2020-2021学年生物人教版选修1课后分层检测案9酵母细胞的固定化 12页

课后分层检测案 9 酵母细胞的固定化 [基础巩固练] 1．固定化细胞常用包埋法固定化，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 2．下列叙述不正确的是( ) A．从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶更容易 B．固定化细胞比固定化酶对酶活性的影响更小 C．固定化细胞固定的是一种酶 D．若要将微生物的发酵过程变成连续的酶促反应，应选择固定化 细胞技术 3．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是( ) A．固定化酶可以实现对酶的重复利用 B．溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素 C．固定化细胞中的酶可催化一系列的化学反应 D．利用海藻酸钠固定酵母细胞的方法是包埋法 4．在制备固定化酵母细胞的实验中，CaCl2 溶液的作用是( ) A．用于调节溶液 pH B．用于进行离子交换 C．用于胶体聚沉 D．用于为酵母菌提供 Ca2＋ 5．下列有关利用固定化酶技术生产高果糖浆的说法不正确的是 ( ) A．葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖 B．从固定化酶反应柱下端流出的只有果糖 C．高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管疾 病，对人类的健康更有益 D．酶溶解于葡萄糖溶液后，可从糖浆中回收 6．制备好的凝胶珠是否符合应用要求，常用的检测方法有( ) ①挤压法 ②摔打法 ③观察法 ④培养法 A．①②④ B．①③④ C．②③④ D．①②③ 7．下列有关固定化酵母细胞及使用过程中，错误的是( ) A．干酵母活化的时间大约为 1 小时 B．将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的酵母细胞 C．检测是否有酒精发酵的有效指标之一为是否有气泡发生 D．将海藻酸钠与酵母菌的混合液缓缓滴加到氯化钙溶液中，即形 成固定化细胞颗粒 8．关于固定化酶中酶的说法，正确的是( ) A．酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应 B．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用 C．酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利 用下去 D．固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一 性特点 9．在 20 世纪 50 年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到 了 70 年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术。 (1) 在 实 际 生 产 中 ， 固 定 化 酶 技 术 的 优 点 是 ________________________________。与固定化酶技术相比，固定化 细胞技术固定的是________________________________。 (2)制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是________，应使用下 图中方法[ ]________(填序号及名称)，而制备固定化酶则不宜用此 方 法 ， 原 因 是 ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________。 (3)制作固定化酵母细胞时，混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和 ________溶液中形成凝胶珠。观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果 颜色过浅，说明海藻酸钠溶液浓度________，形成的凝胶珠所包埋的 酵母细胞数目________。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明 ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________。 [能力提升练] 10．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．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 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( ) 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 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 ( ) 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 13．下列关于酵母细胞固定化实验的叙述，正确的是( ) A．用温水使海藻酸钠迅速溶解，待其冷却到室温后用于包埋细胞 B．进行包埋时，用于悬浮细胞的 CaCl2 溶液浓度要适宜 C．注射器(或滴管)出口应尽量贴近液面以保证凝胶珠成为球状 D．包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性 14．某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定α淀粉酶来探究固 定化酶的催化效果。实验结果见表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量 与普通α淀粉酶量相同)。实验表明 1 号试管中淀粉未被水解，你认为 最可能的原因是( ) 比较项目 1 号试管 2 号试管 固定化淀粉酶 √ 普通α淀粉酶 √ 淀粉溶液 √ √ 60 ℃保温 5 分钟，取出冷却至室温，滴加碘液 现象 变蓝 不变蓝 A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性 B．淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触 C．水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解 D．实验程序出现错误，试管中应先加入碘液后保温 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： (1) 实 验 中 的 海 藻 酸 钠 作 用 是 ________ ， CaCl2 的 作 用 是 ________________。 (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________洗涤。图 1 中 1.0%海藻酸钠组培养 24 h 后，移去 凝 胶 球 ， 溶 液 呈 绿 色 ， 原 因 是 ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________。 (3)为探索固定化藻对含 Zn2 ＋ 污水的净化作用，应选用浓度为 ________的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________。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________________；72～96 h 间 Zn2＋浓度下降速度较慢 的 原 因 有 ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________。 [素养养成练] 16．如图 1 所示，探究性实验装置共六个，六个装置中分别加入 饱和葡萄糖溶液及两粒凝胶珠，实验开始时，小液滴都在 C 点(刻度管 足够长，瓶内氧气充足)。六个装置分别在 0 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃、 45 ℃、55 ℃温度下，每隔 2 min 记录一次各个装置中小液滴的位置， 并且描绘出坐标曲线图如图 2。 (1)上述实验目的是________________，自变量是________。 (2)锥形瓶中氢氧化钠溶液的作用是______________，实验中小液 滴移动的方向是________(填“左移”“右移”或“不动”)，理由是 ________________，移动的距离表示________________。 (3)如果在制备固定化醋酸菌细胞的实验中，海藻酸钠的浓度过低， 请在图 2 坐标系中画出实验开始 10 min 后的曲线乙。 (4)工业生产中利用固定化细胞技术进行生产，从哪些方面可以达 到延长利用固定化细胞时间的目的？(至少两点) ________________________________________________________ ________________。 课后分层检测案 9 酵母细胞的固定化 1．解析：细胞体积大，酶分子很小， 体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积 小的酶容易从包埋材料中漏出。 答案：D 2．解析：固定化细胞固定的是一系列 酶，能催化一系列的酶促反应，C 错误。 答案：C 3．解析：固定化酶可以实现对酶的重 复利用；固定化酶可以与反应物充分接触， 因此固定化酶应用过程中不存在溶解氧交 换受阻；固定化细胞固定了一系列酶，因 此其中的酶可催化一系列的化学反应；利 用海藻酸钠固定酵母细胞的方法是包埋 法。 答案：B 4．解析：海藻酸钠胶体在 CaCl2 这种 电解质溶液的作用下，发生聚沉，形成凝 胶珠，其作用机理是由于盐离子的电荷与 胶体微粒电荷相互吸引，形成更大的胶体 颗粒，类似于人体红细胞与抗凝集素之间 的凝集反应。 答案：C 5．解析：用固定化酶生产高果糖浆过 程中，反应柱下端的筛板不允许固定化酶 颗粒通过，但是不影响反应物和产物的通 过，因此下端流出的既有果糖，又有没反 应完的葡萄糖。 答案：B 6．解析：检测凝胶珠是否合格，经常 使用下列检测方法：一是用镊子夹起一个 凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶 珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝 胶珠制作成功。二是在实验桌上用力摔打 凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表 明制备的凝胶珠是成功的。还可以通过观 察凝胶珠的颜色和形状来判断。 答案：D 7．解析：检测是否有酒精发酵的有效 指标之一是闻闻是否有酒味，而不能根据 是否有气泡产生来检测，因为酵母菌有氧 呼吸和无氧呼吸均可产生气体——CO2。 答案：C 8．解析：固定化酶不能催化一系列酶 促反应的进行；固定化酶被固定在不溶于 水的载体上，可以反复利用，但是随着利 用次数的增加，受到外界因素的影响，其 活性会逐渐降低；固定化酶具有高效性和 专一性的特点。 答案：B 9．解析：(1)将酶固定化后，能使酶在 催化反应之后并不进入产物溶液，可反复 使用；将细胞固定化后，可以将一种细胞 内的多种酶同时进行固定。(2)海藻酸钠不 能参与化学反应，在高温时容易溶化，温 度降低时又可以形成多孔性固体颗粒，是 包埋酵母菌的好材料。图示①为化学结合 法，②为吸附法，③为包埋法。固定化酶 适宜用化学结合法、物理吸附法；固定化 酵母细胞适宜用包埋法。(3)凝胶珠是用溶 化后冷却的海藻酸钠与酵母菌混合后在 CaCl2 溶液中形成的。如果制作的凝胶珠颜 色过浅、呈白色，说明海藻酸钠溶液的浓 度偏低，形成的凝胶珠所包埋的酵母菌细 胞的数目少，影响实验效果；如果形成的 凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明海藻酸钠 溶液的浓度偏高，制作失败，需要再尝试。 答案：(1)酶既能与反应物接触，又容 易与产物分离，固定在载体上的酶能反复 使用 多酶系统(或一系列酶、多种酶) (2)海藻酸钠 [③]包埋法 酶分子很 小，容易从包埋材料中漏出 (3)CaCl2 偏低 较少 海藻酸钠溶 液浓度偏高，制作失败 10．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 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 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 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，说明后者对温度 变化适应性更强，D 正确。 答案：A 11．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。生成 物需从活塞 2 处流出，所以活塞 2 必须保 持打开状态。 答案：B 12．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。 答案：C 13．解析：溶解海藻酸钠时，应先加 水，小火或间断加热并不断搅拌，完全溶 化后用蒸馏水定容，冷却至室温后加入活 化的酵母细胞充分搅拌，使其混合均匀， 再固定，A 错误；进行包埋时，CaCl2 溶液 的作用是让胶体聚沉，使海藻酸钠形成凝 胶珠，不是用于悬浮细胞，B 错误；滴加时 注射器或滴管不能贴近液面，否则凝胶珠 会呈蝌蚪状，C 错误；制作成功的凝胶珠为 淡黄色半透明状，并具有一定的弹性，D 正 确。 答案：D 14．解析：由于固定化酶是用包埋法 固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通 过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水 解而遇碘液呈现蓝色。 答案：B 15．解析：(1)海藻酸钠溶液在 CaCl2 溶液中形成凝胶球，包埋绿球藻。(2)可采 用绿球藻的培养液或生理盐水洗去凝胶球 上残余的 CaCl2 和其他污染物，并保持绿球 藻活性。溶液呈绿色，说明固定化的绿球 藻数量少，原因是海藻酸钠浓度过低(凝胶 球孔径过大)。(3)根据图1可知，浓度为2.0% 的海藻酸钠制备的凝胶球最有利于绿球藻 的繁殖。(4)空白凝胶球容易吸附 Zn2＋，导 致溶液中 Zn2＋浓度下降；根据图 1 和图 2 分析，固定化藻的实验组 24～48 h 间绿球 藻数量增加最快，导致 Zn2＋浓度下降速度 较快，72～96 h 间绿球藻数量基本不再增 加。 答案：(1)包埋绿球藻(包埋剂) 与海藻 酸钠反应形成凝胶球(凝固剂) (2)培养液(生理盐水) 海藻酸钠浓度 过低(凝胶球孔径过大) (3)2.0% (4)凝胶球吸附 Zn2＋ 绿球藻生长(增 殖)速度快 绿球藻生长(增殖)速度减慢， 溶液中 Zn2＋浓度较低 16．解析：(1)本实验探究了温度与固 定化醋酸菌发酵速度之间的关系，所以温 度是自变量。(2)NaOH 溶液的作用是处理 生成的醋酸和 CO2，以免影响实验结果的准 确性；实验中锥形瓶中的气体量减少，小 液滴左移。(3)如果海藻酸钠的浓度过低， 形成的凝胶珠所包埋的醋酸菌数目就少， 发酵速度会变慢，小液滴移动距离就短， 所得曲线乙和原曲线相似，但在原曲线的 下面。(4)在利用固定化细胞技术进行生产 时，要求无菌操作，同时控制好温度和 pH 等。 答案：(1)探究温度与固定化醋酸菌发 酵速度之间的关系 温度 (2)防止产生的醋酸和 CO2 挥发影响实 验结果的准确性 左移 锥形瓶中氧气量 减少，从而使压强降低 有氧呼吸消耗的 氧气量 (3)如图 (4)无菌操作、控制好温度和 pH 等