2018-2019學(xué)年高中生物 專題3.3 酵母細(xì)胞的固定化課時同步試題 新人教版選修1 .doc
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專題3.3 酵母細(xì)胞的固定化 一、選擇題(12小題) 1.下列關(guān)于酶制劑和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用的敘述,正確的是 A.從酶的固定方式看,吸附法比交聯(lián)法對酶活性影響大 B.可以用包埋法將各種消化酶固定化形成多酶片,并口服使用 C.探究加酶洗衣粉洗滌效果的實驗中,洗滌方式、水溫、浸泡時間等都屬無關(guān)變量,不影響洗滌效果 D.將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗,目的是洗去CaCl2 【答案】D 2.下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述,錯誤的是 A.固定化酶可以實現(xiàn)對酶的重復(fù)利用 B.溶解氧交換受阻是固定化酶應(yīng)用的重要限制因素 C.固定化細(xì)胞中的酶可催化一系列的化學(xué)反應(yīng) D.利用海藻酸鈉固定酵母細(xì)胞的方法是包埋法 【答案】B 【解析】固定化酶既能與反應(yīng)物接觸,又容易與反應(yīng)物分離,同時可以重復(fù)利用,A正確;溶解氧交換受阻會影響細(xì)胞呼吸,是固定化細(xì)胞應(yīng)用的重要限制因素,B錯誤;固定化細(xì)胞能產(chǎn)生一系列的酶并分泌到細(xì)胞外,可催化一系列的化學(xué)反應(yīng),例如固定化酵母細(xì)胞可用于酒精發(fā)酵,C正確;用海藻酸鈉固定酵母細(xì)胞的方法屬于包埋法,D正確。 3.下列關(guān)于“酵母細(xì)胞的固定化技術(shù)”實驗的敘述,正確的是 A.活化酵母時,將適量干酵母與蒸餾水混合并攪拌成糊狀 B.配制CaCl2溶液時,需要邊小火加熱邊攪拌 C.將海藻酸鈉溶液滴加到CaCl2溶液時,凝膠珠成形后應(yīng)即刻取出 D.海藻酸鈉溶液濃度過高時凝膠珠呈白色,過低時凝膠珠易呈蝌蚪狀 【答案】A 【考點定位】固定化酵母細(xì)胞。 【名師點睛】本題主要考查酵母細(xì)胞的固定化,要求學(xué)生理解酵母細(xì)胞固定化的過程以及異常情況。 4.下圖表示科研人員利用固定化葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)高果糖漿的過程,相關(guān)敘述正確的是 A.固定葡萄糖異構(gòu)酶時,采用方法2比方法3對酶的活性影響要小 B.在生產(chǎn)過程中,通過控制閥調(diào)節(jié)果糖流出的速率以保證反應(yīng)充分進(jìn)行 C.在生產(chǎn)過程中,須嚴(yán)格控制好pH、溫度、溶解氧等環(huán)境因素 D.由于固定化葡萄糖異構(gòu)酶活性不會降低,此反應(yīng)柱可持續(xù)用于生產(chǎn) 【答案】B 【解析】固定葡萄糖異構(gòu)酶時,采用方法2比方法3對酶的活性影響要大,A錯誤;反應(yīng)過程中可通過控制閥調(diào)節(jié)蘋果汁流出的速率,保證反應(yīng)充分進(jìn)行,B正確;酶的活性受pH、溫度的影響,但不受溶解氧的影響,C錯誤;固定化葡萄糖異構(gòu)酶可多次重復(fù)使用,但一定時間后酶的活性也會降低,D錯誤。 5.下列關(guān)于酵母細(xì)胞固定化實驗的敘述,正確的是 A.用溫水使海藻酸鈉迅速溶解,待其冷卻到室溫后用于包埋細(xì)胞 B.進(jìn)行包埋時,用于懸浮細(xì)胞的CaCl2溶液濃度要適宜 C.注射器(或滴管)出口應(yīng)盡量貼近液面以保證凝膠珠成為球狀 D.包埋酵母細(xì)胞的凝膠珠為淡黃色半透明狀,并具有一定的彈性 【答案】D 【解析】(1)配制海藻酸鈉溶液:小火、間斷加熱、定容,如果加熱太快,海藻酸鈉會發(fā)生焦糊;(2)海藻酸鈉溶液與酶母細(xì)胞混合:冷卻后再混合,注意混合均勻,不要進(jìn)入氣泡;(3)制備固定化酵母細(xì)胞:高度適宜,并勻速滴入;(4)剛?cè)芑暮T逅徕c應(yīng)冷卻后再與酵母菌混合,否則溫度過高會導(dǎo)致酵母菌死亡。在酵母細(xì)胞固定化實驗中,應(yīng)該用小火、間斷加熱的方式使海藻酸鈉緩慢溶解,A錯誤;將混合液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液進(jìn)行固定化酵母細(xì)胞,CaCl2的作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠,B錯誤;注射器(或滴管)出口應(yīng)與液面保持適當(dāng)?shù)木嚯x,以保證凝膠珠成為球狀,C錯誤;包埋酵母細(xì)胞的凝膠珠為淡黃色半透明狀,并具有一定的彈性,D正確。 6.下列關(guān)于酶和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用的敘述,錯誤的是 A.從酶的固定方式看,吸附法比化學(xué)結(jié)合法對酶活性影響小 B.作為消化酶使用時,蛋白酶制劑以口服方式給藥 C.尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過氧化氫酶,可以反復(fù)使用 D.將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗,目的是洗去CaCl2和雜菌 【答案】C 考點:制備和應(yīng)用固相化酶。 7.下列有關(guān)固定化技術(shù)的敘述中,錯誤的是 A.加酶洗衣粉是將固定化酶加入洗衣粉中制作而成的 B.化學(xué)結(jié)合法比包埋法更有利于底物與酶的接觸 C.10%的葡萄糖溶液為固定化酵母細(xì)胞提供能源物質(zhì)并維持滲透壓 D.與固定化酶相比,固定化細(xì)胞操作更簡便,成本低 【答案】A 【解析】固定化酶是指用物理學(xué)或化學(xué)的方法將酶與固相載體結(jié)合在一起形成的仍具有酶活性的酶復(fù)合物,加酶洗衣粉中的酶是完全游離狀態(tài)的,不是固定化酶,A錯誤;化學(xué)結(jié)合法是將酶分子相互結(jié)合或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上,包埋法是將酶分子均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中,因此化學(xué)結(jié)合法比包埋法更有利于底物與酶的接觸,B正確;10%的葡萄糖溶液為固定化酵母細(xì)胞提供能源物質(zhì)并維持滲透壓,C正確;細(xì)胞個大,而酶分子小,所以與固定化酶相比,固定化細(xì)胞操作更簡便,成本低,D正確。 8.某校學(xué)生嘗試用瓊脂作載體,用包埋法固定α淀粉酶來探究固定化酶的催化效果。實驗結(jié)果如下表(假設(shè)加入試管中的固定化淀粉酶量與普通α淀粉酶量相同)。實驗表明1號試管中淀粉未被水解,你認(rèn)為最可能的原因是 比較項目 1號試管 2號試管 固定化淀粉酶 √ 普通α淀粉酶 √ 淀粉溶液 √ √ 60 ℃保溫5分鐘,取出冷卻至室溫,滴加碘液 現(xiàn)象 變藍(lán) 不變藍(lán) A.實驗中的溫度過高,導(dǎo)致固定化淀粉酶失去活性 B.淀粉是大分子物質(zhì),難以通過瓊脂與淀粉酶接觸 C.水浴保溫時間過短,固定化淀粉酶未將淀粉水解 D.實驗程序出現(xiàn)錯誤,試管中應(yīng)先加入碘液后保溫 【答案】B 9.某同學(xué)欲通過制備固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行葡萄糖溶液發(fā)酵實驗,圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)操作,圖2是進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵的裝置(a是固定化酵母細(xì)胞,b是反應(yīng)柱,c是分布著小孔的篩板),下列敘述正確的是 A.剛?cè)芑暮T逅徕c應(yīng)迅速與活化的酵母菌混合制備混合液 B.利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵,糖類的作用僅是作為反應(yīng)底物 C.圖1中X溶液為CaCl2溶液,將與酵母細(xì)胞混勻的海藻酸鈉溶液迅速注入CaCl2溶液中,會觀察到有凝膠珠形成 D.圖2裝置中的長導(dǎo)管主要是排出CO2,防止空氣中的雜菌進(jìn)入反應(yīng)柱 【答案】D 10.固定化細(xì)胞對酶的活性影響最小,根本原因是 A.酶的提取純化過程,避免了細(xì)胞破碎 B.固酶化細(xì)胞在多種酶促反應(yīng)中連續(xù)發(fā)揮作用 C.酶促反應(yīng)結(jié)束后,能被吸收和重復(fù)利用 D.細(xì)胞結(jié)構(gòu)保證了各種酶的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境,化學(xué)反應(yīng)中能更好的發(fā)揮作用 【答案】D 【解析】固定化細(xì)胞對酶的影響最小的根本原因是酶在細(xì)胞內(nèi),受到細(xì)胞的保護(hù)作用,受外界影響較小,維持相關(guān)酶的活性,保證了各種酶在細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)中有效地發(fā)揮作用,故D項正確,A、B、C項錯誤。 【點睛】本題考查固定化酶的相關(guān)知識,意在考查學(xué)生的識記和理解能力,解題的突破口是細(xì)胞膜具有保護(hù)作用。固定化細(xì)胞既能避免復(fù)雜的細(xì)胞破碎、酶的提取和純化過程,又能使酶的活性和穩(wěn)定性得到較大提高。固定化細(xì)胞可以作為固體催化劑在多步酶促反應(yīng)中發(fā)揮連續(xù)催化作用,同時,催化反應(yīng)結(jié)束后又能被回收和重復(fù)利用。缺點是反應(yīng)物不宜與酶接近,尤其是大分子物質(zhì),反應(yīng)效率下降。 11.酶制劑、固定化酶、固定化細(xì)胞已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域,下列有關(guān)敘述錯誤的是 A.90 ℃高溫會使Taq酶失去催化活性 B.制備固定化酶的方法主要有包埋法、交聯(lián)法和吸附法 C.固定化酶固定時可能會造成酶的損傷而影響活性 D.固定化細(xì)胞可以催化一系列酶促反應(yīng) 【答案】A 【解析】TaqDNA聚合酶是從一種水生棲熱菌株中分離提取的,具有耐高溫的特性,在90 ℃仍具有酶活性,A錯誤;固定化酶和固定化細(xì)胞是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù),包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法,B正確;某些反應(yīng)產(chǎn)物可能與酶結(jié)合,致使酶的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化,從而改變酶的催化活性,C正確;固定化細(xì)胞可以催化一系列酶促反應(yīng),D正確。 【考點定位】制備和應(yīng)用固相化酶。 【名師點睛】解答此題的關(guān)鍵是需要掌握固定化酶、固定化細(xì)胞的區(qū)別 直接使用酶、固定化酶、固定化細(xì)胞的比較: 直接使用酶 固定化酶 固定化細(xì)胞 酶的種類 一種或幾種 一種 一系列酶 制作方法 物理吸附法、化學(xué)結(jié)合法、包埋法 物理吸附法、包埋法 是否需要營養(yǎng)物質(zhì) 否 否 是 缺點 ①對環(huán)境條件非常敏感,易失活②難回收,成本高,影響產(chǎn)品質(zhì)量 不利于催化一系列的酶促反應(yīng) 反應(yīng)物不宜與酶接近,尤其是大分子物質(zhì),反應(yīng)效率下降 優(yōu)點 催化效率高,耗能低、低污染 ①既能與反應(yīng)物接觸,又能與產(chǎn)物分離②可以反復(fù)利用 成本低,操作容易 12.科研人員研究了不同載體(硅膠、活性炭和大孔樹脂)和不同pH對固定化蛋白酶分解污水里蛋白質(zhì)(用氨基酸產(chǎn)生速率來衡量)的影響,其結(jié)果如下圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是 A.與水溶性酶相比,固定化蛋白酶處理污水具有可反復(fù)利用的優(yōu)點 B.污水中的蛋白質(zhì)可為固定化蛋白酶提供營養(yǎng),保持酶的活性 C.三種載體固定化蛋白酶的最適pH均為5.5左右 D.進(jìn)行污水凈化時應(yīng)選擇活性炭載體的固定化酶 【答案】B 二、非選擇題(3小題) 13.下面是某同學(xué)所做的生成啤酒釀造實驗,請根據(jù)其實驗過程,回答相關(guān)問題: 實驗原理:利用固定化酵母菌分解麥芽汁,生成啤酒。 實驗步驟: 第一步:酵母細(xì)胞活化。取一克干酵母,放入50 mL的小燒杯中,加蒸餾水10 mL,用玻璃棒攪拌均勻,放置一小時,使其活化。 第二步:配制海藻酸鈉溶液。取0.7 g海藻酸鈉,放入另一只50 mL的小燒杯中,加蒸餾水10 mL,并攪拌,直至溶化,用蒸餾水定容至10 mL。加熱時,注意火候。 第三步:海藻酸鈉與酵母細(xì)胞混合。將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫,加入活化的酵母細(xì)胞,充分?jǐn)嚢杈鶆颉? 第四步:用注射器以恒定的速度將上述混合液滴加到0.05 mol/L的CaCl2溶液。制成凝膠珠。 第五步:倒去CaCl2溶液,加無菌水洗滌三次后,將凝膠珠放入500 mL三角瓶中,加入300 mL麥芽汁溶液,置于25 ℃下封口,發(fā)酵五天后,倒出發(fā)酵后的麥芽汁即為啤酒,品嘗其口味。 (1)酵母細(xì)胞活化的作用是________________________________________。第二步中注意火候指的是____________________。第三步中為什么要等海藻酸鈉溶液冷卻至室溫,再加入活化的酵母細(xì)胞?______________________________。 (2)凝膠珠的組成是海藻酸鈉與____________________。海藻酸鈉的主要作用是___________________。 (3)上述固定化細(xì)胞的方法稱為____________________,形成的凝膠珠顏色為____________________色。如果形成的凝膠珠顏色過淺,則配制的海藻酸鈉溶液濃度____________________,如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形,則配制的海藻酸鈉濃度____________________。 (4)與固定化酶相比,該方法的優(yōu)點是________________________________________。 (5)要想反復(fù)使用固定化酵母細(xì)胞,實驗過程要在嚴(yán)格的____________________條件下進(jìn)行,同時要控制適宜的____________________和____________________。 【答案】(1)讓休眠狀態(tài)的酵母細(xì)胞恢復(fù)到正常生活狀態(tài) 用小火或間斷加熱 防止高溫殺死酵母細(xì)胞 (2)酵母細(xì)胞 固定酵母細(xì)胞 (3)包埋法 淺黃 過低 過高 (4)成本更低,操作更容易;省去酶的分離、提純等工序,同時酶的活性更穩(wěn)定 (5)無菌 溫度 pH (4)與固定化酶相比,固定化細(xì)胞的優(yōu)點是成本更低,操作更容易;省去酶的分離、提純等工序,同時酶的活性更穩(wěn)定。 (5)要想反復(fù)使用固定化酵母細(xì)胞,實驗過程要在嚴(yán)格的無菌條件下進(jìn)行,同時要控制適宜的溫度和pH,以保證酵母細(xì)胞的活性。 14.某實驗小組的同學(xué)制備固定化酵母細(xì)胞的過程如下: ①活化酵母細(xì)胞:稱取定量干酵母與定量蒸餾水混合并攪拌,使酵母細(xì)胞活化; ②配制硼酸氯化鈣溶液; ③配制海藻酸鈉溶液:用定量的海藻酸鈉直接溶解在定量的蒸餾水中,配制成溶液; ④海藻酸鈉溶液和酵母細(xì)胞混合:將活化的酵母細(xì)胞迅速加入剛配制成的海藻酸鈉溶液中,充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍? ⑤固定化酵母細(xì)胞:用注射器以恒定的速度緩慢將海藻酸鈉和酵母細(xì)胞混合液滴加到配制好的硼酸氯化鈣溶液中,觀察凝膠珠的形成。 (1)請你改正其中兩處錯誤的操作: 第—處:________________________________________________; 第二處:________________________________________________; (2)剛形成的凝膠珠要在硼酸氯化鈣溶液中浸泡30 min左右,目的是________________。 (3)如果制作的凝膠珠顏色過淺,呈白色,則說明海藻酸鈉濃度________(填“過低”或“過高”)。 【答案】(1)③海藻酸鈉溶解應(yīng)適當(dāng)加熱至完全溶化 ④海藻酸鈉溶液冷卻至45 ℃左右再加入酵母細(xì)胞 (2)讓凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu) (3)過低 15.科研人員利用固定化酵母直接發(fā)酵甜菜汁生產(chǎn)燃料乙醇,下圖1表示相關(guān)的工藝流程,圖2為不同固定化酵母接種量對發(fā)酵的影響。請分析回答: (1)圖1的步驟①中,溶化海藻酸鈉時要注意__________________,步驟②中加入果膠酶的作用是_____________________。步驟③中進(jìn)行增殖培養(yǎng)的目的是____________________________________。 (2)圖1的步驟④體現(xiàn)了固定化酵母______________________________的優(yōu)點。研究表明使用固定化酵母的酒精產(chǎn)量平均值高于游離酵母的對照組,可能的原因是_____________________。 (3)由圖2可知,固定化酵母接種量為______________________時酒精產(chǎn)量最高。接種量過高,酒精產(chǎn)量反而有所降低的原因是___________________。 (4)研究表明,固定化酵母更適于甜菜糖液的發(fā)酵環(huán)境,由此可以通過_____________的方法來提高固定化酵母對發(fā)酵糖液的耐受性,從而達(dá)到提高發(fā)酵效率的目的。 【答案】(1)小火加熱或間斷加熱,防止海藻酸鈉焦糊 分解果膠,瓦解細(xì)胞壁,提高甜菜汁的出汁率和澄清度 增加酵母菌的數(shù)量,提高發(fā)酵效率 (2)容易與產(chǎn)物分離,并能重復(fù)使用 凝膠珠內(nèi)部容易產(chǎn)生無氧環(huán)境,有利于酒精發(fā)酵 (3)15% 酵母菌呼吸的中間產(chǎn)物大量用于自身的生長,導(dǎo)致酒精產(chǎn)量降低(酵母菌生長消耗大量的糖分,使得酒精的產(chǎn)量降低) (4)緩慢提高發(fā)酵液糖度 (2)步驟④循環(huán)利用體現(xiàn)了固定化酵母容易與產(chǎn)物分離,并能重復(fù)使用的優(yōu)點;固定化的酵母是與凝膠珠結(jié)合,包裹在凝膠珠內(nèi),與游離的酵母相比,凝膠珠內(nèi)部容易產(chǎn)生無氧環(huán)境,有利于酒精發(fā)酵,所以使用固定化酵母的酒精產(chǎn)量平均值高于游離酵母的對照組。 (3)由圖2可知,固定化酵母接種量為15%時對應(yīng)的酒精含量值達(dá)到頂點的最大值,接種量超過15%,菌種數(shù)量大,自身的生長會大量消耗反應(yīng)物,導(dǎo)致酒精產(chǎn)量降低。 (4)固定化酵母更適于甜菜糖液的發(fā)酵環(huán)境,可以通過緩慢提高發(fā)酵液糖度提高固定化酵母對發(fā)酵糖液的耐受性,從而達(dá)到提高發(fā)酵效率的目的。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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