2024-2025學(xué)年高中生物專題4酶的研究與應(yīng)用課題3酵母細(xì)胞的固定化精練含解析新人教版選修1

PAGEPAGE7課題3酵母細(xì)胞的固定化一、選擇題1．下列關(guān)于固定化技術(shù)的說(shuō)法，正確的是()A．物理吸附法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)潔，吸附堅(jiān)固B．包埋法的優(yōu)點(diǎn)是操作困難，條件溫柔，對(duì)細(xì)胞無(wú)毒性C．物理吸附法簡(jiǎn)潔對(duì)酶活性產(chǎn)生影響D．包埋法常用的載體有瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、明膠和聚丙烯酰胺等解析：選D固定化技術(shù)的主要方法有化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法和包埋法。它們各有利弊，物理吸附法的主要優(yōu)點(diǎn)是酶活性不受影響，但吸附過程相當(dāng)困難，這一過程與微生物細(xì)胞的性質(zhì)、載體的性質(zhì)以及兩者之間的相互作用等有關(guān)，且吸附力較弱，吸附不堅(jiān)固，細(xì)胞簡(jiǎn)潔脫落。包埋法操作簡(jiǎn)便，條件溫柔，對(duì)細(xì)胞無(wú)毒性，適合于細(xì)胞的固定化，包埋法常用的載體有瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、明膠和聚丙烯酰胺等。2．(2024·揚(yáng)州模擬)下列關(guān)于固定化細(xì)胞的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()A．固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將細(xì)胞固定在肯定空間內(nèi)的技術(shù)B．酶固定化技術(shù)是固定化細(xì)胞技術(shù)的基礎(chǔ)C．一般來(lái)說(shuō)，細(xì)胞常采納物理吸附法固定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：選C細(xì)胞個(gè)大，但酶分子很??；個(gè)大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，而個(gè)小的酶簡(jiǎn)潔從包埋材料中漏出，所以酶更適合采納化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定化，而細(xì)胞多采納包埋法固定化。3．(2024·泰安模擬)下列關(guān)于酶和細(xì)胞的固定化的敘述，不正確的是()A．酶分子很小，易采納包埋法固定B．酶分子很小，易采納化學(xué)結(jié)合法或物理吸附法固定C．細(xì)胞個(gè)大，難被吸附或結(jié)合D．細(xì)胞易采納包埋法固定解析：選A酶分子很小，易采納化學(xué)結(jié)合法或物理吸附法固定，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；細(xì)胞體積大，難被吸附或結(jié)合，易采納包埋法固定，故C、D兩項(xiàng)正確。4．下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是()A．固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢(shì)明顯B．固定化酶的應(yīng)用中，要限制好pH、溫度和溶解氧C．利用固定化酶技術(shù)能降解水中全部的污染物D．利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物解析：選A固定化細(xì)胞與固定化酶有很多相像之處，但也有較大的區(qū)分(酶與活細(xì)胞有區(qū)分)，固定化細(xì)胞主要應(yīng)用在一些須要活體細(xì)胞進(jìn)行持續(xù)性處理的生產(chǎn)過程中，A項(xiàng)正確；固定化酶不像一般酶那樣對(duì)環(huán)境要求那么高，耐受性比較好，和溶解氧沒什么關(guān)系，B項(xiàng)錯(cuò)誤；酶具有專一性，只能降解部分有機(jī)污染物，C項(xiàng)錯(cuò)誤；利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類作為反應(yīng)底物，同時(shí)也作為碳源來(lái)供應(yīng)能量和養(yǎng)分物質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5．下列有關(guān)利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的說(shuō)法不正確的是()A．葡萄糖與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成的是果糖B．從固定化酶反應(yīng)柱下端流出的只有果糖C．高果糖漿不會(huì)像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管疾病，對(duì)人類的健康更有益D．用固定化葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)高果糖漿大大降低了生產(chǎn)成本，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量解析：選B利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的實(shí)例中，反應(yīng)柱下端的篩板不允許固定化酶顆粒通過，但是不影響反應(yīng)物和產(chǎn)物的通過，因此下端流出的既有果糖，又有沒反應(yīng)完的葡萄糖。6．與干脆運(yùn)用酶相比，固定化酶的優(yōu)勢(shì)是()A．催化效率高，低耗能、低污染B．對(duì)環(huán)境條件特別敏感，簡(jiǎn)潔失活C．既能與反應(yīng)物充分接觸，又能與產(chǎn)物分別D．不能重復(fù)利用解析：選C與干脆運(yùn)用酶相比，固定化酶的優(yōu)勢(shì)是：既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分別，可被重復(fù)利用。7．(2024·南京期末)下列說(shuō)法正確的是()A．酵母菌可以利用海藻酸鈉進(jìn)行固定化，但是不能用瓊脂糖進(jìn)行固定化B．海藻酸鈉濃度越高，固定酵母菌的效果越好C．在試驗(yàn)過程中為防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊，要用小火或間斷加熱溶化海藻酸鈉D．酶分子較小，常采納包埋法固定解析：選C多孔的材料可用于包埋微生物，瓊脂糖和海藻酸鈉都可用于酵母菌的固定化，A錯(cuò)誤；海藻酸鈉濃度應(yīng)相宜，濃度太高很難制備大小勻稱的凝膠珠，B錯(cuò)誤；海藻酸鈉在水中的溶解速度慢，為防止焦糊，應(yīng)采納小火或者間斷加熱的方式，C正確；酶分子較小，易從包埋材料中漏出，常采納物理吸附法或化學(xué)結(jié)合法固定，D錯(cuò)誤。8．(2024·中山模擬)下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的說(shuō)法正確的是()A．固定化酶的優(yōu)勢(shì)在于它能催化一系列生化反應(yīng)B．固定化細(xì)胞技術(shù)一次只能固定一種酶C．固定化酶和固定化細(xì)胞的共同點(diǎn)是所固定的酶可在細(xì)胞外起作用D．固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)運(yùn)用，但酶的活性快速下降解析：選C固定化酶固定的只是一種酶，不能催化一系列生化反應(yīng)，能催化一系列生化反應(yīng)的應(yīng)是固定化細(xì)胞，因?yàn)楣潭ɑ?xì)胞固定的是一系列酶。固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)運(yùn)用，但不會(huì)出現(xiàn)酶的活性快速下降的狀況。固定化酶是在細(xì)胞外發(fā)揮作用，固定化細(xì)胞中的部分酶可在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，也有部分可在細(xì)胞外發(fā)揮作用，所以固定化酶和固定化細(xì)胞的共同點(diǎn)是所固定的酶可在細(xì)胞外起作用。9．(2024·廣州模擬)如圖為某同學(xué)利用海藻酸鈉固定化酵母細(xì)胞的試驗(yàn)結(jié)果，出現(xiàn)此結(jié)果的可能緣由不包括()A．海藻酸鈉濃度過高B．酵母細(xì)胞已經(jīng)死亡C．注射器中的溶液推動(dòng)速度過快D．注射器距離CaCl2溶液液面太近解析：選B凝膠珠的形態(tài)與酵母細(xì)胞的活性沒有關(guān)系，而與海藻酸鈉溶液濃度、注射器推動(dòng)速度等因素有關(guān)。10．(多選)為了使牛仔褲呈現(xiàn)“穿舊”效果，在工業(yè)洗衣機(jī)中用酶洗代替?zhèn)鹘y(tǒng)的浮石擦洗，是目前重要的生產(chǎn)手段(工藝流程如圖)。下列敘述中錯(cuò)誤的是()A．纖維素酶在仿舊中的作用機(jī)理與其在洗衣粉中去污的機(jī)理相像B．在上述工藝中，為重復(fù)運(yùn)用纖維素酶，可選用適當(dāng)?shù)陌駝┕潭ɑ窩．在上述工藝中，通過調(diào)整溫度、酸堿度、處理時(shí)間可限制仿舊顏色的深淺D．纖維素酶催化葡萄糖殘基間磷酸二酯鍵的水解分解纖維素解析：選BD纖維素酶在仿舊中的作用機(jī)理是適當(dāng)水解布料中的纖維素成分，和加酶洗衣粉中的纖維素酶作用類似，都是使織物變得蓬松，有利于染色劑染色和污物脫落，A項(xiàng)正確；纖維素酶的固定不宜用包埋法，固定化酶可使酶重復(fù)運(yùn)用，B項(xiàng)錯(cuò)誤；纖維素酶的活性受溫度、酸堿度的影響，限制處理時(shí)間可限制布料中纖維素成分的水解程度，故通過調(diào)整溫度、酸堿度、處理時(shí)間可限制仿舊顏色的深淺，C項(xiàng)正確；纖維素分子中葡萄糖殘基間不形成磷酸二酯鍵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。11．固定化酶是從20世紀(jì)60年頭快速發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)。科研人員采納雙重固定法(即以戊二醛作交聯(lián)劑使酶相互連接，以海藻酸鈉作為包埋劑來(lái)固定小麥酯酶)以探討固定化酶的相關(guān)性質(zhì)，并對(duì)其最佳固定條件進(jìn)行了探究。如圖甲、乙、丙為部分探討結(jié)果。酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量。下列有關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是()A．由甲圖可知，固定化小麥酯酶比游離小麥酯酶對(duì)溫度改變的適應(yīng)性弱B．由乙圖可知，濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好C．由丙圖可知，固定化小麥酯酶一般可重復(fù)運(yùn)用3次，之后若接著運(yùn)用則酶活力明顯下降D．固定化小麥酯酶采納雙重固定法固定的緣由是酶分子很小，很簡(jiǎn)潔從包埋材料中漏出解析：選A由甲圖可知，固定化小麥酯酶比游離小麥酯酶對(duì)溫度改變的適應(yīng)性更強(qiáng)，A錯(cuò)誤；由乙圖可知，濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好，B正確；由丙圖可知，固定化小麥酯酶一般可重復(fù)運(yùn)用3次，之后若接著運(yùn)用則酶活力明顯下降，C正確；固定化小麥酯酶采納雙重固定法固定的緣由是酶分子很小，很簡(jiǎn)潔從包埋材料中漏出，D正確。12．(2024·南通模擬)科研人員探討了氯化鈣溶液濃度對(duì)固定化啤酒酵母發(fā)酵性能的影響，結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是()A．試驗(yàn)中氯化鈣溶液的主要功能是為酵母細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖供應(yīng)養(yǎng)分B．氯化鈣溶液濃度在2.0mol·L－1左右時(shí)，凝膠珠硬度最大C．探討表明，酵母固定化的相宜氯化鈣溶液濃度為2.4mol·L－1左右D．凝膠珠硬度過大時(shí)，發(fā)酵產(chǎn)生的酒精反而削減的緣由是固定化阻擋了酵母細(xì)胞與外界的物質(zhì)交換解析：選D試驗(yàn)中氯化鈣溶液的主要功能是使海藻酸鈉聚沉，形成穩(wěn)定多孔的含酵母菌的凝膠珠，A錯(cuò)誤；據(jù)圖可知，氯化鈣溶液濃度在2.4mol·L－1左右時(shí)，凝膠珠硬度最大，B錯(cuò)誤；由圖可知，酵母固定化的相宜氯化鈣溶液濃度為2.0mol·L－1左右，C錯(cuò)誤；凝膠珠硬度過大時(shí)，發(fā)酵產(chǎn)生的酒精反而削減的緣由是固定化阻擋了酵母細(xì)胞與外界的物質(zhì)交換，D正確。二、非選擇題13．(2024·貴陽(yáng)期末)下面是制備固定化酵母細(xì)胞的試驗(yàn)步驟，請(qǐng)回答：酵母細(xì)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(xì)胞混合→固定化酵母細(xì)胞(1)在________狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新復(fù)原________狀態(tài)?；罨皯?yīng)選擇足夠大的容器，因?yàn)榻湍讣?xì)胞活化時(shí)________________。(2)固定化細(xì)胞技術(shù)一般采納包埋法，而固定化酶常用__________________和__________________。(3)影響試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是____________________________。(4)海藻酸鈉溶化過程的留意事項(xiàng)是_____________________________。(5)假如海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目________。假如形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說(shuō)明_________________________。解析：(1)在缺水狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新復(fù)原正常的生活狀態(tài)。由于酵母菌活化時(shí)體積會(huì)變大，所以活化前應(yīng)選擇足夠大的容器。(2)固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在肯定空間的技術(shù)，其中固定化細(xì)胞常采納包埋法，而固定化酶常用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，緣由是細(xì)胞體積大，而酶分子體積小，個(gè)體大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，而個(gè)體小的酶簡(jiǎn)潔從包埋材料中漏出。(4)海藻酸鈉溶化時(shí)應(yīng)用小火或間斷加熱，期間還要不斷攪拌，防止焦糊。答案：(1)缺水正常(生活)體積會(huì)增大(2)化學(xué)結(jié)合法物理吸附法(3)配制海藻酸鈉溶液(4)小火或間斷加熱，不斷攪拌(5)較少(海藻酸鈉濃度偏高)制作失敗14．如圖1所示的探究性試驗(yàn)裝置共6個(gè)，6個(gè)裝置中分別加入等量的飽和葡萄糖溶液及兩粒固定有酵母菌的凝膠珠，試驗(yàn)起先時(shí)，小液滴都在C點(diǎn)(刻度管足夠長(zhǎng)，瓶?jī)?nèi)氧氣足夠)。6個(gè)裝置分別在0℃、15℃、25℃、35℃、(1)該試驗(yàn)的目的是_____________________，自變量是______________。(2)試驗(yàn)中小液滴向________移動(dòng)，理由是__________________________，移動(dòng)的距離表示_______________________________。(3)假如在制備固定化酵母菌的試驗(yàn)中，海藻酸鈉的濃度過低，請(qǐng)?jiān)趫D2坐標(biāo)系中畫出試驗(yàn)起先10min后的曲線乙。(4)工業(yè)生產(chǎn)中利用固定化細(xì)胞技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，從哪些方面做可以達(dá)到延長(zhǎng)利用固定化細(xì)胞時(shí)間的目的？(至少答出兩點(diǎn))____________________________。解析：(1)本試驗(yàn)探究了溫度與固定化酵母菌發(fā)酵速度之間的關(guān)系，所以溫度是自變量。(2)酵母菌有氧呼吸消耗氧氣，而產(chǎn)生的二氧化碳又被NaOH溶液汲取，使得錐形瓶中氣體量削減，小液滴左移，移動(dòng)的距離表示酵母菌有氧呼吸消耗的氧氣量。(3)假如海藻酸鈉的濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母菌數(shù)目就會(huì)較少，小液滴移動(dòng)距離就短，所得曲線乙和原曲線相像，但在原曲線的下面。(4)在利用固定化細(xì)胞技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，要求無(wú)菌操作，同時(shí)限制好溫度和pH等，以達(dá)到延長(zhǎng)運(yùn)用固定化細(xì)胞時(shí)間的目的。答案：(1)探究溫度與固定化酵母菌發(fā)酵速度之間的關(guān)系溫度(2)左酵母菌有氧呼吸消耗氧氣，而產(chǎn)生的二氧化碳又被NaOH溶液汲取，使得錐形瓶中氣體量削減，小液滴左移酵母菌有氧呼吸消耗的氧氣量(3)如圖(4)無(wú)菌操作，限制好溫度和pH等15．某試驗(yàn)小組進(jìn)行固定化酵母細(xì)胞的制備，并開展游離酵母和固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)酒酒精度的比較。請(qǐng)回答(1)～(4)題：時(shí)間/d游離酵母酒精度固定化酵母酒精度00021.02.542.14.263.25.083.95.4104.36.0124.66.4(1)制作凝膠珠的試驗(yàn)步驟：酵母細(xì)胞的活化→_______________________→配制海藻酸鈉溶液→______________________________→固定化酵母細(xì)胞。(2)影響試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是_____________________________。(3)圖中鈣離子的作用是使膠體聚沉，海藻酸鈉起________________的作用。(4)該小組將制備好的固定化酵母與游離酵母分別放在肯定的條件下發(fā)酵，定時(shí)記錄發(fā)酵液中酒精度的改變。①試驗(yàn)過程中的“在肯定的條件下發(fā)酵”的條件是________________，要求條件相同是為了確保___________________________________。②由表可知，固定化酵母和游離酵母發(fā)酵都能產(chǎn)生酒精，但固定化酵母在發(fā)酵前期的延遲期的時(shí)間比游離酵母發(fā)酵前期延遲期的時(shí)間要__________。解析：(1)制備固定化酵母細(xì)胞的試驗(yàn)步驟：酵母細(xì)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(xì)胞混合→固定化酵母細(xì)胞。(2)該試驗(yàn)的關(guān)鍵是配制海藻