2019-2020学人教版生物选修一导学同步练习：专题4课题3　酵母细胞的固定化 6页

专题四 课题 3 一、选择题 1．下列属于固定化酶应用特点的是( C ) ①可以被反复利用 ②有利于酶与产物分离 ③能自由出入载体 ④一种固定化酶只催化一种酶促反应 ⑤酶多用包埋法固定化 A．①②③ B．③⑤ C．①②④ D．①②⑤ [解析] 酶被固定后可与产品分离，故可反复使用，但不能自由出入依附的载体。通常 情况下固定化酶种类单一，所以不能催化一系列酶促反应。 2．下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是( D ) A．琼脂糖 B．醋酸纤维素 C．聚丙烯酰胺 D．聚乙烯树脂 [解析] 用于包埋法固定化细胞的载体有：琼脂糖、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等，但不 包括聚乙烯树脂。 3．酵母细胞的活化是指( D ) A．让酵母细胞恢复运动状态 B．让酵母细胞在缺水状态下更容易体现 C．让酵母细胞内酶活性加倍 D．让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态 [解析] 酵母细胞活化是指让处于休眠状态的酵母菌细胞重新恢复正常的生活状态。 4．固定化酶技术常采用( B ) A．包埋法 B．化学结合和物理吸附法固定化 C．活化法 D．微囊化法 [解析] 酶分子较小，容易从包埋材料中漏出来，因此固定化酶应该采用化学结合法和 物理吸附法。 5．固定化酶技术与固定化细胞技术的关系是( A ) A．固定化酶技术是固定化细胞技术的基础 B．固定化细胞技术是固定化酶技术的基础 C．固定化酶技术与固定化细胞技术是同时发展起来的 D．固定化细胞技术先于固定化酶技术 [解析] 固定化细胞技术是在固定化酶技术的基础上发展起来的，A 正确。 6．高果糖浆指果糖含量为多少的糖浆( D ) A．10% B．20% C．30% D．42% [解析] 高果糖浆指果糖含量为 42%的糖浆。 7．酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经被广泛地应用于各个领域。下列有关叙述错误 的是( A ) A．93℃高温会使 TaqDNA 聚合酶失去催化活性 B．制备固定化酶的方法主要有包埋法、化学结合法和物理吸附法等 C．固定化酶在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性 D．固定化细胞可以催化一系列的酶促反应 [解析] TaqDNA 聚合酶是从一种水生耐热细菌中分离提取的，具有耐高温的特性，在 93℃的高温条件下仍具有活性。 8．下列关于高果糖浆及其制备的叙述，正确的是( C ) ①高果糖浆可以认为是高浓度果糖溶液的简称，一般为含果糖 42%左右的糖浆 ②高果糖浆是一种混合物，一般是果糖和葡萄糖的混合物。由于果糖较葡萄糖甜，又不 易引发肥胖、龋齿等，因此受到人们的青睐 ③果糖是由淀粉或麦芽糖在葡萄糖异构酶的作用下形成的 ④葡萄糖异构酶在 60～70℃时转化效率最高 A．②③④ B．①③④ C．①②④ D．①②③④ [解析] 高果糖浆制备过程的实质就是在葡萄糖异构酶的作用下，葡萄糖发生结构上的 变化，形成葡萄糖的同分异构体——果糖。生产高果糖浆的原料一般是淀粉，淀粉在酶的作 用下分解为糊精，糊精再进一步分解为葡萄糖，葡萄糖才是制备果糖的直接反应物。葡萄糖 异构酶的最适温度为 60～70℃，可使果糖、葡萄糖混合物中的果糖比例高达 70%～90%， 而果糖比例占 42%左右时就可将其混合物称为高果糖浆。因此①②④正确。 9．下图中符合固定化酶特征的是( D ) [解析] 固定化酶和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，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。固定化酶的优点是使酶既能与反应 物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。在装置中酶是固定不动的，反应物是动的。 10．(2019·康杰中学高二期中)科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，以研究 固定化酶的相关性质和最佳固定条件。酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活 性和酶的数量。图甲、乙、丙为部分研究结果。下列相关叙述中错误的是( A ) A．固定化酶的酶活力较高，主要原因是增加了酶与底物的接触面积 B．由乙图可知，浓度为 3%的海藻酸钠包埋效果最好 C．由丙图可知，固定化酯酶一般重复使用 3 次之后酶活力明显下降 D．由甲图可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强 [解析] 固定化酶优点是不溶于水，易与产物分离，可反复使用，能连续化生产且稳定 性好，A 项错误；由乙图可知，海藻酸钠浓度为 3%时酶活力最高，即包埋效果最好，B 项 正确；由丙图可知，固定化酯酶重复使用 3 次以内酶活力变化不大，重复使用 3 次之后酶活 力明显下降，C 项正确；由甲图可知，游离酯酶在温度超过 40℃时活性即迅速下降，固定 化酯酶在温度超过 45℃时活性才开始缓慢下降比，说明后者对温度变化适应性更强，D 项 正确。 11．如图所示为固定化酵母进行葡萄糖发酵的装置，下列说法不正确的是( B ) A．为使固定化酵母可以反复使用，实验过程一定要在无菌条件下进行 B．加入反应液后应保持活塞 1 始终打开，活塞 2 则必须关闭 C．装置的长导管主要是为了释放 CO2 并防止杂菌进入反应柱 D．加入的反应液浓度不能过高以免酵母细胞因失水过多而死亡 [解析] 加入反应液后应关闭活塞 1 为酵母菌的厌氧发酵提供无氧环境。 12．小球藻可用于污水净化，其繁殖能力(生长量)在一定程度上可以反映藻细胞消耗 N、 P 等的能力。科研人员比较游离小球藻和用海藻酸钠固定化后的小球藻生长量变化，结果如 图。相关叙述错误的是( C ) A．本研究中固定化小球藻采用的方法是包埋法 B．实验中可用 CaCl2 浸泡凝胶珠使其形成稳定结构 C．结果表明固定化小球藻的生长期较短、生长速率低 D．使用固定化小球藻有利于重复使用且可避免水体二次污染 [解析] 由题图可知，固定化小球藻生长量出现高峰比游离的小球藻晚，说明其生长期 较长。 二、非选择题 13．某同学进行苹果汁制作实验，工艺台如下图所示。 请回答： (1)图中用 KMnO4 溶液浸泡苹果的目的是__消毒__。黑曲霉提取液中含有的__果胶酶__ 可以水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过__吸附__方式将酶固定化， 酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去__未被固定的酶等__。 (2)实验中，操作流程 A 和 B 的先后顺序为__AB__。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流 速调节阀是__阀 1__。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶，可取一定量的果汁 与等量的__乙醇__混合，如果出现__浑浊(沉淀)__现象，说明果胶还没有被完全水解。为使 果胶完全水解，应将流速调__慢__。 (3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果 汁制做实验，说明固定化酶可被__重复__使用。 [解析] (1)苹果汁的制作需要果胶酶，该酶来自图中的黑曲霉。果胶酶将果胶催化水解， 提高了果汁的澄清度；酶固定常用吸附法。(2)先提取果胶酶再进行苹果汁的制作，防止苹 果汁时间过久变质。澄清过程应关闭阀 1，避免提取液进入固定化柱中降低了果汁质量，如 果果胶未完全水解，可降低流速，延长反应时间。(3)固定化酶的优点之一是被固定的酶可 以重复使用。 14．某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验 材料及用具齐全。 (1)酵母细胞的固定采用的方法是__包埋法__。 (2)该实验小组的同学在制备固定 化酵母细胞时应注意： ①配制 CaCl2 溶液时应用蒸馏水； ②海藻酸钠溶液应用__小火或间断__加热； ③海藻酸钠溶液必须__冷却至室温__才能加入酵母细胞； ④注射器中的海藻酸钠和酵母细胞的混合物应以恒定速度缓慢地滴入__CaCl2 溶液__中 形成__凝胶珠__。 (3)该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵。 ①为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，实验过程中，一定要在__无菌 __条件下进行。 ②加入反应液后的操作是关闭__活塞 1 和活塞 2__。 ③装置的长导管的作用是__释放 CO2，减小反应柱内压力并可防止其他微生物污染__。 [解析] (1)由于细胞相对酶来说更大，难以被吸附或结合，因此多采用包埋法。(2)②配 制海藻酸钠溶液：小火、间断加热、定容，如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。③海藻酸 钠溶液与酶母细胞混合；冷却后再混合，注意混合均匀，不要进入气泡。③注射器中的海藻 酸钠和酵母菌细胞的混合物应滴入氯化钙溶液中形成凝胶珠。(3)①为使该实验中所用到的 固定化酵母细胞可以反复运用，实验过程中，一定要在无菌条件下进行。②加入反应液后为 了在无氧条件下进行酒精发酵，应关闭活塞 1 和活塞 2。③装置的长导管起到释放 CO2，减 小反应柱内压力并可防止其他微生物污染的作用。 15．为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响，以及固定化藻对含 Zn2＋污水的净 化作用，科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验，流程及结果如下。请回答下列问题： 制备固定 化绿球藻 凝胶球 ―→ 清洗 2～3 次 ―→ 培养 液中 培养 ――→取适量 凝胶球 柠檬酸钠溶 液溶解凝胶 球，测定藻 数量 (1)实验中的海藻酸钠作用是__包埋绿球藻(包埋剂)__，CaCl2 的作用是__与海藻酸钠反 应形成凝胶球(凝固剂)__。 (2)为洗去凝胶球上残余的 CaCl2 和其他污染物，并保持绿球藻活性，宜采用__培养液(生 理盐水)__洗涤。图 1 中 1.0%海藻酸钠组培养 24h 后，移去凝胶球，溶液呈绿色，原因是__ 海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大)__。 (3)为探索固定化藻对含 Zn2＋污水的净化作用，应选用浓度为__2.0%__海藻酸钠制备凝 胶球。 (4)图 2 中空白凝胶球组 Zn2＋浓度下降的原因是__凝胶吸附 Zn2＋__。结合图 1 和图 2 分 析，固定化藻的实验组 24～48 h 间 Zn2＋浓度下降速度较快的主要原因是__绿球藻生长(增殖) 速度快__；72～96h 间 Zn2＋浓度下降速度较慢的原因有__绿球藻生长(增殖)速度减慢，溶液 中 Zn2＋浓度较低__。 [解析] (1)海藻酸钠在固定化绿球藻的过程中作为包埋剂。CaCl2 可与海藻酸钠反应， 促使海藻酸钠形成凝胶球。(2)利用培养液或生理盐水等洗涤凝胶球不至于造成绿球藻过量 吸水或失水，从而保持正常的活性状态。1.0%海藻酸钠组移去凝胶球，溶液呈绿色，说明 绿球藻逸出了凝胶球，原因是制备凝胶球时，使用的海藻酸钠浓度过低，导致凝胶球孔径过 大。(3)图 1 显示，在不同浓度的海藻酸钠的作用下，当海藻酸钠浓度为 2.0%时，固定化的 绿球藻数量最多，故探索固定化藻对含 Zn2＋污水的净化作用，应选用浓度为 2.0%的海藻酸 钠制备凝胶球。(4)空白凝胶球中无绿球藻，故该组 Zn2＋浓度下降是空白凝胶有吸附作用所 致。图 1 显示，固定化藻的实验组 24～48 h 间绿球藻数量增加快，而 72～96 h 间绿球藻数 量基本不同，这是导致两个时间段 Zn2＋浓度下降速度不同的原因。