2024-2025學(xué)年高中生物限時(shí)訓(xùn)練11酵母細(xì)胞的固定化含解析新人教版選修1

PAGEPAGE8酵母細(xì)胞的固定化1.下列屬于固定化酶應(yīng)用特點(diǎn)的是()①可以被反復(fù)利用②有利于酶與產(chǎn)物分別③能自由出入載體④一種固定化酶只催化一種酶促反應(yīng)⑤酶多用包埋法固定化A.①②③ B.③⑤C.①②④ D.①②⑤答案C解析酶被固定化后既可與反應(yīng)物接觸,又可與產(chǎn)物分別,故可反復(fù)運(yùn)用,但不能自由出入依附的載體。通常狀況下固定化酶種類單一,所以只催化一種酶促反應(yīng)。2.下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述,錯誤的是()A.從操作角度來考慮,固定化細(xì)胞比固定化酶更簡單B.固定化細(xì)胞比固定化酶對酶活性的影響更小C.固定化細(xì)胞固定的是一種酶D.將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶促反應(yīng)應(yīng)選擇固定化細(xì)胞技術(shù)答案C解析細(xì)胞內(nèi)有很多種酶,因此固定化細(xì)胞固定的是一系列酶。3.下列關(guān)于運(yùn)用固定化酶生產(chǎn)高果糖漿的說法,正確的是()①生產(chǎn)高果糖漿須要運(yùn)用果糖異構(gòu)酶②在反應(yīng)柱的頂端裝上分布著很多小孔的篩板,防止異物的進(jìn)入③將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入,果糖溶液從反應(yīng)柱的下端流出④反應(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.②③C.③④ D.①④答案C解析高果糖漿的生產(chǎn)須要運(yùn)用葡萄糖異構(gòu)酶,①錯誤；在反應(yīng)柱內(nèi)的底端裝上分布著很多小孔的篩板,防止固定化酶漏出,②錯誤；將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入,使葡萄糖溶液流經(jīng)反應(yīng)柱,與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸,轉(zhuǎn)化成果糖,從反應(yīng)柱的下端流出,③正確；反應(yīng)柱能連續(xù)運(yùn)用多次,降低生產(chǎn)成本,提高果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量,④正確。4.相對固定化酶而言,固定化細(xì)胞對酶的活性影響較小,根本緣由是()A.避開了細(xì)胞破裂、酶的提取純化過程B.固定化細(xì)胞在多種酶促反應(yīng)中連續(xù)發(fā)揮作用C.催化反應(yīng)結(jié)束后,能被重復(fù)利用D.細(xì)胞結(jié)構(gòu)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)揮作用答案D解析固定化細(xì)胞維持了細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,為酶充分發(fā)揮作用供應(yīng)了穩(wěn)定的環(huán)境。5.有關(guān)制備固定化酵母細(xì)胞的敘述,正確的是()A.首先用蒸餾水把干酵母、CaCl2、海藻酸鈉配制成溶液,但配制CaCl2溶液須要加熱B.配制海藻酸鈉溶液時(shí)不須要加熱,因?yàn)楹Ｔ逅徕c在水中溶解速度很快C.配制酵母細(xì)胞和海藻酸鈉混合溶液時(shí),要用玻璃棒攪拌,使酵母細(xì)胞與海藻酸鈉混合勻稱D.酵母細(xì)胞溶液首先要和CaCl2溶液混合答案C解析配制CaCl2溶液不需加熱；配制海藻酸鈉溶液須要小火或間斷加熱,直至海藻酸鈉完全溶化；溶化好的海藻酸鈉冷卻至室溫后加入活化的酵母細(xì)胞,進(jìn)行充分?jǐn)嚢?使酵母細(xì)胞與海藻酸鈉混合勻稱。6.用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵葡萄糖溶液時(shí)發(fā)覺無酒精產(chǎn)生,其緣由不行能是()A.發(fā)酵瓶加了塞子B.瓶內(nèi)氧氣足夠,固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸C.固定化的凝膠珠內(nèi)可能沒有酵母細(xì)胞D.所謂的葡萄糖溶液可能是其他物質(zhì)答案A解析固定化酵母細(xì)胞在無氧條件下發(fā)酵葡萄糖溶液時(shí),產(chǎn)生酒精,而有氧條件下,固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸,不產(chǎn)生酒精,發(fā)酵瓶加塞子有利于營造無氧環(huán)境利于酒精的產(chǎn)生。7.下列有關(guān)制備固定化酵母細(xì)胞的敘述,錯誤的是()A.溶解海藻酸鈉時(shí),最好采納持續(xù)加熱的方法B.溶化好的海藻酸鈉溶液必需冷卻至室溫后才能加入酵母細(xì)胞C.假如海藻酸鈉溶液濃度過低,形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目會較少D.制備凝膠珠時(shí)要以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中答案A解析溶解海藻酸鈉時(shí),最好采納小火或間斷加熱的方法,假如加熱太快,海藻酸鈉會發(fā)生焦糊。8.(2024·貴州貴陽一中期末考試)下面是制備固定化酵母細(xì)胞的試驗(yàn)步驟,請回答下列問題：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)?；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,而固定化酶常采納______________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)假如海藻酸鈉溶液濃度過低,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,說明_____________________________________________________________________________________。答案(1)缺水正常的生活體積會增大(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)較少海藻酸鈉溶液濃度偏高,制作失敗解析(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)。由于酵母細(xì)胞活化時(shí)體積會變大,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)。由于細(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)體小的酶簡單從包埋材料中漏出,故固定化細(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。(4)海藻酸鈉溶化時(shí)應(yīng)用小火或間斷加熱,并不斷攪拌,防止海藻酸鈉焦糊。(5)海藻酸鈉溶液濃度過低時(shí),形成的凝膠珠顏色過淺,呈白色,固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；假如形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形,則說明海藻酸鈉溶液濃度偏高,制作失敗。9.下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的說法,錯誤的是()A.與一般酶相同,固定化酶活性的發(fā)揮也需相宜的溫度和pHB.固定化細(xì)胞發(fā)揮作用除須要相宜的溫度、pH外,還需養(yǎng)分物質(zhì)的供應(yīng)C.固定化酶和固定化細(xì)胞的共同點(diǎn)是所固定的酶都在細(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,但酶的活性可能會下降答案C解析酶活性的正常發(fā)揮都須要相宜的溫度和pH。固定化細(xì)胞是活細(xì)胞,其發(fā)揮作用除須要相宜的溫度、pH外,還須要養(yǎng)分物質(zhì)的供應(yīng)。固定化酶所固定的酶都在細(xì)胞外起作用；固定化細(xì)胞所固定的酶有的在細(xì)胞外起作用,有的在細(xì)胞內(nèi)起作用。固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)運(yùn)用,但酶的活性會隨運(yùn)用次數(shù)的增加而下降。10.下列有關(guān)用海藻酸鈉作為載體固定酵母細(xì)胞試驗(yàn)的敘述,錯誤的是()A.溶化海藻酸鈉應(yīng)采納酒精燈小火或間斷加熱B.海藻酸鈉的濃度過低,形成的凝膠珠內(nèi)包埋的細(xì)胞會偏少C.在酵母細(xì)胞的活化和配制CaCl2溶液過程均需運(yùn)用蒸餾水D.利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵時(shí),糖類的作用只是作為反應(yīng)底物答案D解析配制海藻酸鈉溶液時(shí),應(yīng)采納酒精燈小火或間斷加熱,促進(jìn)溶解,若加熱太快,海藻酸鈉會發(fā)生焦糊；假如海藻酸鈉的濃度過低,形成的凝膠珠顏色過淺,包埋的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；在酵母細(xì)胞的活化和配制CaCl2溶液時(shí),為避開雜菌污染,應(yīng)運(yùn)用蒸餾水；利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵時(shí),糖類可作為反應(yīng)底物,同時(shí)也為酵母細(xì)胞供應(yīng)碳源和能量。11.(2024·江蘇名校月考)如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。下列相關(guān)敘述正確的是()A.固定葡萄糖異構(gòu)酶時(shí),采納方法2比方法3對酶的活性影響要小B.在生產(chǎn)過程中,需嚴(yán)格限制好pH、溫度、溶解氧等環(huán)境因素C.在生產(chǎn)過程中,通過限制閥調(diào)整果糖流出的速率以保證反應(yīng)充分進(jìn)行D.由于固定化葡萄糖異構(gòu)酶活性不會降低,故此反應(yīng)柱可持續(xù)用于生產(chǎn)答案C解析固定葡萄糖異構(gòu)酶時(shí),方法2(化學(xué)結(jié)合法)比方法3(物理吸附法)對酶活性的影響更大；酶活性受溫度、pH的影響,但不受溶解氧的影響；固定化酶的活性會因環(huán)境條件及酶本身的因素而降低,故肯定時(shí)間后酶活性會降低。12.(2024·南通模擬)固定化酶具有易與反應(yīng)物、產(chǎn)物分別,可反復(fù)利用,有利于產(chǎn)物的純化等優(yōu)點(diǎn),因此在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。酶在固定化過程中其活性會受固定的時(shí)間和溫度影響,如圖所示。據(jù)此分析錯誤的是()A.固定化酶更適合采納化學(xué)結(jié)合法和包埋法B.固定時(shí)間短酶相對活性較低的緣由可能是酶未完全足量地被固定C.固定溫度為50℃時(shí),酶相對活性低的緣由可能是在該溫度下部分酶失活D.酶的最佳固定條件為固定化時(shí)間3h左右,溫度45℃左右答案A解析酶分子較小,簡單從包埋材料中漏出,因此固定化酶更適合采納化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法；固定時(shí)間短酶相對活性較低的緣由可能是酶未完全足量地被固定；酶活性易受溫度影響,固定溫度為50℃時(shí),酶相對活性低的緣由可能是在該溫度下部分酶失活；依據(jù)曲線圖可知,酶的最佳固定條件為固定化時(shí)間3h左右,溫度45℃左右。13.科研人員利用固定化酵母干脆發(fā)酵甜菜汁生產(chǎn)燃料乙醇,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(shí)要留意________,步驟②中加入果膠酶的作用是__________________________________________________________________________________________________。步驟③中進(jìn)行增殖培育的目的是_____________________________________________________________________________。(2)圖1的步驟④體現(xiàn)了固定化酵母____________________的優(yōu)點(diǎn)。探討表明運(yùn)用固定化酵母的酒精產(chǎn)量平均值高于游離酵母的比照組,可能的緣由是__________________________________________________________________________。(3)由圖2可知,固定化酵母接種量為________時(shí)酒精產(chǎn)量最高。接種量過高,酒精產(chǎn)量反而有所降低的緣由是________________________________________________________________________________________________。(4)探討表明,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)簡單與產(chǎn)物分別,并能重復(fù)運(yùn)用凝膠珠內(nèi)部簡單產(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(或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)酵液糖度解析(1)步驟①為配制海藻酸鈉溶液,其留意事項(xiàng)是加熱時(shí)要用小火或者間斷加熱,反復(fù)幾次,直到海藻酸鈉溶化為止,以防止海藻酸鈉焦糊；步驟②中榨取的甜菜汁含有果膠,因其不溶于水,會影響出汁率,且果汁渾濁,運(yùn)用的果膠酶可以分解果膠,瓦解細(xì)胞壁,提高甜菜汁的出汁率和澄清度；步驟③是酵母菌快速增殖的過程,可以增加酵母菌的數(shù)量,提高發(fā)酵效率。(2)步驟④循環(huán)利用體現(xiàn)了固定化酵母簡單與產(chǎn)物分別,并能重復(fù)運(yùn)用的優(yōu)點(diǎn)；固定化的酵母是與凝膠珠結(jié)合,包袱在凝膠珠內(nèi),與游離的酵母相比,凝膠珠內(nèi)部簡單產(chǎn)生無氧環(huán)境,有利于酒精發(fā)酵。(3)由圖2可知,固定化酵母接種量為15%時(shí)對應(yīng)的酒精含量達(dá)到最大值,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。14.如圖1為人工種子生產(chǎn)過程示意圖,圖2為圖1中③過程的相關(guān)操作。據(jù)圖分析回答下面的問題：(1)圖1中,①②過程分別稱為______________。(2)圖2中,包埋形成人工種子過程中,加熱溶解海藻酸鈉時(shí)需留意用________加熱,然后將溶化好的海藻酸鈉溶液________后,加入胚狀體充分?jǐn)嚢杌旌蟿蚍Q。(3)剛生產(chǎn)的人工種子須要在CaCl2溶液中浸泡一段時(shí)間,其目的是使人工種子______________。(4)若用圖2的方法“制備固定化酵母細(xì)胞”,海藻酸鈉溶液的濃度對試驗(yàn)結(jié)果影響較大,若濃度過高,則________________,通常評價(jià)該試驗(yàn)結(jié)果主要是視察凝膠珠的________。(5)制備固定化酶則不宜用此方法,緣由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)脫分化、再分化(2)小火(或間斷)冷卻(至室溫)(3)形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)(4)不易形成凝膠珠顏色和形態(tài)(5)酶分子很小,簡單從包埋材料中漏出解析(1)離體的葉組織塊經(jīng)脫分化形成愈傷組織,再分化后形成胚狀體。(2)包埋人工種子過程中,加熱溶解海藻酸鈉時(shí)需用小火或間斷加熱,以防止焦糊,溶化好的海藻酸鈉冷卻至室溫后再加入胚狀體充分混勻。(3)將剛生產(chǎn)的人工種子浸泡在CaCl2溶液中一段時(shí)間,使人工種子形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。(4)制備固定化酵母細(xì)胞時(shí)海藻酸鈉溶液的濃度過高不易形成凝膠珠,通常通過視察凝膠珠的顏色和形態(tài)來評價(jià)試驗(yàn)結(jié)果,淺黃色,圓形或橢圓形的凝膠珠為最佳。(5)由于酶分子很小,簡單從包埋材料中漏出,所以不宜用包埋法固定。15.已知固定化酶技術(shù)可應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理,科研人員對固定化蛋白酶進(jìn)行了以下試驗(yàn)探討。試驗(yàn)一：選擇大孔樹脂、活性炭和硅膠為載體制備固定化蛋白酶,三種載體固定化效果如圖1。試驗(yàn)二：各取pH分別為4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0的高濃度污水500mL,分別與等量不同載體的固定化酶混合,在37℃水浴中反應(yīng)6h。測定每個(gè)反應(yīng)器中氨基酸的生成速率,結(jié)果如圖2。(1)由圖1可知,三種載體蛋白酶固定化率最高的是________。與干脆運(yùn)用水溶性酶相比,固定化酶處理高濃度污水的優(yōu)點(diǎn)是______________________________________________________