2018-2019学年高中生物 专题4 课题3 酵母细胞的固定化教学案（含解析）新人教版选修1 .doc

酵母细胞的固定化1.固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而固定化细胞则常采用包埋法。2固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶的重复利用，降低了成本，又可使酶与产物分离，提高了产品质量。3固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、pH外，还需要有机营养的供应。4配制海藻酸钠溶液时应小火加热或间断加热，溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温，才能加入已活化的酵母细胞。5配制的海藻酸钠溶液若浓度过高，则难以形成凝胶珠；若浓度过低，则固定的酵母细胞少，影响实验效果。一、固定化酶的应用实例高果糖浆的生产1反应原理：葡萄糖葡萄糖异构酶,果糖。2生产过程二、固定化酶和固定化细胞技术1概念：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。2固定方法连线3常用载体：包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。4优点(1)固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。(2)固定化细胞制备成本更低，操作更容易。三、固定化酵母细胞的实验操作1活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。2配制海藻酸钠溶液时，要使用小火或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。3溶化好的海藻酸钠溶液要先冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞。4在CaCl2溶液中形成的凝胶珠需在CaCl2溶液中浸泡30_min左右。1制备固定化酵母细胞，常用的载体和固定方法依次是()A海藻酸钠、化学结合法B氯化钙、物理吸附法C海藻酸钠、包埋法D氯化钙、化学结合法解析：选C酵母细胞体积大，难以用化学结合法和物理吸附法，宜采用包埋法固定。固定化细胞应当选用不溶于水的多孔性载体材料，常用的是海藻酸钠。2海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要通过加热促进其溶解，采用的最好的加热方法是()A快速加热 B持续高温加热C小火或间断加热 D灼烧加热解析：选C溶解海藻酸钠时需加热，旨在加速其溶解，但是务必要避免温度过高，使其焦糊，应用小火或间断加热。3下面制备固定化酵母细胞的正确步骤是()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酵母细胞的活化固定化酵母细胞A BC D解析：选D制备固定化酵母细胞的正确步骤为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。4目前，酶已经大规模地应用于各个领域，下列属于酶应用中面临的实际问题的是()A酶对有机溶剂不敏感，但对高温、强酸、强碱非常敏感B加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境C固定化酶可以反复利用，但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性D酶的催化功能很强，但需给予适当的营养物质才能较长时间维持其作用解析：选C酶对有机溶剂也非常敏感；普通洗衣粉中含有P，更容易污染环境；酶发挥催化作用时不需要提供营养物质。5酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经广泛应用于各个领域，下列叙述正确的是()A用于治疗消化不良症的肠溶多酶片含有多种消化酶，但嚼服后会失去疗效B固定化酵母细胞的常用方法是吸附法，这种方法对酵母细胞活性影响最小C固定化酶的应用中，要控制好pH、温度、溶解氧和营养条件D固定化细胞用于生产胞外酶和分泌到胞外的产物解析：选A消化酶的本质是蛋白质，能被消化道中的水解酶水解；固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学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；固定化酶的应用中，不需要营养条件且与溶解氧无关，但要控制好pH、温度；固定化细胞在多步酶促反应中发挥连续催化作用，无分泌到胞外的产物。1固定化酶或固定化细胞的方法名称原理图示包埋法将酶或微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中，分为凝胶包埋法和微囊化法化学结合法利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上，分为交联法、共价结合法、离子结合法物理吸附法通过物理吸附作用，把酶或细胞固定在醋酸纤维素、琼脂糖、多孔玻璃或聚丙烯酰胺等载体上2.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较比较项目直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种类一种或几种一种一系列酶制作方法化学结合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化是否需要营养物质否否是催化反应单一或多种单一一系列反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)小分子物质优点催化效率高，低耗能、低污染等既能与反应物接触，又能与产物分离，提高了产品质量；可重复使用，降低了成本成本更低，操作更容易缺点对环境条件非常敏感，易失活；酶难回收，成本高，影响产品质量不利于催化一系列的酶促反应反应物不易与酶接触，尤其是大分子物质，可能导致反应效率下降实例果胶酶固定化葡萄糖异构酶固定化酵母细胞题组冲关1下列说法错误的是()A固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法B固定化酶更适合用化学结合法和物理吸附法制备 C由于细胞个体大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定D反应物是大分子物质应采用固定化酶解析：选C在酶和细胞的固定化技术中，通常有包埋法、化学结合法和物理吸附法。由于酶分子小，又多带电荷，易从多孔性物质中漏出，因此多使用化学结合法与物理吸附法制备，而细胞个体大，难以被多孔性物质吸附或结合，因而多采用包埋法制备。2.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。_，_，_。(2)固定化酶的优点在于(多选)()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)的作用是_。(4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方法有_或_。(5)研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将从大肠杆菌中得到的三磷酸酯酶固定到尼龙膜上制成酶制剂，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：与一般的酶制剂相比，固定化酶不仅能与反应物充分接触，还能与产物分离，并且可以反复利用，反应成本低，操作更容易。使用固定化酶技术往往利用一个反应柱，下端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。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。酶和微生物细胞相比较，二者的正常活动都需要一定的条件，如温度、酸碱度、水分等，但是酶本身是一种大分子物质，不需要营养，而细胞的生活离不开营养物质。答案：(1)反应柱固定化酶多孔筛板(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(5)D1实验操作流程 2注意事项(1)酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出。(2)CaCl2要称量准确，不能用自来水配制溶液；CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠，因此需将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，以便形成稳定的结构。(3)海藻酸钠溶液的浓度关系到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。(4)溶解海藻酸钠时，要用小火或间断加热，并不断搅拌，防止海藻酸钠发生焦糊。(5)溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否则会因温度过高而导致酵母菌死亡。(6)用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，作为对照。(7)在工业生产中，需反复使用固定化细胞，因此必须保证在固定化细胞的制备、应用及提取再利用过程中，严格按照无菌操作要求，避免其他微生物污染。3结果分析与评价(1)观察凝胶珠的颜色和形状：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，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠溶液的浓度偏高，制作失败，需要再做尝试。(2)酵母菌发酵的反应式为C6H12O62C2H5OH2CO2能量。如果实验成功，应该有气泡产生，并具有酒味；而不含酵母菌的凝胶珠所做的对照实验，则无此现象。题组冲关3下列对配制海藻酸钠溶液的叙述，错误的是()A加热制备海藻酸钠溶液是操作中最重要的一环B海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量C海藻酸钠的浓度过高，易形成凝胶珠D海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠内包埋细胞过少解析：选C海藻酸钠的浓度过高，凝胶珠不易形成；海藻酸钠的浓度过低，形成的凝胶珠内包埋的细胞过少。加热制备海藻酸钠溶液是操作中最重要的一环，因为海藻酸钠的浓度影响固定化细胞的质量。4下列有关酵母细胞固定化实验操作目的及结果分析，错误的是()A干酵母细胞处于休眠状态，需置于蒸馏水中活化B配制海藻酸钠溶液时需要小火或间断加热，以防海藻酸钠焦糊C若海藻酸钠的浓度偏低时凝胶珠呈白色，固定的细胞数目过少D凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡时间的长短，不影响发酵效果解析：选D凝胶珠在CaCl2溶液中需浸泡30 min左右，时间过长或过短都会影响酶的活性，从而影响发酵效果。5某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下：活化酵母细胞：称取定量干酵母与定量蒸馏水混合并搅拌，使酵母细胞活化；配制CaCl2溶液：将无水CaCl2溶解在定量蒸馏水中，配制成一定浓度的CaCl2溶液；配制海藻酸钠溶液：将定量的海藻酸钠直接溶解在定量的蒸馏水中，配制成溶液；海藻酸钠溶液和酵母细胞混合：将活化的酵母细胞迅速加入刚配制成的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混合均匀；固定化酵母细胞：用注射器以恒定的速度缓慢地将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察凝胶珠形成。(1)请你改正其中两处错误的操作：第一处_；第二处_。(2)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，目的是_。(3)如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度_(填“过低”或“过高”)。解析：(1)海藻酸钠的溶化应用小火或间断加热至完全溶化。溶化冷却后再加入酵母细胞，否则会杀死酵母细胞。(2)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，目的是让凝胶珠形成稳定的结构。(3)凝胶珠颜色过浅，呈白色，说明海藻酸钠浓度过低。答案：(1)海藻酸钠溶解应用小火或间断加热海藻酸钠溶液冷却后再加入酵母细胞(2)让凝胶珠形成稳定的结构(3)过低随堂基础巩固1下列关于酶和细胞固定化的叙述，错误的是()A酶分子很小，易采用包埋法固定B酶分子很小，易采用化学结合法或物理吸附法固定C细胞个大，难被吸附或结合D细胞易采用包埋法固定解析：选A酶分子很小，易采用化学结合法或物理吸附法固定；细胞个大，难被吸附或结合，易采用包埋法固定。2下列关于固定化酶和一般酶制剂应用效果的说法，错误的是()A固定化酶生物活性强，可长久使用B一般酶制剂应用后和产物混合在一起，产物的纯度不高C一般酶制剂参加反应后不能重复利用D固定化酶可以反复利用，降低生产成本，提高产品质量解析：选A固定化酶是因为可回收重新利用而可以较长时间使用的，并不是因为生物活性强而可长久使用。单纯从生物活性方面分析，固定化酶与一般酶制剂的活性差别不大。3下列关于使用固定化酶技术生产高果糖浆的说法，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，防止异物的进入C将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固定化酶技术复杂，成本较高解析：选C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，与固定化酶接触，转化成果糖，从反应柱下端流出，反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本。4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，将酶依附于载体上，围绕反应物旋转的技术B固定化酶技术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解析：选D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。其优点是酶被固定在一定装置内可重复利用；不足之处是无法同时催化一系列酶促反应。在固定化过程中，固定的是酶而不是反应物。5下列关于固定化细胞的说法，错误的是()A固定化细胞技术是利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术B固定化酶技术是固定化细胞技术的基础C一般来说，细胞常采用化学结合法固定化D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解析：选C细胞个大，酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出，所以酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。6某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。实验结果如下表所示(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通淀粉酶量相同)。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解析：选B1号试管中加入的是固定化淀粉酶，由于淀粉分子太大，难以通过琼脂扩散与淀粉酶接触，因而导致反应无法进行，所以加碘液后变蓝。7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解析：选C海藻酸钠固定化一般是包埋法；CaCl2浸泡凝胶珠使其形成稳定结构；由图可知，随着时间的增加，固定化小球藻生长量更大，说明生长速率快；固定化小球藻有利于重复使用且可避免水体二次污染。8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_。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。图示为化学结合法，为物理吸附法，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较少，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，制作失败课时跟踪检测一、选择题1下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是()A可用包埋法制备固定化酵母细胞B反应产物对固定化酶的活性没有影响C葡萄糖异构酶固定前后专一性不同D固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应解析：选A由于细胞相对于酶来说更大，难以被吸附或结合，因此多采用包埋法；某些反应产物可能与酶结合，致使酶的结构产生变化，从而改变酶的催化活性；固定化酶实质上是将相应酶固定在不溶于水的载体上，实现酶的反复利用，并提高酶稳定性，酶的各项特性保持不变；固定化细胞在多步酶促反应中发挥连续催化作用，但如果反应底物是大分子物质，则难以自由通过细胞膜，从而限制固定化细胞的催化作用。2下列关于高果糖浆及其制备的叙述，错误的是()A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%左右的果糖溶液B高果糖浆不会引发肥胖、龋齿等，因此受到人们的青睐C果糖是由淀粉或麦芽糖在葡萄糖异构酶的作用下形成的D葡萄糖异构酶在最适条件下转化效率最高解析：选C高果糖浆制作过程的实质就是在葡萄糖异构酶的作用下，使葡萄糖发生结构上的变化，形成葡萄糖的同分异构体果糖。一般用的原料是淀粉，淀粉在酶的作用下分解为麦芽糖，再进一步分解为葡萄糖，葡萄糖才是果糖的直接反应物。葡萄糖异构酶的最适温度为6070 ，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。3(江苏高考)下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是()A固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用B溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素C固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物D凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合解析：选B固定化酶技术是指将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，可实现重复利用。固定化酶发挥作用不需要供氧，溶解氧交换受阻不会成为其应用的限制因素。固定化细胞只能用于生产分泌到细胞外的产物，否则无法获得需要的产物。用凝胶包埋细胞利用的是物理方法。4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实验瓶盖了塞子B瓶内氧气充足，进行了有氧呼吸C凝胶珠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解析：选A利用固定化酵母细胞发酵产生酒精的过程需要无氧条件，因此实验瓶盖了塞子不可能是实验失败的原因。5下面是制备固定化酵母细胞的步骤，正确的是()A应使干酵母与自来水混合并搅拌，以利于酵母菌活化B配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热C向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀D将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液中，会观察到CaCl2溶液中有球形或椭圆形的凝胶珠形成解析：选B由于在缺水状态下，酵母菌处于休眠状态，为了加速酵母细胞的活化，将干酵母与蒸馏水混合后，用玻璃棒充分搅拌。为避免海藻酸钠发生焦糊，溶化时要用小火或间断加热。将刚溶化好的海藻酸钠冷却至室温后，与已活化的酵母细胞混合，否则有可能会杀死酵母细胞。应将与酵母细胞混匀的海藻酸钠用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注入。6下列有关固定化酶和固定化细胞的说法，错误的是()A与普通酶相同，固定化酶活性的发挥需要适宜的温度和pHB固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、pH外，还需要有机营养的供应C固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都在细胞外起作用D固定化酶和固定化细胞都能反复利用，但酶的活性可能下降解析：选C固定化酶的活性受温度、pH等因素的影响；固定化细胞发挥作用受温度、pH和有机营养等因素的影响；固定化细胞所固定的酶是在细胞内起作用的；固定化酶和固定化细胞都能反复使用，原则上酶的活性不变，但在实际操作中，受环境等因素的影响，酶的活性可能下降。7如图表示科研人员利用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆的过程，相关叙述正确的是()A固定葡萄糖异构酶时，采用方法2比方法3对酶的活性影响要小B在生产过程中，通过控制阀调节果糖流出的速率以保证反应充分进行C在生产过程中，须严格控制好pH、温度、溶解氧等环境因素D由于固定化葡萄糖异构酶活性不会降低，此反应柱可持续用于生产解析：选B固定葡萄糖异构酶时，采用方法2比方法3对酶的活性影响要大；反应过程中可通过控制阀调节果糖流出的速率，保证反应充分进行；酶的活性受pH、温度的影响，但不受溶解氧的影响；固定化葡萄糖异构酶可多次重复使用，但一定时间后酶的活性降低。8固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。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。下列叙述错误的是()A由图甲可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强B由图乙可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好C由图丙可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后若继续使用则酶活力明显下降D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解析：选D据图甲，温度为45 时，固定化酶的活力很高，而游离酶的活力下降；酶用海藻酸钠固定后，降低了酶与底物的接触面积。9下列有关固定化酵母细胞技术的叙述，错误的是()A利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠用作对照B制备好海藻酸钠溶液后，要立即将其与酵母细胞混合以防凝固C将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌D若最终凝胶珠的颜色泛白，则包埋的酵母细胞偏少解析：选B应将制备好的海藻酸钠溶液冷却后，再加入已活化的酵母细胞，否则会把酵母细胞杀死。10下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是()A固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B在固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧C利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需要提供适宜的营养条件D利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物解析：选A固定化细胞技术固定的是一系列酶，所以在多步连续催化反应方面优势明显。固定化酶的应用中，要控制好pH、温度，但与溶解氧无关。利用固定化酶降解水体中的有机磷农药，是酶促反应，没有生物参与，所以不需要提供营养条件。利用固定化酵母细胞进行发酵时，糖类除了作为反应物外，还为酵母细胞提供碳源。二、非选择题11(江苏高考)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2448h间Zn2浓度下降速度较快的主要原因是_；7296h间Zn2浓度下降速度较慢的原因有_。解析：(1)绿球藻为单细胞生物，可用包埋法固定化，实验中海藻酸钠的作用是包埋绿球藻。配制好的海藻酸钠和绿球藻混合溶液需要滴入CaCl2溶液中，与CaCl2反应形成凝胶球，刚形成的凝胶球应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，有利于形成稳定的结构。(2)将固定好的凝胶球用绿球藻的培养液(生理盐水)清洗23次，能够洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物，并保持绿球藻的活性。如果包埋绿球藻用的海藻酸钠浓度过低，或形成的凝胶球孔径过大，在培养过程中会有绿球藻从包埋材料中漏出来，使溶液呈绿色。(3)分析图中绿球藻数量变化曲线可知，浓度为2.0%的海藻酸钠对绿球藻的包埋效果最好，凝胶球中包埋的绿球藻数量最多，故应选用该浓度的海藻酸钠制备凝胶球。(4)由Zn2浓度变化曲线可知，空白凝胶球组Zn2浓度下降的原因是凝胶对Zn2有一定的吸附作用。培养初期，绿球藻生长(增殖)速度较快，导致Zn2浓度下降速度较快；培养后期，由于绿球藻生长(增殖)速度减慢、溶液中Zn2浓度较低等，Zn2浓度下降速度较慢。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12图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图。请回答下列问题：(1)图1中X溶液为_，其作用是使_。(2)图1中制备的凝胶珠用_洗涤后再转移到图2装置中。图2发酵过程中搅拌的目的是使_。(3)在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中，加热溶解海藻酸钠时需注意用_加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液_后，加入酵母菌充分搅拌混合均匀。(4)研究发现，固定化强度强的酵母颗粒发酵效果好，且稳定性高、使用寿命长。某机构利用上述装置，将2%、2.5%、3%的海藻酸钠分别利用2%、3%、4%的X溶液进行凝胶化处理，所得到的固定化酵母颗粒的强度及在28 下发酵48 h后的酒精产量见表：海藻酸钠(%)22.5322.5322.53X溶液(%)222333444固定化强度(g/30个)9309509901 0301 1001 1401 1701 1701 160酒精量(%)6.76.56.56.76.46.26.76.46.3依照表格分析，随着X溶液浓度的增加，_增加；用于酒精发酵效果最好的海藻酸钠与X溶液浓度分别是_、_。解析：(1)图1为固定化酵母细胞的步骤，X溶液为CaCl2溶液，作用是使胶体聚沉，即使海藻酸钠形成凝胶珠。(2)图2为发酵过程，因为是无氧呼吸，故搅拌的目的只是增加培养液与酵母菌的接触面积，而不是增加溶氧量。(3)溶解海藻酸钠时需注意用小火或间断加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后，再加入酵母菌充分搅拌混合均匀，以防止高温杀死酵母菌。(4)分析表格可知，随着X溶液浓度的增加，酵母细胞的固定化强度增加，固定化强度和产酒精量都较大的海藻酸钠与X溶液浓度分别是2%、4%。答案：(1)CaCl2溶液海藻酸钠形成凝胶珠(2)蒸馏水培养液与酵母菌充分接触(3)小火(或间断)冷却至室温(4)固定化强度2%4%13下面是某同学所做的生成啤酒酿造实验，请根据其实验过程，回答相关问题：实验原理：利用固定化酵母菌分解麦芽汁，生成啤酒。实验步骤：第一步：酵母细胞活化。取1 g干酵母，放入50 mL的小烧杯中，加蒸馏水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，加蒸馏水10 mL，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：海藻酸钠与酵母细胞混合。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0.05 mol/L CaCl2溶液中，制成凝胶珠。第五步：倒去CaCl2溶液，加无菌水洗涤三次后，将凝胶珠放入500 mL三角瓶中，加入300 mL麦芽汁溶液，置于25 下封口，发酵五天后，倒出发酵后的麦芽汁即为啤酒，品尝其口味。(1)酵母细胞活化的作用是_。第二步中注意火候指的是_。第三步中要等海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入活化的酵母细胞，其原因是_。 (2)凝胶珠的组成是海藻酸钠与_。海藻酸钠的主要作用是_。(3)上述固定化细胞的方法称为_，形成的凝胶珠颜色为_色。如果形成的凝胶珠颜色过浅，则配制的海藻酸钠溶液浓度_，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则配制的海藻酸钠溶液浓度_。(4)与固定化酶相比，该方法的优点是_。(5)要想反复使用固定化酵母细胞，实验过程要在严格的_条件下进行，同时要控制适宜的_和_。解析：(1)酵母细胞活化的作用是让休眠的酵母细胞恢复到正常状态。第二步中注意火候指的是用小火或间断加热，防止海藻酸钠焦糊。为防止高温杀死酵母细胞，第三步中要等海藻酸钠溶液冷却至室温，然后再加入活化的酵母细胞。(2)凝胶珠的组成是海藻酸钠与酵母细胞。海藻酸钠的主要作用是固定酵母细胞。(3)上述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。如果形成的凝胶珠颜色过浅，则配制的海藻酸钠溶液浓度过低；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则配制的海藻酸钠溶液浓度过高。(4)与固定化酶相比，固定化细胞的优点是成本更低，操作更容易；省去酶的分离、提纯等工序，同时酶的活性更稳定。(5)要想反复使用固定化酵母细胞，实验过程要在严格的无菌条件下进行，同时要控制适宜的温度和pH，以保证酵母细胞的活性。答案：(1)让休眠状态的酵母细胞恢复到正常生活状态用小火或间断加热防止高温杀死酵母细胞(2)酵母细胞固定酵母细胞(3)包埋法浅黄过低过高(4)成本更低，操作更容易；省去酶的分离、提纯等工序，同时酶的活性更稳定(5)无菌温度pH(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(每小题4分，共48分)1下列需要采用植物组织培养技术的是()利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株获取大量的脱毒苗利用基因工程培育抗棉铃虫的植株单倍体育种无子西瓜的快速大量繁殖ABC D解析：选B多倍体育种是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使其染色体加倍，此过程不涉及组织培养技术。2植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是()细胞的全能性离体的植物器官、组织或细胞根、芽生长素和细胞分裂素生长素和乙烯愈伤组织再分化脱分化植物体A，B，C，D，解析：选A植物组织培养依据的原理是细胞的全能性。培养过程：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成根、芽，最终形成植物体。影响植物细胞脱分化产生愈伤组织的一个重要因素是植物激素，当细胞分裂素与生长素共同使用且比例相当时，能刺激愈伤组织的形成。3下列关于果胶酶作用的叙述，错误的是()A分解水果细胞壁中的果胶，从而瓦解细胞壁B可将果胶分解成半乳糖醛酸，使果汁变得澄清C分解水果细胞壁中的纤维素和果胶D可使果汁榨取变得容易，提高出汁率解析：选C果胶酶可将果胶分解为半乳糖醛酸，从而使果汁榨取时比较容易，并使果汁变得澄清。要分解纤维素，需要利用纤维素酶。4下列说法正确的是()A加酶洗衣粉就是将酶直接加到洗衣粉中B目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、蔗糖酶C温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶的活性D普通洗衣粉只是缺少酶，不会污染环境解析：选C加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂，目前常用的有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，这些酶的活性会受到温度、酸碱度和表面活性剂的影响。普通洗衣粉中含有磷，会造成水体污染。5下列关于固定化技术的叙述，错误的是()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影响更小C固定化细胞固定的是一种酶D将微生物的发酵过程变成连续的酶反应应选择固定化细胞解析：选C在应用操作过程中，固定化细胞固定的是一系列酶，比固定化酶更容易、更便捷，对酶活性影响更小，可使发酵过程变成连续反应过程。6下列关于植物组织培养的叙述，错误的是()A培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织的基因组成相同解析：选D对于同一株绿色开花植物来说，花粉是通过减数分裂形成的，离体培养获得的愈伤组织细胞和体细胞培养获得的愈伤组织细胞的基因组成不一样，假定该植株的基因型为Aa，花粉培养获得的愈伤组织细胞的基因型为A或a，而体细胞培养获得的愈伤组织细胞的基因型为Aa，二者不一样。7探究温度对果胶酶活性影响的实验中，得到如下实验结果。据此分析错误的是()温度()3035404550556065707580果汁量(mL)3.54.68.610.912.311.710.15.43.94.85.6A实验过程中应先将果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合B为了实验结果的科学性，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同C应在5055 之间设置更小温度梯度进行实验探究果胶酶的最适温度D该实验结果表明高温能使果胶酶失活，但高温也可能促进果胶分解解析：选C实验过程中应先将果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合。为了实验结果的科学性和控制单一变量，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同。实验中的温度梯度跨度较大，要想确定最适温度，需要设置更小温度梯度进行实验；分析数据可知，应在4555 之间设置更小温度梯度进行实验探究果胶酶的最适温度。高温使酶失活，由表中数据可知，高温可能促进果胶分解。8下列有关月季花药培养的叙述，正确的是()A选材时，可以选择单核期以前的花药或开放的花蕾B材料消毒时，可用体积分数为90%的酒精浸泡30 sC培养过程中，染色体组数目可能变化，需进一步鉴定和筛选D接种花药时，不必去除花丝，尽量不要损伤花药解析：选C单核期以前的花药、盛开的或略微开放的花，都不宜选作实验材料，应选择完全未开放的花蕾；消毒使用的酒精的体积分数是70%；培养过程中，染色体组数可能变化，需进一步鉴定和筛选；接种花药时，要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。9在“探究不同温度条件下加酶洗衣粉的洗涤效果”的实验中，变量控制方法正确的是()A实验材料的污染程度属于本实验的无关变量，实验过程中不必考虑B若采用手洗法进行去污操作，需尽可能保证各组洗涤用力程度、时间等基本相同C水温属于本实验的变量，实验过程中必须保证各组实验温度相同且恒定D水的用量和布料的大小是成正比的，实验用的布料越大、水量越多，实验效果越好解析：选B根据实验的对照原则和单一变量原则，水温是本实验的变量，要有温度梯度，各组实验温度不能相同，其他的无关变量要保持适宜且相同。该实验用的布料、水量要适中，并不是布料越大、水量越多，实验效果越好。10下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是()A海藻酸钠溶液浓度过高，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量较少B溶解海藻酸钠时最好采用小火或间断加热法C将溶化后的海藻酸钠溶液迅速与酵母细胞混合D固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器注射到CaCl2溶液中解析：选B海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，因高温能杀死酵母细胞；固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。11下图是植物组织培养的一般过程，相关说法错误的是()A过程a指的是脱分化，过程c指的是再分化B此技术依据的原理是植物细胞的全能性C若用此技术进行细胞产物的工厂化生产，须将细胞培养到d阶段才行D生长素含量高时，有利于根原基的形成解析：选C植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。从图中可以看出，过程a、c分别是脱分化和再分化，b、d是愈伤组织和具有生根发芽能力的胚状体。若用此技术进行细胞产物的工厂化生产，须将细胞培养到愈伤组织阶段。生长素与细胞分裂素的协同调控作用在植物组织培养中非常重要，当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导根原基的形成。12(江苏高考)如图为制备人工种子部分流程示意图，下列叙述正确的是()A胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织B该过程以海藻酸钠作为营养成分，以CaCl2溶液作为凝固剂C可在海藻酸钠溶液中添加蔗糖，为胚状体提供碳源D包埋胚状体的凝胶珠能够隔绝空气，有利于人工种子的储藏解析：选C胚状体是愈伤组织在分化培养基上形成的；海藻酸钠用于制作人工种皮，不提供营养物质；为保持胚状体的活性，包埋胚状体的凝胶珠应适当透气。二、非选择题(共52分)13(28分)将基因型为AaBb的水稻(具有24条染色体)的叶肉细胞通过无菌操作接入含有营养成分全面的培养基的试管中，在一定条件下培养形成试管幼苗，其过程如图所示： (1)图中的过程为_，过程为_。(2)在培养基中常常需要加入一定的植物激素，常用的植物激素有_。(3)图中的过程除供应必要的营养物质和激素外，还需要给予_，因为愈伤组织形成幼小植株后，植物会合成_进行光合作用。(4)如果B是无病毒植株，则“水稻的某种细胞”应选用_或_细胞，这种繁殖方式实际上是_，培养成的植株的基因型为_。(5)如果某种细胞选用的是水稻花粉细胞，则B称为_植株，基因型可能是_，植株特点为_，需用_处理，使其恢复正常体细胞的染色体数，对应的基因型为_。解析：(1)植物组织培养的基本过程为：外植体脱分化,愈伤组织再分化,根、芽植物体。(2)培养基中需要加入细胞分裂素和生长素。(3)图中的过程是再分化，愈伤组织形成幼小植株后必须给予光照，因为叶绿素的形成需要光照。(4)