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1、2022-2023學年高中生物 專題4 酶的研究與應用 課題3 酵母細胞的固定化優(yōu)化練習 新人教版選修1 一、選擇題 1．下列說法中，哪項不是在應用酶的過程中常遇見的一些實際問題(　　) A．酶與反應物混合，產品難以提純 B．酶在生物化學反應中往往難以回收 C．酶遇強酸、強堿、高溫等條件易失活 D．酶作為催化劑，絕大多數酶是蛋白質 解析：酶的作用條件比較溫和，易受溫度、酸堿度的影響；酶在生物化學反應中與反應物、產物混合在一起，很難回收，影響產品質量。這些都是酶應用過程中常遇見的一些問題。 答案：D 2．下列關于酶和固定化酵母細胞的研究與應用的敘述，錯誤的是(　　) A．從

2、酶的固定方式看，吸附法比化學結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 解析：酶的固定方式有包埋法、化學結合法和物理吸附法，物理吸附法是利用吸附劑本身的表面張力對附近的分子產生吸附，與化學結合法相比，不會使被吸附物質的性質發(fā)生改變，所以吸附法對酶活性影響較??；消化酶在人體消化道內發(fā)揮作用，蛋白酶制劑一般在最外面加上糖衣后通過口服方式給藥；尿糖試紙是一種由葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶和某種無色的化合物固定于濾紙上制成的酶試紙，不能反復利用；制備固

3、定化酵母細胞時，將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗的目的是洗去CaCl2和雜菌，防止凝膠珠硬度過大和雜菌污染。 答案：C 3．下列關于固定化酶和一般酶制劑應用效果的說法，錯誤的是(　　) A．固定化酶生物活性強，可長久使用 B．一般酶制劑應用后和產物混合在一起，產物的純度不高 C．一般酶制劑參加反應后不能重復利用 D．固定化酶可以反復利用，降低生產成本，提高產品質量 解析：固定化酶是因為可回收重新利用而可以較長時間使用的，并不是因為生物活性強而可長久使用。單純從生物活性方面分析，固定化酶與一般酶制劑的活性差別不大。 答案：A 4．下列有關固定化酶和固定化細胞的說法不正確的是(　　)

4、 A．與普通酶相同，固定化酶活性的發(fā)揮需要適宜的溫度和pH B．固定化細胞發(fā)揮作用除了需要適宜的溫度、pH外，還需要有機營養(yǎng)的供應 C．固定化酶和固定化細胞的共同點是所固定的酶都在細胞外起作用 D．固定化酶和固定化細胞都能反復使用，而且酶的活性不變 解析：酶的活性的正常發(fā)揮都需要適宜的溫度和pH。固定化細胞發(fā)揮作用的是活細胞，活細胞發(fā)揮作用除了需要適宜的溫度、pH外，還需要有機營養(yǎng)的供應。固定化酶所固定的酶都在細胞外起作用；固定化細胞所固定的酶有的在細胞外起作用，有的在細胞內起作用。固定化酶和固定化細胞都能反復使用，而且酶的活性不變。 答案：C 5．目前，酶已經大規(guī)模地應用于各個

5、領域，下列屬于酶應用中面臨的實際問題的是(　　) A．酶對有機溶劑不敏感，但對高溫、強酸、強堿非常敏感 B．加酶洗衣粉因為額外添加了酶制劑，比普通洗衣粉更易污染環(huán)境 C．固定化酶可以反復利用，但在固定時可能會造成酶的損傷而影響活性 D．酶的催化功能很強，但需給予適當的營養(yǎng)物質才能較長時間維持其作用 解析：酶對有機溶劑也非常敏感；普通洗衣粉中含有磷，更容易污染環(huán)境；酶發(fā)揮催化作用時不需要提供營養(yǎng)物質。 答案：C 6．下列關于酶和細胞固定化的敘述，不正確的是(　　) A．酶分子很小，易采用包埋法固定 B．酶分子很小，易采用化學結合法或物理吸附法固定 C．細胞個大，難被吸附或結合

6、 D．細胞易采用包埋法固定 解析：酶分子很小，易采用化學結合法或物理吸附法固定；細胞個大，難被吸附或結合，易采用包埋法固定。 答案：A 7．下列關于固定化細胞的說法，錯誤的是(　　) A．固定化細胞技術是利用物理或化學方法將細胞固定在一定空間內的技術 B．固定化酶技術是固定化細胞技術的基礎 C．一般來說，細胞常采用化學結合法固定化 D．包埋法常用的載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等 解析：細胞個大，酶分子很小，個大的細胞難以被吸附或結合，而個小的酶容易從包埋材料中漏出，所以酶更適合采用化學結合法和物理吸附法固定化，而細胞多采用包埋法固定化。 答案：C

7、8．下列有關固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是(　　) A．可用包埋法制備固定化酵母細胞 B．反應產物對固定化酶的活性沒有影響 C．葡萄糖異構酶固定前后專一性不同 D．固定化細胞可以催化各種反應底物的一系列反應 解析：由于細胞相對于酶來說更大，難以被吸附或結合，因此多采用包埋法；某些反應產物可能與酶結合，致使酶的結構產生變化，從而改變酶的催化活性；固定化酶實質上是將相應酶固定在不溶于水的載體上，實現酶的反復利用，并提高酶穩(wěn)定性，酶的各項特性保持不變；固定化細胞在多步酶促反應中發(fā)揮連續(xù)催化作用，但如果反應底物是大分子物質，則難以自由通過細胞膜，從而限制固定化細胞的催化作用。 答案：

8、A 9．下列說法不正確的是(　　) A．固定化酶和固定化細胞的方法包括包埋法、化學結合法和物理吸附法 B．固定化酶更適合用化學結合法和物理吸附法制備 C．由于細胞個體大，而酶分子很小，因此細胞多采用物理吸附法固定 D．反應物是大分子物質應采用固定化酶 解析：在酶和細胞的固定化技術中，通常有包埋法、化學結合法和物理吸附法。由于酶分子小，又多帶電荷，易從多孔性物質中漏出，因此多使用化學結合法與物理吸附法制備，而細胞個體大，難以被多孔性物質吸附或結合，因而多采用包埋法制備。 答案：C 10．下列對配制海藻酸鈉溶液的敘述，不正確的是(　　) A．加熱制備海藻酸鈉溶液是操作中最重要的一

9、環(huán) B．海藻酸鈉的濃度涉及固定化細胞的質量 C．海藻酸鈉的濃度過高，易形成凝膠珠 D．海藻酸鈉的濃度過低，形成的凝膠珠內包埋細胞過少 解析：海藻酸鈉的濃度過高，凝膠珠不易形成；海藻酸鈉的濃度過低，形成的凝膠珠內包埋的細胞過少。加熱制備海藻酸鈉溶液是操作中最重要的一環(huán)，因為海藻酸鈉的濃度影響固定化細胞的質量。 答案：C 11．下面制備固定化酵母細胞的正確步驟是(　　) ①配制CaCl2溶液　②配制海藻酸鈉溶液?、酆Ｔ逅徕c溶液與酵母細胞混合　④酵母細胞的活化?、莨潭ɑ湍讣毎? A．①②③④⑤ B．④①③②⑤ C．④⑤②①③ D．④①②③⑤ 解析：制備固定化酵母細胞的正

10、確步驟為酵母細胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合→固定化酵母細胞。 答案：D 12．下列有關固定化酵母細胞技術的敘述，正確的是(　　) A．實驗中需要先利用蒸餾水消耗酵母細胞中的有機物 B．固定化酵母細胞的常用方法是吸附法，這種方法對酵母細胞活性影響最小 C．實驗中使用CaCl2溶液處理的目的是使酵母細胞處于感受態(tài)，提高發(fā)酵效率 D．若最終凝膠珠的顏色泛白，可能是由于海藻酸鈉的濃度偏低 解析：若海藻酸鈉濃度過低，會導致固定的酵母細胞數目偏少，觀察到凝膠珠的顏色淺(白色)。 答案：D 二、非選擇題 13．如圖1為人工種子生產過程示意圖，

11、圖2為圖1中③過程的相關操作。請據圖回答。 (1)圖1中，過程①②分別稱為________、________。 (2)圖2中，包埋形成人工種子過程中，先適當加熱使海藻酸鈉溶化，然后將溶化的海藻酸鈉溶液________，再加入________充分攪拌混合均勻。 (3)若用圖2的方法“制備固定化酵母細胞”，海藻酸鈉溶液的濃度對實驗結果影響較大，若濃度過高，則________________，通常評價該實驗結果主要是觀察凝膠珠的__________________。 答案：(1)脫分化　再分化　(2)冷卻至室溫　胚狀體　(3)不易形成凝膠珠　顏色和形狀 14．如圖1所示，探究性實驗裝置

12、共六個，六個裝置中分別加入飽和葡萄糖溶液及兩粒凝膠珠，實驗開始時，小液滴都在C點(刻度管足夠長，瓶內氧氣充足)。六個裝置分別在0 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃溫度下，每隔2 min后，記錄各個裝置中小液滴的位置，并且描繪出坐標曲線圖如圖2。 (1)實驗目的是____________________________________， 自變量是________。 (2)錐形瓶中氫氧化鈉溶液的作用是___________，實驗中小液滴移動的方向是____________，理由是__________________，移動的距離表示______________。 (3

13、)如果在制備醋酸菌細胞的實驗中，海藻酸鈉的濃度過低，請在坐標系中畫出實驗開始10 min后的曲線乙。 (4)工業(yè)生產中利用固定化細胞技術進行生產，從哪些方面可以達到延長利用固定化細胞時間的目的？(至少兩點)___________________。 解析：(1)本實驗探究了溫度與醋酸菌發(fā)酵速度之間的關系，所以溫度是自變量。(2)NaOH溶液的作用是處理生成的醋酸和CO2，以免影響實驗結果的準確性；結果錐形瓶中的氣體量減少，小液滴左移。(3)如果海藻酸鈉的濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的醋酸菌數目就少，小液滴移動距離就短，所得曲線乙和原曲線相似，但在原曲線的下面。(4)在利用固定化細胞技術進行生

14、產時，要求無菌操作，同時控制好溫度和pH等。 答案：(1)探究溫度與醋酸菌發(fā)酵速度之間的關系　溫度　(2)防止產生的醋酸和CO2揮發(fā)影響實驗結果的準確性　左移　錐形瓶中氧氣量減少，從而使壓強降低　有氧呼吸消耗的氧氣量 (3)如圖 (4)無菌操作，控制好溫度和pH等 15．下圖1表示制備固定化酵母細胞的有關操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵的示意圖。請回答下列問題： (1)圖1中X溶液為________，其作用是使________________________________________________________________________ _____

15、___________________________________________________________________。 (2)圖1中制備的凝膠珠用________洗滌后再轉移到圖2裝置中。圖2發(fā)酵過程中攪拌的目的是使______________。 (3)在用海藻酸鈉包埋酵母菌形成凝膠珠的過程中，加熱溶解海藻酸鈉時需注意用________________________________________________________________________ 加熱，然后將溶化好的海藻酸鈉溶液______________________________________

16、__________________________________ 后，加入酵母菌充分攪拌混合均勻。 (4)研究發(fā)現，固定化強度強的酵母顆粒發(fā)酵效果好，且穩(wěn)定性高、使用壽命長。某機構利用上述裝置，將2%、2.5%、3%的海藻酸鈉分別利用2%、3%、4%的X溶液進行凝膠化處理，所得到的固定化酵母顆粒的強度及在28 ℃下發(fā)酵48 h后的酒精產量見表： 海藻酸鈉(%) 2 2.5 3 2 2.5 3 2 2.5 3 X溶液(%) 2 2 2 3 3 3 4 4 4 固定化強度 (g/30個) 930 950 990 1 030 1 10

17、0 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，隨著X溶液濃度的增加，________增加；用于酒精發(fā)酵效果最好的海藻酸鈉與X溶液濃度分別是________、________。 解析：(1)圖1為固定化酵母細胞的步驟，X溶液為CaCl2溶液，作用是使膠體聚沉，即使海藻酸鈉形成凝膠珠。(2)圖2為發(fā)酵過程，因為是無氧呼吸，故攪拌的目的只是增加培養(yǎng)液與酵母菌的接觸面積，而不是增加溶氧量。(3)溶解海藻酸鈉時需注意用小火或間斷加熱，然后將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫后，再加入酵母菌充分攪拌混合均勻，以防止高溫殺死酵母菌。(4)分析表格可知，隨著X溶液濃度的增加，酵母細胞的固定化強度增加，固定化強度和產酒精量都較大的海藻酸鈉與X溶液濃度分別是2%、4%。 答案：(1)CaCl2溶液　海藻酸鈉形成凝膠珠 (2)蒸餾水　培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸 (3)小火(或間斷)　冷卻至室溫 (4)固定化強度　2%　4%