高中生物人教版生物技术实践专题4酶的研究与应用 专题4酵母细胞的固定化

专题4酶的研究与应用课题3酵母细胞的固定化1．下列关于使用固定化酶生产高果糖浆的说法，正确的是()①生产高果糖浆需要使用果糖异构酶②在反应柱的顶端装上分布着许多小孔的筛板，防止异物的进入③将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，果糖溶液从反应柱的下端流出④反应柱可以降低生产成本，提高果糖的产量和质量A．①② B．②③C．③④ D．①④解析：反应柱的底端装有分布着许多小孔的筛板，酶颗粒无法通过筛板上的小孔，葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，流经反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，使葡萄糖转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能够连续使用，大大降低了生产成本，有利于果糖的生产。答案：C2．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：细胞难以被吸附或结合，固定化细胞多采用包埋法，A项正确；反应产物积累能影响酶的结构，从而使酶的活性下降，B项错误；葡萄糖异构酶在固定前后专一性不变，都是催化葡萄糖转化为果糖，C项错误；固定化细胞固定的是一系列的酶，可以催化一系列的反应，但不能催化各种反应底物的一系列反应，D项错误。答案：A3．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是()A．酶具有多样性，固定化酶能够催化一系列酶促反应B．CaCl2溶液能够使海藻酸钠形成凝胶珠C．滴加酵母细胞与海藻酸钠混合液过快，会使凝胶珠带有尾巴D．固定化细胞可重复利用的前提是防止其他微生物的污染解析：固定化酶只能催化一种或一类酶促反应。答案：A4．下列关于固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是()A．应使干酵母与蒸馏水混合并搅拌，以利于酵母细胞活化B．配制海藻酸钠溶液时要用小火间断加热的方法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滴入CaCl2溶液中，会观察到CaCl2溶液中，有球形或椭球形的凝胶珠形成解析：在制备固定化酵母细胞的过程中，刚溶化好的海藻酸钠溶液温度较高，需等其冷却后才能加入已活化的酵母细胞，否则细胞会在高温下死亡。答案：C5．下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答下列问题：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(1)在______________状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时__________。(2)固定化细胞技术一般采用包埋法，而固定化酶常用_________和_________。(3)影响实验成败的关键步骤是____________________。(4)海藻酸钠溶化过程的注意事项是________________。(5)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________。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明__________。解析：(1)酵母细胞在缺水的状态下休眠。活化是加入水使酵母菌恢复到生活状态。酵母细胞活化后体积会增大。(2)固定化酶常用化学结合法和物理吸附法。(3)实验的关键是配制海藻酸钠溶液，得到凝胶珠。(4)海藻酸钠溶化过程要小火加热(或间断加热)，不断搅拌，使海藻酸钠完全溶化，又不会焦煳。(5)海藻酸钠浓度过低，包埋的酵母菌就过少；海藻酸钠浓度过高，不易与酵母菌混合均匀，形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形。答案：(1)缺水正常的生活体积增大(2)化学结合法物理吸附法(3)配制海藻酸钠溶液(4)要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦煳(5)少海藻酸钠浓度偏高，制作失败1．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使用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：A项，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。B项，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。C项，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。D项，用凝胶包埋细胞利用的是物理方法。答案：B2．下列不属于固定化酶在利用时的特点的是()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．一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应解析：固定化酶是将酶固定在一种载体上，因此它不能自由出入依附的载体。答案：C3．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，使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。其优点是酶被固定在一定装置内，可重复利用；不足是无法同时解决一系列酶促反应。答案：D4．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．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的有机磷农药，需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：固定化细胞可连续催化多步反应；应用固定化酶需控制好温度和pH，无氧参与的反应不需控制溶解氧；利用固定化酶降解有机磷农药，农药是反应底物，不需另外提供营养；利用固定化酵母细胞发酵，糖类既作为反应底物，又作为酵母细胞生命活动的能源物质。答案：A5．大分子反应物应采用的固定化技术和理由是()A．固定化酶技术；可应用化学结合法或物理吸附法对酶固定，利于大分子和酶的接触B．固定化酶技术；可应用包埋法对酶固定，利于大分子和酶的接触C．固定化细胞技术；一般应用化学结合法或物理吸附法对细胞固定，利于大分子和细胞的接触D．固定化细胞技术；一般应用包埋法对细胞固定，利于大分子和细胞的接触解析：大分子反应物应采用的固定化技术是固定化酶技术，理由是：一般用化学结合法或物理吸附法对酶固定，和包埋法相比，化学结合法或物理吸附法有利于反应物与酶的接触。如采用固定化细胞技术，则一般用包埋法对细胞固定，由于大分子颗粒比较大，反应物难以进入包埋细胞的网格或颗粒，不利于反应的进行。答案：A6．对固定化细胞的叙述，正确的是()A．催化效率高，低耗能、低污染B．对环境的条件非常敏感，容易失活C．既能与反应物充分接触，又能与产物分离D．成本低，操作简单，但反应效果可能很低解析：参照固定化细胞的优点。答案：C7．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＋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：C8．在制备固定化酵母细胞的过程中错误的操作是()A．取干酵母，加入蒸馏水，使其活化B．配制海藻酸钠时，加热用大火，直到海藻酸钠溶化为止C．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D．将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右解析：干酵母需加蒸馏水使其活化恢复生活状态。配制海藻酸钠时应用小火或间断加热，以免焦煳。海藻酸钠溶液与活化酵母细胞混合时应在室温下进行，防止温度过高杀死酵母细胞，最后将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。答案：B9．酶制剂、固定化酶、固定化细胞已经广泛地应用于各个领域，下列有关叙述错误的是()A．90℃B．制备固定化酶的方法主要有包埋法、交联法和吸附法等C．固定化酶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酶促反应解析：TaqDNA聚合酶是一种用于PCR技术的耐高温的酶，90℃答案：A10．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三磷酸酯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：酶和细胞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：D11．固定化酶是20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果(注：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)，分析回答下列问题。(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，由甲图所示结果可以得出的结论是：_____________________________________________________________________________________________。(2)乙图曲线表明浓度为____________的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是_____________________________________________________________________。(3)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用________次，之后酶活力明显下降。(4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，而且用戊二醛作交联剂，这是因为_________________________________________________________________________________________________。答案：(1)固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广(2)3%海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足(3)3(4)酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出12．下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：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。(1)在________状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复____________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时________。(2)影响实验成败的关键步骤是_________________________________________。(3)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________。(4)观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明_______；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明_________________________________________________________________________。(5)固定化酶技术一般不采用包埋法固定化，原因是________________________________________________________________。解析：微生物一般在缺水干燥环境中进入休眠状态，活化就是让处于休眠状态的微生物恢复正常生活状态。因为酵母细胞活化时体积会增大，所以活化前应选择足够大的容器。在此实验中，配制海藻酸钠溶液是影响实验成败的关键步骤。如果海藻酸钠浓度过低，形成凝胶珠包埋酵母细胞数目就会减少；观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明固定化酵母细胞数目较少，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明海藻酸钠浓度偏高，制作失败，需要重新配制；因为酶分子很小，容易从包埋材料中漏出，所以制备固定化酶一般不宜用包埋法。答案：(1)缺水正常的生活体积增大(2)配制海藻酸钠溶液(3)少(4)固定化酵母细胞数目较少海藻酸钠浓度偏高，制作失败(5)酶分子很小，容易从包埋材料中漏出13．酿造工业中经常使用酵母菌，某科研小组对固定化技术在酿酒酵母上的应用做了一些研究。下表是海藻酸钠浓度和氯化钙浓度对固定化酵母的影响实验数据表，下图是在相同的发酵条件下，固定化酵母细胞与游离酵母细胞3次循环发酵的糖度变化比较曲线图，请分析回答下列问题：海藻酸钠/%232323CaCl2/%222333444固定化强度/g·30个－1930950990103011001140117011701160酒精量/%残糖量/%a．第一次循环发酵糖度变化b．第二次循环发酵糖度变化c．第三次循环发酵糖度变化固定化酵母与游离酵母发酵性能的比较(1)固定酵母细胞的方法常用__________法，实验中要注意将刚溶化好的海藻酸钠溶液__________后，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌。(2)Ca2＋是决定海藻酸钠固定化酵母机械强度的重要因素，根据表中数据分析，随着Ca2＋浓度的增加，固定化酵母的强度________，最终选择海