化操作最简便 B.包埋法对酶活性的影响最小 C.包埋法固定化具有普遍性 D.细胞体积大,难以被吸附或结合 答案:D 2.下列不属于固定化酶的特点的是( ) A.有利于酶与产物分离 B.可以被反复利用 C.能自由出入依附的载体 D.一般情况下,一种固定化酶不能催化一系列酶促反应 解析:固定化酶被固定在一定的空间内,不能自由出入依附的载体。 答案:C 3.固定化细胞对酶的活性影响最小,根本原因是( ) A.避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程 B.固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用 C.催化反应结束后,能被吸收和重复利用 D.细胞结构保证了各种酶在细胞内的化学反应中有效地发挥作用 解析:细胞内部环境稳定,利于各种酶发挥催化作用。 答案:D 4.固定化酶和固定化细胞的主要区别是( ) A.前者只能固定胞外酶,后者只能固定胞内酶 B.前者只能固定胞内酶,后者只能固定胞外酶 C.前者可以固定胞内酶和胞外酶,后者只可以固定胞内酶 D.前者只可以固定胞外酶,后者可以固定胞外酶和胞内酶 解析:微生物产生的酶有很多,有的存在于细胞内,有的分泌到细胞外。固定化酶可以固定胞内酶和胞 外酶,而固定化细胞只能固定胞内酶。 答案:C 5.用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时,发现无酒精产生,原因不可能是( ) A.瓶内氧气充足,酵母菌进行了有氧呼吸 B.实验瓶口被密封了 C.固定化酵母细胞内可能没有酵母细胞 D.所谓的葡萄糖溶液可能是其他物质,使酵母菌无法进行酒精发酵 解析:利用酵母菌进行发酵时无酒精产生,可以认为是酵母菌没有进行无氧呼吸,可能是氧气充足,也 可能是缺少原料。瓶口被密封利于酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。 答案:B 6.固定化酶技术提高了酶的利用率。下列关于固定化酶技术的说法,正确的是( ) A.固定化酶技术就是固定反应物 B.固定化酶的优势是能催化一系列的酶促反应 C.酶经固定化后无法重复利用 D.固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术 解析:固定化酶是利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术;固定化酶只能催化一种或一类 反应,固定化细胞中含有多种酶,可以催化一系列的反应;固定化酶既能与反应物接触,又能与产物分 离,可以重复利用。 答案:D 7.科研人员研究了不同载体(硅胶、活性炭和大孔树脂)和不同 pH 对固定化蛋白酶分解污水中蛋 白质的能力(用氨基酸产生速率来衡量)的影响,其结果如下图所示。下列相关叙述错误的是( ) pH 对三种载体固定化酶活性的影响 A.与水溶性酶相比,固定化蛋白酶具有可反复利用的优点 B.污水中的蛋白质可为固定化蛋白酶提供营养,保持酶的活性 C.三种载体固定化蛋白酶的最适 pH 均为 5.5 左右 D.进行污水净化时应选择活性炭载体的固定化酶 解析:固定化酶不需要营养,污水中的蛋白质是固定化蛋白酶的底物。 答案:B 8.★下图为酵母细胞固定化及其应用的相关图解,请据图回答问题。 (1)某实验小组利用海藻酸钠制备固定化酵母细胞,应使用图甲中的方法[ ] (填出号码 及名称)。而制备固定化酶不宜用此方法,原因是 。部分 同学实验制得的凝胶珠如图乙,其原因可能有 、 等。 (2)某实验小组用图丙所示的装置来进行葡萄糖发酵。a 是 ,b 是 。从 上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是 。 为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复利用,实验过程一定要在 条件下进 行。装置中长导管的作用是 。 解析:酶的固定化适宜用化学结合法和物理吸附法;酵母细胞的固定化适宜用包埋法。如果形成的凝 胶珠不是圆形或椭圆形,则说明海藻酸钠的浓度偏高或混合液滴加速度过快(或针筒口离 CaCl2 溶液 液面距离过近)。 答案:(1)③ 包埋法 酶分子很小,容易从包埋材料中漏出 海藻酸钠浓度过高 混合液滴加速度过 快(或针筒口离 CaCl2 溶液液面距离过近) (2)固定化酵母细胞 反应柱 葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡 无菌 释 放 CO2 并防止空气中的杂菌进入反应柱