2018_2019学年高中生物课时跟踪检测（十一）酵母细胞的固定化（含解析）新人教版选修1.doc

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1、- 1 -酵母细胞的固定化一、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、。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

3、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

4、验瓶盖了塞子- 2 -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

5、，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

6、；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- 3 -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

7、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，

8、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

9、，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- 4 -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

10、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 Z

11、n2 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

12、藻的包埋效果最好，凝胶球中包埋的绿- 5 -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，Zn 2 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

13、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，

14、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(%) 2 2.5 3 2 2.5 3 2 2.5 3X 溶液(%) 2 2 2 3 3 3 4 4 4固定化强度(g/30 个) 930 950 990 1 030 1 100 1 140 1 170 1 170 1 160酒精量(%) 6.7 6.5 6.5 6.7 6.4 6.2 6.7 6.4 6.3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

15、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- 6 -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)CaCl 2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

16、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

17、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

18、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_。- 7 -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