高中生物 專題4 酶的研究與應(yīng)用 課題3 酵母細(xì)胞的固定化練習(xí) 新人教版選修1
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專題4 酶的研究與應(yīng)用 課題3 酵母細(xì)胞的固定化 1.下列關(guān)于使用固定化酶生產(chǎn)高果糖漿的說法,正確的是( ) ①生產(chǎn)高果糖漿需要使用果糖異構(gòu)酶?、谠诜磻?yīng)柱的頂端裝上分布著許多小孔的篩板,防止異物的進(jìn)入?、蹖⑵咸烟侨芤簭姆磻?yīng)柱的上端注入,果糖溶液從反應(yīng)柱的下端流出?、芊磻?yīng)柱可以降低生產(chǎn)成本,提高果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 解析:反應(yīng)柱的底端裝有分布著許多小孔的篩板,酶顆粒無法通過篩板上的小孔,葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入,流經(jīng)反應(yīng)柱,與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸,使葡萄糖轉(zhuǎn)化成果糖,從反應(yīng)柱的下端流出。反應(yīng)柱能夠連續(xù)使用,大大降低了生產(chǎn)成本,有利于果糖的生產(chǎn)。 答案:C 2.下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述,正確的是( ) A.可用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞 B.反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)固定化酶的活性沒有影響 C.葡萄糖異構(gòu)酶固定前后專一性不同 D.固定化細(xì)胞可以催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng) 解析:細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合,固定化細(xì)胞多采用包埋法,A項(xiàng)正確;反應(yīng)產(chǎn)物積累能影響酶的結(jié)構(gòu),從而使酶的活性下降,B項(xiàng)錯(cuò)誤;葡萄糖異構(gòu)酶在固定前后專一性不變,都是催化葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖,C項(xiàng)錯(cuò)誤;固定化細(xì)胞固定的是一系列的酶,可以催化一系列的反應(yīng),但不能催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:A 3.下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述,錯(cuò)誤的是( ) A.酶具有多樣性,固定化酶能夠催化一系列酶促反應(yīng) B.CaCl2溶液能夠使海藻酸鈉形成凝膠珠 C.滴加酵母細(xì)胞與海藻酸鈉混合液過快,會(huì)使凝膠珠帶有尾巴 D.固定化細(xì)胞可重復(fù)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種或一類酶促反應(yīng)。 答案:A 4.下列關(guān)于固定化酵母細(xì)胞的制備步驟中不恰當(dāng)?shù)氖? ) A.應(yīng)使干酵母與蒸餾水混合并攪拌,以利于酵母細(xì)胞活化 B.配制海藻酸鈉溶液時(shí)要用小火間斷加熱的方法 C.向剛?cè)芑玫暮T逅徕c溶液中加入已活化的酵母細(xì)胞,充分?jǐn)嚢璨⒒旌暇鶆? D.將與酵母細(xì)胞混勻的海藻酸鈉溶液滴入CaCl2溶液中,會(huì)觀察到CaCl2溶液中,有球形或橢球形的凝膠珠形成 解析:在制備固定化酵母細(xì)胞的過程中,剛?cè)芑玫暮T逅徕c溶液溫度較高,需等其冷卻后才能加入已活化的酵母細(xì)胞,否則細(xì)胞會(huì)在高溫下死亡。 答案:C 5.下面是制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)回答下列問題: 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)。活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)________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)一般采用包埋法,而固定化酶常用_________和_________。 (3)影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是____________________。 (4)海藻酸鈉溶化過程的注意事項(xiàng)是________________。 (5)如果海藻酸鈉濃度過低,形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目________。如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形,說明__________。 解析:(1)酵母細(xì)胞在缺水的狀態(tài)下休眠?;罨羌尤胨菇湍妇謴?fù)到生活狀態(tài)。酵母細(xì)胞活化后體積會(huì)增大。 (2)固定化酶常用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。 (3)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是配制海藻酸鈉溶液,得到凝膠珠。 (4)海藻酸鈉溶化過程要小火加熱(或間斷加熱),不斷攪拌,使海藻酸鈉完全溶化,又不會(huì)焦煳。 (5)海藻酸鈉濃度過低,包埋的酵母菌就過少;海藻酸鈉濃度過高,不易與酵母菌混合均勻,形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形。 答案:(1)缺水 正常的生活 體積增大 (2)化學(xué)結(jié)合法 物理吸附法 (3)配制海藻酸鈉溶液 (4)要用小火或間斷加熱,避免海藻酸鈉發(fā)生焦煳 (5)少 海藻酸鈉濃度偏高,制作失敗 1.下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述,錯(cuò)誤的是( ) A.固定化酶的主要目的是實(shí)現(xiàn)酶的重復(fù)使用 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)胞用于生產(chǎn)能分泌到細(xì)胞外的產(chǎn)物 D.凝膠與被包埋細(xì)胞之間不是通過共價(jià)鍵結(jié)合 解析:A項(xiàng),固定化酶技術(shù)是指將酶固定在不溶于水的載體上,使酶既能與反應(yīng)物接觸,又能與產(chǎn)物分離,可實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。B項(xiàng),固定化酶發(fā)揮作用不需要供氧,溶解氧交換受阻不會(huì)成為其應(yīng)用的限制因素。C項(xiàng),固定化細(xì)胞只能用于生產(chǎn)分泌到細(xì)胞外的產(chǎn)物,否則無法獲得需要的產(chǎn)物。D項(xiàng),用凝膠包埋細(xì)胞利用的是物理方法。 答案:B 2.下列不屬于固定化酶在利用時(shí)的特點(diǎn)的是( ) A.有利于酶與產(chǎn)物分離 B.可以被反復(fù)利用 C.能自由出入依附的載體 D.一種固定化酶一般情況下不能催化一系列酶促反應(yīng) 解析:固定化酶是將酶固定在一種載體上,因此它不能自由出入依附的載體。 答案:C 3.關(guān)于固定化酶技術(shù)的說法正確的是( ) A.固定化酶技術(shù)就是固定反應(yīng)物,使酶依附著載體圍繞反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)的技術(shù) B.固定化酶的優(yōu)勢(shì)在于能催化一系列的酶促反應(yīng) C.固定化酶中的酶無法重復(fù)利用 D.固定化酶是將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù) 解析:固定化酶是利用物理或化學(xué)方法將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是酶被固定在一定裝置內(nèi),可重復(fù)利用;不足是無法同時(shí)解決一系列酶促反應(yīng)。 答案:D 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,要控制好pH、溫度和溶解氧 C.利用固定化酶降解水體中的有機(jī)磷農(nóng)藥,需提供適宜的營(yíng)養(yǎng)條件 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:固定化細(xì)胞可連續(xù)催化多步反應(yīng);應(yīng)用固定化酶需控制好溫度和pH,無氧參與的反應(yīng)不需控制溶解氧;利用固定化酶降解有機(jī)磷農(nóng)藥,農(nóng)藥是反應(yīng)底物,不需另外提供營(yíng)養(yǎng);利用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵,糖類既作為反應(yīng)底物,又作為酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的能源物質(zhì)。 答案:A 5.大分子反應(yīng)物應(yīng)采用的固定化技術(shù)和理由是( ) A.固定化酶技術(shù);可應(yīng)用化學(xué)結(jié)合法或物理吸附法對(duì)酶固定,利于大分子和酶的接觸 B.固定化酶技術(shù);可應(yīng)用包埋法對(duì)酶固定,利于大分子和酶的接觸 C.固定化細(xì)胞技術(shù);一般應(yīng)用化學(xué)結(jié)合法或物理吸附法對(duì)細(xì)胞固定,利于大分子和細(xì)胞的接觸 D.固定化細(xì)胞技術(shù);一般應(yīng)用包埋法對(duì)細(xì)胞固定,利于大分子和細(xì)胞的接觸 解析:大分子反應(yīng)物應(yīng)采用的固定化技術(shù)是固定化酶技術(shù),理由是:一般用化學(xué)結(jié)合法或物理吸附法對(duì)酶固定,和包埋法相比,化學(xué)結(jié)合法或物理吸附法有利于反應(yīng)物與酶的接觸。如采用固定化細(xì)胞技術(shù),則一般用包埋法對(duì)細(xì)胞固定,由于大分子顆粒比較大,反應(yīng)物難以進(jìn)入包埋細(xì)胞的網(wǎng)格或顆粒,不利于反應(yīng)的進(jìn)行。 答案:A 6.對(duì)固定化細(xì)胞的敘述,正確的是( ) A.催化效率高,低耗能、低污染 B.對(duì)環(huán)境的條件非常敏感,容易失活 C.既能與反應(yīng)物充分接觸,又能與產(chǎn)物分離 D.成本低,操作簡(jiǎn)單,但反應(yīng)效果可能很低 解析:參照固定化細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)。 答案:C 7.在制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中,CaCl2溶液的作用是( ) A.用于調(diào)節(jié)溶液pH B.用于進(jìn)行離子交換 C.用于膠體聚沉 D.用于為酵母菌提供Ca2+ 解析:海藻酸鈉膠體在CaCl2這種電解質(zhì)溶液的作用下,發(fā)生聚沉,形成凝膠珠,其作用機(jī)理是由于鹽離子的電荷與膠體微粒電荷相互吸引,形成更大的膠體顆粒,類似于人體紅細(xì)胞與抗凝集素之間的凝集反應(yīng)。 答案:C 8.在制備固定化酵母細(xì)胞的過程中錯(cuò)誤的操作是( ) A.取干酵母,加入蒸餾水,使其活化 B.配制海藻酸鈉時(shí),加熱用大火,直到海藻酸鈉溶化為止 C.將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫,加入已活化的酵母細(xì)胞 D.將凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右 解析:干酵母需加蒸餾水使其活化恢復(fù)生活狀態(tài)。配制海藻酸鈉時(shí)應(yīng)用小火或間斷加熱,以免焦煳。海藻酸鈉溶液與活化酵母細(xì)胞混合時(shí)應(yīng)在室溫下進(jìn)行,防止溫度過高殺死酵母細(xì)胞,最后將凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右。 答案:B 9.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(gè)領(lǐng)域,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( ) A.90 ℃高溫會(huì)使Taq DNA聚合酶失去催化活性 B.制備固定化酶的方法主要有包埋法、交聯(lián)法和吸附法等 C.固定化酶固定時(shí)可能會(huì)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) 解析:Taq DNA聚合酶是一種用于PCR技術(shù)的耐高溫的酶,90 ℃的高溫不會(huì)讓該酶失活。 答案:A 10.研究認(rèn)為,用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的,如將大腸桿菌得到的三磷酸酯酶固定到尼龍膜上制成制劑,可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥,與微生物降解相比,其作用不需要適宜的( ) A.溫度 B.酸堿度 C.水分 D.營(yíng)養(yǎng) 解析:酶和細(xì)胞的正?;顒?dòng)都需要一定的條件,如溫度、酸堿度、水分等,但是酶本身是一種大分子物質(zhì),不需要營(yíng)養(yǎng),而細(xì)胞的生活離不開營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 答案:D 11.固定化酶是20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)科研人員利用雙重固定法,即采用戊二醛作交聯(lián)劑(使酶相互連接),海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶,研究固定化酶的性質(zhì),并對(duì)其最佳固定條件進(jìn)行了探究。下圖顯示的是部分研究結(jié)果(注: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),分析回答下列問題。 (1)從對(duì)溫度變化適應(yīng)性和應(yīng)用范圍的角度分析,由甲圖所示結(jié)果可以得出的結(jié)論是:_______________________________________ ______________________________________________________。 (2)乙圖曲線表明濃度為____________的海藻酸鈉包埋效果最好,當(dāng)海藻酸鈉濃度較低時(shí),酶活力較低的原因是________________ _____________________________________________________。 (3)固定化酶的活力隨使用次數(shù)的增多而下降,由丙圖可知,固定化酯酶一般可重復(fù)使用________次,之后酶活力明顯下降。 (4)固定小麥酯酶不僅采用海藻酸鈉直接包埋,而且用戊二醛作交聯(lián)劑,這是因?yàn)開__________________________________________ ______________________________________________________。 答案:(1)固定化酯酶比游離酯酶對(duì)溫度變化適應(yīng)性更強(qiáng)且應(yīng)用范圍較廣 (2)3% 海藻酸鈉濃度較低時(shí)包埋不緊密,酶分子容易漏出,數(shù)量不足 (3)3 (4)酶分子很小,很容易從包埋材料中漏出 12.下面是制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)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)。活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)____________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)影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟是___________________________ ______________。 (3)如果海藻酸鈉濃度過低,形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目________。 (4)觀察形成凝膠珠的顏色和形狀,如果顏色過淺,說明_______;如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形,說明___________________ ______________________________________________________。 (5)固定化酶技術(shù)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環(huán)境中進(jìn)入休眠狀態(tài),活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物恢復(fù)正常生活狀態(tài)。因?yàn)榻湍讣?xì)胞活化時(shí)體積會(huì)增大,所以活化前應(yīng)選擇足夠大的容器。在此實(shí)驗(yàn)中,配制海藻酸鈉溶液是影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟。如果海藻酸鈉濃度過低,形成凝膠珠包埋酵母細(xì)胞數(shù)目就會(huì)減少;觀察形成凝膠珠的顏色和形狀,如果顏色過淺,說明固定化酵母細(xì)胞數(shù)目較少,如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形,說明海藻酸鈉濃度偏高,制作失敗,需要重新配制;因?yàn)槊阜肿雍苄?,容易從包埋材料中漏出,所以制備固定化酶一般不宜用包埋法? 答案:(1)缺水 正常的生活 體積增大 (2)配制海藻酸鈉溶液 (3)少 (4)固定化酵母細(xì)胞數(shù)目較少 海藻酸鈉濃度偏高,制作失敗 (5)酶分子很小,容易從包埋材料中漏出 13.釀造工業(yè)中經(jīng)常使用酵母菌,某科研小組對(duì)固定化技術(shù)在釀酒酵母上的應(yīng)用做了一些研究。下表是海藻酸鈉濃度和氯化鈣濃度對(duì)固定化酵母的影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表,下圖是在相同的發(fā)酵條件下,固定化酵母細(xì)胞與游離酵母細(xì)胞3次循環(huán)發(fā)酵的糖度變化比較曲線圖,請(qǐng)分析回答下列問題: 海藻酸鈉/% 2 2.5 3 2 2.5 3 2 2.5 3 CaCl2/% 2 2 2 3 3 3 4 4 4 固定化強(qiáng)度/g30個(gè)-1 930 950 990 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 6.2 殘?zhí)橇?% 2.5 2.75 2.75 2.60 2.65 2.65 2.65 2.75 2.75 a.第一次循環(huán)發(fā)酵糖度變化 b.第二次循環(huán)發(fā)酵糖度變化 c.第三次循環(huán)發(fā)酵糖度變化 固定化酵母與游離酵母發(fā)酵性能的比較 (1)固定酵母細(xì)胞的方法常用__________法,實(shí)驗(yàn)中要注意將剛?cè)芑玫暮T逅徕c溶液__________后,加入已活化的酵母細(xì)胞,進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛? (2)Ca2+是決定海藻酸鈉固定化酵母機(jī)械強(qiáng)度的重要因素,根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析,隨著Ca2+濃度的增加,固定化酵母的強(qiáng)度________,最終選擇海藻酸鈉與氯化鈣的濃度分別為__________時(shí)固定化效果好。海藻酸鈉是一種多孔性載體,在一定濃度范圍內(nèi)選擇較低的海藻酸鈉的濃度進(jìn)行固定化酵母,產(chǎn)生酒精量較高的原因是___________ ______________________________________________________。 (3)比較曲線圖可以看出,__________發(fā)酵速度較快,游離酵母在重復(fù)使用__________次后,其活性完全喪失,由此可見固定化酵母細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)是_______________________________________________ ______________________________________________________。 解析:(1)細(xì)胞常用包埋法固定,剛?cè)芑玫暮T逅徕c要冷卻到室溫后再加入酵母細(xì)胞,防止高溫殺死酵母細(xì)胞。 (2)由表中數(shù)據(jù)可見,隨著Ca2+濃度的增加,固定化酵母的強(qiáng)度逐漸增大并趨于穩(wěn)定;固定化效果最好的,除看固定化強(qiáng)度外還要看產(chǎn)酒精量;一定范圍內(nèi)海藻酸鈉濃度較低,則凝膠珠的相對(duì)滲透性較強(qiáng),利于底物的進(jìn)入和產(chǎn)物的排出。 (3)比較a、b、c圖,可見固定化酵母細(xì)胞作用下殘?zhí)橇枯^低,而游離酵母在使用2次后則失去作用,即固定化酵母細(xì)胞可以重復(fù)使用。 答案:(1)包埋 冷卻 (2)增加 2%、4% 凝膠珠的相對(duì)滲透性較強(qiáng),利于底物的進(jìn)入和產(chǎn)物的排出 (3)固定化酵母 2 可以重復(fù)使用- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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