2020生物同步导学提分教程人教选修一测试：专题4酶的研究与应用课题3课时精练 8页

课时精练 [基础对点] 知识点一 固定化酶与固定化细胞的基础知识 1.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．用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆大大降低了生产成本，提高了果糖的 产量和质量 答案 B 解析 利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例中，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。 2．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，将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术 B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应 C．固定化酶中的酶无法重复利用 D．固定化酶技术是将酶固定在一定空间内的技术 答案 D 解析 固定化酶技术是指通过物理或化学的方法，将酶固定在一定空间内的 技术，D 正确；因此，固定化酶技术固定的不是反应物而是酶，A 错误；被固定 的只是一种酶，所以不能催化一系列的酶促反应，但固定的酶可以重复利用，B、 C 错误。 3．如图所示的固定化方式中，适宜固定化酶的方式是( ) A．①②③ B．①② C．②③ D．①③ 答案 D 解析 据图分析，①表示化学结合法，②表示包埋法，③表示物理吸附法。 由于酶分子较小，不宜用包埋法，可用化学结合法和物理吸附法固定化。 4．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 答案 D 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。 5．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 答案 C 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。 知识点二 制备固定化酵母细胞的实验操作 6.有关制备固定化酵母细胞的叙述错误的是( ) A．溶解海藻酸钠，最好采用大火持续加热的方法 B．溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温才能加入酵母细胞 C．如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目少 D．制备凝胶珠时要缓慢地将注射器中的溶液滴加到 CaCl2 溶液中 答案 A 解析 在制备固定化酵母细胞的过程中，溶解海藻酸钠时，采用小火或间断 加热，避免海藻酸钠焦糊，影响实验效果，A 错误；溶化好的海藻酸钠溶液必须 冷却至室温才能加入酵母细胞，避免温度过高杀死酵母细胞，B 正确；制成的凝胶 珠，如果海藻酸钠浓度过低，则形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目少，C 正确； 制备凝胶珠时要缓慢地将注射器中的溶液滴加到 CaCl2 溶液中，D 正确。 7．有关制备固定化酵母细胞的叙述，正确的是( ) A．首先用蒸馏水把干酵母、CaCl2、海藻酸钠配制成溶液，但配制 CaCl2 溶液 需要加热 B．配制海藻酸钠溶液时不需要加热，因为海藻酸钠在水中溶解速度很快 C．配制酵母细胞海藻酸钠溶液，要用玻璃棒搅拌，使酵母细胞与海藻酸钠混 合均匀 D．酵母细胞溶液首先要和 CaCl2 溶液混合 答案 C 解析 配制 CaCl2 溶液不需加热；配制海藻酸钠溶液需要小火或间断加热，直 至将海藻酸钠完全溶化，A、B 错误；溶化好的海藻酸钠冷却至室温后加入活化的 酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再利用注射器将其滴加到 CaCl2 溶液中， C 正确，D 错误。 8．如图甲表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图乙是利用固定化酵母细胞 进行酒精发酵的示意图，下列叙述不正确的是( ) A．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液 B．图甲中 X 溶液为 CaCl2 溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠 C．图乙发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母菌充分接触 D．图甲中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图乙装置中 答案 A 解析 在该实验中，应将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入已活化 的酵母细胞，否则高温会导致酵母细胞死亡，A 错误；实验中 CaCl2 溶液的作用是 使海藻酸钠形成凝胶珠，B 正确；固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗 2～3 次，再将其转移至 10%的葡萄糖溶液中，并用搅拌器搅拌，目的是使培养液与固 定化酵母细胞充分接触，有利于发酵的正常进行，C、D 正确。 [能力提升] 9．如图表示某同学进行的澄清苹果汁生产实验，下列相关叙述正确的是( ) A．实验中所用的固定化果胶酶由海藻酸钠直接包埋获得 B．为防止杂菌污染，图示装置制作完毕后应瞬间高温灭菌 C．通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行 D．固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前应重新填装反应柱 答案 C 解析 酶的固定化一般不用包埋法，A 错误；瞬间高温灭菌会使固定化酶失 去活性，B 错误；加入苹果汁后可关闭控制阀一段时间，也可通过减慢苹果汁流出 的速率，让底物与酶充分接触，使反应充分进行，C 正确；固定化果胶酶可被重复 使用，D 错误。 10．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小球 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 球藻在含 N、P 等的污水中的生长量变化，结果如图所示。下列相关叙述错误的是 ( ) A．本研究中固定化小球藻常用的方法是包埋法 B．海藻酸钠浓度偏低，则固定的小球藻数量偏少 C．固定化小球藻可被重复使用，且可避免水体二次污染 D．结果表明固定化小球藻的生长期较短，生长速率低 答案 D 解析 小球藻为单细胞生物，故固定化小球藻常用的方法为包埋法，A 正确； 海藻酸钠的浓度偏低时凝胶珠呈白色，固定的细胞数目偏少，B 正确；固定化小球 藻可以被反复使用而且有利于回收，防止造成二次污染，C 正确；据曲线分析，固 定化小球藻生长速率偏低，生长期延长，D 错误。 11．如图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答问题。 (1)请在横线上填出各标号的名称。 ①__________，②____________， ③____________。 (2)(多选)固定化酶的优点在于( ) A．能被重复利用 B．降低生产成本，操作容易 C．有利于提高酶活性 D．有利于产物的纯化 (3)③的作用是____________________。 (4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方法有__________或__________。 答案 (1)反应柱 固定化葡萄糖异构酶 多孔筛板 (2)ABD (3)使酶颗粒无法通过，反应溶液却可以自由流出 (4)化学结合法 物理吸附法 解析 (2)与一般的酶制剂相比，固定化酶能与产物分离，并且可以反复利用， 生产成本低，操作更容易。 (3)使用固定化酶技术往往利用一个反应柱，下端装有一个分布着小孔的筛板， 酶颗粒无法通过筛板，而反应液却可以自由流出。 (4)一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包 埋法固定化，所以制作固定化葡萄糖异构酶的方法有化学结合法和物理吸附法。 12．有如图甲所示的探究性实验装置共 6 个，每个装置中分别加入葡萄糖饱 和溶液和两个凝胶珠，实验开始时，小液滴都在 C 点(刻度管足够长，瓶内氧气充 足)。6 个装置分别置于 0 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃条件下，10 分钟后记录各个装置中的小液滴位置，并描绘出坐标曲线图(如图乙曲线)。 (1) 本 实 验 的 目 的 是 ____________________________________ ， 自 变 量 是 ________。 (2)瓶中氢氧化钠溶液的作用是___________________，小液滴移动的距离表示 ______________________。 (3)实践中如果通过固定化醋酸菌生产醋酸，那么制备的凝胶珠大小与固定化 酵母菌生产酒精相比，应该注意________________________________，原因是 ______________________________________________________________。 (4)如果在制备固定化醋酸菌细胞实验中，海藻酸钠浓度过低，请在图乙中画 出实验开始 10 分钟后的曲线。 (5)利用固定化细胞技术进行生产过程中，应注意哪些问题？_________。(至 少两点) 答案 (1)探究温度与醋酸发酵速度之间的关系 温度 (2)吸收二氧化碳、防止产生的醋酸挥发影响实验结果 有氧呼吸消耗的氧气 量 (3)固定化醋酸菌的凝胶珠要小一些 醋酸菌发酵生产醋酸是一个有氧呼吸的 过程，凝胶珠小有利于氧气的供应，增加醋酸产量 (4)如图中曲线 1 所示 (5)无菌操作，控制好温度、pH 解析 图甲实验装置中的氢氧化钠能吸收二氧化碳、防止产生的醋酸挥发影 响实验结果，由此分析装置中小液滴在刻度管中的移动距离表示有氧呼吸消耗的 氧气量。实验过程中将 6 个装置放置在不同温度下，所以自变量为温度，因此本 实验的目的是探究温度与醋酸发酵速度之间的关系。体积较小的凝胶珠能获得与 反应溶液较大的接触面积，使内部被固定的细胞获得足够氧气，反应更充分，故 固定化醋酸菌的凝胶珠比固定化酵母细胞小。 13．某生物实验小组进行固定化酵母细胞的制备，并开展游离酵母和固定化 酵母发酵产酒酒精度的比较，请回答下列问题。下表是不同处理方法的产酒酒精 度比较表。 时间/d 游离酵母 固定化酵母 0 0 0 2 1.0 2.5 4 2.1 4.2 6 3.2 5.0 8 3.9 5.4 10 4.3 6.0 12 4.6 6.4 (1)制作固定化酵母细胞的实验步骤：酵母细胞的活化→____________→配制 海藻酸钠溶液→____________→固定化酵母细胞。 (2)影响实验成败的关键步骤是__________________。 (3)实验中钙离子的作用是使胶体聚沉，海藻酸钠起______________的作用。 (4)该小组将制备好的固定化酵母与游离酵母分别放在一定的条件下发酵，定 时记录发酵液中酒精度的变化。 ①实验过程中的“在一定的条件下发酵”的条件是________________，要求 条件相同是为了确保________。 ②由表格可知，固定化酵母和游离酵母发酵都能产生酒精，但固定化酵母在 发酵前期的延迟期的时间比游离酵母发酵前期的延迟期的时间要________。 ③请写出酵母菌产生酒精的方程式：_______。 答案 (1)配制 CaCl2 溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 (2)配制海藻酸钠溶液 (3)包埋酵母细胞 (4)①适宜的温度、pH 等 单一变量 ②短 ③C6H12O6――→ 酶 2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量 解析 (1)制作固定化酵母细胞的实验步骤：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。 (2)影响实验成败的关键步骤是配制海藻酸钠溶液。 (3)实验中钙离子的作用是使胶体聚沉，海藻酸钠起包埋酵母细胞的作用。 (4)①实验过程中的“在一定的发酵条件下”的条件是适宜的温度、pH 等，要 求条件相同是为了确保单一变量。②由表格可知，固定化酵母和游离酵母发酵都 能产生酒精，但固定化酵母在发酵前期的延迟期的时间比游离酵母发酵前期的延 迟期的时间要短。③酵母菌通过无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，反应式为： C6H12O6――→ 酶 2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。